文档介绍：关于工业相机镜头的基础知识
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工业镜头的接口
物镜的接口尺寸是有国际标准的,共有三种接口型式,即F型、C型、CS型。F型接口是通用型接口,一般适用于焦距大于25mm的镜头;而当物镜的焦距约小于25mm时,因物镜的尺寸不大,便采用C型或CS型接口。
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工业镜头的接口
C接口和CS接口的区别
C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面(D光电感应器应处的位置)的距离不同,., .。
C型镜头与C型摄像机,CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接环可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。
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视场(Field of view, 即FOV,也叫视野范围) :指观测物体的可视范围,也就是充满相机采集芯片的物体部分。(视场范围是选型中必须要了解的)
工作距离(Working Distance,即WD):指从镜头前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距离(选型必须要了解的问题,工作距离是否可调?包括是否有安装空间等)
分辨率:图像系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨特征尺寸。在多数情况下,视野越小,分辨率越好。
景深(Depth of view,即DOF):物体离最佳焦点较近或较远时,镜头保持所需分辨率的能力 (需要了解客户对景深是否有特殊要求?)
图 1: 镜头基本参数示意图
工业镜头的基本参数
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工业镜头的其他参数
感光芯片尺寸:相机感光芯片的有效区域尺寸,一般指水平尺寸。这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的视场非常重要。镜头主要缩放比例(PMAG) 由感光芯片的尺寸和视场的比率来定义。虽然基本参数包括感光芯片的尺寸和视场,但PMAG却不属于基本参数。
焦距(f)焦距,是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式,指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中,D等成像平面的距离。(需要记住的公式)
f={工作距离/视野范围长边(或短边)}D长边(或短)
焦距大小的影响情况:
焦距越小,景深越大; 焦距越小,畸变越大; 焦距越小,渐晕现象越严重,使像差边缘的照度降低;
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■解析度 表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔
■解像力
1mm中间可以看到黑白线的条数。单位(lp)/mm.
使用波长(λ)/ NA=解析度(μ) 以上的计算方法理论上可以计算出解析度,但不包括失真。 ※使用波长为550nm
■MTF(Modulation Transfer Function)
成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。
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失真(distortion):(衡量镜头性能的指标之一)
又称畸变,指被摄物平面内的主轴外直线,经光学系统成像后变为曲线,则此光学系统的成像误差称为畸变。畸变像差只影响影像的几何形状,而不影响影像的清晰度。
光圈与F值
光圈是一个用来控制镜头通光量装置,它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F值,如f1。4,f2,f2。8 etc
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工业镜头各参数间相互影响关系
光圈大小的影响情况: 光圈越大,图像亮度越高;
景深越小;分辨率越高;
像场中央与边缘:
一般像场中心较边缘分辨率高;
像场中心较边缘光场照度高
光波长度的影响: 在相同的工业相机及镜头参数条件下,照明光源的光波波长越短,得到的图像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位置测量的视觉系统中,尽量采用短波长的单色光作为照明光源,对提高系统精度有很大的作用。
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用于计算主要缩放比例的公式如下:
PMAG   =  感光芯片尺寸(mm) / 视场(mm)
图 2:  主要缩放比例、感光芯片尺寸和视场的关系示意图
光学放大倍数
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