工業(yè)鏡頭概況

工業(yè)鏡頭定義：鏡頭是集聚光線，使成像單元能獲得清晰影像的結(jié)構(gòu)。?工業(yè)鏡頭的接口C型：C型接口鏡頭與攝像機接觸面至鏡頭焦平面（攝像機CCD光電感應(yīng)器應(yīng)處的位置）的距離為17.5mmCS型：CS型接口此距離為12.5mm.CS型鏡頭與CS型攝像機可以配合使用。C型鏡頭與CS型攝像機之間增加一個5mm的C/CS轉(zhuǎn)接環(huán)可以配合使用。CS型鏡頭與C型攝像機無法配合使用。F型：通用型接口，一般適用于焦距大于25mm的鏡頭C型口與CS型口區(qū)別 接圈分類：根據(jù)有效像場的大小劃分把攝影鏡頭安裝在一很大的伸縮暗箱前端，并在該暗箱后端安裝一塊很大的磨砂玻璃。當將鏡頭光圈開至最大，并對準無限遠景物調(diào)焦時，在磨砂玻璃上呈現(xiàn)出的影像均位于一圓形面積內(nèi)，而圓形外則漆黑，無影像。此有影像的圓形面積稱為該鏡頭的最大像場。在這個最大像場范圍的中心部位，有一能使無限遠處的景物結(jié)成清晰影像的區(qū)域，這個區(qū)域稱為清晰像場。照相機或攝影機的靶面一般都位于清晰像場之內(nèi)，這一限定范圍稱為有效像場。由于視覺系統(tǒng)中所用的攝像機的靶面尺寸有各種型號，所以在選擇鏡頭時一定要注意鏡頭的有效像場應(yīng)該大于或等于攝像機的靶面尺寸，否則成像的邊角部分會模糊甚至沒有影像。根據(jù)有效像場的大小，一般可分為如下幾類：鏡頭類型有效像場尺寸電視攝像鏡頭1/4英寸攝像鏡頭3.2mmX2.4mm（對角線4mm）1/3英寸攝像鏡頭4.8mmX3.6mm（對角線6mm）1/2英寸攝像鏡頭6.4mmX4.8mm（對角線8mm）2/3英寸攝像鏡頭8.8mmX6.6mm（對角線11mm）1英寸攝像鏡頭12.8mmX9.6mm（對角線16mm）電影攝影鏡頭35mm電影攝影鏡頭21.95mmX16mm（對角線27.16mm）16mm電影攝影鏡頭10.05mmX7.42mm（對角線12.49mm照相鏡頭135型攝影鏡頭36mmX24mm127型攝影鏡頭40mmX40mm120型攝影鏡頭80mmX60mm中型攝影鏡頭82mmX56mm大型攝影鏡頭240mmX180mm根據(jù)焦距分類根據(jù)焦距能否調(diào)節(jié)，可分為定焦距鏡頭和變焦距鏡頭兩大類。依據(jù)焦距的長短，定焦距鏡頭又可分為魚眼鏡頭、短焦鏡頭、標準鏡頭、長焦鏡頭四大類。需要注意的是焦距的長短劃分并不是以焦距的絕對值為首要標準，而是以像角的大小為主要區(qū)分依據(jù)，所以當靶面的大小不等時，其標準鏡頭的焦距大小也不同。變焦鏡頭上都有變焦環(huán)，調(diào)節(jié)該環(huán)可以使鏡頭的焦距值在預(yù)定范圍內(nèi)靈活改變。變焦距鏡頭最長焦距值和最短焦距值的比值稱為該鏡頭的變焦倍率。變焦鏡頭有可分為手動變焦和電動變焦兩大類。變焦鏡頭由于具有可連續(xù)改變焦距值的特點，在需要經(jīng)常改變攝影視場的情況下非常方便使用，所以在攝影領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。但由于變焦距鏡頭的透鏡片數(shù)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以最大相對孔徑不能做得太大，致使圖像亮度較低、圖像質(zhì)量變差，同時在設(shè)計中也很難針對各種焦距、各種調(diào)焦距離做像差校正，所以其成像質(zhì)量無法和同檔次的定焦距鏡頭相比。變焦距鏡頭定焦距鏡頭手動變焦電動變焦魚眼鏡頭短焦鏡頭標準鏡頭長焦鏡頭實際中常用的鏡頭的焦距是從4毫米到300毫米的范圍內(nèi)有很多的等級，如何選擇合適焦距的鏡頭是在機器視覺系統(tǒng)設(shè)計時要考慮的一個主要問題。光學鏡頭的成像規(guī)律可以根據(jù)兩個基本成像公式——牛頓公式和高斯公式來推導(dǎo)，對于機器視覺系統(tǒng)的常見設(shè)計模型，我們一般是根據(jù)成像的放大率和物距這兩個條件來選擇合適焦距的鏡頭的，在此給出一組實用的計算公式：物高：h=h'/m=h'(L-f)/f像高：h'=mh=h(L'-f)/f放大率m=h'/h=L'/L物距：L=f(1+1/m)像距L'=f(l+m)焦距：f=L/(1+1/m)根據(jù)鏡頭接口類型劃分鏡頭和攝像機之間的接口有許多不同的類型，工業(yè)攝像機常用的包括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徠卡接口、M42接口、M50接口等。接口類型的不同和鏡頭性能及質(zhì)量并無直接關(guān)系，只是接口方式的不同，一般可以也找到各種常用接口之間的轉(zhuǎn)接口。C接口和CS接口是工業(yè)攝像機最常見的國際標準接口，為1英寸一32UN英制螺紋連接口，C型接口和CS型接口的螺紋連接是一樣的，區(qū)別在于C型接口的后截距為17.5mm,CS型接口的后截距為12.5mm。所以CS型接口的攝像機可以和C口及CS口的鏡頭連接使用，只是使用C口鏡頭時需要加一個5mm的接圈；C型接口的攝像機不能用CS口的鏡頭。F接口鏡頭是尼康鏡頭的接口標準，所以又稱尼康口，也是工業(yè)攝像機中常用的類型，一般攝像機靶面大于1英寸時需用F口的鏡頭。V接口鏡頭是著名的專業(yè)鏡頭品牌施奈德鏡頭所主要使用的標準，一般也用于攝像機靶面較大或特殊用途的鏡頭。技術(shù)參數(shù):?視場（Fieldofview,即F0V,也叫視野范圍）：指觀測物體的可視范圍,

