一、工業鏡頭成像質量的影響因素

不同工業鏡頭的成(cheng)像質(zhi)量有著(zhu)有著(zhu)千差(cha)萬別，就算(suan)是(shi)同一類型的工(gong)業鏡(jing)頭也是(shi)如此，這主(zhu)要(yao)是(shi)由于材質(zhi)、加工(gong)精度(du)和鏡(jing)片結構(gou)的不(bu)(bu)同等因素造(zao)成(cheng)的，同時(shi)也導致不(bu)(bu)同檔次的工(gong)業鏡(jing)頭鏡(jing)頭價(jia)格從幾(ji)百元(yuan)到幾(ji)萬元(yuan)的巨大差(cha)異。

1、材質

在(zai)產(chan)品(pin)的(de)制造過(guo)程中，材(cai)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)選(xuan)擇往往會直接影響(xiang)到最(zui)終的(de)產(chan)品(pin)質(zhi)(zhi)(zhi)量，高清工(gong)業鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)也是如(ru)此。目前(qian)，國內最(zui)為常見的(de)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)(pian)主要(yao)有玻璃鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)(pian)、復合(he)材(cai)料鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)(pian)以(yi)及樹脂(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)(pian)三種，不(bu)(bu)同材(cai)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)(pian)適合(he)于不(bu)(bu)同的(de)應用。例如(ru)，在(zai)監控應用中，由于樹脂(zhi)和復合(he)材(cai)料鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)(pian)在(zai)高溫和暴曬(shai)的(de)條件下容易老化、變形(xing)，因此，玻璃鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)(pian)就(jiu)是最(zui)佳的(de)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)材(cai)質(zhi)(zhi)(zhi)。適合(he)應用的(de)最(zui)佳材(cai)質(zhi)(zhi)(zhi)可以(yi)使鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)在(zai)成像過(guo)程中發(fa)揮最(zui)大的(de)作用，而(er)(er)不(bu)(bu)適宜(yi)的(de)材(cai)質(zhi)(zhi)(zhi)則會直接降(jiang)低鏡(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)品(pin)質(zhi)(zhi)(zhi)，從而(er)(er)降(jiang)低成像質(zhi)(zhi)(zhi)量。

2、工藝

不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)產(chan)品(pin)制(zhi)(zhi)造(zao)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)是不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)，甚至同(tong)一(yi)產(chan)品(pin)也(ye)會(hui)存(cun)在不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)制(zhi)(zhi)造(zao)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)，而(er)(er)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)所制(zhi)(zhi)造(zao)出的(de)(de)產(chan)品(pin)自然會(hui)相應的(de)(de)存(cun)在一(yi)定的(de)(de)差別。鍍膜(mo)在色彩還原和處理偏(pian)光(guang)偏(pian)色方面有(you)著(zhu)很大(da)的(de)(de)作用，而(er)(er)鏡(jing)頭的(de)(de)鍍膜(mo)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)卻(que)有(you)多種(zhong)，那么，不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)鍍膜(mo)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)就會(hui)使鏡(jing)頭在色彩還原及偏(pian)光(guang)偏(pian)色處理方面存(cun)在差異。另外，鍍膜(mo)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)還直接影響(xiang)(xiang)(xiang)著(zhu)鏡(jing)頭的(de)(de)透光(guang)率(lv)，即鏡(jing)頭鏡(jing)片(pian)的(de)(de)透光(guang)能(neng)力，而(er)(er)透光(guang)率(lv)的(de)(de)大(da)小(xiao)又(you)直接影響(xiang)(xiang)(xiang)到了鏡(jing)頭的(de)(de)清(qing)晰度高(gao)(gao)低，尤其影響(xiang)(xiang)(xiang)著(zhu)高(gao)(gao)清(qing)工(gong)(gong)(gong)業鏡(jing)頭在低照度環境下的(de)(de)成像質量。

