工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系
工业镜头参数
工业镜头参数一、什么是工业镜头参数？工业镜头参数是指用于工业应用的相机镜头的相关参数，主要包括焦距、视场角、光圈、分辨率、像高和最大光圈等。
这些参数决定了相机镜头的成像能力和适用场景，对于工业应用来说尤为重要。
二、焦距焦距是望远镜、显微镜和相机镜头等光学设备的重要参数之一。
它是指光学系统将平行光线聚焦到光轴上的点与物镜后焦点之间的距离。
在工业相机中，焦距的选择取决于拍摄的物体距离和图像的需求。
较短的焦距适用于近距离拍摄，而较长的焦距则适用于远距离拍摄。
三、视场角视场角是指从相机镜头看到的可见范围大小。
在工业镜头中，视场角的大小决定了相机能够拍摄到的物体范围。
较大的视场角可以拍摄到更广阔的物体区域，而较小的视场角则适用于局部细节的拍摄。
四、光圈光圈是相机镜头中用来控制光线进入的光圈大小的装置。
它通过控制光圈的大小来调节进入相机的光线量，从而控制图像的明暗程度。
光圈大小是用F值来表示的，常见的F值有1.4、2.8、4、5.6、8等，F值越小，光圈越大，进入相机的光线就越多，图像就越明亮。
五、分辨率分辨率是指相机镜头所能拍摄到的图像的清晰度。
它用像素数来表示，分辨率越高，图像就越清晰。
在工业应用中，高分辨率的镜头可以拍摄到更多的细节，对于产品质量检测和精细加工等领域非常重要。
六、像高像高是指相机镜头的感光元件的长宽尺寸。
像高决定了相机的画幅大小，像高越大，画幅就越大，可以拍摄到更多的物体细节。
在工业应用中，通常选择适合的像高来满足拍摄需求。
七、最大光圈最大光圈是指相机镜头能够实现的最大光圈大小。
它影响到相机镜头的透光能力和拍摄效果。
较大的最大光圈可以拍摄到更多的光线，适用于低光条件下的拍摄，而较小的最大光圈则适用于明亮的环境中。
八、工业镜头参数的选择与应用在工业应用中，根据不同的拍摄需求，选择适合的工业镜头参数是非常重要的。
以下是一些常见的工业镜头参数的选择与应用示例：1.对于需要拍摄小尺寸物体细节的应用，可选择具有较短焦距和较大视场角的镜头。
工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系
工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系一、焦距的计算方法二、光学放大倍率的计算方法三、视场的计算方法四、视野表五、机器视觉中工业镜头的计算方式1、WD 物距工作距离（Work Distance，WD）2、FOV 视场视野（Field of View，FOV）3、DOV 景深（Depth of Field）4、Ho:视野的高度5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小)6、PMAG:镜头的放大倍数7、f:镜头的焦距8、LE:镜头像平面的扩充距离六、相机和镜头选择技巧1、相机的主要参数:感光面积SS（Sensor Size）2、镜头的主要参数:焦距FL（Focal Length）最小物距Dmin（minimum Focal Distance）3、其他参数:视野FOV（Field of View）像素pixelFOVmin=SS（Dmin/FL）如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480 则:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm 结论:可以达到设想的精度七、工业相机传感器尺寸大小：1/4″:(3.2mm×2.4mm)；1/3″:(4.8mm×3.6mm)；1/2″:(6.4mm×4.8mm)；2/3″:(8.8mm×6.6mm)；1″:(12.8mm×9.6mm)；八、光学放大率机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。
视觉系统处理的所有图像信息均通过镜头得到，镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。
下面对机器视觉工业镜头的相关专业术语做以详解。
一、失真可分为枕形失真和桶形失真，如下图示：二、电视失真：实际边长的歪曲形状与理想的形状的百分比算出的值。
