工业镜头曝光方式工业镜头分类|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

工业镜头分类

光学镜头是机器视觉系统中不可缺少的部件，直接影响系统成像质量的优劣，影响图像算法的实现和效果。所以选择合适的工业镜头，降低自动化视觉系统的制造成本，才是产业发展的唯一出路。

不同的镜头使用的光学设计也不同，镜头内部构造设计也千差万别，而其成像质量的优劣，则取决于光学设计的水平和镜片材质的好坏。这里我们先不详细介绍镜头好坏到底怎么区分，从购买的角度来说，越贵的镜头素质越高，基本是不变的金科玉律。

镜头的内部构造非常复杂，也是最能反映镜头好坏的部分参数，直接关系到成像质量的优劣。这部分构造一般不可见，主要由结构复杂的多组多枚透镜组成，不同的透镜加工方法、材质均不同。

目前光学镜头规格种类繁多，有时不免让人眼花缭乱。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头。从视场大小分有广角、标准，远心镜头。从光圈、对焦结构分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头等。

我们这里说的镜头是物理和光学意义上的镜头，是照相机感光元件之前，由透镜组成的光学装置。镜头是相机的眼睛，为了适应不同的项目环境要求，需要根据实际情况配置不同规格的镜头。

从光圈对焦结构上对镜头分类

1、固定光圈定焦镜头

固定光圈镜头，其通光量是固定的。镜头设计相对变焦镜头而言要简单得多，上面只有一个手动调整的对焦调整环，左右旋转该环可以调整 CCD靶面上的图像的清晰度。但是结构上没有光圈调整环，所以不能调整光圈，导致进入镜头的通光量不能通过改变镜头光圈而改变，只能通过改变外界视场的光照度来调整通光量。

比如常用的远心镜头，即无光圈可调，也无对焦可调的。只能通过外部光源、相机曝光时间、增益改变亮度，调整相机、镜头位置控制图像的清晰度。此类镜头都具有结构简单，价格便宜、对焦速度快，成像质量稳定等优点。

2、手动光圈定焦镜头

手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，对焦速度相对比较慢。光圈范围一般从F1.2或F1.4到全关闭，能方便地适应被拍现场的光照度，通过手动的方式调整光圈来进行对焦，这种方式很大程度上面依赖人眼对成像效果的判别。此类镜头具有光照度比较均匀，成像清晰，价格较便宜等特点。

3、自动光圈定焦镜头

在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加用于调整光圈的微型电机，并从电机驱动电路中引出接口线，接到相机自动光圈接口座上。当进入镜头的光通量发生变化时，CCD靶面上产生的电荷就会发生相应的改变，从而使信号电平也发生变化，产生一个脉冲控制信号，传给自动光圈镜头。镜头内的电机接收到信号后，根据电平信号的方向做相应的正向或反向转动，完成调整光圈大小的工作，从而达到控制镜头光圈的目的。

4、手动光圈变焦镜头

镜头焦距可变的，机构上还有一个焦距调整环，可以在一定范围内手动调整镜头的焦距。其可变比范围一般为2～3倍，焦距变化范围一般为3.6~8mm。实际应用中，可通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择拍摄物体的特征点。但是如果相机安装位置固定以后，再频繁地手动调整变焦是很不方便的，成像也不一定能达到理想效果。因此，安装固定后，手动变焦镜头的焦距一般很少再次进行调整，仅起定焦镜头的作用。

5、自动光圈电动变焦镜头

在自动光圈定焦镜头的基础上增加两个微型电机做驱动电路，其中一个微型电机与镜头的变焦配合，当电机转动时可以控制镜头的焦距。另外一个电机与镜头的对焦配合，当其受控转动时，可自动完成镜头的对焦。但是由于增加了两组电机且镜片组数亦增多，导致镜头的体积也相应增大，价格也相应的增加。

6、电动三可变镜头

三可变是指焦距、聚焦、光圈三个参数均通过电动马达驱动变化，与自动光圈电动变焦镜头相比，三可变镜头只是将通过电动马达驱动控制焦距、聚焦、光圈的控制方式修改为由控制器来手动控制。

机器视觉——工业镜头基础知识整理

01.为什么需要镜头？

镜头等同于小孔成像中小孔的作用。不同的是，一方面镜头的透光孔径比小孔大很多倍，能在同等时间内接纳更多的光线，使相机能在很短时间内（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小孔成像效果更为清晰的影像。

Ⅰ.镜头的组成

机器视觉常用定焦镜头，并且都是手动调整光圈，一般不允许自动调整光圈，镜头上有调焦环和调光圈环两个环，为了防止误碰动，工业镜头的两个环都有锁定螺丝。

注意调焦环不是用来调整焦距，而是调整像距，保证清晰图像落在焦平面上

Ⅱ.工业镜头的接口

物镜的接口有三种国际标准：

F接口C接口CS接口

F接口是通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头，当物镜的焦距小于25mm时，物镜的尺寸不大，一般采用C型或CS型接口

C跟CS的区别：

C与CS型接口的区别在于镜头与相机接触面（基准面）至相机焦平面（摄像机CCD光电感应器所处位置）的距离，即法兰距不同，C型接口法兰距为17,562mm，CS型接口法兰距为12.5mm

C型接口镜头与CS型相机之间增加一个5mm的C/CS转接环可以配合使用，CS型接口与C型接口相机无法配合使用。

Ⅲ.工业镜头的基本参数

视场： Field of View，即FOW，也叫视野范围，指可以观测到的物体的可视范围。

工作距离： Working Distance，指从镜头前部到受检物体表面的距离，在该距离下镜头可以清晰成像。

分辨率： Resolution，指镜头可清晰分辨被拍摄物体细节的能力，在像平面1mm内可以分辨开的黑白相间的线条对数，分辨率的单位是“线对/毫米”（lp/mm）。一般说的百万像素级的镜头,分辨率为100对/mm。

景深： Depth of View，在景物空间中，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，也就是在实际像平面上获得相对清晰影像的景物精简深度范围。

焦距： Focal Length，焦距是从镜头的中心点到焦平面上所形成的清晰影像之间的距离，焦距数值小，视角大，所观察到的范围也大，但距离远的物体成像不是很清晰，焦距数值大，视角小，观察范围小，但距离较远的物体也可以清晰成像，有定焦和变焦两种镜头型号。常见的工业镜头焦距有：5mm、8mm、12mm、25mm、35mm、50mm、75mm等。一般来讲，焦距越小，价格越贵。

光圈： Iris，是一个用来控制光线透过镜头进入机身内感光面光量的装置，在拍摄高速运动物体时候，由于曝光时间短，需要使用大光圈。光圈大小一般用F表示，以镜头焦距f和通光孔径直径D的比值来衡量，当光圈物理孔径不变时，镜头中心与感光器件距离越远，F值越大，光圈越小；反之，F值越小，光圈越大。一般通过调整通光孔径大小来调节光圈，完整的光圈数值系列如下：F1，F1.4，F2，F2.8，F4，F5.6，F8，F11，F16，F22，F32，F44，F64。