鏡頭選型的十大要素，在眾多不同品牌的工業(yè)鏡頭中選擇最合適的一款
目前市面上的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)鏡頭品牌眾多，除了德日系的一二線品牌，近年來中國工業(yè)鏡頭廠家也如雨后春筍般冒出，那么如何在眾多不同品牌的工業(yè)鏡頭中選擇一款合適您應(yīng)用的工業(yè)鏡頭呢？您需要從以下要素考慮：焦距，視場角，光學(xué)倍率，光圈，工作距離，后焦距，法蘭焦距，分辨率，畸變，景深。下面簡單介紹一下每個要素的定義和計(jì)算方法:
1、焦距：是光學(xué)系統(tǒng)中衡量光的聚集或發(fā)散的度量方式，指平行光入射時從透鏡光心到光聚集之焦點(diǎn)的距離。亦是照相機(jī)中，從鏡片中心到底片或CCD等成像平面的距離。
焦距計(jì)算方法:
2、視場角(FOV)：在光學(xué)儀器中，以光學(xué)儀器的鏡頭為頂點(diǎn)，以被測目標(biāo)的物像可通過鏡頭的最大范圍的兩條邊緣構(gòu)成的夾角，稱為視場角。
視場角：若Y’為sensor的半對角線長度，則視場角2θ=2*arctan(Y’/f)
視野的計(jì)算方法：
3、光學(xué)倍率
計(jì)算公式：
PMAG = 照相機(jī)芯片尺寸 (V) 或（H）/ 視野 (V) 或（H）尺寸
主要縮放比例、感光芯片尺寸和視場的關(guān)系示意圖
4、F值：F數(shù)用來表征光圈大小，F(xiàn)數(shù)越大光圈越小，照度越低，F(xiàn)數(shù)越小光圈越大，照度越高。FNO=EFL(焦距）/D（有效直徑）
5、工作距離（WD)：被攝物體到鏡頭最前端鏡面頂點(diǎn)的距離
6、后截距：鏡頭最后端鏡片表面頂點(diǎn)到像面的距離
7、法蘭后截距：相機(jī)接口定位面到像面的距離
8、分辨率：像面處鏡頭在單位毫米內(nèi)能夠分辨開的黑白相間的條紋對數(shù)
分辨率為1/2d d為條紋寬度
實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)的分辨率通常受到成像傳感器像元分辨率的限制。在選擇鏡頭時，通常要求鏡頭分辨率要略高于像元分辨率，這樣才能使系統(tǒng)的分辨率達(dá)到傳感器所限制的最高分辨率。
像元分辨率
P為像元尺寸
像元尺寸×像元數(shù)（H×V）=CCD大小（H×V）
例如：2/3英寸 500萬(2560×1920）像素CCD，CCD尺寸為8.8mm×6.6mm,像元尺寸=8.8mm/2560=6.6mm/1920=3.4um
9、畸變：定義為實(shí)際像高與理想像高之差，實(shí)際應(yīng)用中用相對畸變來表示。
10、景深：指物體在鏡頭前能夠得到清晰圖像的范圍。
11、舉例計(jì)算：
案例一，拍攝一個800mm x 600見方的黑色物體上的劃痕，要求能夠分辨最小0.5mm的細(xì)節(jié)，相機(jī)到物體的距離在1600mm左右。
分析：
拍攝劃痕，一般使用紅外相機(jī)，故鏡頭選用紅外鏡頭，波段900—1700nm
拍攝物為800x600，邊比為4:3，因此芯片邊比應(yīng)選4:3傳感器
分辨率選用800x600/0.1=4800000,
選擇方案：
圖像傳感器像素?cái)?shù)要大于480萬像素，應(yīng)用波段900-1700nm，因此選擇1英寸（12.8×9.6mm），像素?cái)?shù)為2560×1920，像元尺寸5um的短波紅外鏡頭。
系統(tǒng)放大率為：
PMAG = 照相機(jī)芯片尺 (V)或H）/ 視野(V)或（H）尺寸 = 12.8/800 = 0.016
像元尺寸/放大率=0.005/0.016=0.3125mm＜0.5mm，滿足要求。
像元分辨率為1/（2×像元尺寸）=1/2x0.005=100lp/mm
視場角 ：Y’為sensor的半對角線長度，則視場角2θ=2*arctan(Y’/f) 可以算出視場角為35.49°
所以選擇一款焦距最接近25.6mm，視場角大于27°，成像靶面大于或等于1英寸，鏡頭全視場MTF大于100lp/mm的鏡頭即可滿足要求。UN-GSWIR2514C（新品短波紅外系列）就可以滿足要求以上案例僅參數(shù)方面的匹配，實(shí)際應(yīng)用中還需考慮鏡頭的接口，外形尺寸，景深需求，光圈大小，畸變大小等，也與選用的相機(jī)有關(guān)。
硯拓
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