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? ? ? ?廣角鏡頭又稱短鏡頭。攝影輔助鏡頭的一種。鏡頭焦距顯著地小于像場直徑(底片對角線長度)，約為6～35毫米;視角大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，約為53°以上直至220°。相對口徑一般較小。廣角透鏡在十九世紀(jì)六十年代快直光鏡頭出現(xiàn)后即產(chǎn)生，此后經(jīng)種種演變，已成攝影鏡頭中一個重要類別。現(xiàn)代廣角鏡頭光組主要有對稱式結(jié)構(gòu)和后退焦點式結(jié)構(gòu)兩種形式，對稱式廣角鏡頭又可分成正外透鏡和負(fù)外透鏡兩個副型。廣角鏡頭具有焦距短，視角大的優(yōu)點，可于較近距離拍攝范圍寬闊的景物，前景較為突出，景深范圍顯著地大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、遠攝鏡頭，畫面縱深感強烈。宜用于室內(nèi)近距拍攝，及拍攝山川、建筑、人群等場面。舊式廣角鏡頭像場邊緣有照度下降的缺陷，新式廣角鏡頭多數(shù)像場照度平勻。使用廣角鏡頭近攝時，前景被夸張，能產(chǎn)生較為嚴(yán)重的透視畸變。
用廣角鏡頭拍攝的畫面。能在突出中央主體和前景的同時，能有廣泛的背景。可以在較小的環(huán)境里，拍到較多的景物，在相同的拍攝距離時，得到的景象比用標(biāo)準(zhǔn)鏡頭拍攝的要小。當(dāng)拍攝較近的景物時，會產(chǎn)生透視變形，還會使前后景物之間的距離感增大。由于它的景深長，很容易把近處和遠處的景物都拍清晰，一般認(rèn)為焦距24毫米，28毫米的鏡頭為普通廣角鏡頭，用它們攝影時如配用閃光燈照明時，要注意閃光燈的發(fā)光角度一定大于鏡頭的視角。否則會出現(xiàn)照片四角發(fā)暗的情況，這時應(yīng)用閃光燈散光罩，但閃光燈的有效光效會有所降低。
廣角鏡頭基本性能就是視角范圍大，可以涵蓋大范圍景物。攝像機中的廣角鏡頭攝像機可視角度在120度以上，基本周圍環(huán)境都在視野范圍之內(nèi)。
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非球面技術(shù)在cctv鏡頭中的應(yīng)用
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非球面技術(shù)是目前比較熱門的話題之一。其實非球面技術(shù)早在攝影物鏡中就有廣泛應(yīng)用，引入到CCTV鏡頭中大約是10年前的事情。那么什么是非球面？
其實對于非球面鏡片，如果用肉眼觀察的話，通?？瓷先ト耘f是一個大致的球面形狀，而不是平面。因為非球面鏡片的面形就是在球面面形的基礎(chǔ)上做細(xì)微的調(diào)整得出的，從數(shù)學(xué)的角度來說，球面的面形函數(shù)是一個二次函數(shù)，但非球面的面形函數(shù)則是四次甚至更高次的函數(shù)，通常設(shè)計到10次，所以非球面的面形更加復(fù)雜。更加形象地說，非球面的面形是以球面面形為基礎(chǔ)，在球面的基礎(chǔ)上進行人為控制，事先設(shè)計好的細(xì)微面形起伏，從而使鏡片的面形呈現(xiàn)非球面的復(fù)雜曲面。非球面在各個孔徑具有不同的光焦度。
人們一般認(rèn)為一束光線透過凸透鏡后（最常見的球面鏡片），可以聚集在一點上。例如很多人都曾用放大鏡聚集陽光燒紙玩的經(jīng)歷。但是從光學(xué)角度上來看，球面凸透鏡并不能把光線真正聚集到一點上，它所聚成的其實是一個光斑。由于肉眼的視力有限，所以看上去好象是一點。這是由于球面鏡片有一個先天不足，它有一個稱為“球面像差”的缺陷，而且通過單枚球面鏡片自身是無法克服這種像差的，正是這種像差的存在，所以帶來了光斑現(xiàn)象。這種像差會極大地影響成像質(zhì)量。但是非球面鏡片可以把光線精確地匯聚到一點上，較正球面像差，大幅提高成像質(zhì)量。那么非球面鏡片使用到鏡頭中之后，有什么具體優(yōu)點呢？
（1） 非球面鏡片的應(yīng)用可以使鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)相對簡化，從而在光學(xué)設(shè)計和機械結(jié)構(gòu)上更易獲得更大的通光口徑，使整個畫面更加明亮。
