机器视觉工业镜头计算方法
工业镜头的四个重要参数
工业镜头的四个重要参数工业镜头是工业应用中常用的一种镜头，主要用于机器视觉、自动化、检测等领域。
对于工业镜头来说，有四个重要的参数需要注意，分别是焦距、视场角、光圈和工作距离。
焦距是指镜头从物镜到焦平面之间的距离，也可以理解为镜头的“放大倍率”。
焦距越长，镜头的视场角越小，物体看起来越大；焦距越短，镜头的视场角越大，物体看起来越小。
在选择工业镜头时，需要根据具体应用的需求确定焦距，如需要拍摄远距离的物体，则选择长焦距镜头；需要拍摄广角的场景，则选择短焦距镜头。
视场角是指镜头能够拍摄到的水平或垂直范围。
这个参数决定了镜头的广角或望远能力。
通常以水平视场角来表示，单位为度。
视场角越大，镜头所拍摄到的范围越广，适合拍摄大范围或广角的场景；视场角越小，镜头所拍摄到的范围越窄，适合拍摄小范围或望远的场景。
在选择工业镜头时，需要根据实际应用的需求确定视场角。
光圈是指镜头中光线通过的孔径大小。
光圈越大，相对应的光线越多，进入相机的光量就越多，因此可以在较暗的环境下获得更好的画质。
光圈大小通常以F值表示，F值越小，光圈越大。
在选择工业镜头时，需要根据实际拍摄环境的光照条件确定光圈大小，以保证拍摄效果的清晰度和亮度。
工作距离是指镜头能够清晰拍摄物体的最近距离。
工作距离决定了镜头的近摄能力，如果需要对小尺寸物体进行拍摄或者需要进行特定的检测任务，保持一定的工作距离是非常重要的。
在选择工业镜头时，需要根据实际应用需求确定工作距离，以确保能够清晰地拍摄到所需物体。
在工业应用中，不同的应用场景对这些参数的要求不同。
例如，对于机器视觉，可能需要选用适合的焦距和视场角，以满足对目标物体进行精确定位和测量的需求；对于自动化生产线上的检测需求，可能需要选用具有较大光圈和适当工作距离的镜头，以提高图像质量和检测效率。
综上所述，焦距、视场角、光圈和工作距离是工业镜头的四个重要参数。
在选择工业镜头时，需要根据具体应用的需求，合理选择这些参数，以获得更好的拍摄效果和图像质量。
机器视觉基础知识（ＰＤＦ）
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
一、镜头基本概念（7）
镜头的调制传递函数MTF
第一节 工业镜头
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
一、镜头基本概念（8）
镜头的调制传递函数MTF
第一节 工业镜头
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（9）
镜头的调制传递函数MTF
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
一、镜头基本概念（4）
镜头接口 – C-MOUNT 镜头的标准接口之一，镜头的接口螺纹参数： 公称直径：1“ 螺距：32牙 – CS－Mount是C－Mount的一个变种，区别仅仅在于 镜头定位面到图像传感器光敏面的距离的不同，C－ Mount 是17。5mm，CS－Mount是12。5mm。 – C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。
一、镜头基本概念（10）
系统的调制传递函数MTF
第一节 工业镜头
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第一节 工业镜头
二、镜头的分类（1）
按照等效焦距分为 广角镜头
等效焦距小于标准镜头（等效焦距为50mm）的镜头。特点 是最小工作距离短，景深大，视角大。常常表现为桶形畸变。 中焦距镜头 焦距介于广角镜头和长焦镜头之间的镜头。通常情况下畸变 校正较好。 长焦距镜头 等效焦距超过200mm的镜头。工作距离长，放大比大，畸变 常常表现为枕形状畸变。
像素速率（Pixel Rate）
相机每秒中能够输出像素的个数，仅仅对于数字相机有意 义。
机器视觉中的图像采集技术硬件基础知识
第二节 工业相机
一、工业相机的基本概念（5）
卷帘快门（Rolling Shutter）
工业镜头相关参数
工业镜头相关参数工业镜头是一种用于工业应用的专用光学镜头，广泛应用于机器视觉系统、工业自动化设备、医疗设备等领域。
