工業(yè)鏡頭視場、倍率、焦距之間的關系

1、工業(yè)鏡頭的視場、倍率、焦距之間的關系一、焦距的計算方法二、光學放大倍率的計算方法三、視場的計算方法四、視野表光學放大倍率2/3"(寬度×長度×對角線)顯示器 放大倍率1/2"(寬度×長度×對角線)顯示器 放大倍率1/3"(寬度×長度×對角線)顯示器 放大倍率9"14"9"14"9"14"x0.166x88x1102.13.248x64x802.94.536x48x603.85.9x0.1447x63x792.94.5

2、34x46x574.06.226x34x435.38.3x0.1641x55x693.45.230x40x504.67.123x30x386.19.5x0.1837x49x613.85.827x36x445.18.020x27x336.910.7x0.233x44x554.26.524x32x405.78.918x24x307.611.9x0.322x29x376.39.716x21x278.613.412x16x2011.417.8x0.417x22x288.412.912x16x2011.417.89x12x1515.223.7x0.513x18x2210.516.29.6x12.8x16

3、14.322.37.2x9.6x1219.129.7x0.611x15x1812.619.48.0x10.7x1317.226.76x8x1022.935.6x0.79x13x1614.722.66.9x9.1x1120.031.25.1x6.9x8.626.741.5x0.759x12x1515.824.26.4x8.5x1121.533.44.8x6.4x8.028.644.5x0.88x11x1416.825.86.0x8.0x1022.935.64.5x6.0x7.530.547.4x0.97.3x9.8x12.218.929.15.3x7.1x8.925.740.14.0x5.3x6

4、.734.353.4x16.6x8.8x11.021.032.34.8x6.4x8.028.644.53.6x4.8x6.038.159.3x1.54.4x5.9x7.331.548.53.2x4.3x5.342.966.82.4x3.2x4.057.289.0x23.3x4.4x5.542.064.62.4x3.2x4.057.289.01.8x2.4x3.076.2119x2.52.6x3.5x4.452.580.81.9x2.6x3.271.51111.4x1.9x2.495.3148x32.2x2.9x3.763.096.91.6x2.1x2.785.81341.2x1.6x2.011

5、4178x3.51.9x2.5x3.173.51131.4x1.8x2.31001561.0x1.4x1.7133208x41.7x2.2x2.884.01291.2x1.6x2.01141780.9x1.2x1.5152237x4.51.5x2.0x2.494.51451.1x1.4x1.81292000.8x1.1x1.3171267x51.3x1.8x2.21051621.0x1.3x1.61432230.7x1.0x1.2191297x61.1x1.5x1.81261940.8x1.1x1.31722670.6x0.8x1.0229356x70.94x1.26x1.571472260.

6、69x0.91x1.142003120.51x0.69x0.86267415x80.83x1.10x1.381682580.60x0.80x1.002293560.45x0.60x0.75305474x90.73x0.98x1.221892910.53x0.71x0.892574010.40x0.53x0.67343534x100.66x0.88x1.102103230.48x0.64x0.802864450.36x0.48x0.60381593x110.60x0.80x1.002313550.44x0.58x0.733154900.33x0.44x0.55419652x120.55x0.73

7、x0.922523880.40x0.53x0.673435340.30x0.40x0.50457712五、機器視覺中工業(yè)鏡頭的計算方式1、WD 物距 工作距離（Work Distance，WD）。 2、FOV 視場 視野（Field of View，F(xiàn)OV）3、DOV 景深（Depth of Field）。 4、Ho:視野的高度5、Hi:攝像機有效成像面的高度(Hi來代表傳感器像面的大小) 6、PMAG:鏡頭的放大倍數(shù) 7、f:鏡頭的焦距 8、LE:鏡頭像平面的擴充距離  要了解 CCD 尺寸，首先必須先認識在工程師眼中 “1英吋”的定義是什么

8、？ 業(yè)界通用的規(guī)范就是 1英吋 CCD尺寸= 長 12.8mm × 寬 9.6mm = 對角線為 16mm 之對應面積。 透過“勾股定理”.可得出該三角之三邊比例為 4：3：5；換句話說，我無須給你完整的面積參數(shù)，只要給你該三角形最長一邊長度，你就可以透過簡單的定理換算回來。而且面積對角線長度就是16除以那個分母。 有了固定單位的 CCD 尺寸就不難了解余下 CCD Size 比例定義了，例如: 1）1/2" CCD的對角線就是 1"的一半為8mm，面積約為 1/4； 2）1/4" CCD的對角線就是 1"的1/4，即為 4mm，面積約為1/1

9、6。 所以，得出這樣的結論，就是1/2.5inch CCD感光面積<1/1.8inch。六、相機和鏡頭選擇技巧1、相機的主要參數(shù): 感光面積SS（Sensor Size）2、鏡頭的主要參數(shù):焦距FL（Focal Length） 最小物距Dmin（minimum Focal Distance）3、其他參數(shù):視野FOV（Field of View）  像素pixel   FOVmin=SS（Dmin/FL）如:SS=6.4mm，Dmin=8in，F(xiàn)L=12mm pixel=640*480則:FOVmin=6.4（8/12）=4.23mm 4.23/640=0.0

