光學(xué)鏡頭是機器視覺系統(tǒng)中*的部件，直接影響成像質(zhì)量的優(yōu)劣，影響算法的實現(xiàn)和效果。另外選擇合適的工業(yè)遠心鏡頭，降低機器視覺系統(tǒng)成本，是產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達的出路，而對于機器視覺是否能發(fā)揮應(yīng)有的作用也是非常重要的。

　　在機器視覺系統(tǒng)中工業(yè)相機、分析軟件和機器視覺光源固然很重要，但是關(guān)鍵的元件還是成像鏡頭。系統(tǒng)若想*發(fā)揮其功能，工業(yè)鏡頭必須要能夠滿足要求才行。當(dāng)為控制系統(tǒng)選擇鏡頭的時候，機器視覺集成商應(yīng)該考慮四個主要因素：可以檢測物體類別和特性、景深或者焦距、加載和檢測距離、運行環(huán)境。分析這四個因素，可以針對具體應(yīng)用確定合適的鏡頭選擇。

　　物體特性在為機器視覺系統(tǒng)選擇工業(yè)鏡頭之前，系統(tǒng)集成商必須確定物體和分析環(huán)境。這個可視區(qū)域叫做無遮擋視場（FOV），它可以使用豎直和水平兩個角度進行測量。通常，豎直方向和水平方向尺寸的比例是4：3，這個比例取決于照相機傳感器工作區(qū)域的尺寸。傳感器的大小對于確定無遮擋視場所需要的主要放大率（PMAG）是非常重要的。PMAG是由傳感器尺寸與FOV相比得到，是鏡頭的工作成效。當(dāng)確定鏡頭是否合適的時候，這一點需要考慮。

　　鏡頭放大率對于不同尺寸芯片照相機匹配鏡頭相當(dāng)重要，然而，不要把鏡頭放大率和顯微鏡放大率搞混了，后者是由光管長度和實際物鏡焦距決定的。而工業(yè)鏡頭放大率主要考慮的是照相機傳感器的尺寸。

　　系統(tǒng)放大率（SMAG）是監(jiān)視器尺寸與傳感器尺寸的比例與PMAG的乘積結(jié)果。它是從物體到監(jiān)視器圖像的總體放大率，也就是整個系統(tǒng)的“工作”結(jié)果。考慮物體的屏幕尺寸時，系統(tǒng)放大率是有用的。

　　物體的特性也很重要。工業(yè)遠心鏡頭對于物體特征的解析能力依賴于特征的對比是否強烈。確定系統(tǒng)解析度、或者物體最小更解析特征的方法，可以使用諸如倫奇刻線法這樣的解像力方法。這些刻線法以線耦（等寬度的一條黑線和一條白線）來決定特征。其他的解像力方法還可以用圓圈和點狀網(wǎng)格。

　　鏡頭在特定光線條件下辨識特定寬度的線耦或者點距的能力，決定了它的解析度。解析度通常被模塊轉(zhuǎn)換功能（MTF）以圖像的方式顯示出來。

　　距離約束

　　自動化機器視覺系統(tǒng)和裝配線所需的空間差異很大，可以只有幾米，也可能需要一整座廠房。所謂的工作距離，是指當(dāng)圖像在焦距范圍內(nèi)的時候，物體和工業(yè)相機鏡頭前端的距離。它限制了視覺系統(tǒng)以及和視覺系統(tǒng)一起工作的設(shè)備所需要的空間。有一些應(yīng)用，比如通過真空爐端口觀察，工作距離非常靈活，近焦鏡頭和長工作距離視頻顯微鏡頭都可以使用。其他的應(yīng)用，比如強電微觀檢測，工作距離就只有幾個英寸。

　　在極限范圍內(nèi)，通過鏡頭重新對焦，可以改變工作距離。無限共軛鏡頭的對焦距離可以從最小工作距離一直到無限遠，有限共軛鏡頭則有一個特定工作距離范圍。

　　存放和加載限制，包括用于艱苦環(huán)境的保護外殼，必須具有足夠的柔性，可以根據(jù)工作距離進行調(diào)整。比如在很多安裝場合，感興趣的產(chǎn)品區(qū)域和產(chǎn)品線可能在檢測過程中發(fā)生變化，這就要求視覺系統(tǒng)和視覺元件可以根據(jù)若干種傳感條件進行調(diào)整。很多相機鏡頭需要平穩(wěn)加載，但是當(dāng)物體空間（物體和鏡頭之間的距離）受到限制，改變像空間（image space，鏡頭與圖像之間的距離），就可以改變工作距離。

　　景深

　　光學(xué)系統(tǒng)的性能取決于允許的圖像模糊程度，模糊可能源于物體平面或者圖像平面的位置漂移。景深是指由探測器移動引起的可以接受的模糊范圍，它依賴于工作F數(shù)（F/#），可以用來衡量鏡頭的聚光能力。F/#在鏡頭孔徑減小時增加。減小鏡頭孔徑，就意味著增加F/#，也就是增加系統(tǒng)景深，但是卻減少了傳感器的進光量，所以要提高照明等級進行補償。

　　景深效果（DOF）是指由于物體移動導(dǎo)致的模糊。DOF是*在焦距范圍內(nèi)最大的物體深度，它也是保持理想對焦?fàn)顟B(tài)下物體允許的移動量（從理想焦距前后移動）。當(dāng)物體的放置位置比工作距離近或者遠的時候，它就位于焦外了，這樣解析度和對比度都會受到不好的影響。出于這個原因，DOF同特定的解析度和對比度相配合。當(dāng)景深一定的情況下，DOF可以通過縮小鏡頭孔徑（也就是增加F/#值）來變大，同時也需要光線增強。

　　鏡頭的DOF范圍取決于有效焦距、可接受的模糊直徑。有一些鏡頭被設(shè)計成超焦或者可超焦的，這就意味著焦內(nèi)的遠點可以拓展到無限遠。這種技術(shù)通常應(yīng)用在定焦鏡頭上，景深效果很深，但是卻可以通過虹膜的需要注意的是不要把遠心鏡頭和大景深鏡頭弄混了。遠心鏡頭可以使機器視覺系統(tǒng)控制放大率、消除潛在誤差，所以同尺寸的物體在照片上高度都是一致的，無論它距離工業(yè)相機有多遠。這種鏡頭一個實際應(yīng)用的例子是分析計算機電路板。遠心鏡頭通常有一個工作距離范圍，在每一個工作距離點形成有限的景深。集成商在為一個項目選擇遠心鏡頭的時候，既需要考慮工作距離范圍，還需要考慮景深效果。

　　工業(yè)遠心鏡頭對于機器視覺系統(tǒng)有著深遠的影響，而根據(jù)實際應(yīng)用來選擇符合系統(tǒng)要求的鏡頭，才能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最終發(fā)揮其優(yōu)勢之所在。