（2） 非球面鏡片可以大幅度提高成像質(zhì)量，令畫面更加清晰，特別是邊緣圖像的清晰度。
當(dāng)非球面應(yīng)用在主光線較高的面上時，它還可以矯正像散，畸變等軸外像差，從而使軸外成像也能得到大幅提高，這一點在實際使用時意義巨大，它使畫面中每個細(xì)節(jié)都都能清晰地表現(xiàn)，避免有圖像但是由于細(xì)節(jié)模糊而無法作為證據(jù)的無奈情況。
（3）1枚非球面鏡片可以替代一組球面鏡片，所以使用非球面鏡片可以實現(xiàn)鏡頭體積的小型化。
非球面鏡片在設(shè)計上借助成熟的光學(xué)軟件并不困難，但是其生產(chǎn)加工卻需要極高的技術(shù)和工藝。因此在CCTV鏡頭能夠自己獨立完成全部非球面鏡片的開發(fā)與生產(chǎn)的廠商屈指可數(shù)，而非球面鏡頭的開發(fā)以及生產(chǎn)技術(shù)變成了一個企業(yè)的核心技術(shù)。
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像差是影響圖像質(zhì)量的重要因素，不同工業(yè)鏡頭成像質(zhì)量也是不盡相同的，即使是使用同一類型的工業(yè)鏡頭，也因為加工精細(xì)度、鏡片結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的關(guān)系，使得所獲取的圖像質(zhì)量有所變化。正因如此工業(yè)鏡頭的價格也從有百元到萬元之間的差距。我們在進行工業(yè)鏡頭選擇的時候，首先要考慮的就是像差，它是影響成像質(zhì)量的重要因素，常見的工業(yè)鏡頭像差有如下六種：
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1、球差：由主軸上某一物點向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，若原光束不同孔徑角的各光線，不能交于主軸上的同一位置，以至在主軸上的理想像平面處，形成一彌散光斑(俗稱模糊圈)，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為球差。
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2、慧差：由位于主軸外的某一軸外物點，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，若在理想像平面處不能結(jié)成清晰點，而是結(jié)成拖著明亮尾巴的慧星形光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為慧差。
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3、像散：由位于主軸外的某一軸外物點，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的斜射單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，不能結(jié)成一個清晰像點，而只能結(jié)成一彌散光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為像散。
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4、場曲：垂直于主軸的平面物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所結(jié)成的清晰影像，若不在一垂直于主軸的像平面內(nèi)，而在一以主軸為對稱的彎曲表面上，即最佳像面為一曲面，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為場曲。當(dāng)調(diào)焦至畫面中央處的影像清晰時，畫面四周的影像模糊;而當(dāng)調(diào)焦至畫面四周處的影像清晰時，畫面中央處的影像又開始模糊。
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5、畸變：被攝物平面內(nèi)的主軸外直線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后變?yōu)榍€，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為畸變。畸變像差只影響影像的幾何形狀，而不影響影像的清晰度。這是畸變與球差、慧差、像散、場曲之間的根本區(qū)別。
