【科普】工业镜头和家用镜头的特点和区别
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工业镜头1. 定义:镜头是集聚光线,使成像单元能获得清晰影像的结构。
• 工业镜头的接口– C 型: C 型接口镜头与摄像机接触面至镜头焦平面(摄像机CCD 光电感应器应处的位置)的距离为17.5mm– CS 型: CS 型接口此距离为12.5mm. CS 型镜头与CS 型摄像机可以配合使用。
C 型镜头与CS 型摄像机之间增加一个 5mm 的C/CS 转接环可以配合使用。
CS 型镜头与C 型摄像机无法配合使用。
– F 型:通用型接口,一般适用于焦距大于25mm 的镜头接圈2. 分类: 根据有效像场的大小划分把摄影镜头安装在一很大的伸缩暗箱前端,并在该暗箱后端安装一块很大的磨砂玻璃。
当将镜头光圈开至最大,并对准无限远景物调焦时,在磨砂玻璃上呈现出的影像均位于一圆形面积内,而圆形外则漆黑,无影像。
此有影像的圆形面积称为该镜头的最大像场。
在这个最大像场范围的中心部位,有一能使无限远处的景物结成清晰影像的区域,这个区域称为清晰像场。
照相机或摄影机的靶面一般都位于清晰像场之内,这一限定范围称为有效像场。
由于视觉系统中所用的摄像机的靶面尺寸有各种型号,所以在选择镜头时一定要注意镜头的有效像场应该大于或等于摄像机的靶面尺寸,否则成像的边角部分会模糊甚至没有影像。
C 型口与CS 型口区别根据焦距分类根据焦距能否调节,可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类。
依据焦距的长短,定焦距镜头又可分为鱼眼镜头、短焦镜头、标准镜头、长焦镜头四大类。
需要注意的是焦距的长短划分并不是以焦距的绝对值为首要标准,而是以像角的大小为主要区分依据,所以当靶面的大小不等时,其标准镜头的焦距大小也不同。
变焦镜头上都有变焦环,调节该环可以使镜头的焦距值在预定范围内灵活改变。
变焦距镜头最长焦距值和最短焦距值的比值称为该镜头的变焦倍率。
变焦镜头有可分为手动变焦和电动变焦两大类。
变焦镜头由于具有可连续改变焦距值的特点,在需要经常改变摄影视场的情况下非常方便使用,所以在摄影领域应用非常广泛。
工业相机镜头地全参数及选型工业相机是一种专门用于工业应用的相机,具有快速捕捉图像和高精度检测的特点。
而镜头则是相机成像质量的重要组成部分。
本文将从工业相机镜头的工作原理、参数以及选型等方面进行详细介绍。
一、工业相机镜头的工作原理二、工业相机镜头的参数1.焦距:焦距是指从镜头光轴上虚拟焦点到镜头物镜的距离,决定了物体成像的大小。
2.光圈:光圈是指透过镜头的光线的直径,决定了镜头的透光量。
光圈越大,透光量越大,但景深会减小。
3.滤光片:滤光片用于过滤一些波长的光线,可根据需求选用不同滤光片,如红外滤光片、紫外滤光片等。
4.分辨率:分辨率是指图像中可区分出的最小单位,通常用像素表示。
分辨率越高,图像越清晰,但也会增大数据量。
5.畸变:畸变是指由于镜头制造或成像等原因,在图像中出现的形变。
工业相机需要尽可能低的畸变,以保证测量的准确性。
6.变焦和变倍:有些工业相机镜头具备变焦和变倍功能,可以根据需求调整焦距和视野范围。
7.耐用性:工业相机镜头需要具备较高的耐用性,能适应不同工作环境的要求。
三、工业相机镜头的选型在选择工业相机镜头时,需要考虑以下几个方面:1.图像质量:镜头的分辨率、畸变、透光量等参数决定了图像的质量,根据不同应用需求选择合适的镜头。
2.适应环境:工业相机常用于恶劣的工业环境中,需要选择具备较高耐用性和防护性能的镜头。
3.成本因素:工业相机镜头的价格相对较高,需要根据预算选择合适的镜头。
4.应用需求:根据不同的应用需求,如测量、检测、识别等,选择适合的焦距、视野范围等参数的镜头。
四、工业相机镜头的品牌推荐目前市场上有许多知名的工业相机镜头品牌,如Schneider-Kreuznach、Zeiss、Tamron、Fujinon等。
这些品牌都有丰富的工业相机镜头产品线,能够满足不同应用需求。
结语:工业相机镜头作为工业相机的核心部件,对图像质量和成像效果起到关键作用。
