机器视觉镜头种类（机器视觉镜头选型）

在机器视觉系统中，镜头相当于人眼，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的感光阵列上。视觉系统处理的所有图像信息都是通过镜头获得的，镜头的质量直接影响视觉系统的整体性能。以下是机器视觉工业镜头相关专业术语的详细解释。

一、失真

可分为枕形畸变和桶形畸变，如下图：

二、电视失真：

以实际边长与理想形状的扭曲形状百分比计算的值。

三、光学倍率

四、监视放大

计算方法：

例：VS-MS110倍镜头1/2” CCD相机，在14”监视器上成像

0.1 毫米的物体在显示器上得到44.45 毫米的图像

有时上述简单计算会根据电视监视器的扫描状态而发生一些变化。

五、解析度

表示可见的2点之间的距离，0.61x，采用波长（）/NA=分辨率（）

上述计算方法理论上可以计算出分辨率，但不包括畸变。

使用波长为550nm

六、解像力

1mm中间可见黑白线数。单位（lp）/mm。

七、MTF（Modulation Transfer Function）

用于再现成像过程中物体表面阴影变化的空间频率和对比度。

八、工作距离（Working Distance）

镜筒到物体的距离

九、O/I（Object to Imager）

物体和图像之间的距离是从物体到图像的长度。

十、成像圈

成像尺寸，输入相机传感器尺寸。

十一、照相机 Mount

C 型安装： 1' 直径x 32 TPI: FB: 17.526mm

CS-mount: 1' 直径x 32 TPI: FB: 12.526mm

F接口： FB:46.5mm

M72-Mount: FB 制造商各不相同

十二、视野 (FOV)

视野是指使用相机后看到的物体侧面的范围

相机有效面积纵向长度（V）/光学倍率（M）=视场角（V）

相机有效面积横向长度（H）/光学倍率（M）=视场角（H）

技术数据中的视场范围是指根据光源和有效面积的一般数值计算出的值。

计算出相机有效区域的垂直长度（V）或（H）=相机1个像素的大小有效像素（V）或（H）的数量。

十三、景深

景深是指成像后物体的距离。同样，相机侧的范围称为焦深。具体景深值略有不同。

十四、焦距 ()

f（焦距）从光学系统后主点（H2）到焦平面的距离。

十五、FNO

当镜头距离无穷远时，亮度代表数值。值越小，越亮。 FNO=焦距/入射孔径或有效直径=f/D

十六、实效F

有限距离处镜头的亮度。

有效F=(1 + 光学放大倍数) x F#

实际效果F=光学放大倍数/2NA

十七、NA（Numerical Aperture）

物体侧NA=sin u x n

成像侧NA'=sin u'x n'

如下图所示，入射角u、物侧折射率n、成像侧折射率n

NA=NA' x 放大倍数

十八、边缘亮度

相对照度是指中心照度与周边照度的百分比。

十九、远心镜头

主光线与透镜光源平行的透镜。有物侧远心方式、成像侧远心方式、两侧远心方式。

二十、远心

远心度是指物体的放大误差。放大倍率误差越小，远心度越高。

远心度有多种用途。使用镜头前掌握远心度很重要。远心镜头的主光线平行于镜头的光轴。

如果远心度不好，使用远心镜头的效果也不会好；使用下图可以简单地确认远心度。

二十一、景深 (DOF)

景深可以使用以下公式计算：

景深=2 x 允许COC x 实际F/光学放大倍数2=允许误差值/(NA x 光学放大倍数)

（使用0.04mm 允许COC）

二十二、通风盘及解析度

艾里斑是指当光线通过透镜无畸变地会聚在一点时，实际上形成了一个同心圆。这个同心圆称为艾里斑。艾里斑的半径r可以通过以下计算公式计算。该值称为分辨率。 r=0.61/NA 艾里斑半径随波长变化。波长越长，光就越难聚焦在一点上。例：NA0.07透镜波长550nm r=0.61*0.55/0.07=4.8

二十三、 MTF 及解析度

MTF（调制传递函数）是指物体表面明暗的变化，在成像侧也再现。表示镜头的成像性能以及图像再现物体对比度的程度。为了测试对比度性能，使用具有特定空间循环数的黑白间隔测试。空间频率是指1mm距离处明暗变化的程度。

如图1所示，黑白矩阵波，黑白对比度为100%。该物体被镜头拍摄后，图像对比度的变化被量化。基本上，无论什么镜头，都会出现对比度的下降。最终对比度降低至0%。无法区分颜色。

图2和图3显示了物方和成像方之间空间周期数的变化。横轴表示空间频率，纵轴表示亮度。根据A和B计算物侧和成像侧之间的对比度。根据A和B的比率计算MTF。

分辨率和MTF的关系： 分辨率是指如何分离和识别两点之间的距离。一般来说，镜头的好坏可以从分辨率值来判断，但实际上，MTF与分辨率有很大的关系。图4 显示了两种不同镜头的MTF 曲线。 a 镜头分辨率低但对比度高。镜头b 对比度较低，但分辨率较高。