镜头工作距离和焦距的公式

工业相机镜头的基础知识!

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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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谢谢大家
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工业镜头的主要类别：近摄物镜
近摄物镜
•接圈简单的近摄物镜是在照相镜头和CCD相机之间加入一个接圈，见图1.1－18 ，由此，CCD的敏感面可以位于照相镜头的像方焦面的外面一段距离，从而可以摄取到较近距离目标的像，但它受到图像清晰度的限制。
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工业镜头的主要类别：近摄物镜
近摄物镜
C接口和CS接口的区别
• C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面（摄像机CCD光电感应器应处的位置）的距离不同，C型接口此距离为17.5mm., CS型接口此距离为12.5mm.。 C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接环可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。
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工业镜头的主要类别：常用摄像物镜常用摄像物镜参数
•主要参数有焦距f 光圈数F和视场2ω . 经验公式：1/F *tanω √f=C
F型接口类型摄像物镜焦距表（mm）类型焦距鱼眼型 7.5,15 超广角型 17,20 广角型 24,28,35 标准型 50
C,CS型接口类型摄像物镜焦距表(mm) 类型焦距 1/3″ 2.8-3.5 1/3 ″,1/2 ″ 3.5-6 2/3 ″,1 ″ 8-75

工业相机精度计算公式

工业相机精度计算公式已知：目标长宽15 x 15mm，要求0.008mm 的精度幅宽按1.5倍，即1.5*15 = 22.5mm(1). 相机像素=幅宽/检测精度=22.5mm/0.008mm= 2812.5 pixel，相机分辨率为2812.5 x 2812.5 = 791万像素，考虑检测稳定性，按4个像素对应一个检测精度（边缘像素4，实际对长边和短边各放大2倍）。

实际相机分辨率为791x4 = 3164万像素常见像素：30万、130万、200万、300万、500万、900万、1200万、1400万、1600万、2000万、2500万、2900万、3100万、4700万、7100万等综上，3100万像素相机，这里考虑海康的MV-CH310-10GM 相机卷帘快门（Rolling Shutter）——拍摄静态物体多数CMOS图像传感器上使用的快门，其特征是逐行曝光，每一行的曝光时间不一致。

全局快门（Global Shutter）——拍摄运动物体CCD传感器和极少数CMOS传感器采用的快门，传感器上所有像素同时刻曝光。

（2）镜头焦距计算假设工作距离60mm系统放大倍率 = 芯片短边/视野短边 = 16.7/22.5 = 0.7422系统的分辨精度 = 像元尺寸/放大倍率 =3.45/0.7422 =4.648微米 < 8微米（客户需求），满足要求.镜头焦距为：f = 工作距离/(1+1/放大倍率) =60/(1+1/0.7422) = 25.56 毫米参考：勇哥的视觉实验：工业相机镜头焦距、工作距离、视野等选型的计算-视觉实验-少有人走的路 (skcircle) 文中提到的那个小程序，源代码里焦距计算公式不太一样，是用的第二种。

镜头基本参数

一、镜头基本参数（一）镜头的结构及重要规格参数1.镜头的结构镜头由多个透镜、光圈和对焦环组成。

镜头中的玻璃镜片是镜头的核心。

但是只有玻璃镜片也没有用，光圈控制与对焦机构是镜头组成另外两个重要机构。

镜头的光圈可以分为固定光圈和可变光圈，其中可变光圈又可分为自动光圈和手动光圈。

同样的，对焦机构也有手动和自动之分。

如下图所示，在使用时由操作者观察相机显示屏来调整可变光圈和焦点，，以确保图像的明亮程度及清晰度。

2.镜头的焦距和视场任何一个复杂的透镜组合都可以等效为一个简单的透镜，光经过透镜的传播路线可以简单的画作下图：（1）、工作距离工作距离指的是镜头第一个面到所需成像物体的距离。

它与视场大小成正比，有些系统工作空间很小因而需要镜头有小的工作距离，但有的系统在镜头前可能需要安装光源或其它工作装置因而必须有较大的工作距离保证空间，通常FA镜头与监控镜头相比，小的工作距离就是一个重要区别。

（2）、焦距焦距是指镜头的光学中心（光学后主点）到成像面焦点的距离。

平行光通过镜头后汇聚于一点，这个点就是所说的焦点。

焦距不仅仅描述镜头的屈光能力，且可作为图像质量的参考。

一般镜头失真随着焦距的减小而增大，因而选择测量镜头，不要选择小焦距（小于8mm）或大视场角的镜头。

在光学系统当中，以镜头为顶点，以被测物体通过镜头的最大成像范围的两边缘构成的夹角叫做视场角。

视场角的大小决定了镜头的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率也就越小。

焦距越长，视场角就越窄；焦距越短，视场角就越宽。

工作距离指的是镜头最后一个面到其像面的距离。

通过目标物所需视场及透镜的焦距，可确定工作距离（WD）。

工作距离和视场大小由焦距和CCD大小来决定。

在不使用近摄环的情况下，可套用以下比例表达式获得：工作距离：视角 = 焦距：CCD大小假设焦距为16mm，CCD大小为3.6mm，则工作距离应为200mm，这样才能使视场等于45mm。

