鏡頭基本知識和選型方法

鏡頭技術指標

一、焦距

入射光平行于鏡頭光軸入射時，鏡頭后主點到成像面的距離，稱為焦距。衡量光學系統對光線聚集或散發的程度。

二、視場角

視場角是指鏡頭相對成像面的張角。視場角由鏡頭焦距和像面尺寸決定，焦距越大，視場角越小，焦距越短，視場角越大。若Y為sensor的短邊尺寸，則短邊視場角20=2xarctany/2/f）

三、工作距離

鏡頭聚焦清晰時，被測表面與鏡頭最前端的距離稱為鏡頭的工作距離。

四、視野范圍

視野范圍是指物體被成像的實際范圍。

五、光圈

光圈數又稱為F數，是像方焦距與鏡頭入瞳直徑的比值，光圈數越大，鏡頭相對孔徑越小，進光量越小，圖像亮度越暗，景深越大。

    
 
 

六、景深

被攝物體能夠清晰成像的前后距離范圍。無需重新對焦，在一定工作距離內依舊可以成像清晰，這個成像清晰的距離就是景深。

由景深計算公式可以得到

（1）鏡頭光圈越大，景深越小                 （3）鏡頭對焦距離越近，景深越小

（2）鏡頭焦距越長，景深越小                 （4）后景深大于前景深

七、分辨率

一般用像方空間分辨能力來描述鏡頭的解像力，單位為每mm內的黑白線對數（1p/mm）；在搭配相機使用時，鏡頭可分辨的黑白線對寬度應小于或等于相鄰兩個像元尺寸；實際應用中建議鏡頭的分辨率要高于相機的分辨率。

 

八、畸變

畸變表征物體被鏡頭所成像與真實形狀的失真程度，常見類型有桶形畸變和枕形畸變。

（1）鏡頭畸變大小與視場角有關系，與鏡頭光圈無關；

（2）畸變有助于實現大視場角，但因失真高對檢測不利。

 九、靶面大小

鏡頭最大成像面指經過鏡頭后所成像的最大范圍，當其小于圖像傳感器尺寸時，將出現暗角或黑邊。

十、相機接口

相機接口為相機與鏡頭的連接方式，保證鏡頭安裝緊固不松動和鏡頭所需后焦。鏡頭法蘭口即鏡頭安裝承靠面與成像面的距離稱為法蘭后焦，不同鏡頭的法蘭后焦不同，影響鏡頭對焦距離、清晰度。

鏡頭選型流程

一、計算鏡頭焦距

例：如選用500M相機，像素數2448×2048，像元大小3.45um，要求工作距離在400mm以內，檢測范圍120×100mm，則鏡頭焦距為多少？

像面大?。?448×45um=8.45mm

利用

根據焦距計算結果可選用焦距25mm的鏡頭，選用比計算結果小的焦距可以更好的覆蓋檢測范圍。

 二、計算鏡頭像面

再根據選用的相機500M，靶面大小為2/3英寸，鏡頭的像面要大于等于相機的靶面，則鏡頭需要選用2/3英寸以上的像面。

初步選型鏡頭

 三、計算相機視野范圍和鏡頭視場角

例：選用130M相機，像素數1280×1024，像元大小4.8um，鏡頭焦距6mm，工作距離400mm，計算相機的視野范圍和鏡頭視場角？

像面大?。篐=1280×4.8um=6.144mm，V=1024×4.8um=4.9152mm

利用