（優選）閱讀工業相機鏡頭的基礎知識課件1第一頁，共二十七頁。2工業鏡頭的接口

物鏡的接口尺寸是有國際標準的，共有三種接口型式，即F型、C型、CS型。F型接口是通用型接口，一般適用于焦距大于25mm的鏡頭；而當物鏡的焦距約小于25mm時，因物鏡的尺寸不大，便采用C型或CS型接口。第二頁，共二十七頁。3工業鏡頭的接口C接口和CS接口的區別

C與CS接口的區別在于鏡頭與攝像機接觸面至鏡頭焦平面（攝像機CCD光電感應器應處的位置）的距離不同，C型接口此距離為17.5mm.,CS型接口此距離為12.5mm.。

C型鏡頭與C型攝像機，CS型鏡頭與CS型攝像機可以配合使用。C型鏡頭與CS型攝像機之間增加一個5mm的C/CS轉接環可以配合使用。CS型鏡頭與C型攝像機無法配合使用。第三頁，共二十七頁。4視場(Fieldofview,即FOV，也叫視野范圍)：指觀測物體的可視范圍，也就是充滿相機采集芯片的物體部分。（視場范圍是選型中必須要了解的）工作距離(WorkingDistance,即WD):指從鏡頭前部到受檢驗物體的距離。即清晰成像的表面距離（選型必須要了解的問題，工作距離是否可調？包括是否有安裝空間等）分辨率：圖像系統可以測到的受檢驗物體上的最小可分辨特征尺寸。在多數情況下，視野越小，分辨率越好。景深(Depthofview，即DOF)：物體離最佳焦點較近或較遠時，鏡頭保持所需分辨率的能力

（需要了解客戶對景深是否有特殊要求？）圖1:鏡頭基本參數示意圖工業鏡頭的基本參數第四頁，共二十七頁。5工業鏡頭的其他參數

感光芯片尺寸：相機感光芯片的有效區域尺寸，一般指水平尺寸。這個參數對于決定合適的鏡頭縮放比例以獲取想要的視場非常重要。鏡頭主要縮放比例(PMAG)由感光芯片的尺寸和視場的比率來定義。雖然基本參數包括感光芯片的尺寸和視場，但PMAG卻不屬于基本參數。焦距（f）焦距，是光學系統中衡量光的聚集或發散的度量方式，指從透鏡的光心到光聚集之焦點的距離。亦是照相機中，從鏡片中心到底片或CCD等成像平面的距離。（需要記住的公式）

f={工作距離/視野范圍長邊（或短邊）}XCCD長邊（或短）焦距大小的影響情況：焦距越小，景深越大；焦距越小，畸變越大；焦距越小，漸暈現象越嚴重，使像差邊緣的照度降低；

第五頁，共二十七頁。6■解析度

表示一組物鏡所能見到了2點的最小間隔■解像力

１mm中間可以看到黑白線的條數。單位（lp）/mm.0.61x使用波長(λ)/NA=解析度(μ)

以上的計算方法理論上可以計算出解析度，但不包括失真。

※使用波長為550nm■MTF（ModulationTransferFunction）

成像時再現物體表面的濃淡變化而使用的空間周波數和對比度。第六頁，共二十七頁。7

失真（distortion）：（衡量鏡頭性能的指標之一）又稱畸變，指被攝物平面內的主軸外直線，經光學系統成像后變為曲線，則此光學系統的成像誤差稱為畸變。畸變像差只影響影像的幾何形狀，而不影響影像的清晰度。光圈與F值

光圈是一個用來控制鏡頭通光量裝置，它通常是在鏡頭內。表達光圈大小我們是用F值，如f1。4，f2，f2。8etc第七頁，共二十七頁。8工業鏡頭各參數間相互影響關系光圈大小的影響情況：

光圈越大，圖像亮度越高；景深越小；分辨率越高；像場中央與邊緣：一般像場中心較邊緣分辨率高；像場中心較邊緣光場照度高光波長度的影響：

在相同的工業相機及鏡頭參數條件下，照明光源的光波波長越短，得到的圖像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位置測量的視覺系統中，盡量采用短波長的單色光作為照明光源，對提高系統精度有很大的作用。第八頁，共二十七頁。9用于計算主要縮放比例的公式如下：PMAG

=

感光芯片尺寸(mm)/視場(mm)圖2:

主要縮放比例、感光芯片尺寸和視場的關系示意圖光學放大倍數第九頁，共二十七頁。10第十頁，共二十七頁。11顯示放大倍數顯示放大倍率在顯微中應用非常廣泛，被測物體的顯示放大倍率取決于三個因素：鏡頭光學倍率、工業相機感光芯片的尺寸（靶面大小）、顯示器尺寸。顯示放大倍率=鏡頭光學倍率×顯示器尺寸×25.4/耙面對角線尺寸第十一頁，共二十七頁。12工業鏡頭的主要類別：分類方式按焦距劃分：定焦和變焦按光圈劃分：固定光圈和可變光圈按接口劃分：C接口、CS接口、F接口等按倍數劃分：定倍鏡頭、連續變倍鏡頭機器視覺行業常用到的很重要的鏡頭主要包括FA鏡頭，遠心鏡頭和工業顯微鏡等第十二頁，共二十七頁。13工業鏡頭的主要類別：常用攝像物鏡主要參數有焦距f光圈數F和視場2ω.經驗公式：1/F*tanω√f=CF型接口類型攝像物鏡焦距表（mm）C,CS型接口類型攝像物鏡焦距表(mm)類型魚眼型超廣角型廣角型標準型焦距7.5,1517,2024,28,3550類型1/3″1/3″,1/2″2/3″,1″焦距2.8-3.53.5-68-75常用攝像物鏡參數第十三頁，共二十七頁。14接圈簡單的近攝物鏡是在照相鏡頭和CCD相機之間加入一個接圈，見圖1.1－18，由此，CCD的敏感面可以位于照相鏡頭的像方焦面的外面一段距離，從而可以攝取到較近距離目標的像，但它受到圖像清晰度的限制。工業鏡頭的主要類別：近攝物鏡近攝物鏡第十四頁，共二十七頁。15近攝透鏡在攝像物鏡前端擰上一個近攝透鏡，可以攝取到更近距離目標的像。采用近攝鏡后，目標像的畸變增大了，為此，近攝透鏡的屈光率不能太大，使原工作距離的縮短量一般不超過20％。工業鏡頭的主要類別：近攝物鏡近攝物鏡第十五頁，共二十七頁。16與近攝物鏡相反，為了對遠距離目標攝取到清晰圖像，要采用遠攝物鏡。這種物鏡是一長焦距物鏡。遠攝物鏡可以是折射系統、反射系統或折反射系統。反射式遠攝物鏡常采用卡塞格林式遠攝物鏡.折反式遠攝物鏡由于采用前部校正透鏡，其成像質量更加良好.工業鏡頭的主要類別：遠攝物鏡遠攝物鏡第十六頁，共二十七頁。17遠心鏡頭特性

