工业相机镜头的基础知识PPT幻灯片课件
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FA工业镜头机器视觉镜头 ppt课件
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二十二、通风盘及解析度
Airy Disk是指通过没有失真的 镜头在将光集中一点时， 实际上形成的是一个同心圆。 这个同心圆就叫做Airy Disk。 Airy Disk的半径r可以通过 以下的计算公式计算出来。 这个值称为解析度。 ｒ= 0.61λ/NA Airy Disk的 半径随波长改变而改变，波 长越长，光越难集中于一点。 例：NA0.07的镜头 波长550nm r=0.61*0.55/0.07=4.8μ
成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数 和对比度。
八、工作距离（Working Distance）
镜头的镜筒到物体的距离
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6
十一、照相机 Mount
C-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm
CS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm
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五、解析度
表示了所能见到了2点的间隔0.61x 使用波长(λ)/ NA= 解析度(μ) 以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括 失真。 ※使用波长为550nm
六、解像力
１mm中间可以看到黑白线的条数。单位（lp）/mm.
七、MTF（Modulation Transfer Function）
永远做得比要求的更好
Do better than asked forever
机器视觉工业镜头专业术语详解
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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。 下面对机器视觉工业镜头的相关专业术语做以详解。
CCD以及镜头入门知识PPT演示课件
光源只需要一窄条，整个画面 整个面的光源较难做到均匀，照度要 比较均匀，能在低照度下工作 求高，
彩色相机形式 三线CCD，或者棱镜分光
彩色滤光膜，bayer算法
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工业数字相机基本知识
彩色形成方式
彩色覆膜+bayer算法
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棱镜分光方法
镜头基本知识
镜头外形
机器视觉常用定焦镜头，并且都 是手动调整光圈，一般不允许自 动调整光圈，镜头上有调焦和调 光圈两个环，为了防止误碰动 ，工业镜头的两个环都有锁定螺 丝。 注意调焦环不是用来调整焦距， 而是调整像距，保证清晰图像落 在焦平面上
分为线阵扫描相机和面阵扫描相机
线阵相机
面阵相机
结构特点 应用场合 分辨率 光源
结构简单，在同等分辨率下成 本较低
匀速运动的的物体，例如工业 流水线,
结构复杂，在同等分辨率下成本较高 可以是静止，也可以运动，
512/行,2k/行，4K/行
640×480，800×600， 1024×768……2048×1536或者更高
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镜头基本知识
常用镜头参数：光圈
光圈是一个用来控制光线透过镜头，进入机身内感光面的光量的装置 光圈f值=镜头的焦距/镜头口径的直径
根据公式，光圈f值愈小，在同一单位时间内的进光量便愈多 ，每级 光圈一般以倍数递增，例如f8调整到f5.6 ，进光量多一倍
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镜头基本知识
光圈越小，景深越大
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镜头基本知识
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光路计算
CCD成像基础公式
1/u + 1/v = 1/f
u:物距 v:像距 f: 焦距ຫໍສະໝຸດ CCD靶面镜头中 心点
视角
目标物体
v
工业相机镜头的基础知识!讲解共30页
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
工业相机镜头的基础知识!讲解
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
工业相机镜头的基础知识!讲解
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
工业相机镜头基础知识
图 1: 镜头基本参数示意图
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工业镜头的其他参数
感光芯片尺寸：相机感光芯片的有效区域尺寸，一般指水平 尺寸。这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的 视场非常重要。镜头主要缩放比例 (PMAG) 由感光芯片的尺 寸和视场的比率来定义。虽然基本参数包括感光芯片的尺寸 和视场，但PMAG却不属于基本参数。 焦距（f）焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方 式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中， 从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。（需要记住的公 式）
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光学放大倍数 用于计算主要缩放比例的公式如下：
PMAG = 感光芯片尺寸 (mm) / 视场 (mm)
图 2: 主要缩放比例、感光芯片尺寸和视场的关系示意图
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显示放大倍数
