在诸多考量镜头品质的因素中，有两点是最客观的：光学结构和MTF曲线。前者是镜头成像相互区别的基础，后者是是目前最精确和科学的镜头测试方法。虽然各种镜头成像素质的测试方法层出不穷，但由于测试条件大相径庭，因此都不能很准确的反应镜头的真实品质。而MTF成像曲线图，是由镜头的生产厂家在极为客观严谨的测试环境下测得并对外公布的，关于镜头成像品质最权威，也是最客观的技术参考依据

什么是镜头的MTF曲线？MTF全称是Modulation Transfer Function，译为调制传递函数，其单位以line/mm来表示。MTF综合反映了镜头的反差和分辨率特性， MTF是用仪器测量的，因而可以完全排除胶片等客观因素的影响和人工判读的主观因素影响，是目前最为客观准确地判断工业镜头品质的方法。

1分钟快速了解MTF曲线

1. MTF值越接近1越好，即MTF线越高越好

2.粗线越高，说明镜头的反差表现越好

3.细线越高，说明镜头的分辨率越好

4. MTF曲线越平坦，说明边缘和中心的成像差距越小

5.实线和虚线越接近，说明镜头的焦外成像越好

6.蓝线说明镜头f/8时的成像水平，近似于镜头的最佳成像水平7.黑线说明镜头最大光圈时的成像水平，大光圈的价值所在

以上面的曲线为例：

曲线A所代表的镜头在低频段反差适中，但随着空间频率的提高，它的衰减过程很慢，说明其素质还是不错的

曲线B所代表的镜头在低频表现很好，说明镜头的反差很好，但随着空间频率的提高，它的曲线衰减很快，说明镜头的分辨率不算很好。

曲线C所代表的镜头在低频时就很快衰减，综合素质较低。

关于MTF曲线的认读，需要注意的事项总结如下：

1、MTF曲线以下包含面积越大越好。MTF曲线越平直越好，平直性说明镜头边缘和中心部分的成像均匀性。

2、 S曲线与M曲线越接近越好

3、 (10线对/mm)曲线代表镜头反差特性。高频(30线对/mm)曲线代表镜头分辨率特性。

4、 不要将不同焦距端、不同档次、不同规格（全幅、APS-C画幅）以及定焦和变焦等不同镜头做比较，因为它们的特性受设计规格、光学特性、像差以及成本、用料的影响很大，不具有可比性。只有同档次、同规格的镜头才具有比较意义。

5.不要将不同厂家的镜头MTF曲线图进行比较，因为各厂家所公布的MTF曲线图均是在各自的测试环境下测量所得，测试环境存在差异。 

总之，MTF曲线不是万能的，它也只能判读镜头的反差和分辨率特性，无法判别诸如抗眩光、畸变等特性，大家在合理判读MTF曲线的同时，要保持理性和客观的心态。

镜头是机器视觉系统中的重要组件，对成像质量有着关键性的作用，它对成像质量的几个最主要指标都有影响，包括：分辨率、对比度、景深及各种像差。镜头不仅种类繁多，而且质量差异也非常大，但一般用户在进行系统设计时往往对镜头的选择重视不够，导致不能得到理想的图像，甚至导致系统开发失败。

工业镜头和普通民用用镜头的区别

1、清晰度不同

镜头在成像面中心的分辨率是最高的，在边缘的差之。普通镜头在中心分辨率可以基本满足清晰度的同时，边缘的清晰度降低很多，比如单反的边缘分辨率就比较低。 决定镜头清晰度的关键因素有三个：

1）镜片材质和纯度。镜片的杂质越少，其产生的干扰光线越少，画面清晰度更高；

2）镜片的研磨精度。镜片的研磨精度有研磨设备决定，目前国内镜头较国外镜头的差异就几种的这点上；

3）镜片的镀膜精度。对镀膜工艺的精确控制也是镜头清晰度的决定因素之一。另外百万像素镜头采用非球面镜片，可减低像差，在相对于普通镜头提高清晰度的同时做到了小型化的设计；通过特殊的光学设计技术，从图像中心到周边部分的画质实现高解像力、高对比度的画面，比传统镜头提高了大约2.5倍以上的解像力，即使是在图像剪切或放大功能时，依然能保证高画质。

2、光谱透射能力不同

镜头的光谱透射能力也有助于画面清晰度的提高。宽频率光线的透射，将大大提高摄像机靶面的受光量。可增强画面的对比度和亮度，对画面的细节表现更丰富。普通镜头的边缘亮度低。