在选型过程中,需要根据应用需求、成本因素等综合考虑,选择适合的镜头。
工业相机的基础知识一、概述工业相机(Industrial Camera)又称机器视觉相机(Machine Vision Camera),是一种特殊用途的相机,主要应用于工业生产过程中的自动化视觉检测和控制领域。
相比于普通的消费级相机,工业相机具有更高的精度、更快的速度和更强的稳定性,可以满足工业领域对于快速、精确、长时间运行的要求。
二、工业相机的构成1.图像传感器(Image Sensor)图像传感器是工业相机最关键的部件之一,它负责将光学成像转化为电信号。
常用的图像传感器包括CCD(Charge-Coupled Device)和CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)两种。
CCD传感器具有高灵敏度、低噪声和高动态范围等优点,适用于对图像质量要求较高的应用;而CMOS传感器具有低功耗、低成本和集成度高等优点,适用于对成本和集成度有要求的应用。
2.图像采集板(Image Capture Board)图像采集板是工业相机与计算机之间的桥梁,它负责将图像传感器采集到的图像数据通过传输介质(如USB、GigE、CameraLink等)传输到计算机上进行处理。
图像采集板通常包含了图像采集芯片、接口和一些额外的硬件模块,以实现图像数据的传输和处理功能。
3.镜头(Lens)镜头是工业相机光学系统中的一个关键组件,它负责将目标物体的光学信息聚焦到图像传感器上。
根据应用需求的不同,可以选择不同类型的镜头,包括定焦镜头、变焦镜头和特殊用途镜头等。
定焦镜头适用于需要固定焦距的应用;变焦镜头可以根据需要调整焦距,适用于视野范围变化较大的应用;特殊用途镜头(如鱼眼镜头、微观镜头等)则适用于特殊的视觉应用。
4.光源(Light Source)光源是工业相机成像的必备条件之一,它提供了待检测物体的照明条件。
常用的光源有白光、红外光、激光等,根据不同的应用需求选择合适的光源类型和亮度。
光学成像之工业镜头工业镜头在现代社会中扮演了非常重要的角色,它广泛应用于工业检测、医疗检测、研究等多种领域。
工业镜头是数码相机系统中非常重要的一个组成部分,它可以将物体的图像通过光学原理准确无误的投射到相机的成像平面上。
从而使得相机能够清晰的捕捉到物体的各种信息,如形状、颜色、纹理等细节信息。
光学成像就是光学系统通过各种光学元件如透镜、反射镜等,对物体进行成像的过程。
工业镜头中的光学成像就是要尽量减少成像过程中的各种光学误差,提高成像的清晰度和分辨率。
工业镜头的基本组成部分是一组或多组透镜。
透镜的材料、形状、曲率及其相对位置等都会影响到成像的质量。
因此在设计和制造工业镜头时,需要对这些因素进行仔细的考虑和选择。
在制造工业镜头的过程中,需要进行精密的加工和装配。
这些工作需要高精度的设备和技术,以保证工业镜头的高质量和高性能。
例如,透镜的加工需要在控制温度和湿度的环境中进行,以避免由于温度和湿度的变化导致的光学性能变化。
透镜的装配则需要在无尘环境中进行,以保证光学表面的清洁。
工业镜头在工业检测中的应用是非常广泛的。
例如,在半导体制造中,可以通过工业镜头进行芯片的表面缺陷检测;在汽车制造中,可以通过工业镜头进行零件的尺寸和形状检测;在食品和药品产业中,可以通过工业镜头进行产品的颜色和外观检测。
这些检测通常需要非常高的精度和速度,因此对工业镜头的性能要求非常高。
在医疗检测中,工业镜头也有着广泛的应用。
例如,在病理学中,可以通过工业镜头进行细胞的形状和结构检测;在眼科中,可以通过工业镜头进行眼底的血管和神经检测;在放射学中,可以通过工业镜头进行组织和器官的检测。
总之,工业镜头在现代社会中具有非常重要的作用。
其在工业检测和医疗检测中的广泛应用,极大的提高了各种检测的精度和效率。
随着科学技术的不断进步,工业镜头的性能和质量也会越来越高,其在各种领域的应用前景也将更加广阔。
工业镜头的专业名词解释在一个机器视觉项目中,工业镜头是其中一个重要组成要素,工业镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能,合理地选择和安装镜头,是机器视觉系统设计的重要环节。