• 显示放大倍率在显微中应用非常广泛，被测物体的显示放大倍率取决于三 个因素：镜头光学倍率、工业相机感光芯片的尺寸（靶面大小）、显示器 尺寸。
一个接圈，见图1.1－18 ，由此，CCD的敏感面可以位 于照相镜头的像方焦面的外面一段距离，从而可以摄取 到较近距离目标的像，但它受到图像清晰度的限制。
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工业镜头的主要类别：近摄物镜
▪ 近摄物镜
•近摄透镜 在摄像物镜前端拧上一个近摄透镜，可以摄取到更近
距离目标的像。采用近摄镜后，目标像的畸变增大了，为 此，近摄透镜的屈光率不能太大，使原工作距离的缩短量 一般不超过20％。
好的像面照度的均匀性。
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工业镜头的主要类别：远心镜头
▪ 远心镜头
•物方远心物镜 采用平行光路设计，物方远心物镜是将孔径光阑放置在光学系 统的像方焦平面上。
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工业镜头的主要类别：远心物镜 ▪ 远心物镜
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工业镜头的其他参数
感光芯片尺寸：相机感光芯片的有效区域尺寸，一般指水平 尺寸。这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的 视场非常重要。镜头主要缩放比例 (PMAG) 由感光芯片的尺 寸和视场的比率来定义。虽然基本参数包括感光芯片的尺寸 和视场，但PMAG却不属于基本参数。 焦距（f）焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方 式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中， 从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。（需要记住的公 式）
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光学放大倍数 用于计算主要缩放比例的公式如下：
PMAG = 感光芯片尺寸 (mm) / 视场 (mm)
图 2: 主要缩放比例、感光芯片尺寸和视场的关系示意图
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显示放大倍数
• 显示放大倍率在显微中应用非常广泛，被测物体的显示放大倍率取决于三 个因素：镜头光学倍率、工业相机感光芯片的尺寸（靶面大小）、显示器 尺寸。
一个接圈，见图1.1－18 ，由此，CCD的敏感面可以位 于照相镜头的像方焦面的外面一段距离，从而可以摄取 到较近距离目标的像，但它受到图像清晰度的限制。
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工业镜头的主要类别：近摄物镜
▪ 近摄物镜
•近摄透镜 在摄像物镜前端拧上一个近摄透镜，可以摄取到更近
距离目标的像。采用近摄镜后，目标像的畸变增大了，为 此，近摄透镜的屈光率不能太大，使原工作距离的缩短量 一般不超过20％。
好的像面照度的均匀性。
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工业镜头的主要类别：远心镜头
▪ 远心镜头
•物方远心物镜 采用平行光路设计，物方远心物镜是将孔径光阑放置在光学系 统的像方焦平面上。
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工业镜头的主要类别：远心物镜 ▪ 远心物镜
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成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数 和对比度。
八、工作距离（Working Distance）
镜头的镜筒到物体的距离
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十一、照相机 Mount
C-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm
CS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm
F-mount: FB:46.5mm
M72-Mount: FB 厂家各有不同
十二、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）
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＊技术资料上的视野范围是指由光源及有效区域的一 般数值计算出来的值。
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十八、边缘亮度
相对照度是指中央的照度与周边的照度的百分比。
十九、远心镜头s
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。
二十、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。
十五、FNO
镜头从无限远时，亮度表示的数值，值越小越亮。FNO= 焦距/入射孔径或有効口径=f/D
十六、实效F
有限距离时镜头的明亮度。
实效F = (1 +光学倍率) x F# 实效F = 光学倍率 / 2NA
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十七、NA（Numerical Aperture）
工业相机镜头的基础知识!共30页
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
工业相心任去 留。
•
47、采菊东篱下，悠然见南山。
•
48、啸傲东轩下，聊复得此生。
•
49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
•
50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
▪
谢谢！
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工业相机镜头的基础知识!
