远心镜头参数术语大全 艾菲特光电技术有限公司
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远心镜头参数术语大全
机器视觉系统中,镜头相当于人的眼睛,其主要作用是将目标的
光学图像聚焦在图像传感器(相机)的光敏面阵上。视觉系统处理的
所有图像信息均通过镜头得到,镜头的质量直接影响到视觉系统的整
体性能。下面部分摘自艾菲特光电对机器视觉远心镜头相关术语专业
介绍。
一、远心光学系统:
指主光线平行于镜头光学轴的光学系统。而光从物体朝向镜头发出,与光学轴保持平行,
甚至在轴外同样如此,则称为物体侧远心光学系统。光从镜头朝向影像,与与光学轴保持平
行,甚至在轴外同样如此,则称为影像侧远心光学系统。
二、远心镜头
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远心镜头指主光线与镜头光源平行的镜头。有物体侧的远心,成像侧的远心,两侧的远
心行头等方式。
通常的镜头
主光线与镜头光轴有角度,因此工件上下移动时,像的大小有变化。
两方远心境头
物方,像方均为主光线与光轴平行
光圈可变,可以得到高的景深,比物方远心境头更能得到稳定的像
最适合于测量用图像处理光学系统,但是大型化成本高
物方远心境头
只是物方主光线与镜头主轴平行
工件上下变化,图像的大小基本不会变化
使用同轴落射照明时的必要条件,小型化亦可对应
像方远心境头
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只是像方主光线与镜头光轴平行
相机侧即使有安装个体差,也可以吸收摄影倍率的变化
用于色偏移补偿,摄像机本应都采用这种镜头
三、远心光学系统的特色
优点:更小的尺寸。减少镜头数量,可降低成本。
缺点:上下移动物体
表
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面时,会改变物体尺寸或位置。
优点:上下移动物体表面时,不会改变物体尺寸或位
置。使用同轴照明时。可使用更小的尺寸。
缺点:未使用同轴照明时,大于
标准
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镜头的尺寸。
优点:与 MML 相似,但镜头凸缘后端的尺寸出现极大
差异时,会改善精确度。
缺点:与 MML 相似,但成本比 MML 更高。
四、远心
Telecentricity 是指物体的倍率误差。倍率误差越小,Telecentricity 越高。Telecentricity 有各
种不同的用途,在镜头使用前,把握 Telecentricity 很重要。远心镜头的主光线与镜头的光轴平
行,Telecentricity 不好,远心镜头的使用效果就不好;Telecentricity 可以用下图进行简单的确
认。
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五、分辨率(µm)
光学系能力的尺度,表示黑白格状图案通过镜头观察时,1mm 中可以分辨观察到黑白条
纹的最多对数。分辨率为两点间在无法识别前,能靠近的最近距离测量值,例如 1µm 的分辨
率代表两点间在无法识别前,能靠近的最近距离为 1µm。以下为根据镜头的无相差光衍射情
况计算理论分辨率的公式。
Rayleigh 公式
λ:波长 0.61:固定
六、分辨力(Lines/mm)
分辩力指黑白网线图镜头里影像内 1mm 面积,可识别的黑白两色条纹数。分辨力的单位
为线条/mm,例如 100 线条/mm 代表可识别黑白间距 1/100mm(10µm)。黑白线条的宽度为
1/200mm(5µm)。
七、水平 TV 分辨率(TV 线条)
宽度里的黑白水平线总条数,相当于电视机屏幕垂直高度的高度值。屏幕的垂直与水平
长度比率通常为 3:4,因此水平宽度里的总条数为 3/4。电视机水平分辨率为 240TV 条线,电
视机屏幕水平宽度的总条数为 320 条线。测量镜头的分辨率时,一组黑色与白色线条应视为
一条线,但是在电视机分辨率线条方面,一组视为 2TV 线条。
八、失真(%)
失真为光学轴外的直型物体,呈现曲线时的镜头像差。镜头失真也称为镜头畸变,即光
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学透镜固有的透视失真的总称,可分为枕形失真和桶形失真,直线朝向中心的失真情况为枕
形失真(Pincushion Distortion),向外扩张的失真称为桶形失真(Barrel Distortion)。如下图示:
九、TV 失真(%)
TV 屏幕上的影像失真。数值越接近零,牲能越高。
十、电视失真:
实际边长的歪曲形状与理想的形状的百分比算出的值。
十一、孔径效率边际光量(%)
孔径效率为使用镜头拍摄均匀亮度的物体时,成像盘光学轴与四周区域之间的亮度差异,
单位为百分比(%),假设中央亮度为 100,为镜头的光学特征之一。
十二、遮蔽(%)
遮蔽为使用镜头与 CCD-TV 镜头拍摄均匀亮度的物体时,电视机屏幕中央与边缘之间的
亮度差异,单位为百分比(%)。通常使用受光组件与 CCD 组件的功率比计算此百分比。遮蔽
意指镜头与 TV 镜头的整体表现,可使用远心光学系统以缩小遮蔽的情况。
十三、色差
在镜头光学统中,形成影像的位置与影像放大倍率随光线波长的不同而不同。不同波长
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的光线有不同的颜色,这叫做色彩失真。光学轴上的失真叫做色彩失真。放大倍率的差异则
叫做放大倍率色彩失真。
十四、工作距离(WD)(mm)
工作距离指镜头第一个工作面到被测物体的距离.
