声明：内容来源于 ”OpenCV与AI深度学习“公众号。
1、工业镜头物理接口类型
镜头的接口尺寸是有国际标准的，共有三种接口型式，即F型、C型、CS型。F型接口是通用型接口，一般适用于焦距大于25mm的镜头；而当镜头的焦距约小于25mm时，因镜头的尺寸不大，便采用C型或CS型接口。
C接口和CS接口的区别
C与CS接口的区别在于镜头与摄像机接触面至镜头焦平面（摄像机CCD光电感应器应处的位置）的距离不同，C型接口此距离为17.5mm., CS型接口此距离为12.5mm.
C型镜头与C型摄像机，CS型镜头与CS型摄像机可以配合使用。C型镜头与CS型摄像机之间增加一个 5mm的C/CS转接环可以配合使用。CS型镜头与C型摄像机无法配合使用。
2、工业镜头参数
视场(Field of view, 即FOV，也叫视野范围) ：指观测物体的可视范围，也就是充满相机采集芯片的物体部分。（视场范围是选型中必须要了解的）
工作距离(Working Distance,即WD):指从镜头前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距离（选型必须要了解的问题，工作距离是否可调？包括是否有安装空间等
分辨率：图像系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨特征尺寸。在多数情况下，视野越小，分辨率越好。
景深 (Depth of view，即DOF)：物体离最佳焦点较近或较远时，镜头保持所需分辨率的能力（需要了解客户对景深是否有特殊要求？）
焦距（f）焦距，是光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式，指从透镜的光心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中，从镜片中心到底片或CCD等成像平面的距离。
（需要记住的公式）
f={工作距离/视野范围长边（或短边）}X CCD长边（或短）
焦距大小的影响情况：
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。
失真（distortion）：（衡量镜头性能的指标之一）
又称畸变，指被摄物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。畸变像差只影响影像的几何形状，而不影响影像的清晰度。
光圈与F值
光圈是一个用来控制镜头通光量装置，它通常是在镜头内。表达光圈大小我们是用F值，如f1.4，f2，f2.8 etc
光学放大倍数
用于计算主要缩放比例的公式如下：
PMAG = 感光芯片尺寸 (mm) / 视场 (mm)
相机参数
相机分辨率
分辨率由相机所采用的芯片分辨率决定，是芯片阵列排列的像元数量，对于面阵相机来说水平分辨率和垂直分辨率相乘即为相机的分辨率。例如
一个相机的分辨率是1280（H）×1024（V），表示每行的像元数量是1280，像元的行数是1024，此相机的分辨率是130万像素。在对同样大小的视场成像时，分辨率越高，对细节的展示越明显。目前常用相机的分辨率有30万，80万，130万，200万，500万等。
使用技巧：
视场，相机分辨率和视觉系统精度的计算
在实际使用时，我们通常需要知道图像单位（像素）和实际物理单位（mm）之间的对应关系，即视觉系统所能达到的精度，
计算公式为：
单方向视野范围大小/相机单方向分辨率=理论精度
例如：视场水平方向的长度是32mm，相机水平分辨率是1600，所以视觉系统精度为32mm/1600像素=0.02mm/像素，表示图像中每个像素对应0.02mm，即为视觉系统的理论精度。
在选择相机，尤其是用视觉进行测量时，为了提高系统的稳定性，通常需要视觉系统的理论精度大于要求的实际精度。
例如：
用视觉系统，测量圆孔的直径，圆孔的大小是4±0.1mm，要求的测量精度是0.02mm，视觉系统水平方向的长度是5mm。
为了提高系统的稳定性，我们选择4个像素对应0.02mm，则视觉系统精度是0.02mm/4像素=0.005mm/像素，所以相机水平方向的分辨率要不小于5mm /0.005mm/像素=1000像素。选择1280×1024分辨率的相机即可满足要求。
像元尺寸
像元尺寸是相机芯片上每个像元的实际物理尺寸，常见的有3.45μm，3.75μm ，4.4μm，4.65μm，6.45μm，7.4μm，9.6μm等。对同型号和同尺寸的芯片，外部光照环境和相机参数设置相同（比如曝光时间和增益等）的情况下，像元尺寸越大，能够接收到的光子数量越多，所成像的图像越亮。
