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Accexp機(jī)器視覺檢測方案基礎(chǔ)知識之鏡頭篇
2017-02-09
一，什么是鏡頭？
通俗點講就是在其一端搜集物體的光線，并將光線在另一端會聚為實像，并投影到接納面的物體。此時，聚集光線的點稱為焦點，鏡頭中心到焦點的間隔稱為焦點間隔。當(dāng)鏡頭為凸鏡時，焦點間隔將依據(jù)鏡頭的厚度（收縮）水平不同而各不相反。收縮水平越大焦點間隔越短。
二，鏡頭的重要參數(shù)。
二，鏡頭的重要參數(shù)。
玩攝影的朋友都曉得，鏡頭幾個根本的參數(shù)包括焦距（長焦，廣角，變焦范圍），F(xiàn)值（表征透光率）等。而工業(yè)用鏡頭與之相比，更關(guān)注以下幾個參數(shù)：
1，WD（Work Distance任務(wù)間隔）
表示焦點對準(zhǔn)拍攝對象時，鏡頭頂端到拍攝對象的間隔。也稱為作動間隔。當(dāng)為 CCD 時，比例公式任務(wù)間隔：視野＝焦點間隔：CCD 尺寸成立。
2，焦點間隔（焦距）
▼FA(Factory Automation) 鏡頭中有代表性的鏡頭為焦點間隔為 8 mm /16 mm /25 mm /50 mm等規(guī)格的鏡頭。依據(jù)想要拍攝的拍攝對象所需的視野和焦點間隔，可以求出對焦地位＝ WD （任務(wù)間隔）。
WD 和視野的大小由鏡頭的焦點間隔和 CCD 的尺寸來決議。例如：焦點間隔為 16 mm 鏡頭、CCD 尺寸 3.6 mm時，假如想把視野設(shè)為 45 mm，則 WD 變?yōu)?200 mm。
WD 和視野的大小由鏡頭的焦點間隔和 CCD 的尺寸來決議。例如：焦點間隔為 16 mm 鏡頭、CCD 尺寸 3.6 mm時，假如想把視野設(shè)為 45 mm，則 WD 變?yōu)?200 mm。
3，視野
▼任務(wù)間隔范圍中的拍攝范圍。普通來說，拍攝對象和鏡頭的任務(wù)間隔越長，則視野越廣（視野角）。另外，視野的廣度由鏡頭的焦點間隔來決議。我們將絕對于視野，運(yùn)用鏡頭可以拍攝的范圍的角度稱為視角或許視野角。鏡頭的焦點間隔越短，則視角越大，視野也就越廣。相反，焦點間隔越長，則可以縮小遠(yuǎn)處的拍攝對象。
4，景深
是指使人覺得鏡頭對焦的深度范圍（拍攝物體側(cè)的間隔）。范圍較大時，稱為「景深深」，相反范圍較小時稱為「景深淺」。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膩碚f，對焦地位只要一個，只不過肉眼在一定的范圍內(nèi)覺得圖像可以明晰成像。我們將此范圍稱為景深。
▼如下圖所示，我們在拍攝斜面上粘貼表示高度的膠帶的這個對象時，針對調(diào)大光圈的狀況和調(diào)小光圈的狀況停止比擬。
最終的景深需求實測才干曉得。由于除了鏡頭自身的構(gòu)造外，影響景深的要素還有很多。
1，鏡頭自身。
2，光圈越小，景深越大。
3，照明越亮，景深越大。（快門速度越慢，景深越大）
4，焦距越小，景深越大。
5，WD任務(wù)間隔越大，景深越大。
6，CCD的單個像素直徑越大，景深越大。
5，鏡頭的分辨率
鏡頭的分辨率不光運(yùn)用在圖像處置中，它是指一切光學(xué)測量儀器中運(yùn)用的鏡頭可以察看的最小距離。如分辨率為 10 μm 的鏡頭，可以明晰的察看線寬為 10 μm、間距為 10 μm 并列條紋線。分辨率缺乏時，人們覺得 2 根線仿佛堆疊在一同。這時分，需求更高分辨率的鏡頭。
6，鏡頭的倍率
所謂倍率，是指檢測對象的實踐大小與經(jīng)過光學(xué)測量儀器成像大小的比率。以往在經(jīng)過顯微鏡的接眼部察看時，我們運(yùn)用光學(xué)倍率這一概念，但是近年因由于可以將觀測對象物顯示在液晶顯示器上的零碎不時增多，顯示器倍率這一概念也曾經(jīng)普及。
【光學(xué)倍率】