如下图所示：一般适合工厂自动化的透镜的焦距是88mm/16mm/25mm/50mm。

摄像机镜头换算公式

摄象机镜头换算公式在闭路监控工程中，工程人员往往会碰到镜头难以选配的问题；为此，提供以下简单的计算公式，供选取镜头时参考：公式1；F=w D/W公式2：F=h D/HF：镜头焦距D：被摄物体距镜头的距离W：被摄物体需摄取的宽度H：被摄物体需摄取的高度w：CCD靶面的宽度h：CCD靶面的高度CCD靶面相关参数例：某闭路监控工程中，用1/3”的摄象机，摄象机安装在收银员的5米高的上方，需要监控收银员2米宽的柜台情况，选用多少毫米的镜头？按F=w D/W公式计算F=4.8*5/2=12mm则选用12 mm的镜头即可。

摄像机镜头知识及其选用标准一、基本概念1、成象面：成象面是入射光通过镜头后所成象的平面，这个面是一个圆形。

2、CCD芯片：摄像机中用来将光信号转换成电信号的装置。

摄像机说明书中常有1/2"、1/3"、2/3",指的是CCD芯片对角线的长度，单位是英寸。

3、焦距：是镜头到成象面的距离，单位是mm。

4、视角：就是视线的角度，也就是镜头能“看”多“宽”。

5、最小工作距离：是指从镜头到所能看清的物体之间的最短距离。

6、视野：是指镜头所能覆盖的有效工作区域。

7、景深：是指镜头所能成像的纵深范围。

二、镜头的分类1、按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按变焦类型分按焦距长矩分球面镜头1" 25mm 自动光圈电动变焦长焦距镜头非球面镜头1/2" 3mm 手动光圈手动变焦标准镜头针孔镜头1/3" 8.5mm 固定光圈固定焦距广角镜头鱼眼镜头2/3" 17mm2、以镜头安装分类镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。