3、技術

非(fei)(fei)球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)技(ji)術是影(ying)響鏡頭(tou)清(qing)晰度(du)(du)，尤其是邊(bian)緣部分清(qing)晰度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個重要因素，非(fei)(fei)球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)鏡片(pian)(pian)可以有效的(de)(de)(de)(de)增加鏡頭(tou)邊(bian)緣的(de)(de)(de)(de)透光量，有效的(de)(de)(de)(de)修正球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)鏡片(pian)(pian)造(zao)成的(de)(de)(de)(de)像(xiang)差模糊現象(xiang)。目前，常用(yong)的(de)(de)(de)(de)非(fei)(fei)球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)制作工藝主要有針(zhen)對玻(bo)璃鏡片(pian)(pian)邊(bian)緣運用(yong)研磨工藝與直接在玻(bo)璃球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)表面(mian)(mian)進(jin)行鍍膜兩(liang)種方式。對于高清(qing)工業鏡頭(tou)來(lai)說，非(fei)(fei)球(qiu)(qiu)面(mian)(mian)技(ji)術是保障其高清(qing)成像(xiang)的(de)(de)(de)(de)關鍵之一(yi)。

該圖片由注冊用戶"天空之城"提供，版權聲明反饋

二、工業鏡頭的主要參數對成像質量的影響

行(xing)業中一(yi)般用光(guang)學(xue)(xue)傳遞(di)(di)(di)函(han)數OTF（OpticalTransferFunction）來(lai)綜合評價(jia)某個鏡頭(tou)成像質量的好與壞，光(guang)學(xue)(xue)傳遞(di)(di)(di)函(han)數，即光(guang)學(xue)(xue)系統傳遞(di)(di)(di)的是亮度(du)沿空(kong)(kong)間(jian)(jian)分布(bu)的信息，當它在傳遞(di)(di)(di)被拍物圖像數據信息時，被傳遞(di)(di)(di)為(wei)各空(kong)(kong)間(jian)(jian)頻率的正弦波信號，其調制度(du)和(he)位相(xiang)在成實際像時的變化(hua)，均為(wei)空(kong)(kong)間(jian)(jian)頻率的函(han)數。

像差(cha)則是影響圖像質(zhi)量的重要(yao)因素(su)，常見(jian)的像差(cha)有：

1、球(qiu)差：由主軸上某一(yi)物(wu)點向(xiang)光學系(xi)統發(fa)出的單(dan)色(se)圓錐形光束，經光學折射后，由同一(yi)物(wu)點散(san)射的光束經過透鏡后，不交在同一(yi)位(wei)置上，以至(zhi)在主軸上的理想像平面(mian)處，形成一(yi)個(ge)漫射光斑，即此現象稱(cheng)為球(qiu)差。

2、慧(hui)差(cha)(cha)：由(you)位于主軸(zhou)外(wai)的(de)某一(yi)軸(zhou)外(wai)物(wu)點，向光學系(xi)統發出的(de)單色圓(yuan)錐形光束，經該光學系(xi)列折射后，若在理想像平面處不能結成(cheng)清(qing)晰點，而是(shi)結成(cheng)拖著明亮尾巴的(de)慧(hui)星形光斑，則此光學系(xi)統的(de)成(cheng)像誤差(cha)(cha)稱(cheng)為慧(hui)差(cha)(cha)。

3、像(xiang)散(san)：由位于主軸(zhou)外(wai)(wai)的(de)某一軸(zhou)外(wai)(wai)物點(dian)(dian)，向光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)系統(tong)發(fa)出的(de)斜射(she)單(dan)色圓錐(zhui)形(xing)光(guang)(guang)(guang)束，經(jing)該光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)系列折射(she)后(hou)，不能(neng)結(jie)(jie)成(cheng)(cheng)(cheng)一個清晰像(xiang)點(dian)(dian)，而只能(neng)結(jie)(jie)成(cheng)(cheng)(cheng)一彌散(san)光(guang)(guang)(guang)斑，則此光(guang)(guang)(guang)學(xue)(xue)系統(tong)的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)像(xiang)誤差稱為像(xiang)散(san)。

4、場曲(qu)：垂直(zhi)于(yu)主軸(zhou)的平面(mian)物(wu)體經光(guang)學(xue)系(xi)統所(suo)結成的清晰影像(xiang)，若不在(zai)一(yi)垂直(zhi)于(yu)主軸(zhou)的像(xiang)平面(mian)內，而在(zai)一(yi)以(yi)主軸(zhou)為(wei)對(dui)稱的彎曲(qu)表面(mian)上，即最佳(jia)像(xiang)面(mian)為(wei)一(yi)曲(qu)面(mian)，則此光(guang)學(xue)系(xi)統的成像(xiang)誤差稱為(wei)場曲(qu)。

