三点一线光学原理

由于对AOI光学检测仪的原理不是很理解,有哪位高手帮忙翻译一下以下的原理与简介?在这里先说声谢谢了!

悬赏分：20 | 提问时间：2008-12-2 10:42 | 提问者：hamigua200708

人认识物体是通过光线反射回来的量进行判断，反射量多为亮，反射量少为暗。AOI与人判断原理相同。 AOI通过人工光源LED灯光代替自然光，光学透镜和CCD代替人眼，把从光源反射回来的量与已经编好程的标准进行比较、分析和判断。目前最常用的图像识别算法为灰度相关算法，通过计算归一化的灰度相关（normalized greyscale correlation）来量化检测图像和标准图像之间的相似程度。灰度相关的取值介于“0”和“1000”之间，“1000”代表图像完全相同，“0”代表图像完全不同，一般通过设定一个临界相关值（如650）来判断检测图像是否发生变化。相关值大于或等于临界相关值的为正常图像（元件或焊点正常），而小于临界相关值的为异常图像（元件或焊点异常）本社导入的AOI设备采用归一化的彩色相关算法（normalized color correlation），以RGB三基色的阶调度进行计算相似度。

AOI简介

（ 1）强大的检测功能 Otek 自动光学检测仪采用自主开发的归一化的彩色相关算法（normalized color correlation）

来代替一般使用的灰度相关算法。由于彩色相关算法充分利用彩色图像中的红绿兰（RGB）三基色的全部信息，所以比灰度相关算法具有更高的识别准确性和稳定性。彩色相关算法所利用的信息量比灰度相关算法多2倍，所以彩色相关的运算速度也减慢2倍，但是通过采用专门为多媒体应用所开发的专门运算指令集（MMX）技术使得Otek自动光学检测仪可以在同样或者更短的时间内搜索更多的图像信息。该设备依靠特殊的光源设置，可以使焊点在少锡和多锡时的图像与正常情况时图像的明暗程度发生明显变化，从而可以检测出焊锡错误。Otek的焊锡检测算法具有检测准确度高、误检低的特点。

光学成像原理

光学成像原理简介

一个成像系统主要包含以下几个要素：

·视场 ：能够在显示器上看到的物体上的部分

·分辨率 ：能够最小分辨的物体上两点间的距离

·景深：成像系统能够保持聚焦清晰的最近和最远的距离之差

·工作距离：观察物体时，镜头最后一面透镜顶点到被观察物体的距离

·畸变 ：由镜头所引起的光学误差，使得像面上各点的放大倍数不同，导致变形

·视差 ：是由传统镜头引起的，在最佳聚焦点外物体上各点的变化，远心镜头可以解决

此难题。

·图像传感器尺寸 ：图像传感器（一般是 CCD 或 CMOS ）有效的工作区域，一般指

的是水平尺寸。对所希望的视场来说，这个参数对决定预先放大倍数（ PMAG ）是

很重要的。多数图像传感器的长度与宽度之比是 4:3 ，如下图所示。

·预放大倍数 ：是指视场与图像传感器尺寸的比值，这个过程是由镜头来完成的

·系统放大倍数 ：是指显示器上的图像与实际物体大小的比值，也就是整个系统的放大

倍数。它也可以写成预放大倍数与电子放大倍数的乘积，而电子放大倍数则是显示器

尺寸与图像传感器尺寸的比值。

·分辨率 ：分辨率的大小表征了对物体上细节的辨别能力，下图简单的说明了物体上的

两个方块区域成像到 CMOS/CCD相机上。可以看出，因为图像传感器上像素间的距

离已经确定，如果想要区分物体上很近的两点，它们之间必须隔开一定的距离。

与分辨率相关的术语有以下几个：

·每毫米对线（ lp/mm ） ：如上图所示，一对线是指一个红色的区域和一个空白的区

域。分辨率就是用每毫米上对线的数量来表示，因此分辨率常常被看作是空间频率。

这个频率的倒数是指最小可分辨的物体上两点间的距离，用毫米来表示。这个参数可

以用来表征镜头或者相机的分辨率。

·像素数 ：数码相机的分辨率也可以用图像传感器的像素数来表示。如图所示，一对线

猫眼的光学原理是：

门镜是由两块透镜组合而成．当我们从门内向外看时，物镜是凹透镜，目镜是凸透镜．物镜的焦距极短，它将室外的人或物成一缩得很小的正立虚像，此像正好落在目镜的第一焦点之内，目镜起着放大镜的作用，最后得到一个较为放大的正立虚像，此像恰又成在人眼的明视距离附近，对于门外的情况，就看得清楚了．

