机器视觉光学镜头的简介及分类
机器视觉(相机、镜头、光源 )全面概括
机器视觉（相机、镜头、光源）全面概括分类：机器视觉2013-08-19 10:52 1133人阅读评论(0) 收藏举报机器视觉工业相机光源镜头1.1.1视觉系统原理描述机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
2.1.1视觉系统组成部分视觉系统主要由以下部分组成1.照明光源2.镜头3.工业摄像机4.图像采集/处理卡5.图像处理系统6.其它外部设备2.1.1.1相机篇详细介绍：工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD（ChargeCoupled Device）或CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）芯片的相机。
CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。
它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。
CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。
这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。
典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。
CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路(VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。
CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。
镜头基本结构
镜头基本结构机器视觉光学系统讨论的是可见视觉成像系统的镜头，镜头的作用是将目标聚集在图象传感器的光敏面上，镜头质量的好坏直接影响到机器视觉的整体性能，合理选择光学镜头是机器视觉系统设计的一个重要环节。
机器视觉光学系统的镜头一般由一组透镜和光阑组成，下面分别做简单介绍：1）透镜透镜包括凸透镜和凹透镜两种，其中凸透镜对光线具有会聚作用，也称为会聚透镜或正透镜；凹透镜对光线有发散作用，也称为发散透镜或负透镜。
由于正负透镜具有相反的作用，所以经常将两者配合使用，以矫正像差或其他失真。
2）光阑进入镜头的光束大小一般由透镜框和其他机械结构决定。
通常在镜头中设置设置带孔的金属薄片以限制光束的大小，称为光阑，其通光孔一般为圆形并中心在透镜的中心轴上。
为了调节进光量，普通镜头都具有光圈调节环，调节环转动时带动镜头内的黑色叶片以光轴为中心做伸缩运动，称为可变孔径光阑。
镜头中决定成像面大小的光阑称为视场光阑。
镜头的镜管通常被加工成罗纹状并漆成黑色以消除杂光的影响。
4）自动光圈在机器视觉中，自动光圈的主要作用是通过自动调整光圈控制入射光通量的大小，从而使CCD获得理想的曝光，以获得理想的图象。
自动光圈镜头目前主要有两类：一类是视频驱动型(Video)，另一类是直流驱动型（DC）。
5）变焦镜头变焦镜头的成像质量一般低于固定焦距镜头，但在无须改变物距的情况下通过焦距变化即可获得清晰的图象，从而提高了机器视觉的设计灵活性。
6）自动调焦自动调焦镜头可以根据不同的成像目标对镜头的焦距进行自动调整，从而确保在多种应用下都能实现精确聚焦。
CCD相机一般采用差分式对比传递函数方式进行自动调焦。
7）镜头接口物镜的接口尺寸国际标准共有三种：F型、C型、CS型。
F型比较通用，一般实用于焦距大于25mm的镜头，而小于25mm时因为物镜的尺寸不大，便采用C型或CS型。
8）镜头性能镜头的性能指标主要包括焦距、相对孔径、视场角度和光谱特性几个方面。
机器视觉基本概念——光学镜头
机器视觉基本概念——光学镜头光学镜头1. 焦距 Focal Length光学系统主点到焦点的距离。
2. 景深 Depth of field, DOF是指在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。
3. 数值孔径 Numerical Apeture (NA)孔径⾓：物镜光轴上的物体点与物镜前透镜的有效直接直径所形成的⾓度。
数值孔径 NA: 物镜前透镜与被检物体之间介质的折射率n和孔径⾓θ的正弦的乘积。
