- 光學鏡頭
光學鏡頭是機器視覺系統(tǒng)中必不可少的部件,直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣,影響算法的實現(xiàn)和效果。另外爭取選折合適的鏡頭,降低機器視覺系統(tǒng)成本,才是產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達的唯一出路。光學鏡頭規(guī)格繁多,有時不免頭暈。光學鏡頭從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭,長焦鏡頭;從視場大小分有廣角、標準,遠攝鏡頭;結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭,手動光圈定焦鏡頭,自動光圈定焦鏡頭,手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭,自動光圈電動變焦鏡頭,電動三可變(光圈、焦距、聚焦均可變)鏡頭等。根據(jù)我們使用的經(jīng)驗,俄羅斯的光學鏡頭很便宜。
結(jié)構(gòu)上分
1 固定光圈定焦鏡頭
簡單:鏡頭只有一個可以手動調(diào)整的對焦調(diào)整環(huán),左右旋轉(zhuǎn)該環(huán)可使成像在 CCD靶面上的圖像最清晰;沒有光圈調(diào)整環(huán),光圈不能調(diào)整,進入鏡頭的光通量不能通過改變鏡頭因素而改變,只能通過改變視場的光照度來調(diào)整。結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜。
2 手動光圈定焦鏡頭
手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調(diào)整環(huán),光圈范圍一般從F1.2或F1.4到全關閉,能方便地適應被被攝現(xiàn)場地光照度,光圈調(diào)整是通過手動人為進行的。光照度比較均勻,價格較便宜。
3 自動光圈定焦鏡頭
在手動光圈定焦鏡頭的光圈調(diào)整環(huán)上增加一個齒輪合傳動的微型電機,并從驅(qū)動電路引出 3或4芯屏蔽線,接到攝像機自動光圈接口座上。當進入鏡頭的光通量變化時,攝像機 CCD 靶面產(chǎn)生的電荷發(fā)生相應的變化,從而使視頻信號電平發(fā)生變化,產(chǎn)生一個控制信號,傳給自動光圈鏡頭,從而使鏡頭內(nèi)的電機做相應的正向或反向轉(zhuǎn)動,完成調(diào)整大小的任務。
4 手動光圈定焦鏡頭
焦距可變的,有一個焦距調(diào)整環(huán),可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整鏡頭的焦距,其可變比一般為2 ~3倍,焦距一般為3.6~8mm。實際應用中,可通過手動調(diào)節(jié)鏡頭的變焦環(huán),可以方便地選擇被監(jiān)視地市場的市場角。但是當攝像機安裝位置固定下以后,在頻繁地手動調(diào)整變焦是很不方便的。因此,工程完工后,手動變焦鏡頭的焦距一般很少調(diào)整。僅起定焦鏡頭的作用。
5 自動光圈電動變焦鏡頭
與自動光圈定焦鏡頭相比增加了兩個微型電機,其中一個電機與鏡頭的變焦環(huán)合,當其轉(zhuǎn)動時可以控制鏡頭的焦距;另一電機與鏡頭的對焦環(huán)合,當其受控轉(zhuǎn)動時可完成鏡頭的對焦。但是由于增加了兩個電機且鏡片組數(shù)增多,鏡頭的體積也相應增大。
6 電動三可變鏡頭
與自動光圈電動變焦鏡頭相比,只是將對光圈調(diào)整電機的控制由自動控制改為由控制器來手動控制。
場合上分
按視場大小分:小視場鏡頭,普通鏡頭(約50度左右),廣角鏡頭和特廣角鏡頭(100-120度)
1.標準鏡頭:
