工业相机镜头的基础知识 PPT

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。

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。

工业镜头基础知识整理1.为什么需要镜头？镜头等同于针孔成像中针孔的作用，所不同的是，一方面镜头的透光孔径比针孔大很多倍，能在同等时间内接纳更多的光线，使相机能在很短时间内（毫秒到秒级）获得适当的曝光；另一方面，镜头能够聚集光束，可以在相机胶片上产生比针孔成像效果更为清晰的影像；2.镜头的组成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3.工业镜头的接口物镜的接口有三种国际标准：F接口、C接口和CS接口。

F接口是通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头，当物镜的焦距小于25mm时，物镜的尺寸不大，一般采用C 型或CS型接口。

C和CS型接口的区别：C与CS型接口的区别在于镜头与相机接触面（基准面）至相机焦平面（摄像机CCD光电感应器所处位置）的距离，即法兰距不同，C型接口法兰距为17,562mm，CS型接口法兰距为12.5mm。

C型接口镜头与CS型相机之间增加一个5mm的C/CS转接环可以配合使用，CS型接口与C型接口相机无法配合使用。

4.工业镜头的基本参数视场：Field of View，即FOV，也叫视野范围，指可以观测到的物体的可视范围。

工作距离：Working Distance，即WD，指从镜头前部到受检物体表面的距离，在该距离下镜头可以清晰成像。

分辨率：Resolution，指镜头可清晰分辨被拍摄物体细节的能力，在像平面1mm内可以分辨开的黑白相间的线条对数，分辨率的单位是“线对/毫米”（lp/mm）。

一般说的百万象素级的镜头,分辨率为100线对/mm。

景深：Depth of View，在景物空间中，位于调焦平面前后一定距离内还能够清晰成像的纵深距离，也就是在实际像平面上获得相对清晰影像的景物精简深度范围。

焦距：Focal Length，焦距是从镜头的中心点到焦平面上所形成的清晰影像之间的距离，焦距数值小，视角大，所观察到的范围也大，但距离远的物体成像不是很清晰，焦距数值大，视角小，观察范围小，但距离较远的物体也可以清晰成像，有定焦和变焦两种镜头型号。

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。