镜头基本知识和选型方法

镜头基本知识和选型方法

镜头技术指标

一、焦距

入射光平行于镜头光轴入射时，镜头后主点到成像面的距离，称为焦距。衡量光学系统对光线聚集或散发的程度。

二、视场角

视场角是指镜头相对成像面的张角。视场角由镜头焦距和像面尺寸决定，焦距越大，视场角越小，焦距越短，视场角越大。若Y为sensor的短边尺寸，则短边视场角20=2xarctany/2/f）

三、工作距离

镜头聚焦清晰时，被测表面与镜头最前端的距离称为镜头的工作距离。

四、视野范围

视野范围是指物体被成像的实际范围。

五、光圈

光圈数又称为F数，是像方焦距与镜头入瞳直径的比值，光圈数越大，镜头相对孔径越小，进光量越小，图像亮度越暗，景深越大。

    
 
 

六、景深

被摄物体能够清晰成像的前后距离范围。无需重新对焦，在一定工作距离内依旧可以成像清晰，这个成像清晰的距离就是景深。

由景深计算公式可以得到

（1）镜头光圈越大，景深越小                 （3）镜头对焦距离越近，景深越小

（2）镜头焦距越长，景深越小                 （4）后景深大于前景深

七、分辨率

一般用像方空间分辨能力来描述镜头的解像力，单位为每mm内的黑白线对数（1p/mm）；在搭配相机使用时，镜头可分辨的黑白线对宽度应小于或等于相邻两个像元尺寸；实际应用中建议镜头的分辨率要高于相机的分辨率。

 

八、畸变

畸变表征物体被镜头所成像与真实形状的失真程度，常见类型有桶形畸变和枕形畸变。

（1）镜头畸变大小与视场角有关系，与镜头光圈无关；

（2）畸变有助于实现大视场角，但因失真高对检测不利。

 九、靶面大小

镜头最大成像面指经过镜头后所成像的最大范围，当其小于图像传感器尺寸时，将出现暗角或黑边。

十、相机接口

相机接口为相机与镜头的连接方式，保证镜头安装紧固不松动和镜头所需后焦。镜头法兰口即镜头安装承靠面与成像面的距离称为法兰后焦，不同镜头的法兰后焦不同，影响镜头对焦距离、清晰度。

镜头选型流程

一、计算镜头焦距

例：如选用500M相机，像素数2448×2048，像元大小3.45um，要求工作距离在400mm以内，检测范围120×100mm，则镜头焦距为多少？

像面大小：2448×45um=8.45mm

利用

根据焦距计算结果可选用焦距25mm的镜头，选用比计算结果小的焦距可以更好的覆盖检测范围。

 二、计算镜头像面

再根据选用的相机500M，靶面大小为2/3英寸，镜头的像面要大于等于相机的靶面，则镜头需要选用2/3英寸以上的像面。

初步选型镜头

 三、计算相机视野范围和镜头视场角

例：选用130M相机，像素数1280×1024，像元大小4.8um，镜头焦距6mm，工作距离400mm，计算相机的视野范围和镜头视场角？

像面大小：H=1280×4.8um=6.144mm，V=1024×4.8um=4.9152mm

利用