內容提要
1.鏡頭定義：介紹光學鏡頭的定義
2.鏡頭分類：從球面鏡到非球面鏡，從定焦到變焦，從短焦到長焦，盡可能 多的闡述鏡頭種類
3.鏡頭引數：以computar鏡頭為例，例項分析鏡頭引數
4.鏡頭成像影響因子：分析影響鏡頭成像各種工藝誤差
5.工業鏡頭常見種類：羅列幾種常用的工業鏡頭
6.鏡頭選型因素：介紹影響鏡頭選型的考慮因素
用以生成影響的光學部件即是鏡頭。在機器視覺中，鏡頭一般由多片透鏡組成，直接影響成像質量的優劣。
2.鏡頭分類
按照外形功能：球面鏡頭、非球面鏡頭、針孔鏡頭、魚眼鏡頭
按照焦距：短焦鏡頭、中焦鏡頭、長焦鏡頭
按照視場大小：廣角鏡頭、標準鏡頭、遠攝鏡頭
按照結構：固定光圈定焦鏡頭、手動光圈定焦鏡頭、自動光圈定焦鏡頭、手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭、啟動光圈電動變焦鏡頭、電動三可變（光圈、焦距、聚焦）鏡頭
下面會依次介紹這些種類鏡頭。
球面鏡頭
反射面為球面
鏡頭的鏡片為球面
成本低像差大，成像質量一般
非球面鏡
折射面不是球面
減少鏡片像差
一般鏡片組會有
一、兩片非球面鏡
針孔鏡頭
鏡頭針頭大小
攝像元件硬幣大小
魚眼鏡頭
焦距極短
視角接近180°
固定光圈定焦鏡頭
光圈固定不可調
結構簡單，**便宜
安防行業
手動光圈定焦鏡頭
光圈範圍f1.2-f3.5不等
光圈可手動，對焦也可手動
cctv鏡頭
自動光圈定焦鏡頭
光圈外環增加齒輪嚙合傳動的微型電機
手動光圈變焦鏡頭
焦距可變
焦距調整環
手動變焦
自動變焦
自動光圈電動變焦鏡頭
微型電機與鏡頭的變焦環配合
電動三可變鏡頭
光圈可電動改變
焦距可電動改變
對焦可電動改變
電影攝像機
長焦鏡頭
拍攝距離遠
景深小135mm-500mm
500mm以上超長焦距
標準鏡頭
視角約50°
35mm
微距鏡頭
工作距離非常短
微距接圈可使工作距離變短
廣角鏡頭
視角90°以上
折射式望遠鏡
焦距非常長
長達幾公尺
太空探測
反射式望遠鏡
反射鏡面
太空望遠鏡
3.鏡頭引數
主要鏡頭引數如下
焦距f —從透鏡中心到光聚集之焦點的距離；
畸變 —光學透鏡的透視失真；
景深dof —指在被攝物體聚焦清楚後，在物體前後一定距離內，其影像仍然清晰的範圍；
光圈係數f —鏡頭焦距/通光孔徑，即光通量；
視場fov —鏡頭能夠觀察到的實際範圍的大小；
解析度 —代表鏡頭記錄物體細節的成像能力；
工作距離wd —從鏡頭到被檢測物體的距離；
最大相容晶元尺寸 —鏡頭能支援的最大清晰成像的範圍；
光學放大倍率β —相機晶元尺寸/視場尺寸；
鏡頭介面 —c口和cs口，c口鏡頭加5mm延長管可用於cs口相機；
支援晶元尺寸 —2/3』,1/2』等支援相機尺寸，鏡頭支援尺寸需大於等於配套相機 尺寸。
zui例項分析鏡頭引數，以computar鏡頭為例。
左列引數：
鏡頭型號：m2514—mp2 焦距25，光圈1.4 百兆鏡頭
相機實物
相機尺寸：長、直徑等
中間引數：
焦距：25mm
最大光圈（f數）：1.4-16
最大影象格式（最大感測器尺寸）：8.8mm*6.6mm（φ11mm），2/3『』
工作範圍：光圈 f1.8-f16.0 對焦：0.15mm-無窮遠
控制：光圈手動，對焦手動
目標尺寸：10.6cm（h）*7.6cm（v），2/3『』
視場角：2/3『』，直徑_24.9°，水平_20.0°, 垂直_15.1°
1/2『』，直徑_18.2°，水平_14.6°, 垂直_11.0°畸變：2/3『』，-0.3%（y=5.5），1/2『』，-0.1%（y=4.0）
後焦距：13.1mm，是指厚透鏡最後乙個光學表面到後焦平面的距離
法蘭焦距：17.526，鏡頭與相機連線的表面到成像靶面的距離