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6、色差：由白色物體向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出一束白光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后，各色光不能會聚于一點上，而形成一彩色像斑，稱為色差。色差產(chǎn)生的原因是同一光學(xué)玻璃對不同波長的光線的折射率不同，短波光折射率大，長波光折射率小。
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（1）像面尺寸：鏡頭選配時需要選擇與攝像機接口和CCD的尺寸相匹配的鏡頭。（例如2/3”鏡頭支持最大的工業(yè)相機靶面為2/3”,它是不能支持1英寸以上的工業(yè)相機。）
（2）焦距：焦距是主點到成像面的距離。這個數(shù)值決定了攝影范圍的不同。數(shù)值小，成像面距離主點近，是短焦距鏡頭。 這種情況下的的畫角是廣角、可拍攝廣大的場景。相反的、主點到成像面的距離遠時、是長焦距鏡頭，畫角變窄（望遠）。
（3）通光孔徑：鏡頭的明亮度與口徑和焦距的變化有關(guān)。一般用F值表示鏡頭的明亮度，另外鏡頭里有用于調(diào)整亮度的光圈構(gòu)件，可根據(jù)使用條件來調(diào)整通光量。
（4）視場(FOV，也叫視野范圍) ：指觀測物體的可視范圍，也就是充滿相機采集芯片的物體部分。（在選擇鏡頭時，我們會選擇比被測物體視野稍大一點的鏡頭，以有利于運動控制。）?
（5）工作距離(WD)：指從鏡頭前部到受檢驗物體的距離。即清晰成像的表面距離（選型必須要了解的問題，工作距離是否可調(diào)？包括是否有安裝空間等；在方案可選擇情況下，讓客戶更改設(shè)備尺寸是不現(xiàn)實的。）
（6）分辨率：圖像系統(tǒng)可以測到的受檢驗物體上的最小可分辨特征尺寸。在多數(shù)情況下，視野越小，分辨率越好。?
（7）景深(DOF) ：對于對景深有要求的項目，盡可能使用小的光圈；在選擇放大倍率的鏡頭時，在項目許可下盡可能選用低倍率鏡頭。如果項目要求比較苛刻時，傾向選擇高景深的尖端鏡頭。
（8）放大倍率：指物體通過透鏡在焦平面上的成像大小與物體實際大小的比值。
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遠心鏡頭有其獨特的光學(xué)特性：高分辨率、超寬景深、超低畸變以及獨有的平行光設(shè)計等，給機器視覺精密檢測帶來質(zhì)的飛躍。在遠心鏡頭（Telecentric lens）與普通鏡頭的優(yōu)勢對比中，就有遠心鏡頭的缺點：成本高，尺寸大，重量重。世界知名的鏡頭廠商有美國Navitar、德國施耐德、意大利Opto Engineering、日本Kowa、中國長步道光電等都已經(jīng)有了自己品牌的遠心鏡頭產(chǎn)品。
遠心鏡頭主要應(yīng)用于精密測量。在精密光學(xué)測量系統(tǒng)中，由于普通光學(xué)鏡頭會存在一定的制約因素，如影像的變形、視角選擇而造成的誤差、不適當(dāng)光源干擾下造成邊界的不確定性等問題，進而影響測量的精度。而遠心鏡頭（Telecentric鏡頭）能有效降低甚至消除上述問題，因此Telecentric鏡頭已經(jīng)成為精密光學(xué)量測系統(tǒng)決定性的組件，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。
遠心鏡頭要有獨特的光學(xué)設(shè)計，制作工藝復(fù)雜，而且不像普通鏡頭那樣可以大量生產(chǎn)，正是由于產(chǎn)量有限，固定成本無法分?jǐn)偟酱罅康漠a(chǎn)品中，總成本自然就高了許多。
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鏡頭是攝像機的眼睛，是獲得高清圖像必不可少的一部分。在進行監(jiān)控工程設(shè)計規(guī)劃前，只有先摸清鏡頭的類型及其應(yīng)用方式，并了解其搭配應(yīng)用的特性，才能發(fā)揮鏡頭最佳成像。以目前國內(nèi)分類方式來說，監(jiān)控攝像機鏡頭大致可以分為如下十種類型。