工业镜头主要参数与选型
工业镜头主要参数与选型工业镜头是应用于工业视觉系统的重要组成部分，用于捕捉、分析和处理图像信息。
为了确保工业视觉系统的性能和稳定性，正确选择合适的工业镜头至关重要。
本文将详细介绍工业镜头的主要参数和选型的考虑因素。
一、焦距焦距是工业镜头最主要的参数之一、焦距决定了图像在传感器上的投影尺寸和视角。
焦距越长，图像放大倍数越大，视角越窄，适用于需求数字放大或者远距离观察的应用；焦距越短，图像放大倍数越小，视角越宽，适用于需求较广的场景。
二、光圈光圈是控制镜头进光量的装置，也是工业镜头的重要参数。
光圈的大小通过F值来表示，如F1.4、F2.8等。
较小的F值表示光圈较大，能够提供更多的光线进入传感器，适用于光线较暗的场景。
而较大的F值表示光圈较小，适用于光线充足的场景。
三、视场角视场角是指工业镜头能够捕捉到的图像范围。
视场角分为水平视场角和垂直视场角两种。
视场角大小根据镜头的焦距和传感器尺寸来确定。
选择合适的视场角可以确保所需的目标物体完全位于图像范围内，避免数据缺失。
四、图像畸变图像畸变是指图像中出现的形状变形现象。
常见的图像畸变有径向畸变和切向畸变。
径向畸变是由于光线在镜头表面不同位置经过不同程度的折射导致，主要表现为图像中心和边缘的大小比例不一致；切向畸变是由于镜头安装不平行或者传感器不平面导致的。
选择低畸变的工业镜头可以提高图像的准确性和精度。
五、透光率透光率是指镜头材料对入射光线的透过能力。
透光率越高，镜头传递的光线越多，图像亮度越高。
透光率高的工业镜头可以提高系统的灵敏度，提高图像质量。
六、最小单位物元最小单位物元（也称为最短成像距离）是指最小可辨识出的物体大小。
最小单位物元越小，工业镜头对小物体的识别和测量能力越高。
较小的最小单位物元适用于高精度和高要求的工业视觉应用。
七、镜头接口镜头接口是指镜头与相机之间的连接接口。
工业镜头常见的接口有C接口、CS接口和M12接口等。
选择合适的镜头接口可以确保良好的镜头与相机的配合，提高图像传输的稳定性。
工业相机镜头地全参数与选型
工业相机镜头地全参数与选型工业相机镜头是工业自动化领域中重要的设备之一，广泛应用于机器视觉、智能检测、无损检测等领域。
在选购工业相机镜头时，需要考虑到相机的应用环境、被测物体的特性以及相机镜头的参数。
本文将介绍工业相机镜头的全参数并进行选型分析。
一、工业相机镜头的全参数1.焦距(Focal Length)：焦距是镜头将光线聚焦的能力。
不同的焦距会影响镜头的视角和放大倍数。
一般来说，较长焦距的镜头具有较大的放大倍数和较小的视角，适合远距离拍摄；较短焦距的镜头具有较小的放大倍数和较大的视角，适合近距离大范围拍摄。
2.镜头结构(Lens Structure)：镜头的结构包括透镜的数量和排列方式。
常见的结构有单透镜结构、双透镜结构、复合透镜结构等。
不同的结构会影响成像质量、畸变程度和成本。
3.光圈(Aperture)：光圈控制着进入相机的光线量，它是一个由多个薄片组成的机械装置。
可以通过调节光圈的大小来控制曝光量和景深。
较大的光圈适合拍摄光线较暗的场景，提高曝光量；较小的光圈适合拍摄光线较亮的场景，提高景深。
4.最小对焦距离(Minimum Focus Distance)：最小对焦距离是指物体与镜头的最小距离，也是相机能够聚焦的最小距离。
镜头的最小对焦距离直接影响镜头的应用范围，较小的最小对焦距离适合拍摄微小物体，较大的最小对焦距离适合拍摄大型物体。
5.最大光学放大倍率(Maximum Optical Magnification)：最大光学放大倍率是镜头能够放大物体的倍数。
较大的光学放大倍率可以提高图像的清晰度和细节，适合拍摄对细节要求较高的场景。
6.视场角(Field of View)：视场角是指从相机镜头看到的场景范围。
它受到镜头焦距、相机感光元件尺寸和被测物体距离的影响。
一般来说，较长焦距的镜头具有较小的视场角，较短焦距的镜头具有较大的视场角。
7.图像传感器尺寸(Image Sensor Size): 图像传感器尺寸是指相机感光元件的尺寸。
工业相机镜头的基础知识!讲解
工业镜头的基本参数
▪ 视场(Field of view, 即FOV，也叫视野范围) ： 指观测物体的可视范围，也就是充满相机采集芯 片的物体部分。（视场范围是选型中必须要了解 的）