介面：c口
濾光片尺寸：m30.5 p=0.5mm 指鏡頭前端新增濾光片的尺寸
尺寸：33.5mm*36.0mm
重量：71g
右列引數：
工作距離 光學倍率 接圈 不同晶元下的視野範圍
描述不同工作距離與鏡頭放大率、不同晶元下的視野範圍的關係。
從資料上看，工作距離越小，光學放大倍率先增大後減小，視場越來越小，且晶元尺寸約大，視場越大。
倆個有關鏡頭引數的重要關係：
光圈越小，景深越大
2.工作距離越大，失真越小
4.鏡頭成像影響因子
像差，實際工作中光學系統所成的像與近軸光學（高斯光學，理想光學），有一定偏離，這個偏離稱為像差。
像差有球面像差、彗形像差、像散、場曲、畸變以及波長引起的色散。
球差：焦點不能以點的方式集中於光軸
慧差：焦平面所得到的像稱慧尾形狀的亮斑
像散：成像不清晰、
場曲：在乙個平坦的像平面上，影響的清晰度從**像外發生變化，聚焦形成 弧形。
畸變：物體上的志向經過透鏡成像後變成彎曲的現象。鏡頭邊緣的放大率大於中間放大率，枕型畸變，鏡頭邊緣的放大率小於中間放大率，桶型畸變。
色差：投射材料折射率隨波長變化，物體點發出不同的波長光線時，經過光學 系統不會聚在一點，形成有色的瀰散斑。
5.工業鏡頭常見種類
cctv鏡頭
機器視覺常用的普通鏡頭
定焦手動可調光圈
手動對焦
遠心鏡頭
極低畸變
大景深放大倍率不變
解析度高
物方遠心鏡頭：消除物方由於調教不準確帶來的讀數誤差
物距發生改變，測得物體尺寸不變
像方遠心鏡頭：消除像方調焦不准引入的測量誤差
ccd晶元安裝位置有改變，ccd成像大小不變
雙側遠心鏡頭：兼顧優點，視覺測量
顯微鏡頭
更高放大倍數
線陣鏡頭
f口搭配線陣相機
變焦鏡頭
不同位面的目標進行檢測
定焦鏡頭+絲槓類似於變焦
6.鏡頭選型因素
視野fov：拍攝目標的大小
工作距離wd：鏡頭到目標的距離
鏡頭介面：c、cs等
鏡頭解析度：鏡頭解析度需要比相機大。在實際應用中，百萬畫素也可以勝任500萬相機
景深：目標可清晰成像的範圍
畸變：高精度尺寸測量時需要注意
視場、工作距離、感測器決定鏡頭的焦距
其他引數決定鏡頭的品質，包括遠心、顯微、低畸變、高解析度等
鏡頭引數間相互關係：
焦距大小影響情況：
焦距越小，景深越大；
焦距越大，畸變越小；
光圈越大，影象亮度越高；
光圈越大，景深越小；
最大光圈越大，解析度越高；
光圈越大，畸變越嚴重；
成像**與邊緣情況：
成像**解析度、光強、畸變都要比邊緣高
光波長的影響情況：
波長越短，影象解析度越高
單色光干擾小
高精度測量需採用短波長單色光照明
機器視覺硬體 相機鏡頭的選型
相機鏡頭的選型 1 焦距 focal length 記為f。從鏡頭中心點到膠平面上所形成的清晰影像之間的距離。一般 情況下，焦距越大，工作距離越大，視角越小 焦距越小，工作距離越小，視角越大。2 ccd晶元的尺寸 sensor size 正常的 1英吋 25.4mm ccd相機沿用的 1英吋 16m...
機器視覺之鏡頭簡介
簡單講鏡頭就是在其一端收集物體的光線，並將光線在另一端匯聚為實像，並投影到接收面的物體。此時，匯集光線的點稱為焦點，鏡頭中心到焦點的距離稱為焦點距離。當鏡頭為凸鏡時，焦點距離將根據鏡頭的厚度 膨脹 程度不同而各不相同，膨脹程度越大焦點距離越短。鏡頭幾個基本的引數包括焦距 長焦，廣角，變焦範圍 f值 ...
機器視覺硬體選型
一 光源選型 光源主要有兩種作用。第一 使被觀察的特徵與背景之間產生最大的對比度，從而讓特徵突出 易於區分 第二 是保持足夠的亮度，排除外界光的干擾，保證取圖的穩定性。選擇光源時考慮以下兩方 光源的顏色 物體呈現某種顏色，是因為其反 對應的光譜。拍攝物體時若想將某種顏色變成白色，就使用與該顏色相同或...