技术文章您现在的位置:首页 > 技术文章 > 如何选择可变放大倍率镜头?
如何选择可变放大倍率镜头?
发布时间:2021-11-24   点击次数:439次

如何选择可变放大倍率镜头?

 

选择成像镜头时,必须了解成像系统的基本系统参数(详情参见成像系统中的6种基本参数 )。在正确选择镜头之前,至少要考虑工作距离、视场和分辨率等因素。

 

对此,可以假设固定焦距镜头、变焦镜头和微距镜头具有相同的工作原理,并可按照相同的方式进行选择。假设变焦镜头规定了具体焦距,且变焦功能已锁定。

所有可变放大倍率镜头都根据公式 1 进行对焦。

图片1.png

 

z’ 为像距(可视为成像平面和最后一个元件的距离),z 为物距(或对焦物体和前方镜头元件的距离),f 为镜头焦距。这是一种近似公式,其假定条件是镜头厚度为零,用以说明像距和物距的关系。对于给定焦距,随着物距(工作距离)增加,像距亦随之增大。

对于单镜头元件,比如平凸镜头或双凸镜头,该公式有助于在给定物距和像距情况下,确定正确焦距。但在采用多元件物镜的机器视觉系统中(如图 1 所示),这种公式具有以下几个不足之处:不能描述视场,且由于无法在机器视距镜头中测量成像距离,所以难以确定焦距。

通过采用放大倍率公式,即公式 2

图片2.png

其中 h’ h 分别为成像平面尺寸(通常是传感器尺寸)和视场,就可以重新将公式 1 转化成一个更有用的形式,如公式 3 所示。

图片3.png

 

公式 3 提供了一种快速轻松确定具体应用需要何种焦距镜头的方法,但前提条件是需给出视场和传感器尺寸等基本参数。

 

1 2 显示的是一些具有不同焦距和不同传感器(对应于各个y轴)的镜头按公式 3 产生的性能曲线。

 

图片4.png


1: 不同焦距镜头以及采用 1/3" 1/1.8" 传感器时的视场大小。

 

 

图片5.png


2: 不同焦距镜头以及采用 2/3" 1" 传感器时的视场大小。

 

这些曲线图有助于在已经选定相机的情况下,确定机器视觉镜头的正确焦距:只需沿着 x 轴至所需工作距离处,通过相应 y 轴(取决于所用传感器尺寸)确定坐标平面上的焦点位置。选用镜头时,最好先从形成焦点的最近一个镜头开始调查 这可以显著缩小镜头选择范围。

 

此外,这些曲线图还能显示机器视觉系统中有关固定焦距镜头的一些要点。镜头的焦距越长,最小工作距离就越长,这是由其光学设计决定的。在镜头和相机之间增加隔圈可以缩短最小工作距离,但图像质量终会受到影响(详情参见镜头垫圈,垫片和焦距扩展器).

 

第二,传感器越大,在相同焦距镜头下的视场也越大。例如,工作距离为 350mm 时,2/3" 传感器上的 12mm 镜头的视场约为 370mm,但在相同工作距离下,1"传感器的视场约为 530mm——增加了 43%。最后,曲线图中存在一些空白,表明现成的标配固定焦距镜头不存在。例如,具有可用焦距的 2/3"传感器无法在 600mm 的工作距离下获得 525mm 的视场。接近的镜头的焦距为 8.5mm,这需要大约 510mm 的工作距离才能获得该视场。

 

这些曲线图只是缩小具体应用最佳适用镜头选择范围的第一步。它们不能解决图像质量、失真,相对照度或成像镜头其他重要质量问题,而只能提供具体传感器尺寸下的视场大小。关于如何按照分辨率选择镜头的问题,请详见 根据分辨率选择镜头.

 

 


青岛森泉光电有限公司

青岛森泉光电有限公司

地址:山东省青岛市黄岛区峨眉山路396号光谷软件园57号楼501

青岛森泉光电有限公司 版权所有 备案号:鲁ICP备18050584号-2  总访问量:93705  站点地图  技术支持:化工仪器网  管理登陆

QQ在线客服
联系方式

18560499169

86-0532-80982936