在选择和使用工业镜头时，了解相关参数是非常重要的。
本文将介绍一些常见的工业镜头相关参数，帮助读者更好地理解和选择适合自己需求的工业镜头。
1. 焦距 (Focal Length)焦距是工业镜头最基本的参数之一，它决定了镜头的放大倍率和视场角。
焦距越长，所拍摄的场景越小，放大倍率越大；焦距越短，所拍摄的场景越大，放大倍率越小。
一般来说，焦距越长的镜头适用于需要放大细节的应用，焦距越短的镜头适用于需要拍摄大范围场景的应用。
2. 对焦范围 (Focus Range)对焦范围是指工业镜头能够清晰对焦的距离范围。
在工业应用中，对焦范围通常需要根据实际需求来选择。
对焦范围较小的镜头适合需要对焦于近距离物体的应用，对焦范围较大的镜头适合对焦于远距离物体的应用。
3. 光学口径 (Optical Aperture)光学口径是指工业镜头镜片的直径大小，决定了镜头能够通过的光线量。
光学口径越大，镜头能够通过的光线越多，适用于低光条件下的拍摄。
光学口径对应的F值也是评估镜头透光能力的指标，F值越小，透光能力越强。
4. 图像传感器尺寸 (Image Sensor Size)图像传感器尺寸是指工业相机所使用的图像传感器的尺寸大小。
工业镜头的图像传感器尺寸需要与相机的图像传感器尺寸相匹配才能获得最佳的成像效果。
常见的图像传感器尺寸有1/3英寸、1/2英寸、2/3英寸等。
5. 解析度 (Resolution)解析度是指工业镜头能够捕捉和呈现的图像细节数量和清晰度。
解析度通常以水平线对应的图像细节数量来表示，单位为线对每毫米。
较高的解析度意味着镜头能够捕捉更多的细节并提供更清晰的图像。
6. 失真率 (Distortion)失真率是评估工业镜头图像形变程度的指标。
镜头失真会使图像形状发生扭曲或拉伸，影响成像的准确性。
低失真率的工业镜头能够提供更真实、更准确的图像。
机器视觉技术与应用实战-FA镜头和远心镜头
芯镜头
《机器视觉技术与应用实战》
FA镜头参数介绍
下表是一款500万分辨率镜头参数说明，可以支持2/3以下传感器芯片尺寸的相机。
《机器视觉技术与应用实战》
镜头的辅助器件
1 扩焦镜：安装在镜头和相机之间，改变焦距，但是物距不变。
《机器视觉技术与应用实战》
镜头的辅助器件
2 近摄接圈：安装在镜头和相机之间，可单独或者组合使用，是近距离成像的有效辅助配件。
FA镜头一般有定焦镜头和变焦镜头，定焦镜头有对焦调节环和光圈调节环，变焦镜头则会多一个变焦调 节环如下图
《机器视觉技术与应用实战》
FA镜头的选型
选择FA镜头需要考虑以下几点，FA镜头能否满足技术要求 工作距离 景深 视野 分辨率 畸变 FA镜头能否满足技术要求 1）被测量物体是否在同一个测量平面，不在同一平面放大倍率是不同的。 2）FA镜头畸变小于1%是否影响检测结果 3）视差也就是当物距变大时，FA镜头对物体的放大倍数也会改变； 4）FA镜头镜头的解析度能不能满足要求； 5）由于视觉光源的几何特性，而造成的图像边缘位置的不确定性。不适当光源干扰下造成边界的确定性
《机器视觉技术与应用实战》
《机器视觉技术与应用实战》
（4） 镜头的视野 视野 (Field of view)：简称FOV,或者叫视场角，图像采集设备所能够覆盖的范围，即和靶面上的图像所对应 的物平面的尺寸；前面介绍过它和工作距离，镜头焦距和相机传感器芯片尺寸有关。相机标定和视觉精度也 需要视野的准确尺寸。
大华机器视觉工业镜头及配件选型表
镜头选型方法一、确定检测范围根据检测对象确定视场范围，如长度L和宽度W。
二、确定相机选型1. 根据检测精度的要求，计算出所需的相机分辨率，即Sensor的像素数M*N，然后选择合适的 举例：检测100mm*100mm的范围，要求精度达到0.05mm，则所需像素至少要达到(100/0.05) 可以选用2590*2048或3072*2048的相机；2. 确定相机选型后，得出Sensor成像面尺寸H*V，可通过相机参数查询，也可根据以下公式计H=M*像元尺寸,V=N*像元尺寸 其中，像元尺寸可从sensor参数中查询3. 确定相机选型后，计算成像系统的放大率β=目标成像尺寸/目标实际尺寸=Sensor尺寸/对应视场大小举例：采用200W相机，Sensor水平尺寸H=9.216mm，对应检测长度L=100mm，则系统放大率 β=H/L=0.092三、镜头选刑1. 确定镜头像面规格及分辨率：(1) 镜头成像面应不小于Sensor成像面尺寸，否则可能会出现黑边或暗角。
