工业镜头视场 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)

工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系

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一、焦距的计算方法

二、光学放大倍率的计算方法

三、市场的计算方法

四、视野表

光学放大倍率

2/3"(宽度×长度×对角线)

显示器 放大倍率

1/2"(宽度×长度×对角线)

显示器 放大倍率

1/3"(宽度×长度×对角线)

显示器 放大倍率

9"

14"

9"

14"

9"

14"

x0.1

66x88x110

2.1

3.2

48x64x80

2.9

4.5

36x48x60

3.8

5.9

x0.14

47x63x79

2.9

4.5

34x46x57

4.0

6.2

26x34x43

5.3

8.3

x0.16

41x55x69

3.4

5.2

30x40x50

4.6

7.1

23x30x38

6.1

9.5

x0.18

37x49x61

3.8

5.8

27x36x44

5.1

8.0

20x27x33

6.9

10.7

x0.2

33x44x55

4.2

6.5

24x32x40

5.7

8.9

18x24x30

7.6

11.9

x0.3

22x29x37

6.3

9.7

16x21x27

8.6

13.4

12x16x20

11.4

17.8

x0.4

17x22x28

8.4

12.9

12x16x20

11.4

17.8

9x12x15

15.2

23.7

x0.5

13x18x22

10.5

16.2

9.6x12.8x16

14.3

22.3

7.2x9.6x12

19.1

29.7

x0.6

11x15x18

12.6

19.4

8.0x10.7x13

17.2

26.7

6x8x10

22.9

35.6

x0.7

9x13x16

14.7

22.6

6.9x9.1x11

20.0

31.2

5.1x6.9x8.6

26.7

41.5

x0.75

9x12x15

15.8

24.2

6.4x8.5x11

21.5

33.4

4.8x6.4x8.0

28.6

44.5

x0.8

8x11x14

16.8

25.8

6.0x8.0x10

22.9

35.6

4.5x6.0x7.5

30.5

47.4

x0.9

7.3x9.8x12.2

18.9

29.1

5.3x7.1x8.9

25.7

40.1

4.0x5.3x6.7

34.3

53.4

x1

6.6x8.8x11.0

21.0

32.3

4.8x6.4x8.0

28.6

44.5

3.6x4.8x6.0

38.1

59.3

x1.5

4.4x5.9x7.3

31.5

48.5

3.2x4.3x5.3

42.9

66.8

2.4x3.2x4.0

57.2

89.0

x2

3.3x4.4x5.5

42.0

64.6

2.4x3.2x4.0

57.2

89.0

1.8x2.4x3.0

76.2

119

x2.5

2.6x3.5x4.4

52.5

80.8

1.9x2.6x3.2

71.5

111

1.4x1.9x2.4

95.3

148

x3

2.2x2.9x3.7

63.0

96.9

1.6x2.1x2.7

85.8

134

1.2x1.6x2.0

114

178

x3.5

1.9x2.5x3.1

73.5

113

1.4x1.8x2.3

100

156

1.0x1.4x1.7

133

208

x4

1.7x2.2x2.8

84.0

129

1.2x1.6x2.0

114

178

0.9x1.2x1.5

152

237

x4.5

1.5x2.0x2.4

94.5

145

1.1x1.4x1.8

129

200

0.8x1.1x1.3

171

267

x5

1.3x1.8x2.2

105

162

1.0x1.3x1.6

143

223

0.7x1.0x1.2

191

297

x6

1.1x1.5x1.8

126

194

0.8x1.1x1.3

172

267

0.6x0.8x1.0

229

356

x7

0.94x1.26x1.57

147

226

0.69x0.91x1.14

200

312

0.51x0.69x0.86

267

415

x8

0.83x1.10x1.38

168

258

0.60x0.80x1.00

229

356

0.45x0.60x0.75

305

474

x9

0.73x0.98x1.22

189

291

0.53x0.71x0.89

257

401

0.40x0.53x0.67

343

534

x10

0.66x0.88x1.10

210

323

0.48x0.64x0.80

286

445

0.36x0.48x0.60

381

593

x11

0.60x0.80x1.00

231

355

0.44x0.58x0.73

315

490

0.33x0.44x0.55

419

652

x12

0.55x0.73x0.92

252

388

0.40x0.53x0.67

343

534

0.30x0.40x0.50

457

712

五、机器视觉中工业镜头的计算方式

1、WD 物距 工作距离（Work Distance，WD）。 2、FOV 视场 视野（Field of View，FOV）3、DOV 景深（Depth of Field）。 4、Ho:视野的高度5、Hi:摄像机有效成像面的高度(Hi来代表传感器像面的大小)6、PMAG:镜头的放大倍数 7、f:镜头的焦距 8、LE:镜头像平面的扩充距离

六、相机和镜头选择技巧

1、相机的主要参数: 　感光面积SS（Sensor Size）2、镜头的主要参数: 　焦距FL（Focal Length）　 最小物距Dmin（minimum Focal Distance）3、其他参数: 　视野FOV（Field of View） 　 像素pixel 　 FOVmin=SS（Dmin/FL）　如:SS=6.4mm，Dmin=8in，FL=12mm pixel=640*480　则:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.007mm　如果精度要求为0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm　结论:可以达到设想的精度

七、工业相机传感器尺寸大小：

1/4″:(3.2mm×2.4mm)； 1/3″:(4.8mm×3.6mm)；1/2″:(6.4mm×4.8mm)； 2/3″:(8.8mm×6.6mm)；1″:(12.8mm×9.6mm)；

八、光学放大率

放大率 光学放大率

影像大小相对于物体的放大率 β=y’/y =b/a=NA/NA’=CCD相机元素尺寸/视场实际尺寸

电子放大率

电子放大率是用相机拍照成像在CCD上的像呈现在显示器的放大倍数

显示器放大率

显示器放大率是被拍物体通过镜头成像显示在显示器上的放大倍数 显示器放大率＝（光学放大率）×（电子放大率） 例如:光学放大率＝0. 2X, CCD大小1/2（对角线长8mm）,显示器14〃 电子放大率＝14×25.4/8＝44.45（倍） 显示器放大率＝0.2×44.45＝8.89（倍） （1寸＝25.4mm）

视场

视场是镜头与CCD相机连接时物体可被看见的范围大小 视场的大小是:（CCD格式大小）/（光学放大率） 例子:光学放大率＝0.2X，CCD1/2〃（4.8mm长，6.4mm宽） 视场大小 :长＝4.8/0.2＝24（mm） 宽＝6.4/0.2＝32（mm）

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