内同轴照明和外同轴照明的区别
同轴照明是一种明场照明技术,其原理是将光源沿着镜头的光轴方向照射到被测物体表面,再通过镜头收集反射光进行成像。这种打光方式能够有效减少反射光的干扰,特别是在检测高反射表面时,能够清晰呈现表面的微观特征。
内同轴和外同轴的区别
外置同轴光的结构较为简单,垂直于镜头光轴的LED发出光束经一片45°放置的半透半反镜将其反射后照亮物面后,从物面返回的光束透过这枚半透半反镜最终进入镜头成像。
在内同轴插头处可安装LED点光使用进而实现更高亮度。光纤经匀化后通过相应镜组进行准直整形并形成柯勒照明,最终经过棱镜的折射将照明光路的光线汇入成像光路,照亮待测物,形成精确的同轴照明。
在效果上,内同轴方案无论是成像还是照明效果都优于外同轴方案。外同轴方案中,因其内部存在一片45°半透半反镜,这面透镜自身会为成像光路引入额外的像差,再加上镜片表面面形的好坏,以及安装外置同轴光可能在任一方向上带有一定的倾斜,在搭配高倍大NA数的镜头时,成像效果劣化十分明显。
拓展应用
同轴照明具备诸多优势,通常被认为始终是空间有限的系统的最佳选择。但遗憾的是,对于具有光学漫射性或需要大视场的物体来说,它并不是最佳解決方案。
在与漫射物体配合使用时,同轴照明会在图像上产生热点,该热点是由物体的朗伯(Lambertian,一个几乎不变的双向反射分布函数)趋势造成的,它对任何检测系统都是有害的。
如下图:右图使用了同轴照明左图没有使用同轴照明,同轴照明时木制材料漫射物体的图像。

当朗伯型物体采用同轴照明时,图像在视场中心具有定义明确的热点。
此热点可有效冲刷出所需的对比度,为亮场图像产生约70%的对比度,为同轴照明图像产生约8%的对比度,这两个对比度值均取自图像中心。
小视野照明的应用场景可以考虑同轴照明。需要大视场时,照明系统的光学扩展量会成为问题,因为在大视场内展开光通量本身会导致密度低得多的光子束,因此会对整个系统的光通量产生负面影响。
不完美的光源还会对具有大视场的同轴照明系统的性能产生显著的负面影响,因为经过物体平面的大投射,小瑕疵会被放大。
检测对象表面平整的应用场景。根据同轴光的特点,只有平整的物面才能较好的将光反射到镜头中。
不平整的物面上的光被斜着反射到其他地方,因此会在图像中呈现暗色。因此。那些不平整的地方,才能够较好的凸显出来。
安装位置,同轴光不能离物体太近,否则会因为其发光面的漏光而导致光面不是漫射的均匀光。
同轴光由于中间有块半透半反射玻璃,且当同轴光用于物体和镜头之间时,会影响成像的精度。其可能导致边缘变虚,不够锐利。
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