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

五、解析度

表示了所能見到了2點的間隔0.61x 使用波長(λ)/ NA=解析度(μ)

以上的計算方法理論上可以計算出解析度，但不包括失真。

※使用波長為550nm

六、解像力

1mm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φ,要輸入相機感應器尺寸。

十一、照相機 Mount

C-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm

CS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm

F-mount: FB:46.5mm

M72-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 (f)

f(Focal Length)光學系的后主點(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 / (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。r= 0.61λ/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=4.8μ

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。空間周波數(shù)是指1mm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后，成像的對比度的變化被定量化。基本上，不管什么鏡頭，都會出現(xiàn)對比度降低的情況。最終對比度降低至0%。,不能進行顏色的區(qū)別。

圖2、3顯示了物體側與成像側的空間周波數(shù)的變化。橫軸表示空間周波數(shù)，縱軸表示亮度。物體側與成像側的對比度由A、B計算出來。MTF由A,B的比率計算出來。

解析度與MTF的關系：解析度是指2點之間怎樣被分離認識的間隔。一般從解析度的值可以判斷出鏡頭的好壞，但是實際是MTF與解析度有很大的關系。圖4顯示了兩個不同鏡頭的MTF曲線。鏡頭a 解析度低但是具有高對比度。鏡頭b對比度低但是解析度高。

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【編輯：郭飛穎】

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