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在机器视觉系统中，工业镜头的选型一直以来是比较繁琐的过程，需要了解镜头的具体用途、使用环境、经过多方实验才能确定最 终参数。一颗小小的镜头选型会直接影响到机器视觉系统整体性能，合理选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。选择不适合的镜头就可能无法发挥镜头成像功能，无法得到清晰质量图像从而影响产品检测质量。如何化繁为简，一篇文章带您了解镜头选型全部要点。

镜头构成

工业相机典型镜头可以分为透镜组和光阑两部分。

透镜，单个透镜是进行光束变换的基本单元。常见的有凸凹透镜两种，凸透镜对光线具有会聚作用，凹透镜对光线具有发散作用。镜头设计中常将这两类透镜结合使用，校正各种像差和失真，以达到满意成像效果。

光阑，约束进入镜头的光束成分。使有益的光束进入镜头，而有害的光束不能进入镜头。光阑可分为孔径、视场、消杂光光阑3种。

小结，透镜和光阑都是镜头重要光学功能单元，透镜侧重于光束变换（例如实现一定组合焦距、减少像差等），光阑侧重于光束的取舍约束。

镜头主要参数

焦距，即传感器到相机镜头光线聚焦位置的距离。通常以毫米为单位，能够传达大量有关待捕获图像类型信息。焦距大小决定视角的大小，焦距数值小，视角大，所观察的范围也大；焦距数值大，视角小，观察范围小。根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。

光圈，用F表示，以镜头焦距和通光孔径比值来衡量。每个镜头上都标有最 大F值，例如 8mm /F1.4代表最 大孔径为 5.7mm。F值越小，光圈越大；F值越大，光圈越小。

接口，包含C、CS、F、V、T2、M42x1、M75x0.75等等。

景深，被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，其影像仍然清晰的范围。景深随镜头光圈值、焦距、拍摄距离而变化。

变焦，通过光学系统中的两组（或更多）透镜相对移动，改变整个系统的组合焦距，保证像面位置不动，使图像放大倍率且成像始终清晰。

与单组移动式调焦不同，单组移动式调焦意在改变成像面的位置。而变焦意在改变镜头焦距，要求稳定像面不动。

镜头种类

按光学放大倍率及焦距划分，镜头的类型如下：

显微镜： 体视显微镜、生物显微镜、金相显微镜、测量显微镜；

常规镜头：鱼眼镜头（6-16mm）、超广角镜头（17-21mm）、广角镜头（24-35mm）、标准镜头（45-75mm）、长焦镜头（150-300mm）、超长焦镜头（300mm以上）；

特殊镜头：微距、远距、远心、红外、紫外镜头等。

从6方面考虑，告别选择困难症

波长&变焦

优先确定镜头是否需要变焦。成像过程中需要改变放大倍率的应用，采用变焦镜头，否则采用定焦镜头。

确定镜头工作波长，需要考虑3个问题，①是否采取滤光措施？②单色光还是多色光？③能否有效避开杂散光的影响？综合考虑后得出镜头的工作波长。

特殊需求优先考虑

明确实际应用特殊需求。例如是否具备测量功能、是否需要远心镜头、成像景深是否很大等等。景深往往不被重视，但它却是任何成像系统必须要考虑因素。

工作距离&焦距

工作距离和焦距需要结合起来考虑。先明确系统分辨率，结合CCD像素尺寸得知放大倍率，再结合空间结构约束测算物像距离，进一步估算镜头的焦距。

像面大小&像质

所选镜头像面大小要与相机感光面大小兼容，遵循“大兼容小”原则，相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸，否则边缘视场像质差。像质应关注MTF和畸变两项，在测量应用中，尤其应该重视畸变。

光圈&接口

镜头光圈主要影响像面的亮度。但最 终的图像亮度是由多种因素共同决定，包括增益、积分时间、光源等。为了获得目标图像亮度有较多环节需要一同调整。

镜头接口是指镜头与相机的连接口，它们两者需要匹配，不能直接匹配要考虑使用转接器。

成本

如果以上因素考虑完成后有多个镜头都能满足要求，则考虑成本进行择优选用。

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