那么，同样通过此门镜，为什么从门外向里看（倒看）时，却什么也见不着呢？

在倒看时，凹透镜变成了目镜，凸透镜则成了物镜，室内的景物，通过会聚透镜后的折射光束本应生成倒立的实像，但在尚未成像之前就落到发散的凹透镜上，由于焦距极短，最后得到的正立虚像距目镜很近，只有2～3cm，又由于门镜的孔径很小，室外的人不得不贴近目镜察看，这样，人眼与像之间的距离，也只不过2～3cm，这个距离远小于正常人眼的近点，因此，对于室外的窥视者，室内的一切当然也就“视而不见”了．

防盗门的“猫眼”可以使室内的人清楚地看见室外大范围的景物，而室外的人却看不清室内的景物，这是为什么呢?人能否看清景物取决于两个因素：一、透镜成像是否在人的明视距离(人能看清景物的最近距离，正常视力的人的明视距离为25厘米)的范围之内；二、有足够的光线进入人的眼睛。其实通过“猫眼”的内外观察时之所以结果不同也是由这两个因素决定的。原来“猫眼”是由一个凸透镜和一个凹透镜组成(如图1所示)。

图1

假设某种防盗门的“猫眼”的凹透镜焦距为1.0cm,凸透镜的焦距为35cm，两透镜之间的距离为2.1cm，通过“猫眼”在室外看室内的景物的光路图如图2所示，物体AB通过凸透镜L2所成的像应是A2B2，根据透镜成像规律可得：

图2

设u2＝100cm，则： =

= 3.63cm (实像)

把A2B2作为L1的虚物，物距

u1=－(v2－d)

=－1.53cm

∴ =

=－2.89cm(虚物)

如果室内景物到门的距离超过100cm，则v1将更小，人眼如果靠近L1观察，这样的距离比明视距离要小的多，是无法看清的。如果人眼退离L1观察，则室内物体的成像光线进入眼睛太少而且视角也很小，同样无法看清。若在室内通过“猫眼”看室外的景物，光路图如图3所示。仍设室外的景物AB到L1的距离为100cm，AB在L1中的像为A1B1。根据透镜成像规律应有：

霓虹形成的光学原理

作者：吕晓阳 文章来源：广西物理

摘 要：用几何光学的方法对霓虹形成作了一般分析,并求出了霓虹可见时太阳的最大角。

关键词：霓虹;反射;折射;色散

1 引言

虹是由于太阳光线被大气中的水滴反射和折射而形成的一种自然现象。雨过天晴,空气中存在大量的水分,尘粒减少,能见度提高,这时太阳的对面天空中将出现彩色园弧,按一定顺序排列红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。这种园弧有时能见到两个,红色在外、紫色在内,颜色鲜艳的叫“虹”,红色在内、紫色在外,颜色较淡的叫“霓”。本文首先分析光在球形介质内传播的反射、折射所引起的色散现象,接着讨论霓虹的分布与太阳在天空中位置的关系,通过分析与讨论简要回答以下三个问题:

(1)为什么只在太阳的对面天空中才出现“虹”,(2)为什么并不是一天的任何时候都可以观察到

“虹”,(3)霓虹的分布为什么具有有限的宽度。

2 光线经过球体介质内反射和折射后的偏转

当光线投射到球体介质时就会发生反射与折射现象。如图1,设光线S为某一单色光,球体相对于球外的折射率为n,光线到达球面的A处,一部分光反射,另一部分折射,在球面内B处,一部分光折射出球外,另一部分光反射,在C处,一部分光反射,另一部分光折射出球外。从C点射出的光线与原光线存在一定的偏转角δ,δ反应了球体对光线的总作用效果。在图1中,光线经两次折射一次反射,根据几何关系很容易求得:

i1、i2分别为光线到达A处的入射角和折射角,满足折射定律

显然偏转角δ是入射角i1的函数,同时球体对不同单色光的折射率也将影响偏转角的大小。下面分析偏转角δ随入射角i1的变化情况,由(1·1)、(1·2)式得

由于n>1,i1、i2必为锐角,故,δ有极大值。令,求出δ为最大偏角时入射角折射角满足

(1·5)式表明,不同的单色具有不同的最大偏转角,在最大偏转角附近,有

若用典型的水珠对红光的折射率n=1.3311代入,得δ=δm-1.2743(△i1)2,表明折出光线集中于最大偏角附近,近似地呈平行光线射出。