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【技巧分享】镜头的有效使用方法
来源:未知 时间:2020-04-02 09:27
工作距离和视野

工作距离和视野由镜头焦距和相机大小决定。

当工作距离超出范围需要特写环时,可使用以下比例表达式来表达工作距离和视野。

镜头工作距离公式

镜头焦距、工作距离和视野的关系如下图(镜头选择图表)所示。图表显示各种线条,表示不同焦距规格(3.5 mm、6 mm、16 mm 和 50 mm)的镜头的工作距离和视野的关系。可在线条的交点处确定镜头的工作距离和视野。当 WD 超出镜头标准规格时,可使用连接环改变镜头焦距。连接环安装在镜头和相机的中间,图表中的镜头线上的括号表示连接环的大小(mm)及其适用的工作距离和视野。
 

* 镜头存在个体差异,即使是在相同条件下也可能无法达到相同视野大小和相同工作距离。

安装时请准备可调整的安装夹具。

 

此外,视野表上的工作距离表示镜头金属物顶部到工件之间的距离
 

工业镜头
镜头选择图表
WD:工作距离(mm)*‘ f’为焦距。

案例:若使用 50 mm 连接环的 50 mm 镜头,则当工作距离为 90 mm时视野为3 mm (红线交点)

* 关于视野表外的工作距离和视野,可通过视野表内图表和比例关系计算得出。

此外,在使用连接环的范围内,分辨率会下降。

 

关于微距镜头的选择

 

只需将微距镜头上所记载的光学倍率,乘上所使用的拍摄元件大小,即可求出实际拍摄的视野范围。

 

关于最大兼容相机大小

 

各镜头上记载着适用的最大图像大小。请确认所使用的拍摄元件大小在最大兼容相机大小以下。

如果镜头的最大兼容相机大小>拍摄元件大小,则没有问题。

镜头的最大兼容相机大小<拍摄元件大小时,可能产生重迭或边缘变暗。

 

关于分辨率

 

各镜头有规定的分辨力。一般而言,相机像素越高,单元格大小(1 个像素的大小)越小,镜头应具备分辨力,也需要高分辨率。


 

光圈和景深

 

景深是指图像保持聚焦的范围。随着景深变大,镜头在垂直方向上的公差变得更高,从而使检测更稳定。

光圈和景深

加大景深的条件

1) 镜头和工件的间距越大,景深就越大。

→注:当使用连接环和微距镜头时,景深会自然减少。

2) 光圈越小,景深就越大。

 

→注:即便是同一镜头,也可以通过缩小光圈增大光源亮度的方法轻松获得聚焦图像。

光圈调小光圈打开


拍摄上图所示斜面上贴有表示高度的胶带的工件时,比较打开光圈和缩小光圈这两种情况。

 

景深和分辨率的关系

 

各镜头有规定的分辨力。一般而言,相机像素越高,单元格大小(1 个像素的大小)越小,镜头应具备分辨力,也需要高分辨率。

景深和分辨率的关系


镜头的分辨率和分辨力

 

分辨力是指黑白图分离(分解)后,在图像上1 mm 宽度内,能够分辨出黑白相间的线条数量。而可识别邻近2 点的最小间

距则称为分辨率。分辨率主要是指对物品的分辨能力,分辨力则是指对摄像的分辨能力。
镜头的分辨率和分辨力

 

非球面镜头

 

标准镜头设计中通常使用球面镜头。如果镜头只由球面构成,则很容易产生像差,造成图像模糊或扭曲。非球面设计缩减了镜头厚度,从而实现影像系统安装环境所需的紧凑设计,同时还减少像差的发生。
 

非球面镜头

(左)非球面镜头

(右)球面镜头
非球面镜头焦点位置
 

色像差

 

如果镜头由一般光学玻璃构成,色像差就在所难免。色像差是指不同波长的焦点位差。玻璃或塑料的折射率根据波长而变化。因此,在收到光线时,焦点位置根据光线和相关波长的范围而变化,从而导致捕捉的图像模糊。

色像差

 

F值

 

 

F 值(或F 数)代表显示镜头亮度的基准。正确来说,就是镜头焦距除以镜头直径(口径)的值。

F 值的“F”源于focal(焦点的)一词。
F值

实际上,镜头不会让所有的光透过,一部分光会被反射。而且,为减少像差,使用多个镜头,可透过的光将会更少。因此我们将光的透过量增多、可获取较明亮影像的镜头以“亮”来表示,反之光的透过量较少的镜头则以“暗”来表示。

 

大幅左右镜头明暗的要素之一,就是镜头焦距和直径的关系,即F 值。该值较小的镜头为“亮镜头”,该值较大的镜头为“暗镜头”。普通的精巧型相机镜头旁边记载着“F = 2.5”“1:2.5”等标识,这表示F 值为2.5。

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景深和分辨率的关系

 

各镜头有规定的分辨力。一般而言,相机像素越高,单元格大小(1 个像素的大小)越小,镜头应具备分辨力,也需要高分辨率。

 
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