工業(yè)鏡頭參數及選型參考

鏡頭的基本功能是實現光束變換（調制），在機器視覺系統(tǒng)中，鏡頭的主要作用是將目標成像在圖像傳感器的光敏面上。鏡頭的質量直接影響到機器視覺系統(tǒng)的整體性能，合理地選擇和安裝鏡頭，是機器視覺系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)。

01工作距離

工作距離指的是鏡頭的最下端到景物之間的距離。

需要注意的是“最小工作距離”在鏡頭上有兩個有刻度的調節(jié)圈，一個是調節(jié)光圈的，另一個是調焦的，在調焦的刻度圈上標有此鏡頭的工作距離從最近到最遠是多少。

02視場/視野范圍

視野范圍（FOV）指的是鏡頭能看到的最大范圍，也就是鏡頭所能覆蓋的有效工作區(qū)域。

03景深

視野指的是橫向的范圍，景深(DOF)指的是縱深的范圍。在最小工作距離到最大工作距離之間的范圍稱為景深，景深內的物體都可以清晰成像。景深一般可以通過光圈調節(jié)，光圈越小，景深越大。

可成清晰像的最遠物平面稱為遠景平面，它與對準平面的距離稱為后景深ΔL2；能成清晰像的最近物平面稱為近景平面，它與對準平面的距離稱為前景深ΔL1；景深ΔL=前景深ΔL1+后景深ΔL2；后景深 > 前景深。

景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對像質的要求(表現為對容許彌散圓的大小)有關。這些主要因素對景深的影響如下(假定其他條件都不改變)

(1)、鏡頭光圈

光圈越大，景深越?。还馊υ叫?，景深越大；

(2)、鏡頭焦距

鏡頭焦距越長，景深越??；焦距越短，景深越大；

(3)、拍攝距離

距離越遠，景深越大；距離越近，景深越小。

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，傾向選擇高景深的尖端鏡頭。

04焦距

要了解焦距首先要知道成像面，成像面是入射光通過鏡頭后所成像的平面，這個面是一個圓形。

焦距就是鏡頭到成像面的距離（單位：毫米mm），通常所說的50mm鏡頭，8mm鏡頭、75mm鏡頭等，指的就是焦距是多少的鏡頭。但在實際使用中，往往需要相機標定，標定的主要參數就是相機焦距。對于工業(yè)鏡頭而言，一般使用定焦鏡頭，即焦距f通常都是固定的鏡頭。

鏡頭焦距f=(工作距離D×相機傳感器短邊尺寸G) /物體寬度B，單位：mm。

焦距越小，視場角就越大，視野也就相應的更大。因為焦距一般有固定的值，如5mm，8mm,所以實際焦距可以相應選小一號的。（例如計算得到焦距為8.3，則可以選擇8mm焦距的鏡頭），因為焦距偏大，可能會導致視野偏小，檢測不到完整的物體。

05視角

視角顧名思義就是視線的角度，也就是鏡頭能看多“寬”。焦距越小，視角越大；最小工作距離越短，視角越大。

對于普通的鏡頭來說，選擇原則是：工作距離越近越好，鏡頭的畸變越小越好，視角越大越好。

06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。在多數情況下，視野越小，分辨率越高。同時要注意，相機傳感器分辨率應該是鏡頭分辨率的2倍，即相機和鏡頭的像元尺寸相等，才能呈現完好的成像質量，不會造成資源浪費。不然，則會造成相機或鏡頭的性能過剩。

07光圈

光圈（Iris）是一個用來控制光線透過鏡頭進入機身內感光面光量的裝置，在拍攝高速運動物體時，由于曝光時間短，需要使用大光圈。

光圈大小一般用F表示，以鏡頭焦距f和通光孔徑直徑D的比值來衡量，當光圈物理孔徑不變時，鏡頭中心與感光器件距離越遠，F值越大，光圈越小；反之，F值越小，光圈越大。

一般通過調整通光孔徑大小來調節(jié)光圈，完整的光圈數值系列如下：F1，F1.4，F2，F2.8，F4，F5.6，F8，F11，F16，F22，F32，F44，F64。

08鏡頭畸變

鏡頭在成像時，特別是用短焦距鏡頭拍攝大視場，圖像會產生形變，這種情況叫做鏡頭的畸變，這是由于鏡頭的光學結構和成像特性導致的，原因是由于視野中局部放大倍數不一致造成的圖像扭曲。

拍攝的視場越大，所用的鏡頭的焦距越短，畸變的程度就越明顯，如果軸線外光線向中心彎曲，則被稱作"枕形畸變"。如果向外側彎曲，則被稱作"桶形畸變"，可以通過圖像標定減弱這種平面畸變的影響。

09鏡頭接口

鏡頭接口只要可跟相機接口匹配安裝或可通過外加轉換口匹配安裝就可以了，目前有C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等接口。其中C口跟CS口是最常用的鏡頭接口，這兩者主要的區(qū)別是圖像傳感器與鏡頭之間的距離不同，這兩者類型的接口沒有細分的，其C口的大小全都一樣；

10最大適配芯片尺寸

所有鏡頭都只能在一定的范圍內清晰成像，最大適配芯片尺寸是指鏡頭能支持的最大清晰成像的范圍。在實踐選擇相機和鏡頭時，要注意所選擇的鏡頭的最大適配芯片尺寸要大于或等于相機的芯片尺寸，否則會引起嚴重的畸變和相差，甚至周邊或四角不能成像。

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