4. 分辨率 Resolution分辨率定位为: 能被分辨开来的两个物点之间的最⼩距离，称为镜头的物⽅分辨率，记为Resolution(物) 单位µm只有镜头分辨率和相机分辨率匹配，才能得到最佳成像效果。
像⽅分辨率 = 2 * 像元尺⼨时，说明此时镜头分辨率与相机完全匹配。
5. 畸变 Distortion畸变也称失真，是由于光阑球差的影响，不同视场的主光线通过光学系统后与⾼斯像⾯的交点⾼度不等于理想像⾼，⼆者之差就是畸变。
畸变通常有两种计算⽅法：光学畸变和TV失真。
Optical distortion = Δy/y * 100 [%]6. MTF7. 远⼼镜头与远⼼度当⼈眼观察同⼀个物体，近距离时，感觉物体⽐较⼤，远距离时，感觉物体⽐较⼩，这种现象叫做透视误差.⽤远⼼镜头来消除透视误差。
8. 视场 FOV视场也称为视野，是指能被视觉系统观察到的物⽅可视范围。
9. 放⼤倍率机器视觉⾏业⾥提到的镜头光学放⼤倍率通常是指垂轴放⼤倍率，即像和物的⼤⼩之⽐。
10. ⼯作距离及物像距离⼯作距离(WD)是指镜头最下端机械⾯到物体的距离。
物像距离(O/I)是指物平⾯到相机芯⽚间的距离。
物像距离=⼯作距离+镜头本体长度+法兰距。
11. 法兰距离和镜头接⼝所谓法兰距离，就是指相机机⾝与镜头接触的机械⾯到相机芯⽚之间的距离。
镜头的后截距需和相机的法兰距离对应，才能让光线聚焦在相机芯⽚上。
机器视觉技术与应用实战-FA镜头和远心镜头
芯镜头
《机器视觉技术与应用实战》
FA镜头参数介绍
下表是一款500万分辨率镜头参数说明，可以支持2/3以下传感器芯片尺寸的相机。
《机器视觉技术与应用实战》
镜头的辅助器件
1 扩焦镜：安装在镜头和相机之间，改变焦距，但是物距不变。
《机器视觉技术与应用实战》
镜头的辅助器件
2 近摄接圈：安装在镜头和相机之间，可单独或者组合使用，是近距离成像的有效辅助配件。
FA镜头一般有定焦镜头和变焦镜头，定焦镜头有对焦调节环和光圈调节环，变焦镜头则会多一个变焦调 节环如下图
《机器视觉技术与应用实战》
FA镜头的选型
选择FA镜头需要考虑以下几点，FA镜头能否满足技术要求 工作距离 景深 视野 分辨率 畸变 FA镜头能否满足技术要求 1）被测量物体是否在同一个测量平面，不在同一平面放大倍率是不同的。 2）FA镜头畸变小于1%是否影响检测结果 3）视差也就是当物距变大时，FA镜头对物体的放大倍数也会改变； 4）FA镜头镜头的解析度能不能满足要求； 5）由于视觉光源的几何特性，而造成的图像边缘位置的不确定性。不适当光源干扰下造成边界的确定性
《机器视觉技术与应用实战》
《机器视觉技术与应用实战》
（4） 镜头的视野 视野 (Field of view)：简称FOV,或者叫视场角，图像采集设备所能够覆盖的范围，即和靶面上的图像所对应 的物平面的尺寸；前面介绍过它和工作距离，镜头焦距和相机传感器芯片尺寸有关。相机标定和视觉精度也 需要视野的准确尺寸。
机器视觉之镜头基础知识
镜头基础知识光学镜头的主要参数焦距主点到焦点的距离称为光学系统的焦距，这是镜头的重要参数之一，它决定了像与实际物体之间的比例。
在物距一定的情况下，要得到大比例的像，则要求选用长焦距的镜头。
如图2所示，自物方主点H到物方焦点F的距离称为物方焦距或前焦距f；类似地，自像方主点H '到物方焦点F '的距离称为物方焦距或前焦距f '。
其定义具有方向性，如果主点到焦点的方向与光线的方向一致，则焦距为正；反之则为负。
图2中所示的情况，像方焦距f '>0，物方焦距f '<0。
如果系统两侧的介质相同，则f '=-f。
相对孔径与光圈数F数相对孔径为入瞳直径与焦距的比值D/f ' ，它主要影响像面的照度，照相镜头像面的照度与相对孔径的平方成正比。
为了满足景物较暗时摄影的需要，或者为了对高速运动物体摄影，要求采用很短的曝光时间，它们都要求提高像面的照度，因此就需要采用大的相对孔径。
镜头通常采用光圈数F来表示通光孔径的大小，光圈数F数为相对孔径的倒数，即F=f ' / D视场角（FOV：Field of view）与像面尺寸镜头的视场角决定了被拍摄景物的范围。
由于摄影系统一般是对远处景物成像，所以其像面通常位于焦平面附近，因此像面大小与视场角2W ' 的关系可表示为公式y ' =f ' tanW '公式中y ' 应该是像面区域的半径。
目前，工业相机通常使用CCD或者CMOS传感器作为像面接收器，有面阵和线阵两种，其工作区域的形状分别为矩形或线形，传感器的工作区域必须包含在镜头所确定的像面圆形区域之内。
