广角镜头又称短镜头。摄影辅助镜头的一种。镜头焦距显著地小于像场直径(底片对角线长度)，约为6～35毫米;视角大于标准镜头，约为53°以上直至220°。相对口径一般较小。广角透镜在十九世纪六十年代快直光镜头出现后即产生，此后经种种演变，已成摄影镜头中一个重要类别。现代广角镜头光组主要有对称式结构和后退焦点式结构两种形式，对称式广角镜头又可分成正外透镜和负外透镜两个副型。广角镜头具有焦距短，视角大的优点，可于较近距离拍摄范围宽阔的景物，前景较为突出，景深范围显著地大于标准镜头、远摄镜头，画面纵深感强烈。宜用于室内近距拍摄，及拍摄山川、建筑、人群等场面。旧式广角镜头像场边缘有照度下降的缺陷，新式广角镜头多数像场照度平匀。使用广角镜头近摄时，前景被夸张，能产生较为严重的透视畸变。

用广角镜头拍摄的画面。能在突出中央主体和前景的同时，能有广泛的背景。可以在较小的环境里，拍到较多的景物，在相同的拍摄距离时，得到的景象比用标准镜头拍摄的要小。当拍摄较近的景物时，会产生透视变形，还会使前后景物之间的距离感增大。由于它的景深长，很容易把近处和远处的景物都拍清晰，一般认为焦距24毫米，28毫米的镜头为普通广角镜头，用它们摄影时如配用闪光灯照明时，要注意闪光灯的发光角度一定大于镜头的视角。否则会出现照片四角发暗的情况，这时应用闪光灯散光罩，但闪光灯的有效光效会有所降低。

广角镜头基本性能就是视角范围大，可以涵盖大范围景物。摄像机中的广角镜头摄像机可视角度在120度以上，基本周围环境都在视野范围之内。

非球面技术是目前比较热门的话题之一。其实非球面技术早在摄影物镜中就有广泛应用，引入到CCTV镜头中大约是10年前的事情。那么什么是非球面？

其实对于非球面镜片，如果用肉眼观察的话，通常看上去仍旧是一个大致的球面形状，而不是平面。因为非球面镜片的面形就是在球面面形的基础上做细微的调整得出的，从数学的角度来说，球面的面形函数是一个二次函数，但非球面的面形函数则是四次甚至更高次的函数，通常设计到10次，所以非球面的面形更加复杂。更加形象地说，非球面的面形是以球面面形为基础，在球面的基础上进行人为控制，事先设计好的细微面形起伏，从而使镜片的面形呈现非球面的复杂曲面。非球面在各个孔径具有不同的光焦度。

人们一般认为一束光线透过凸透镜后（最常见的球面镜片），可以聚集在一点上。例如很多人都曾用放大镜聚集阳光烧纸玩的经历。但是从光学角度上来看，球面凸透镜并不能把光线真正聚集到一点上，它所聚成的其实是一个光斑。由于肉眼的视力有限，所以看上去好象是一点。这是由于球面镜片有一个先天不足，它有一个称为“球面像差”的缺陷，而且通过单枚球面镜片自身是无法克服这种像差的，正是这种像差的存在，所以带来了光斑现象。这种像差会极大地影响成像质量。但是非球面镜片可以把光线精确地汇聚到一点上，较正球面像差，大幅提高成像质量。那么非球面镜片使用到镜头中之后，有什么具体优点呢？

（1） 非球面镜片的应用可以使镜头光学结构相对简化，从而在光学设计和机械结构上更易获得更大的通光口径，使整个画面更加明亮。

（2） 非球面镜片可以大幅度提高成像质量，令画面更加清晰，特别是边缘图像的清晰度。

当非球面应用在主光线较高的面上时，它还可以矫正像散，畸变等轴外像差，从而使轴外成像也能得到大幅提高，这一点在实际使用时意义巨大，它使画面中每个细节都都能清晰地表现，避免有图像但是由于细节模糊而无法作为证据的无奈情况。

（3）1枚非球面镜片可以替代一组球面镜片，所以使用非球面镜片可以实现镜头体积的小型化。

非球面镜片在设计上借助成熟的光学软件并不困难，但是其生产加工却需要极高的技术和工艺。因此在CCTV镜头能够自己独立完成全部非球面镜片的开发与生产的厂商屈指可数，而非球面镜头的开发以及生产技术变成了一个企业的核心技术。

