Qualità immagine
Aberrazioni, distorsione e vignettamento contribuiscono alla degradazione della qualità dell’immagine. Una buona metrica è il contrasto.
Contrasto
Il contrasto è la differenza di luminosità che rende due oggetti distinguibili all’interno di un’immagine. con intensità massima misurata in toni di grigio, e intensità minima. L’intensità solitamente è nel range 0 (nero) - valore massimo dipendente dai bit usati per salvare l’immagine (bianco). Solitamente si usano 8 bit, quindi
Funzione di trasferimento
Definisce la qualità dell’immagine di un sistema ottico. Descrive la capacità di un sistema di risolvere feature geometriche con un certo contrasto.
Griglia di vetro con righe nere e una fonte di luce che illumina da dietro. Non si avrà un’immagine con righe nette, ma piuttosto si avrà una certa sfocatura lungo gli edge.
Più si aumenta la frequenza spaziale, più si perde di contrasto. A seconda del pattern usato si hanno due funzioni:
- CTF - Contrast Transfer Function: pattern è una serie di linee, e quindi approssima il caso reale in cui si vogliono controllare i bordi degli oggetti
- MTF - Modulation Transfer Function: pattern è sinusoidale
Frequenza del pattern: , con t larghezza di una striscia.
x: frequenza spaziale y: valore del contrasto
Frequenza di cutoff, ovver la frequenza per cui la funzione di trasferimento va a 0: con lunghezza d’onda della luce e WF# [[Ottica#Working F-Number|Working F#]] della lente.
Se si suppone di lavorare a 587nm con una lente con WF#=8, si ha che la frequenza di cutoff è di 213 lp/mm.
Risoluzione
Gli algoritmi di visione non riescono a risolvere dettagli con contrasto troppo basso. Solitamente la soglia è 20%.
- Diffrazione
- Disco di Airy: per via della diffrazione qualsiasi oggetto più piccolo di una certa dimensione viene visto come un disco. Le dimensioni dipendono dalla lunghezza d’onda e dalla [[Ottica#F-number|F#]]. Il raggio del disco si calcola come
La distanza tra due oggetti vicini risente della diffrazione. Più si avvicinano, più l’effetto è maggiore, fino a che i due punti non sono più distinguibili.
Criterio di Rayleigh
Due oggetti non si possono distinguere se sono più vicini del raggio del disco di Airy.
La risoluzione di un sistema però dipende anche dalla dimensione del pixel della camera e dalle aberrazioni, che sono considerate anche nelle MTF.
Trasmissione e coating
Quando la luce incontra una superficie può fare tre cose:
- essere riflessa
- essere trasmessa
- essere assorbita
L’assorbimento è solitamente trascurabile. Il problema maggiore è la riflessione.
In un sistema ottico si cerca di massimizzare la trasmissione in modo che sul sensore arrivi più luce possibile. Per ogni cambio di mezzo si riflette il 3%, per una lente, che comporta due cambi di mezzo, si perderà il 6%.
Per minimizzare il riflesso, si applicano dei coating sulla lente che cambiano il comportamento della lente. I coating sono fatti di più strati di materiali diversi con indice di rifrazione diverso tra loro. I riflessi generati tra un livello e l’altro creano delle interferenze distruttive. I coating, servono anche per proteggere le lenti (HCAR - Hard Carbon Anti-Reflective).
La scelta del vetro è una variabile importante!