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常用的工业镜头品牌
品牌
施耐德Schneider 卡尔蔡司Zeiss μ Tron Moritex SPACECOM COMPUTAR 宾得PENTAX 腾龙TAMRON 精工 VS KOWA
产地
镜头类型
德国
定焦、远心
德国
定焦、远心
日本 日本
定焦、定倍、远心、连续变倍 定焦、定倍、远心、连续变倍
目录
3-4
工业镜头的接口
5
工业镜头的基本参数
6
工业镜头的其他参数
7
光学放大倍率
8
显示放大倍率
9
工业镜头各参数间相互影响关系
10 10
工业镜头的主要类别：分类方式
11-21
工业镜头的主要类别
分类方式、常用摄像物镜、近摄物镜、远摄物镜、 远心物镜、远距物镜、反远距物镜、畸变物镜
22-23
常用的工业镜头品牌及代理商
日本
百万像素定焦
日本
百万像素定焦
日本
百万像素定焦
日本
百万像素定焦
日本
百万像素定焦
日本
定焦、定倍、远心、连续变倍
日本
百万像素定焦
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常用的工业镜头品牌及代理商
品牌 Navitar Navitar
Optem thales－optem
μ Tron myutron
VS vst.co.jp
Moritex moritex.hk
f={工作距离/视野范围长边（或短边）}X CCD长边（或短） 焦距大小的影响情况：
焦距越小，景深越大； 焦距越小，畸变越大； 焦距越 小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低；
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■解析度 表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔
常用的工业镜头品牌
品牌
施耐德Schneider 卡尔蔡司Zeiss μ Tron Moritex SPACECOM COMPUTAR 宾得PENTAX 腾龙TAMRON 精工 VS KOWA
产地
镜头类型
德国
定焦、远心
德国
定焦、远心
日本 日本
定焦、定倍、远心、连续变倍 定焦、定倍、远心、连续变倍
目录
3-4
工业镜头的接口
5
工业镜头的基本参数
6
工业镜头的其他参数
7
光学放大倍率
8
显示放大倍率
9
工业镜头各参数间相互影响关系
10 10
工业镜头的主要类别：分类方式
11-21
工业镜头的主要类别
分类方式、常用摄像物镜、近摄物镜、远摄物镜、 远心物镜、远距物镜、反远距物镜、畸变物镜
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常用的工业镜头品牌及代理商
日本
百万像素定焦
日本
百万像素定焦
日本
百万像素定焦
日本
百万像素定焦
日本
百万像素定焦
日本
定焦、定倍、远心、连续变倍
日本
百万像素定焦
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常用的工业镜头品牌及代理商
品牌 Navitar Navitar
Optem thales－optem
μ Tron myutron
VS vst.co.jp
Moritex moritex.hk
f={工作距离/视野范围长边（或短边）}X CCD长边（或短） 焦距大小的影响情况：
焦距越小，景深越大； 焦距越小，畸变越大； 焦距越 小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低；
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■解析度 表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔
机器视觉培训-工业相机 ppt课件
第三讲 工业相机 一、工业相机的基本概念（9）
传感器的光谱
下面是一个典型的CCD图像传感器对于不同光谱的响应 曲线。
第三讲 工业相机 一、工业相机的基本概念（10）
