一、工業鏡頭成像質量的影響因素

不同工業鏡頭的(de)(de)成(cheng)像質量有(you)(you)著有(you)(you)著千差萬(wan)別，就算是(shi)同一類(lei)型的(de)(de)工業鏡頭也是(shi)如此，這主要是(shi)由于材質、加工精度和(he)鏡片結構的(de)(de)不同等因(yin)素造成(cheng)的(de)(de)，同時也導(dao)致不同檔(dang)次的(de)(de)工業鏡頭鏡頭價格從幾(ji)百(bai)元(yuan)到幾(ji)萬(wan)元(yuan)的(de)(de)巨(ju)大差異。

1、材質

在(zai)(zai)產(chan)品的(de)(de)(de)制造過(guo)程中(zhong)，材(cai)質的(de)(de)(de)選擇往往會直接影響到最(zui)(zui)終的(de)(de)(de)產(chan)品質量，高清工業(ye)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)也是如此(ci)。目前(qian)，國內最(zui)(zui)為(wei)常見的(de)(de)(de)鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)主要(yao)有玻璃鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)、復合(he)(he)材(cai)料鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)以及樹(shu)(shu)脂鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)三(san)種(zhong)，不同材(cai)質的(de)(de)(de)鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)適合(he)(he)于(yu)不同的(de)(de)(de)應用。例如，在(zai)(zai)監控(kong)應用中(zhong)，由(you)于(yu)樹(shu)(shu)脂和(he)復合(he)(he)材(cai)料鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)在(zai)(zai)高溫和(he)暴曬的(de)(de)(de)條件(jian)下容(rong)易(yi)老化、變形，因此(ci)，玻璃鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)就(jiu)是最(zui)(zui)佳(jia)的(de)(de)(de)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)材(cai)質。適合(he)(he)應用的(de)(de)(de)最(zui)(zui)佳(jia)材(cai)質可以使鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)在(zai)(zai)成像過(guo)程中(zhong)發揮最(zui)(zui)大的(de)(de)(de)作用，而不適宜的(de)(de)(de)材(cai)質則會直接降低(di)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)品質，從而降低(di)成像質量。

2、工藝

不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)產(chan)品制造工(gong)(gong)(gong)藝是不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)，甚至同(tong)(tong)(tong)一(yi)產(chan)品也會存(cun)在不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)制造工(gong)(gong)(gong)藝，而(er)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝所(suo)制造出(chu)的(de)(de)(de)(de)產(chan)品自然會相應的(de)(de)(de)(de)存(cun)在一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)差(cha)別。鍍膜(mo)(mo)在色彩(cai)還(huan)(huan)原和處(chu)理(li)偏光(guang)偏色方面有(you)著很大的(de)(de)(de)(de)作用，而(er)鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)(de)(de)鍍膜(mo)(mo)工(gong)(gong)(gong)藝卻(que)有(you)多種，那么，不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)鍍膜(mo)(mo)工(gong)(gong)(gong)藝就會使鏡(jing)(jing)頭在色彩(cai)還(huan)(huan)原及偏光(guang)偏色處(chu)理(li)方面存(cun)在差(cha)異(yi)。另外，鍍膜(mo)(mo)工(gong)(gong)(gong)藝還(huan)(huan)直接(jie)影(ying)(ying)響著鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)(de)(de)透光(guang)率，即鏡(jing)(jing)頭鏡(jing)(jing)片的(de)(de)(de)(de)透光(guang)能力，而(er)透光(guang)率的(de)(de)(de)(de)大小又直接(jie)影(ying)(ying)響到了鏡(jing)(jing)頭的(de)(de)(de)(de)清晰度高低(di)，尤其影(ying)(ying)響著高清工(gong)(gong)(gong)業鏡(jing)(jing)頭在低(di)照度環(huan)境下的(de)(de)(de)(de)成像質量。