3、光谱矫正能力不同

只有宽光谱的透射能力对于高清晰成像还远远不够，如果镜头的光谱矫正能力不足，反而将使部分波长的光不能准确的在摄像机靶面上成像，致使虚像的产生。这种技术是普通镜片通过镀膜无法实现的。

4.畸变率不一样

人眼能分辨的畸变大于3%，所以普通镜头的畸变一般设计为2%-3%之间。但对于工业镜头往往不够。长步道的镜头可以做到超低畸变，设置零畸变。这对于一些要求高精度作业的检测非常重要。

作为光学设计人员，也许你听说过这句话：“远心镜头的景深更大，如果要看有高低差物体，选远心镜头就可以了！”这话对吗？只对了一半，后半句是对的。看高低差物体，用远心镜头没错，但绝不是因为景深大。

远心镜头解决的是近大远小（或者说是透视误差）带来的不同高度的倍率差，而不是景深。

当然类似的说法还有“远心镜头畸变小，所以可以用来测量”。应用测量没有问题，但实际上，畸变也是和光学设计相关，即使非远心的CCTV镜头，也可以做到0.02%这个级别，只不过，远心的应用集中于测量及对位，因此在设计远心镜头的时候，我们更注重对畸变的优化。

景深，在光学摄影中是一个很重要参数，它的大小决定着清晰图像范围。在远心光学成像中，景深也是一个经常被提及的参数，它的大小取决于镜头倍率、光圈数、波长、像素大小、客户使用的边缘提取算法灵敏度。

对于大多数远心系列镜头，陈述的景深是在光圈数为8的整体景深。景深可用于测量应用，它通常比缺陷检测景深要大，图像的对比度必须尽可能高。          

由于这个原因， "景深边界，图像可仍用于测量，但为了得到一个非常清晰的图像，应考虑只有一半的名义景深"。

景深非常困难用参数来定义：它取决于倍率、光圈数、波长、像素大小、客户使用的边缘提取算法的灵敏度。由于这个原因：没有客观的，也没有标准的方式来定义它：这是一个主观参数。         

一个简单的法则，快速计算景深的方法如下：          

景深 = （工作光圈数 * 像素大小 * 应用程序特定参数） / （放大倍率 * M放大倍率）           

M = 放大倍率           

WFN = 工作光圈数           

P = 像素大小（微米）           

K = 应用程序特定参数

用公式得出的数据与我们实际产品册上面的数据略微有所不同，实际上这个公式只是计算数据的一种方法（许多实际上的数据应用是无法依照公式来判断的）.景深其实并不困难，所以如果需要的话，可以自己测量一下。

测量镜头的景深的方法如下：

1） 把您的镜头与被测物的工作距离调到正确的位置；

2） 一旦您的画面对焦，使用软件测量你的物体；

3） 现在移动物体使之接近镜头然后远离镜头，看您的软件测量的结果；

4） 你可以看到你的成像画面在允许范围里是不会改变的，这个范围就是我们所谓的景深范围。      

    近年来，机器视觉以其性能、成像等优势受到了工业生产、科学研究众多行业的青睐。而机器视觉清晰准确的成像效果自然也与工业镜头的成像技术密不可分。据了解，影响镜头成像效果的因素涵概镜片、光圈、景深等几种主要参数，目前受关注比较多的基本上是非球面镜片和大景深两大技术指标，下面中国机器视觉商城就着重分析一下这两项技术指标对机器视觉镜头成像效果的影响。

一、非球面镜片技术指标

    对于镜头来说，整个画面的清晰度是最为重要的指标，这里重点强调的就是整个画面。镜头镜片一般有球面和非球面两种，球面镜片因其具有固有球差、像散、场曲，使得画面的清晰度不高，尤其是画面边缘甚至会出现虚化等问题。相比之下，非球面镜片改善了球面镜片因固有而导致的画面局限性，有效的提高了画面边缘的清晰度，很大程度上避免了相差模糊现象的发生。

    非球面镜片的清晰成像效果是无可厚非的，但是，相对的其成本也比较高，而这一点也正是导致非球面在工业应用中还不能达到普及程度的主要原因。不过，由于采用非球面镜片能够获取一个好的图像，因此还是有不少客户在使用，而非球面镜片市场也仍然是影响镜头成像效果重要的技术指标。