工作距离:指当图像在焦距范围内的时候,物体和工业镜头前端的距离,小于最小工作距离系统一般不能清晰成像。
所以工作距离的大小限制了视觉系统以及和视觉系统一起工作的设备所需要的空间环境。
光圈:用F表示,以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。
每个镜头上都标有最大F值,例如8mm /F1.4代表最大孔径为5.7毫米。
F值越小,光圈越大,F值越大,光圈越小。
景深:是指在被摄物体聚焦清楚后,在物体前后一定距离内,其影像仍然清晰的范围。
景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。
光圈越大,景深越小;光圈越小、景深越大。
焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大。
距离拍摄体越近时,景深越小;距离拍摄体越远时,景深越大。
当景深一定的情况下,景深效果可以通过缩小镜头孔径来变大,但也需要提高光线等级进行补偿。
视野:或者叫视场角,图像采集设备所能够覆盖的范围,即和靶面上的图像所对应的物平面的尺寸数值孔径:数值孔径等于由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半的正弦值的乘积,计算公式为N.A=n*sin a/2。
数值孔径与其它光学参数有着密切的关系,它与分辨率成正比,与放大率成正比。
也就是说数值孔径,直接决定了镜头分辨率,数值孔径越大,分辨率越高,否则反之。
后背焦:准确来说,后倍焦是相机的一个参数,指相机接口平面到芯片的距离。
但在线扫描镜头或者大面阵相机的镜头选型时,后倍焦是一个非常重要的参数,因为它直接影响镜头的配置。
不同厂家的相机,接口也可能有不同的后倍焦。
相对孔径:是指该镜头的入射光孔直径(用D表示)与焦距(用f表示)之比,即D/f。
最大相对孔径:一般标在镜头上,如1:1.2或f/1.2。
分辨率:指在像面处镜头在单位毫米内能够分辨的黑白相间的条纹对数。
TEO工业相机
高分辨率相机与普通相机的区别
与普通相机相比,高分辨率相机有很大的不同。
普通的相机人们通常就是用来拍摄个人生活照或者是录像等,而这款相机主要是使用在工业上的,对于拍摄效果的要求是比较高的,它之所以能够成为专用的工业用相机是由于它有以下的诸多优点:
1、画面质量高。
在工业上,人们对于拍摄画面的要求是非常高的,而高分辨率相机当然也是能够很好的满足这一使用要求。
普通相机在设置的时候将像素、高速拍摄处理以及高度光感是结合在一起的,而该相机却是做到了巧妙的柔和,拍摄出来的整体画面质量非常高。
2、防抖功能。
使用普通相机的时候,我们在拍摄的时候需要注意不要抖动,手一抖的话拍摄出来的照片就会糊掉了。
而高分辨率相机具备较好的防抖功能,我们不用担心拍摄出来的画面糊掉。
3、高速抓拍。
在工业上进行拍摄,我们需要拍摄多张照片来进行对比选择,普通相机是达不到工业高速抓拍的要求的,而该相机能够达到每秒拍摄十张的图片,抓拍的效率也非常高。
4、质量优越,使用寿命长。
工业使用的相机在技术设计上花费了更多的精力,人们在使用的时候可以明显的发现它质量是非常好的,使用的寿命长,性能也比较好。
以上就是我们对于高分辨率相机与普通相机的对比介绍,通过我们的介绍,相信大家对于该工业相机的优点都有了一定的了解。
类似在工业上专用的设备还有很多,正是因为这些高质量设备的出现,对于人们的工作产生了重大的帮助,有效的促进了人类的工业发展,这也是我国科技发展的结果。
什么是CCD(Charge Coupled Device?)是电荷藕合器件图像传感器。
它使用一种高感光度的半导体材料制成,能把光线转变成电荷,通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存,因而可以轻而易举地把数据传输给计算机,并借助于计算机的处理手段,根据需要和想像来修改图像。
CCD由许多感光单位组成,通常以百万像素为单位。