如搭配1/1.8"相机(2) 镜头成像面不宜大于Sensor尺寸太多，否则可能会导致镜头清晰度不高或价格过高或外形(3) 镜头分辨力一般不低于Sensor分辨率要求，如1/1.8" 600W相机搭配2/3" 2MP镜头时清晰度2. 根据视场范围、Sensor尺寸和工作距离估算镜头焦距f：若工作距离为D，则镜头焦距可按以下公式进行估算：f=β*D举例：若系统成像放大率β=0.092,工作距离D=200mm，则镜头焦距约为f=0.092*200mm=19.4mm；此时选择1 则实际放大率β=f/D=0.08；若要保证原来0.092mm的放大率，可将工作距离调整为D=16/0.092=173m合适的相机型号0.05)*(100/0.05)=2000*2000，公式计算：92*200mm=19.4mm；此时选择16mm镜头，作距离调整为D=16/0.092=173mm清晰度可能较差；nsor尺寸/对应视场大小则系统放大率 β=H/L=0.092"相机可选用1/1.8"或2/3"的镜头；或外形尺寸过大等问题；。
机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道
机器视觉中用工业镜头与工业相机CCD选型指导手册道镜头的参数指标光学镜头一般称为摄像镜头或摄影镜头，简称镜头，其功能就是光学成像。
在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。
镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能;合理选择并安装光学镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
1.镜头的相关参数1焦距焦距是光学镜头的重要参数，通常用 f 来表示。
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。
2光阑系数即光通量，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6mm/F1.4 代表最大孔径为 4.29 毫米。
光通量与 F 值的平方成反比关系，F 值越小，光通量越大。
镜头上光圈指数序列的标值为 1.4，2，2.8，4，5.6，8，11，16，22 等，其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的 2 倍。
也就是说镜头的通光孔径分别是 1/1.4，1/2，1/2.8，1/4，1/5.6，1/8，1/11，1/16，1/22，前一数值是后一数值的根号 2 倍，因此光圈指数越小，则通光孔径越大，成像靶面上的照度也就越大。
3景深摄影时向某景物调焦，在该景物的前后形成一个清晰区，这个清晰区称为全景深，简称景深。
决定景深的三个基本因素: 光圈光圈大小与景深成反比，光圈越大，景深越小。
焦距焦距长短与景深成反比，焦距越大，景深越小。
物距物距大小与景深成正比，物距越大，景深越大。
光学相关计算方法
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，
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。
机器视觉工业镜头计算方法
1/2 〃： (6.4mm x 4.8mm);、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 ，FOV3、 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LE=Di-f=PMAG»f、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pixelFOVmi n=SS(Dmi n/FL )工业相机传感器尺寸大小：（单位： mm2.4mm);6.6mm);1/3 ": (4.8mm X 3.6mm); T: (12.8mm X 