工业镜头视场倍率焦距之间的关系要点

1、工业镜头视场、倍率、焦距之间的关系、焦距的计算方法热距的计算力法険头別物体的用漓）X 照相机型号尺寸）光学倍率（M）、光学放大倍率的计算方法照相机型兮（V）或（H） 视野巧或亦）艮寸楽当枝术资料足（XMtt相机 懺悄况卜的更加严密的计算方法 根4K0CD!K（fflfl型号有所不同照相机元件尺寸W） （H）二照相机的阿数川效阿数（V） “（H）三、视场的计算方法视野的计卯力法150ta 到物怵的亚离僥棗的焦距f ）ht服相机型号尺寸4.8nm1500 X 4 g（愤矢到畅体的购*S） x （照柑机感时尺寸）144nn四、视野表光学放大倍率2/3（宽度X长度X对角线）显示器 放大倍率1/2（宽度

2、X长度X对角线）显示器 放大倍率1/3（宽度X长度X对角线）显示器 放大倍率914914914x0.166x88x1102.13.248x64x802.94.536x48x603.85.9x0.1447x63x792.94.534x46x574.06.226x34x435.38.3x0.1641x55x693.45.230x40x504.67.123x30x386.19.5x0.1837x49x613.85.827x36x445.18.020x27x336.910.7x0.233x44x554.26.524x32x405.78.918x24x307.611.9x0.322x29x376.39.

3、716x21x278.613.412x16x2011.417.8x0.417x22x288.412.912x16x2011.417.89x12x1515.223.7x0.513x18x2210.516.29.6x12.8x1614.322.37.2x9.6x1219.129.7x0.611x15x1812.619.48.0x10.7x1317.226.76x8x1022.935.6x0.79x13x1614.722.66.9x9.1x1120.031.25.1x6.9x8.626.741.5X0.759x12x1515.824.26.4x8.5x1121.533.44.8x6.4x8.028.

4、644.5x0.88x11x1416.825.86.0x8.0x1022.935.64.5x6.0x7.530.547.4x0.97.3x9.8x12.218.929.15.3x7.1x8.925.740.14.0x5.3x6.734.353.4x16.6x8.8x11.021.032.34.8x6.4x8.028.644.53.6x4.8x6.038.159.3x1.54.4x5.9x7.331.548.53.2x4.3x5.342.966.82.4x3.2x4.057.289.0x23.3x4.4x5.542.064.62.4x3.2x4.057.289.01.8x2.4x3.076.21

5、19x2.52.6x3.5x4.452.580.81.9x2.6x3.271.51111.4x1.9x2.495.3148x32.2x2.9x3.763.096.91.6x2.1x2.785.81341.2x1.6x2.0114178x3.51.9x2.5x3.173.51131.4x1.8x2.31001561.0x1.4x1.7133208x41.7x2.2x2.884.01291.2x1.6x2.01141780.9x1.2x1.5152237x4.51.5x2.0x2.494.51451.1x1.4x1.81292000.8x1.1x1.3171267x51.3x1.8x2.21051

6、621.0x1.3x1.61432230.7x1.0x1.2191297x61.1x1.5x1.81261940.8x1.1x1.31722670.6x0.8x1.0229356x70.94x1.26x1.571472260.69x0.91x1.142003120.51x0.69x0.86267415x80.83x1.10x1.381682580.60x0.80x1.002293560.45x0.60x0.75305474x90.73x0.98x1.221892910.53x0.71x0.892574010.40x0.53x0.67343534x100.66x0.88x1.102103230.

7、48x0.64x0.802864450.36x0.48x0.60381593x110.60x0.80x1.002313550.44x0.58x0.733154900.33x0.44x0.55419652x120.55x0.73x0.922523880.40x0.53x0.673435340.30x0.40x0.50457712五、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 ,FOV3、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

8、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Sensor Size (m)ft 初MW1+PWG(2)VJ inchLE-Drf=PG*fI六、相机和镜头选择技巧1、相机的主要参数七、工业相机传感器尺寸大小:感光面积 SS( Sensor Size)2、镜头的主要参数：焦距 FL( Focal Length )1/4 :(3.2mmx2.4mm；1/2 :(6.4mmx 4.8mm；1/3 :(4.8mmx 3.6mm；2/3 :(8.8mmx6.6mm；最小物距 Dmin (minimum FocalDistance )3、其他参数：视野 FOV

9、 (Field of View )像素pixelFOVmin=SS( Dmin/FL)如:SS=6.4mm, Dmin=8in , FL=12mmpixel=640*480则:FOVmin=6.4 (8/12 ) =4.23mmT :(12.8mmx9.6mm);F Ls =12mmDmi ns8mn4.23/640=0.007mm如果精度要求为 0.01mm1pixels=0.007mm0.01mm结论：可以达到设想的精度八、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3 =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

10、像在CCDk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）X（电子放 大率） 例子：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=14X25.4/8= 44.45（倍）显示器放 大率=0.2 X44.45= 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：（CCI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/