3、技術

非(fei)球(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)技(ji)術是影(ying)響(xiang)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)清晰度，尤其(qi)是邊緣(yuan)(yuan)部分清晰度的(de)(de)一(yi)個(ge)重要(yao)因素，非(fei)球(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)可以有效的(de)(de)增加鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)邊緣(yuan)(yuan)的(de)(de)透光量，有效的(de)(de)修正球(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)造成的(de)(de)像(xiang)差模糊現象。目前，常(chang)用的(de)(de)非(fei)球(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)制作工(gong)藝主要(yao)有針對玻(bo)璃(li)鏡(jing)(jing)(jing)片(pian)(pian)邊緣(yuan)(yuan)運用研磨工(gong)藝與(yu)直接(jie)在(zai)玻(bo)璃(li)球(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)表(biao)面(mian)進(jin)行(xing)鍍膜兩(liang)種方式。對于高清工(gong)業鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)來說，非(fei)球(qiu)(qiu)(qiu)面(mian)技(ji)術是保障(zhang)其(qi)高清成像(xiang)的(de)(de)關鍵之(zhi)一(yi)。

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二、工業鏡頭的主要參數對成像質量的影響

行業中一般(ban)用光學傳(chuan)遞(di)(di)函數OTF（OpticalTransferFunction）來(lai)綜合評價(jia)某個鏡頭成像(xiang)(xiang)質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)好與(yu)壞，光學傳(chuan)遞(di)(di)函數，即光學系(xi)統傳(chuan)遞(di)(di)的(de)(de)(de)(de)是(shi)亮度(du)沿空間分布(bu)的(de)(de)(de)(de)信息(xi)(xi)，當它(ta)在(zai)傳(chuan)遞(di)(di)被拍物圖像(xiang)(xiang)數據信息(xi)(xi)時，被傳(chuan)遞(di)(di)為各空間頻率(lv)的(de)(de)(de)(de)正弦波(bo)信號(hao)，其調制度(du)和位相在(zai)成實際像(xiang)(xiang)時的(de)(de)(de)(de)變化，均為空間頻率(lv)的(de)(de)(de)(de)函數。

像(xiang)差(cha)則是(shi)影響(xiang)圖像(xiang)質量的重要(yao)因素，常見的像(xiang)差(cha)有：

1、球差：由主軸(zhou)上某一(yi)物點向光學系統(tong)發出(chu)的(de)單(dan)色(se)圓錐形光束，經光學折射(she)(she)后(hou)，由同一(yi)物點散射(she)(she)的(de)光束經過(guo)透鏡后(hou)，不交(jiao)在同一(yi)位(wei)置上，以至(zhi)在主軸(zhou)上的(de)理想像平面處(chu)，形成(cheng)一(yi)個漫射(she)(she)光斑，即此現象稱為球差。

2、慧(hui)差：由位于主軸外(wai)的某(mou)一軸外(wai)物點，向(xiang)光學(xue)系統(tong)發出(chu)的單色圓錐形光束，經該(gai)光學(xue)系列(lie)折射后(hou)，若在理想像(xiang)平面處不能結(jie)成清晰點，而是結(jie)成拖著(zhu)明亮(liang)尾巴的慧(hui)星形光斑，則此光學(xue)系統(tong)的成像(xiang)誤差稱為慧(hui)差。

3、像(xiang)(xiang)散(san)：由位于主軸外的(de)某一軸外物點，向光(guang)學(xue)系(xi)統發出的(de)斜射單色圓錐(zhui)形光(guang)束，經該光(guang)學(xue)系(xi)列折射后，不能結成一個清晰像(xiang)(xiang)點，而只能結成一彌散(san)光(guang)斑，則此光(guang)學(xue)系(xi)統的(de)成像(xiang)(xiang)誤差稱為像(xiang)(xiang)散(san)。

4、場曲(qu)(qu)：垂直(zhi)于主(zhu)軸(zhou)的(de)平面(mian)(mian)物體經光學(xue)系統(tong)(tong)所結(jie)成的(de)清晰影像(xiang)(xiang)，若(ruo)不(bu)在一垂直(zhi)于主(zhu)軸(zhou)的(de)像(xiang)(xiang)平面(mian)(mian)內，而在一以主(zhu)軸(zhou)為(wei)對稱的(de)彎曲(qu)(qu)表面(mian)(mian)上，即最(zui)佳像(xiang)(xiang)面(mian)(mian)為(wei)一曲(qu)(qu)面(mian)(mian)，則此光學(xue)系統(tong)(tong)的(de)成像(xiang)(xiang)誤差稱為(wei)場曲(qu)(qu)。