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? ? ?固定光圈鏡頭：定焦且固定光圈，主要用于環(huán)境光線固定的場所；
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? ? ?手動光圈鏡頭：定焦但光圈可調(diào)，主要用于環(huán)境光線固定但明暗不定的場所；
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? ? ?自動光圈鏡頭(DC-drive)：固定焦距，使用DC電壓驅(qū)動用于環(huán)境光線變化性的固定范圍場所；
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? ? ?自動光圈鏡頭(Video-drive)：固定焦距，使用視頻信號驅(qū)動用于環(huán)境光線變化性的固定范圍場所；
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? ? ?手動光圈變焦鏡頭：主要用于室內(nèi)環(huán)境光線程度不定且范圍大小不一的場所；
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? ? ?自動光圈變焦鏡頭：主要用于室外環(huán)境光線程度不定且范圍大小不一的場所；
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? ? ?板機鏡頭(on-Board)：以搭配紅外線攝像機為主，室內(nèi)外均適用；
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? ? ?魚眼全景鏡頭：主要用于室內(nèi)環(huán)境光線程度不定且范圍大小特定的場所；
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? ? ?電動變焦鏡頭：可遙控焦距景深及光圈，主要用于室內(nèi)外環(huán)境光線程度不定而且景深范圍大小可依要求調(diào)整的場所；
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? ? ?針孔鏡頭(Pin-Hole)：主要用于隱匿監(jiān)控及環(huán)境光線不定且范圍特定的場所。
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? ? 由以上鏡頭分類可看出，各類鏡頭的區(qū)別主要在其用途及應(yīng)用環(huán)境需求上。因此在實際應(yīng)用上，如何完美地搭配鏡頭，不同使用場所及角度下如何選擇監(jiān)控攝像機的鏡頭，對工程商來說也是一大考驗。
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工業(yè)鏡頭的焦距(f?mm)可以根據(jù)FOV(視場), WD(工作距離) 和CCD芯片尺寸計算出來:
FOV視場指被攝取物體的大小，視場的大小是以鏡頭至被攝取物體距離(WD)，鏡頭焦距(F)及CCD芯片尺寸確定的?
1、鏡頭的焦距，視場大小、工作距離、光學(xué)倍率計算如下:
焦距f ＝ WD × CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)
視場FOV ( H or V) ＝ 物距WD × CCD芯片尺寸( H or V) / 焦距f?
視場FOV( H or V) ＝ CCD芯片尺寸( H or V) / 光學(xué)倍率?
工作距離WD= f(焦距）× CCD芯片尺寸/FOV( H or V)
光學(xué)倍率 ＝ CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)
2.CCD芯片的尺寸表:
常見芯片尺寸
1.1英寸——靶面尺寸為寬12mm*高12mm，對角線17mm
1英寸 ——靶面尺寸為寬12.7mm*高9.6mm，對角線16mm
2/3英寸——靶面尺寸為寬8.8mm*高6.6mm，對角線11mm?
1/1.8英寸——靶面尺寸為寬7.2mm*高5.4mm，對角線9mm
1/2英寸——靶面尺寸為寬6.4mm*高4.8mm，對角線8mm
1/3英寸——靶面尺寸為寬4.8mm*高3.6mm，對角線6mm?