信号格式 模拟图像信号的格式包括：复合视频信号，Y/C分离信号， RGB分量信号。绝大多数周边设备都能够兼容这些信号格式。 通常情况下对于彩色视频信号，Y/C分离传输的方式优于复合 视频传输的方式，RGB分量传输的方式又优于Y/C分离传输方 式。 数字相机的信号传输格式更为复杂，目前普遍应用的包括：
第三讲 工业相机 一、工业相机的基本概念（2）
物理放大率
传感器感光面积于视野的比值，整个参数基本取 决于镜头
系统放大率 最后显示环节上目标的尺寸于实际目标尺寸的比 值。系统放大率取决于物理放大率和显示系统的阐述。 对于自动测量和检测系统而言，物理放大率具有关键的 意义。系统放大率仅仅对于需要人机交互进行检测的系 统有意义 像素（Pixel =picture+element） 传感器感光面上最小感光单位。
3 5 2 4 6
相机扫描方式
隔行扫描（ Interlace ）
第三讲 工业相机 一、工业相机的基本概念（7）
1
3
5
2 4
相机扫描方式 逐行扫描（ Progressive scan ）
第三讲 工业相机
一、工业相机的基本概念（8）
异步触发 通常情况下相机是一帧一帧拍摄的，所以进行高速拍摄 的时候最高的同步精度不可能超过一帧图像的周期，对于某些 支持异步触发的相机，可以在当前帧扫描尚未完成的情况下， 将当前帧抛弃，直接开始新一帧图像的扫描，可以使得告诉拍 摄的同步精度达到一行的扫描周期。 最低照度 又称灵敏度，衡量相机对光线敏感程度的指标。通常情 况下是指相机获得30％最大输出值时候所需的照度。单位是 Lux。 局部扫描 多数数字相机支持仅仅输出传感器上某一部分像素，这 些像素位于某个矩形窗口内。通过具备扫描可以获得更高的桢 频率。
机器视觉培训-工业相机 ppt课件
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第三讲 工业相机
四、工业相机分类（6）
模拟相机 VS。 数字相机
相对来说模拟相机的价格比较低廉，使用比较简单。但 是模拟相机存在一个分辨率和帧频率的上限，而且对于 传输过程中的噪声和损耗也较为敏感。数字相机，通常 具有更高的分辨率，当然价格也更昂贵，而且牵涉到比 较复杂的按照调试工作，即使这个系统只需要最简单的 功能，数字相机的传输距离通常较模拟相机短。
第三讲 工业相机
第二讲 工业相机
内容提要
基本概念 基本结构 成像原理
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1
第三讲 工业相机 一、工业相机的基本概念（1）
传感器的尺寸
图像传感器感光区域的面积大小。这个尺寸直接 决定了整个系统的物理放大率。如：1/3“、1/2”等。绝 大多数模拟相机的传感器的长宽比例是4：3 (H：V)， 数字相机的长宽比例则包括多种：1：1，16：9，3：2 etc。
某点的明暗信息。 CCD成象的“溢出”（Blooming）问题：当CCD象素接 收到过多的光子，存储器中所收集的自由电子就会向周
边的象素“溢出”。致使整个区域成象变亮。
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第三讲 工业相机
三、工业相机的基本原理3
电子快门时间
图像传输时间
自己设置。但相机传输速率 （Frame rate）是相对固定的。因此，传输速率是相机 的成像速度的“瓶颈”。例：电子快门速度可达1/1000 秒，但成像却只能达到60帧/秒。
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第三讲 工业相机
四、工业相机分类（5）
彩色VS黑白
黑白相机的每个像素仅仅采集亮度信号，对于彩色相机，则是借 助于一个Bayer滤色片让每个像素来采集图像特定的色彩分量， 然后利用后期的电路再重建出真是色彩，所以黑白相机的分辨率 通常比具有同样像素数目和同级别后期处理电路的彩色相机搞出 10－20％（in TVL)。此外由于没有覆盖Bayer滤色片，黑白 相机在弱光下面的灵敏度也更好一些。但是彩色相机在检测那些 具有色彩敏感信息的目标的时候具有突出的优势。当然黑白相机 也可以通过对光源色彩的控制实现这一功能。如果需要更高质量 的彩色视频，就需要采用3－CCD技术的彩色相机。
工业相机镜头的基础知识!
