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工業相機鏡頭上的參數含義 工業相機鏡頭如何選型

本文章由注冊用戶 天空之城 上傳提供 2023-06-17 評論 0
摘要:鏡頭是工業相機上很重要的一個部件,其基本功能就是實現光束變換,合適的工業相機鏡頭決定了機器視覺成像質量。那么工業相機鏡頭上的參數有哪些?工業相機鏡頭如何選型?下面就來介紹工業相機鏡頭的相關知識,一起了解下吧。

一、工業相機鏡頭上的參數含義

1、焦距(FocalLength)

焦距(ju)(ju)就是從鏡(jing)(jing)(jing)頭的(de)(de)中心(xin)點(dian)到(dao)膠平(ping)面(膠片(pian)或CCD)上(shang)所(suo)形成(cheng)的(de)(de)清晰影(ying)像之(zhi)間的(de)(de)距(ju)(ju)離,注意區分相機(ji)的(de)(de)焦距(ju)(ju)與單片(pian)凸(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)焦距(ju)(ju)是兩(liang)個概(gai)念,因為(wei)相機(ji)上(shang)安裝的(de)(de)鏡(jing)(jing)(jing)頭是多片(pian)薄的(de)(de)凸(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)組(zu)成(cheng),單片(pian)凸(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)焦距(ju)(ju)是平(ping)行(xing)光線匯聚到(dao)一(yi)點(dian),這點(dian)到(dao)凸(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)中心(xin)的(de)(de)距(ju)(ju)離。焦距(ju)(ju)的(de)(de)大小決定(ding)著視(shi)角(jiao)(jiao)大小,焦距(ju)(ju)數(shu)值小,視(shi)角(jiao)(jiao)大,所(suo)觀(guan)察的(de)(de)范圍(wei)也大;焦距(ju)(ju)數(shu)值大,視(shi)角(jiao)(jiao)小,觀(guan)察范圍(wei)小。

工業相機鏡(jing)頭焦距的參數用mm(毫(hao)米)來劃(hua)分的,常規的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡(jing)頭在(zai)(zai)15m以內,8mm鏡(jing)頭在(zai)(zai)20m以內,視角約(yue)50度(du),12mm在(zai)(zai)30-40m以內,約(yue)30度(du),16mm在(zai)(zai)40-60以內。

較常見普通相機有(you)8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等(deng),還(huan)有(you)長(chang)(chang)達(da)2500mm超長(chang)(chang)焦望遠鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)。鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)根據(ju)其(qi)焦距(ju)的(de)長(chang)(chang)短(duan),也即拍攝時的(de)視(shi)角(jiao),可(ke)分(fen)為(wei)標準鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)、廣角(jiao)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)、和長(chang)(chang)焦距(ju)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)等(deng)。根據(ju)焦距(ju)能(neng)否調節(jie)分(fen)為(wei)定焦鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)和變焦鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)兩大類(lei)。

標(biao)準(zhun)(zhun)鏡頭(tou)(tou)的(de)視角約50度左右,這是人單眼(yan)在頭(tou)(tou)和眼(yan)不轉動的(de)情況(kuang)下(xia)所能看到的(de)視角,從標(biao)準(zhun)(zhun)鏡頭(tou)(tou)中觀(guan)察的(de)感覺與我(wo)們平時(shi)所見的(de)景物基(ji)本相同。35mm相機(ji)的(de)標(biao)準(zhun)(zhun)鏡頭(tou)(tou)的(de)焦距(ju)多(duo)為(wei)40mm,50mm或55mm。120相機(ji)的(de)標(biao)準(zhun)(zhun)鏡頭(tou)(tou)焦距(ju)一般為(wei)80mm或75mm,相機(ji)片幅(fu)越大則標(biao)準(zhun)(zhun)鏡頭(tou)(tou)的(de)焦距(ju)越大。而數碼相機(ji)由于其成像介質(CCD或CMOS)有大有小,標(biao)準(zhun)(zhun)鏡頭(tou)(tou)的(de)焦距(ju)也不一致。

2、光圈(Iris)

