工业镜头外部主要参数

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1、工业镜头外部主要参数（视场、分辨率、工作距离、景深）介绍-深圳市视清科技有限公司人类的视觉是依靠眼睛中的晶状体将景物的像投影在视网膜上，“花花世界”才被人类感知。相机中的传感器（CCD或CMOS）相当于人眼中的视网膜，那么镜头就相当于晶状体，必须通过镜头来摄取世界万物，人类的眼睛如果焦距出现误差（近视眼），则会出现无法正确的分辨事物，同样作为数码相机的镜头，其最主要的特性也是镜头的焦距值。镜头的焦距不同，能拍摄的景物广阔程度就不同，照片效果也迥然相异。镜头一般都由光学系统和机械装置两部分组成，光学系统由若干透镜（或反射镜）组成，以构成正确的物像关系，

2、保证获得正确、清晰的影像，它是镜头的核心；而机械装置包括固定光学元件的零件（如镜筒、透镜座、压圈、连接环等），镜头调节机构（如光圈调节环、调焦环等），连接机构（比如常见的C、CS接口）等；此外，也有些镜头上具有自动调光圈、自动调焦或感测光强度的电子机构。镜头按焦距大小可以分为长焦镜头、标准镜头、广角镜头等；按用途通常可以分为安防用镜头（CCTVlens）、工业自动化镜头（FAlens），广播级别的镜头（Broadcastlens），高清晰电视用镜头（HDlens）；机器视觉行业内通常将镜头分为宏镜头（macrolens）、定倍镜头（fixed-mag

3、lens）、变焦镜头（zoom镜头）、远心镜头（telecentriclens）、高精度或百万像素镜头（HighResolutionormillionpixelslens）等。当然，这些分类并没有严格的划分界线。对于镜头有关的光学参数我们可以将焦距f、光圈系数（相对孔径）、像方视场（即支持的CCD芯片大小）以及像差（比如畸变、场曲等）看作镜头的内部参数，而图1.1所示的是一个简单视觉系统的镜头外部主要参数需求，通常是用户搭建视觉系统所最关心的，主要包括视场（FOV）、分辨率（Resolution）、工作距离（WD）和景深（DOF）。图1.1简单视觉系

4、统镜头主要参数为了解释清楚镜头参数，先简单的介绍一点光学基础。图1.2展示了工业镜头成像的基本性质，图中a所示假设发光体位于无限远处（无穷远处物体所发光被认为是平行光），放置工业镜头与这些平行光垂直，这些光线将聚集在一点，这一点就是所谓的焦点。换句话说，焦点是无限远处光源的映射。工业镜头与焦点之间的距离成为焦距f。因此，如果我们想要获取一个CCD传感器上的无限远的物体，工业镜头与传感器的距离就会正好是镜头的焦距。如果将发光体移近工业镜头，如图中b所示，工业镜头就将光线聚焦在焦点前面，因此如果要获取尖锐的图像，就必须增加镜头与传感器的距离。这不仅仅应用

5、于理想的薄透镜，也可以应用于实际由多镜片组成的复合镜头。当镜头应用于高精度的检测场合时，必须清楚理想薄透镜公式与实际透镜组计算公式。对于一般的应用，理想薄透镜或是小孔成像原理可以被应用到一般的视觉系统中。因此，镜头对焦意味着改变工业镜头本身与CCD传感器的距离，距离改变靠机械装置进行约束。图1.2镜头成像的基本性质图1.3理想薄透镜成像而图1.3所示的高斯公式则是对于理想薄透镜的基本透镜公式。在平常使用中，我们经常需要决定焦距。其基本公式为：（公式1.1）（公式1.2）通过以上两式可以得到（公式1.3）其中，V和U分别是工业镜头光心到图像传感器的距离

6、和工业镜头光心到物体的距离,y和y"分别是图像的大小和物体的大小。V与U之比就是放大因子m（或称放大倍率）。对成像理论进行简单介绍之后，接着对工业镜头参数进行介绍。对于普通用户最直观的2个内部参数分别是焦距、光圈，不少工业镜头这2个参数都是可调的（还有一个外部参数：工作距离在有些工业镜头镜头上也是可调的）。对同一芯片尺寸的相机，视场角则可以看作焦距的另一种表达，它与焦距的关系式为：，这里，是CCD传感器的一个维的长度（水平、垂直或对角方向）。有时镜头可以根据它的视角来分类，实际上这一分类并不很严谨。按视场角对镜头比较典型的分类如下：光学系统望远物镜远

7、距摄像镜头标准镜头广角镜头超广角镜头视场6°12°46°65°＞100°焦距（视场角）不仅仅描述工业镜头的屈光能力，且可作为图像质量的参考。一般工业镜头失真随着焦距的减小（或视场角的增大）而增大，因而选择测量镜头，不要选择小焦距（小于8mm）或大视场角的镜头。此外，即使不是变焦（ZOOM）镜头，普通镜头上也会有一个调焦环，但如前面提到的它没有改变镜头的焦距f，而只是改变镜头光心到图像传感器的距离V，从前面的公式可以看到这样同样可以改变工业镜头的放大倍率。光圈系数是工业镜头的重要内部参数，它就是工业镜头相对孔径的倒数，一般的厂家都会用F数来表示这一参数

8、。例如，如果工业镜头的相对孔径是1：2，那么其光圈也就是F2.0。而在相机的镜头上，都会标写上这一指标。而由