科普篇 工业检测镜头介绍

镜头作为工业相机的眼睛，是机器视觉系统中的一个关键组件,将目标物体的图像聚焦在相机的光敏器件上。系统所处理的所有图像信息均需要通过镜头得到，镜头的质量和选型直接影响到视觉系统的整体性能。

工业镜头成像原理

镜头等同于针孔成像中针孔的作用，不同之处在于，一方面镜头的透光孔径比针孔大很多倍，能在同等时间内接纳更多的光线，使相机能在毫秒到秒级获得适当的曝光；另一方面，镜头能够聚集光束，可以在相机胶片上产生比针孔成像效果更为清晰的影像。

工业镜头构成

工业镜头主要参数

1、焦距

指从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。镜头焦距的大小决定视场角的大小、拍摄距离、成像范围和景深，常用焦距有8、12、16、25、35、50等。

2、光圈

一个用来控制光线透过镜头，进入相机感光面光量的装置，可以通过加入多边形或圆形，且面积可变的孔径光栅来控制镜头的通光量。

3、分辨率

指镜头可清晰分辨被拍摄物体细节的能力,在像平面以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位，分辨率越高的镜头成像越清晰。

4、放大倍数

指图像大小与物体大小之比，CCD/FOV,即芯片尺寸除以视野范围。

5、最小工作距离

镜头能够对焦清晰的最小工作距离。

6、景深

在被摄物体聚焦清晰后，位于调焦平面前后一定距离内还能够清晰成像的纵深距离称为景深。景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化，与光圈、焦距成反比，与距离拍摄体成正比。

7、视野范围

相机实际拍到区域的尺寸。

8、数值孔径

数值孔径与与分辨率和放大率成正比，数值孔径越大,分辨率越高。

9、后背焦

指相机接口平面到芯片的距离。在线扫描镜头或者大面阵相机的镜头选型时,后倍焦是一个非常重要的参数,直接影响镜头的配置。

10、接口

镜头与相机的连接方式。常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等。

11、畸变

畸变是镜头在成像时，特别是用短焦镜头拍摄大视场，图像产生的形变。拍摄场景越大，所用镜头焦距越短，畸变程度越明显。

工业镜头分类

1、以焦距分

短焦距镜头：入射角较款，视景宽阔。

中焦距镜头：标准镜头，50mm。

长焦距镜头：入射角较窄，适于远距离监视电动变焦距镜头：通过遥控装置进行光对焦，光圈开度改变焦距。

2、以放大倍率是否固定分

远心镜头：在一定物距范围内得到的图像放大倍率不会变化。

非远心镜头：普通FA镜头。

3、以视场分

标准镜头：视角30度左右，焦距长度接近相机画幅对角长度的镜头。

广角与超广角镜头：视角55度以上，标准镜头<焦距<视角。

变焦镜头：成像清晰的前提下，通过镜头焦距的变化改变视场大小。

鱼眼镜头、反射式镜头、微距镜头、针孔镜头等。

4、以远心类型分

双远心工业镜头、像方远心镜头和物方远心镜头。

5、以接口分

常用包括接口C、CS、F 、V、T2、徕卡、M42、M50等。

工业镜头选型参考

1、 镜头可支持的最大CCD尺寸 应大于等于选配相机CCD芯片尺寸。

2、焦距 的选择，通过相机CCD尺寸、工作距离和视野,计算出所需镜头焦距，并选择视野范围比观测范围稍大的镜头。

3、 镜头光圈 的选择，光圈大小决定图像的亮度,在拍摄高速运动物体、曝光时间很短的应用中,应该选用大光圈镜头,以提高图像亮度。

4、远心镜头 的选择，远心镜头可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化。

5、 确定C接口/CS接口 ，C接口距离17.5mm，CS接口12.5mm，避免无法合焦。

6、 根据感光器件 大小选择镜头，如2/3寸感光芯片要选择对应成像的镜头，否则容易出现暗角。

7、景深与光环境配合 ，光线充足，配备光源照射的可以选用小光圈，加大景深，提高拍摄清晰度，光线不足的选择大光圈或采用高感光度的感光芯片。

视觉工业检测系统已经在工业生产中必不可少，其中工业相机镜头对于捕捉产品的瑕疵缺陷是很重要的环节也是非常重要的元器件，系统若想完全发挥其功能,镜头必须要能够满足要求才行。