5、色差：由白(bai)色物體向光學系統(tong)(tong)發出一束白(bai)光，經光學系統(tong)(tong)折射后，各色光不能會(hui)聚于一點上，而(er)形成一彩色像斑，稱為(wei)色差。

6、畸變：被(bei)拍平面內的主(zhu)軸(zhou)外直(zhi)線，經光學系統成像后變為曲線，則(ze)此光學系統的成像誤差稱為畸變。

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

1、分(fen)(fen)辨率(lv)：又稱鑒別(bie)率(lv)、解(jie)像力(li)，指鏡頭(tou)清(qing)晰(xi)分(fen)(fen)辨被攝景物纖維細節(jie)的能力(li)，制約(yue)鏡頭(tou)分(fen)(fen)辨率(lv)的原因是光的衍射現象，即衍射光斑。

2、明銳度(du)：也稱對(dui)(dui)比度(du)，是指圖像中最亮和最暗(an)的(de)部分的(de)對(dui)(dui)比度(du)。

3、景深(shen)(shen)：調焦物(wu)平(ping)面(mian)前后的能(neng)形(xing)成相(xiang)對清晰影(ying)(ying)像(xiang)的實物(wu)縱深(shen)(shen)距離，也就是能(neng)獲(huo)得相(xiang)對清晰影(ying)(ying)像(xiang)的景物(wu)空間深(shen)(shen)度范圍，稱為(wei)景深(shen)(shen)。

4、最(zui)大相對(dui)孔徑與(yu)光圈(quan)系(xi)數：相對(dui)孔徑，是指該鏡頭的(de)入射光孔直徑（D）與(yu)焦距（f）之比，即：相對(dui)孔徑＝D/f。相對(dui)孔徑的(de)倒數稱為光圈(quan)系(xi)數。

工業鏡頭質(zhi)量的好壞，直接影(ying)響(xiang)(xiang)到(dao)(dao)圖(tu)像(xiang)(xiang)質(zhi)量的效果(guo)，最終影(ying)響(xiang)(xiang)到(dao)(dao)機器視(shi)覺系(xi)統的整體性能，鏡頭主要參(can)數對成(cheng)像(xiang)(xiang)質(zhi)量的影(ying)響(xiang)(xiang)：

1、焦距大小的(de)影響(xiang)

焦距越小(xiao)(xiao)，景深越大。焦距越小(xiao)(xiao)，畸變越大。

焦距越小，漸(jian)暈(yun)現象越嚴重，使像(xiang)差邊緣的照(zhao)度降低(di)。

2、光圈大(da)小的(de)影響

光(guang)圈越大，圖像亮度越高。光(guang)圈越大，景深越小。

光圈(quan)越(yue)大，分辨率越(yue)高。光圈(quan)越(yue)大，球差(cha)和(he)慧差(cha)越(yue)嚴重。

光圈越大，漸暈現象越嚴重，光場照(zhao)度越不均勻(yun)。

3、圖像中心與邊(bian)緣(yuan)的(de)影響

圖(tu)像中心較邊緣分辨(bian)率高(gao)。

圖像(xiang)中心較邊緣光場(chang)照度(du)高。

像(xiang)圖像(xiang)中心較邊緣畸變(bian)小。

4、光波的影響

在相(xiang)同的相(xiang)機及鏡頭(tou)參(can)數條件下，視覺光(guang)源的光(guang)波(bo)波(bo)長越短，鏡頭(tou)的分(fen)辨力越高。所(suo)以在精(jing)密(mi)測量(liang)的視覺系(xi)統項目中，盡(jin)量(liang)采用短波(bo)長的單色光(guang)作為照明光(guang)源，對提高系(xi)統穩定性(xing)和圖像精(jing)度有很(hen)大(da)的作用。