像差是影响图像质量的重要因素，不同工业镜头成像质量也是不尽相同的，即使是使用同一类型的工业镜头，也因为加工精细度、镜片结构和材质的关系，使得所获取的图像质量有所变化。正因如此工业镜头的价格也从有百元到万元之间的差距。我们在进行工业镜头选择的时候，首先要考虑的就是像差，它是影响成像质量的重要因素，常见的工业镜头像差有如下六种：

1、球差：由主轴上某一物点向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，若原光束不同孔径角的各光线，不能交于主轴上的同一位置，以至在主轴上的理想像平面处，形成一弥散光斑(俗称模糊圈)，则此光学系统的成像误差称为球差。

2、慧差：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，若在理想像平面处不能结成清晰点，而是结成拖着明亮尾巴的慧星形光斑，则此光学系统的成像误差称为慧差。

3、像散：由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则此光学系统的成像误差称为像散。

4、场曲：垂直于主轴的平面物体经光学系统所结成的清晰影像，若不在一垂直于主轴的像平面内，而在一以主轴为对称的弯曲表面上，即最佳像面为一曲面，则此光学系统的成像误差称为场曲。当调焦至画面中央处的影像清晰时，画面四周的影像模糊;而当调焦至画面四周处的影像清晰时，画面中央处的影像又开始模糊。

5、畸变：被摄物平面内的主轴外直线，经光学系统成像后变为曲线，则此光学系统的成像误差称为畸变。畸变像差只影响影像的几何形状，而不影响影像的清晰度。这是畸变与球差、慧差、像散、场曲之间的根本区别。

6、色差：由白色物体向光学系统发出一束白光，经光学系统折射后，各色光不能会聚于一点上，而形成一彩色像斑，称为色差。色差产生的原因是同一光学玻璃对不同波长的光线的折射率不同，短波光折射率大，长波光折射率小。

（1）像面尺寸：镜头选配时需要选择与摄像机接口和CCD的尺寸相匹配的镜头。（例如2/3”镜头支持最大的工业相机靶面为2/3”,它是不能支持1英寸以上的工业相机。）

（2）焦距：焦距是主点到成像面的距离。这个数值决定了摄影范围的不同。数值小，成像面距离主点近，是短焦距镜头。 这种情况下的的画角是广角、可拍摄广大的场景。相反的、主点到成像面的距离远时、是长焦距镜头，画角变窄（望远）。

（3）通光孔径：镜头的明亮度与口径和焦距的变化有关。一般用F值表示镜头的明亮度，另外镜头里有用于调整亮度的光圈构件，可根据使用条件来调整通光量。

（4）视场(FOV，也叫视野范围) ：指观测物体的可视范围，也就是充满相机采集芯片的物体部分。（在选择镜头时，我们会选择比被测物体视野稍大一点的镜头，以有利于运动控制。） 

（5）工作距离(WD)：指从镜头前部到受检验物体的距离。即清晰成像的表面距离（选型必须要了解的问题，工作距离是否可调？包括是否有安装空间等；在方案可选择情况下，让客户更改设备尺寸是不现实的。）

（6）分辨率：图像系统可以测到的受检验物体上的最小可分辨特征尺寸。在多数情况下，视野越小，分辨率越好。 

（7）景深(DOF) ：对于对景深有要求的项目，尽可能使用小的光圈；在选择放大倍率的镜头时，在项目许可下尽可能选用低倍率镜头。如果项目要求比较苛刻时，倾向选择高景深的尖端镜头。

（8）放大倍率：指物体通过透镜在焦平面上的成像大小与物体实际大小的比值。

远心镜头有其独特的光学特性：高分辨率、超宽景深、超低畸变以及独有的平行光设计等，给机器视觉精密检测带来质的飞跃。在远心镜头（Telecentric lens）与普通镜头的优势对比中，就有远心镜头的缺点：成本高，尺寸大，重量重。世界知名的镜头厂商有美国Navitar、德国施耐德、意大利Opto Engineering、日本Kowa、中国长步道光电等都已经有了自己品牌的远心镜头产品。

远心镜头主要应用于精密测量。在精密光学测量系统中，由于普通光学镜头会存在一定的制约因素，如影像的变形、视角选择而造成的误差、不适当光源干扰下造成边界的不确定性等问题，进而影响测量的精度。而远心镜头（Telecentric镜头）能有效降低甚至消除上述问题，因此Telecentric镜头已经成为精密光学量测系统决定性的组件，其应用领域也越来越广泛。

