机器视觉工业镜头

镜头是机器视觉系统中的重要组件，对成像质量起着关键性的作用。其主要参数包括：焦距、光圈系数、视场、工作距离、景深等。

焦距（视场角）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（或视场角的增大）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。

光圈系数是镜头的重要内部参数，它就是镜头相对孔径的倒数，一般的厂家都会用F数来表示这一参数。例如，如果镜头的相对孔径是1：2，那么其光圈也就是F2.0。而在相机的镜头上，都会标写上这一指标。而由于光圈系数是相对孔径的倒数，因此，如果光圈系数的标称值数字越大，也就表示其实际光圈就越小。一般来说，镜头的光圈排列顺序是：1、1.4、2.0、2.8、3.5、4.0、5.6、8.0、11、16、22、32等等。随着数值的增大，其实际光孔大小也就随之减小，而其在相同快门时间内的光通量也就随之减小。当然，有些机器视觉系统为了增大镜头的可靠性和降低成本，采用的定光圈设计，光圈不能改变时调整图像亮度就需要靠调整光源强度或相机增益。

像方视场（即支持的CCD芯片大小）同样是镜头的重要内部参数，CCD芯片尺寸通常大小为1/3”, 1/2”。不同芯片规格要求相应的镜头规格。镜头的设计规格必须等于或大于芯片规格，否则就会在视场边缘会出现黑边。特别是在测量中，使用稍大规格的镜头，因为镜头往往在其边缘处失真zui大。

工作距离往往在视觉应用中至关重要，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。

景深则是镜头另一个重要的外部参数。它表示满足图像清晰度要求的zui远位置与zui近位置的差值，景深的计算可能会相对麻烦一些它与镜头焦距、光圈值、工作距离和允许弥散斑的zui大直径有关。由于允许弥散斑的zui大直径是个相对量，它的可接受直径很大程度上取决于应用，因此在实际视觉应用中以实验和参考镜头给出的参考值为主。简单的说，光圈越小，景深越深；焦距越短，景深越深；对焦距离（工作距离）越远，景深越深。