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工业镜头的主要类别：近摄物镜
近摄物镜
•接圈 简单的近摄物镜是在照相镜头和CCD相机之间加入 一个接圈，见图1.1－18 ，由此，CCD的敏感面可以位 于照相镜头的像方焦面的外面一段距离，从而可以摄取 到较近距离目标的像，但它受到图像清晰度的限制。
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工业镜头的主要类别：近摄物镜
近摄物镜
目录
3-4 5 6 7 8 工业镜头的接口 工业镜头的基本参数 工业镜头的其他参数 光学放大倍率 显示放大倍率
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10 11-21
工业镜头各参数间相互影响关系
工业镜头的主要类别：分类方式 工业镜头的主要类别
分类方式、常用摄像物镜、近摄物镜、远摄物镜、
远心物镜、远距物镜、反远距物镜、畸变物镜
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常用的工业镜头品牌及代理商
•
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工业镜头的基本参数
视场(Field of view, 即FOV，也叫视野范围) ： 指观测物体的可视范围，也就是充满相机采集芯 片的物体部分。（视场范围是选型中必须要了解 的）
工作距离(Working Distance,即WD):指从镜头 前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距 离（选型必须要了解的问题，工作距离是否可调 ？包括是否有安装空间等） 分辨率：图像系统可以测到的受检验物体上的 最小可分辨特征尺寸。在多数情况下，视野越小 ，分辨率越好。 景深 (Depth of view ，即DOF)：物体离最佳焦 点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力 （需要了解客户对景深是否有特殊要求？） 图 1: 镜头基本参数示意图
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■解析度 表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔 0.61x 使用波长(λ)/ NA=解析度(μ) 以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。 ※使用波长为550nm ■解像力 １mm中间可以看到黑白线的条数。单位（lp）/mm. ■MTF（Modulation Transfer Function） 成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。
工业镜头
采用技术
1.调焦技术
对于镜头来讲，不同物距上的目标成像的像距是不同的。对于需要观察的目标，它的成像面不一定与相机感 光面重合，为了得到清晰像，就需要调整成像面的位置使之与感光面重合，这个过程就是调焦。
整组移动
这种调焦方式，就是调节过程中整个镜头一起前后移动，带动像面随之移动，在像面与相机感光面重合时， 成像最清晰。这种整体调焦方式，不改变镜头的光学结构，镜头焦距没有变化。
焦距
焦距是主点到成像面的距离。这个数值决定了摄影范围的不同。数值小，成像面距离主点近，是短焦距镜头。 这种情况下的的画角是广角、可拍摄广大的场景。相反的、主点到成像面的距离远时、是长焦距镜头，画角变窄 （望远）。
镜头通光量
镜头的明亮度与口径和焦距的变化有关。一般用F值表示镜头的明亮度，另外镜头里有用于调整亮度的光圈构 件，可根据使用条件来调整通光量。
镜头计算公式
Y=f*tanθ y：像的大小 f：焦距θ：半画角 θ=2tan-1*y/2f 例：1/2寸摄像机配12.5mm镜头时画面横向的视场面是： θ=2tan-1*6.4/2*12.5=28.72
镜头的景深
物体和镜头之间距离（W.D）虽然变化，介在前后一定范围内所成像仍然感觉清晰，这个距离范围补称为景 深。相反的，对应于确定的物平面，成像面和镜头之间的距离不同，但在一定的范围内图像仍感觉清晰，称为焦 深。
单组移动
还有一种调焦方式，就是调节镜头中的某一组透镜，使它想对于其他透镜前后移动，也能带动像面平移，最 终使像面与感光面重合，达到成像清晰。这种调焦方式，改变了镜头的光学结构，镜头焦距有所变化（一般不 大）。
例如，前面的透镜组对无穷远的目标成像在Image面上（也是CCD感光面位置），后工作距离L’,现在要对近 处目标成像，像面位置在Image‘，为了成像清晰需要调焦。
相关主题
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工业镜头的主要类别：常用摄像物镜 常用摄像物镜参数
•主要参数有焦距f 光圈数F和视场2ω . 经验公式：1/F *tanω √f=C
F型接口类型摄像物镜焦距表（mm）
类型 焦距
鱼眼型 7.5,15
超广角型 17,20
广角型 24,28,35
C,CS型接口类型摄像物镜焦距表(mm)
标准型 50
目录
3-4