用數(shù)碼相機(jī)的原理思索時，光學(xué)倍率可以經(jīng)過「CCD 無效像素大小 ÷ 視野」來求得。
【顯示器倍率】
顯示器倍率可以經(jīng)過「顯示器對角 ÷ CCD 素子對角 × 光學(xué)倍率」來求得。
7，F(xiàn)值
F 值（或許光圈值）是指表示鏡頭的亮堂度的基準(zhǔn)。精確的來說，就是鏡頭的焦點間隔除以鏡頭直徑（口徑）失掉的值。F 值的「F」來源于 focal （焦點的）這個詞。
現(xiàn)實上，鏡頭并不會讓一切光線都透過，其中的一局部會反射。而且，為了增加像差運(yùn)用多個鏡頭時，透過的光量會變少。
因而，光的透過量較多，可以取得亮堂成像的鏡頭我們稱為「亮」，相反光的透過量較鏡頭則稱為「暗」。可以大大影響鏡頭的明暗的要素之一，就是鏡頭的焦點間隔和直徑的關(guān)系，也即 F 值，這個值較小的鏡頭稱為「亮鏡頭」，較大的鏡頭稱為「暗鏡頭」。普通的小型相機(jī)都會在鏡頭旁刻上「F = 2.5」「1:2.5」的標(biāo)志，這就表示 F 值為 2.5。
在相機(jī)鏡頭的功能上，假如 F 值到達(dá) 2.0 左右，則表示這個相機(jī)的亮堂等級十分高。
8，歪曲像差（失真）
▼歪曲像差（失真）表示經(jīng)過鏡頭成像的圖像發(fā)作歪曲的形態(tài)。現(xiàn)實上不存在外形完滿的鏡頭。因而，雖然從實際下去說，直射光經(jīng)過鏡頭后會沿著直線傳達(dá)，而實踐上光經(jīng)過鏡頭后會向外側(cè)或許內(nèi)側(cè)歪曲。前者稱為「桶形失真」，后者稱為「枕形失真」。一個鏡失真的參數(shù)以百分比表示。
三，遠(yuǎn)心鏡頭
大家都有這種印象，一個物體在人眼看來，會有近大遠(yuǎn)小的景象。這是由于物體近的時分，在視網(wǎng)膜上投影大，小的時分，投影小。鏡頭也是一樣，由于近大遠(yuǎn)小的緣由，會發(fā)生誤差。特別是在做尺寸測量的時分，就尤其關(guān)鍵。
對于有厚度測產(chǎn)品，也會照出截面的效果。
三，遠(yuǎn)心鏡頭
大家都有這種印象，一個物體在人眼看來，會有近大遠(yuǎn)小的景象。這是由于物體近的時分，在視網(wǎng)膜上投影大，小的時分，投影小。鏡頭也是一樣，由于近大遠(yuǎn)小的緣由，會發(fā)生誤差。特別是在做尺寸測量的時分，就尤其關(guān)鍵。
為了解決這個問題，就產(chǎn)生了遠(yuǎn)心鏡頭。簡單講就是不會因為WD工作距離的遠(yuǎn)近而在投影端產(chǎn)生大小變化的的鏡頭。
對于有厚度測產(chǎn)品，也會照出截面的效果。
遠(yuǎn)心鏡頭次要使用于精細(xì)測量。在精細(xì)光學(xué)測量零碎中，由于普通光學(xué)鏡頭會存在一定的制約要素，如影像的變形、視角選擇而形成的誤差、不適當(dāng)光源攪擾下形成邊界的不確定性等成績，進(jìn)而影響測量的精度。而遠(yuǎn)心鏡頭（Telecentric鏡頭）能無效降低甚至消弭上述成績，因而Telecentric鏡頭曾經(jīng)成為精細(xì)光學(xué)量測零碎決議性的組件，其使用范疇也越來越普遍。
遠(yuǎn)心鏡頭和普通鏡頭的復(fù)雜比照如下：
普通鏡頭優(yōu)點：本錢低，適用，用處廣。
普通鏡頭缺陷：縮小倍率會有變化，有視差。
普通鏡頭使用：大物體成像。
遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點：縮小倍數(shù)恒定，不隨景深變化而變化，無視差。
遠(yuǎn)心鏡頭的缺陷：本錢高，尺寸大，分量重。
遠(yuǎn)心鏡頭的使用：度量衡方面，基于CCD方面的測量，微晶學(xué)
如果大家對以上內(nèi)容有興趣，需要更多方面的資料和技術(shù)溝通的話，歡迎致電長沙艾克賽普儀器設(shè)備有限公司0731-84284278與我們資深視覺工程師聯(lián)系。
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