当CCD 表面受到光线照射时,每个感光单位会将电荷反映在组件上,所有的感光单位所产生的信号加在一起,就构成了一幅完整的画面。
CCD和传统底片相比,CCD 更接近于人眼对视觉的工作方式。
只不过,人眼的视网膜是由负责光强度感应的杆细胞和色彩感应的锥细胞,分工合作组成视觉感应。
CCD经过长达35 年的发展,大致的形状和运作方式都已经定型。
CCD 的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及垫于最底下的电子线路矩阵所组成。
目前有能力生产CCD 的公司分别为:SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fuji 和Sharp,大半是日本厂商。
目前数码相机的核心成像部件有两种:一种是广泛使用的CCD电(荷藕合)元件;另一种是CMOS(互补金属氧化物导体)器件。
镜头接口中的口的区别?以镜头安装分类所有的摄象机镜头均是螺纹口的,CCD摄象机的镜头安装有两种工业标准,即C 安装座和CS安装座。
两者螺纹部分相同,但两者从镜头到感光表面的距离不同。
C 安装座:从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。
CS安装座:特种C安装,此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。
其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。
如果要将一个C 安装座镜头安装到一个CS安装座摄象机上时,则需要使用镜头转换器什么是景深?景深就是对好焦的范围。
它能决定是把背景模糊化来突出拍摄对象,还是拍出清晰的背景。
我们经常能够看到拍摄花,昆虫等的照片中,将背景拍得很模糊。
工业相机镜头的基础知识《工业相机镜头的基础知识,咱也能懂!》嘿,朋友们!今天咱来聊聊工业相机镜头那些事儿。
这东西啊,听起来好像挺高大上,挺专业的,但别怕,听我慢慢给你唠唠,保证让你轻松搞明白。
咱就先从一个事儿说起哈。
我之前有一次去参观一个工厂,那里面到处都是各种机器设备在嗡嗡响。
我就好奇地到处瞅,突然看到一个机器上面有个小镜头,就跟咱平时拍照的相机镜头似的。
我就问旁边的工人师傅,这是干啥的呀?师傅特别热心地给我解释,说这就是工业相机镜头。
他说这个镜头啊,就像是机器的眼睛。
你想想,要是机器没有眼睛,那不就跟瞎子一样嘛,啥都干不了。
这个镜头能帮助机器看清周围的东西,然后根据看到的信息做出反应。
比如说,在生产线上,它能检测产品有没有瑕疵,尺寸合不合标准。
然后师傅还跟我讲了不同类型的镜头呢。
有广角镜头,就像咱手机拍照有时候用的那种,可以看到更大的范围;还有长焦镜头,能把远处的东西看得清清楚楚。
师傅说不同的镜头有不同的用处,得根据具体的需求来选择。
哎呀,我当时就觉得,这可真有意思。
原来这些工业上用的东西也不是那么遥不可及嘛。
咱再来说说这个镜头的清晰度。
就跟咱看照片似的,要是模糊不清,那多别扭啊。
工业相机镜头也是一样,清晰度高才能保证机器做出准确的判断。
这就跟咱戴眼镜一样,度数合适了才能看清东西。
还有啊,这个镜头的焦距也很重要。
焦距不合适,拍出来的东西可能就变形了,或者根本看不清。
这就好比你拿个望远镜,调不好焦距,那看到的东西也是模模糊糊的。
再说说这个镜头的安装吧。
师傅说安装的时候可得小心了,不能磕着碰着,要不然就影响使用效果了。
就跟咱爱护自己的手机镜头一样,得轻拿轻放。
总之呢,工业相机镜头虽然是工业上用的,但咱普通人了解了解也挺有意思的。
它就像是给机器赋予了一双锐利的眼睛,让机器能够更好地工作。
下次你要是再看到那些工厂里的机器,说不定就能想起我今天跟你说的这些关于工业相机镜头的事儿呢。
所以啊,朋友们,别觉得这些专业的东西离咱很远,其实了解了解,咱也能懂个大概。
工业定焦镜头和变焦镜头在应用中的区别在选择工业镜头的时候,很多人会对工业定焦镜头和工业变焦镜头心存疑惑,对于如何选择合适的镜头类型更是一头雾水,接下来我和大家一起分享下工业定焦镜头和工业变焦镜头在应用中的区别。
工业上定焦、变焦镜头的选用取决于被测场景范围的大小,以及所要求被测场景画面的清晰程度。
