工业镜头外置光圈 工业镜头改造记

小编 2024-11-23 行业应用 23 0

工业镜头改造记

上次改了雷丁娜3c旁轴镜头,这次聊聊工业镜头。

(工业镜头是指大量运用于半导体 机械零部件 科研图像处理 电子及汽车 医疗 包装 军工制造等行业;如在汽车连接器里可以检测PIN脚的高度位置等信息,为生产提供有价值的信息,以便在生产过程中采取措施。)

以上引用百度搜索的一段文字,简单的说,工业镜头是工业生产方面使用的镜头,不是给我们普通的摄影师单反相机或者微单等等使用的镜头。

那么,很多人就会有疑问,能在工业上使用的镜头肯定比民用的要好吧?这个问题其实比较复杂。就我个人的经验,不是所有的工业镜头都是优秀的,因为使用的场合不同,要求不同,品牌、制造商不同,造成了工业镜头的成像天差地别。那种道路监控用的镜头建议就不要玩了。至于其他方面的,比如精密元件等制造方面使用的,往往在微距方面很强,但远处的成像就比较普通了,如果喜欢微距摄影,很多工业镜头在这方面比较强大,到不失为一种有趣的玩法。我也见过把奥林巴斯om单反微距镜头改造运用到工业检测方面使用的,可能是为了降低成本还是其他原因就不得而知了。

工业镜头的价格从几十元到几万甚至更高的都有。因为工业镜头的资料很少,所以,在合适的价格下,我只看它的做工和成像,玩镜头,看图说话才是王道。也因为资料少,价格乱,才给淘镜头的玩家有了花小钱买好货的可能。

这次改造的是达尔萨工业镜头,,此镜在12K专业线扫描机拆下,查了一下,满足六千万像素的相机应该是没问题,在没有转接好,拍出照片之前,一切理论上的假设都是枉然。

首先,人肉转接,看看无穷远还能合焦以及能不能满足全画幅的需要。作为玩家,不要把相机的法兰距搞的那么神秘,也没必要去研究这些数据,正所谓,是骡子是马拉出去溜溜。接上去试试什么都清楚了。简单地试了一下,这个镜头居然没有暗角,无穷远可以合焦,看了一下大概的距离,25-55的调焦桶应该可以用,用短的调焦桶更可靠,但放大倍率就小了,所以决定用这个调焦桶。

调焦桶连接镜头可以用接圈等方法,但最后还是决定在镜头上面车螺纹,虽然有把镜头车坏的风险,而且价格也不低,但这样的连接比较简单也可靠。

因为没有这个尺寸的遮光罩可以配,于是加上滤镜接环,配上遮光罩,完美。

还没有装上遮光罩的长度

通过实际拍摄发现中心锐度奇高,色彩一流,微距拍摄时,边缘成像也明显比远处的成像好,由此可以推断,此镜头为微距拍摄方面设计的。正常拍摄时候,中心成像正常,边缘呈现放射状的散景,成像可以参考Petzval 匹兹瓦镜头。焦段不严谨地估算应该是85mm,光圈f4,淡淡的酒红色镀膜,镜片很透,犹如水晶一般。因为拍摄时候基本没有发现紫边,所以也可以断定玻璃是好材料,甚至有超低色散镜片之类的,小巧,但很压手。因为是工业镜头,外观就相对比较普通或者说简单,毕竟用途不一样,但接上调焦桶和遮光罩后,也还算小巧,可玩性比较高。

酒红色的镀膜

逆光拍摄看不到紫边。

飞版的蜜蜂也能抓,对准了,清晰度很高。

花卉小品是这个镜头的拿手好戏,光斑还不错。

草莓百分百放大后的截图

报纸百分百放大后的截图

如果接上微距接圈,超微距也可以玩玩。

人像抓拍,红色表现很到位,饱满结实。

不但红色还原漂亮,蓝色、紫色也很到位。

上图蜻蜓百分百放大后的截图,只要对准焦点,复眼很轻易地就可以拍出来

这款达尔萨工业镜头的色彩比较浓郁,很正。虽然经常听到ps可以调色,色彩对于镜头不重要的言论,但我还是要说很多资深的镜头玩家最重视的不是镜头的锐度而是色彩,这其中道理这里不赘述,有空专门做一期镜头色彩的话题。其实一个镜头能把三原色表现好,那么这个镜头色彩就已经算上品,如果同时还能把肤色表现好就算是极品了,现代在产的很多红圈、金圈的以及其他的很多昂贵的镜头并没有做到这些。