工业镜头的接口
5
工业镜头的基本参数
6
工业镜头的其他参数
7
光学放大倍率
8
显示放大倍率
9
工业镜头各参数间相互影响关系
10
工业镜头的主要类别：分类方式
11-21
工业镜头的主要类别
分类方式、常用摄像物镜、近摄物镜、远摄物镜、 远心物镜、远距物镜、反远距物镜、畸变物镜
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常用的工业镜头品牌及代理商
类型 焦距
1/3″ 2.8-3.5
1/3 ″,1/2 ″ 3.5-6
2/3 ″,1 ″ 8-75
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工业镜头的主要类别：近摄物镜
近摄物镜
•接圈 简单的近摄物镜是在照相镜头和CCD相机之间加入
一个接圈，见图1.1－18 ，由此，CCD的敏感面可以位 于照相镜头的像方焦面的外面一段距离，从而可以摄取 到较近距离目标的像，但它受到图像清晰度的限制。
• C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面 （摄像机CCD光电感应器应处的位置）的距离不同，C型接 口此距离为17.5mm., CS型接口此距离为12.5mm.。
• C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使 用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接环 可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。
• 显示放大倍率=镜头光学倍率×显示器尺寸×25.4/耙面对角线尺寸
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工业镜头的主要类别：分类方式
• 按焦距划分：定焦和变焦 • 按光圈划分：固定光圈和可变光圈 • 按接口划分：C接口、CS接口、F接口等 • 按倍数划分：定倍镜头、连续变倍镜头 • 机器视觉行业常用到的很重要的镜头主要包
括FA镜头，远心镜头和工业显微镜 等
感光芯片尺寸：相机感光芯片的有效区域尺寸，一般指水平 尺寸。这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的 视场非常重要。镜头主要缩放比例 (PMAG) 由感光芯片的尺 寸和视场的比率来定义。虽然基本参数包括感光芯片的尺寸 和视场，但PMAG却不属于基本参数。 焦距（f）焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方 式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中， 从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。（需要记住的公 式）
f={工作距离/视野范围长边（或短边）}X CCD长边（或短） 焦距大小的影响情况：
焦距越小，景深越大； 焦距越小，畸变越大； 焦距越 小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低；
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■解析度 表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔
0.61x 使用波长(λ)/ NA=解析度(μ) 以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。 ※使用波长为550nm ■解像力 １mm中间可以看到黑白线的条数。单位（lp）/mm. ■MTF（Modulation Transfer Function） 成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。
分辨率：图像系统可以测到的受检验物体上的 最小可分辨特征尺寸。在多数情况下，视野越小 ，分辨率越好。
景深 (Depth of view，即DOF)：物体离最佳焦 点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力 （需要了解客户对景深是否有特殊要求？）
图 1: 镜头基本参数示意图
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工业镜头的其他参数
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工业镜头各参数间相互影响关系 光圈大小的影响情况：
光圈越大，图像亮度越高； 景深越小；分辨率越高； 像场中央与边缘： 一般像场中心较边缘分辨率高； 像场中心较边缘光场照度高
光波长度的影响： 在相同的工业相机及镜头参数条件下，照明光源的光波波
长越短，得到的图像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位 置测量的视觉系统中，尽量采用短波长的单色光作为照明光源， 对提高系统精度有很大的作用。
6
