Linssin syvyysterävyydellä (Depth of Field) tarkoitetaan linssin ja kohteen etäisyysväliä, jolla kuvattava kohde näkyy ”riittävän terävänä” kuvassa, ilman että linssiä tarkennetaan uudestaan. Mikä sitten on ”riittävän terävä”? Tämä on haastava kysymys, koska linssin syvyysterävyys ei ole siinä mielessä yksiselitteinen käsite, kuin vaikkapa linssin polttoväli. Syvyysterävyysalueen laskentaan on olemassa laskukaavoja, mutta syvyysterävyyden laskemiseen tarvitaan lähtötietona suurin hyväksyttävä hajontaympyrän koko (”permissible circle of confusion”). Se kertoo kuinka suuren täplän ei-fokusoitu linssi piirtää kennolle yksittäisestä pisteestä, eli kuinka suuri epäterävyys kuvassa on sallittua. Mitä kauemmas liikutaan parhaasta fokuksesta, sitä suurempi hajontaympyrä piirtyy kameran kennolle ja sitä sumeampi kuva on. Tämä on tietysti olennainen asia mittauksen tai hahmontunnistuksen kannalta, eikä hajontaympyrän koon oikeaan valintaan ole yksiselitteistä vastausta. Yleisesti käytetään pikselin kokoa (esim. 4 um), mutta tämä voi olla liian rajoittava, ja voidaan käyttää isompaakin halkaisijaa, mikäli kuvan reunojen epäterävyys ei haittaa mittaamista tai tunnistamista. Eli syvyysterävyydelle saadaan erilaisia arvoja, riippuen kuinka suurta epäterävyyttä ollaan valmiita hyväksymään. Se taas riippuu sovelluksesta ja vaatii ehkä testaamista.
Tilanteesta riippuen vaatimuksena voi olla joko lyhyt tai pitkä syvyysterävyys. Ehkäpä yleisemmin vaaditaan suurta syvyysterävyyttä, toki päinvastasiakin esimerkkejä on helppo löytää. Suurta syvyysterävyyttä vaativa tilanne tulee vastaan usein, kun mitattavat kohteet ovat eri etäisyyksillä linssistä.
Syvyysterävyysalueen kasvattamiseksi normaalilinssillä on käytettävissä muutama helppo keino:
- Suljetaan linssin aukkoa
- Kasvatetaan linssin polttoväliä
- Kasvatetaan kuvausetäisyyttä
- Pienennetään kameran kennokokoa
Linssin aukon koon vaikutus on riippumaton kolmesta muusta säädöistä. Sen sijaan edellä kohdat 2, 3 ja 4 ovat kytkettyjä toisiinsa kuvausgeometrian kautta. Usein nimittäin vaadittava kuva-ala ja resoluutio ovat määriteltyjä, jolloin polttoväliä ja kuvausetäisyyttä ei voida vapaasti valita. Esimerkiksi, jos lisätään syvyysterävyyttä pienentämällä vain linssin polttoväliä, niin kuva-ala kasvaa, ja mitattavan kohteen pikseliresoluutio vastaavasti huononee. Sama tapahtuu, jos kuvausetäisyyttä kasvatetaan, mutta pidetään polttoväli samana. Toisaalta polttoväliä voidaan kyllä kasvattaa, ja pitää kuva-ala ja resoluutio samana, jos valitaan pienempikennoinen kamera, jossa on vastaavasti pienemmät pikselit. Pienemmät pikselit tosin asettavat myös linssin piirtokyvylle suuremmat vaatimukset, joten vaikutus kuvan terävyyteen ei ole täysin yksiselitteinen.
Konenäköjärjestelmän suunnittelu on aina kokonaisuus, jonka kaikki osat vaikuttavat toisiinsa, joten suunnittelussa pitää olla tarkkana. Joskus ollaan komponenttien valinnassa tilanteessa, jossa toimivien vaihtoehtojen löytyminen on haasteellista. Cheos Oy:ssä olemme aina valmiita etsimään asiakkaiden haastaviinkin kuvantamisongelmiin ratkaisuja yhdessä päämiestemme kanssa. Edustamamme linssivalmistajan VS Technology:n sivustolla on linssilaskuri, jolla voidaan mitoittaa konenäkölinssejä kamera- ja sovelluskohtaisesti, linkki löytyy myös sivultamme Teollisuuden kuvantaminen kohdasta ”Optiikka”.
