工业相机镜头的基础知识!
工业相机镜头的基础知识!
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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。
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Any Questions?
谢谢大家
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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
C接口和CS接口的区别
• 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。
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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 标准型 50
C,CS型接口类型摄像物镜焦距表(mm) 类型 焦距 1/3″ 2.8-3.5 1/3 ″,1/2 ″ 3.5-6 2/3 ″,1 ″ 8-75
工业镜头的基本参数
四．工业镜头的视角，焦距焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小，只要焦距选择合适，即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。
由于焦距和视场角是一一对应的，一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角，所以在选择镜头焦距时，应该充分考虑是观测细节重要，还是有一个大的观测范围重要，如果要看细节，就选择长焦距镜头；如果看近距离大场面，就选择小焦距的广角镜头。
1．焦距的计算：镜头的焦距，视场大小及镜头到被摄取物体的距离的计算如下：f＝wL／Wf：镜头焦距w：图象的宽度(被摄物体在ccd靶面上成象宽度)W：被摄物体宽度L：被摄物体至镜头的距离高度可以类比。
2．视场角的计算：tg（ωH/2）＝h/2f = W/L tg（ωV /2）＝v /2f = H/LωH：水平视场角ωV：垂直视场角f：镜头的焦距h：摄像机靶面的水平宽度v：摄像机靶面的垂直高度W：最大可见物体宽度的一半H：最大可见物体高度的一半L：被摄物体至镜头的距离垂直视角可以类比。
3．镜头按视角分类镜头按视角分可以分为：标准镜头：视角3 0度左右，在1／2英寸CCD摄象机中，标准镜头焦距定为1 2 mm，在1／3英寸C CD摄像机中，标准镜头焦距定为8 mm。
只所以称30度视角的镜头是标准镜头是因为人眼的有效视角大概是30度。
广角镜头：视角9 0度以上，焦距可小于几毫米，可提供较宽广的视景。
远摄镜头：视角2 0度以内，焦距可达几米甚至几十米，此镜头可在远距离情况下将拍摄的物体影响放大，但使观察范围变小。
4．镜头按焦距分类镜头从焦距上分为：短焦距镜头：因入射角较宽，可提供一个较宽广的视野。
中焦距镜头：标准镜头，焦距的长度视C C D的尺寸而定。
长焦距镜头：因入射角较狭窄，故仅能提供狭窄视景，适用于长距离监视。
按焦距分类和按视角分类是对应的。
5．定焦镜头和变焦镜头有些镜头的焦点是固定的，而有些镜头的焦点是可变的，这分别称为定焦镜头和变焦镜头。
工业相机的基础知识
工业相机的基础知识一、概述工业相机（Industrial Camera）又称机器视觉相机（Machine Vision Camera），是一种特殊用途的相机，主要应用于工业生产过程中的自动化视觉检测和控制领域。
相比于普通的消费级相机，工业相机具有更高的精度、更快的速度和更强的稳定性，可以满足工业领域对于快速、精确、长时间运行的要求。
二、工业相机的构成1.图像传感器（Image Sensor）图像传感器是工业相机最关键的部件之一，它负责将光学成像转化为电信号。
常用的图像传感器包括CCD（Charge-Coupled Device）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）两种。
CCD传感器具有高灵敏度、低噪声和高动态范围等优点，适用于对图像质量要求较高的应用；而CMOS传感器具有低功耗、低成本和集成度高等优点，适用于对成本和集成度有要求的应用。
2.图像采集板（Image Capture Board）图像采集板是工业相机与计算机之间的桥梁，它负责将图像传感器采集到的图像数据通过传输介质（如USB、GigE、CameraLink等）传输到计算机上进行处理。
图像采集板通常包含了图像采集芯片、接口和一些额外的硬件模块，以实现图像数据的传输和处理功能。
3.镜头（Lens）镜头是工业相机光学系统中的一个关键组件，它负责将目标物体的光学信息聚焦到图像传感器上。
根据应用需求的不同，可以选择不同类型的镜头，包括定焦镜头、变焦镜头和特殊用途镜头等。