远心镜头要有独特的光学设计，制作工艺复杂，而且不像普通镜头那样可以大量生产，正是由于产量有限，固定成本无法分摊到大量的产品中，总成本自然就高了许多。

镜头是摄像机的眼睛，是获得高清图像必不可少的一部分。在进行监控工程设计规划前，只有先摸清镜头的类型及其应用方式，并了解其搭配应用的特性，才能发挥镜头最佳成像。以目前国内分类方式来说，监控摄像机镜头大致可以分为如下十种类型。

    •固定光圈镜头：定焦且固定光圈，主要用于环境光线固定的场所；

    •手动光圈镜头：定焦但光圈可调，主要用于环境光线固定但明暗不定的场所；

    •自动光圈镜头(DC-drive)：固定焦距，使用DC电压驱动用于环境光线变化性的固定范围场所；

    •自动光圈镜头(Video-drive)：固定焦距，使用视频信号驱动用于环境光线变化性的固定范围场所；

    •手动光圈变焦镜头：主要用于室内环境光线程度不定且范围大小不一的场所；

    •自动光圈变焦镜头：主要用于室外环境光线程度不定且范围大小不一的场所；

    •板机镜头(on-Board)：以搭配红外线摄像机为主，室内外均适用；

    •鱼眼全景镜头：主要用于室内环境光线程度不定且范围大小特定的场所；

    •电动变焦镜头：可遥控焦距景深及光圈，主要用于室内外环境光线程度不定而且景深范围大小可依要求调整的场所；

    •针孔镜头(Pin-Hole)：主要用于隐匿监控及环境光线不定且范围特定的场所。

    由以上镜头分类可看出，各类镜头的区别主要在其用途及应用环境需求上。因此在实际应用上，如何完美地搭配镜头，不同使用场所及角度下如何选择监控摄像机的镜头，对工程商来说也是一大考验。

工业镜头的焦距(f mm)可以根据FOV(视场), WD(工作距离) 和CCD芯片尺寸计算出来:

FOV视场指被摄取物体的大小，视场的大小是以镜头至被摄取物体距离(WD)，镜头焦距(F)及CCD芯片尺寸确定的 

1、镜头的焦距，视场大小、工作距离、光学倍率计算如下:

焦距f ＝ WD × CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)

视场FOV ( H or V) ＝ 物距WD × CCD芯片尺寸( H or V) / 焦距f 

视场FOV( H or V) ＝ CCD芯片尺寸( H or V) / 光学倍率 

工作距离WD= f(焦距）× CCD芯片尺寸/FOV( H or V)

光学倍率 ＝ CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)

2.CCD芯片的尺寸表:

常见芯片尺寸

1.1英寸——靶面尺寸为宽12mm*高12mm，对角线17mm

1英寸 ——靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm

2/3英寸——靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm 

1/1.8英寸——靶面尺寸为宽7.2mm*高5.4mm，对角线9mm

1/2英寸——靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm

1/3英寸——靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm 

1/4英寸——靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm

    微距镜头（macro lens）是一种用作微距摄影的特殊镜头，主要用于拍摄十分细微的物体，如花卉及昆虫等。为了对距离极近的被摄物也能正确对焦，微距镜头通常被设计为能够拉伸得更长，以使光学中心尽可能远离感光元件，同时在镜片组的设计上，也必须注重于近距离下的变形与色差等的控制。

    大多数微距镜头的焦距都大于标准镜头，可以被归类为望远镜头，但是在光学设计上可能是不如一般的望远镜头的，因此并非完全适用于一般的摄影。

    放大率是微距镜头的基本规格之一，用以表示成像与实物大小的比，当实物大小2厘米的物体，在焦平面上形成1厘米大小的影像时，这时的放大率就是1:2，或是化约成0.5，通常专用的微距镜头都可以达到1:1的放大率。

    微距镜头通常是定焦镜头，因此可以利用改变拍摄者与被摄物之间距离的方式，改变拍摄时的放大率。现在也有一些镜头标榜具有微距能力，这类非专用的镜头通常放大率最多是1:2，光学设计也不如专用的微距镜头，但是对于需求没那么强烈，或是经济能力不太充足的一般使用者来说，也是一种可行的替代方案。

在高精度检测领域，长步道镜头优势明显，ML系列微距镜头专为微距成像而设计，专为满足微距精确成像设计，极低畸变，高性能设计，1200万高像素。

工业镜头是一种比较精密的产品，镜头都是采用了镀膜技术制造的，其外表是非常娇贵的。使用时间长的话需要定期做清洁，镜头保养好可以延长镜头的使用寿命，干净的镜头可以保证拍摄效果的完美呈现，获得高清、高对比度的图像。但不适当的清洗会损坏基层上或镜头上磨光的表面和专用的覆盖物，玻璃或覆盖物表面的损坏会降低所有应用中的性能，对器件制造商的检查决定着合适的护理和清洗程序。     