使用技巧：
通过选择大像元尺寸的相机弥补图像的亮度不足。
在有些使用场合，相机的曝光时间需要设置很短，无法加长；同时光源的亮度也无法再提高，而图像的亮度仍然达不到我们所需要的亮度。
在此时，可以考虑采用更大像元尺寸的相机，来提高感光性，增加图像亮度。
例如采用1/3”，30万像素的CCD相机，在上述的其他条件的制约下，图像仍然不够亮；可以考虑采用1/2”，30万像素的CCD相机，以提高图像亮度。
计算运动物体不产生拖影的曝光时间
在拍摄高速运动物体的场合，选择帧曝光的相机后，还需要计算相机的曝光时间，以使图像不产生拖影，理论的计算原则是：运动物体在相机芯片上所成的像，在曝光时间内，移动的距离不超过一个像元尺寸。
例如：物体运动速度是150mm/s，沿芯片水平方向运动，相机是1/2”芯片（6.4mm×4.8mm），视场水平方向长度是20mm，像元尺寸是4.65μm，计算成像时不产生拖影的曝光时间。首先计算出像的运动速度，放大倍数为6.4mm/20mm=0.32，所以像的运动速度是0.32×150mm/s=48mm/s；根据计算原则，（曝光时间）×48mm/s=4.65μm，所以曝光时间为0.000097s，曝光时间设置为100µs即可
像元深度
数字相机输出的数字信号，对于每一个像元灰度值，都有统一的比特位数，称为像元深度。对于黑白相机来说，像元深度定义灰度由暗到亮的灰
阶数。例如，像元深度是8位的相机，输出的图像灰度等级是2的8次方，即0-255共256级。像元深度是10位的相机，输出的图像灰度等级是2的10次
方，即0-1023共1024级。像元深度越大，固然可以增强测量的精度，但同时也降低了系统的速度，所有我们要谨慎选择。一般工业上都是使用8位的像元深度。
3、远心镜头
远心镜头（Telecentric),主要是为纠正传统工业镜头视差而设计，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化，其本质是普通镜头与小孔成像原理的相结合;
4、工业镜头选型案例
案例分析:
已知条件:工业相机型号已经选择好,
具体参数:工业相机芯片尺寸为2/3",C接口，500万像素;
视野是100*100mm, 工作距离:500mm;
根据以上条件,我们来选择合适的工业镜头;
镜头接口: 首先工业镜头要和工业相机接口一致,所以这里也选择C接口;
镜头大小: 遵循镜头大小要大于相机的芯片大小,所以这里镜头尺寸最少支持2/3";
镜头分辨率: 镜头的分辨率要高于相机的分辨率,所以选择5百万像素以上;
焦距: 500(工作距离)× 8.8(芯片水平长度)/ 100(视野)=44mm;
镜头放大倍率: 8.8(芯片水平长度)/ 100=0.088
附加：
一、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
二、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
三、工业相机传感器尺寸大小：（单位：mm）
四、CCD相机元件的尺寸
五、线阵传感器尺寸（单位：mm）
六、公式：
分辨率（μm)=0.61（固定值）x0.55（设计波长）÷NA
有效F No=放大倍率/2NA
景深(mm)=2(可接受的模糊圆直径x有效F No÷放大倍率2)
光通量直径（φ）=2NAx物体的高度+视野尺寸（角度）
七、显示器倍率及综合倍率的求法：
显示器倍率=显示器英寸数x25.4（1英寸）÷CCD相机对角尺寸
综合倍率=显示器倍率x光学倍率
例：2x光学倍率镜头和1/2’’ CCD相机的组合，在14’'显示器上的影像综合倍率
八、光学放大率
最后，这个不错的公众号推荐一下。
最最后，附上另外一个不错的博客文章：
标签：镜头,mm,分辨率,像素,相机,选型,尺寸 来源： https://blog.csdn.net/thequitesunshine007/article/details/112319467
本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享； 2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关； 3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关； 4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除； 5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。