工業鏡頭的分類與選型方法

　　工業鏡頭其功能就是光學成像。工業鏡頭是機器視覺系統中的重要組件，對成像質量有著關鍵性的作用，它對成像質量的幾個最主要指標都有影響，包括：分辨率、對比度、景深及各種像差。工業鏡頭不僅種類繁多，而且質量差異也非常大，但一般用戶在進行機器視覺系統設計時往往對工業鏡頭的重視不夠，導致不能得到理想的圖像，甚至導致系統開發失敗。

　　一、工業鏡頭的分類:

　　1、根據有效像場的大小分類：

　　可分為電視攝像鏡頭;電影攝像鏡頭，照相機鏡頭。而其中電視攝像鏡頭又分1/4英寸,1/3英寸,1/2英寸,2/3英寸,1英寸等。

　　2、根據焦距分類：

　　根據焦距能否調節，可分為定焦距工業鏡頭和變焦距工業鏡頭兩大類。定焦距工業鏡頭又可分為魚眼鏡頭、短焦鏡頭、標準鏡頭、長焦鏡頭四大類。變焦距鏡頭又可分手動變焦電動變焦。

　　3、根據工業鏡頭接口類型劃分：

　　工業鏡頭和工業相機之間的接口有許多不同的類型，工業相機常用的包括C接口、CS接口、F接口、V接口、T2接口、徠卡接口、M42接口、M50接口等。接口類型的不同和工業鏡頭性能及質量并無直接關系，只是接口方式的不同，一般可以也找到各種常用接口之間的轉接口。

　　C接口和CS接口是工業工業相機最常見的國際標準接口，為1英寸-32UN英制螺紋連接口，C型接口和CS型接口的螺紋連接是一樣的，區別在于C型接口的后截距為17.5mm，CS型接口的后截距為12.5mm。所以CS型接口的工業相機可以和C口及CS口的鏡頭連接使用，只是使用C口鏡頭時需要加一個5mm的接圈;C型接口的工業相機不能用CS口的鏡頭。

　　F接口鏡頭是尼康鏡頭的接口標準，所以又稱尼康口，也是工業工業相機中常用的類型，一般工業相機靶面大于1英寸時需用F口的鏡頭。

　　V接口鏡頭是著名的專業鏡頭品牌施奈德鏡頭所主要使用的標準，一般也用于工業相機靶面較大或特殊用途的鏡頭。

　　其他特殊用途的鏡頭：

　　顯微鏡頭(Micro)，一般是指成像比例大于10:1的拍攝系統所用，但由于現在的工業相機的像素尺寸已經做到3微米以內，所以一般成像比例大于2:1時也會選用顯微鏡頭。

　　微距鏡頭(Macro)，一般是指成像比例為2:1～1:4的范圍內的特殊設計的鏡頭。在對圖像質量要求不是很高的情況下，一般可采用在鏡頭和工業相機之間加近攝接圈的方式或在鏡頭前加近拍鏡的方式達到放大成像的效果。

　　遠心鏡頭(Telecentric)，主要是為糾正傳統鏡頭的視差而特殊設計的鏡頭，它可以在一定的物距范圍內，使得到的圖像放大倍率不會隨物距的變化而變化，這對被測物不在同一物面上的情況是非常重要的應用。

　　紫外鏡頭(Ultraviolet)和紅外鏡頭(Infrared)，一般鏡頭是針對可見光范圍內的使用設計的，由于同一光學系統對不同波長的光線折射率的不同，導致同一點發出的不同波長的光成像時不能會聚成一點，產生色差。常用鏡頭的消色差設計也是針對可見光范圍的，紫外鏡頭和紅外鏡頭即是專門針對紫外線和紅外線進行設計的鏡頭。

　　二、工業鏡頭的選型：

　　鏡頭按光圈分為手動光圈鏡頭和自動光圈鏡頭，選擇依據主要根據環境的光線是否穩定，環境穩定的一般選用手動光圈，一次調試OK后即可,反之選用自動光圈鏡頭(必須配以帶有自動光圈鏡頭插座的工業相機)，這樣便可以實現畫面亮度的自動調節。對于自動光圈鏡頭的控制信號又可分為DC及VIDEO控制兩種，即直流電壓控制及視頻信號控制。這在自動光圈鏡頭的類型選用上，工業相機自動光圈鏡頭插座的連接方式上，以及選擇自動光圈鏡頭的驅動方式開關上，三者注意協調配合好即可。

　　在鏡頭規格(鏡頭規格一般分為1/3″、1/2″和2/3″等等)一定的情況下，鏡頭焦距與鏡頭視場角的關系為：鏡頭焦距越長，其鏡頭的視場角就越小;在鏡頭焦距一定的情況下，鏡頭規格與鏡頭視場角的關系為：鏡頭規格越大，其鏡頭的視場角也越大。在鏡頭物距一定的情況下，隨著鏡頭焦距的變大，畫面范圍就越小，但畫面細節越來越清晰;而隨著鏡頭規格的增大，畫面范圍就增大,但其畫面細節越來越模糊。

　　定焦距：焦距固定不變，可分為有光圈和無光圈兩種。有光圈：鏡頭光圈的大小可以調節。根據環境光照的變化，應相應調節光圈的大小。無光圈：即定光圈，其通光量是固定不變的。主要用于光源恒定或工業相機自帶電子快門的情況。變焦距：焦距可以根據需要進行調整，使被攝物體的圖像放大或縮小。常用的變焦鏡頭為六倍、十倍變焦。三可變鏡頭：可調焦距、調聚焦、調光圈。二可變鏡頭：可調焦距、調聚焦、自動光圈。在鏡頭規格及鏡頭焦距一定的前提下，CS型接口鏡頭的視場角將大于C型接口鏡頭的視場角。

　　在焦距能夠固定的時候選用定焦鏡頭，該鏡頭上只有一個可手動調整的對焦調整環(環上標有若干距離參考值)，左右旋轉該環可使成在CCD靶面上的像最為清晰，此時在監視器屏幕上得到圖像也最為清晰。手動變焦鏡頭一般用在要求較為嚴格而用定焦鏡頭又不易滿足要求的場合，變焦鏡頭一般應根據工業相機的規格一致，或者鏡頭規格大于攝像頭規格，所有的攝象機鏡頭均是螺紋口的，CCD攝象機的鏡頭安裝有兩種工業標準，即C安裝座和CS安裝座。兩者螺紋部分相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同。C安裝座：從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17.526mm。CS安裝座：其鏡頭安裝基準面到焦點的距離是12.5mm。如果要將一個C安裝座鏡頭安裝到一個CS安裝座攝象機上時，此時應將攝象機前部的墊圈取下再安裝鏡頭。反之則需要使用鏡頭轉換器。