物方遠心鏡頭可以消除透視畸變，像方遠心鏡頭可以獲得更好的像面照度的均勻性。第十七頁，共二十七頁。18物方遠心物鏡采用平行光路設計，物方遠心物鏡是將孔徑光闌放置在光學系統的像方焦平面上。工業鏡頭的主要類別：遠心鏡頭遠心鏡頭第十八頁，共二十七頁。19像方遠心光路像方遠心光路是將孔徑光闌放置在光學系統的物方焦平面上，而像方的主光線平行于光軸。工業鏡頭的主要類別：遠心物鏡遠心物鏡第十九頁，共二十七頁。20在測量系統中，物距常發生變化，從而使像高發生變化，所以測得的物體尺寸也發生變化，即產生了測量誤差；即使物距是固定的，也會因為CCD敏感表面不易精確調整在像平面上，同樣親會產生測量誤差。采用遠心物鏡中的像方遠心物鏡可以消除物距變化帶來的測量誤差，而物方遠心物鏡則可以消除CCD位置不準帶來的測量誤差。工業鏡頭的主要類別：遠心物鏡遠心物鏡第二十頁，共二十七頁。21遠距物鏡是一種焦距很長而鏡筒較短的物鏡，從物鏡前表面到像平面的距離小于焦距，這對于長焦距物鏡來說，有利于縮短物鏡的軸向尺寸。按照上述原理構成的遠距物鏡，結構型式是各種各樣的，尤其是前組，由于負擔較大的光焦度，結構一般要比后組復雜。工業鏡頭的主要類別：遠距物鏡遠距物鏡第二十一頁，共二十七頁。22反遠鏡是一種焦距較短而后截距很長的物鏡，這樣，在物鏡和CCD之間可以加入分光鏡，以實現取景等作用。工業鏡頭的主要類別：反遠距物鏡反遠距物鏡第二十二頁，共二十七頁。23畸變物鏡能夠在它的像中預先引入規定的畸變。當物鏡存在很大的負畸變時，實際上能夠拍攝角視場超過180°的物空間。這種物鏡用于宇航研究、氣像測量中。吉柳在1930年首先成功地實現了角視場180o和相對孔徑1：22的畸變物鏡（圖1.1－30b）。畸變物鏡可以按照反遠距物鏡的光路圖作出。第一組由一或二個透鏡組成，并造成很大的畸變（圖c、d）。第二透鏡組用于校正像差，以便獲得清晰的像。為了研制超廣角物鏡，像場角余弦四次方的影響是最大的障礙。但是由于負的畸變，在像場邊緣上光束深縮，因而在像場邊緣上實際光學密度并不比視場中心低。工業鏡頭的主要類別：畸變物鏡畸變物鏡第二十三頁，共二十七頁。24常用的工業鏡頭品牌品牌產地鏡頭類型施耐德Schneider德國定焦、遠心卡爾蔡司Zeiss德國定焦、遠心μTron日本定焦、定倍、遠心、連續變倍Moritex日本定焦、定倍、遠心、連續變倍SPACECOM日本百萬像素定焦COMPUTAR日本百萬像素定焦賓得PENTAX日本百萬像素定焦騰龍TAMRON日本百萬像素定焦精工日本百萬像素定焦VS日本定焦、定倍、遠心、連續變倍KOWA日本百萬像素定焦第二十四頁，共二十七頁。25常用的工業鏡頭品牌及代理商品牌產地參數主要代理商Navitarhttp://N美國Zoom6000系列（0.7x-4.5x）凌云、西努、嘉銘、華信東方、視覺龍Optemwww.thales－美國0.7x-4.5x（65XL系列）1x-7x（70XL系列）μTron日本CMZ0745（0.75x-4.5x）CMZ0215（0.25x-1.5x）光圈景深可調凌云VSwww.vst.co.jp日本VSZ系列英圖Moritex.hk日本ML-Z07545（0.7x-4.5x）西努、華信東方第二十五頁，共二十七頁。26常用鏡頭圖片定倍遠心鏡頭Navitarzoom6000連續變倍鏡頭組件Navitarzoom6000連續變倍鏡頭定焦鏡頭第二十六頁，共二十七頁。27工業鏡頭的選擇要點1、視野范圍、光學放大倍數及期望的工作距離：在選擇鏡頭時，我們會選擇比被測物體視野稍大一點的鏡頭，以有利于運動控制。2、景