工业镜头视角夹角 工业镜头按视场大小的分类

工业镜头按视场大小的分类

以工业镜头为顶点，以被测目标的物像通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。也就是说视场是镜头与CCD相机连接时物体可被看见的范围大小。视场角的大小决定了光学仪器的视场范围，视场角越大，视场就越大，光学倍率就越小。

按相机视场大小分：小视场镜头、标准镜头、广角镜头和特广角镜头、远心镜头、显微镜头、显微镜头等类型。

标准镜头

视角约50度，焦距长度接近相机画幅对角线长度的镜头，也是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角，所以又称为标准镜头。5mm相机的标准镜头的焦距多为40mm、50mm或55mm，120mm相机的标准镜头焦距多为80mm或75mm，CCD芯片越大则标准镜头的焦距越长。

广角与超广角镜头

视角90度以上，适用于拍摄距离近且范围大的景物，又能刻意夸大前景表现强烈远近感即透视。35mm 相机的典型广角镜头是焦距28mm，视角为72度。120相机的50，40mm的镜头便相当于35mm相机的35，28mm的镜头．

长焦距镜头

适于拍摄距离远的景物，景深小容易使背景模糊主体突出，但体积笨重且对动态主体对焦不易。35mm 相机长焦距镜头通常分为三级，135mm以下称中焦距，135－500mm称长焦距，500mm 以上称超长焦距。120 相机的150mm的镜头相当于35mm相机的105mm镜头。由于长焦距的镜头过于笨重，所以有望远镜头的设计，即在镜头后面加一负透镜，把镜头的主平面前移，便可用较短的镜体获得长焦距的效果。

反射式望远镜头

是另一种超望远镜头的设计，利用反射镜面来构成影像，但因设计的关系无法装设光圈，仅能以快门来调整曝光。

（2）广角与超广角镜头：视角55°以上，广角与超广角镜头的焦距短于、视角大于标准镜头。对135相机来说，焦距在30mm左右、视角在70°左右称为广角镜头；焦距在22mm左右、视角在90°左右称为超广角镜头。"

（3）远摄与超远摄镜头：视角20°以内，远摄与超远摄镜头的焦距长于、视角小于标准镜头。对135相机来说，焦距在20mm左右、视角在12°左右的称为远摄镜头；焦距在300mm以上、视角在8°以下的称为超远摄镜头。

（4）鱼眼镜头与反射式镜头：鱼眼镜头似乎是一种极端的超广角镜头，它利用镜头的畸变获取极大的视角，视角在180°左右，因其巨大的视角类似鱼眼视角而名。反射式镜头又称折反射式镜头，实际上是一种超远摄镜头，外观特征是短而胖，比相同焦距的远摄镜头短一半左右，重量也较轻，因而手持相机拍摄显得灵活、方便。

（5）变焦镜头：焦距有一定变化范围，它的镜头焦距可在较大的幅度内自由调节，起到了若干只不同焦距的定焦镜头的作用。它又有手动变焦和电动变焦两类,可对所监视场景的视场角及目标物进行变焦距摄取图像,适合长距离变化观察和摄取目标。变焦镜头的特点是:在成像清晰的情况下,通过镜头焦距的变化来改变图像大小与视场大小。

（6）微距镜头、透视调整镜头与皮腔镜头：微距镜头又称巨像镜头，是能产生巨像效果的一种镜头。透视调整镜头又称移轴镜头，是用于调整影像透视效果或景深效果的特殊镜头。皮腔镜头是指采用软管式皮腔连接135相机的镜头。

针孔镜头:镜头端头直径仅几毫米,可隐蔽安装。针孔镜头或棱镜镜头适用于有遮盖物或有特殊要求的环境中,此时标准镜头或容易受损、或容易被发现,采用针孔镜头或棱镜镜头可满足类似特殊要求,比如在工业窑炉及精神病院等场所。

微距镜头（micro lens）

如果对工作距离有严格要求，可以考虑使用微距镜头，一般的广角镜头加适当的延长管，可以达到微距的效果。除作极近距离的微距摄影外，也可远摄。

远心镜头

远心镜头一般视野都比较小。从机器视觉行业的使用来看，大部分的介于0.5~2倍的远心镜头。超过2倍的远心镜也有，如4X、8X等。

显微镜头

一般来说当视野要求非常小时，如1mm以下，因为我们的传感器通常都是几个mm（4.8~8.8之间比较多），因此如果需要拍摄1mm左右及以下的视野时，一般的CCTV是无法满足这个要求的。因此可以考虑使用显微镜头，放大几倍十几倍都是可以的。

确定所要达到的视野范围(FOV)和工作距离(WD)，然后根据这两个要求和已知的靶面尺寸计算出工业镜头的焦距(f)。其计算公式为：

焦距f ＝ WD × 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V)

视场FOV ( H or V) ＝ WD × 靶面尺寸( H or V) / 焦距f

视场FOV( H or V) ＝ 靶面尺寸( H or V) / 光学倍率

工作距离WD = f(焦距）× 靶面尺寸/FOV( H or V)

光学倍率 ＝ 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V)

机器视觉系统中的工业镜头

工业相机的镜头，是机器视觉系统中的重要组件，它的质量将直接影响机器视觉系统的整体性能。

镜头的作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。

一、镜头的参数

镜头的主要参数有视场角、光圈、焦距、景深、工作距离（物距）、工作视野等。

在设计机器视觉系统时，要选择参数与用户需求相匹配的镜头。

1、视场角（FOV）

视场角是以镜头中心为顶点，以被测物可通过镜头的最大范围的两条边构成的夹角。按视场角的大小，镜头有标准镜头、广角镜头、远摄镜头之分。

2、光圈（F）

光圈是一个用来控制透过镜头进入相机感光面的进光量的装置，在数量上用镜头焦距与通光孔径的比值来表示光圈的大小。光圈有f/2、f/2.8、f/4、f/5.6、f/8、f/11、f/16、f/22等。

3、焦距（f）

焦距，有的人也称为“焦长”，是从镜头中心点到底片、CCD或COMS芯片等成像平面上所形成的清晰影像之间的距离，用f表示。

4、景深

在被摄物物体聚焦清晰后，在物体前后一定范围都能够取得清晰图像，这个前后距离范围就是景深。对于固定的焦距和拍摄距离，光圈越大，景深越小，光圈越小，景深越大。对于固定的光圈和拍摄距离，焦距越长，景深越小，焦距越短，景深越大。

二、失真

失真也叫畸变，是被测物平面内的主轴处直线经光学系统成像后变为曲线而改变几何形状的现象。失真不影响影像的清晰度。

镜头失真的类型有桶形失真、枕形失真和线性失真。普通消费级数码相机大概有1%的桶形失真、0.4%的枕形失真。

三、镜头分类

1、按焦距是否可调，把镜头分为变焦镜头和定焦镜头。

2、按视场角的大小，把镜头分为标准镜头、广角镜头、鱼眼镜头、远摄镜头等。

四、镜头的接口标准

镜头的接口尺寸分为三种类型：F型、C型、CS型。

F型接口是通用型卡口接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头。

C型接口的镜头与相机接触面到镜头焦平面的距离为17.526mm。

CS型接口的镜头与相机接触面到镜头焦平面的距离为12.5mm。它们之间差一个5mm的转接环的距离，有了转接环，两者可以配合使用。

五、镜头精度计算

在芯片尺寸已定的情况下：

焦距/工作距离=芯片尺寸/工作视野，

工作视野=芯片尺寸*工作距离/焦距，

镜头精度=工作视野/相机分辨率。

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