光(guang)圈是(shi)一個用來控制(zhi)光(guang)線通(tong)過鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou),進(jin)入機身內(nei)感光(guang)面光(guang)量的(de)(de)裝置(zhi),它通(tong)常是(shi)在鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)內(nei),對于已(yi)經制(zhi)造好的(de)(de)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou),我們不可以(yi)隨意的(de)(de)改變鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)的(de)(de)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou),但是(shi)可以(yi)通(tong)過在鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)內(nei)部加入多邊(bian)形(xing)或者圓形(xing),并且(qie)面積可變的(de)(de)孔徑光(guang)柵來達到控制(zhi)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)(tou)通(tong)光(guang)量,這個裝置(zhi)就是(shi)光(guang)圈。

光(guang)圈是如何(he)控制進光(guang)量的呢?我們可(ke)以把相機(ji)的光(guang)圈,想象(xiang)成人(ren)的瞳孔。當光(guang)線強(qiang)烈時,瞳孔會自動變小;當光(guang)線變弱(ruo)時,瞳孔便會自動放大,保證周(zhou)圍(wei)的一切(qie)在視網膜上能正常成像(xiang)。

相機的光(guang)(guang)圈也是(shi)基于同樣的原理:當光(guang)(guang)線(xian)不足時,我們把光(guang)(guang)圈調大,自然可以讓更多光(guang)(guang)線(xian)進入(ru)相機,反之(zhi)亦然。除了調整(zheng)進光(guang)(guang)量(liang)之(zhi)外,光(guang)(guang)圈還有(you)一個重(zhong)要的作用:調整(zheng)畫面的景深。

光(guang)(guang)圈(quan)(quan)用F表示(shi),以鏡頭焦距f和(he)通光(guang)(guang)孔徑D的比值來衡量,每個鏡頭上都標(biao)有(you)最大F值,例如:8mm/F1.4代(dai)表最大孔徑D為5.7mm,F值越(yue)小,光(guang)(guang)圈(quan)(quan)越(yue)大,F值越(yue)大,光(guang)(guang)圈(quan)(quan)越(yue)小。最佳光(guang)(guang)圈(quan)(quan)一般在f/4-f/8。

3、景深(Depth of Field,DOF)

景(jing)深(shen)(shen)是指在(zai)被(bei)攝物(wu)體(ti)聚(ju)焦清楚后(hou),在(zai)物(wu)體(ti)前后(hou)一定距(ju)離內,其(qi)影(ying)像仍然清晰的范(fan)圍。景(jing)深(shen)(shen)隨鏡頭的光(guang)圈值、焦距(ju)、拍攝距(ju)離而變(bian)化(hua),光(guang)圈越(yue)大,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)小(淺),光(guang)圈越(yue)小,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)大(深(shen)(shen))。焦距(ju)越(yue)長,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)小,焦距(ju)越(yue)短,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)大。距(ju)離拍攝物(wu)體(ti)越(yue)近時,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)小,拍攝距(ju)離約(yue)遠,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)大。

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4、接口(Mount)

相機(ji)與鏡頭的連接方式,常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。

其中,c與cs接口的(de)主(zhu)要區(qu)別在于鏡頭與攝像機接觸面至鏡頭焦平面的(de)距離(li)不同,c型接口距離(li)為17.5mm,cs型接口距離(li)為12.5mm。

C型(xing)鏡頭與C型(xing)攝像(xiang)機,CS型(xing)鏡頭與CS型(xing)攝像(xiang)機可以配(pei)合使用,C型(xing)鏡頭搭(da)配(pei)CS型(xing)搭(da)配(pei)使用增(zeng)加一(yi)個5mm的C/CS轉接環就可以啦。

5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)

鏡(jing)頭成(cheng)像直徑(jing)可覆蓋最大(da)CCD芯片尺寸(cun)(傳感器尺寸(cun),一英寸(cun)=25.4mm),主要有(you):1/2″(eg:應該(gai)是1/2英寸(cun),靶面(mian)高度應該(gai)是6.4,具(ju)體計(ji)算有(you)待查詢)、2/3″、1″和1″以(yi)上(shang)。