镜头规格(镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等)不变,镜头焦距越长,其镜头的视场角就越小;镜头焦距不变,镜头规格越大,镜头的视场角也越大。
由此可知,镜头物距不变,镜头焦距越大,被测场景的画面范围就越小,画面细节越清晰;镜头规格越大,被测场景画面范围越大,其画面细节就越模糊;镜头规格及镜头焦距不变,CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。
维视图像定焦镜头实物图对于一般变焦镜头而言,通常最小焦距为 4.0mm左右,这种变焦镜头的最大视场角为45°左右,如将此种镜头用于狭小的被监视环境中,其监视死角必然增大,虽然可通过对前端云台进行操作控制,以减少这种监视死角,但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端解码器、云台、防护罩等),以及系统操控的复杂性,所以在这种环境中,不宜采用变焦镜头。
在开阔的被监视环境中,首先应根据被监视环境的开阔程度,用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度,以及被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据。
在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下,应尽量考虑选用长焦距镜头,如维视图像AFT-08100ZMP镜头,这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。
在这种环境中也可考虑选用变焦镜头,这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定,在选用时也应考虑两点:(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求;(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。
工业相机镜头的参数和选型工业相机镜头是用于工业应用的相机镜头,其主要特点是能够适应工业环境的严酷条件,并且具备高分辨率、高帧率、高灵敏度等特点,以满足工业生产过程中对图像质量的要求。
在选购工业相机镜头时,需要考虑一系列参数和特性。
一、焦距焦距是指从镜头到成像平面的距离,决定了图像的大小和清晰度。
工业相机镜头的焦距通常分为固定焦距和变焦两种类型。
固定焦距镜头适用于视场范围固定的应用,而变焦镜头则可以通过调节焦距来改变视场范围。
二、图像传送比图像传送比(MOD)是指从镜头到成像平面的最小距离,决定了相机镜头能够拍摄的最近物体的大小。
对于需要近距离观察的应用,需选取较小的MOD值的镜头。
三、光圈光圈是指镜头的光线通过孔径的大小,决定了进入镜头的光量。
较大的光圈可以增加进光量,使图像更亮,适用于光线条件较暗的应用。
同时,光圈大小也影响了景深(焦点范围),大光圈可以实现浅景深,突出主体,小光圈则可以实现深景深,将多个物体清晰呈现。
四、透光率透光率是指镜头对进入的光线的传输效率,影响镜头的亮度和图像质量。
高透光率的镜头可以提供更亮、更清晰的图像,但通常价格较高。
五、适用环境六、镜头接口七、像差像差是指镜头将光线聚焦到成像平面时产生的误差,影响镜头的图像质量和清晰度。
常见的像差有球差、色差、畸变等。
选择镜头时,需要考虑不同应用对图像质量的要求,尽可能选择像差较小的镜头。
八、镜头材质九、成像尺寸成像尺寸是指镜头可以成像的图像大小,决定了镜头的视场范围。
在选择镜头时需要根据实际应用需要和相机的成像器件尺寸来确定成像尺寸。
综上所述,工业相机镜头的参数和选型需要根据具体的应用要求来确定。
在选择镜头时,需要考虑焦距、图像传送比、光圈、透光率、适用环境、镜头接口、像差、镜头材质和成像尺寸等多个因素。
根据这些参数和要求,可选择适合的工业相机镜头,以满足工业生产过程中对图像质量的要求。
