镜头结构原理及选择方法简介 (镜头结构原理是什么)

前言

机器视觉系统是一个复杂的设备,由多个组件组成,其中镜头发挥着至关重要的作用。本文将简要介绍镜头的结构、选择方法及相关参数之间的关系,帮助您了解镜头的基本性能,以便在实际应用中获得最佳的产品性能。

镜头结构

相机镜头由多个透镜、可变(亮度)光圈和对焦环组成。如下所示: ![镜头结构图](lens-structure.png) 在使用时,操作者可以通过观察相机显示屏来调整可变光圈和焦点,确保图像的明亮程度和清晰度(有些镜头有固定调节系统)。

镜头选择

在选择镜头时,需要考虑多个方面的因素,如视场、焦距、焦点和失真等。在实际应用中,选择与视场相符的透镜和以大景深聚焦图像,是选择镜头时非常重要的两个方面。

视场和焦距

焦距是透镜的规格之一。一般适合工厂自动化的透镜的焦距为 8mm/16mm/25mm/50mm。通过目标物所需视场和透镜的焦距,可以确定工作距离(WD)。工作距离和视场大小由焦距和 CCD 大小决定。在不使用近摄环的情况下,可以使用以下比例表达式获得: 工作距离:视角 = 焦距:CCD 大小 示例 1: 假设焦距为 16mm,CCD 大小为 3.6mm,则工作距离应为 200mm,才能使视场等于 45mm。如下图所示: ![视场和焦距关系图](field-of-view.png)

景深和光圈

当镜头对某一物体聚焦清晰时,在镜头中心所对的位置垂直镜头轴线的同一平面的点都可以在胶片或接收器上相当清晰地结像。在这个平面沿着镜头轴线的前面和后面一定范围内的点也可以形成眼睛可以接受的较清晰的像点。这个平面的前面和后面的所有景物的距离称为景深。 要获得清晰的图像,通常在透镜可聚焦物体的范围内变动,以大景深聚焦图像。焦距越短,景深越大;镜头离物体的距离越远,景深越大;近摄环和微距镜会使景深变小;光圈越小,景深越大,小光圈和良好的光线会使聚焦更简单。 如下图所示: ![景深和光圈关系图](depth-of-field.png)

结论

镜头是机器视觉系统中的一个关键组件,其选择和使用对系统性能有重大影响。通过理解镜头的结构和相关参数,用户可以根据具体应用选择最合适的镜头,以满足他们的机器视觉需求。

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