失真（distortion）：（衡量镜头性能的指标之一） 又称畸变，指被摄物平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变
为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。畸变像差只影响影像的 几何形状，而不影响影像的清晰度。
光圈与F值
光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。表达 光圈大小我们是用F值，如f1。4，f2，f2。8 etc
FA镜头和连续变倍镜头
24
连续变倍镜头图片
25
工业镜头选择要点
1
工业镜头的接口 物镜的接口尺寸是有国际标准的，共有三种接口型式，即F
型、C型、CS型。F型接口是通用型接口，一般适用于焦距大于 25mm的镜头；而当物镜的焦距约小于25mm时，因物镜的尺寸不大， 便采用C型或CS型接口。
2
工业镜头的接口 C接口和CS接口的区别
8
光学放大倍数 用于计算主要缩放比例的公式如下：
PMAG = 感光芯片尺寸 (mm) / 视场 (mm)
图 2: 主要缩放比例、感光芯片尺寸和视场的关系示意图
9
10
显示放大倍数
• 显示放大倍率在显微中应用非常广泛，被测物体的显示放大倍率取决于三 个因素：镜头光学倍率、工业相机感光芯片的尺寸（靶面大小）、显示器 尺寸。
14
工业镜头的主要类别：近摄物镜
近摄物镜
•近摄透镜 在摄像物镜前端拧上一个近摄透镜，可以摄取到更近
距离目标的像。采用近摄镜后，目标像的畸变增大了，为 此，近摄透镜的屈光率不能太大，使原工作物镜
远摄物镜
•与近摄物镜相反，为了对远距离目标摄取到清晰图像， 要采用远摄物镜。这种物镜是一长焦距物镜。远摄物 镜可以是折射系统、反射系统或折反射系统。反射式 远摄物镜常采用卡塞格林式远摄物镜.折反式远摄物镜 由于采用前部校正透镜，其成像质量更加良好.
3
工业镜头的基本参数
视场(Field of view, 即FOV，也叫视野范围) ： 指观测物体的可视范围，也就是充满相机采集芯 片的物体部分。（视场范围是选型中必须要了解 的）
工作距离(Working Distance,即WD):指从镜头 前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距 离（选型必须要了解的问题，工作距离是否可调 ？包括是否有安装空间等）
工业镜头的主要类别：常用摄像物镜 常用摄像物镜参数
•主要参数有焦距f 光圈数F和视场2ω . 经验公式：1/F *tanω √f=C
F型接口类型摄像物镜焦距表（mm）
类型 焦距
鱼眼型 7.5,15
超广角型 17,20
广角型 24,28,35
C,CS型接口类型摄像物镜焦距表(mm)
标准型 50
目录
3-4
工业镜头的接口
5
工业镜头的基本参数
6
工业镜头的其他参数
7
光学放大倍率
8
显示放大倍率
9
工业镜头各参数间相互影响关系
10
工业镜头的主要类别：分类方式
11-21
工业镜头的主要类别
分类方式、常用摄像物镜、近摄物镜、远摄物镜、 远心物镜、远距物镜、反远距物镜、畸变物镜
22-23
常用的工业镜头品牌及代理商
类型 焦距
1/3″ 2.8-3.5
1/3 ″,1/2 ″ 3.5-6
2/3 ″,1 ″ 8-75
13
工业镜头的主要类别：近摄物镜
近摄物镜
•接圈 简单的近摄物镜是在照相镜头和CCD相机之间加入
一个接圈，见图1.1－18 ，由此，CCD的敏感面可以位 于照相镜头的像方焦面的外面一段距离，从而可以摄取 到较近距离目标的像，但它受到图像清晰度的限制。
• C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面 （摄像机CCD光电感应器应处的位置）的距离不同，C型接 口此距离为17.5mm., CS型接口此距离为12.5mm.。
• C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使 用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接环 可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。
• 显示放大倍率=镜头光学倍率×显示器尺寸×25.4/耙面对角线尺寸
11
工业镜头的主要类别：分类方式
• 按焦距划分：定焦和变焦 • 按光圈划分：固定光圈和可变光圈 • 按接口划分：C接口、CS接口、F接口等 • 按倍数划分：定倍镜头、连续变倍镜头 • 机器视觉行业常用到的很重要的镜头主要包
括FA镜头，远心镜头和工业显微镜 等
感光芯片尺寸：相机感光芯片的有效区域尺寸，一般指水平 尺寸。这个参数对于决定合适的镜头缩放比例以获取想要的 视场非常重要。镜头主要缩放比例 (PMAG) 由感光芯片的尺 寸和视场的比率来定义。虽然基本参数包括感光芯片的尺寸 和视场，但PMAG却不属于基本参数。 焦距（f）焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方 式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中， 从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。（需要记住的公 式）