【科普】工业镜头和家用镜头的特点和区别一、工业镜头的特点及分类光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头,简称镜头,其功能就是光学成像。镜头是机器视觉系统中的重要组件,对成像质量有着关键性的作用,它对成像质量的几个最主要指标都有影响,包括:分辨率、对比度、景深及各种像差。镜头不仅种类繁多,而且质量差异也非常大,但一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择重视不够,导致不能得到理想的图像,甚至导致系统开发失败。工业镜头相当于人眼的晶状体,如果没有晶状体,人眼看不到任何物体;如果没有镜头,那么摄像头所输出的图像;就是白茫茫的一片,没有清晰的图像输出,这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时,也就是人们常说的近视眼,眼前的景物就变得模糊不清;摄像头与镜头的配合也有类似现象,当图像变得不清楚时,可以调整摄像头的后焦点,
改变CCD芯片与工业镜头基准面的距离(相当于调整人眼晶状体的位置),可以将模糊的图像变得清晰。由此可见,镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道:设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距,施工人员经常进行现场调试,其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。1、工业镜头的安装尺寸,接口
所有的摄像机镜头均是螺纹口的,CCD摄像机的镜头安装有两种工业标准,即C安装座和CS安装座。两者螺纹部分相同,但两者从镜头到感光表面的距离不同。C安装座:从镜头安装基准面到焦点的距离是17.526mm。
CS安装座:特种C安装,此时应将摄像机前部的垫圈取下再安装镜头。其镜头安装基准面到焦点的距离是12.5mm。如果要将一个C安装座镜头安装到一个CS安装座摄像机上时,则需要加装一个5mm厚的接圈。2、镜头的尺寸
以摄像机镜头尺寸分镜头可以分为1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等规格,下面是一个简单的芯片尺寸规格表:摄像机镜头规格应视摄像机的CCD尺寸而定,两者应相对应。大概:★摄像机的CCD靶面大小为1/2英寸时,镜头应选1/2英寸。★摄像机的CCD靶面大小为1/3英寸时,镜头应选1/3英寸。★摄像机的CCD靶面大小为1/4英寸时,镜头应选1/4英寸。如果镜头尺寸比摄像机CCD靶面尺寸大时,将使图像视野比镜头视野小,即不能很好地利用镜头的视野;如果镜头尺寸比摄像机CCD靶面尺寸小时,将发生“隧道效应”,即图像有圆形的黑框,像在隧道里拍的一样。
监控相机一般都比较小,甚至小于1/3英寸;工业相机稍微大一些,一般1/2英寸到1英寸不等;传统的135相机底片比当前的一般感光芯片都大,36mm×24mm(1.4英寸×0.9英寸),画面对角线长度为43mm(1.7英
寸),即是1.7英寸的,120中幅相机,其感光面尺寸有三种:45×60mm、60×60mm和90×60mm,可见画幅更大。3、镜头的光圈,F值光圈的主要作用是通过控制镜头光量的大小满足成像所需的合适照度。光圈越大,靶面成像照度越大,摄像机输出信号强度越大,信噪比越高。可以理解,通光孔径越大,通过的光量越大;但我们关心的是到达芯片的光量,而焦距越长,意味着芯片离镜头中心越远,相应的光就越弱,所以,标准光圈大小的参数应该与两个变量有关,孔径,焦距。
光圈系数,即F值即是用来表征光圈的大小的参数。它等于镜头焦距f和通光孔
径D之比。光通量与F值的平方成反比关系,F值越小,光通量越大。F值的规律是后一个值正好是前一个数值的√2倍,所以,光圈调大一挡,光量减少2倍。常用值为1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等几个等级。一般光圈都可以调节,从而有手动光圈和自动光圈之分。手动光圈工业镜头是的最简单的工业镜头,适用于光照条件相对稳定的条件下,
