一，什么是鏡頭？
簡(jiǎn)單講就是在其一端收集物體的光線(xiàn)，并將光線(xiàn)在另一端匯聚為實(shí)像，并投影到接收面的物體。此時(shí)，匯集光線(xiàn)的點(diǎn)稱(chēng)為焦點(diǎn)，鏡頭中心到焦點(diǎn)的距離稱(chēng)為焦點(diǎn)距離。當(dāng)鏡頭為凸鏡時(shí)，焦點(diǎn)距離將根據(jù)鏡頭的厚度（膨脹）程度不同而各不相同。膨脹程度越大焦點(diǎn)距離越短。
二，鏡頭的重要參數(shù)。
玩攝影的朋友都知道，鏡頭幾個(gè)基本的參數(shù)包括焦距（長(zhǎng)焦，廣角，變焦范圍），F值（表征透光率）等。而工業(yè)用鏡頭與之相比，更關(guān)注以下幾個(gè)參數(shù)：
1，WD（Work Distance工作距離）
表示焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)拍攝對(duì)象時(shí)，鏡頭頂端到拍攝對(duì)象的距離。也稱(chēng)為作動(dòng)距離。當(dāng)為 CCD 時(shí)，比例公式工作距離：視野＝焦點(diǎn)距離：CCD 尺寸成立。
2，焦點(diǎn)距離（焦距）
FA(Factory Automation) 鏡頭中有代表性的鏡頭為焦點(diǎn)距離為 8 mm /16 mm /25 mm /50 mm等規(guī)格的鏡頭。根據(jù)想要拍攝的拍攝對(duì)象所需的視野和焦點(diǎn)距離，可以求出對(duì)焦位置＝ WD （工作距離）。
WD 和視野的大小由鏡頭的焦點(diǎn)距離和 CCD 的尺寸來(lái)決定。例如：焦點(diǎn)距離為 16 mm 鏡頭、CCD 尺寸 3.6 mm 時(shí)，如果想把視野設(shè)為 45 mm，則 WD 變?yōu)?span lang="EN-US"> 200 mm。
3，視野
工作距離范圍中的拍攝范圍。一般來(lái)說(shuō)，拍攝對(duì)象和鏡頭的工作距離越長(zhǎng)，則視野越廣（視野角）。另外，視野的廣度由鏡頭的焦點(diǎn)距離來(lái)決定。我們將相對(duì)于視野，使用鏡頭可以拍攝的范圍的角度稱(chēng)為視角或者視野角。鏡頭的焦點(diǎn)距離越短，則視角越大，視野也就越廣。相反，焦點(diǎn)距離越長(zhǎng)，則可以放大遠(yuǎn)處的拍攝對(duì)象。
4，景深
是指使人感覺(jué)鏡頭對(duì)焦的深度范圍（拍攝物體側(cè)的距離）。范圍較大時(shí)，稱(chēng)為「景深深」，相反范圍較小時(shí)稱(chēng)為「景深淺」。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膩?lái)說(shuō)，對(duì)焦位置只有一個(gè)，只不過(guò)肉眼在一定的范圍內(nèi)感覺(jué)圖像能夠清晰成像。我們將此范圍稱(chēng)為景深。
如下圖所示，我們?cè)谂臄z斜面上粘貼表示高度的膠帶的這個(gè)對(duì)象時(shí)，針對(duì)調(diào)大光圈的情況和調(diào)小光圈的情況進(jìn)行比較。
最終的景深需要實(shí)測(cè)才能知道。因?yàn)槌绥R頭本身的結(jié)構(gòu)外，影響景深的因素還有很多。
1，鏡頭本身。
2，光圈越小，景深越大。
3，照明越亮，景深越大。（快門(mén)速度越慢，景深越大）
4，焦距越小，景深越大。
5，WD工作距離越大，景深越大。
6，CCD的單個(gè)像素直徑越大，景深越大。
5，鏡頭的分辨率
鏡頭的分辨率不光使用在圖像處理中，它是指所有光學(xué)測(cè)量?jī)x器中使用的鏡頭可以觀(guān)察的最小間隔。如分辨率為 10 μm 的鏡頭，可以清晰的觀(guān)察線(xiàn)寬為 10 μm、間距為 10 μm 并列條紋線(xiàn)。分辨率不足時(shí)，人們感覺(jué) 2 根線(xiàn)好像重疊在一起。這時(shí)候，需要更高分辨率的鏡頭。
6，鏡頭的倍率
所謂倍率，是指檢測(cè)對(duì)象的實(shí)際大小與通過(guò)光學(xué)測(cè)量?jī)x器成像大小的比率。以往在通過(guò)顯微鏡的接眼部觀(guān)察時(shí)，我們使用光學(xué)倍率這一概念，但是近年來(lái)由于可以將觀(guān)測(cè)對(duì)象物顯示在液晶顯示器上的系統(tǒng)不斷增多，顯示器倍率這一概念也已經(jīng)普及。
【光學(xué)倍率】