f={工作距离/视野范围长边（或短边）}X CCD长边（或短） 焦距大小的影响情况：
焦距越小，景深越大； 焦距越小，畸变越大； 焦距越 小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低；
5
■解析度 表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔
0.61x 使用波长(λ)/ NA=解析度(μ) 以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。 ※使用波长为550nm ■解像力 １mm中间可以看到黑白线的条数。单位（lp）/mm. ■MTF（Modulation Transfer Function） 成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。
分辨率：图像系统可以测到的受检验物体上的 最小可分辨特征尺寸。在多数情况下，视野越小 ，分辨率越好。
景深 (Depth of view，即DOF)：物体离最佳焦 点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力 （需要了解客户对景深是否有特殊要求？）
图 1: 镜头基本参数示意图
4
工业镜头的其他参数
7
工业镜头各参数间相互影响关系 光圈大小的影响情况：
光圈越大，图像亮度越高； 景深越小；分辨率越高； 像场中央与边缘： 一般像场中心较边缘分辨率高； 像场中心较边缘光场照度高
光波长度的影响： 在相同的工业相机及镜头参数条件下，照明光源的光波波
长越短，得到的图像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位 置测量的视觉系统中，尽量采用短波长的单色光作为照明光源， 对提高系统精度有很大的作用。
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失真（distortion）：（衡量镜头性能的指标之一） 又称畸变，指被摄物平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变
为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。畸变像差只影响影像的 几何形状，而不影响影像的清晰度。
光圈与F值
光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。表达 光圈大小我们是用F值，如f1。4，f2，f2。8 etc
FA镜头和连续变倍镜头
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连续变倍镜头图片
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工业镜头选择要点
1
工业镜头的接口 物镜的接口尺寸是有国际标准的，共有三种接口型式，即F
型、C型、CS型。F型接口是通用型接口，一般适用于焦距大于 25mm的镜头；而当物镜的焦距约小于25mm时，因物镜的尺寸不大， 便采用C型或CS型接口。
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工业镜头的接口 C接口和CS接口的区别
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光学放大倍数 用于计算主要缩放比例的公式如下：
PMAG = 感光芯片尺寸 (mm) / 视场 (mm)
图 2: 主要缩放比例、感光芯片尺寸和视场的关系示意图
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10
显示放大倍数
• 显示放大倍率在显微中应用非常广泛，被测物体的显示放大倍率取决于三 个因素：镜头光学倍率、工业相机感光芯片的尺寸（靶面大小）、显示器 尺寸。
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工业镜头的主要类别：近摄物镜
近摄物镜
•近摄透镜 在摄像物镜前端拧上一个近摄透镜，可以摄取到更近
距离目标的像。采用近摄镜后，目标像的畸变增大了，为 此，近摄透镜的屈光率不能太大，使原工作物镜
远摄物镜
•与近摄物镜相反，为了对远距离目标摄取到清晰图像， 要采用远摄物镜。这种物镜是一长焦距物镜。远摄物 镜可以是折射系统、反射系统或折反射系统。反射式 远摄物镜常采用卡塞格林式远摄物镜.折反式远摄物镜 由于采用前部校正透镜，其成像质量更加良好.
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工业镜头的基本参数
视场(Field of view, 即FOV，也叫视野范围) ： 指观测物体的可视范围，也就是充满相机采集芯 片的物体部分。（视场范围是选型中必须要了解 的）
工作距离(Working Distance,即WD):指从镜头 前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距 离（选型必须要了解的问题，工作距离是否可调 ？包括是否有安装空间等）