在镜头的参数中，也经常使用传感器的大小来表示视场大小。
面阵传感器是由许多像素单元组成的一个矩形阵列，每个像素单元都是一个方形传感器。
面阵传感器的大小通线阵传感器也是由许多像素单元组成，与面阵传感器不同的是，这些像素单元排成一个单列。
机器视觉相机光源镜头分类
机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。 机器视觉系统是指通过机器视觉产品将被摄取 目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理 系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转 变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各 种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结 果来控制现场的设备动作。
光源分类
• 6、线性光源：超高亮度，采用柱面透镜聚光，适用于各种流水线连 续检测场合。 • 7、同轴光：同轴光源可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减 少干扰；部分采用分光镜设计，减少光损失，提高成像清晰度，均匀 照射物体表面。 • 8、点光源：大功率LED，体积小，发光强度高；光纤卤素灯的替代品， 尤其适合作为镜头的同轴光源等，高效散热装置，大大提高光源的使 用寿命。 • 9、组合条形光：四边配置条形光，每边照明独立可控制；可根据被 测物体要求调整所需照明角度，适用性广。 • 10、对位光源：对位光源速度快，视场大；精度高；体积小；便于检 测集成，亮度高，可选配辅助环形光。
灵活性高，可扩充性强，支持远距离传输，支持多点传输，技术成熟， 鲁棒性强，成本低 • USB3.0 灵活性高，传输距离短，可靠性低，技术不成熟
镜头分类
• 镜头的基本参数： • FOV：视野范围；WD：镜头第一个工作面到被测物体的距离；DOF： 景深； β：光学放大倍率；NA：数值孔径；Flange dis tance：后背焦 • 镜头的分类： • 1、按相机的不同分为面阵镜头和线阵镜头 • 2、按焦距分为定焦镜头和变焦镜头 • 3、按放大倍数分为定倍镜头和变倍镜头 • 4、按远心类型分为物方远心镜头、像方远心镜头和两侧远心镜头
机器视觉系统的组成
• 图像获取：光源、镜头、相机、采集卡、机械平台 • 图像处理与分析：工控主机、图像处理分析软件、图形交互界面 • 判决执行：电传单元、机械单元
光学镜头概述及分类
光学镜头概述及分类光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
镜头是机器视觉系统中的重要组件，对成像质量有着关键性的作用，它对成像质量的几个最主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。
镜头不仅种类繁多，而且质量差异也非常大，但一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择重视不够，导致不能得到理想的图像，甚至导致系统开发失败。
本文的目的是通过对各种常见镜头的分类及主要参数介绍，总结各种因素之间的相互关系，使读者掌握机器视觉系统中镜头的选用技巧。
根据有效像场的大小划分把摄影镜头安装在一很大的伸缩暗箱前端，并在该暗箱后端安装一块很大的磨砂玻璃。
当将镜头光圈开至最大，并对准无限远景物调焦时，在磨砂玻璃上呈现出的影像均位于一圆形面积内，而圆形外则漆黑，无影像。
此有影像的圆形面积称为该镜头的最大像场。
在这个最大像场范围的中心部位，有一能使无限远处的景物结成清晰影像的区域，这个区域称为清晰像场。
照相机或摄影机的靶面一般都位于清晰像场之内，这一限定范围称为有效像场。
由于视觉系统中所用的摄像机的靶面尺寸有各种型号，所以在选择镜头时一定要注意镜头的有效像场应该大于或等于摄像机的靶面尺寸，否则成像的边角部分会模糊甚至没有影像。