5、色(se)差：由白色(se)物體向(xiang)光學系(xi)統(tong)發出一(yi)束白光，經光學系(xi)統(tong)折射(she)后，各色(se)光不能會聚于(yu)一(yi)點上，而形成一(yi)彩色(se)像斑(ban)，稱(cheng)為色(se)差。

6、畸變：被拍平面內的(de)主軸外(wai)直線，經光(guang)學(xue)(xue)系統成像(xiang)(xiang)后變為(wei)曲線，則此光(guang)學(xue)(xue)系統的(de)成像(xiang)(xiang)誤差稱為(wei)畸變。

在評價工業鏡頭質量時還會從(cong)分(fen)辨率、明銳度和景深等實用參數判斷：

1、分辨率：又稱鑒別率、解像力(li)，指鏡頭清晰(xi)分辨被攝景(jing)物纖維(wei)細節的(de)(de)(de)能力(li)，制(zhi)約鏡頭分辨率的(de)(de)(de)原因(yin)是(shi)光的(de)(de)(de)衍射(she)現象(xiang)，即衍射(she)光斑(ban)。

2、明(ming)銳度(du)：也稱對(dui)比(bi)度(du)，是指圖(tu)像(xiang)中最(zui)亮和最(zui)暗的(de)部分(fen)的(de)對(dui)比(bi)度(du)。

3、景(jing)深(shen)：調焦物平面前后的能形成相(xiang)對清晰(xi)影(ying)像(xiang)的實物縱深(shen)距離，也(ye)就是能獲得(de)相(xiang)對清晰(xi)影(ying)像(xiang)的景(jing)物空間深(shen)度范圍，稱為景(jing)深(shen)。

4、最(zui)大相對(dui)孔徑與(yu)光圈系(xi)數(shu)(shu)：相對(dui)孔徑，是指該鏡(jing)頭的入射光孔直(zhi)徑（D）與(yu)焦距（f）之比，即：相對(dui)孔徑＝D/f。相對(dui)孔徑的倒(dao)數(shu)(shu)稱為(wei)光圈系(xi)數(shu)(shu)。

工業鏡頭(tou)質(zhi)量(liang)的好壞，直接(jie)影響到圖(tu)像質(zhi)量(liang)的效(xiao)果(guo)，最終影響到機器視覺系統(tong)的整體性(xing)能，鏡頭(tou)主要參數對成像質(zhi)量(liang)的影響：

1、焦距大小(xiao)的影(ying)響(xiang)

焦距(ju)越小(xiao)，景(jing)深越大(da)。焦距(ju)越小(xiao)，畸變越大(da)。

焦距越(yue)小，漸暈現象(xiang)越(yue)嚴(yan)重，使(shi)像差邊緣(yuan)的照度降(jiang)低。

2、光圈(quan)大小的影響

光圈越(yue)(yue)大，圖像亮(liang)度越(yue)(yue)高(gao)。光圈越(yue)(yue)大，景深越(yue)(yue)小。

光圈越(yue)大，分(fen)辨率越(yue)高。光圈越(yue)大，球差和慧差越(yue)嚴重。

光圈越(yue)(yue)大，漸暈現象越(yue)(yue)嚴重(zhong)，光場照(zhao)度越(yue)(yue)不均勻(yun)。

3、圖(tu)像中(zhong)心與邊(bian)緣的影響

圖像(xiang)中心(xin)較邊緣分辨率高。

圖像(xiang)中心較邊緣光(guang)場照度(du)高。

像圖像中心較邊緣(yuan)畸變小。

4、光波的影響

在(zai)相同的(de)相機及鏡頭參數條件下，視覺光(guang)源的(de)光(guang)波(bo)波(bo)長越(yue)短(duan)，鏡頭的(de)分辨(bian)力越(yue)高(gao)。所以在(zai)精(jing)(jing)密測量的(de)視覺系統項目(mu)中(zhong)，盡量采用短(duan)波(bo)長的(de)單(dan)色光(guang)作(zuo)為照明光(guang)源，對提高(gao)系統穩定性(xing)和圖像精(jing)(jing)度(du)有很大的(de)作(zuo)用。