工业镜头主要参数

主要考虑参数有景深、视场（FOV）、工作距离(WD)、镜头放大倍数、焦距、光圈、靶面、接口。

焦距

焦距（常用f表示）决定视场角的大小，焦距小，视场角大；焦距大，视场角小。

视场角大小和CCD传感器尺寸和镜头焦距有关：

水平视场角 = 2 × arctan（w / 2f）;

垂直视场角 = 2 × arctan（h / 2f）;

视场角 = 2 × arctan（d / 2f）;

w为CCD的宽，h为CCD的高，d为CCD对角线长。

光阑 diaphragm

又称光圈（光圈的硬件设备）。镜头中用于调节并控制入射光通量。要注意区分普通所述的光圈是指光圈系数（即光圈大小）还是指光阑。

光圈起到下列作用：

1、限制由镜头进入的光通量，调节影像的亮度；

2、减少镜头的残留像差，提高解像力；

3、变换景深；

4、使画面中心部和边缘部的光量均匀。

光阑系数

即光圈系数,简称光圈，用F表示，以镜头焦距f和通光孔径D的比值衡量。每个镜头都会标明最大F值，例如6mm/F1.4代表最大孔径为4.29毫米。光通量与F值的平方成反比关系，F值越小，光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号2倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。

靶面

每种机器视觉镜头都只能兼容芯片不超过一定尺寸的相机。因此选择机器视觉镜头时一定要先确定工业相机的芯片尺寸，为了保证整幅图像的质量，机器视觉镜头的最大适配芯片尺寸必须大于与之配套的芯片尺寸，否则会引起严重的畸变和相差。

接口

机器视觉镜头接口和相机接口都分为C、CS、F和其他更大尺寸的接口类型。相机和镜头是互补的，即C接口的相机只能用C接口的镜头。

工作距离、视场

   焦距f ＝ WD × 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V)
　　视场FOV ( H or V) ＝ WD × 靶面尺寸( H or V) / 焦距f
　　视场FOV( H or V) ＝ 靶面尺寸( H or V) / 光学倍率
　　工作距离WD = f(焦距）× 靶面尺寸/FOV( H or V)
　　光学倍率 ＝ 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V)

景深

焦距越短，景深越大；光圈越小，景深越大；镜头离物体的距离越远，景深越大；小光圈和良好的光线使聚焦更简单，但是小光圈会丧失物体的精细结构。相机芯片像元越大景深越大。

景深的相关概念与计算

景深和超焦距及其应用

光谱特性

光学镜头的光谱特性主要指光学镜头对各波段光线的透过率特性。在部分机器视觉应用系统中，要求图像的颜色应与成像目标的颜色具有较高的一致性。因此希望各波段透过光学镜头时，除在总强度上有一定损失外，其光谱组成并不发生改变。影响光学镜头光谱特性的主要因素为：膜层的干涉特性和玻璃材料的吸收特性。在机器视觉系统中，为了充分利用镜头的分辨率，镜头的光谱特性应与使用条件相匹配。即：要求镜头最高分辨率的光线应与照明波长、CCD器件接受波长相匹配，并使光学镜头对该波长的光线透过率尽可能的提高。