根据有效像场的大小，一般可分为如下几类：镜头类型有效像场尺寸1/4英寸摄像镜头 3.2mm×2.4mm（对角线4mm）1/3英寸摄像镜头 4.8mm×3.6mm（对角线6mm）电视摄像镜头1/2英寸摄像镜头 6.4mm×4.8mm（对角线8mm）2/3英寸摄像镜头8.8mm×6.6mm（对角线11mm）1英寸摄像镜头12.8mm×9.6mm（对角线16mm）35mm电影摄影镜头21.95mm×16mm（对角线27.16mm）电影摄影镜头16mm电影摄影镜头10.05mm×7.42mm（对角线12.49mm）135型摄影镜头36mm×24mm127型摄影镜头40mm×40mm照相镜头120型摄影镜头80mm×60mm中型摄影镜头82mm×56mm大型摄影镜头240mm×180mm根据焦距分类根据焦距能否调节，可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类。
光学镜头概述及分类
光学镜头概述及分类光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
镜头是机器视觉系统中的重要组件，对成像质量有着关键性的作用，它对成像质量的几个最主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。
镜头不仅种类繁多，而且质量差异也非常大，但一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择重视不够，导致不能得到理想的图像，甚至导致系统开发失败。
本文的目的是通过对各种常见镜头的分类及主要参数介绍，总结各种因素之间的相互关系，使读者掌握机器视觉系统中镜头的选用技巧。
根据有效像场的大小划分把摄影镜头安装在一很大的伸缩暗箱前端，并在该暗箱后端安装一块很大的磨砂玻璃。
当将镜头光圈开至最大，并对准无限远景物调焦时，在磨砂玻璃上呈现出的影像均位于一圆形面积内，而圆形外则漆黑，无影像。
此有影像的圆形面积称为该镜头的最大像场。
在这个最大像场范围的中心部位，有一能使无限远处的景物结成清晰影像的区域，这个区域称为清晰像场。
照相机或摄影机的靶面一般都位于清晰像场之内，这一限定范围称为有效像场。
由于视觉系统中所用的摄像机的靶面尺寸有各种型号，所以在选择镜头时一定要注意镜头的有效像场应该大于或等于摄像机的靶面尺寸，否则成像的边角部分会模糊甚至没有影像。
根据有效像场的大小，一般可分为如下几类：根据焦距分类根据焦距能否调节，可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类。
依据焦距的长短，定焦距镜头又可分为鱼眼镜头、短焦镜头、标准镜头、长焦镜头四大类。
需要注意的是焦距的长短划分并不是以焦距的绝对值为首要标准，而是以像角的大小为主要区分依据，所以当靶面的大小不等时，其标准镜头的焦距大小也不同。
变焦镜头上都有变焦环，调节该环可以使镜头的焦距值在预定范围内灵活改变。
变焦距镜头最长焦距值和最短焦距值的比值称为该镜头的变焦倍率。
变焦镜头有可分为手动变焦和电动变焦两大类。
变焦镜头由于具有可连续改变焦距值的特点，在需要经常改变摄影视场的情况下非常方便使用，所以在摄影领域应用非常广泛。
机器视觉系统之镜头篇
机器视觉系统中国大恒中国大恒（（集团集团））有限公司北京图像视觉技术分公司—镜头篇镜头－影响图像质量的关键因素图像质量的参数影响图像质量的因素分辨率（Resolution）镜头摄像机显示设备对比度（Contrast）镜头光源摄像机景深（Depth of Field）镜头失真（Distortion），也叫畸变镜头投影误差镜头主要内容光学系统的基本概念及相关知识 镜头的基本参数及相关知识如何选择镜头光学系统的基本概念及相关知识光学系统的基本概念光心和主轴光心是透镜的光学中心；主光轴又叫主轴，是指透镜通过光心的两个折射面曲率中心的连线及其延长线；透镜除了主光轴外，还有副光轴，凡是其他通过光心的任一直线都叫做透镜的副光轴；一个透镜的主光轴只有一个，而副光轴却有无数个光学系统的基本概念光心和主轴光学系统的基本概念焦点和焦平面光学系统的基本概念主点和主平面光学系统的基本概念共轭关系：在透镜成像过程中，物方的每一个点在像方都有相对应的一个点，每一条直线都有相对应的一条直线，每一个平面都有相对应的一个平面，物与像之间的这种相互关连的对应关系就是共轭关系。
光学系统的基本概念焦距焦距、、物距和像距从物方主点H 至物方主焦点F 的距离为物方焦距f 或称为前焦距。
从像方主点H′至像方焦点F′的距离为像方焦距f′或称为后焦距。
物方焦距和像方焦距统称为焦距。
透镜的物方主点到物平面的距离，称为物距。
透镜的像方主点到像平面的距离，称为像距。