1/4英寸——靶面尺寸為寬3.2mm*高2.4mm，對角線4mm
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纖毫必現(xiàn) 微距鏡頭應(yīng)用優(yōu)勢一覽
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? ? 微距鏡頭（macro lens）是一種用作微距攝影的特殊鏡頭，主要用于拍攝十分細(xì)微的物體，如花卉及昆蟲等。為了對距離極近的被攝物也能正確對焦，微距鏡頭通常被設(shè)計為能夠拉伸得更長，以使光學(xué)中心盡可能遠離感光元件，同時在鏡片組的設(shè)計上，也必須注重于近距離下的變形與色差等的控制。
? ? 大多數(shù)微距鏡頭的焦距都大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，可以被歸類為望遠鏡頭，但是在光學(xué)設(shè)計上可能是不如一般的望遠鏡頭的，因此并非完全適用于一般的攝影。
? ? 放大率是微距鏡頭的基本規(guī)格之一，用以表示成像與實物大小的比，當(dāng)實物大小2厘米的物體，在焦平面上形成1厘米大小的影像時，這時的放大率就是1:2，或是化約成0.5，通常專用的微距鏡頭都可以達到1:1的放大率。
? ? 微距鏡頭通常是定焦鏡頭，因此可以利用改變拍攝者與被攝物之間距離的方式，改變拍攝時的放大率。現(xiàn)在也有一些鏡頭標(biāo)榜具有微距能力，這類非專用的鏡頭通常放大率最多是1:2，光學(xué)設(shè)計也不如專用的微距鏡頭，但是對于需求沒那么強烈，或是經(jīng)濟能力不太充足的一般使用者來說，也是一種可行的替代方案。
在高精度檢測領(lǐng)域，長步道鏡頭優(yōu)勢明顯，ML系列微距鏡頭專為微距成像而設(shè)計，專為滿足微距精確成像設(shè)計，極低畸變，高性能設(shè)計，1200萬高像素。
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工業(yè)鏡頭是一種比較精密的產(chǎn)品，鏡頭都是采用了鍍膜技術(shù)制造的，其外表是非常嬌貴的。使用時間長的話需要定期做清潔，鏡頭保養(yǎng)好可以延長鏡頭的使用壽命，干凈的鏡頭可以保證拍攝效果的完美呈現(xiàn)，獲得高清、高對比度的圖像。但不適當(dāng)?shù)那逑磿p壞基層上或鏡頭上磨光的表面和專用的覆蓋物，玻璃或覆蓋物表面的損壞會降低所有應(yīng)用中的性能，對器件制造商的檢查決定著合適的護理和清洗程序。? ? ?
當(dāng)然，工業(yè)鏡頭清潔保養(yǎng)絕非用塊布隨便擦擦那么簡單。下面教您幾個清洗保養(yǎng)工業(yè)鏡頭的小技巧：? ??
1.保持手持鏡頭的邊緣，千萬不要用手指觸摸鏡頭表面。手指上的濕氣有時候會損傷鏡頭上的覆蓋物，而且如果手指長時間停留在鏡頭表面，它就會變成一個永久的污點。即使你戴上手套，也要避免觸摸鏡頭表面；? ??
2.不要用金屬工具或鉗子處理鏡頭。通過使用木制的、竹制的和塑料制的工具來處理鏡頭會減少對鏡頭損壞的機率。對于小鏡頭可以用手持的真空筆；? ?
3.保持將鏡頭放置到軟的表面上，特別是如果光學(xué)表面是凸起的。靜止地放置到堅硬的桌面上會造成表面的刮痕；? ??
4.對于鏡頭系統(tǒng)或裝配來說，在沒有使用的時候蓋上鏡頭蓋能保護光學(xué)表面不被損壞；? ?
5.在儲藏鏡頭時需要單獨在干凈的，軟的鏡頭盒子中包裹并放置到安全的地方。千萬不要把沒有包裹的鏡頭一起放在一個盒子或袋子中，因為它們相互接觸會損傷。千萬不要把它們放在有重物的下面。??
