工业镜头详解：从基本原理到关键参数
工业镜头详解：从基本原理到关键参数
在机器视觉系统中，镜头作为关键组件，其性能直接影响系统的整体表现。本文将详细介绍工业镜头的相关知识，包括镜头的作用、分类、关键参数及其相互关系，帮助读者更好地理解和应用工业镜头。
镜头的作用与分类
在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
在一般的机器视觉检测中，我们常用的镜头以FA镜头为主。FA镜头的优点是成本低、用途广，但缺点是放大倍率会有变化，会因视角的选择造成误差，影响检测精度，适用于大尺寸物体检测成像。
镜头关键参数详解
靶面视角（FOV）
视角（FOV：Field of View）是指镜头所能覆盖的范围，物体超过这个角度就不会被收在镜头里。一个摄像机镜头能涵盖多大范围的景物，通常以角度来表示，这个角度就叫镜头的视角FOV。相同焦距的镜头搭配Sensor尺寸越大视角越大：
光圈
光圈是一个用来控制光线透过镜头的装置，控制镜头通光量的装置，光圈表征镜头通光量的多少。F值可用于表征光圈大小，如F2.8，F4，F5.6，F8，F11，F16等，光圈F值越小，通光孔径越大。
光圈的作用主要有两个：
- 控制进光量：大光圈表明孔径更大，单位时间进来的光线更多，好比窗户，如果窗户越大，那么采光也就越好，而光圈就相当于窗帘，可以拉上一部分让房间暗一点，调整光圈能够调整曝光（其他条件保持不变的情况下），这是光圈最普遍的作用，比如在光线不好的地方拍照，就需要把光圈开大一些。
- 控制景深：光圈大，景深小；光圈小，景深大。光圈越大，背景越虚化，景深越小；光圈越小，背景越清，景深越大。
光圈大小成像效果对比：
焦距
焦距f是镜头上的焦点到成像面的距离，如16mm，25mm等等。
工作距离
工作距离（Work Distance）是指从镜头下表面的到被检测物体的距离，小于最小工作距离大于最大工作距离系统均不能正确成像。
景深
景深（Depth Of Field）是指以镜头最佳聚焦时的WD为中心，前后存在一个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像，摄像机在对某一目标聚焦后，清晰影像的最近点至最远点的距离。
镜头接口类型
- C/CS接口：大部分普通工业相机使用
- F接口：尼康相机的标准卡口，一般用于大靶面相机
- M12接口：也称S接口，M12*0.5mm螺纹
- M42接口：2K线阵相机使用，M42*1mm螺纹
- M58接口：2900万面阵相机使用，M58*0.75mm螺纹
总结
工业镜头是机器视觉系统中的关键组件，其性能直接影响系统的整体表现。通过了解镜头的关键参数及其相互关系，可以帮助我们更好地选择和使用工业镜头，从而提高机器视觉系统的检测精度和可靠性。