薄透镜成像原理物距L像距L′影像性质L=∞L′= f 缩小的倒立实像,物与像分别位于镜头前后两则L 由∞向2f 值缩短L′由f 值向2f 值延长同上1:1 薄透镜成像原理L=2fL′=2f 的倒立实像,物与像分别位于镜头前后两侧L 由2f 值向f 值缩短L′由2f 值向∞延长放大的倒立实像,物与像分别位于镜头前后两侧L= fL′=∞同上(注:理论上成立,实际上并不成立)L ＜f L′＞f 放大的倒立虚像,物与像位于镜头的同侧共轴光学系统共轴光学系统共轴光学系统：：若光学系统的全部界面都由球面和平面构成，且个球面的球心均位于同一直线上，则该光学系统称为共轴光学系统；目前目前，，绝大部分工业镜头都属于共轴光学系统系统。
机器视觉光学镜头
机器视觉光学镜头机器视觉的集成和设计面临各种来自硬件、软件和电子方面问题的挑战，如果忽视光学性能规格，不了解如何评估光学器件，用户挑选合适的机器视觉镜头将会面临挑战。
通过了解10项镜头规格，可以帮助集成商和用户挑选镜头，来优化或评估各自系统的性能。
视觉系统光学性能的4项最基本参数是视野（field of view）、分辨率（resolution）、工作距离（working distance）和景深（depth of field）（见图）。
需要考虑的更高级的集成规格参数包括焦距（f）、maximum chip format、失真（distortion）、变焦/聚焦特点（zoom/focus）、design conjugate、聚焦远心（telecentricity）。
机器视觉系统的基本光学参数包括视野、工作距离、分辨率和景深。
放大倍数不是基本参数。
四大参数● 视野简单而言，视野应该是你需要检查的物体的尺寸。
很多从事机器视觉系统规格的工程师是从放大倍数的角度来思考的。
然而，放大倍数是一种相对规格，依赖于图像传感器的尺寸和显示器件的尺寸。
从视野或分辨率的角度来说，它没有真正意义。
例如，一种具备50 倍放大倍数的系统可能具有 5.3 毫米的视野（假如该系统使用的是1/2 英寸CCD 和13 英寸显示器）或15.2 毫米的视野（1 英寸CCD、19 英寸显示器）。
你必须规定视野，以确保视觉系统能够检验你感兴趣的整个区域。
● 分辨率只有规定视野而不是规定放大倍数，才能确保系统将具有合适的分辨率。
分辨率是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。
系统的分辨率是由光学器件的调制传递函数（modulation transfer function, MTF）、摄像机、电缆和显示硬件等多个参数决定的。
MTF 限定了部件在分辨率和对比度方面的总体成像性能。
光学器件的MTF 常常被忽略，而仅仅根据基本放大倍数和摄像机像素数量来计算系统的分辨率是。
视觉工业镜头的常用知识
视觉工业镜头的常用知识[视觉工业镜头]一般称为光学镜头，摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
镜头是机器视觉系统中的重要组件，对成像质量有着关键性的作用，它对成像质量的几个主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。
工业镜头的分类1.定焦距镜头：镜头的焦距不可以调节，镜头视角固定，光圈可以调节。
2.变焦距镜头：镜头的焦距可以调节，镜头的视角、视野可变。
3.特殊镜头：用于特殊场合的镜头。
工作距离是指镜头下表面到被检测物体的距离，小于小工作距离或者大于大工作距离的系统均不能正确成像。
视场角指镜头所能覆盖的范围，通常以角度来表示。
镜头焦距相同的情况下，成像传感器的靶面越大，视场角越大。
成像传感器靶面相同的情况下，镜头焦距越小，视场角越小。
我们知道[视觉工业镜头]在实际拍摄调焦过程中，当我们用手动聚焦对准被摄景物平面聚焦完毕后，在轻轻地左右转动聚焦圈，有时会发现在一定的范围内影像还是清晰的，当超过了一定的范围后，影像的清晰度就下降了。
这就涉及到了两个名词，景深和焦深，现在维视图像主要给大家分享下景深和焦深的区别。
相机抓拍图像时，通过透镜获得的图像不一定能真实地再现实际工件的形状，这种现象叫作畸变。
对角线向内缩短的畸变（畸变值为负）叫桶形畸变，对角线向外拉伸的畸变（畸变值为正）叫枕形畸变。
畸变只影响成像形状，而不影响成像的清晰度。
人的肉眼无法感觉小于2%的畸变，在进行高精度的测量时，需要校正畸变。
[视觉工业镜头]焦深与景深的区别1.含义不同：景深是景物中能产生较为清晰影像的纵长距离；焦深是影像的焦平面可允许移动的距离。