定焦镜头适用于需要固定焦距的应用；变焦镜头可以根据需要调整焦距，适用于视野范围变化较大的应用；特殊用途镜头（如鱼眼镜头、微观镜头等）则适用于特殊的视觉应用。
4.光源（Light Source）光源是工业相机成像的必备条件之一，它提供了待检测物体的照明条件。
常用的光源有白光、红外光、激光等，根据不同的应用需求选择合适的光源类型和亮度。
机器视觉基础知识（ＰＤＦ）
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
一、镜头基本概念（7）
镜头的调制传递函数MTF
第一节 工业镜头
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
一、镜头基本概念（8）
镜头的调制传递函数MTF
第一节 工业镜头
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（9）
镜头的调制传递函数MTF
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（4）
镜头接口 – C-MOUNT 镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数： 公称直径：1“ 螺距：32牙 – CS－Mount是C－Mount的一个变种，区别仅仅在于 镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同，C－ Mount 是17。5mm，CS－Mount是12。5mm。 – C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。
一、镜头基本概念（10）
系统的调制传递函数MTF
第一节 工业镜头
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
二、镜头的分类（1）
按照等效焦距分为 广角镜头
等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。特点 是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。 中焦距镜头 焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变 校正较好。 长焦距镜头 等效焦距超过200mm的镜头。工作距离长，放大比大，畸变 常常表现为枕形状畸变。
像素速率（Pixel Rate）
相机每秒中能够输出像素的个数，仅仅对于数字相机有意 义。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第二节 工业相机
一、工业相机的基本概念（5）
卷帘快门（Rolling Shutter）
工业镜头相关参数
工业镜头相关参数工业镜头是一种用于工业应用的专用光学镜头，广泛应用于机器视觉系统、工业自动化设备、医疗设备等领域。
在选择和使用工业镜头时，了解相关参数是非常重要的。
本文将介绍一些常见的工业镜头相关参数，帮助读者更好地理解和选择适合自己需求的工业镜头。
1. 焦距 (Focal Length)焦距是工业镜头最基本的参数之一，它决定了镜头的放大倍率和视场角。
焦距越长，所拍摄的场景越小，放大倍率越大；焦距越短，所拍摄的场景越大，放大倍率越小。
一般来说，焦距越长的镜头适用于需要放大细节的应用，焦距越短的镜头适用于需要拍摄大范围场景的应用。
2. 对焦范围 (Focus Range)对焦范围是指工业镜头能够清晰对焦的距离范围。
在工业应用中，对焦范围通常需要根据实际需求来选择。
对焦范围较小的镜头适合需要对焦于近距离物体的应用，对焦范围较大的镜头适合对焦于远距离物体的应用。
3. 光学口径 (Optical Aperture)光学口径是指工业镜头镜片的直径大小，决定了镜头能够通过的光线量。
光学口径越大，镜头能够通过的光线越多，适用于低光条件下的拍摄。
光学口径对应的F值也是评估镜头透光能力的指标，F值越小，透光能力越强。
4. 图像传感器尺寸 (Image Sensor Size)图像传感器尺寸是指工业相机所使用的图像传感器的尺寸大小。
工业镜头的图像传感器尺寸需要与相机的图像传感器尺寸相匹配才能获得最佳的成像效果。
常见的图像传感器尺寸有1/3英寸、1/2英寸、2/3英寸等。
5. 解析度 (Resolution)解析度是指工业镜头能够捕捉和呈现的图像细节数量和清晰度。
解析度通常以水平线对应的图像细节数量来表示，单位为线对每毫米。
较高的解析度意味着镜头能够捕捉更多的细节并提供更清晰的图像。
6. 失真率 (Distortion)失真率是评估工业镜头图像形变程度的指标。
镜头失真会使图像形状发生扭曲或拉伸，影响成像的准确性。
低失真率的工业镜头能够提供更真实、更准确的图像。
工业相机镜头的参数与选型
工业相机镜头的参数与选型一、镜头的基本参数1.焦距：焦距是指光线汇聚所发生的位置与感光器或像素元件的距离。
工业相机镜头的焦距可以根据实际需求进行选择，一般有固定焦距和变焦两种类型。
2.光圈：光圈是指镜头的进光量大小的调节装置，它能控制进入相机的光线的数量。