11、0.2 =24 (mm宽=6.4/0.2 =32 (mm机器视觉系统中，镜头相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。视觉系统处理的所有图像信息均通过镜头得到，镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。下面对机器视觉 工业镜头的相关专业术语做以详解。一、失真枕形失：M桶形失鼻xlOOTV.D二 h2hX1OQ可分为枕形失真和桶形失真，如下图示：二、电视失真：实际边长的歪曲形状与理想的形状的百分比算岀的值。三、光学倍率主婁点与戌僅的关亦 绘大率是拾成tt:知1占期体的比M = II电圭点H =后空福有效曲阿尺可 rv)*r(M V3or(H)C Naptif

12、ictthon )鉴溟*倍舉：歸相对静体摄彩.左w隘视郢卜晶示时的借率r 传肚祗的尺寸与Kftns尺寸的平同，便得倍率有阳不同四、监视放大计算方法:监视器对启銭传感益对角线x光学倍率=监视器倍率例:VS-MS1+ 10x镜头1/2 ” CCD照相机，14 ”监视器上的成像E6.4X14 X 10x= 444.5x8mm)0.1mm的物体在监视器得到的是 44.45mm的成像有时根据TV监视器的扫描状态，以上的简易计算将有一些变化。五、解析度表示了所能见到了 2点的间隔0.61X使用波长（入）/ NA=解析度（卩） 以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。使用波长为 550nm六、解

13、像力1 mn中间可以看到黑白线的条数。单位（Ip ） /mm.七、MTF（ Modulation Transfer Function ） 成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。八、工作距离（ Working Distance ）镜头 的镜筒到物体的距离九、O/I （ Object to Imager ） 物像间距离即物体到像间的长度。十、成像圈成像尺寸，要输入相机感应器尺寸。十一、照相机 MountC-mount: 1 diameter X 32 TPI: FB: 17.526mmCS-mount: 1 diameter X 32 TPI: FB: 12.526mmF-mou

14、nt: FB:46.5mmM72-Mount: FB 厂家各有不同十二、视野 （FOV）视野指使用照相机以后看到的物体侧的范围照相机有效区域的纵向长度（V） /光学倍率（M =视野（V 照相机有效区域的横向长度（H） /光学倍率（M =视野（H） 技术资料上的视野范围是指由光源及有效区域的一般数值计算出来的值。照相机有效区域的纵向长度（V） or （H）=照相机一个画素的尺寸x有効画素数（V） or （H）来计算。成像圈照相机视野十三、景深景深是指成像后物体的距离。同样，照相机侧的范围称为焦点深度。具体的景深的值多少略有不同十四、焦距（f）f（ Focal Length ）光学系的后主点（H2

15、）到焦点面的距离。十五、FNO镜头从无限远时，亮度表示的数值，值越小越亮。FNO焦距/入射孔径或有効口径=f/D十六、实效F有限距离时镜头的明亮度。实效F = （1 + 光学倍率）x F#实效F =光学倍率/ 2NA十七、NA （Numerical Aperture ）物体侧的NA = sin u x n成像侧的NA = sin ux n如下图所示入社角度u,物体侧折射率n,成像侧的折射率nNA = NA x 放大率物体傭对于Macro 镜头* NA M/2mF, NA =1/2xF NAP IU/光爷倍率NA=A x光学倍率十八、边缘亮度相对照度是指中央的照度与周边的照度的百分比。十九、远心

16、镜头主光线与镜头光源平行的镜头。有物体侧的远心，成像侧的远心，两侧的远心行头等方式。二十、远心Telecentricity是指物体的倍率误差。倍率误差越小，Telecentricity 越高。Telecentricity有各种不同的用途，在镜头使用前，把握 Telecentricity很重要。远心镜头的主光线与镜头的光轴平行，Telecentricity不好，远心镜头的使用效果就不好；Telecentricity可以用下图进行简单的确认。做头二 一、景深（DOF）景深（Depth of Field ）可以用以下的计算式计算出来：景深=2 x Permissible COC x 实效F /光学倍

17、率2 =允许误差值/ （NA x光学倍率）（使用的是 0.04mm的 Permissible COC）允许误差值实效F 左光学倍率X光学倍率) = DOF允许误差值NA x迅学倍率允许根据便期者的不同.权限也有所不同不九许vsifi用0 GW的宜径-中心点蕉点的位酉二十二、通风盘及解析度Aiti Disk patternAiry Disk是指通过没有失真的镜头在将光集中一点时，实际上形成的是一个同心圆。这个同心圆就=0.61叫做Airy Disk 。 Airy Disk 的半径r可以通过以下的计算公式计算出来。这个值称为解析度。rr=0.61*0.55/0.07=4.8 卩二十三、MTF及解析度MTF (Modulation Transfer Function)是指物体表面的浓淡变化，成像侧也被再现出来。表示镜头的成像性能，成像再现物体的对比度的程度。测试对比性能，用的是具有特定空间周波数的黑白间隔测试。空间周波数是指1mm的距离浓淡变化的程度。图1所示，黑白矩阵波，黑白的对比度为100%.这个对象被镜头摄影后，成像的对比度的变化