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泰博龙教你为镜头分类
添加时间 2016-3-24 19:11:47 点击次数 760 次 返 回
泰博龙教你为镜头分类
(1)按外形功能分类
可分为球面镜头、非球面镜头、针孔镜头、鱼眼镜头等。
(2) 按尺寸大小分类
可分为1英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。
摄像头镜头规格应视摄像头的CCD尺寸而定,两者应相对应,即摄像头的CCD靶面大小为1/2英寸时,镜头应选1/2英寸。摄像头的CCD靶面大小为1/3英寸时,镜头应选1/3英寸。摄像头的CCD靶面大小为1/4英寸时,镜头应选1/4英寸。如果镜头尺寸与摄像头CCD靶面尺寸不一致时,观察角度将不符合设计要求,或者发生画面在焦点以外等问题。
(3) 按镜头光圈分类
可分为手动光圈(manual iris)和自动光圈(auto iris),配合摄像头使用,手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合,自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整,故适用亮度变化的场合。
(4)按变焦类型分类
根据焦距能否调节,可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类。依据焦距的长短,定焦距镜头又可分为鱼眼镜头、短焦镜头、标准镜头、长焦镜头四大类。需要注意的是焦距的长短划分并不是以焦距的绝对值为首要标准,而是以像角的大小为主要区分依据,所以当靶面的大小不等时,其标准镜头的焦距大小也不同。变焦镜头上都有变焦环,调节该环可以使镜头的焦距值在预定范围内灵活改变。变焦距镜头最长焦距值和最短焦距值的比值称为该镜头的变焦倍率。变焦镜头有可分为手动变焦和电动变焦两大类。
变焦镜头由于具有可连续改变焦距值的特点,在需要经常改变摄影视场的情况下非常方便使用,所以在摄影领域应用非常广泛。但由于变焦距镜头的透镜片数多、结构复杂,所以最大相对孔径不能做得太大,致使图像亮度较低、图像质量变差,同时在设计中也很难针对各种焦距、各种调焦距离做像差校正,所以其成像质量无法和同档次的定焦距镜头相比。
变焦距镜头定焦距镜头
手动变焦 电动变焦鱼眼镜头 短焦镜头 标准镜头 长焦镜头

实际中常用的镜头的焦距是从4毫米到300毫米的范围内有很多的等级,如何选择合适焦距的镜头是在机器视觉系统设计时要考虑的一个主要问题。光学镜头的成像规律可以根据两个基本成像公式牛顿公式和高斯公式来推导,对于机器视觉系统的常见设计模型,我们一般是根据成像的放大率和物距这两个条件来选择合适焦距的镜头的,在此给出一组实用的计算公式:

放大率:m=h’/h=L’/L物距:L = f(1+1/m)
像距:L’= f(1+m)焦距:f = L/(1+1/m)
物高:h = h’/m = h’(L-f)/f像高:h’ = mh = h(L’-f)/f


(5)按焦距长短分类
可分为长焦距镜头、标准镜头、广角镜头、变焦距镜头等。长焦距镜头因入射角较狭窄,故仅能提供狭窄视景,适用于长距离监视;标准镜头,即中焦距镜头,焦距的长度视CCD的尺寸而定。广角镜头,即短焦距镜头,因入射角较宽,可提供一个较宽广的视野。变焦距镜头通常为电动式,可作广角、标准或远望等镜头使用。
(6)特殊用途镜头
· 显微镜头(Micro),一般是指成像比例大于10:1的拍摄系统所用,但由于现在的摄像头的像元尺寸已经做到3微米以内,所以一般成像比例大于2:1时也会选用显微镜头。
· 微距镜头(Macro),一般是指成像比例为2:1~1:4的范围内的特殊设计的镜头。在对图像质量要求不是很高的情况下,一般可采用在镜头和摄像头之间加近摄接圈的方式或在镜头前加近拍镜的方式达到放大成像的效果。
· 远心镜头(Telecentric),主要是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。
· 紫外镜头(Ultraviolet)和红外镜头(Infrared),一般镜头是针对可见光范围内的使用设计的,由于同一光学系统对不同波长的光线折射率的不同,导致同一点发出的不同波长的光成像时不能会聚成一点,产生色差。常用镜头的消色差设计也是针对可见光范围的,紫外镜头和红外镜头即是专门针对紫外线和红外线进行设计的镜头。
(7)特殊用途镜头
镜头和摄像头之间的接口有许多不同的类型,工业摄像头常用的包括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接口、M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系,只是接口方式的不同,一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
· C接口和CS接口是工业摄像头最常见的国际标准接口,为1英寸-32UN英制螺纹连接口,C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的,区别在于C型接口的后截距为17.5mm,CS型接口的后截距为12.5mm。所以CS型接口的摄像头可以和C口及CS口的镜头连接使用,只是使用C口镜头时需要加一个5mm的接圈;C型接口的摄像头不能用CS口的镜头。
· F接口镜头是尼康镜头的接口标准,所以又称尼康口,也是工业摄像头中常用的类型,一般摄像头靶面大于1英寸时需用F口的镜头。
· V接口镜头是著名的专业镜头品牌施奈德镜头所主要使用的标准,一般也用于摄像头靶面较大或特殊用途的镜头
(1)按外形功能分类
可分为球面镜头、非球面镜头、针孔镜头、鱼眼镜头等。
(2) 按尺寸大小分类
可分为1英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸等。
摄像头镜头规格应视摄像头的CCD尺寸而定,两者应相对应,即摄像头的CCD靶面大小为1/2英寸时,镜头应选1/2英寸。摄像头的CCD靶面大小为1/3英寸时,镜头应选1/3英寸。摄像头的CCD靶面大小为1/4英寸时,镜头应选1/4英寸。如果镜头尺寸与摄像头CCD靶面尺寸不一致时,观察角度将不符合设计要求,或者发生画面在焦点以外等问题。
(3) 按镜头光圈分类
可分为手动光圈(manual iris)和自动光圈(auto iris),配合摄像头使用,手动光圈镜头适合于亮度不变的应用场合,自动光圈镜头因亮度变更时其光圈亦作自动调整,故适用亮度变化的场合。
(4)按变焦类型分类
根据焦距能否调节,可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类。依据焦距的长短,定焦距镜头又可分为鱼眼镜头、短焦镜头、标准镜头、长焦镜头四大类。需要注意的是焦距的长短划分并不是以焦距的绝对值为首要标准,而是以像角的大小为主要区分依据,所以当靶面的大小不等时,其标准镜头的焦距大小也不同。变焦镜头上都有变焦环,调节该环可以使镜头的焦距值在预定范围内灵活改变。变焦距镜头最长焦距值和最短焦距值的比值称为该镜头的变焦倍率。变焦镜头有可分为手动变焦和电动变焦两大类。
变焦镜头由于具有可连续改变焦距值的特点,在需要经常改变摄影视场的情况下非常方便使用,所以在摄影领域应用非常广泛。但由于变焦距镜头的透镜片数多、结构复杂,所以最大相对孔径不能做得太大,致使图像亮度较低、图像质量变差,同时在设计中也很难针对各种焦距、各种调焦距离做像差校正,所以其成像质量无法和同档次的定焦距镜头相比。
变焦距镜头定焦距镜头
手动变焦 电动变焦鱼眼镜头 短焦镜头 标准镜头 长焦镜头

