机器视觉系统中的重要配件--棱镜

在一套机器视觉系统中，人们一直比较注中工业相机、工业镜头及光源等重要的视觉器件，而小配件通常被忽视，虽然只是配角，但是却起着重要作用。以下以茉丽特镜头为例。

在构建视觉系统当中，遇到某个方向空间不足时，会想到加一个转角棱镜。实际上，90°转角反射棱镜大概是最简单的棱镜类型了，棱镜能在很多场合下使用，但在使用时我们也要注意几个小问题。

经过一次反射后，成像方向相反，也就是和我们平常照镜子一样，左手变右手，我们也要注意对象物的成像和移动方向都是相反的。如果需要成相同方向的像，则可以使用五棱镜（让它反射两次）：

如果反射棱镜转了一个角度α，物体入射方向不变，那么反射光的方向比原来变化了2α的角度，也就是会有个角度放大的作用。 不知道大家是否还记得我们在初中时学过的反射的光路图，如下：

比较重要的一点，成像经过反射镜后，可能分辨率会降低，这将取决于反射镜面的表面精度！

我们平时会看到不同的表面精度的镜面，如1/2λ, 1/4λ, 1/10λ等等，表面精度也描述了该镜面同一个理想平面之间的偏差（也就是说“究竟有多么平”）。通常这个不平整度都是非常小，以几分之波长为单位来表示，数值越小，表面精度越高，对于成像清晰度的影响也就越小。

通常对于一些高倍的高分辨镜头，我们至少需要1/8λ级别甚至更高精度的反射镜，这也是为什么，在搭配MML-HR系列高清远心镜头时，我们更推荐MML-PL25HR系列的棱镜：MML-PL25，表面精度1/4λ；MML-PL25HR，表面精度1/10λ。

我们来了解一下原理。实际在物理光学中，成像的本质是将一个理想的球面波从物方传递到像面，而像差的存在，使得传递到像面的球面波不再完美，这个不完美的程度我们叫“波前误差”，也是用几分之波长来表示。从这儿不难理解，如果本身一个高分辨率的镜头，成像波前误差只有 1/8λ，而遇上了一个表面精度只有1λ的镜面，那么反射出来的成像，也会被反射镜带坏，使得最终的成像质量下降。另外，镜面反射后的图像，同样与NA（光圈）相关，如果NA较大，那么同样对面精度要求更高。

所以可千万不要因为“节约成本”，而使原本高分辨率的镜头无法发挥应有的作用！

当然，对于不同特殊波长的光源，如紫外，红外等，需要的反射镜种类也不同。不同的反射涂层，会针对不同波段的光有较高的反射率。而用于激光的反射镜，其表面的损伤阈值（DamageThreshold，kW/cm2）也很重要，它也直接决定了可以用于多大功率的激光。

除了直角反射棱镜，我们在其他应用还会遇到多种棱镜的方式，比如，在遇到远心镜头对靠近物点进行双相机定位时，我们需要把两只光路靠的很近：

或倒着放：

还可以利用多个棱镜进行上下视野的同时观测：

因此，几个小小的棱镜，可以使你的光学系统变得更加灵活。

其实，很多爱动手的小伙伴可能早在小学时，就构建过一套简单而又不失实用的“棱镜系统”：

以上内容来源于茉丽特。