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1、鏡頭像面：為保證畫面整體的可用性，選用鏡頭的像面尺寸應大于相機芯片的對角線（以下簡稱靶面），否則會出現(xiàn)邊緣暗角/黑角等情況，影響使用；

2、鏡頭焦距

根據被攝物體的大小我們可以得到視野的大致范圍，這里我們用光學放大倍率來表示；

公式：光學放大倍率=CCD相機元素尺寸/視野實際尺寸=CCD（V）或（H）尺寸/視場（V）或（H）尺寸=焦距/物距

3、案例分析

3.1、已知條件

• 視野范圍：35mm*25mm
• 鏡頭前端距離被測物體的距離：100mm
• 選用相機：2000萬像素（分辨率5472*3648，像元尺寸2.4 µm×2.4 µm）

3.2、計算

（1）CCD長寬尺寸：
CCD長度=5472*2.4/1000=13.1328mm
CCD寬度=3648*2.4/1000=8.7552mm
（2）計算光學放大倍率：
光學放大倍率=CCD（V）/視場（V）=13.1328/35=0.375倍
（3）計算焦距：
焦距=物距*光學放大倍數=100*0.375=37.5mm
常用的焦距有：8、12、16、25、35、50、75等，所以選擇35mm焦距
（4）計算實際光學放大倍數、視野長度、視野高度：
實際光學放大倍數=焦距/物距=35/100=0.35倍
實際視野長度=CCD長度/實際光學放大倍數=13.1328/0.35=37.5mm
實際視野寬度=CCD寬度/實際光學放大倍數=8.7552/0.35=25.01mm
（5）計算單像素精度
單像素精度=視野長度/CCD長方向有效像素個數=35.7/5472=0.0065mm
最終確定選型：35mm焦距鏡頭、搭配2000萬像素相機，物距100mm情況下可以達到37.5mm×25.01mm的視野，單像素精度0.0065mm。

第三，相機鏡頭常用資源查詢

1、工業(yè)相機術語

1.1、芯片尺寸

芯片尺寸與分辨率是對應的，如500w像素相機2.2um像元為1/2.5，3.45um像元為2/3，4.8um像元為1英寸
芯片尺寸=像元尺寸*分辨率

1.2、精度

單位像素所代表的實際視野，數值越小精度越高

精度=視野/分辨率

1.3、拖影

一次曝光里，物體移動超過一個像素，圖像上就會產生拖影，因此可以計算出產生拖影的臨界曝光時間。

曝光時間<=精度/運動速度

需要拍攝的理論精度0.1mm/pix，運動速度為0.1m/s的物體，最大曝光時間為

0.1/100=0.001s=1ms=1000us

1.4、相機的選型

1.4.1、分辨率
客戶提供需要的精度與視野大小32mm*24mm，精度要求0.01mm
分辨率（L/W）=視野（L/W）?精度
需要的相機分辨率為640*480=307200=30w像素的相機
1.4.2、顏色
通常視覺中我們選擇黑白相機，只有需要彩色圖像時才會考慮彩色相機，因為機器視覺中黑白圖像算法比較多，黑白相機使用光源成像質量比彩色相機復合白光質量要好
1.4.3、傳感器類型
拍攝目標靜態(tài)，為了節(jié)約成本優(yōu)先考慮cmos相機，運動拍攝（飛拍）則優(yōu)先考慮CCD相機。
1.4.4、傳感器尺寸
在分辨率足夠的情況下，優(yōu)先使用尺寸大的像元，但同時需要考慮靶面大小，通常靶面越大，相機和鏡頭的價格越高。
1.4.5、相機鏡頭接口
一般相機都是C/CS接口，需要考慮與鏡頭的對接。如果有其他接口的鏡頭，需要考慮相機的接口。
1.4.6、相機輸出接口
同等價位像素條件下優(yōu)先選擇實際輸出速度快的接口類型。
CameraLink>USB3.0>GigE>1394>USB2.0

2、工業(yè)鏡頭術語

2.1、焦距

鏡頭焦距是光學系統(tǒng)中橫梁光的聚集或發(fā)散的度量方式，指從透鏡中心到光聚集之焦點的距離。

鏡頭焦距的大小決定著視場角的大小，拍攝的工作距離，成像視野大小和景深大小。

常用的焦距有8、12、16、25、35、50等

2.2、光圈

一個用來控制光線透過鏡頭，進入相機感光面的裝置。相對孔徑一般刻在鏡頭上，如1:2.8和1:4等

2.3、分辨率

分辨率是代表鏡頭記錄物體細節(jié)的能力，常以每毫米里面能分別黑白線對數量為計量單位：線對/毫米（lp/mm）

2.4、放大倍數

放大倍數定義為圖像的大小與物體大小之比，在一個視場，成像大小鋪滿整個芯片，即：放大倍數=芯片尺寸/視野=像元尺寸/精度

2.5、最小工作距離

鏡頭能夠對焦清晰的最小工作距離。

2.6、景深

在對焦清晰的平面前后，存在一段仍然能夠清晰成像的距離，成為景深。

通俗來講再聚焦完成后，在焦點前后范圍內都能夠形成清晰的圖像，這前后的距離范圍叫景深。

 

2.7、畸變

鏡頭在成像時，特別是用焦距短的鏡頭拍攝大視場，圖像會產生變形，這種情況叫做鏡頭的畸變。拍攝場景越大，所用鏡頭焦距越短，畸變程度越明顯。

2.8、焦距計算

鏡頭焦距：焦距f=WD*（芯片尺寸長邊/FOV長邊）

注意：當視野長寬比<芯片的長寬比時，需要用短邊計算

2.9、遠心鏡頭

放大倍率=芯片尺寸長邊/FOV長邊

注意：當視野長寬比<芯片的長寬比時，需要用短邊計算

3、鏡頭參數間相互影響關系

3.1、焦距大小的影響情況

焦距越小，景深越大；

焦距越小，畸變越大；

焦距越小，漸暈現(xiàn)象越嚴重，使像差邊緣照度降低。

3.2、像場中央與邊緣

一般像場中心較邊緣分辨率高；

一般像場中心較邊緣廣場找亮度高。

3.3、光圈大小的影響情況

光圈越大，圖像亮度越高；

光圈越大，景深越小；

光圈越大，分辨率越高；

光圈越大，漸暈現(xiàn)場越嚴重，光場照度越不均勻。

3.4、光源波長的影響

在相同相機鏡頭參數條件下，光源波長越短，得到的圖像分辨能力越高。所用需要精密尺寸及位置測量的視覺系統(tǒng)中，盡量采用短波的單色光作為照明光源，可以提高系統(tǒng)精度。

第四，工業(yè)相機的選擇要點

1、視野范圍、光學放大倍數及期望的工作距離：

在選擇鏡頭時，我們會選擇比被測物體視野稍大一點的鏡頭，有利于運動控制。

2、景深要求：

對于景深有要求的項目，盡可能使用小光圈；在選擇放大倍率的鏡頭時，在項目許可下盡可能選用低倍率鏡頭；如果項目要求比較苛刻時，傾向選擇高景深的尖端鏡頭。

3、芯片大小和相機接口：

例如2/3鏡頭支持最大的工業(yè)相機靶面為2/3，它是不能支持1英寸以上的工業(yè)相機。

4、與光源的配合：

選配合適鏡頭。

5、可安裝空間