“芯算一体”能够深度理解客户需求，结合多年行业经验，从多方面综合考虑选择合适的相机镜头，使整个系统能够完美高效的运行。

读懂焦距 你就懂了手机镜头眼界大小的秘密

在《为啥手机拍照不如单反？“定焦镜头”背黑锅！》一文中，我们介绍了智能手机青睐定焦镜头的原因。今天，咱们就来聊一聊影响镜头视野距离的重要参数——焦距。

提到手机摄像头，相信大家最关心的总是传感器尺寸、像素值和光圈的大小。虽然这些参数可以影响一颗镜头的成像底蕴，但能决定镜头可以拍摄多远的距离、收录多少画面内容，则是一项名为“焦距”的参数。

什么是焦距

打开手机的相机APP，屏幕取景框内呈现的画面就是镜头所收录的视界。但是，任何镜头都无法显示出我们用眼睛看到的全部画面。此时，我们可以通过移动手机镜头正对的位置来改变视角。如果需要给镜头一组数字来代表视角，那就是“焦距”。

在专业相机领域，焦距作为一项重要参数会印在镜头最显眼的位置上。

这是一个可以在40mm~150mm焦距间随意切换的变焦镜头

在手机领域，有关镜头焦距的信息一般不会印在手机身上，我们只能登录官网的详细参数页进行尝试性的查询。

还有很多手机厂商并不会公布镜头的焦距参数

焦距的意义

如今无论是专业相机还是手机，它们镜头的成像原理都是基于小孔成像模型。当我们进行拍摄时，镜头焦距决定了对焦内容在照片中能被放到多大——焦距越短，视角越大，可以在一张照片内记录更丰富的画面内容；焦距越长，视角越窄，视觉上就是显著拉近了与拍摄主体间的距离，可以放大局部的画面。

超广角镜头

一般来说，焦距在6mm~16mm之间的镜头就是我们常说的“鱼眼镜头”，这是一种非常极端的超广角镜头，视角多在180度以上，有些甚至可以达到230度，娱乐性大于实用性。在智能手机领域的“超广角摄像头”，其实就是一颗焦距约16mm的镜头，由于它的焦距多是主摄焦距的0.6倍，所以相机APP中的超广角拍照模式又称“0.6X变焦”，非常适合拍摄高大建筑物和风景，通过优化还能扮演“超级微距镜头”的角色。

广角镜头

一般来说，焦距在24mm~35mm之间的镜头属于“广角镜头”，它们具有较小的焦距和较宽的视角，可以收录更广阔的空间，因此常被业内誉为“大师镜头”。在智能手机领域主摄的焦距通常在25mm~28mm，所以还经常被称为“广角主摄”。

人像镜头

焦距在35mm~70mm之间的镜头属于“标准镜头”，记录的图像与肉眼看到内容的大致相符，其中效果最好的是50mm焦距，拍摄人物肖像时几乎没有任何失真，而且背景虚化效果非常好，可以更完美地突出人物主体，因此其还被冠以了专业“人像镜头”的称号。在智能手机领域，50mm焦距约是广角主摄的2倍，所以它们既可以叫做人像镜头，还属于等效的2X长焦镜头。

长焦镜头

一般来说，焦距在70mm以上才算“长焦镜头”，但智能手机对这一标准的定义比较低，只要大于50mm就算长焦。一颗镜头要想获得更长的焦距，需要增加传感器与镜片之间的距离，翻译过来就是整套镜头模组需要变得更厚。

问题来了，现在95%以上手机的后置镜头模组已经凸出后盖表面2mm~3mm了，总不能为了实现更长焦距而让镜头再加厚几个毫米吧？

镜头越凸出，还将面临易磨损的问题

现阶段传统结构的手机长焦镜头焦距最多只能达到90mm左右，也就是等效3X左右的长焦镜头，如果想进一步扩展眼界，就需要展开新的讨论，即潜望式长焦镜头的技术原理了，有关这类镜头背后的故事，感兴趣的童鞋可以关注CFan的后续报道。

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