中心锐度奇高,做工扎实,全是金属玻璃的东西,没有光圈叶片,能不扎实吗。

成像很有特点,但对于没用过手动镜头的玩家来说,使用就有些困难了,支持佳能ef口,如果接上有芯片的转接环有合焦提示还是比较好用的,至于索尼微单就更方便了,放大对焦,拍摄普通微距连脚架都不需要用了。

总体来说,这只镜头优缺点都比较突出。

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工业镜头的主要参数对成像质量的影响

在机器视觉系统应用中,好的镜头就相当于人拥有好的眼睛,其作用是将光学图像聚焦在图像传感器的光敏面阵上。一个高质量的工业镜头,在分辨率、明锐度、景深等方面都有很好的体现,对各种图像的校正也比较好,但其价格也会相应的提高。

在选择工业相机的同时选择合适的镜头,你可能认为自己需要的是高分辨率的相机,但是却没有选择性价比高的镜头去搭配,最后可能在高分辨率相机上浪费钱。一个高性价比镜头,不仅体现在图像效果的层面上,也体现视觉项目的成本预算中。所以,如果我们掌握一些选择镜头的规律和经验,就可以使用同档次的镜头达到更好的效果。

不同类型的工业镜头,成像质量也各不相同;即使类型相同,其成像质量也有着很大的差异,主要是因为镜头材质、加工精度和镜片结构等因素造成的,所以也导致不同档次的镜头价格有着巨大的差异。

行业中一般用光学传递函数OTF (Optical Transfer Function)来综合评价某个镜头成像质量的好与坏,光学传递函数,即光学系统传递的是亮度沿空间分布的信息,当它在传递被拍物图像数据信息时,被传递为各空间频率的正弦波信号,其调制度和位相在成实际像时的变化,均为空间频率的函数。

像差则是影响图像质量的重要因素,常见的像差有: 

球差:由主轴上某一物点向光学系统发出的单色圆锥形光束,经光学折射后,由同一物点散射的光束经过透镜后,不交在同一位置上,以至在主轴上的理想像平面处,形成一个漫射光斑,即此现象称为球差。

慧差:由位于主轴外的某一轴外物点,向光学系统发出的单色圆锥形光束,经该光学系列折射后,若在理想像平面处不能结成清晰点,而是结成拖着明亮尾巴的慧星形光斑,则此光学系统的成像误差称为慧差。 

像散:由位于主轴外的某一轴外物点,向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束,经该光学系列折射后,不能结成一个清晰像点,而只能结成一弥散光斑,则此光学系统的成像误差称为像散。

场曲: 垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像,若不在一垂直 于主轴的像平面内,而在一以主轴为对称的弯曲表面上,即最佳像面为一曲面,则此光学系统的 成像误差称为场曲。

色差:由白色物体向光学系统发出一束白光,经光学系统折射后,各色光不能会聚于一点上,而形成一彩色像斑,称为色差。

畸变:被拍平面内的主轴外直线,经光学系统成像后变为曲线,则此光学系统的成像误差称为畸变。

评价镜头质量时还会从分辨率、明锐度和景深等实用参数判断:

1、 分辨率:又称鉴别率、解像力,指镜头清晰分辨被摄景物纤维细节的能力,制约镜头分辨率的原因是光的衍射现象,即衍射光斑。

2、 明锐度:也称对比度,是指图像中最亮和最暗的部分的对比度。

3、 景深:调焦物平面前后的能形成相对清晰影像的实物纵深距离,也就是能获得相对清晰影像的景物空间深度范围,称为景深。

4、 最大相对孔径与光圈系数:相对孔径,是指该镜头的入射光孔直径(D)与焦距(f)之比,即:相对孔径=D/ f 。相对孔径的倒数称为光圈系数。

工业镜头质量的好坏,直接影响到图像质量的效果,最终影响到机器视觉系统的整体性能,镜头主要参数对成像质量的影响:

1、焦距大小的影响

焦距越小,景深越大;焦距越小,畸变越大;

焦距越小,渐晕现象越严重,使像差边缘的照度降低。

2、 光圈大小的影响

光圈越大,图像亮度越高;光圈越大,景深越小;

光圈越大,分辨率越高;光圈越大,球差和慧差越严重;

光圈越大,渐晕现象越严重,光场照度越不均匀。

3、图像中心与边缘的影响

图像中心较边缘分辨率高;

图像中心较边缘光场照度高;

像图像中心较边缘畸变小;

4、光波的影响

在相同的相机及镜头参数条件下,视觉光源的光波波长越短,镜头的分辨力越高。所以在精密测量的视觉系统项目中,尽量采用短波长的单色光作为照明光源,对提高系统稳定性和图像精度有很大的作用。

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