01 

鏡頭的基本原理

       在搭建圖像處理環(huán)境中我們時常需要收集目標(biāo)物體反射的光，通過相機(jī)得到高質(zhì)量的圖像。那么這個收集光線的裝置就是鏡頭。他的基本成像原理如下圖：

       光通過凸透鏡時會有什么特性?

1	平行于光軸的光發(fā)生折射后，經(jīng)過焦點(diǎn)。
2	通過凸透鏡中心的光將保持原來的方向行進(jìn)。
3	通過焦點(diǎn)進(jìn)入凸透鏡的光折射后平行于光軸行進(jìn)。

       凸透鏡成像規(guī)律是物體放在焦點(diǎn)之外，在凸透鏡另一側(cè)成倒立的實像，實像可分為縮小、等大以及放大三種，對于光有會聚的作用，是一種光學(xué)定律，能夠在光屏上呈現(xiàn)的像稱為實像。當(dāng)使用CCD進(jìn)行拍攝觀察時，就可以在CCD靶面映射出實像。

 

02

常用鏡頭的種類

 

 

CCTV鏡頭

       又稱C接裝工業(yè)鏡頭，是目前在機(jī)器視覺系統(tǒng)中使用廣泛的工業(yè)鏡頭，具有重量輕，體積小，價廉，品種多等優(yōu)點(diǎn)，它的接口羅紋參數(shù)：公稱直徑=1″，螺距：32牙。C安裝的一種變化接口稱CS-mount，它和C-MOUNT的區(qū)別僅僅在于工業(yè)鏡頭的定位面到圖像傳感器光敏面的距離不同。C-MOUNT是17.5mm，而CS-mount是12.5mm，它們之間相差5mm，市面上的工業(yè)鏡頭產(chǎn)品如ZML系列小型變倍縮放工業(yè)鏡頭，全部采用標(biāo)準(zhǔn)C接口。
       CS-MOUNT接口是為新的CCD而設(shè)計的，隨著CCD的發(fā)展，集成度越來越高，相同分辨率的光敏陣列更小了，為此CS-MOUNT更適應(yīng)有效光敏傳感器尺寸更小的工業(yè)攝像機(jī)。具有CS接口的工業(yè)攝像機(jī)，可以與C和CS型接口連接，但C按裝工業(yè)鏡頭需加裝一個接圈；具有C接口的工業(yè)攝像機(jī)只能與C按裝工業(yè)鏡頭連接，而不能與CS按裝工業(yè)鏡頭連接，否則不但不能獲得良好聚焦，還有可能損壞CCD靶面。

 

遠(yuǎn)心鏡頭

       遠(yuǎn)心鏡頭（Telecentric lens），是為糾正傳統(tǒng)鏡頭視差而設(shè)計，它可以在一定的物距范圍內(nèi)，使得到的圖像放大倍率不會變化，簡單的說這種鏡頭拍出來的圖像沒有近大遠(yuǎn)小關(guān)系。遠(yuǎn)心鏡頭又分為物方遠(yuǎn)心鏡頭、像方遠(yuǎn)心鏡頭和雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭。

       1）.物方遠(yuǎn)心光路是將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的像方焦平面上，物方主光線平行于光軸主光線的會聚中心位于物方無限遠(yuǎn)，稱之為：物方遠(yuǎn)心光路。其作用為：可以消除物方由于調(diào)焦不準(zhǔn)確帶來的，讀數(shù)誤差。

 

       2）.像方遠(yuǎn)心光路是將孔徑光闌放置在光學(xué)系統(tǒng)的物方焦平面上，像方主光線平行于光軸主光線的會聚中心位于像方無限遠(yuǎn)，稱之為：像方遠(yuǎn)心光路。其作用為：可以消除像方調(diào)焦不準(zhǔn)引入的測量誤差。

       3）.雙側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭兼于上面兩種遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)圖像處理中，一般只使用物方遠(yuǎn)心鏡頭。偶爾也有使用兩側(cè)遠(yuǎn)心鏡頭的，（當(dāng)然價格更高）。而在工業(yè)圖像處理/機(jī)器視覺這個領(lǐng)域里，像方遠(yuǎn)心鏡頭一般來說不會起作用的，因此這個行業(yè)基本是不用它的。

普通鏡頭優(yōu)點(diǎn)：成本低，實用，用途廣。

普通鏡頭缺點(diǎn)：放大倍率會有變化，有視差。

普通鏡頭應(yīng)用：大物體成像。

遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)：放大倍數(shù)恒定，不隨景深變化而變化，無視差。

遠(yuǎn)心鏡頭的缺點(diǎn)：成本高，尺寸大，重量重。

遠(yuǎn)心鏡頭的應(yīng)用：度量衡方面，基于CCD方面的測量，微晶學(xué)。

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