科普篇 工业检测镜头介绍

镜头作为工业相机的眼睛，是机器视觉系统中的一个关键组件,将目标物体的图像聚焦在相机的光敏器件上。系统所处理的所有图像信息均需要通过镜头得到，镜头的质量和选型直接影响到视觉系统的整体性能。

工业镜头成像原理

镜头等同于针孔成像中针孔的作用，不同之处在于，一方面镜头的透光孔径比针孔大很多倍，能在同等时间内接纳更多的光线，使相机能在毫秒到秒级获得适当的曝光；另一方面，镜头能够聚集光束，可以在相机胶片上产生比针孔成像效果更为清晰的影像。

工业镜头构成

工业镜头主要参数

指从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。镜头焦距的大小决定视场角的大小、拍摄距离、成像范围和景深，常用焦距有8、12、16、25、35、50等。

2、光圈

一个用来控制光线透过镜头，进入相机感光面光量的装置，可以通过加入多边形或圆形，且面积可变的孔径光栅来控制镜头的通光量。

3、分辨率

指镜头可清晰分辨被拍摄物体细节的能力,在像平面以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位，分辨率越高的镜头成像越清晰。

4、放大倍数

指图像大小与物体大小之比，CCD/FOV,即芯片尺寸除以视野范围。

5、最小工作距离

镜头能够对焦清晰的最小工作距离。

6、景深

在被摄物体聚焦清晰后，位于调焦平面前后一定距离内还能够清晰成像的纵深距离称为景深。景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化，与光圈、焦距成反比，与距离拍摄体成正比。

7、视野范围

相机实际拍到区域的尺寸。

8、数值孔径

数值孔径与与分辨率和放大率成正比，数值孔径越大,分辨率越高。

9、后背焦

指相机接口平面到芯片的距离。在线扫描镜头或者大面阵相机的镜头选型时,后倍焦是一个非常重要的参数,直接影响镜头的配置。

10、接口

镜头与相机的连接方式。常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等。

11、畸变

畸变是镜头在成像时，特别是用短焦镜头拍摄大视场，图像产生的形变。拍摄场景越大，所用镜头焦距越短，畸变程度越明显。

工业镜头分类

1、以焦距分

短焦距镜头：入射角较款，视景宽阔。

中焦距镜头：标准镜头，50mm。

长焦距镜头：入射角较窄，适于远距离监视电动变焦距镜头：通过遥控装置进行光对焦，光圈开度改变焦距。

2、以放大倍率是否固定分

远心镜头：在一定物距范围内得到的图像放大倍率不会变化。

非远心镜头：普通FA镜头。

3、以视场分

标准镜头：视角30度左右，焦距长度接近相机画幅对角长度的镜头。

广角与超广角镜头：视角55度以上，标准镜头<焦距<视角。

变焦镜头：成像清晰的前提下，通过镜头焦距的变化改变视场大小。

鱼眼镜头、反射式镜头、微距镜头、针孔镜头等。

4、以远心类型分

双远心工业镜头、像方远心镜头和物方远心镜头。

5、以接口分

常用包括接口C、CS、F 、V、T2、徕卡、M42、M50等。

工业镜头选型参考

1、 镜头可支持的最大CCD尺寸 应大于等于选配相机CCD芯片尺寸。

2、焦距 的选择，通过相机CCD尺寸、工作距离和视野,计算出所需镜头焦距，并选择视野范围比观测范围稍大的镜头。

3、 镜头光圈 的选择，光圈大小决定图像的亮度,在拍摄高速运动物体、曝光时间很短的应用中,应该选用大光圈镜头,以提高图像亮度。

4、远心镜头 的选择，远心镜头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。

5、 确定C接口/CS接口 ，C接口距离17.5mm，CS接口12.5mm，避免无法合焦。

6、 根据感光器件 大小选择镜头，如2/3寸感光芯片要选择对应成像的镜头，否则容易出现暗角。

7、景深与光环境配合 ，光线充足，配备光源照射的可以选用小光圈，加大景深，提高拍摄清晰度，光线不足的选择大光圈或采用高感光度的感光芯片。

视觉工业检测系统已经在工业生产中必不可少，其中工业相机镜头对于捕捉产品的瑕疵缺陷是很重要的环节也是非常重要的元器件，系统若想完全发挥其功能,镜头必须要能够满足要求才行。

“芯算一体”能够深度理解客户需求，结合多年行业经验，从多方面综合考虑选择合适的相机镜头，使整个系统能够完美高效的运行。

工业镜头如何分类？和一般镜头有什么区别？

工业镜头在工业领域中应用广泛，是常见的镜头类型之一。根据不同的需求和应用场景，可以选择不同类型的工业镜头。

工业镜头如何分类？

根据不同的分类标准，工业镜头可以分为不同的类型，常见的分类方式如下：

根据透镜结构分类。 根据镜头的透镜结构来分类，工业镜头可以分为单透镜（如凸透镜、凹透镜）、复合透镜（如双凸透镜、双凹透镜）、复合透镜组等。

根据焦距分类。 根据镜头的焦距来分类，工业镜头包括广角镜头、标准镜头、长焦镜头等。

根据应用领域分类。 根据镜头的应用领域来分类，工业镜头可以分为机器视觉镜头、工业测量镜头、医疗影像镜头、显微镜头等。

根据接口类型分类。 根据镜头的接口类型来分类，工业镜头包括C接口、CS接口、F接口、M12接口等类型。

根据光学参数分类。 根据镜头的光学参数来分类，包括焦段、光圈、视场角、畸变、像散、分辨率等。

工业镜头和一般镜头有什么区别？

随着需求的变化和科技的发展进步，工业镜头和一般消费类镜头在一些性能特点上的区别正在逐渐消失，有些工业镜头和一般镜头也能交叉使用。正常情况下说区别，工业镜头和一般镜头主要有以下不同：

1.光学性能上不同

相比一般镜头，工业镜头对于图像质量和准确性有更高的要求。它们通常具备较低的畸变、色差和光照衰减，能够保证图像的准确性和可靠性。而一般镜头可能在一些参数上有一定的妥协，主要追求更好的艺术效果和用户体验。

2.设计目的上不同

工业镜头主要设计用于工业应用中，如在机器视觉、自动化控制、测量和分析等领域应用。它们的设计目的是为了满足高精度、高分辨率和稳定性的要求。而一般镜头主要设计用于摄影、影视等应用，更加注重画面表现和艺术效果。

3.调焦方式上不同

一般镜头通常具备自动对焦的功能，能够自动根据场景和拍摄对象进行对焦调整。工业镜头通常采用手动对焦的方式，用户需要手动调整焦距和焦点，来适应不同的工业应用场景和需求。

4.耐久性和适应性上不同

工业镜头需要经受较为恶劣的工业环境，例如高温、低温、湿度和振动等，因此它们通常需要具备较强的耐久性和适应性。相比而言，一般镜头更多地设计为轻便、便携和易于携带，在正常环境下使用方便。

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