机器视觉光学：为您的应用选择合适的镜头

以下指南帮助你筛选相机和照明组件。

什么使镜头完美？

有几个变量可以区分镜头，您需要为您的视觉系统对所有这些做出决定。这些变量中的两个最基本的变量是焦距和最大光圈。焦距将决定投射到图像平面上的图像的放大倍数，而光圈将决定通过传感器的光量。焦距也将决定视角，短焦距允许更宽的视野，而更长的焦距允许更窄的视野。最终，镜头焦距和传感器尺寸之间的关系将决定视觉系统的视角。对于一个确定的镜头，相机的传感器尺寸越大，视野就越宽。对于确定的传感器尺寸，将有普通、广角和长焦（如长焦）镜头。一旦您知道您的传感器尺寸和所需的视角，您就可以使用该信息来计算理想镜头的焦距。镜头的光圈——更宽的光圈比更窄的光圈具有更小的 f 值——也与相机的快门速度有关。快门速度越快，曝光时间越短，因此捕捉良好图像所需的 f 值越低（光圈越大）。

我的机器视觉应用程序是什么？

在知道选择哪个镜头之前，您需要回答几个问题。无论您的行业是什么，无论是汽车、工业、包装还是食品和饮料生产，您都需要将以下问题应用于您的计划应用：

1. 以毫米 （mm） 为单位的视场 （FoV） 是多少？

2. 您的工作距离 （WD） 是多少毫米 （mm）？

3. 您的相机的传感器尺寸是多少毫米 （mm）？

4. 您期望以纳米 （nm） 为单位的波长是多少？

5. 您的传感器采用什么像素尺寸，以微米 （μm） 为单位？

这些是您需要了解的初始点，以便计算您需要的镜头类型。您项目的成功或失败很可能取决于这些关键要素的准确性，因此请务必做好充分准备——当您的镜头为您提供清晰、高分辨率的图像时，您将获得回报。

传感器尺寸

传感器格式和分辨率是计算理想镜头的核心构建块。通常以英寸为单位对角线测量，这些传感器格式需要不同的镜头才能以最佳方式照亮它们。

机器视觉镜头的像素大小

大多数镜头都提供了最佳的像素尺寸和波长带宽。通常，镜头在可见光谱范围内工作，除非指定为近红外 (NIR) 或短波红外 (SWIR)。最重要的是，您的镜头分辨率对于您的应用所需的细节水平是有意义的。使用具有适当分辨率和像素大小的传感器来解析应用程序所需的细节也同样重要。

镜头卡口类型说明

三种最常见的镜头螺纹接口类型是 C 接口、S 接口和 CS 接口。

1. C 接口镜头：机器视觉中最常见的镜头卡口类型。凭借 25.4 毫米的内径、0.794 毫米的螺距和 17.526 毫米的法兰焦距，它们受益于最广泛的配件选择和兼容性。

2. CS-Mount：一种不太常见的镜头卡口类型，但在机器视觉中仍然经常使用。这里的主要区别是法兰焦距较短，因此如果使用适用于 C 接口镜头的相机，您可能需要一个适配器。测量如下：内径25.4mm，螺距0.794mm，法兰焦距12.5mm。

3. S-Mount：这是一种罕见的镜头卡口类型，适用于非常小的镜头配置，通常与紧凑型相机配合使用，用于小尺寸视觉系统，例如板级相机。这些与 C 和 CS 安装座完全不兼容。