2.当摄距减小时，景深减小，焦深增大；当摄距增大时，景深增大，焦深减小。
3.当景物的成像比例增大时（如使用长焦镜头、缩短摄距等），景深减小，焦深增大；当景物的成像比例减小时（如使用短焦镜头、增大摄距等），景深增大，焦深减小。
4．减小光圈时，景深和焦深都增大；增大光圈时，景深和焦深都减小。
机器视觉镜头的选型
机器视觉镜头的选型一、镜头主要参数 1.焦距（Focal Length）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。
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(Sensor Size)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 of Field,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(Working distance,WD)镜头第一个工作面到被测物体的距离。
8、视野范围(Field of View,FOV)相机实际拍到区域的尺寸。
9、光学放大倍数(Magnification,?)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*sin a/2。
机器视觉镜头的原理及作用
机器视觉镜头的原理及作用机器视觉镜头是一种工业相机镜头，是专门设计用于机器视觉系统的镜头，主要作用是将被拍摄物体的图像项目到相机的传感器上，用于自动进行图像采集、处理和分析等，在高精度测量、自动化装配、无损检测、机器人导航等众多领域有着广泛的应用。
1.机器视觉镜头的原理机器视觉镜头的原理主要涉及光学成像、几何光学、物理光学等领域，包括焦距、视场、光圈等性能参数。
下面，我们一起具体了解机器视觉镜头的原理。
①光学成像原理。
光学成像原理，即：镜头通过多个透镜组（像空间透镜和物空间透镜）将光线聚焦到传感器上，生成物体的数码图像。
透镜组在光路中的位置和间距会影响镜头的焦距、视场、分辨率等性能参数。
②几何光学原理。
镜头的几何光学原理，即在满足光线反射和折射定律的条件下，将物体的反射光聚焦到传感器表面。
在此过程中，需要克服透镜的像差、畸变、色差等问题，以提高成像质量。
③物理光学原理。
在用物理光学原理分析镜头成像时，需要考虑光的波动性和干涉现象。
这会影响镜头的分辨率、对比度、色散等性能的参数。
例如，镜片的涂层可以解决反射和散射问题，提高图像质量。
④焦距与视场。
镜头的焦距是指物体与镜头的距离，它决定了镜头视场的大小，即相机能够捕捉到的图像范围。
焦距越长，视场越窄，图像放大倍数越大；焦距越短，视场越宽，图像放大倍数也越小。
⑤光圈与景深。
光圈是镜头中的一个可调节孔径，用来控制通过镜头的光线数量。
光圈大小可以调节景深（即成像清晰范围），影响了图像的亮度和成像的质量。
光圈越大，进光量越多，景深越浅；光圈越小，进光量越少，景深越深。
⑥分辨率。
分辨率是指镜头能够分辨的最小间距，用来衡量镜头成像的清晰度。
分辨率越高，镜头的成像质量越好。
一般搭配时应使机器视觉镜头的分辨率与传感器的像素匹配，才能充分发挥镜头的系统性能。
2.机器视觉镜头的作用机器视觉系统在电子制造、工业制造等领域有着广泛的应用，作为视觉系统最重要的组成部分，机器视觉镜头对系统的性能和效果有着决定性的影响。
机器视觉系统————工业镜头
工业镜头收藏工业镜头光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
镜头是机器视觉系统中的重要组件，对成像质量有着关键性的作用，它对成像质量的几个最主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。
镜头不仅种类繁多，而且质量差异也非常大，但一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择重视不够，导致不能得到理想的图像，甚至导致系统开发失败。
一、镜头基本概念1、视野(FOV)图像采集设备所能够覆盖的范围，它可以是在监视器上可以见到的范围，也可以使设备所输出的数字图像所能覆盖的最大范围。
2、最大/最小工作距离（Work Distance）从物镜到被检测物体的距离的范围，小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像。
