工業(yè)鏡頭的概念及分類

工業(yè)鏡頭一般稱為攝像鏡頭或拍攝鏡頭，簡稱鏡頭，其功用就是光學(xué)成像。鏡頭是機(jī)器視覺體系中的重要組件，對成像質(zhì)量有著關(guān)鍵性的作用，它對成像質(zhì)量的幾個最首要目標(biāo)都有影響，包含：分辨率、對比度、景深及各種像差。鏡頭不只品種繁復(fù)，并且質(zhì)量差異也十分大，但一般用戶在進(jìn)行體系規(guī)劃時往往對鏡頭的挑選注重不行，導(dǎo)致不能得到理想的圖畫，乃至導(dǎo)致體系開發(fā)失利。本文的目的是經(jīng)過對各種常見鏡頭的分類及首要參數(shù)介紹，總結(jié)各種因素之間的相互關(guān)系，使讀者把握機(jī)器視覺體系中鏡頭的選用技巧。 

依據(jù)有用像場的巨細(xì)區(qū)別

把拍攝鏡頭安裝在一很大的彈性暗箱前端，并在該暗箱后端安裝一塊很大的磨砂玻璃。當(dāng)將鏡頭光圈開至最大，并對準(zhǔn)無限遠(yuǎn)景象調(diào)焦時，在磨砂玻璃上呈現(xiàn)出的印象均坐落一圓形面積內(nèi)，而圓形外則漆黑，無印象。此有印象的圓形面積稱為該鏡頭的最大像場。在這個最大像場規(guī)模的中心部位，有一能使無限遠(yuǎn)處的景象結(jié)成明晰印象的區(qū)域，這個區(qū)域稱為明晰像場。照相機(jī)或拍攝機(jī)的靶面一般都坐落明晰像場之內(nèi)，這一限制規(guī)模稱為有用像場。因為視覺體系中所用的攝像機(jī)的靶面尺度有各種類型，所以在挑選鏡頭時必定要注意鏡頭的有用像場應(yīng)該大于或等于攝像機(jī)的靶面尺度，否則成像的邊角部分會模糊乃至沒有印象。 

依據(jù)焦距分類

依據(jù)焦距能否調(diào)節(jié)，可分為定焦距鏡頭和變焦距鏡頭兩大類。依據(jù)焦距的長短，定焦距鏡頭又可分為魚眼鏡頭、短焦鏡頭、規(guī)范鏡頭、長焦鏡頭四大類。需求注意的是焦距的長短區(qū)別并不是以焦距的絕對值為首要規(guī)范，而是以像角的巨細(xì)為首要區(qū)別依據(jù)，所以當(dāng)靶面的巨細(xì)不等時，其規(guī)范鏡頭的焦距巨細(xì)也不同。變焦鏡頭上都有變焦環(huán)，調(diào)節(jié)該環(huán)能夠使鏡頭的焦距值在預(yù)定規(guī)模內(nèi)靈活改動。變焦距鏡頭最長焦距值和最短焦距值的比值稱為該鏡頭的變焦倍率。變焦鏡頭有可分為手動變焦和電動變焦兩大類。

變焦鏡頭因為具有可接連改動焦距值的特色，在需求常常改動拍攝視場的狀況下十分方便運(yùn)用，所以在拍攝領(lǐng)域運(yùn)用十分廣泛。但因為變焦距鏡頭的透鏡片數(shù)多、結(jié)構(gòu)雜亂，所以最大相對孔徑不能做得太大，致使圖畫亮度較低、圖畫質(zhì)量變差，一起在規(guī)劃中也很難針對各種焦距、各種調(diào)焦間隔做像差校對，所以其成像質(zhì)量無法和同層次的定焦距鏡頭相比。 

實踐中常用的鏡頭的焦距是從4毫米到300毫米的規(guī)模內(nèi)有許多的等級，怎么挑選適宜焦距的鏡頭是在機(jī)器視覺體系規(guī)劃時要考慮的一個首要問題。光學(xué)鏡頭的成像規(guī)律能夠依據(jù)兩個根本成像公式牛頓公式和高斯公式來推導(dǎo)，關(guān)于機(jī)器視覺體系的常見規(guī)劃模型，我們一般是依據(jù)成像的擴(kuò)大率和物距這兩個條件來挑選適宜焦距的鏡頭的，在此給出一組有用的計算公式：

特別用途的鏡頭

· 顯微鏡頭（Micro），一般是指成像份額大于10:1的拍攝體系所用，但因為現(xiàn)在的攝像機(jī)的像元尺度現(xiàn)已做到3微米以內(nèi)，所以一般成像份額大于2:1時也會選用顯微鏡頭。 

· 微距鏡頭（Macro），一般是指成像份額為2:1～1:4的規(guī)模內(nèi)的特別規(guī)劃的鏡頭。在對圖畫質(zhì)量要求不是很高的狀況下，一般可采用在鏡頭和攝像機(jī)之間加近攝接圈的方法或在鏡頭前加近拍鏡的方法到達(dá)擴(kuò)大成像的作用。 

· 遠(yuǎn)心鏡頭（Telecentric），首要是為糾正傳統(tǒng)鏡頭的視差而特別規(guī)劃的鏡頭，它能夠在必定的物距規(guī)模內(nèi)，使得到的圖畫擴(kuò)大倍率不會隨物距的改變而改變，這對被測物不在同一物面上的狀況是十分重要的運(yùn)用。

紫外鏡頭（Ultraviolet）和紅外鏡頭（Infrared），一般鏡頭是針對可見光規(guī)模內(nèi)的運(yùn)用規(guī)劃的，因為同一光學(xué)體系對不同波長的光線折射率的不同，導(dǎo)致同一點發(fā)出的不同波長的光成像時不能集聚成一點，產(chǎn)生色差。常用鏡頭的消色差規(guī)劃也是針對可見光規(guī)模的，紫外鏡頭和紅外鏡頭便是專門針對紫外線和紅外線進(jìn)行規(guī)劃的鏡頭