完美聚焦 - 如何为相机寻找合适的镜头

在说明选择镜头时应考虑哪些因素之前，您应该首先考虑可用的各种类型的镜头。一般来说，有近心镜头或远心镜头，以及广角镜头和鱼眼镜头。此外，还有用于近红外的特殊镜头。

然而，在这里我们将专注于近心镜头，因为它们是机器视觉应用的主要镜头。通常，近心镜头和芯片都有一个固定角度的光圈。光圈角度与人类的眼睛类似。远处的对象显得较小，近处则反之。最常见的近心镜头是在人类的眼睛中发现的。

相机机身和镜头之间的连接处称为接口。接口采用标准尺寸，根据相机机身的螺纹类型进行标记。

C口是机器视觉相机最常用的接口类型，适合直径为20 mm（相当于1.5英寸）的芯片。对于更大的芯片，通常使用F口或F卡口，但是这类接口很少用于工业应用。对于这些应用，通常使用CS口和S口镜头，这些镜头更适合小型芯片。而S口镜头用于1/2″、1/3″或更小尺寸的芯片。要在CS口机身安装C口镜头，则需要5 mm接圈。但是反过来 CS口镜头是不能安装在C口相机上的。

只有使用高分辨率镜头，才能获得高分辨率图像。

要获得真正优秀的高分辨率图像，仅仅像素数较高是不够的。镜头还必须能够解析像素大小。镜头的分辨率以每毫米线对数衡量，它表示每毫米中可以相互分离的行的数量。可以分辨的线对数越多，镜头的分辨率越高。

MTF曲线（调制传递函数）描述了镜头从图像中心到边缘的分辨率性能。您可以向制造商索取这些曲线。计算MTF曲线的参照物是黑色和白色线条测试图，其组合方式越来越细，因此可以读出以lp/mm表示的最大分辨率。

许多消费相机或智能手机制造商对设备具有超高像素数进行广告宣传。这暗示消费者更多像素意味着更高分辨率，可以获得理想图像。但如果镜头不适合，高百万像素数事实上并没有帮助。高质量镜头非常昂贵，因而很多制造商试图在这方面降低成本。比如说，一款配备分辨率为2000万像素相机的智能手机生成的图像模糊；具有如此高像素数的芯片只是将模糊图像放大了而已。然而，采用5百万像素分辨率和高质量镜头的紧凑型相机会获得明显更清晰的图像，尽管标称分辨率较低。

对于工业图像处理，芯片通常提供的分辨率在VGA (30万像素)和500万像素之间。至少对于C口相机来说，更高分辨率意义不大，因为单个像素太小，对于执行所需测量和检测任务来说噪声过大。

在理解了上述讨论后，您应该会提出下面的问题：

• 镜头接口： 镜头与相机的接口是否相同，例如采用C口？
• 分辨率： 镜头分辨率是否适合芯片分辨率？

• 焦距： 焦距是否适合芯片尺寸和应用？
• 靶面： 靶面直径是否至少适合芯片尺寸？
• 光圈： 光圈是否匹配应用的主要光照条件？

此检查清单中的所有问题的答案是否都为“是”？