二、大景深技术指标

    景深指的是相机可以清晰成像的距离范围，也就是说想要获得清晰的画面，就需要镜头有不错的景深，景深越大，画面的清晰范围就越大，图像放大后，远端的景物也依然可以看的清晰。镜头的大景深能够增强画面清晰度，增大画面清晰面积，是足以影响镜头成像效果的一大技术指标。那么，我们在选择大景深镜头时，就可以通过成像后放大画面的清晰度来进行对比。

    景深并不是一个独立存在的参数，它跟焦距，光圈、摄距等参数都有一定的关系。例如：光圈与景深是成反比的，光圈大，景深小；光圈小，景深大。焦距与景深也成反比，镜头焦距长，景深小；镜头焦距短，景深大。而摄距与景深则成正比，摄距远，景深大;摄距近，景深小。

三、其他技术指标

    除了以上两大技术指标外，还有一些因素也在影响着镜头的成像技术。例如：大光圈对画面的对比度就有着很大的影响，在光线暗淡的条件下，如果光圈不够大的话，画面就会显得暗淡，噪点增加，画面质量就会大幅下降。

在视频监控系统设计过程中，如何选择摄像机镜头至关重要，而在摄像机镜头之前，如果我们掌握了摄像机镜头与角度、距离的关系，那么如何选择合适的监控摄像机镜头将变得轻而易举。

监控摄像机镜头使用场所及角度

1、广角镜头：视角在90度以上，一般用于电梯轿箱内、大厅等小视距大视角场所；镜头一般选择为2.8MM或2.5MM；   

2、视角在60度以上用于5*5米左右场所；镜头一般选择为3.6MM 4MM；   

3、视角在50度以上用于8-10米左右场所；镜头一般选择为6MM；   

4、视角在40度以上用于10-18米左右场所，镜头一般选择为8MM；  

5、视角在30度以上用于20-30米左右场所，镜头一般选择为12MM~16MM；   

6、视角在20度以上用于30-50米左右场所，镜头一般选择为25MM；   

7、长焦镜头：视角在20度以内，焦距的范围从几十毫米到上百毫米，用于远距离监视；   

8、变焦镜头：镜头的焦距范围可变，可从广角变到长焦，用于景深大，视角范围广的区域；

9、针孔镜头：用于隐蔽监控。

镜头越小，监控的面积越大，而图像物体相对较小；镜头越大，监控的面积越小（窄），而图像物体相对较大。

在“工业变倍镜头选型”这个问题上，对于熟悉变倍镜头来的人说很简单，而对于不熟悉变倍镜头的人，则必须得按变倍镜头选型步骤和方法去选择一款合适的变倍镜头。当然，最简单的方法是只需要告知给变倍镜头制造商，您所使用的工业相机型号、被测物体大小、工作距离等要求，然后变倍镜头制造商就会为您提供合适的变倍镜头。

首先要了解镜头的几个重要参数，具体要参考的参数如下：

参数一：焦距。焦距是从镜头的中心点到显现清晰影像的焦点之间的距离，焦距是机器视觉镜头的重要性能指标，其长短决定着成像的大小、视角的大小以及景深的大小。焦距越短，视角越大，所能观察的范围也越大；反之，焦距越常，视角越小，能观察的范围也越小。为了能够更好的实现图像的采集，镜头又分为了定焦与变焦两大类。

参数二：光圈。光圈是镜头中改变中间孔大小的一个机械装置，其大小，由焦距和通光孔径的比值来决定。比值越小，光圈越大，则在单位时间内的通光量也越大；反之，比值越大，光圈就会越小，通光量也会随之变小。

参数三：拍摄距离。顾名思义，镜头的工作面到被测物体的距离就是所谓的拍摄距离。

参数四：景深。机器视觉镜头拍摄被测物体的清晰范围是有一定限度的，而景深就是指的在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后一定距离内，能清晰展现的这个范围。景深与光圈、焦距、拍摄距离有着紧密的联系。(1)光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大。(2焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大；(3)拍摄距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。

除了以上四个主要的互相影响的参数外，机器视觉镜头的参数还包括CCD的尺寸、与相机的接口、分辨率、视野范围、光学放大倍数等等。正是这些参数在影响着机器视觉镜头能否发挥其作用，在选择镜头时，一定要以适合检测需要为原则，因此，对其参数的了解时必不可少的。