光圈大小直接影响相机的景深和光线透过能力。
在选择工业相机镜头时，一般需要根据实际应用场景和光线条件进行合理选择。
3.像距和像高：像距是指感光器到镜头最近点的距离，像高则是指光线通过镜头时物体成像产生的像的高度。
像距和像高的大小会影响到相机的成像范围和分辨率，因此在选型过程中需要进行合理的规划和计算。
4.解像度：解像度是指相机镜头的成像能力，也称为像场解析力。
工业相机镜头的解像度决定了相机系统的成像质量和分辨率，因此在选型过程中需要特别关注。
二、特殊需求1.特殊光谱：一些工业应用中，需要对特定光谱范围内的物体进行成像。
对于这种需求，可以选择特殊波段的工业相机镜头，如红外镜头、紫外镜头等。
2.防尘防水抗振动：在一些工业生产环境中，会存在较高的尘土、水汽等干扰因素，此时需要选择具有防尘防水和抗振动功能的工业相机镜头，以保证镜头稳定可靠的工作。
3.镜头接口：根据实际应用需求和相机的类型，需要选择合适的镜头接口，如C口、CS口、F口、M42口等。
三、选型准则1.根据应用需求确定参数：首先要明确工业相机镜头的应用场景和目标，根据需要选择合适的焦距、光圈、像距等基本参数。
2.考虑成像质量和分辨率：成像质量是选型过程中最关键的因素之一，要选择具有较高解像度和尽量少的光学畸变的镜头。
3.考虑工作环境：根据实际工作环境的特点，选择具有防尘防水和抗振动功能的镜头。
4.考虑成本和性价比：工业相机镜头的价格差异较大，要根据实际需求和预算选择相应的镜头，综合考虑成本和性价比。
5.选择可替换镜头：由于工业应用的多样性和发展需求的变化，选择可替换镜头可以提高系统的灵活性和可拓展性。
工业相机镜头选用简述
工业相机镜头选用简述在维视图像北京公司的官网上，我们已经连续发表几篇《深度解析工业镜头核心参数》的文章来阐述工业镜头，今天我们换一个角度，从工业相机镜头的选用来分析，为大家在选择工业镜头时提供一些参考。
1、镜头的分类如上图，大致按照工业相机对镜头进行了区分。
对于1/3形，1/2形，2/3形等小尺寸有效像圆径的工业镜头常常使用C接口。
可是，C接口镜头，即使1形的镜头有效像圆径也只有约16mm，如果对于再大尺寸的CCD便不能使用了，CS接口除了从成像基准面到镜头的距离少约5毫米外，其它的都一样，至于更详细的说明这个大家可参考《Microvision产品使用前必读》。
这时，用的较多的是常用在35mm照相机上的K，F接口镜头。
另外，按照分辨能力可分为25-100万像素用工业镜头与500-1000万像素用工业镜头。
按照入射光的光谱可分为一般可视光镜头，紫外线镜头，红外线镜头等。
其他，在比较特殊的场合，我们还会用到拍摄较大观察对象时的广角镜头，可对大小不同观察物瞬间聚焦的变焦镜头等。
2、镜头的性能和特性（1）高分辨力，下表为F值和分辨能力的关系。
（2）畸变，与分辨能力同样重要的要素还有畸变（3）均一充分的亮度对于机器视觉用镜头，光圈开满时的最大亮度值太太被认为是很重要的。
可是，中心部明亮而周边部分灰暗的现象确是要防止的。
（4）耐振荡冲击性，耐振荡冲击性对于机器视觉用镜头是最重要的课题之一。
因此，镜头的零部件多数为金属材料，同时，，对焦点，光圈的调整均采用螺钉用来做固定，以达到减轻振荡•冲击的功效。
（5）小型化，由于照相机被设置的空间有所限制，小型化也成为比较重要的因素。
例如:C接口的安装尺寸按照基准为￠30mm以下。
（6）其他①光圈控制: 一般，机器视觉镜头都是通过手动来调整光圈的，不过，为了对应被拍对象的亮度变化，有时也有远距离控制光圈的要求。
②Zoom，AF，可变焦点镜头: 一般，机器视觉用镜头没有自动变焦功能。
工业相机镜头参数详解
工业相机镜头参数详解1、焦距(FocalLength)焦距是从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离（注意！，相机的焦距与单片凸透镜的焦距是两个概念，因为相机上安装的镜头是多片薄的凸透镜组成，单片凸透镜的焦距是平行光线汇聚到一点，这点到凸透镜中心的距离）。
焦距的大小决定着视角的大小，焦距数值小，视角大，所观察的范围也大;焦距数值大，视角小，观察范围小。
根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。
2、光圈(Iris)用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。
每个镜头上都标有最大F值，例如8mm/F1、4代表最大孔径为5、7毫米。
F值越小，光圈越大，F值越大，光圈越小。
3、对应最大CCD尺寸(SensorSize)镜头成像直径可覆盖的最大CCD芯片尺寸。
主要有：1/2″、2/3″、1″和1″以上。
4、接口(Mount)镜头与相机的连接方式。
常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0、75等。
5、景深(Depth ofField,DOF)景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。