用數(shù)碼相機(jī)的原理考慮時(shí)，光學(xué)倍率可以通過(guò)「CCD 有效像素大小 ÷ 視野」來(lái)求得。
【顯示器倍率】
顯示器倍率可以通過(guò)「顯示器對(duì)角 ÷ CCD 素子對(duì)角 × 光學(xué)倍率」來(lái)求得。
7，F值
F 值（或者光圈值）是指表示鏡頭的明亮度的基準(zhǔn)。準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō)，就是鏡頭的焦點(diǎn)距離除以鏡頭直徑（口徑）得到的值。F 值的「F」來(lái)源于 focal （焦點(diǎn)的）這個(gè)詞。
事實(shí)上，鏡頭并不會(huì)讓所有光線(xiàn)都透過(guò)，其中的一部分會(huì)反射。而且，為了減少像差使用多個(gè)鏡頭時(shí)，透過(guò)的光量會(huì)變少。
因此，光的透過(guò)量較多，可以獲得明亮成像的鏡頭我們稱(chēng)為「亮」，相反光的透過(guò)量較鏡頭則稱(chēng)為「暗」?？梢源蟠笥绊戠R頭的明暗的要素之一，就是鏡頭的焦點(diǎn)距離和直徑的關(guān)系，也即 F 值，這個(gè)值較小的鏡頭稱(chēng)為「亮鏡頭」，較大的鏡頭稱(chēng)為「暗鏡頭」。一般的小型相機(jī)都會(huì)在鏡頭旁刻上「F = 2.5」「1:2.5」的標(biāo)記，這就表示 F 值為 2.5。
在相機(jī)鏡頭的性能上，如果 F 值達(dá)到 2.0 左右，則表示這個(gè)相機(jī)的明亮等級(jí)非常高。
8，歪曲像差（失真）
歪曲像差（失真）表示通過(guò)鏡頭成像的圖像發(fā)生歪曲的狀態(tài)。事實(shí)上不存在形狀完美的鏡頭。因此，雖然從理論上來(lái)說(shuō)，直射光通過(guò)鏡頭后會(huì)沿著直線(xiàn)傳播，而實(shí)際上光通過(guò)鏡頭后會(huì)向外側(cè)或者內(nèi)側(cè)歪曲。前者稱(chēng)為「桶形失真」，后者稱(chēng)為「枕形失真」。一個(gè)鏡失真的參數(shù)以百分比表示。
三，遠(yuǎn)心鏡頭
大家都有這種印象，一個(gè)物體在人眼看來(lái)，會(huì)有近大遠(yuǎn)小的現(xiàn)象。這是因?yàn)槲矬w近的時(shí)候，在視網(wǎng)膜上投影大，小的時(shí)候，投影小。鏡頭也是一樣，因?yàn)榻筮h(yuǎn)小的原因，會(huì)產(chǎn)生誤差。特別是在做尺寸測(cè)量的時(shí)候，就尤其關(guān)鍵。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，就產(chǎn)生了遠(yuǎn)心鏡頭。簡(jiǎn)單講就是不會(huì)因?yàn)?span lang="EN-US">WD工作距離的遠(yuǎn)近而在投影端產(chǎn)生大小變化的的鏡頭。
對(duì)于有厚度測(cè)產(chǎn)品，也會(huì)照出截面的效果。
遠(yuǎn)心鏡頭主要應(yīng)用于精密測(cè)量。在精密光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)中，由于普通光學(xué)鏡頭會(huì)存在一定的制約因素，如影像的變形、視角選擇而造成的誤差、不適當(dāng)光源干擾下造成邊界的不確定性等問(wèn)題，進(jìn)而影響測(cè)量的精度。而遠(yuǎn)心鏡頭（Telecentric鏡頭）能有效降低甚至消除上述問(wèn)題，因此Telecentric鏡頭已經(jīng)成為精密光學(xué)量測(cè)系統(tǒng)決定性的組件，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。
遠(yuǎn)心鏡頭和普通鏡頭的簡(jiǎn)單對(duì)比如下：
普通鏡頭優(yōu)點(diǎn)：成本低，實(shí)用，用途廣。
普通鏡頭缺點(diǎn)：放大倍率會(huì)有變化，有視差。
普通鏡頭應(yīng)用：大物體成像。
遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)點(diǎn)：放大倍數(shù)恒定，不隨景深變化而變化，無(wú)視差。
遠(yuǎn)心鏡頭的缺點(diǎn)：成本高，尺寸大，重量重。
遠(yuǎn)心鏡頭的應(yīng)用：度量衡方面，基于CCD方面的測(cè)量，微晶學(xué)。
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