▪ 工作距离(Working Distance,即WD):指从镜头 前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距 离（选型必须要了解的问题，工作距离是否可调 ？包括是否有安装空间等）
f={工作距离/视野范围长边（或短边）}X CCD长边（或短） 焦距大小的影响情况：
焦距越小，景深越大； 焦距越小，畸变越大； 焦距越 小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低；
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■解析度 表示一组物镜所能见到了2点的最小间隔
0.61x 使用波长(λ)/ NA=解析度(μ) 以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。 ※使用波长为550nm ■解像力 １mm中间可以看到黑白线的条数。单位（lp）/mm. ■MTF（Modulation Transfer Function） 成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。
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远心镜头特性 物方远心镜头可以消除透视畸变，像方远心镜头可以获得更
好的像面照度的均匀性。
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工业镜头的主要类别：远心镜头
▪ 远心镜头
•物方远心物镜 采用平行光路设计，物方远心物镜是将孔径光阑放置在光学系 统的像方焦平面上。
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工业镜头的主要类别：远心物镜 ▪ 远心物镜
•像方远心光路 像方远心光路是将孔径光阑放置在光学系统的物 方焦平面上，而像方的主光线平行于光轴。
• 3、芯片大小和相机接口 ：例如2/3”镜头支持最大的工 业相机耙面为2/3”,它是不能支持1英寸以上的工业相机。
• 4、注意与光源的配合，选配合适的镜头 。 • 5、可安装空间：在方案可选择情况下，让客户更改设备
工业镜头参数
工业镜头参数
工业镜头的参数包括：
1.焦距：工业镜头的焦距通常较短，一般在8mm-50mm之间，用于拍摄距离比较近的物体。
2.光圈：工业镜头的光圈一般较小，可以获得较大的景深，确保整个物体都清晰可见。
3.视场角度：视场角度越大，可以拍摄到的物体范围就越广，视场角度一般在80度到120度之间。
4.镜头结构：工业镜头常见的结构有固定焦镜头、变焦镜头、广角镜头、长焦镜头等。
5.透光率：工业镜头的透光率越高，影像质量就越好，通常采用多层涂膜技术提高透光率。
6.镜头口径：镜头口径越大，光线的入射量就越大，影像质量也更好，一般较大的工业摄像头镜头口径为1英寸或更大。
7.分辨率：工业镜头的分辨率越高，可以拍摄到更细节的物体信息，影像质量也更好，一般分辨率高达4000万像素以上。
工业相机镜头参数详解
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。
工业镜头选型方法和计算公式解析
对于工业镜头选型，是一个非常重要和关键的环节。
因为工业镜头选型是否合适与好坏直接影响着机器视觉成像质量。
下面POMEAS工程师将结合经过多年的实际案例，分享下工业镜头选型方法和计算公式，仅供大家参考。
方法/步骤首先，要确定工业相机的接口、靶面尺寸和分辨率大小。
打比方是2/3" 工业相机，C接口，5百万像素;那么我们可以先确定需要的工业镜头是C接口，最少支持2/3", 5百万像素以上，或者线对在160LP.其次，确定所要达到的视野范围(FOV)和工作距离(WD)，然后根据这两个要求和已知的靶面尺寸计算出工业镜头的焦距(f)。
其计算公式为：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)打比方视野是100*100mm, WD.是500mm; 那么我们先从工作距离确定工业镜头的焦距要在50mm以下(工业镜头的命名方式PMS-5018M, 前面字母表示POMEAS品牌，50表示焦距50mm, 18表示最大光圈值)，市场上工业镜头焦距一般是12mm, 16mm, 20mm, 25mm, 35mm, 50mm, 75mm。
