光學(xué)鏡頭

光學(xué)鏡頭是機器視覺系統(tǒng)中必不可少的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實現(xiàn)和效果。另外爭取選折合適的鏡頭，降低機器視覺系統(tǒng)成本，才是產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達的唯一出路。光學(xué)鏡頭規(guī)格繁多，有時不免頭暈。光學(xué)鏡頭從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭；從視場大小分有廣角、標準，遠攝鏡頭；結(jié)構(gòu)上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭，電動三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。根據(jù)我們使用的經(jīng)驗，俄羅斯的光學(xué)鏡頭很便宜。

結(jié)構(gòu)上分

1 固定光圈定焦鏡頭

簡單：鏡頭只有一個可以手動調(diào)整的對焦調(diào)整環(huán)，左右旋轉(zhuǎn)該環(huán)可使成像在 CCD靶面上的圖像最清晰；沒有光圈調(diào)整環(huán)，光圈不能調(diào)整，進入鏡頭的光通量不能通過改變鏡頭因素而改變，只能通過改變視場的光照度來調(diào)整。結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。

2 手動光圈定焦鏡頭

手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調(diào)整環(huán)，光圈范圍一般從F1.2或F1.4到全關(guān)閉，能方便地適應(yīng)被被攝現(xiàn)場地光照度，光圈調(diào)整是通過手動人為進行的。光照度比較均勻，價格較便宜。
 

3 自動光圈定焦鏡頭

在手動光圈定焦鏡頭的光圈調(diào)整環(huán)上增加一個齒輪合傳動的微型電機，并從驅(qū)動電路引出 3或4芯屏蔽線，接到攝像機自動光圈接口座上。當(dāng)進入鏡頭的光通量變化時，攝像機 CCD 靶面產(chǎn)生的電荷發(fā)生相應(yīng)的變化，從而使視頻信號電平發(fā)生變化，產(chǎn)生一個控制信號，傳給自動光圈鏡頭，從而使鏡頭內(nèi)的電機做相應(yīng)的正向或反向轉(zhuǎn)動，完成調(diào)整大小的任務(wù)。

4 手動光圈定焦鏡頭

焦距可變的，有一個焦距調(diào)整環(huán)，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整鏡頭的焦距，其可變比一般為2 ～3倍，焦距一般為3.6~8mm。實際應(yīng)用中，可通過手動調(diào)節(jié)鏡頭的變焦環(huán)，可以方便地選擇被監(jiān)視地市場的市場角。但是當(dāng)攝像機安裝位置固定下以后，在頻繁地手動調(diào)整變焦是很不方便的。因此，工程完工后，手動變焦鏡頭的焦距一般很少調(diào)整。僅起定焦鏡頭的作用。

5 自動光圈電動變焦鏡頭
 

與自動光圈定焦鏡頭相比增加了兩個微型電機，其中一個電機與鏡頭的變焦環(huán)合，當(dāng)其轉(zhuǎn)動時可以控制鏡頭的焦距；另一電機與鏡頭的對焦環(huán)合，當(dāng)其受控轉(zhuǎn)動時可完成鏡頭的對焦。但是由于增加了兩個電機且鏡片組數(shù)增多，鏡頭的體積也相應(yīng)增大。

6 電動三可變鏡頭

與自動光圈電動變焦鏡頭相比，只是將對光圈調(diào)整電機的控制由自動控制改為由控制器來手動控制。

場合上分

按視場大小分：小視場鏡頭，普通鏡頭（約50度左右），廣角鏡頭和特廣角鏡頭（100-120度）

1.標準鏡頭：

視角約50度，也是人單眼在頭和眼不轉(zhuǎn)動的情況下所能看到的視角，所以又稱為標準鏡頭。5mm相機的標準鏡頭的焦距多為40mm，50mm或55mm。120相機的標準鏡頭焦距多為80mm或75mm。CCD芯片越大則標準鏡頭的焦距越長。