9.6mm);2012年8月1日艾菲特光电I 配、DOV 4机器视觉工业镜头计算方法（一）3-X.Sonsor Site (m)Field of View (u)IWMAGf+FMAG女口： 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FL 31 =1 总D n imm四、CCD相机元件的尺寸五、线阵传感器尺寸（单位：mm<820miX750hit/7uX5000bit <409M20.48x tow；| 10|j10.24六、公式：分辨率（卩m）=0.61 （固定值）X0.55 （设计波长）* NA有效F No=放大倍率/2NA景深（mm）=2（可接受的模糊圆直径x有效F No*放大倍率2）光通量直径（© ）=2NAx物体的高度+视野尺寸（角度）七、显示器倍率及综合倍率的求法：显示器倍率=显示器英寸数X25.4 （1英寸）* CCD目机对角尺寸综合倍率=显示器倍率x光学倍率例：2x光学倍率镜头和1/2“ CCD相机的组合，在14“显示器上的影像综合倍率H 一on 14X23,4显不器倍率二——-——=004址45综合倍率=44.45x2=88.9八、光学放大率2009年3月25日艾菲特光电工业镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像头所输出的图像；就是白茫茫的一片，没有清晰的图像输出，这与我们家用摄像机和照相机的原理是一致的。
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机器视觉工业镜头计算方法（一）
2012年8月1日艾菲特光电
一、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
二、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，1pixels=0.007mm<0.01mm
结论：可以达到设想的精度
三、工业相机传感器尺寸大小：（单位：mm）
(3.2mm×2.4mm)；1/3″：(4.8mm×3.6mm)；1/2″：(6.4mm×4.8mm)；
(8.8mm×6.6mm)；1″：(12.8mm×9.6mm)；
四、CCD相机元件的尺寸
型号高度比长度（mm）宽度（mm）对角线（mm）1/6" 4:3 1.73 2.3 2.878 1/4" 4:3 2.4 3.2 4 1/3" 4:3 3.6 4.8 6 1/2" 4:3 4.8 6.4 8 1/1.8" 4:3 5.3 7.2 8.9 2/3" 4:3 6.6 8.8 11 1" 4:3 9.6 12.8 16 4/3" 4:3 13.5 18 22.5
五、线阵传感器尺寸（单位：mm）
六、公式：
分辨率（μm)=0.61（固定值）x0.55（设计波长）÷NA
有效F No=放大倍率/2NA
景深(mm)=2(可接受的模糊圆直径x有效F No÷放大倍率2)
光通量直径（φ）=2NAx物体的高度+视野尺寸（角度）
七、显示器倍率及综合倍率的求法：
显示器倍率=显示器英寸数x25.4（1英寸）÷CCD相机对角尺寸
综合倍率=显示器倍率x光学倍率
例：2x光学倍率镜头和1/2'' CCD相机的组合，在14''显示器上的影像综合倍率
综合倍率=44.45x2=88.9
八、光学放大率
光学放大率
影像大小相对于物体的放大率β=y’/y
=b/a
=NA/NA’
=CCD相机元素尺寸/视场实际尺寸
电子放大率电子放大率是用相机拍照成像在CCD上的像呈现在显示器的放大倍数
显示器放大率
显示器放大率是被拍物体通过镜头成像显示在显示器上的放大倍数显示器放大率＝（光学放大率）×（电子放大率）
例子:光学放大率＝0. 2X, CCD大小1/2（对角线长8mm）,显示器14〃
电子放大率＝14×25.4/8＝44.45（倍）
显示器放大率＝0.2×44.45＝8.89（倍）（1寸＝25.4mm）
视场
视场是镜头与CCD相机连接时物体可被看见的范围大小视场的大小是:（CCD格式大小）/（光学放大率）
例子:光学放大率＝0.2X，CCD1/2〃（4.8mm长，6.4mm宽）
视场大小 :长＝4.8/0.2＝24（mm）
宽＝6.4/0.2＝32（mm）。