再结合相机靶面的大小来确定哪个型号，工业镜头的焦距越小，视场角就越大，视野也就相应的更大。
如果靶面为2/3" 可以选择35mm焦距的工业镜头;靶面1/2" 则需要25mm焦距的工业镜头，或者更小....以此类推。
在工业镜头选型过程中，为了方便各位朋友计算工业镜头参数，现提供靶面尺寸表供参考。
1.1英寸——靶面尺寸为宽12mm*高12mm，对角线17mm1英寸——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm1/1.8英寸——靶面尺寸为宽7.2mm*高5.4mm，对角线9mm1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm以上是小编的简单介绍，如果您还想了解更多相关信息，可以拨打官方电话、登录官方网站留言、关注微信公众号或者留下您的联系方式也是可以的，小编看到会第一时间给您回复信息的。
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工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系一、焦距的计算方法
二、光学放大倍率的计算方法
三、视场的计算方法
四、视野表
五、机器视觉中工业镜头的计算方式
1、WD 物距工作距离（Work Distance，WD）。
2、FOV 视场视野（Field of View，FOV）
3、DOV 景深（Depth of Field）。
4、Ho:视野的高度
5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小)
6、PMAG:镜头的放大倍数
7、f:镜头的焦距
8、LE:镜头像平面的扩充距离
六、相机和镜头选择技巧
1、相机的主要参数:
感光面积SS（Sensor Size）
2、镜头的主要参数:
焦距FL（Focal Length）
最小物距Dmin（minimum Focal Distance）
3、其他参数:
视野FOV（Field of View）
像素pixel
FOVmin=SS（Dmin/FL）
如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480
则:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm
如果精度要求为0.01mm，七、工业相机传感器尺寸大小：
1/4″:(3.2mm×2.4mm)；1/3″:(4.8mm×3.6mm)；1/2″:(6.4mm×4.8mm)；2/3″:(8.8mm×6.6mm)；
1″:(12.8mm×9.6mm)；
1pixels=0.007mm<0.01mm 结论:可以达到设想的精度
八、光学放大率
（4.8mm
长，6.4mm
宽）
视场大
小 :长＝
4.8/0.2＝
24（mm）
宽＝
6.4/0.2＝
32（mm）机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相
机）的光敏面阵上。
视觉系统处理的所有图像信息均通过镜头得到，镜头的质量直接影响到视
觉系统的整体性能。
下面对机器视觉工业镜头的相关专业术语做以详解。
一、失真
可分为枕形失真和桶形失真，如下图示：
二、电视失真：
实际边长的歪曲形状与理想的形状的百分比算出的值。
三、光学倍率
四、监视放大
计算方法：
例：VS-MS1＋10x镜头 1/2” CCD 照相机, 14”监视器上的成像
0.1mm的物体在监视器得到的是44.45mm的成像
※有时根据TV监视器的扫描状态，以上的简易计算将有一些变化。
五、解析度
表示了所能见到了2点的间隔0.61x 使用波长(λ)/ NA=解析度(μ)
以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。
※使用波长为550nm
六、解像力
１mm中间可以看到黑白线的条数。
单位（lp）/mm.