3、景深（Depth Of Field）在某个调焦位置上，景深内的物体都可以清晰成像。
4、畸变几何畸变指的是由于镜头方面的原因导致的图像范围内不同位置上的放大率存在的差异。
几何畸变主要包括径向畸变和切向畸变。
如枕形或桶形失真。
5、镜头接口(1)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(2)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。
(3)C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。
6、成像面可以在镜头的像面上清晰成像的物方平面7、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。
8、焦距焦距是像方主面到像方焦点的距离。
如16mm，25mm9、分辨率测量系统能够重现的最小的细节的尺寸常常用每毫米线对来表示，也就是根据这个镜头能够分辨一毫米内多少对直线。
选择镜头的时候必须注意厂商给出的分辨率的定义方式。
10、qlp/mm (line pair per mm)lp/mm是表征分辨率的最简单的指标，但不是最佳指标，最佳的指标是镜头的调制传递函数MTF。
光学镜头
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光圈调节
向上转动光圈环至下一个f/光圈数（例如从f/4到f/5.6）,光圈大小减半（即达到胶片的光量减半）；向下 转动光圈环至下一个f/光圈数（例如从f/4到f/2.8）。光圈大小增加一倍。
应用领域
光学工业镜头广泛用于反射度极高的物体定位检测，如：金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测，芯片 和硅晶片的破损检测，MARK点定位，玻璃割片机、点胶机、SMT检测、贴版机等工业精密对位、定位、零件确认、 尺寸测量、工业显微等CCD视觉对位、测量装置等领域。
视角90度以上，适用于拍摄距离近且范围大的景物，又能刻意夸大前景表现强烈远近感即透视。35mm相机的 典型广角镜头是焦距28mm，视角为72度。120相机的50，40mm的镜头便相当于35mm相机的35，28mm的镜头．
长焦距镜头
适于拍摄距离远的景物，景深小容易使背景模糊主体突出，但体积笨重且对动态主体对焦不易。35mm相机长 焦距镜头通常分为三级，135mm以下称中焦距，135－500mm称长焦距，500mm以上称超长焦距。120相机的150mm 的镜头相当于35mm相机的105mm镜头。由于长焦距的镜头过于笨重，所以有望远镜头的设计，即在镜头后面加一 负透镜，把镜头的主平面前移，便可用较短的镜体获得镜体获得长焦距的效果。
C型镜头
法兰焦距是安装法兰到入射镜头平行光的汇聚点之间的距离。法兰焦距为17.526mm或0.690in。安装罗纹为： 直径1in，32牙.in。镜头可以用在长度为0.512in (13mm)以内的线阵传感器。但是，由于几何变形和市场角特 性，必须鉴别短焦镜头是否合用。如焦距为12.6mm的镜头不应该用长度大于6.5mm的线阵。如果利用法兰焦距尺 寸确定了镜头到列阵的距离，则对于物方放大倍数小于20倍时需增加镜头接圈。接圈加在镜头后面，以增加镜头 到像的距离，以为多数镜头的聚焦范围位 5－10%。镜头接长距离为焦距/物方放大倍数。
机器视觉系统之镜头篇
工业相机镜头的选择
要点一
总结词
在选择工业相机镜头时，需要考虑镜头的接口类型、 分辨率、光圈、焦距等因素。
要点二
详细描述
根据实际应用场景的不同，需要选择不同类型的工业 相机镜头。例如，如果需要拍摄较大面积的目标，可 以选择视场角较大的镜头；如果需要高精度的测量和 识别，可以选择高分辨率的镜头。此外，还需要考虑 镜头的接口类型、光圈、焦距等因素。在选择工业相 机镜头时需要综合考虑实际应用场景、拍摄目标类型 以及相机性能等因素。
分辨率与畸变
总结词
分辨率越高，能够分辨的细节越丰富；畸变越严重，图 像越失真。
详细描述
镜头的分辨率是指其能分辨的细节程度，一般用像素数 表示。高分辨率的镜头可以捕捉到更多的细节信息，适 合用于高精度的视觉应用。但是，当分辨率超过一定限 度时，人眼对细节的分辨能力将达到极限，无法再分辨 出更多细节。另外，一些镜头存在畸变现象，使得图像 产生失真或变形。一般来说，广角镜头比长焦镜头更容 易出现畸变。