十五、物像间距离 O/I(Object to Imager)
OI 指物体到结像平面的距离。
十六、焦距 f(mm)后焦距/前焦距
焦距为光学系统的主光点到焦点的距离。从最后一
片镜头的顶点到后焦点的距离,为后焦距。从第一片镜
头的顶点到前焦点的距离,为前焦距。
十七、景深
深度为与物体从最佳焦点前后移动时.出现最锐利焦点的最近点与最远点之间的距离。
物体侧的深度范围称为景深。同样,照相机侧的范围称为焦点深度。具体的景深的值多少略
有不同。景深(Depth of Field)可以用以下的计算式计算出来:
景深 = 2 x Permissible COC x 实效 F / 光学倍率² = 允许误差值 / (NA x 光学倍率)
(使用的是 0.04mm 的 Permissible COC)
通过镜头的影像理论土会形成点状。清晰影像上出现可接受的摸糊情况,称为可接受的
弥散圆。
十八、焦深
深度为当 CCD 从最佳焦点前后移动时,出现最锐利焦点的最近点与最远点之间的距离。
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影像侧的深度范围称为焦深。
十九、后截距(mm)
从镜头安装座盘前端到影像的距离。
二十、C 安装座规格
名称 标准外径 螺丝螺纹数(25.4mm 用) 后截距
U1 25.4000mm 32Threads 17.526mm
二十一、数值孔径 NA,NA'
当物体在入射光孔上产生的半角为 u,且折射率为 n,n x sinu 为物体侧数值孔经(NA)。
当物体在出射光孔上产生的半角为 u',且折射率为 n',n' x sinu' 为影像侧数值孔径{NA')。
NA=n x sinu NA'=n' x sin u'
NA 越高,镜头的分辨率与亮度越佳。如下图所示 入射角度 u, 物体侧折射率 n, 成像侧
的折射率' n':NA = NA' x 放大率
对于 Macro 镜头,NA =M/2 xF NA' = 1/2 xF NA=NA' x 光学倍率 NA'=NA x 光学倍率
二十二、F 值 F No
此值指镜头的亮度。将镜头对焦距离除以物体侧的有效直径(入射光孔直径 Dmm),即可
得到此数值,也可使用 NA 与镜头的光学放大倍率(β)计算。数值越小,镜头越明亮。
F No=焦距/入射孔径或有効口径=f/D
二十三、有效 F No
此值为具体在有限距离内的镜头亮度,指实际操作时的亮度。光学放大倍率越高(β),镜
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头越暗。
实效 F = (1 +光学倍率) x F#,实效 F = 光学倍率 / 2NA
二十四、光学放大倍率β
物体尺寸与影像尺寸的比例。
β=y'/y
=b/a
=NA/NA'
=CCD 镜头元件尺寸/视野实际尺寸
二十五、光学倍率
放大倍率(Magnification)指的是通过镜头的调整能够改变拍摄对象原本成像面积的大小。
光学倍率就是通过光学镜头变倍的放大倍率。主要点与成像的关系:放大率是指成像大小与
物体的比。
二十六、电子放大倍率
电子放大倍率为影像在显示器屏幕上显示时与在 CCD 上显示相比的放大倍率。
二十七、显示器放大倍率
显示器放大倍率为通过镜头在显示器呈现物体的放大倍率。
显示器放大倍率=(光学放大倍率β) x (电子放大倍率)
(计算范例) 光学放大倍率=02x,CCD 尺寸 1/2"(对角线 8mm),显示器 1/4":
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电子放大倍率=14 x25.4/8=44.45
显示器放大倍率=0.2x44.45=8.89(倍) (1 英寸=25.44mm)
※有时根据 TV 监视器的扫描状态,以上的简易计算将有一些变化。
二十八、视野(FOV)
视野指使用照相机以后看到的物体侧的范围.
照相机有效区域的纵向长度(V)/光学倍率(M)=视野(V)
照相机有效区域的横向长度(H)/光学倍率(M)=视野(H)
照相机有效区域的纵向长度(V)or(H)=照相机一个画素的尺寸×有効画素数(V)or
(H)
来计算。
(计算范例) 光学放大倍率=0.2x,CCD 尺寸 1/2"(长 4.8mm,宽 6.4mm}:
视野尺寸 长度=4.8/0.2=24(mm)
宽度=6.4/0.2=32{mm)
本文摘自:艾菲特光电远心镜头技术资料部分内容
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