也就是充滿相機采集芯片的物體部分。（視場范圍是選型中必須要了解的）工作距離（WorkingDistance,即WD）:指從鏡頭前部到受檢驗物體的距離。即清晰成像的表面距離（選型必須要了解的問題，工作距離是否可調(diào)？包括是否有安裝空間等）分辨率：圖像系統(tǒng)可以測到的受檢驗物體上的最小可分辨特征尺寸。在多數(shù)情況下，視野越小，分辨率越好。景深（Depthofview即DOF）：物體離最佳焦點較近或較遠時，鏡頭保持所需分辨率的能力（需要了解客戶對景深是否有特殊要求？）焦距（f）焦距，是光學系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式，指從透鏡的光心到光聚集之焦點的距離。亦是照相機中，從鏡片中心到底片或CCD等成像平面的距離。焦距大小的影響情況：焦距越小，景深越大；焦距越小，畸變越大；焦距越小，漸暈現(xiàn)象越嚴重，使像差邊緣的照度降低；失真（distortion）：（衡量鏡頭性能的指標之一）又稱畸變，指被攝物平面內(nèi)的主軸外直線，經(jīng)光學系統(tǒng)成像后變?yōu)榍€，則此光學系統(tǒng)的成像誤差稱為畸變?；兿癫钪挥绊懹跋竦膸缀涡螤?，而不影響影像的清晰度。

PinGLEShionBarrehFigure6GeometricDistortion光圈與F值光圈是一個用來控制鏡頭通光量裝置，它通常是在鏡頭內(nèi)。表達光圈大小我們是用F值,如f1PinGLEShionBarrehFigure6GeometricDistortion光圈與F值光圈是一個用來控制鏡頭通光量裝置，它通常是在鏡頭內(nèi)。表達光圈大小我們是用F值,如f1。4，f2，f2。McximureBlur^Ikwoble'■?????ToObtonDesiredResolutionL_亮度越高；景深越??；分辨率越高；像場中央與邊緣：一般像場中心較邊緣分辨率高像場中心較邊緣光場照度高光波長度的影響：在相同的工業(yè)相機及鏡頭參數(shù)條件下，照明光源的光波波長越短，得到的圖像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位置測量的視覺系統(tǒng)中，盡量采用短波長的單色光作為照明光源，對提高系統(tǒng)精度有很大的作用。4.工業(yè)鏡頭的選擇要素視野范圍、光學放大倍數(shù)及期望的工作距離：在選擇鏡頭時，我們會選擇比被測物體視野稍大一點的鏡頭，以有利于運動控制。景深要求：對于對景深有要求的項目，盡可能使用小的光圈；在選擇