日常鏡頭的保養(yǎng)，并不等于要天天擦鏡頭，鏡頭表面極小面積的灰塵、水漬，對于成像其實并無太大影響，大家千萬不要指望可以把鏡頭擦出剛出廠時的狀態(tài)。對于口徑比較小鏡頭，用氣吹吹掉鏡頭表面的灰塵就可以，如果遇到吹不掉的大面積污漬，可以用鏡頭布輕輕擦拭（先吹后擦，順序不能錯，步驟也不能少）。
如果需要用到鏡頭水清潔鏡頭的話，事先要準(zhǔn)備棉花。先做3-5個較小的棉花球，壓成餅狀，大小以鏡面三分之一為準(zhǔn)，再準(zhǔn)備3-5個大的棉花球，也壓成餅狀，大小為鏡面三分之二面積。用較小的棉花球蘸取少量鏡頭水，從中心以螺旋狀擦拭鏡頭表面，然后，趁鏡頭水未干的時候，用大的棉花球以同樣方式擦拭。
特別提示：如果您的工業(yè)相機或攝像機可以外接濾鏡的話，還是加一塊UV鏡比較好，可以有效地阻擋灰塵，起保護鏡頭的作用。
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遠心鏡頭分為物方遠心、像方遠心、雙遠心鏡頭，雙遠心鏡頭綜合了物方和像方遠心的雙重作用的。長步道自主研發(fā)生產(chǎn)的遠心鏡頭全部采用雙遠心設(shè)計。
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由于雙遠心鏡頭的各種特性，導(dǎo)致其生產(chǎn)工藝要求非常高，遠心鏡頭可以有效解決普通鏡頭存在的問題，因此可用在高精度測量、度量計量等方面。遠心鏡頭是一種高端的工業(yè)鏡頭，通常有比較出眾的像質(zhì)，特別適合于尺寸測量的應(yīng)用。之前我們有了解如何選擇合適的遠心鏡頭。那么，什么環(huán)境下該用雙遠心鏡頭呢？
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（1）當(dāng)被檢測物體厚度較大，需要檢測不止一個平面時，典型應(yīng)用如食品盒、飲料瓶等。
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（2）當(dāng)被測物體的擺放位置不確定，可能跟鏡頭成一定角度時。
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（3）當(dāng)被測物體在被檢測過程中上下跳動，如生產(chǎn)線上下震動導(dǎo)致工作距離發(fā)生變化時。
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（4）當(dāng)被測物體帶孔徑、或是三維立體物體時。
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（5）當(dāng)需要低畸變率、圖像效果亮度幾乎完全一致時。
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（6）當(dāng)需要檢測的缺陷只在同一方向平行照明下才能檢測到時。
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（7）當(dāng)需要超過檢測精度時，如容許誤差為1um。
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確定了使用雙遠心鏡頭的環(huán)境之后，雙遠心鏡頭又該如何選擇呢？根據(jù)我們從事雙遠心鏡頭多年的研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)，只需要關(guān)注以下幾個重點：
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（1）兼容的CCD靶面尺寸。這一點跟普通鏡頭的選擇類似，要求遠心鏡頭兼容的CCD靶面大于或等于配套的相機靶面，否則會造成分辨率的浪費。
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（2）接口類型。目前遠心鏡頭提供的接口類型也跟普通鏡頭類似，有C口、,F口等，只要跟相機配套即可使用。
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（3）放大倍率，或成像范圍。當(dāng)放大倍率和CCD靶面確定時，成像范圍即確定，反之亦然。
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（4）工作距離。一般以上三點選定的情況下，工作距離已經(jīng)確定在一個范圍之內(nèi)，這是其成像光路決定的。需要注意的就是此工作距離是否滿足實際使用要求。
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（5）景深范圍。在滿足前面幾個使用條件的前提下，景深范圍越大，說明遠心系統(tǒng)的光學(xué)特性越好，在選型時可作為參考。
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綜上所述，想必大家已經(jīng)對雙遠心鏡頭有了一定的了解，如果您還對雙遠心鏡頭選型攻略有所疑問的話，歡迎與我們?nèi)〉寐?lián)系，我們將為您一一解答。
