影响工业镜头相对照度的主要因素
首先我们先来区分两个概念：镜头的照度和相对照度。镜头的照度表示在镜头的光轴上，也就是成像中心的明亮度，它取决于F值（即光圈值）。镜头的相对照度是指像平面上各视场位置的照度与中心视场的照度之比，即周边视场受镜头渐晕及余弦四次方定律影响，与中心相比明亮度减少的现象。今天我们主要来介绍影响工业镜头相对照度的主要因素：
1.余弦四次方定律
与镜头光轴平行的入射光，聚集在成像中心处成像，假设该轴上像点照度为E0’，与光轴不平行的斜光线，与光轴形成物方视场角ω，此时的像面照度Eω’为：Eω’= E0’cos4ω即斜光线成像的亮度与这个斜角的余弦四次方成正比。
从公式可以得出，与成像中心相比，越靠近边缘，像面照度越小，故会出现中心亮边缘暗的情况，这是客观原理决定的，它和畸变一样，只能减小却无法消除。
像平面的相对照度取决于物方视场角，在有限共轭的系统中，可以采取入瞳面远离物面的设计提高相对照度；对于无限共轭系统（远心光学系统），物方视场一般在设计时给定一个固定值，故相对照度也基本上是固定的。这也是远心镜头的相对照度比一般FA镜头要好的主要原因。
2.渐晕
渐晕简单来说是部分轴外物点发出的成像光束被拦截的现象。渐晕在一定程度上可以改善轴外物点成像质量，但是会削弱对应点的照度。下面我们从几个图中直观的来了解渐晕对相对照度的影响：
原始成像：
只加渐晕：
由此可见，镜头加渐晕只减少了边缘光线的角度（ω’边缘＜ω边缘），而中心光线的角度不变（ω’主光线=ω主光线）。所以镜头边缘照度变小、而中心照度不变，故相对照度降低。
由渐晕可以推断出加大F数，将边缘光线角度和中心光线角度同时减小，则镜头边缘照度和中心照度同时减小，此时可增加相对照度。但增加F数提高相对照度的方法我们一般情况下很少使用，虽然保证了相对照度，但镜头的中心照度却降低了，使得整个镜头的画面亮度变得很暗。从上述相对照度的影响因素来看，若想得到一个照度相对均匀的图像，您可以选择小视场工业镜头，若您对均匀度有更高的要求，那远心镜头将会是您的不二选择。
工业镜头的主要参数对成像质量的影响
在机器视觉系统应用中，好的镜头就相当于人拥有好的眼睛，其作用是将光学图像聚焦在图像传感器的光敏面阵上。一个高质量的工业镜头，在分辨率、明锐度、景深等方面都有很好的体现，对各种图像的校正也比较好，但其价格也会相应的提高。
在选择工业相机的同时选择合适的镜头，你可能认为自己需要的是高分辨率的相机，但是却没有选择性价比高的镜头去搭配，最后可能在高分辨率相机上浪费钱。一个高性价比镜头，不仅体现在图像效果的层面上，也体现视觉项目的成本预算中。所以，如果我们掌握一些选择镜头的规律和经验，就可以使用同档次的镜头达到更好的效果。
不同类型的工业镜头，成像质量也各不相同；即使类型相同，其成像质量也有着很大的差异，主要是因为镜头材质、加工精度和镜片结构等因素造成的，所以也导致不同档次的镜头价格有着巨大的差异。
行业中一般用光学传递函数OTF （Optical Transfer Function）来综合评价某个镜头成像质量的好与坏，光学传递函数，即光学系统传递的是亮度沿空间分布的信息，当它在传递被拍物图像数据信息时，被传递为各空间频率的正弦波信号，其调制度和位相在成实际像时的变化，均为空间频率的函数。
像差则是影响图像质量的重要因素，常见的像差有：
球差：由主轴上某一物点向光学系统发出的单色圆锥形光束，经光学折射后，由同一物点散射的光束经过透镜后，不交在同一位置上，以至在主轴上的理想像平面处，形成一个漫射光斑，即此现象称为球差。
慧差：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，若在理想像平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的慧星形光斑，则此光学系统的成像误差称为慧差。
像散：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则此光学系统的成像误差称为像散。
场曲： 垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像，若不在一垂直 于主轴的像平面内，而在一以主轴为对称的弯曲表面上，即最佳像面为一曲面，则此光学系统的 成像误差称为场曲。
色差：由白色物体向光学系统发出一束白光，经光学系统折射后，各色光不能会聚于一点上，而形成一彩色像斑，称为色差。
畸变：被拍平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。
评价镜头质量时还会从分辨率、明锐度和景深等实用参数判断：
1、 分辨率：又称鉴别率、解像力，指镜头清晰分辨被摄景物纤维细节的能力，制约镜头分辨率的原因是光的衍射现象，即衍射光斑。
2、 明锐度：也称对比度，是指图像中最亮和最暗的部分的对比度。
3、 景深：调焦物平面前后的能形成相对清晰影像的实物纵深距离，也就是能获得相对清晰影像的景物空间深度范围，称为景深。
4、 最大相对孔径与光圈系数：相对孔径，是指该镜头的入射光孔直径（D）与焦距（f）之比，即：相对孔径＝D/ f 。相对孔径的倒数称为光圈系数。
工业镜头质量的好坏，直接影响到图像质量的效果，最终影响到机器视觉系统的整体性能，镜头主要参数对成像质量的影响：
1、焦距大小的影响
焦距越小，景深越大；焦距越小，畸变越大；
焦距越小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低。
2、 光圈大小的影响
光圈越大，图像亮度越高；光圈越大，景深越小；
光圈越大，分辨率越高；光圈越大，球差和慧差越严重；
光圈越大，渐晕现象越严重，光场照度越不均匀。
3、图像中心与边缘的影响
图像中心较边缘分辨率高；
图像中心较边缘光场照度高；
像图像中心较边缘畸变小；
4、光波的影响
在相同的相机及镜头参数条件下，视觉光源的光波波长越短，镜头的分辨力越高。所以在精密测量的视觉系统项目中，尽量采用短波长的单色光作为照明光源，对提高系统稳定性和图像精度有很大的作用。
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