景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。
光圈越大，景深越小;光圈越小、景深越大。
焦距越长，景深越小;焦距越短，景深越大。
距离拍摄体越近时，景深越小;距离拍摄体越远时，景深越大。
6、分辨率(Resolution)分辨率代表镜头记录物体细节的能力，以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位：“线对/毫米”(lp/mm)。
分辨率越高的镜头成像越清晰。
7、工作距离(Workingdistance,WD)镜头第一个工作面到被测物体的距离。
8、视野范围(Field ofView,FOV)相机实际拍到区域的尺寸。
9、光学放大倍数(Magnification,ß)CCD/FOV，即芯片尺寸除以视野范围。
10、数值孔径(Numerical Aperture,NA)数值孔径等于由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半(a\2)的正弦值的乘积，计算公式为N、A=n*sina/2。
工业相机计算视野范围
工业相机计算视野范围一、工业相机视野范围计算的基础工业相机在好多领域都超级重要呢，比如说在一些自动化生产线上，要检测产品有没有瑕疵啦，或者在科研里观察一些微观的东西。
那要计算它的视野范围呀，咱得先知道几个关键的东西。
工业相机的镜头参数是个大头哦。
就像我们人眼睛的晶状体一样，镜头的焦距、光圈大小这些都会影响视野。
如果焦距短，那视野可能就会比较宽广，能看到更大的范围；要是焦距长呢，视野就相对窄一些，但是能把远处的东西看得更清楚，就像望远镜似的。
光圈也有影响哦，大光圈可能让视野更亮堂，但也可能会影响到视野范围的精准度。
还有一个就是工业相机的传感器尺寸。
这个就好比是我们眼睛的视网膜啦。
传感器尺寸大，能捕捉到的范围就可能更大。
如果传感器尺寸小，那视野范围也会跟着变小。
咱打个比方，一个大的画布能画更多的东西，小画布能画的就少嘛，传感器和视野范围也是这个理儿。
二、计算视野范围的方法其实计算工业相机视野范围有一些公式可以用。
比如说，如果我们知道镜头的焦距和传感器的尺寸，就可以用相似三角形的原理来计算。
就想象一下，镜头在一端，传感器在另一端，它们中间的成像关系就像三角形一样。
具体公式我给你说说哈。
横向视野范围大概是传感器横向尺寸乘以一个常数（这个常数和镜头焦距以及像距有关哦）。
纵向视野范围也是类似的，用传感器纵向尺寸乘以另一个类似的常数。
不过这里面要注意单位的换算哦，要是焦距是毫米，传感器尺寸也得换算成毫米，不然算出来的结果可就不对啦。
另外呢，如果是变焦镜头，情况就会复杂一些。
因为变焦镜头的焦距是可以变化的，那在不同的焦距下，视野范围也会跟着变。
这时候我们可能就得根据实际的焦距值，不断地去代入公式计算。
就像我们穿不同尺码的鞋子，每换一次鞋子，我们走路的感觉（这里类比视野范围）就会不一样。
三、实际应用中的考虑因素在实际应用中，光知道理论计算可不够哦。
环境因素也会影响工业相机的视野范围。
比如说光线的强弱，如果光线太暗，相机可能自动调整曝光，这时候可能会改变视野中的一些细节，间接影响我们对视野范围的判断。
工业相机镜头的参数和选型
工业相机镜头的参数和选型工业相机镜头是用于工业应用的相机镜头，其主要特点是能够适应工业环境的严酷条件，并且具备高分辨率、高帧率、高灵敏度等特点，以满足工业生产过程中对图像质量的要求。
在选购工业相机镜头时，需要考虑一系列参数和特性。
一、焦距焦距是指从镜头到成像平面的距离，决定了图像的大小和清晰度。
工业相机镜头的焦距通常分为固定焦距和变焦两种类型。
固定焦距镜头适用于视场范围固定的应用，而变焦镜头则可以通过调节焦距来改变视场范围。
二、图像传送比图像传送比（MOD）是指从镜头到成像平面的最小距离，决定了相机镜头能够拍摄的最近物体的大小。
对于需要近距离观察的应用，需选取较小的MOD值的镜头。
三、光圈光圈是指镜头的光线通过孔径的大小，决定了进入镜头的光量。
较大的光圈可以增加进光量，使图像更亮，适用于光线条件较暗的应用。
同时，光圈大小也影响了景深（焦点范围），大光圈可以实现浅景深，突出主体，小光圈则可以实现深景深，将多个物体清晰呈现。
四、透光率透光率是指镜头对进入的光线的传输效率，影响镜头的亮度和图像质量。
高透光率的镜头可以提供更亮、更清晰的图像，但通常价格较高。
五、适用环境六、镜头接口七、像差像差是指镜头将光线聚焦到成像平面时产生的误差，影响镜头的图像质量和清晰度。
常见的像差有球差、色差、畸变等。
选择镜头时，需要考虑不同应用对图像质量的要求，尽可能选择像差较小的镜头。
八、镜头材质九、成像尺寸成像尺寸是指镜头可以成像的图像大小，决定了镜头的视场范围。
在选择镜头时需要根据实际应用需要和相机的成像器件尺寸来确定成像尺寸。
综上所述，工业相机镜头的参数和选型需要根据具体的应用要求来确定。
在选择镜头时，需要考虑焦距、图像传送比、光圈、透光率、适用环境、镜头接口、像差、镜头材质和成像尺寸等多个因素。
根据这些参数和要求，可选择适合的工业相机镜头，以满足工业生产过程中对图像质量的要求。
工业相机镜头的基础知识!