实际中常用的镜头的焦距是从4毫米到300毫米的范围内有很多的等级,如何选择合适焦距的镜头是在机器视觉系统设计时要考虑的一个主要问题。光学镜头的成像规律可以根据两个基本成像公式牛顿公式和高斯公式来推导,对于机器视觉系统的常见设计模型,我们一般是根据成像的放大率和物距这两个条件来选择合适焦距的镜头的,在此给出一组实用的计算公式:

放大率:m=h’/h=L’/L物距:L = f(1+1/m)
像距:L’= f(1+m)焦距:f = L/(1+1/m)
物高:h = h’/m = h’(L-f)/f像高:h’ = mh = h(L’-f)/f


(5)按焦距长短分类
可分为长焦距镜头、标准镜头、广角镜头、变焦距镜头等。长焦距镜头因入射角较狭窄,故仅能提供狭窄视景,适用于长距离监视;标准镜头,即中焦距镜头,焦距的长度视CCD的尺寸而定。广角镜头,即短焦距镜头,因入射角较宽,可提供一个较宽广的视野。变焦距镜头通常为电动式,可作广角、标准或远望等镜头使用。
(6)特殊用途镜头
· 显微镜头(Micro),一般是指成像比例大于10:1的拍摄系统所用,但由于现在的摄像头的像元尺寸已经做到3微米以内,所以一般成像比例大于2:1时也会选用显微镜头。
· 微距镜头(Macro),一般是指成像比例为2:1~1:4的范围内的特殊设计的镜头。在对图像质量要求不是很高的情况下,一般可采用在镜头和摄像头之间加近摄接圈的方式或在镜头前加近拍镜的方式达到放大成像的效果。
· 远心镜头(Telecentric),主要是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。
· 紫外镜头(Ultraviolet)和红外镜头(Infrared),一般镜头是针对可见光范围内的使用设计的,由于同一光学系统对不同波长的光线折射率的不同,导致同一点发出的不同波长的光成像时不能会聚成一点,产生色差。常用镜头的消色差设计也是针对可见光范围的,紫外镜头和红外镜头即是专门针对紫外线和红外线进行设计的镜头。
(7)特殊用途镜头
镜头和摄像头之间的接口有许多不同的类型,工业摄像头常用的包括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徕卡接口、M42接口、M50接口等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系,只是接口方式的不同,一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。
· C接口和CS接口是工业摄像头最常见的国际标准接口,为1英寸-32UN英制螺纹连接口,C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的,区别在于C型接口的后截距为17.5mm,CS型接口的后截距为12.5mm。所以CS型接口的摄像头可以和C口及CS口的镜头连接使用,只是使用C口镜头时需要加一个5mm的接圈;C型接口的摄像头不能用CS口的镜头。
· F接口镜头是尼康镜头的接口标准,所以又称尼康口,也是工业摄像头中常用的类型,一般摄像头靶面大于1英寸时需用F口的镜头。
· V接口镜头是著名的专业镜头品牌施奈德镜头所主要使用的标准,一般也用于摄像头靶面较大或特殊用途的镜头