东正光学:光学镜头的分类及应用

In: 镜头知识 On: Monday, April 16, 2018 Hit: 598

    光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣,影响算法的实现和效果。本文就带来光学镜头的分类及应用。

Φ82MM靶面12K高解析线扫描镜头

      一、光学镜头按结构分类

  1.固定光圈定焦镜头

  简单:镜头只有一个可以手动调整的对焦调整环,左右旋转该环可使成像在 CCD靶面上的图像最清晰;没有光圈调整环,光圈不能调整,进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变,只能通过改变视场的光照度来调整。结构简单,价格便宜。

  2.手动光圈定焦镜头

  手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环,光圈范围一般从F1.2或F1.4到全关闭,能方便地适应被被摄现场地光照度,光圈调整是通过手动人为进行的。光照度比较均匀,价格较便宜。

  3.自动光圈定焦镜头

  在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个齿轮合传动的微型电机,并从驱动电路引出 3或4芯屏蔽线,接到摄像机自动光圈接口座上。当进入镜头的光通量变化时,摄像机 CCD 靶面产生的电荷发生相应的变化,从而使视频信号电平发生变化,产生一个控制信号

  ,传给自动光圈镜头,从而使镜头内的电机做相应的正向或反向转动,完成调整大小的任务。

  4.手动光圈变焦镜头

  焦距可变的,有一个焦距调整环,可以在一定范围内调整镜头的焦距,其可变比一般为2 ~3倍,焦距一般为3.6~8mm。实际应用中,可通过手动调节镜头的变焦环,可以方便地选择被监视地市场的市场角。但是当摄像机安装位置固定下以后,在频繁地手动调整变焦

  是很不方便的。因此,工程完工后,手动变焦镜头的焦距一般很少调整。仅起定焦镜头的作用。

  5.自动光圈电动变焦镜头

  与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机,其中一个

  电机与镜头的变焦环合,当其转动时可以控制镜头的焦距;另一电机与镜头的对焦环合,当其受控转动时可完成镜头的对焦。但是由于增加了两个电机且镜片组数增多,镜头的体积也相应增大。

  6.电动三可变镜头

  与自动光圈电动变焦镜头相比,只是将对光圈调整电机的控制由自动控制改为由控制器来手动控制。

  二、光学镜头按焦距分类

  1.标准镜头

  视角约50度,也是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角,所以又称为标准镜头。5mm相机的标准镜头的焦距多为40mm,50mm或55mm。120相机的标准镜头焦距多为80mm或75mm。CCD芯片越大则标准镜头的焦距越长。

  2.广角镜头

  视角90度以上,适用于拍摄距离近且范围大的景物,又能刻意夸大前景表现强烈远近感即透视。35mm 相机的典型广角镜头是焦距28mm,视角为72度。120相机的50,40mm的镜头便相当于35mm相机的35,28mm的镜头.

  3.长焦距镜头

  适于拍摄距离远的景物,景深小容易使背景模糊主体突出,但体积笨重且对动态主体对焦不易。35mm 相机长焦距镜头通常分为三级,135mm以下称中焦距,135-500mm称长焦距,500mm 以上称超长焦距。120 相机的150mm的镜头相当于35mm相机的105mm镜头。由于长

  焦距的镜头过于笨重,所以有望远镜头的设计,即在镜头后面加一负透镜,把镜头的主平面前移,便可用较短的镜体获得镜体获得长焦距的效果。

  4.反射式望远镜头

  是另一种超望远镜头的设计,利用反射镜面来构成影像,但因设计的关系无法装设光圈,仅能以快门来调整曝光。

  5.微距镜头(marco lens)

  除作极近距离的微距摄影外,也可远摄。

  三、光学镜头按接口分类

  1.C型镜头

  法兰焦距是安装法兰到入射镜头平行光的汇聚点之间的距离。法兰焦距为17.526mm或0.690in。安装罗纹为:直径1in,32牙.in。镜头可以用在长度为0.512in (13mm)以内的线阵传感器。但是,由于几何变形和市场角特性,必须鉴别短焦镜头是否合用。如焦距为12.6mm的镜头不应该用长度大于6.5mm的线阵。如果利用法兰焦距尺寸确定了镜头到列阵的距离,则对于物方放大倍数小于20倍时需增加镜头接圈。接圈加在镜头后面,以增加镜头到像的距离,以为多数镜头的聚焦范围位 5-10%。镜头接长距离为焦距/物方放大倍数。

  2.CS型镜头

  With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera.

  3.U型镜头

  一种可变焦距的镜头,其法兰焦距为47.526mm或1.7913in,安装罗纹为M42×1。主要设计作35mm照片应用(如国产和进口的各种135相机镜头),可用于任何长度小于 1.25in(38.1mm)的列阵。建议不要用短焦距镜头。

  4.特殊镜头

  如显微放大系统。 要特别注意 CS和 C的差别,不同类型的camera 和不同类型的 Len连接时,要定制转接环。国外很贵,一个约,不如自己加工。光学镜头的主要参数和评价 主要参数有焦距,视场,物距,光圈,快门等。 对于镜头最完善的评价莫过于MTF (Modulation Transfer Function)。但是由于像差(标定的原因),镜头的每个范围都有一个MTF值。这些范围指的是:(1)近轴部分,(2)离轴部分,(3)当光学系统存在不对称畸变时,上述两部分在不同方向上的子部分。每个部分对于不同的辐射能量波长范围,都有各自相应的MTF值。MTF是评价成像系统的最常用、最优的指标,也是指导机器视觉系统集成的最优指标。

  四、光学镜头的应用

  光学工业镜头广泛用于反射度极高的物体定位检测,如:金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测,芯片和硅晶片的破损检测,MARK点定位,玻璃割片机、点胶机、SMT检测、贴版机等工业精密对位、定位、零件确认、尺寸测量、工业显微等CCD视觉对位、测量装置等领域。

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