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
24
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；
5
■解析度 表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔
镜头基础知识和知识点总结
镜头基础知识和知识点总结镜头基础知识和知识点总结一、引言镜头作为摄影器材中至关重要的一部分，对照片质量和效果的产生起着决定性的作用。
了解镜头的基础知识和知识点，不仅有助于我们选择适合的镜头进行拍摄，还可以更好地理解照片的构图和质量问题。
本文将从镜头的构造、分类、光学原理以及一些实用的知识点等方面进行总结和介绍。
二、镜头的构造1. 玻璃光学元件镜头的构造主要由玻璃光学元件组成，包括透镜和反射镜等。
透镜分为凸透镜和凹透镜，通过调整透镜的位置和组合方式，可以改变光线的折射和聚焦效果。
2. 光圈光圈是镜头中具有可变直径的孔径，在光线通过后，可以调整光圈的大小，从而控制进入相机传感器的光量。
光圈的大小直接影响到照片的景深和光线的明暗。
3. 对焦机构对焦机构是镜头中用来调节镜头与被摄物体之间的距离，从而使被摄物体保持清晰的部分。
现代镜头的对焦机构通常由电机和多个对焦组件组成，以实现快速、准确的对焦。
三、镜头的分类1. 按焦距分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头广角镜头一般具有小于50mm的焦距，适用于拍摄广角景物，能够呈现出宽广的景深和视角。
标准镜头一般为50mm，是最接近人眼视角的镜头。
长焦镜头超过50mm，适合远距离或需要放大物体的拍摄。
2. 按功能分为定焦镜头和变焦镜头定焦镜头焦距固定，无法调节，但一般具有更好的成像质量和透光性能。
变焦镜头可以根据需要调整焦距，适合拍摄需要不同视角的场景。
3. 按反射系统分为单反镜头和无反镜头单反镜头为配合单反相机设计的镜头，通过反光板和五棱镜将图像引导至取景器中观察。
无反镜头为适配无反相机的镜头，直接将图像传导至相机的电子取景器或显示屏中。
四、光学原理1. 焦点和景深焦点是指光线通过透镜后汇聚在传感器上的位置，决定了被摄物体的清晰与否。
景深则是指摄影中被认为是清晰的范围，包括近景和远景。
焦点和景深的关系是，当焦点调整到一定位置时，会带来不同的景深效果。
2. 色差和畸变色差是指透镜在不同颜色的光线传播中产生的偏差，造成照片中出现色彩偏移现象。
工业CCD相机原理知识和参数设定
工业CCD相机的功能及参数设置工业CCD相机的功能及参数设置1、同步方式的选择对单台工业CCD相机而言，主要的同步方式有：内同步、外同步、电源同步及等。
其具体功能如下：内同步：利用相机内置的同步信号发生电路产生的同步信号来完成同步信号控制；外同步：通过外置同步信号发生器将特定的同步信号送入相机的外同步输入端，完成满足对相机的特殊控制需要；电源同步(线性锁定，line lock)：用相机的AC电源完成垂直同步。
对于由多个CCD相机构成的图像采集系统，希望所有的视频输入信号是垂直同步的，以避免变换相机输出时出现的图像失真。
此时，可利用同一个外同步信号发生器产生的同步信号驱动多台相机，以实现多相机的同步图像采集。
2.自动增益控制CCD相机通常具有一个对CCD的信号进行放大的视频放大器，其放大倍数称为增益。
若放大器的增益保持不变，则在高亮度环境下将使视频信号饱合。
利用相机的自动增益控制(AGC)电路可以随着环境内外照度的变化自动的调整放大器的增益，从而可以使相机能够在较大的光照范围内工作。
3.背光补偿通常，CCD相机的AGC工作点是以通过对整个视场的信号的平均值来确定的。
当视场中包含一个很亮的背景区域和一个很暗的前景目标时，所确定的AGC工作点并不完全适合于前景目标。
当启动背景光补偿时，CCD相机仅对前景目标所在的子区域求平均来确定其AGC工作点，从而提高了成像质量。
4.电子快门CCD相机一般都具备电子快门特性，电子快门不需任何机械部件。
CCD相机采用电子快门控制CCD 的累积时间。
当开启电子快门时，CCD相机输出的仅是电子快门开启时的光电荷信号，其余光电荷信号则被泄放。
目前，CCD相机的最短电子快门时间一般为1/10000秒；当电子快门关闭时，对NTSC制式相机，其CCD累积时间为1/60秒；对于PAL制式相机，则为1/50秒。
较高的快门速度对于观察运动图像会产生一个“停顿动作”效应，从而大大地增加了相机的动态分辨率。
工业镜头的基本参数
工业镜头的基本参数工业镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像；就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。
当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清；摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与工业镜头基准面的距离(相当于调整人眼晶状体的位置)，可以将模糊的图像变得清晰。