6、分辨率(Resolution)

分(fen)辨(bian)率代表鏡(jing)頭記(ji)錄物體細節的(de)能(neng)力,以每毫(hao)(hao)米能(neng)夠分(fen)辨(bian)黑白(bai)對(dui)線的(de)數量為計量單(dan)位(wei),“線對(dui)/毫(hao)(hao)米(lp/mm)”,分(fen)辨(bian)率越高的(de)成像越清晰。我們常說的(de)顯(xian)示(shi)分(fen)辨(bian)率是屏幕(mu)圖(tu)像的(de)精(jing)密度(du),指圖(tu)形(xing)所能(neng)顯(xian)示(shi)像素有多少(shao)。

7、工作距離(Workingdistance,WD)

鏡頭第一個工作(zuo)面到被測物體距(ju)離。

8、視野范圍(Field of View,FOV)

相(xiang)機實(shi)際拍攝到的區(qu)域尺寸(cun)。

9、光學放大倍數(Magnification,b)

CCD/FOV,即芯(xin)片尺寸除(chu)以視野范圍。

10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)

數(shu)值孔徑(jing)等(deng)于由物體與(yu)物鏡(jing)間媒質的(de)折射(she)率(lv)n與(yu)物鏡(jing)孔徑(jing)角的(de)一半(ban)(a2)的(de)正(zheng)弦值的(de)乘積(ji),計算公式(shi)為(wei)N.A=n*sina/2。數(shu)值孔徑(jing)與(yu)其(qi)它光學參數(shu)有著密切(qie)的(de)關系,它與(yu)分(fen)辨率(lv)成(cheng)正(zheng)比(bi),與(yu)放大率(lv)成(cheng)正(zheng)比(bi)。也就是說數(shu)值孔徑(jing),直接決定了鏡(jing)頭分(fen)辨率(lv),數(shu)值孔徑(jing)越大,分(fen)辨率(lv)越高,否則(ze)反(fan)之。

11、后背焦(Flangedistance)

準確來說(shuo),后倍焦是(shi)(shi)相(xiang)(xiang)機的(de)(de)(de)一個參數,指(zhi)相(xiang)(xiang)機接(jie)口平面到芯片(pian)的(de)(de)(de)距離。但在(zai)線掃描鏡(jing)頭或者(zhe)大面陣相(xiang)(xiang)機的(de)(de)(de)鏡(jing)頭選(xuan)型時(shi),后倍焦是(shi)(shi)一個非常重要的(de)(de)(de)參數,因為(wei)它直接(jie)影(ying)響鏡(jing)頭的(de)(de)(de)配置。不同(tong)廠家的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)機,哪怕接(jie)口一樣也可能有不同(tong)的(de)(de)(de)后倍焦。

二、工業相機鏡頭如何選型

選擇工業相機鏡頭時,要注意:

1、C接(jie)(jie)(jie)口(kou)還是CS接(jie)(jie)(jie)口(kou),C接(jie)(jie)(jie)口(kou)的接(jie)(jie)(jie)口(kou)距離是17.5mm,CS接(jie)(jie)(jie)口(kou)的接(jie)(jie)(jie)口(kou)距離是12.5mm,用錯了就不能合焦。

2、要根據感光器(qi)件的大(da)小來選擇(ze)鏡頭(tou),是2/3寸(cun)感光芯片的要選擇(ze)對應成像圈的鏡頭(tou),如果選擇(ze)了1/3"或1/2“的,會出(chu)現(xian)很大(da)的暗(an)角(jiao)。

3、選擇焦距,即選擇視野范圍比觀測范圍稍大一點的鏡頭(tou)。

4、景深(shen)與光(guang)環境的(de)配合,光(guang)線(xian)充足,配備光(guang)源照射的(de)地方可(ke)以選用小光(guang)圈(quan),加大(da)景深(shen),提高(gao)拍(pai)攝清晰(xi)度。光(guang)線(xian)不(bu)足的(de)地方需要稍大(da)一點的(de)光(guang)圈(quan)或(huo)采用高(gao)感(gan)光(guang)度的(de)感(gan)光(guang)芯片。

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