手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的—个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标,应采用自动光圈工业镜头,比如在户外或人工照明经常开关的地方,自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动,马达受控于摄像机的视频信号。自动光圈工业镜头又有两类:一类是将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈,镜头本身包含放大器电路,用以将摄像头传来的视频幅度
信号转换成对光圈马达的控制,这称为视频(VIDEO)驱动型;另一类则利用摄像
机上的直流电压来直接控制光圈,称为直流(DC)驱动型,这种镜头只包含电流计式光圈马达,要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光圈工业镜头,通常还有两项可调整旋钮,一是ALC调节(测光
调节),有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择,一般取平均测光档;另一个是LEVEL调节(灵敏度),可将输出图像变得明亮或者暗淡4、工业镜头的视角,焦距
焦距的大小决定着视场角的大小,焦距数值小,视场角大,所观察的范围也大,但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大,视场角小,观察范围小,只要焦距选择合适,即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的,一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角,所以在选择镜头焦距时,应该充分考虑是观测细节重要,还是有一个大的观测范围重要,如果要看细节,就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面,就选择小焦距的广角镜头。1)焦距的计算:
镜头的焦距,视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下:f=wL/W
f:镜头焦距w:图象的宽度(被摄物体在ccd靶面上成象宽度)W:被摄物体宽度L:被摄物体至镜头的距离高度可以类比。2)视场角的计算:tg(ωH/2)=h/2f=W/Ltg(ωV/2)=v/2f=H/LωH:水平视场角ωV:垂直视场角f:镜头的焦距h:摄像机靶面的水平宽度v:摄像机靶面的垂直高度W:最大可见物体宽度的一半H:最大可见物体高度的一半L:被摄物体至镜头的距离垂直视角可以类比。3)镜头按视角分类
镜头按视角分可以分为:标准镜头:视角30度左右,在1/2英寸CCD摄象机中,标准镜头焦距定为12mm,在1/3英寸CCD摄像机中,标准镜头焦距定为8mm。只所以
称30度视角的镜头是标准镜头是因为人眼的有效视角大概是30度。广角镜头:视角90度以上,焦距可小于几毫米,可提供较宽广的视景。远摄镜头:视角20度以内,焦距可达几米甚至几十米,此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大,但使观察范围变小。4)镜头按焦距分类
镜头从焦距上分为:短焦距镜头:因入射角较宽,可提供一个较宽广的视野。
中焦距镜头:标准镜头,焦距的长度视CCD的尺寸而定。长焦距镜头:因入射角较狭窄,故仅能提供狭窄视景,适用于长距离监视。按焦距分类和按视角分类是对应的。5)定焦镜头和变焦镜头有些镜头的焦点是固定的,而有些镜头的焦点是可变的,这分别称为定焦镜头和变焦镜头。变焦镜头也常被成为变倍镜头,它的焦距连续可变,即可将远距离物体放大,同时又可提供一个宽广视景,使监视范围增加。变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸
