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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。

工业镜头按接口的分类

工业镜头的功能主要就是光学成像，工业镜头是机器视觉系统中必不可少的组件，对成像质量有着关键性的作用。成像质量的主要指标包括：分辨率、对比度、景深及各种像差，工业镜头不仅种类繁多，而且质量差异也非常大。

选择工业镜头需要考虑到通用性、兼容性和标配性，其接口类型比较少。不像民用镜头那样，不同厂商，镜头接口也基本上是五花八门的，相互兼容性比较差。

工业镜头种类繁多，可按焦距、按视场、按结构进行分类区别。下面则根据工业镜头和工业相机之间的不同接口类型进行整理分类。工业相机常用的包括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、M42接口、M50接口等。接口类型的不同和工业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。

根据接口类型，对常用的接口进行介绍：包括C接口镜头、CS接口镜头、U接口镜头和特殊接口镜头。

C型镜头

目前机器视觉领域使用最多的接口类型，即C口镜头（C-Mount），后口为25mm直径的螺丝口接口，像面尺寸：2/3 / 1/2 英寸，高清镀膜，玻璃镜片，金属外壳，光圈无档位变换，有光圈值标示和聚焦值标示，光圈能够全开与全关。C卡口螺纹的大径是1inch，即25.4mm，法兰焦距为17.526mm或0.690in。安装螺纹为：直径1in，32牙。

镜头可以用在长度为0.512in (13mm)以内的线阵传感器，由于存在几何变形和市场角特性，使用前必须鉴别短焦镜头是否合适。如焦距为12.6mm的镜头不应该用长度大于6.5mm的线阵。如果利用法兰焦距尺寸确定了镜头到列阵的距离，则物方放大倍数小于20倍时需增加镜头接圈。接圈加在镜头后面，以增加镜头到像的距离。

CS型镜头

是C接口的缩短类型。标准的C接口法兰焦距为17.526mm，而CS接口的法兰焦距为12.5mm。同时相机的接口也有C与CS之分。一般来说，C接口的镜头只能用于C接口的相机，CS接口的镜头应用于CS接口的相机。

在镜头的使用过程中，通常是相机和镜头配套使用，C型的相机接C接口镜头，CS镜头接CS型摄像机。如手上有一个C接口的镜头，还有一个CS接口的相机，那么在相机前面加5mm的接圈，也可以使用C接口的镜头。而CS接口的镜头，只能使用在CS接口的镜头，如果再加5mm的延长管，则可能无法成像，如果能成像，则是改变象距，会缩小工作距离和变小视野。

U型镜头

一种可变焦距的镜头，其法兰焦距为47.526mm或1.7913in，安装罗纹为M42×1。主要设计作35mm照片应用（如国产和进口的各种135相机镜头），可用于任何长度小于 1.25in(38.1mm)的列阵，但是建议不要用短焦距镜头。

特殊镜头

如显微放大系统。要特别注意CS和C的差别，不同类型的相机和不同类型的镜头连接时，要定制转接环。特殊用途使用的镜头包括移轴镜头、微距镜头和鱼眼镜头。

移轴镜头

在使用常规镜头拍摄时，由于成像圈不足，摄到物体的全貌，会有一定的变形，产生变形的原因是因为透视关系，而移轴镜头就可以透过偏移来增加成像圈以拍摄全貌。

微距镜头

微距镜头是一种用作微距摄影的特殊镜头，较移轴镜头更加常见。微距镜头最初用于平面物体拍摄，因此微距镜头的分辨率相当高，图像中心与边缘都具有一样的质量，且反差较高，色彩还原佳。微距镜头的清晰焦点范围很小，因此在拍摄时，需要注意精确对焦。

鱼眼镜头

焦距在16mm以下的镜头称为鱼眼镜头。在外形上，鱼眼镜头的最外层镜片类似鱼的眼睛，是向前凸出的，镜头视野包容的视域达180度以上，画面四边的景物线条变成弧形甚至圆形，有类似鱼眼观看的效果，所以称为鱼眼镜头。实际上鱼眼镜头也是一种广角镜头，其视角比超广角还要大，拍摄时几乎不用调焦，近大远小的透视关系大，空间感极强，影像失真现象明显，所以要合理使用鱼眼镜头。