1.鏡頭的分類

按功能分類：定焦鏡頭、變倍鏡頭、定光圈鏡頭
按視角分類：標準鏡頭、廣角鏡頭、遠攝鏡頭
按焦距分類：短焦距鏡頭、中焦距鏡頭、長焦距鏡頭
按用途分類：微距鏡頭（或者顯微鏡頭）、遠心鏡頭

2.定焦鏡頭的組成

鏡頭組成：各個光學透鏡、光圈、對焦環、接口
鏡頭接口：連接相機和鏡頭的連接口

2.鏡頭的基本參數

2.1光圈

光圈是控制鏡頭通光量的光學裝置，由多邊形或者圓形，并且面積可變的葉片裝置組成。

光圈數一般用F值表示，常用值為1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22等幾個等級。

光圈系數=焦距f/通光孔徑d，光圈系數越小，通光孔徑越大。

2.2鏡頭極限空間分辨率

極限空間分辨率的單位是線對/毫米，相鄰的黑白兩條線可以稱為一個線對，每毫米能夠分辨出的線對數就是極限空間分辨率。

鏡頭可分為百萬級、二百萬級、五百萬級和千萬級等

TS：鏡頭成像中心圓點到鏡頭邊緣的距離，按目前公開的性能指標來說，百萬像素鏡頭對應的極限空間分辨率是90線對/mm，二百萬像素鏡頭對應的空間分辨率是110線對/mm，五百萬像素鏡頭對應的空間分辨率是160線對/mm。

2.3MTF

    MTF(Modulate Transform Function,調制傳遞函數）是一種數值化的客觀而系統的用來評價成像質量的方式。

如右圖所示，當鏡頭對不同寬度的黑白線條成像時，隨著線條寬度的減小，其對比度也隨之減小。以對比度為縱坐標，以線對數*為橫坐標建立坐標將不同線寬的對比度繪制在一張圖表上即是MTF。

2.4對比度

對比度是光學系統成像效果的一種常用的評價和檢測方式。

當光學系統對某一特定寬度的黑白線條成像時，受到照明條件、鏡頭成像質量、感光器件噪音等影響，黑色線條在像面上不可能完全達到黑色。

設拍攝到的白色線條最大亮度為Imax

黑色線條最小亮度為Imin，則對比度C可以表示為：

C=(Imax –Imin)/(Imax +Imin)

通常來講，人眼能分辨時的對比度約為0.4，而計算機在對比度在0.2甚至更小時仍能分辨。

2.5鏡頭成像的原理（鏡頭選型）

焦距（f）：鏡頭光學中心到相機（芯片）的距離。

視場角：鏡頭光學中心與視場各點邊、線形成連線的夾角。

視場（FOV）：鏡頭能觀測到的實際范圍的物理尺寸。
工作距離(WD）：鏡頭能夠聚焦清晰時，被測目標到鏡頭下端的距離。
           

2.6接圈

鏡頭加接圈后工作距離降低，放大倍率擴大，視場縮小。
1. 在測量時遵循20%原則。
2. 35mm應該使用不超過7mm的接圈。

2.7最大兼容相機芯片尺寸（選型方向）

所有鏡頭都只能在一定的范圍內清晰成像，最大兼容CCD尺寸指鏡頭能支持的最大清晰成像的范圍。在實際選擇相機和鏡頭時，要注意所選擇的鏡頭的最大兼容CCD尺寸要大于或等于所選擇的相機芯片的尺寸。

2.8景深

景深：在聚焦完成后，在焦點前后的范圍內都能形成清晰的像，這一前一后的距離范圍，叫做景深。

計算公式

    由景深計算公式可以看出，景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對像質的要求(表現為對容許彌散圓的大小)有關。

2.9畸變

由于成像過程中局部放大倍率不一致而造成的物象不相似的現象?；兿癫钪挥绊懗上竦膸缀涡螤?，而不影響成像的清晰度。

焦距越小，視場角越大，視野越大，畸變程度越大。

低畸變的鏡頭應用于尺寸測量。長焦距的鏡頭通?；冚^小。

由于鏡頭的光學結構和成像特性使然。拍攝的視場越大，所用鏡頭的焦距越短，視場角越大，畸變的程度越明顯。

應對措施：

使用低畸變鏡頭

同視野大小，選用長焦距的鏡頭。

標定圖像扭曲校正：和尺寸測量相關的項目中，會對畸變有所要求，但是這種平面畸變可以通過圖像標定克服，不一定要改善硬件。

2.10漸暈現象

    漸暈：對亮度均勻視場照射，得到的圖片中央亮度高于四周的現象。

成因——離軸越遠（ 越接近最大視場） 的光線經過光學系統的有效孔徑闌越小，所以越離軸的光線在離軸的像面上的光強度就越弱。

減少漸暈的方法：

1.縮小鏡頭光圈。

2.選用不帶漸暈的鏡頭。

3.選用更高位的相機根據漸暈量做數字圖像處理補償。

4.光源需要與鏡頭、被測物性質匹配。

2.11 知識點

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，漸暈現象越嚴重，圖像邊緣亮度低于中心；

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??；光圈越大，分辨率越高，圖像質量越高；

像場中央與邊緣（像高）： 一般情況下圖像中心比邊緣分辨率高； 圖像中心比邊緣光場照度高；

工作距離的影響情況：工作距離越遠，景深越大；

3. 遠心鏡頭

3.1 遠心鏡頭的種類

物方遠心鏡頭：物方主光線平行于主光軸，匯聚于像方中心位，消除視差，減少畸變。
像方遠心鏡頭：像方主光線平行于主光軸，匯聚于物方中心位，消除漸暈現象。
雙側遠心鏡頭：兼有上面兩種遠心鏡頭的優點。

4.鏡頭的選型

1.根據相機芯片大小和工作空間限制確定使用鏡頭的焦距或者放大倍數；

2.考慮是否需要選用遠心鏡頭；

3.確定鏡頭分辨率；

4.確定畸變率能否滿足要求；

5.景深是否滿足要求；

6.鏡頭是否兼容相機芯片尺寸；

7.超大視野或超小視野；

8.鏡頭是否要配合其他配件；

9.價格是否合理等其他問題。