缩镜头两大类。典型的光学放大规格有6倍(6.0-36mm,F1.2)、8倍(4.5-36mm,F1.6)、10倍(8.0-80mm,F1.2)、12倍(6.0-72mm,F1.2)、20倍(10-200mm,F1.2)等档次,并以电动伸缩镜头应用最普遍。5、镜头的分辨率描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变,但对用户而言,需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率,以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位。6、特殊镜头
在特殊的安全镜头族群中,值得一提的品种包括光纤镜头、管道镜头、分像镜头、拐角镜头、中继镜头、自动聚焦镜头、安定镜头和长程镜头。这些镜头各有所长,可以实现普通镜头所无法完成的特殊功能。1)光纤镜头和管道镜头
设计难度较大的监控系统中往往需要使用粘连光纤束镜头。与通常用于视频信号传输的单模光纤和多模光纤不同,这种光纤束是由上千根单独的玻璃光纤粘连在一起组成的。它可以将物镜得到的光学图像传输到十几厘米到几米远的地方。中继镜头从光纤束处理到图像后,再将其传送到摄像机的传感器上。通过光纤镜头取得的画面,其质量不如通过普通镜头取得的画面好。因此,这种镜头只能用在普通镜头无法解决问题的场合。光纤镜头分为刚性和柔性两种。
高分辨率(450线)的粘连光纤束中有几万根玻璃纤维,光学图像就是通过这些纤维从一端传输到另一段,每根光纤在光纤束两端的几何阵列中所处的位置完全相同。完整的“光纤镜头”除了包括这个光纤束外,还需要在前面加装成像用的物镜,在后端加装传递图像用的中继镜头(以便图像会聚到传感器上)。光纤镜头通常用于穿过厚墙对隔壁房间的监视,有时也用在必须将摄像机与镜头分开
一端距离的场合。另一种常用的长距离采光镜头是管道(borescope)镜头。
管道镜头由直径为0.04~0.5英寸、长6~30英寸的通光管、杆状镜头和多联式中继镜头共同组成。中间的镜头用于将物镜形成的光学图像传送给后面的镜头,进而传送到摄像机传感器上。单杆镜头使用的是独特的GRIN(gradedindex,渐变折射率)玻璃杆,光学图像在通过它之间能够重新聚焦。由于杆和镜头的直径都很小,只有少量的光线能透入摄像机内部,因此这种系统的光学速度较慢,通常为f/11和f/30。这一特性使得管道镜头只能与光线充足的场景和高灵敏度的摄像机配用。因为管道镜头中使用的都是玻璃透镜,它的图像质量比光纤镜头要好一些。2)分像镜头
能够将两个单独场景同时成像的同一摄像机上的镜头称作分像镜头或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的透镜或双焦镜头。这种镜头使用两个分开的透镜获取两个场景的图像后,再将其投射到摄像机的传感器上,其中的两个透镜焦距可能相同,也可能不同;可能朝向同一方向,也可能朝向不同的方向。分像镜头的转接器可以起到同样的作用。除了用于连接摄像机的接口外,转接器
上还有两个C型接口或CS接口,可以连接两个普通镜头,从而实现“一机两景”。根据双焦镜头设计的不同,最后得到的双景图像可以是左右分割的,也可以是上下分割的。所以定焦镜头、变焦镜头、针孔镜头或其它镜头,只要其接口是C
型或CS型的,就都可以用到这种转换器上。侧镜位置安装的可调式反射镜可以改变镜头观察的方向。在侧镜旁边再加装一只反射镜,就可以让两中镜头对准同一场景。在这种情况下,如果前镜使用广角镜头(6.5mm),侧镜使用狭角镜
头(75mm),就构成一个双焦镜头,与之相连的摄像机可以同时看到同一场景的广角和狭角的图像。在左右分割时,每个镜头的水平视场都变为正常情况下的1/2(每个镜头只能使用传感器的一半宽度)。将分像镜头旋转90°,可以得到上下分割的图像。双焦镜头在监视器上形成的图像是倒转的,因此需要将摄像机倒转过来安装。三向光学分像镜头可以同时观察三个不同的场景。三分镜头主要用于观察丁字型走廊,但是也可以作其它用途。使用三分镜头,可以同时观察三个不同的场景(放大倍数可以相同,也可以不同),而这三个场景是显示在同一监视器上。这样,我们就节省了两只摄像机、两台监视器和一只画面分割器。每个场景占据在监视