主要性能参数
焦距
定义镜头视角大小的重要参数 ，焦距越长，视角越窄。
分辨率
镜头的成像质量指标，通常以 最大分辨率为佳。
光圈
控制进入镜头的光量，光圈越 大，进入的光线越多。
成像面尺寸
表示镜头能够捕捉到的图像范 围大小。
工作距离（WD）
镜头与目标物体之间的距离， 根据应用需求来确定。
镜头在机器视觉系统中的作用
详细描述
远心镜头的光学设计与其他镜头不同，其物 方主光线与镜头的光轴平行，因此可以在拍 摄较大视场角的同时保持较深的景深。远心 镜头适用于一些需要大景深和高精度测量场 景，如半导体缺陷检测、PCB板对位等。
显微镜头
总结词
机器视觉镜头介绍
机器视觉镜头介绍镜头的基本功能就是实现光束变换（调制），在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。
镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
一、镜头的基本构成常见的以成像为目的的镜头，可以分为透镜组合光阑两部分。
1.透镜单个透镜是进行光束变换的基本单元。
常见的有凸透镜和凹透镜两种，凸透镜对光线具有会聚作用，也称为会聚透镜或正透镜；凹透镜对光线具有发散作用，也称为发散透镜或负透镜。
镜头设计中常常将这两类镜头结合使用，校正各种像差和失真，以达到满意的成像效果。
2.光阑光阑的作用就是约束进入镜头的光束部分。
使有益的光束进入镜头成像，而有害的光束不能进入镜头。
根据光阑设置的目的不同，光阑又进一步细分为以下几种：孔径光阑：它决定了进入镜头的成像光束的多寡（口径）。
从而决定了镜头成像面的亮度，是镜头的关键部件之一。
通常讲的“调节光圈”，就是调节孔径光阑的口径，从而改变成像面的亮度。
视场光阑：它限制、约束着镜头的成像范围。
镜头的成像范围可能受一系列物理的边框、边界约束，因此实际镜头大多存在多个视场光阑。
例如，每个单透镜的边框都能限制斜入射的光束，因此它们都可以算作视场光阑；CCD、CMOS或者其它感光器件的物理边界也限制了有效成像的范围，因此这些边界也是视场光阑。
消杂光光阑：为限制杂散光到达像面而设置的光阑。
镜头成像的过程中，除了正常的成像光束能到达像面外，仍有一部分非成像光束也到达像面，它们被统称为杂散光。
杂散光对成像来说是非常有害的，相对于成像光束它们就是干扰、噪声，它们的存在降低了成像面的对比度，降低了系统的传函。
为了减少杂散光的影响，可以在设计过程中设置光阑来吸收阻挡杂散光到达像面，为此目的而引入的光阑都称为消杂光光阑。
一般地可以这样理解，透镜和光阑都是镜头的重要光学功能单元，透镜侧重于光束的变换（例如实现一定的组合焦距、减少像差等），光阑侧重于光束的取舍约束。
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机器视觉光学镜头的简介及分类
镜头对于机器视觉系统来说具有非常重要的作用，其功能就是光学成像，对成像质量的几个最主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。
由此可见，镜头的选择对成像质量有着关键性的作用。
现在，西安易菲特视觉系统为大家简单的介绍下机器视觉光学镜头的分类：
根据焦距能否调节，可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类。
依据焦距的长短，定焦距镜头又可分为鱼眼镜头、短焦镜头、标准镜头、长焦镜头、超长焦五大类。
而变焦镜头又可分为手动变焦和电动变焦两大类。
根据有效像场的大小划分，分为最大像场和清晰像场。
照相机或摄影机的靶面一般都位于清晰像场之内，这一限定范围称为有效像场。
根据用途的特殊性划分，分为显微镜头、微距镜头、远心镜头、紫外镜头和红外镜头。
显微镜头一般是成像比例大于10:1的拍摄系统所用，微距镜头一般是成像比例为2:1～1:4的范围内的特殊设计的镜头，远心镜头主要是为纠正传统镜头的视差而特殊设计的镜头，紫外镜头和红外镜头是专门针对紫外线和红外线进行设计的镜头。
而根据镜头接口类型划分，工业摄像机常用的镜头包括C接口、CS接口、F接口、V 接口、T2接口、徕卡接口、M42接口、M50接口等。
以上就是机器视觉光学镜头的简介和分类，很多人都不太注意镜头的选择，从而导致一系列问题的出现，希望大家能够重视光学镜头的选择。
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