2.廣角鏡頭：

視角90度以上，適用于拍攝距離近且范圍大的景物，又能刻意夸大前景表現(xiàn)強烈遠近感即透視。35mm 相機的典型廣角鏡頭是焦距28mm，視角為72度。120相機的50，40mm的鏡頭便相當(dāng)于35mm相機的35，28mm的鏡頭。

3.長焦距鏡頭：

適于拍攝距離遠的景物，景深小容易使背景模糊主體突出，但體積笨重且對動態(tài)主體對焦不易。35mm 相機長焦距鏡頭通常分為三級，135mm以下稱中焦距，135－500mm稱長焦距，500mm 以上稱超長焦距。120 相機的150mm的鏡頭相當(dāng)于35mm相機的105mm鏡頭。由於長焦距的鏡頭過于笨重，所以有望遠鏡頭的設(shè)計，即在鏡頭后面加一負透鏡，把鏡頭的主平面前移，便可用較短的鏡體獲得鏡體獲得長焦距的效果。

4.反射式望遠鏡頭：

是另一種超望遠鏡頭的設(shè)計，利用反射鏡面來構(gòu)成影像，但因設(shè)計的關(guān)系無法裝設(shè)光圈，僅能以快門來調(diào)整曝光。

5.微距鏡頭（marco lens）：

除作極近距離的微距攝影外，也可遠攝。

接口類型來分

1.C型鏡頭

法蘭焦距是安裝法蘭到入射鏡頭平行光的匯聚點之間的距離。法蘭焦距為17.526mm或0.690in。安裝羅紋為：直徑1in，32牙.in。鏡頭可以用在長度為0.512in (13mm)以內(nèi)的線陣傳感器。但是，由于幾何變形和市場角特性，必須鑒別短焦鏡頭是否合用。如焦距為12.6mm的鏡頭不應(yīng)該用長度大于6.5mm的線陣。如果利用法蘭焦距尺寸確定了鏡頭到列陣的距離，則對于物方放大倍數(shù)小于20倍時需增加鏡頭接圈。接圈加在鏡頭后面，以增加鏡頭到像的距離，以為多數(shù)鏡頭的聚焦范圍位 5－10％。鏡頭接長距離為焦距/物方放大倍數(shù)。

2.CS型鏡頭

With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera.

3.U型鏡頭

一種可變焦距的鏡頭，其法蘭焦距為47.526mm或1.7913in，安裝羅紋為M42×1。主要設(shè)計作35mm照片應(yīng)用（如國產(chǎn)和進口的各種135相機鏡頭），可用于任何長度小于 1.25in(38.1mm)的列陣。建議不要用短焦距鏡頭。

4.特殊鏡頭

如顯微放大系統(tǒng)。 要特別注意 CS和 C的差別，不同類型的camera 和 不同類型的 Len連接時，要定制轉(zhuǎn)接環(huán)。國外很貴，一個約,不如自己加工。光學(xué)鏡頭的主要參數(shù)和評價 主要參數(shù)有焦距，視場，物距，光圈，快門等。

對于鏡頭最完善的評價莫過于MTF （Modulation Transfer Function）。但是由于像差（標定的原因），鏡頭的每個范圍都有一個MTF值。這些范圍指的是：（1）近軸部分，（2）離軸部分，（3）當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)存在不對稱畸變時，上述兩部分在不同方向上的子部分。每個部分對于不同的輻射能量波長范圍，都有各自相應(yīng)的MTF值。MTF是評價成像系統(tǒng)的最常用、最優(yōu)的指標，也是指導(dǎo)機器視覺系統(tǒng)集成的最優(yōu)指標。

光學(xué)鏡頭應(yīng)用領(lǐng)域

光學(xué)工業(yè)鏡頭廣泛用于反射度極高的物體定位檢測，如：金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，MARK點定位，玻璃割片機、點膠機、SMT檢測、貼版機等工業(yè)精密對位、定位、零件確認、尺寸測量、工業(yè)顯微等CCD視覺對位、測量裝置等領(lǐng)域。