由此可见，镜头在闭路监控系统中的作用是非常重要的。
工程设计人员和施工人员都要经常与镜头打交道:设计人员要根据物距、成像大小计算镜头焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。
一．工业镜头的安装尺寸，接口所有的摄象机镜头均是螺纹口的，CCD摄象机的镜头安装有两种工业标准，即C安装座和CS安装座。
两者螺纹部分相同，但两者从镜头到感光表面的距离不同。
C安装座:从镜头安装基准面到焦点的距离是17．526mm。
C S安装座:特种C安装，此时应将摄象机前部的垫圈取下再安装镜头。
其镜头安装基准面到焦点的距离是12．5mm。
如果要将一个C安装座镜头安装到一个C S安装座摄象机上时，则需要加装一个5mm厚的接圈。
二．镜头的尺寸以摄象机镜头尺寸分镜头可以分为1英寸、2／3英寸、1／2英寸、1／3英:摄像机镜头规格应视摄象机的C C D尺寸而定，两者应相对应。
大概: ★ 摄像机的C C D靶面大小为1／2英寸时，镜头应选1／2英寸。
★ 摄像机的C CD靶面大小为1／3英寸时，镜头应选1／3英寸。
★ 摄像机的C C D靶面大小为1／4英寸时，镜头应选1／4英寸。
如果镜头尺寸比摄像机C C D靶面尺寸大时，将使图像视野比镜头视野小，即不能很好地利用镜头的视野；如果镜头尺寸比摄像机C C D靶面尺寸小时，将发生“隧道效应”，即图像有圆形的黑框，像在隧道里拍的一样。
工业镜头相关参数
工业镜头相关参数工业镜头是指用于工业应用的摄像机镜头，其参数和性能在工业视觉系统中起着至关重要的作用。
工业镜头的参数包括焦距、口径、光圈、像素分辨率等，这些参数对于工业镜头的应用和性能有着重要的影响。
以下便是关于工业镜头相关参数的详细介绍，希望能对读者有所帮助。
1. 焦距工业镜头的焦距决定了其能够聚焦到的距离范围，通常用毫米（mm）来表示。
焦距越长，镜头所能捕捉的景深范围就越大，能够看得到更远处的目标；焦距越短，景深范围就越小，更容易聚焦到较近处的目标。
在选择工业镜头时，需要根据具体的应用需求来确定合适的焦距。
2. 口径工业镜头的口径指镜头的直径，一般以毫米（mm）为单位。
口径大小直接影响了镜头对光线的接收能力，口径越大，镜头能够接收的光线就越多，适用于在较暗环境下工作的应用；口径越小，镜头接收的光线就越少，适用于在光线充足的环境下工作的应用。
3. 光圈工业镜头的光圈决定了镜头能够透过的光线量，通常以F值表示。
F值越小，光圈越大，能够透过更多的光线，适用于光线较暗的环境下工作的应用；F值越大，光圈越小，适用于光线充足的环境下工作的应用。
4. 像素分辨率像素分辨率是工业相机镜头能够捕捉到的图像细节的数量，通常以百万像素（MP）为单位。
像素分辨率越高，镜头捕捉到的图像就越清晰，适用于需要高分辨率图像的应用；像素分辨率越低，镜头捕捉到的图像就越模糊，适用于对图像清晰度要求不高的应用。
5. 视场角工业镜头的视场角指镜头能够捕捉到的水平和垂直方向的范围，通常以度（°）为单位。
视场角越大，镜头能够捕捉到的范围就越广，适用于需要覆盖广泛区域的应用；视场角越小，镜头捕捉到的范围就越窄，适用于对具体区域进行精确观测的应用。
总结工业镜头的参数包括焦距、口径、光圈、像素分辨率、视场角等，这些参数对于工业视觉系统的应用和性能有着重要的影响。
在选择工业镜头时，需要根据具体的应用需求来确定合适的参数，以达到最佳的成像效果。
工业相机焦距和视野计算方式
工业相机焦距和视野计算方式
工业相机焦距和视野的计算方式主要取决于相机的传感器尺寸和镜头的焦距。
1. 传感器尺寸：工业相机通常使用不同尺寸的传感器，如1/4英寸、1/3英寸、1/
2.3英寸等。
传感器尺寸越大，其捕捉到的视野范围就越宽。
2. 镜头焦距：镜头焦距是指镜头的焦点到传感器的距离。
焦距越短，其视野范围就越宽。
计算方式：
视野角度 = 2 * arctan(传感器尺寸 / (2 * 焦距))
其中，视野角度以弧度表示。
如果希望将角度转换为角度制，可以将以上计算结果乘以180/π。
需要注意的是，不同相机厂商对于焦距和视野的计算方式可能存在差异，因此在具体使用时还需参考相应相机厂商的文档和说明。
工业镜头知识点总结
工业镜头知识点总结
以上是对工业镜头的一些重要知识点的总结。工业镜头的选择和应用需要根据具体的需求 和场景来进行，了解这些知识点可以帮助人们更好地理解和应用工业镜头。
5. 镜头材质：工业镜头通常采用高质量的光学玻璃材料制造，以确保图像的准确性和清晰 度。镜头表面通常经过特殊的涂层处理，以减少光线反射和散射，提高图像质量。
工业镜头知识点总结
6. 防抖技术：工业镜头常常需要在振动或运动环境下进行拍摄，因此防抖技术是非常重要 的。防抖技术可以通过机械或电子方式来抵消或减少镜头和图像的振动，提供更稳定和清晰 的图像。
工业镜头知识点总结
工业镜头是指用于工业应用的特殊类型的镜头，具有高分辨率、高对比度、高耐用性和稳 定性等特点。以下是工业镜头的一些重要知识点总结：