視角約50度,也是人單眼在頭和眼不轉(zhuǎn)動的情況下所能看到的視角,所以又稱為標準鏡頭。5mm相機的標準鏡頭的焦距多為40mm,50mm或55mm。120相機的標準鏡頭焦距多為80mm或75mm。CCD芯片越大則標準鏡頭的焦距越長。
2.廣角鏡頭:
視角90度以上,適用于拍攝距離近且范圍大的景物,又能刻意夸大前景表現(xiàn)強烈遠近感即透視。35mm 相機的典型廣角鏡頭是焦距28mm,視角為72度。120相機的50,40mm的鏡頭便相當于35mm相機的35,28mm的鏡頭。
3.長焦距鏡頭:
適于拍攝距離遠的景物,景深小容易使背景模糊主體突出,但體積笨重且對動態(tài)主體對焦不易。35mm 相機長焦距鏡頭通常分為三級,135mm以下稱中焦距,135-500mm稱長焦距,500mm 以上稱超長焦距。120 相機的150mm的鏡頭相當于35mm相機的105mm鏡頭。由於長焦距的鏡頭過于笨重,所以有望遠鏡頭的設計,即在鏡頭后面加一負透鏡,把鏡頭的主平面前移,便可用較短的鏡體獲得鏡體獲得長焦距的效果。
4.反射式望遠鏡頭:
是另一種超望遠鏡頭的設計,利用反射鏡面來構(gòu)成影像,但因設計的關系無法裝設光圈,僅能以快門來調(diào)整曝光。
5.微距鏡頭(marco lens):
除作極近距離的微距攝影外,也可遠攝。
接口類型來分
1.C型鏡頭
法蘭焦距是安裝法蘭到入射鏡頭平行光的匯聚點之間的距離。法蘭焦距為17.526mm或0.690in。安裝羅紋為:直徑1in,32牙.in。鏡頭可以用在長度為0.512in (13mm)以內(nèi)的線陣傳感器。但是,由于幾何變形和市場角特性,必須鑒別短焦鏡頭是否合用。如焦距為12.6mm的鏡頭不應該用長度大于6.5mm的線陣。如果利用法蘭焦距尺寸確定了鏡頭到列陣的距離,則對于物方放大倍數(shù)小于20倍時需增加鏡頭接圈。接圈加在鏡頭后面,以增加鏡頭到像的距離,以為多數(shù)鏡頭的聚焦范圍位 5-10%。鏡頭接長距離為焦距/物方放大倍數(shù)。
2.CS型鏡頭
With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera.
3.U型鏡頭
一種可變焦距的鏡頭,其法蘭焦距為47.526mm或1.7913in,安裝羅紋為M42×1。主要設計作35mm照片應用(如國產(chǎn)和進口的各種135相機鏡頭),可用于任何長度小于 1.25in(38.1mm)的列陣。建議不要用短焦距鏡頭。
4.特殊鏡頭
如顯微放大系統(tǒng)。 要特別注意 CS和 C的差別,不同類型的camera 和 不同類型的 Len連接時,要定制轉(zhuǎn)接環(huán)。國外很貴,一個約,不如自己加工。光學鏡頭的主要參數(shù)和評價 主要參數(shù)有焦距,視場,物距,光圈,快門等。
對于鏡頭最完善的評價莫過于MTF (Modulation Transfer Function)。但是由于像差(標定的原因),鏡頭的每個范圍都有一個MTF值。這些范圍指的是:(1)近軸部分,(2)離軸部分,(3)當光學系統(tǒng)存在不對稱畸變時,上述兩部分在不同方向上的子部分。每個部分對于不同的輻射能量波長范圍,都有各自相應的MTF值。MTF是評價成像系統(tǒng)的最常用、最優(yōu)的指標,也是指導機器視覺系統(tǒng)集成的最優(yōu)指標。
光學鏡頭應用領域
光學工業(yè)鏡頭廣泛用于反射度極高的物體定位檢測,如:金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測,芯片和硅晶片的破損檢測,MARK點定位,玻璃割片機、點膠機、SMT檢測、貼版機等工業(yè)精密對位、定位、零件確認、尺寸測量、工業(yè)顯微等CCD視覺對位、測量裝置等領域。
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