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          工業鏡頭的分類及基本應用


          工業鏡頭的分類及基本應用
                鏡頭是機器視覺系統中的重要組件,對成像質量有著關鍵性的作用,一般用戶在進行系統設計時往往對鏡頭的選擇重視不夠,導致不能得到理想的圖像,甚至導致系統開發失敗。本文通過對各種常見鏡頭的分類,使讀者掌握機器視覺系統中鏡頭的選型要點。
           
          根據焦距分類

              根據焦距能否調節,可分為定焦距鏡頭和變焦距鏡頭兩大類。依據焦距的長短,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分依據,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,調節該環可以使鏡頭的焦距值在預定范圍內靈活改變。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改變焦距值的特點,在需要經常改變攝影視場的情況下非常方便使用,所以在攝影領域應用非常廣泛。但由于變焦距鏡頭的透鏡片數多、結構復雜,所以最大相對孔徑不能做得太大,致使圖像亮度較低、圖像質量變差,同時在設計中也很難針對各種焦距、各種調焦距離做像差校正,所以其成像質量無法和同檔次的定焦距鏡頭相比。
          · 廣角鏡頭:視角90度以上,觀察范圍較大,近處圖像有變形。
          · 標準鏡頭:視角30度左右,使用范圍較廣。
          · 長焦鏡頭:視角20度以內,焦距可達幾十毫米或上百毫米。
          · 變焦鏡頭:鏡頭焦距連續可變,焦距可以從廣角變到長焦,焦距越長成像越大。
          · 針孔鏡頭:用于隱蔽觀察,經常被安裝在如天花板或墻壁等地方。
          根據鏡頭接口類型劃分

              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、M72接口等。接口類型的不同和鏡頭性能及質量并無直接關系,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接口。

              C接口和CS接口是工業攝像機最常見的國際標準接口,為1英寸-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,也是線陣工業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。
           
          特殊用途的鏡頭

              顯微鏡頭(Micro),一般是指成像比例大于10:1的拍攝系統所用,但由于現在的攝像機的像元尺寸已經做到3微米以內,所以一般成像比例大于2:1時也會選用顯微鏡頭。

              微距鏡頭(Macro),一般是指成像比例為2:1~1:4的范圍內的特殊設計的鏡頭。在對圖像質量要求不是很高的情況下,一般可采用在鏡頭和攝像機之間加近攝接圈的方式或在鏡頭前加近拍鏡的方式達到放大成像的效果。

              遠心鏡頭(Telecentric),主要是為糾正傳統鏡頭的視差而特殊設計的鏡頭,它可以在一定的物距范圍內,使得到的圖像放大倍率不會隨物距的變化而變化,這對被測物不在同一物面上的情況是非常重要的應用。
           
          紫外鏡頭(Ultraviolet)和紅外鏡頭(Infrared),一般鏡頭是針對可見光范圍內的使用設計的,由于同一光學系統對不同波長的光線折射率的不同,導致同一點發出的不同波長的光成像時不能會聚成一點,產生色差。常用鏡頭的消色差設計也是針對可見光范圍的,紫外鏡頭和紅外鏡頭即是專門針對紫外線和紅外線進行設計的鏡頭。
           
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