10、07mm如果精度要求為0.01mm，1pixels=0.007mm<0.01mm結論:可以達到設想的精度 七、工業(yè)相機傳感器尺寸大?。?/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)；機器視覺工業(yè)鏡頭的相關專業(yè)術語詳解 機器視覺系統(tǒng)中，鏡頭相當于人的眼睛，其主要作用是將目標的光學圖像聚焦在圖像傳感器（相機）的

11、光敏面陣上。視覺系統(tǒng)處理的所有圖像信息均通過鏡頭得到，鏡頭的質量直接影響到視覺系統(tǒng)的整體性能。下面對機器視覺工業(yè)鏡頭的相關專業(yè)術語做以詳解。一、失真可分為枕形失真和桶形失真，如下圖示： 二、電視失真：實際邊長的歪曲形狀與理想的形狀的百分比算出的值。三、光學倍率 四、監(jiān)視放大 計算方法： 例：VS-MS110x鏡頭 1/2” CCD 照相機, 14”監(jiān)視器上的成像 0.1mm的物體在監(jiān)視器得到的是44.45mm的成像有時根據(jù)TV監(jiān)視器的掃描狀態(tài)，以上的簡易計算將有一些變化。五、解析度表示了所能見到了2點的間隔0.61x 使用波長()/ NA=解析度()以上的計算方法理論上可以計算出解析度，但不包

12、括失真。使用波長為550nm六、解像力mm中間可以看到黑白線的條數(shù)。單位（lp）/mm.七、MTF（Modulation Transfer Function）成像時再現(xiàn)物體表面的濃淡變化而使用的空間周波數(shù)和對比度。八、工作距離（Working Distance）鏡頭的鏡筒到物體的距離九、O/I（Object to Imager）物像間距離即物體到像間的長度。十、成像圈成像尺寸，要輸入相機感應器尺寸。十一、照相機 MountC-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mmCS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB

13、: 12.526mmF-mount: FB:46.5mmM72-Mount: FB 廠家各有不同十二、視野 (FOV)視野指使用照相機以后看到的物體側的范圍照相機有效區(qū)域的縱向長度（V）/光學倍率（M）視野（V）照相機有效區(qū)域的橫向長度（H）/光學倍率（M）視野（H）技術資料上的視野范圍是指由光源及有效區(qū)域的一般數(shù)值計算出來的值。照相機有效區(qū)域的縱向長度（V）or（H）=照相機一個畫素的尺寸×有効畫素數(shù)（V）or（H）來計算。 十三、景深景深是指成像后物體的距離。同樣，照相機側的范圍稱為焦點深度。具體的景深的值多少略有不同。十四、焦距 ()（Focal Length）光學系的后主點（

14、H2）到焦點面的距離。十五、FNO鏡頭從無限遠時，亮度表示的數(shù)值，值越小越亮。FNO=焦距/入射孔徑或有効口徑=f/D十六、實效F有限距離時鏡頭的明亮度。實效F = (1 +光學倍率) x F#實效F = 光學倍率 / 2NA十七、NA（Numerical Aperture）物體側的 NA = sin u x n成像側的NA' = sin u'x n' 如下圖所示 入社角度 u, 物體側折射率n, 成像側的折射率' n'NA = NA' x 放大率 十八、邊緣亮度相對照度是指中央的照度與周邊的照度的百分比。十九、遠心鏡頭主光線與鏡頭光源

15、平行的鏡頭。有物體側的遠心，成像側的遠心，兩側的遠心行頭等方式。二十、遠心Telecentricity是指物體的倍率誤差。倍率誤差越小，Telecentricity越高。Telecentricity有各種不同的用途，在鏡頭使用前，把握Telecentricity很重要。遠心鏡頭的主光線與鏡頭的光軸平行，Telecentricity不好，遠心鏡頭的使用效果就不好；Telecentricity可以用下圖進行簡單的確認。 二十一、景深 (DOF)景深（Depth of Field）可以用以下的計算式計算出來：景深 = 2 x Permissible COC x 實效F / 光學倍率2 = 允許誤差值

16、 / (NA x 光學倍率)(使用的是0.04mm的Permissible COC) 二十二、通風盤及解析度 Airy Disk是指通過沒有失真的鏡頭在將光集中一點時，實際上形成的是一個同心圓。這個同心圓就叫做Airy Disk。Airy Disk的半徑r可以通過以下的計算公式計算出來。這個值稱為解析度。= 0.61/NA Airy Disk的半徑隨波長改變而改變，波長越長，光越難集中于一點。 例：NA0.07的鏡頭 波長550nm r=0.61*0.55/0.07=4.8二十三、 MTF 及解析度MTF（Modulation Transfer Function) 是指物體表面的濃淡變化，成像側也被再現(xiàn)出來。表示鏡頭的成像性能，成像再現(xiàn)物體的對比度的程度。測試對比性能，用的是具有特定空間周波數(shù)的黑白間隔測試?？臻g周波數(shù)是指mm的距離濃淡變化的程度。圖1所示，黑白矩陣波，黑白的對比度為100%.這個對象被鏡頭攝影