当然，工业镜头清洁保养绝非用块布随便擦擦那么简单。下面教您几个清洗保养工业镜头的小技巧：    

1.保持手持镜头的边缘，千万不要用手指触摸镜头表面。手指上的湿气有时候会损伤镜头上的覆盖物，而且如果手指长时间停留在镜头表面，它就会变成一个永久的污点。即使你戴上手套，也要避免触摸镜头表面；    

2.不要用金属工具或钳子处理镜头。通过使用木制的、竹制的和塑料制的工具来处理镜头会减少对镜头损坏的机率。对于小镜头可以用手持的真空笔；   

3.保持将镜头放置到软的表面上，特别是如果光学表面是凸起的。静止地放置到坚硬的桌面上会造成表面的刮痕；    

4.对于镜头系统或装配来说，在没有使用的时候盖上镜头盖能保护光学表面不被损坏；   

5.在储藏镜头时需要单独在干净的，软的镜头盒子中包裹并放置到安全的地方。千万不要把没有包裹的镜头一起放在一个盒子或袋子中，因为它们相互接触会损伤。千万不要把它们放在有重物的下面。  

日常镜头的保养，并不等于要天天擦镜头，镜头表面极小面积的灰尘、水渍，对于成像其实并无太大影响，大家千万不要指望可以把镜头擦出刚出厂时的状态。对于口径比较小镜头，用气吹吹掉镜头表面的灰尘就可以，如果遇到吹不掉的大面积污渍，可以用镜头布轻轻擦拭（先吹后擦，顺序不能错，步骤也不能少）。

如果需要用到镜头水清洁镜头的话，事先要准备棉花。先做3-5个较小的棉花球，压成饼状，大小以镜面三分之一为准，再准备3-5个大的棉花球，也压成饼状，大小为镜面三分之二面积。用较小的棉花球蘸取少量镜头水，从中心以螺旋状擦拭镜头表面，然后，趁镜头水未干的时候，用大的棉花球以同样方式擦拭。

特别提示：如果您的工业相机或摄像机可以外接滤镜的话，还是加一块UV镜比较好，可以有效地阻挡灰尘，起保护镜头的作用。

远心镜头分为物方远心、像方远心、双远心镜头，双远心镜头综合了物方和像方远心的双重作用的。长步道自主研发生产的远心镜头全部采用双远心设计。

由于双远心镜头的各种特性，导致其生产工艺要求非常高，远心镜头可以有效解决普通镜头存在的问题，因此可用在高精度测量、度量计量等方面。远心镜头是一种高端的工业镜头，通常有比较出众的像质，特别适合于尺寸测量的应用。之前我们有了解如何选择合适的远心镜头。那么，什么环境下该用双远心镜头呢？

（1）当被检测物体厚度较大，需要检测不止一个平面时，典型应用如食品盒、饮料瓶等。

（2）当被测物体的摆放位置不确定，可能跟镜头成一定角度时。

（3）当被测物体在被检测过程中上下跳动，如生产线上下震动导致工作距离发生变化时。

（4）当被测物体带孔径、或是三维立体物体时。

（5）当需要低畸变率、图像效果亮度几乎完全一致时。

（6）当需要检测的缺陷只在同一方向平行照明下才能检测到时。

（7）当需要超过检测精度时，如容许误差为1um。

确定了使用双远心镜头的环境之后，双远心镜头又该如何选择呢？根据我们从事双远心镜头多年的研发和生产经验总结，只需要关注以下几个重点：

（1）兼容的CCD靶面尺寸。这一点跟普通镜头的选择类似，要求远心镜头兼容的CCD靶面大于或等于配套的相机靶面，否则会造成分辨率的浪费。

（2）接口类型。目前远心镜头提供的接口类型也跟普通镜头类似，有C口、,F口等，只要跟相机配套即可使用。

（3）放大倍率，或成像范围。当放大倍率和CCD靶面确定时，成像范围即确定，反之亦然。

（4）工作距离。一般以上三点选定的情况下，工作距离已经确定在一个范围之内，这是其成像光路决定的。需要注意的就是此工作距离是否满足实际使用要求。

（5）景深范围。在满足前面几个使用条件的前提下，景深范围越大，说明远心系统的光学特性越好，在选型时可作为参考。

综上所述，想必大家已经对双远心镜头有了一定的了解，如果您还对双远心镜头选型攻略有所疑问的话，欢迎与我们取得联系，我们将为您一一解答。