七、MTF（Modulation Transfer Function）
成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。
八、工作距离（Working Distance）
镜头的镜筒到物体的距离
九、O/I（Object to Imager）
物像间距离即物体到像间的长度。
十、成像圈
成像尺寸φ，要输入相机感应器尺寸。
十一、照相机 Mount
C-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm
CS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm
F-mount: FB:46.5mm
M72-Mount: FB 厂家各有不同
十二、视野 (FOV)
视野指使用照相机以后看到的物体侧的范围
照相机有效区域的纵向长度（V）/光学倍率（M）＝视野（V）
照相机有效区域的横向长度（H）/光学倍率（M）＝视野（H）
＊技术资料上的视野范围是指由光源及有效区域的一般数值计算出来的值。
照相机有效区域的纵向长度（V）or（H）=照相机一个画素的尺寸×有効画素数（V）or（H）来计算。
十三、景深
景深是指成像后物体的距离。
同样，照相机侧的范围称为焦点深度。
具体的景深的值多少略有不同。
十四、焦距 (ｆ)
ｆ（Focal Length）光学系的后主点（H2）到焦点面的距离。
十五、FNO
镜头从无限远时，亮度表示的数值，值越小越亮。
FNO=焦距/入射孔径或有効口径=f/D
十六、实效F
有限距离时镜头的明亮度。
实效F = (1 +光学倍率) x F#
实效F = 光学倍率 / 2NA
十七、NA（Numerical Aperture）
物体侧的 NA = sin u x n
成像侧的NA' = sin u'x n'
如下图所示入社角度 u, 物体侧折射率n, 成像侧的折射率' n'
NA = NA' x 放大率
十八、边缘亮度
相对照度是指中央的照度与周边的照度的百分比。
十九、远心镜头
主光线与镜头光源平行的镜头。
有物体侧的远心，成像侧的远心，两侧的远心行头等方式。
二十、远心
Telecentricity是指物体的倍率误差。
倍率误差越小，Telecentricity越高。
Telecentricity有各种不同的用途，在镜头使用前，把握Telecentricity很重要。
远心镜头的主光线与镜头的光轴平行，
Telecentricity不好，远心镜头的使用效果就不好；Telecentricity可以用下图进行简单的确认。
二十一、景深 (DOF)
景深（Depth of Field）可以用以下的计算式计算出来：
景深 = 2 x Permissible COC x 实效F / 光学倍率2 = 允许误差值 / (NA x 光学倍率)
(使用的是0.04mm的Permissible COC)
二十二、通风盘及解析度
Airy Disk是指通过没有失真的镜头在将光集中一点时，实际上形成的是一个同心圆。
这个同心圆就叫做Airy Disk。
Airy Disk的半径r可以通过以下的计算公式计算出来。
这个值称为解析度。
ｒ= 0.61
λ/NA Airy Disk的半径随波长改变而改变，波长越长，光越难集中于一点。
例：NA0.07的镜头波長550nm
r=0.61*0.55/0.07=4.8μ
二十三、MTF 及解析度
MTF（Modulation Transfer Function) 是指物体表面的浓淡变化，成像侧也被再现出来。
表示镜头的成像性能，成像再现物体的对比度的程度。
测试对比性能，用的是具有特定空间周波数的黑白间隔测试。
空间周波数是指１mm的距离
浓淡变化的程度。
图1所示，黑白矩阵波，黑白的对比度为100%.这个对象被镜头摄影后，成像的对比度的变化被定量化。
基本上，不管什么镜头，都会出现对比度降低的情况。
最终对比度降低至0%。
，不能进行颜色的区别。
图2、3显示了物体侧与成像侧的空间周波数的变化。
横轴表示空间周波数，纵轴表示亮度。
物体侧与成像侧的对
比度由A、B计算出来。
MTF由A,B的比率计算出来。
解析度与MTF的关系：解析度是指2点之间怎样被分离认识的间隔。
一般从解析度的值可以判断出镜头的好坏，但是实际是MTF与解析度有很大的关系。
图4显示了两个不同镜头的MTF曲线。
镜头a 解析度低但是具有高对比度。
镜头b对比度低但是解析度高。