在电视监控系统中常用的镜头是C型安装镜头（in32牙螺纹座），这是一种国际公认的标准。

这种镜头安装部位的口径是25. 4mm（in），从镜头安装基准面到焦点的距离是17. 526 mm。

大多数摄像机的镜头接口则做成CS型，因此将C型镜头安装到CS接口的摄像机时需增配一个5 mm厚的接圈，而将CS镜头安装到CS接口的摄像机时就不需接圈。

场镜工作距离和焦距的计算

场镜工作距离和焦距的计算光学中，场镜是一个重要的光学元件，它有助于改变人眼或相机镜头的视场大小。

一般来说，视场越大，镜头的广角效果就越好。

而焦距则决定了镜头的放大倍率和清晰度。

在本文中，我们将探讨场镜工作距离和焦距的计算方法，以及它们对于镜头性能的影响。

首先，让我们来了解一下场镜的定义和作用。

场镜又称为望远镜镜头或宽视镜镜头，其作用是通过聚光成像，扩大观察者或相机视野的范围。

它可以改变光线的传播路径，使光线更接近观察者的眼睛或相机传感器。

这种设计使得被观察物体的视野更加广阔，同时也提供了更多的细节。

场镜的工作距离是指观察者眼睛或相机传感器到场镜的距离。

一般来说，工作距离越大，观察者或相机对被观察物体的视场范围就越广。

这是因为工作距离的增加会扩大光线的传播路径，从而使得被观察物体的图像在传感器上的投影更加广泛。

当然，要注意的是，过大的工作距离可能会导致图像的放大倍率减小，因为光线传播的距离增加会使得图像所占像素的比例变小。

接下来，我们来讨论焦距的计算方法。

焦距是指镜头将平行光线聚焦在焦点上的距离。

它决定了图像在传感器上的大小和清晰度。

一般来说，焦距越短，放大倍率越大，但景深也会减小，导致图像清晰度的下降。

而焦距越长，则放大倍率越小，但景深增加，图像清晰度会提高。

焦距的计算方法根据场镜的类型而有所不同。

一种常见的计算方法是使用透镜公式：1/f = 1/v - 1/u，其中f表示焦距，v表示物体距离透镜的距离，u表示物体的像距。

通过测量u和v的值，可以求解出焦距f。

还有一种计算方法是使用光线追迹法，根据光线的传播路径和经过透镜的折射原理，计算出焦点的位置。

在选择场镜时，需要根据具体的应用需求来确定工作距离和焦距。

如果需要拍摄广角效果强大的照片或者观察广阔的景物，可以选择工作距离较大的场镜，以获得宽广的视场。

而如果需要拍摄远距离的物体或者追求更高的放大倍率和清晰度，可以选择焦距较长的场镜。

总之，场镜的工作距离和焦距是光学设计中重要的考虑因素。

摄像机镜头换算公式

摄象机镜头换算公式在闭路监控工程中，工程人员往往会碰到镜头难以选配的问题；为此，提供以下简单的计算公式，供选取镜头时参考：公式1；F=w D/W公式2：F=h D/HF：镜头焦距D：被摄物体距镜头的距离W：被摄物体需摄取的宽度H：被摄物体需摄取的高度w：CCD靶面的宽度h：CCD靶面的高度CCD靶面相关参数例：某闭路监控工程中，用1/3”的摄象机，摄象机安装在收银员的5米高的上方，需要监控收银员2米宽的柜台情况，选用多少毫米的镜头？按F=w D/W公式计算F=4.8*5/2=12mm则选用12 mm的镜头即可。

摄像机镜头知识及其选用标准一、基本概念1、成象面：成象面是入射光通过镜头后所成象的平面，这个面是一个圆形。

2、CCD芯片：摄像机中用来将光信号转换成电信号的装置。

摄像机说明书中常有1/2"、1/3"、2/3",指的是CCD芯片对角线的长度，单位是英寸。

3、焦距：是镜头到成象面的距离，单位是mm。

4、视角：就是视线的角度，也就是镜头能“看”多“宽”。

5、最小工作距离：是指从镜头到所能看清的物体之间的最短距离。

6、视野：是指镜头所能覆盖的有效工作区域。

7、景深：是指镜头所能成像的纵深范围。

二、镜头的分类1、按外形功能分按尺寸大小分按光圈分按变焦类型分按焦距长矩分球面镜头1" 25mm 自动光圈电动变焦长焦距镜头非球面镜头1/2" 3mm 手动光圈手动变焦标准镜头针孔镜头1/3" 8.5mm 固定光圈固定焦距广角镜头鱼眼镜头2/3" 17mm2、以镜头安装分类镜头的安装方式有C型安装和CS型安装两种。

在电视监控系统中常用的镜头是C型安装镜头（in32牙螺纹座），这是一种国际公认的标准。

这种镜头安装部位的口径是25. 4mm（in），从镜头安装基准面到焦点的距离是17. 526 mm。

大多数摄像机的镜头接口则做成CS型，因此将C型镜头安装到CS接口的摄像机时需增配一个5 mm厚的接圈，而将CS镜头安装到CS接口的摄像机时就不需接圈。

镜头基础知识

镜头基础知识日期：2012年1月6日15:13摘要：光学镜头的主要参数焦距主点到焦点的距离称为光学系统的焦距，这是镜头的重要参数之一，它决定了像与实际物体之间的比例。

在物距一定的情况下，要得到大比例的像，则要求选用长焦距的镜头。

如图2所示，自物方主点H到物方焦点F的距离称为物方焦距或前焦距f；类似地，自像方主点H '到物方焦点F '的距离称为物方焦距或前焦距f '。

其定义具有方向性，如果主点到焦点的方向与光线的方向一致，则焦距为正；反之则为负。

图2中所示的情况，像方焦距f '>0，物方焦距f '<0。

如果系统两侧的介质相同，则f '=-f。

相对孔径与光圈数F数相对孔径为入瞳直径与焦距的比值D/f ' ，它主要影响像面的照度，照相镜头像面的照度与相对孔径的平方成正比。

为了满足景物较暗时摄影的需要，或者为了对高速运动物体摄影，要求采用很短的曝光时间，它们都要求提高像面的照度，因此就需要采用大的相对孔径。

镜头通常采用光圈数F来表示通光孔径的大小，光圈数F数为相对孔径的倒数，即F=f ' / D视场角（FOV：Field of view）与像面尺寸镜头的视场角决定了被拍摄景物的范围。

由于摄影系统一般是对远处景物成像，所以其像面通常位于焦平面附近，因此像面大小与视场角2W ' 的关系可表示为公式y ' =f ' tanW '公式中y ' 应该是像面区域的半径。

目前，工业相机通常使用CCD或者CMOS传感器作为像面接收器，有面阵和线阵两种，其工作区域的形状分别为矩形或线形，传感器的工作区域必须包含在镜头所确定的像面圆形区域之内。

在镜头的参数中，也经常使用传感器的大小来表示视场大小。

面阵传感器是由许多像素单元组成的一个矩形阵列，每个像素单元都是一个方形传感器。

面阵传感器的大小通常是以其对角线的长度来表示的。

CCD-工业相机镜头的参数与选型

在机器视觉系统中,工业相机镜头通常与光源、相机一起构成一个完整的图像采集系统，因此工业相机镜头的选择受到整个系统要求的制约。

下面成都西旺为您讲解工业相机镜头的参数与选型：一、工业相机镜头主要参数：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。

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。