1. 分辨率：工业镜头的分辨率是指其能够捕捉和显示的图像细节的能力。高分辨率镜头可 以提供更清晰、更精细的图像，适用于需要高精度和高质量图像的工业应用。
2. 焦距：焦距是指镜头到焦点的距离。不同焦距的镜头适用于不同的拍摄场景和需求。较 短焦距的镜头适用于拍摄广角景物，而较长焦距的镜头适用于拍摄远处的细节。
工业镜头知识点总结
3. 光圈：光圈是控制镜头进光量的装置，通过调整光圈大小可以控制图像的明暗程度和景 深。较大的光圈可以提供更多的光线进入镜头，适用于拍摄暗光环境下的工业应用。
4. 对焦：对焦是调整镜头使得被拍摄物体清晰的过程。工业镜头通常具有快速、准确的自 动对焦功能，以确保图像的清晰度和准确性。
7. 防尘防水：工业镜头通常需要在恶劣的环境条件下使用，因此防尘和防水功能是必不可 少的。镜头的设计和制造要考虑到防尘和防水的要求，以保护镜头的性能和寿命。
接口和兼容性：工业镜头通常需要与其他设备或系统进行连接和集成，因此接口和兼容 性是需要考虑的因素。不同的工业镜头可能具有不同的接口类型和通信协议，需要与其他设 备相匹配和兼容。
工业相机镜头参数
工业相机镜头参数
工业相机的镜头具有良好的视角、分辨率和对比度。
基本参数包括焦距、光圈、聚焦距离、变焦率、最大放大倍率和镜头滤镜等，它们之间具
有一定的相互关系。
焦距：焦距是指镜头和胶片之间的焦点距离，它最终定义了镜头的像
素大小。
焦距越大，像素越小，视角越窄，可捕捉到的信息越多。
光圈：光圈是镜头内光线能够进入的空间大小，一般来说，光圈越大，表示镜头可以在更短的时间内接收更多的光线，也就是允许更多的信息通
过镜头，因此具有较高的灵敏度。
聚焦距离：聚焦距离是指当镜头的焦点位于某一距离时，图像的清晰
程度。
聚焦距离越短，表示图像在更短的距离上更清晰。
变焦率：变焦率是指镜头可以改变像素大小的能力，即焦距可以变化
的能力。
变焦率越高，允许更多灵活性，可以搭配不同的像素尺寸达到不
同的效果。
最大放大倍率：最大放大倍率是指在不改变像素尺寸的情况下，可以
把图像放大的最大倍数。
最大放大倍率越高，表示图像可以放大更多，显
示的细节也会更多。
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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。
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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。
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远心镜头特性
物方远心镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更 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
•像方远心光路
像方远心光路是将孔径光阑放置在光学系统的物 方焦平面上，而像方的主光线平行于光轴。
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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
C接口和CS接口的区别
• 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。
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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。
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常用的工业镜头品牌及代理商
品牌 Navitar http://Navitar.c om Optem www.thales－ μ Tron VS www.vst.co.jp Moritex . hk 产地 美国 参数 Zoom6000系列 （0.7x-4.5x） 0.7x-4.5x（65XL系列） 1x-7x（70XL系列） CMZ0745（0.75x-4.5x） CMZ0215（0.25x-1.5x） 光圈景深可调 VSZ 系列 凌云 主要代理商 凌云、西努、嘉铭、 华信东方 、视觉 龙
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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） 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；
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
