Accexp机器视觉检测方案基础知识之镜头篇
2017-02-09
一，什么是镜头？
通俗点讲就是在其一端搜集物体的光线，并将光线在另一端会聚为实像，并投影到接纳面的物体。此时，聚集光线的点称为焦点，镜头中心到焦点的间隔称为焦点间隔。当镜头为凸镜时，焦点间隔将依据镜头的厚度（收缩）水平不同而各不相反。收缩水平越大焦点间隔越短。
二，镜头的重要参数。
二，镜头的重要参数。
玩摄影的朋友都晓得，镜头几个根本的参数包括焦距（长焦，广角，变焦范围），F值（表征透光率）等。而工业用镜头与之相比，更关注以下几个参数：
1，WD（Work Distance任务间隔）
表示焦点对准拍摄对象时，镜头顶端到拍摄对象的间隔。也称为作动间隔。当为 CCD 时，比例公式任务间隔：视野＝焦点间隔：CCD 尺寸成立。
2，焦点间隔（焦距）
▼FA(Factory Automation) 镜头中有代表性的镜头为焦点间隔为 8 mm /16 mm /25 mm /50 mm等规格的镜头。依据想要拍摄的拍摄对象所需的视野和焦点间隔，可以求出对焦地位＝ WD （任务间隔）。
WD 和视野的大小由镜头的焦点间隔和 CCD 的尺寸来决议。例如：焦点间隔为 16 mm 镜头、CCD 尺寸 3.6 mm时，假如想把视野设为 45 mm，则 WD 变为 200 mm。
WD 和视野的大小由镜头的焦点间隔和 CCD 的尺寸来决议。例如：焦点间隔为 16 mm 镜头、CCD 尺寸 3.6 mm时，假如想把视野设为 45 mm，则 WD 变为 200 mm。
3，视野
▼任务间隔范围中的拍摄范围。普通来说，拍摄对象和镜头的任务间隔越长，则视野越广（视野角）。另外，视野的广度由镜头的焦点间隔来决议。我们将绝对于视野，运用镜头可以拍摄的范围的角度称为视角或许视野角。镜头的焦点间隔越短，则视角越大，视野也就越广。相反，焦点间隔越长，则可以缩小远处的拍摄对象。
4，景深
是指使人觉得镜头对焦的深度范围（拍摄物体侧的间隔）。范围较大时，称为「景深深」，相反范围较小时称为「景深浅」。严谨的来说，对焦地位只要一个，只不过肉眼在一定的范围内觉得图像可以明晰成像。我们将此范围称为景深。
▼如下图所示，我们在拍摄斜面上粘贴表示高度的胶带的这个对象时，针对调大光圈的状况和调小光圈的状况停止比拟。
最终的景深需求实测才干晓得。由于除了镜头自身的构造外，影响景深的要素还有很多。
1，镜头自身。
2，光圈越小，景深越大。
3，照明越亮，景深越大。（快门速度越慢，景深越大）
4，焦距越小，景深越大。
5，WD任务间隔越大，景深越大。
6，CCD的单个像素直径越大，景深越大。
5，镜头的分辨率
镜头的分辨率不光运用在图像处置中，它是指一切光学测量仪器中运用的镜头可以察看的最小距离。如分辨率为 10 μm 的镜头，可以明晰的察看线宽为 10 μm、间距为 10 μm 并列条纹线。分辨率缺乏时，人们觉得 2 根线仿佛堆叠在一同。这时分，需求更高分辨率的镜头。
6，镜头的倍率
所谓倍率，是指检测对象的实践大小与经过光学测量仪器成像大小的比率。以往在经过显微镜的接眼部察看时，我们运用光学倍率这一概念，但是近年因由于可以将观测对象物显示在液晶显示器上的零碎不时增多，显示器倍率这一概念也曾经普及。
【光学倍率】
用数码相机的原理思索时，光学倍率可以经过「CCD 无效像素大小 ÷ 视野」来求得。
【显示器倍率】
显示器倍率可以经过「显示器对角 ÷ CCD 素子对角 × 光学倍率」来求得。
7，F值
F 值（或许光圈值）是指表示镜头的亮堂度的基准。精确的来说，就是镜头的焦点间隔除以镜头直径（口径）失掉的值。F 值的「F」来源于 focal （焦点的）这个词。
现实上，镜头并不会让一切光线都透过，其中的一局部会反射。而且，为了增加像差运用多个镜头时，透过的光量会变少。
因而，光的透过量较多，可以取得亮堂成像的镜头我们称为「亮」，相反光的透过量较镜头则称为「暗」。可以大大影响镜头的明暗的要素之一，就是镜头的焦点间隔和直径的关系，也即 F 值，这个值较小的镜头称为「亮镜头」，较大的镜头称为「暗镜头」。普通的小型相机都会在镜头旁刻上「F = 2.5」「1:2.5」的标志，这就表示 F 值为 2.5。
在相机镜头的功能上，假如 F 值到达 2.0 左右，则表示这个相机的亮堂等级十分高。
8，歪曲像差（失真）
▼歪曲像差（失真）表示经过镜头成像的图像发作歪曲的形态。现实上不存在外形完满的镜头。因而，虽然从实际下去说，直射光经过镜头后会沿着直线传达，而实践上光经过镜头后会向外侧或许内侧歪曲。前者称为「桶形失真」，后者称为「枕形失真」。一个镜失真的参数以百分比表示。
三，远心镜头
大家都有这种印象，一个物体在人眼看来，会有近大远小的景象。这是由于物体近的时分，在视网膜上投影大，小的时分，投影小。镜头也是一样，由于近大远小的缘由，会发生误差。特别是在做尺寸测量的时分，就尤其关键。
对于有厚度测产品，也会照出截面的效果。
三，远心镜头
大家都有这种印象，一个物体在人眼看来，会有近大远小的景象。这是由于物体近的时分，在视网膜上投影大，小的时分，投影小。镜头也是一样，由于近大远小的缘由，会发生误差。特别是在做尺寸测量的时分，就尤其关键。
为了解决这个问题，就产生了远心镜头。简单讲就是不会因为WD工作距离的远近而在投影端产生大小变化的的镜头。
对于有厚度测产品，也会照出截面的效果。
远心镜头次要使用于精细测量。在精细光学测量零碎中，由于普通光学镜头会存在一定的制约要素，如影像的变形、视角选择而形成的误差、不适当光源搅扰下形成边界的不确定性等成绩，进而影响测量的精度。而远心镜头（Telecentric镜头）能无效降低甚至消弭上述成绩，因而Telecentric镜头曾经成为精细光学量测零碎决议性的组件，其使用范畴也越来越普遍。
远心镜头和普通镜头的复杂比照如下：
普通镜头优点：本钱低，适用，用处广。
普通镜头缺陷：缩小倍率会有变化，有视差。
普通镜头使用：大物体成像。
远心镜头的优点：缩小倍数恒定，不随景深变化而变化，无视差。
远心镜头的缺陷：本钱高，尺寸大，分量重。
远心镜头的使用：度量衡方面，基于CCD方面的测量，微晶学
如果大家对以上内容有兴趣，需要更多方面的资料和技术沟通的话，欢迎致电长沙艾克赛普仪器设备有限公司0731-84284278与我们资深视觉工程师联系。
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