新的應用和傳感器往往會推動機器視覺領(lǐng)域光學和照明的創(chuàng)新，而這種創(chuàng)新通常必須同時進行。傳感器的選擇，在很大程度上取決于所討論的最終應用，照明也常常如此。

對于光學器件來說，傳感器和照明通常是“有問題的應用”，往往需要解決的問題任務艱巨。即使是非常靈敏的傳感器，有時也會無法發(fā)揮作用，除非在鏡頭的有效區(qū)域上，光線能夠正確且均勻地分配。光學產(chǎn)品供應商面臨的挑戰(zhàn)，是機器視覺應用的發(fā)展如此之快，難以跟上發(fā)展的步伐。

隨著傳感器和照明技術(shù)的發(fā)展，對新應用的需求如此之多。光學產(chǎn)品供應商面臨的問題已經(jīng)變成“哪些透鏡的設(shè)計需要優(yōu)化，才能與下游企業(yè)正在發(fā)生的應用協(xié)同工作？”Edmund光學公司成像業(yè)務部副總裁Greg Hollows說。

光學設(shè)計的挑戰(zhàn)

安裝在無人機上的遙感裝置，可能更喜歡具有高分辨率的大幅面?zhèn)鞲衅鳎@僅僅是因為可以將更多像素打包成更大的陣列，從而使無人機在有限的飛行時間內(nèi)能夠收集盡可能多的圖像數(shù)據(jù)。如果您是傳感器制造商，此應用程序需求很容易理解。因此，積極投資開發(fā)更大尺寸的傳感器是合理的。而對于光學制造商而言，這種選擇并不是那么簡單，因為光學制造商如果不考慮其它因素就無法設(shè)計更大的透鏡。

許多系統(tǒng)將鏡頭組件和濾鏡組合在一起，對于當今通常與無人機相關(guān)聯(lián)的寬視場應用而言，這可能會變得更復雜。

與照明的協(xié)同設(shè)計

這種對整體設(shè)計方法的訴求也延伸至照明組件。理想情況下，應將照明和成像光學系統(tǒng)整體設(shè)計為一個系統(tǒng)，以確保鏡頭收集的是最佳光線，而不會收集次佳光線。協(xié)同設(shè)計照明和光學元件可以更輕松地將兩者匹配，以達到最佳效果。它還可以最小化成本并縮短產(chǎn)品上市時間。

成像系統(tǒng)光源的波長范圍也會影響鏡頭的選擇以及整個系統(tǒng)的性能。將范圍縮小到幾納米，通?？梢蕴岣邎D像對比度。將濾波器與寬帶光源一起使用會有所幫助，但這類解決方案并不總是像窄帶光源一樣靈活。

利用光源的波長可以在機器視覺中完成很多工作。使用諸如LED之類的窄帶光源，可以最大程度地減少透鏡設(shè)計所需的校正，并引入有趣的新選項來增加圖像的對比度。特定材料吸收或反射特定波長的方式，還可以突出顯示在寬帶光源下不可見的缺陷。

在可見光范圍內(nèi)，每種顏色都有相反的顏色，可用于增強圖像對比度。因此，用綠色光源照射綠色的對象，會使它在圖像傳感器上顯得更亮，而用紅色的光照射（綠色相反的顏色），則會使它看起來更暗。

但是，提高圖像對比度不必依靠窄帶光源。例如，紫外線范圍內(nèi)的短波長比可見光或紅外線更強地散射出表面特征?；蛘?，如果紫外線被吸收，它們傾向于在表面被吸收。無論哪種情況，使用氣體放電管或UVLED來成像紫外線光如何與材料相互作用，都可以幫助檢測在光譜其它區(qū)域不可見的污染物或淺劃痕。當檢查在可見光譜中看起來透明的玻璃顯示器、透鏡和其它材料時，這帶來的好處顯而易見。
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