前言

随着机器视觉的不断发展，镜头选型这门技术也越来越重要，很多人面临镜头相机的选型都会遇到种种困难，本文就介绍了镜头选型的基础内容。

一、镜头成像原理

凸透镜成像原理为基础通过透镜组合，把物体发出反射的光线成像在平面上（与芯片面重合）。

二、技术指标介绍

1.焦点/焦距

在这里插入图片描述
焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指平行光入射时从透镜光心到光聚集之焦点的距离 [1] 。具有短焦距的光学系统比长焦距的光学系统有更佳聚集光的能力。简单的说焦距是焦点到面镜的中心点之间的距离。照相机中焦距f<像距<2f 才能成像。

2.光圈

在镜头内部，有个多边形或者圆形且面积可变的孔状光栅装置，这个装置叫光圈光圈控制镜头的通光量光圈系数描述其大小。光圈系数是指镜头焦距f’与整个镜头入瞳直径D的比值，通常用f/#表示。公式f/#=f’/D。f/#越小，光圈越大。一般f/#的值以根号2递增，面积则为2倍。
在这里插入图片描述

3.工作距离

镜头聚焦清晰时，被测目标与镜头最前端的距离。

4.视场角/视野

在这里插入图片描述
WD=,f’<<,视场角>>，FOV>>; f’=,视场角==，WD>>,FOV>>;
（相同的工作距离下，焦距越短，视场角越大，视野也就越大；相同焦距镜头，视场角一定，工作距离越远，视野越大）

在这里插入图片描述

5.放大倍率

像的大小与物的大小之比，计算公式β=传感器尺寸/视野尺寸。
确定了相机分辨率和像素大小，就可以计算出芯片尺寸（Sensor size）；
芯片尺寸除以视野范围(FOV)就等于光学放大倍率。
β = CCD / FOV　（像的大小与物的大小之比，计算公式β=传感器尺寸/视野尺寸。）

6.分辨率

在这里插入图片描述

分辨率是表示成像系统再现物体细节能力的关键指标。单位线对每毫米（lp/mm）。
镜头匹配的像元尺寸(um)= {(1000um/mm)} / { 2*镜头分辨率（lp/mm）}
选型时，建议镜头匹配的像元尺寸<=相机的像元尺寸
物方分辨率（um）（系统能分辨出的最小物体的特征尺寸）（分辨精度）=传感器像元尺寸（um）/放大倍率

7.景深（景深小，清晰些)

在这里插入图片描述

能在像平面上获得清晰像的物方空间的深度
影响景深的主要因素（1.镜头光圈 2.镜头焦距 3.拍摄距离）
1.光圈越大，景深越小；反之亦然 ; （光圈(F)>>,景深<<;光圈(F)<<,景深>>）
2.镜头焦距越长，景深越小；反之亦然; （ f’>>,景深<<;f’<<,景深>>)
3.拍摄距离越远，景深越大(WD>>,景深>>;WD<<,景深<<）

8.畸变

畸变：由于镜头在不同视场放大倍率不一样，使得像相对于物体失去相似性，这种像变形的像差称为畸变。
在这里插入图片描述

枕型畸变（凹），桶型畸变（凸）

9.TV畸变

图像的视觉畸变度量

10.后截距

在这里插入图片描述

后截距Fb一般是指的镜片组最后面的表面中心到焦点的距离，由镜头或光学系统最后一面到像面的距离为光学后截距光学后截距(BFL).
法兰面：法兰面若是指法兰盘，它是金属管道的连接配件，垂直焊接在管道的端部，两个法兰面对齐后，用螺栓和螺母将他们连接在一起，管道就连在一起了。对应镜头就是机械，光学后截距上面一点大一号的圆面

法兰距：镜头法兰面到像面（芯片）距离
机械后截距：镜头最后的机械面到像面距离
光学后截距：镜头最后端镜面表面顶点到像面的距离