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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
德国 德国 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本 日本
镜头类型
定焦、远心 定焦、远心 定焦、定倍、远心、连续变倍 定焦、定倍、远心、连续变倍 百万像素定焦 百万像素定焦 百万像素定焦 百万像素定焦 百万像素定焦 定焦、定倍、远心、连续变倍 百万像素定焦
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工业镜头的主要类别：远距物镜
远距物镜
•远距物镜是一种焦距很长而镜筒较短的物镜，从物 镜前表面到像平面的距离小于焦距，这对于长焦距 物镜来说，有利于缩短物镜的轴向尺寸。按照上述 原理构成的远距物镜，结构型式是各种各样的，尤 其是前组，由于负担较大的光焦度，结构一般要比 后组复杂。
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工业镜头的主要类别：反远距物镜
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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
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Any Questions?
谢谢大家
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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
22-23
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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工业镜头的主要类别：远心物镜
远心物镜 •在测量系统中，物距常发生变化，从而使像高发生变化， 所以测得的物体尺寸也发生变化，即产生了测量误差；
•即使物距是固定的，也会因为CCD敏感表面不易精确调整 在像平面上，同样亲会产生测量误差。
•采用远心物镜中的像方远心物镜可以消除物距变化带来的 测量误差，而物方远心物镜则可以消除CCD位置不准带来的 测量误差。
反远距物镜
•反远镜是一种焦距较短而后截距很长的物镜，这样，在物 镜和CCD之间可以加入分光镜，以实现取景等作用。
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工业镜头的主要类别：畸变物镜 畸变物镜
•畸变物镜能够在它的像中预先引入规定的畸变。当物镜 存在很大的负畸变时，实际上能够拍摄角视场超过180° 的物空间。这种物镜用于宇航研究、气像测量中。 •吉柳在1930年首先成功地实现了角视场180o和相对孔 径1：22的畸变物镜（图1.1－30b）。畸变物镜可以按照 反远距物镜的光路图作出。第一组由一或二个透镜组成， 并造成很大的畸变（图c、d）。第二透镜组用于校正像 差，以便获得清晰的像。 •为了研制超广角物镜，像场角余弦四次方的影响是最大 的障碍。但是由于负的畸变，在像场边缘上光束深缩， 因而在像场边缘上实际光学密度并不比视场中心低。
美国
日本
日本
英图 西努、华信东方
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日本 ML-Z07545（0.7x-4.5x）
常用镜头图片
定 焦 镜 头 定倍远心镜头 Navitar zoom6000 连 续 变 倍 镜 头
Navitar zoom6000 连续变倍镜头组件
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工业镜头的选择要点
对镜头的选择，我们首先必须先确定客户需求：
• 1、视野范围、光学放大倍数及期望的工作距离：在选择 镜头时，我们会选择比被测物体视野稍大一点的镜头， 以有利于运动控制。 • 2、景深要求：对于对景深有要求的项目，尽可能使用小 的光圈；在选择放大倍率的镜头时，在项目许可下尽可 能选用低倍率镜头。如果项目要求比较苛刻时，倾向选 择高景深的尖端镜头。 • 3、芯片大小和相机接口 ：例如2/3”镜头支持最大的工 业相机耙面为2/3”,它是不能支持1英寸以上的工业相机。 • 4、注意与光源的配合，选配合适的镜头 。 • 5、可安装空间：在方案可选择情况下，让客户更改设备 尺寸是不现实的。
•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％。
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工业镜头的主要类别：远摄物镜
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.