工业镜头的选型方法

工业镜头的选择过程，是将工业镜头各项参数逐步明确化的过程。作为成像器件，工业镜头通常与光源、相机一起构成一个完整的图像采集系统，因此工业镜头的选择受到整个系统要求的制约。一般地可以按以下几个方面来进行分析考虑。 

1.波长、变焦与否 

工业镜头的工作波长和是否需要变焦是比较容易先确定下来的，成像过程中需要改变放大倍率的应用，采用变焦镜头，否则采用定焦镜头就可以了。 

关于工业镜头的工作波长，常见的是可见光波段，也有其他波段的应用。是否需要另外采取滤光措施？单色光还是多色光？能否有效避开杂散光的影响？把这几个问题考虑清楚，综合衡量后再确定镜头的工作波长。 

2.特殊要求优先考虑 

结合实际的应用特点，可能会有特殊的要求，应该先予明确下来。例如是否有测量功能，是否需要使用远心镜头，成像的景深是否很大等等。景深往往不被重视，但是它却是任何成像系统都必须考虑的。 

3.工作距离、焦距 

工作距离和焦距往往结合起来考虑。一般地，可以采用这个思路：先明确系统的分辨率，结合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再结合空间结构约束就能知道大概的物像距离，进一步估算工业镜头的焦距。所以工业镜头的焦距是和工业镜头的工作距离、系统分辨率（及CCD像素尺寸）相关的。 

4.像面大小和像质 

所选工业镜头的像面大小要与相机感光面大小兼容，遵循“大的兼容小的”原则——相机感光面不能超出镜头标示的像面尺寸——否则边缘视场的像质不保。 

像质的要求主要关注MTF和畸变两项。在测量应用中，尤其应该重视畸变。 

5.光圈和接口 

工业镜头的光圈主要影响像面的亮度。但是现在的机器视觉中，最终的图像亮度是由很多因素共同决定的：光圈、相机增益、积分时间、光源等等。所以为了获得必要的图像亮度有比较多的环节供调整。 

工业镜头的接口指它与相机的连接接口，它们两者需匹配，不能直接匹配就需考虑转接。 

6.成本和技术成熟度 

如果以上因素考虑完之后有多项方案都能满足要求，则可以考虑成本和技术成熟度，进行权衡择优选取。 

例如，要给硬币检测成像系统选配工业镜头，约束条件：相机CCD 2/3英寸，像素尺寸4.65μm，C口。工作距离大于200mm，系统分辨率0.05mm。光源采用白色LED光源。 

基本分析如下： 

与白色LED光源配合使用的，镜头应该是可见光波段。没有变焦要求，选择定焦镜头就可以了。 

用于工业检测，其中带有测量功能，所以所选镜头的畸变要求小。 

工作距离和焦距 

成像的放大率M=4.65/（0.05x1000）=0.093 

焦距f’=L*M/（M+1）=200*0.093/1.093=17mm 

物距要求大于200mm，则选择的镜头要求焦距应该大于17mm。 

选择镜头的像面应该不小于CCD尺寸，即至少2/3 英寸。 

镜头的接口要求是C口，能配合相机使用。光圈暂无要求。 

从以上几方面的分析计算可以初步得出这个镜头的“轮廓”：焦距大于17mm，定焦，可见光波段，C口，至少能配合2/3英寸CCD使用，而且成像畸变要小。按照这些要求，可以进一步的挑选，如果多款镜头都能符合这些要求，可以择优选用。