Sensor Intelligence.

Hoe & wat: Lenzen

SICK KEUZEHULP ALLES OVER LENZEN, DIAFRAGMA EN SLUITERTIJD

1

>> Met een lens kan op dezelfde afstand van de camera bepaald worden hoe groot het oppervlak is wat de camera in beeld heeft. Wordt het oppervlak groter ge-maakt, dan wordt het aantal pixels van de chip verdeeld over een groter gebied. Dus het oppervlak per pixel wordt groter, wat betekent dat de resolutie afneemt (zie het SICKipedia-artikel over resolutie en pixel).

BEPALEN ZICHTVELDGROOTTEBij camera’s worden meestal tabellen gegeven van de grootte van het zichtveld op een bepaalde afstand (rechts).

Lenzen zijn bepalend voor het Field of View (FOW) van een camera. Field of View geeft aan hoe groot de afbeelding is op een bepaalde afstand van de camera (zie het SICKipedia-artikel over Field of View).

breedte

hoogtebreedte

hoogte

breedtehoogte

field of view (mm)

afstand (mm)

700

600

500

400

300

200

100

0300 400 500 600 800700 900 1000

blauwe zone = extensiering nodig

f = 8 mm

f = 12 mm

f = 25 mm

Sensor Intelligence.

De formule om de zichtveldgrootte te bepalen, kan ook zelf worden ingevuld. Hiervoor is dan wel de afmeting van het CMOS/CCD-element nodig:

FOV-breedte = (sensorbreedte / focale lengte f ) * werkafstandFOV-hoogte = (sensorhoogte / focale lengte f ) * werkafstand

Houd er rekening mee: 1. dat de verlichting ook de werkafstand moet kunnen belichten;2. dat bij korte focale lenzen een fish-eye-effect kan optreden. (Dit laatste effect komt met name voor bij lenzen met een focusafstand

kleiner dan 6 mm. Boven de 6 mm is dit effect bijna verwaarloosbaar.)

SFERISCHE EN ASFERISCHE LENZENBij lenzen wordt er ook nog onderscheid gemaakt tussen sferische en asferische lenzen. Doordat in het brandpunt van een standaard (sferische) lens niet alle licht-stralen samenvallen, kan aan de randen een onscherp beeld ontstaan. Kies daarom altijd voor een asferische lens:

VOORBEELDEN VAN SPECIALE LENZENSpeciale lenzen kunnen zorgen voor een speciaal Field of View. Enkele voorbeelden:

Telecentrische lensNormale lenzen geven altijd een trapezium-vormig zichtveld. Een telecentrische lens kan dit effect bijvoorbeeld opheffen.

Telecentrische lenzen zijn beperkt in zichtveldbreedte, omdat de voorste lens net zo groot moet zijn als het Field of View.

Spectraal lensEen spectraal lens zorgt ervoor dat een lijn uit het beeld door middel van een prisma en het regenboogeffect wordt uitgewaaierd over een element. Hierdoor is het mogelijk

om een extreem hoge kleurdiepte uit een afbeelding te halen. De afbeelding hier-naast laat zien dat een kleurdiepte van bijvoorbeeld 7 bit (of hoger) mogelijk is.

4.3mm@50mm 6mm@50mm 10mm@50mm 16mm@50mm

asferische lens

sferische lens

doel

ImSpector-optica

ingangsspleet

matrixdetector

ruimtelijke as

spec

tral

e as

objectieve lens

450-500 mm

500-550 mm

750-800 mm

2

Hoe & wat: Lenzen

sferische lens asferische lens

Sensor Intelligence.

SICK B.V. · Leijenseweg 111 · Postbus 186 · 3720 AD Bilthoven · Tel. 030 - 204 40 00 · Fax 030 - 229 39 94 · E-mail info@sick.nl · www.sick.nl

DIAFRAGMA EN SLUITERTIJDEen optiek is een samenstel van lenzen. De telecentrische lens is daar een voor-beeld van. Een optiek bevat vaak ook een diafragma. Het diafragma bepaalt de grootte van de opening, waardoor het licht in het objectief komt.

Als het diafragma helemaal openstaat, komt het meeste licht op de lens en dus

op de sensor. In dat geval hebben we te maken met korte sluitertijden, maar ook met een beperkte scherptediepte.

Wordt de diafragmaopening verkleind, dan kan er minder licht op de lens en dus op de sensor komen. Dat betekent dat met dezelfde hoeveelheid licht als bij een volledig open diafragma nu een lan-gere sluitertijd nodig is om een afbeelding

te krijgen die hetzelfde is wat helderheid betreft. Wel is er een grotere scherpte-diepte. Langere sluitertijden kunnen een probleem vormen bij bewegende objecten. Extra lichtbronnen aanbrengen kan dan een oplossing zijn.

Onderstaand overzicht laat zien hoe hier-voor genoemde effecten uitpakken.

3

Hoe & wat: Lenzen

TIP! Lees meer over diafragma, sluitertijden en belichting in het SICKipedia-artikel over Depth of Field (scherptediepte).

sluiter

245us

493us

992us

1998us

4915us

8103us

19930us

objectsnelheid F=1.4 F=2 F=4 F=8 F=16

hoog

hoog

gemiddeld

gemiddeld

gemiddeld

laag

laag