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工業(yè)鏡頭 又名:工業(yè)CCD鏡頭

  • 工業(yè)鏡頭
工業(yè)鏡頭一般稱為攝像鏡頭或攝影鏡頭,簡稱鏡頭,其作用就是光學(xué)成像。

  鏡頭的基本功能就是實現(xiàn)光束變換(調(diào)制),在機器視覺系統(tǒng)中,鏡頭的主要作用是將成像目標(biāo)在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質(zhì)量直影響到機器視覺系統(tǒng)的整體性能,合理地選擇和安裝鏡頭,是機器視覺系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。

  工業(yè)鏡頭作用

  將折射率不同的各種硝材通過研磨,加工成高精度的曲面、把這些鏡頭進行組合,就是設(shè)計鏡頭。從伽利略時代開始使用的普遍技術(shù)是其基本原理。為得到更清晰的圖像,一直在研究開發(fā)試制新的硝材和非球面鏡片。

  工業(yè)鏡頭采用了哪些關(guān)鍵技術(shù)

  1.調(diào)焦技術(shù)

  對于鏡頭來講,不同物距上的目標(biāo)成像的像距是不同的。對于需要觀察的目標(biāo),它的成像面不一定與相機感光面重合,為了得到清晰像,就需要調(diào)整成像面的位置使之與感光面重合,這個過程就是調(diào)焦。

  整組移動

  這種調(diào)焦方式,就是調(diào)節(jié)過程中整個鏡頭一起前后移動,帶動像面隨之移動,在像面與相機感光面重合時,成像最清晰。這種整體調(diào)焦方式,不改變鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu),鏡頭焦距沒有變化。

  單組移動

  還有一種調(diào)焦方式,就是調(diào)節(jié)鏡頭中的某一組透鏡,使它想杜宇其他透鏡前后移動,也能帶動像面平移,最終使像面與感光面重合,達到成像清晰。這種調(diào)焦方式,改變了鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu),鏡頭焦距有所變化(一般不大)。

  例如,前面的透鏡組對無窮遠的目標(biāo)成像在Image面上(也是CCD感光面位置),后工作距離L’,現(xiàn)在要對近處目標(biāo)成像,像面位置在Image‘,為了成像清晰需要調(diào)焦。

  一種辦法就是整個透鏡組一起相對CCD往前移動,使后工作距離擴大到L“,CCD感光面與像面重合,成像清晰。這種辦法就是整組移動式調(diào)焦。如下圖所示。

  還有一種調(diào)焦辦法:只移動透鏡組中的某一(或幾個一起)單透鏡,也能達到調(diào)焦的目的,如下圖所示。將第四透鏡從位置A向前移動到A‘,對近距離的目標(biāo)來說,成像面也回到與CCD重合的位置,使成像清晰。這種調(diào)焦方式就稱為單組移動式調(diào)焦。

  2.變焦技術(shù)

  所謂變焦,指的是鏡頭本身可以通過調(diào)節(jié),使焦距有較大的變化范圍(通常用焦距變化的倍數(shù)來衡量,例如4倍變焦指最大焦距是最小焦距的4倍)。這種鏡頭使用中,可以通過變焦,改變成像放大倍率(在“大場景“和”局部特寫“之間隨意轉(zhuǎn)換),適應(yīng)性強,使用范圍很廣。

  變焦的實現(xiàn)方式:變焦過程中,通過光學(xué)系統(tǒng)中的兩組(或更多)透鏡相對移動,改變整個系統(tǒng)(鏡頭)的組合焦距,且同時保證像面位置不動,使圖像放大倍率改變而且成像始終清晰。

  它與單組移動式調(diào)焦不同的,單組移動式調(diào)焦意在改變成像面的位置(雖然也會引起鏡頭焦距的微小改變);而變焦意在改變鏡頭的焦距(一般都是數(shù)倍的改變),它要求穩(wěn)定像面不動。

  3.自動光圈

  調(diào)節(jié)鏡頭的光圈,實質(zhì)上是改變了孔徑光闌的孔徑大小,從而改變了進光量,達到成像面亮度調(diào)節(jié)的目的。

  這個過程,可以手動完成,也可以通過電機驅(qū)動來完成,后一種實現(xiàn)方式就是自動光圈調(diào)節(jié)。

  4.遠心(焦闌)鏡頭

  遠心光路,一般地,可以分為物方遠心光路和像方遠心光路兩種

  孔徑光闌位于鏡頭像方焦面上(“焦闌“因此得名),入瞳位于物方無限遠處,這樣的光路稱為物方遠心光路。這種光路的特點:物方入射主光線(紅色表示)與光軸平行。

  孔徑光闌位于物方焦面上,出瞳位于像方無限遠處,這樣的光路稱為像方遠心光路。這種光路的特點是:像方出射主光線(紅色表示)與光軸平行。

  這兩種光路本質(zhì)上是相通的,是同一種光路(焦闌)的正向和反向應(yīng)用。它們較多的出現(xiàn)在測量儀器中,結(jié)合實際的應(yīng)用會表現(xiàn)出格子的特點,需要加以注意。物方遠心光路的成像特點是:像的大小對物距不敏感,但是對像距很敏感;而像方遠心光路的成像特點是,像的大小對物距很敏感,但是對像距不敏感。

  采用這兩種遠心光路設(shè)計制作的鏡頭,分別稱作物方或者像方遠心鏡頭。


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