工业变倍镜头选型攻略

确定变倍范围：

变倍镜头有3个变倍比系列：6.5X变倍比（倍率：0.7X—4.5X，WD:90mm）、8.0X变倍比（倍率：0.6X—5.0X，WD:84mm）、12.5X变倍比（倍率：0.58X—7.5X，WD:84mm）。

确定主镜头类型和附加功能

变倍镜头的主镜头有连续变倍、定格定倍、电动以及倍率反馈镜头四种类型。附加功能有微调（3mm、12mm）以及搭配同轴光。

确定TV ADAPTER,以及其他配件

1、查看所用相机的SENSOR尺寸，如：1/2"，以及所需要的视野FOV（一般比被测工件略大）。

2、根据倍率、WD，初步确认TV ADAPTER和附加镜，并查看FOV表是否满足要求。

远心镜头（Telecentric lens），主要是为纠正传统工业镜头视差而设计，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化，这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。远心镜头由于其特有的平行光路设计一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐。

远心镜头又分为物方远心镜头、像方远心镜头和双侧远心镜头。下面是长步道MV1105A远心镜头实物照片。

远心镜头与普通镜头的优势对比

普通工业镜头目标物体越靠近镜头（工作距离越短），所成的像就越大。在使用普通镜头进行尺寸测量时，会存在如下问题：

1）由于被测量物体不在同一个测量平面，而造成放大倍率的不同；

2）镜头畸变大

3）视差也就是当物距变大时，对物体的放大倍数也改变；

4）镜头的解析度不高；

5）由于视觉光源的几何特性，而造成的图像边缘位置的不确定性。

而远心镜头就可以有效解决普通镜头存在的上述问题，而且没有此性质的判断误差，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。

无论何处，在特定的工作距离，重新调焦后会有相同的放大倍率，因为远心镜头的最大视场范围直接与镜头的光栏接近程度有关，镜头尺寸越大，需要的现场就越大。远心测量镜头能提供优越的影像质素，畸变比传统定焦镜头小，这种光学设计令影像面更对称，可配合软件进行精密测量

普通镜头优点：成本低，实用，用途广。

普通镜头缺点：放大倍率会有变化，有视差。

普通镜头应用：大物体成像。

远心镜头的优点：放大倍数恒定，不随景深变化而变化，无视差。

远心镜头的缺点：成本高，尺寸大，重量重。

远心镜头的应用：度量衡方面，基于CCD方面的测量，微晶学

工业镜头各参数间相互影响关系都是需要了解的。一支好的工业镜头，在分辨率、明锐度、景深等方面都有很好的体现，对各种像差的校正也比较好，但同时其价格也会几倍甚至上百倍的提高。如果我们掌握一些规律和经验，在组建系统选购镜头时就会避免一些损失，使系统达到更好的效果。下面就这个问题具体的来给大家说说。

1.焦距大小的影响情况

焦距越小，景深越大;

焦距越小，畸变越大;

焦距越小，渐晕现象越严重，使像差边缘的照度降低;

2. 光圈大小的影响情况

光圈越大，图像亮度越高;

光圈越大，景深越小;

光圈越大，分辨率越高;

3. 像场中央与边缘

一般像场中心较边缘分辨率高

一般像场中心较边缘光场照度高

4.光波长度的影响

在相同的摄像机及镜头参数条件下，照明光源的光波波长越短，得到的图像的分辨力越高。所以在需要精密尺寸及位置测量的视觉系统中，尽量采用短波长的单色光作为照明光源，对提高系统精度有很大的作用。

摄像机镜头是视频监控系统的最关键设备，它的质量(指标)优劣直接影响摄像机的整机指标，因此，摄像机镜头的选择是否恰当，既关系到系统质量，又关系到工程造价。工程设计人员和施工人员都要经常与安防监控镜头打交道;设计人员要根据物距、成像大小计算镜头的焦距，施工人员经常进行现场调试，其中一部分就是把镜头调整到最佳状态。

       在闭路监控工程中，工程人员往往会碰到镜头难以选配的问题;为此，我们提供以下简单的计算公式，供选取镜头时参考：

　　公式1：F=wD/W

　　公式2：F=hD/H

　　说明：

　　F：镜头焦距

　　D：被摄物体距镜头的距离

　　W：被摄物体需摄取的宽度

　　H：被摄物体需摄取的高度

　　W：CCD靶面的宽度

　　H：CCD靶面的高度

       例：某闭路监控工程中，用1/3”的摄像机，摄像机安装在收银员的2米高的上方，需要监控制收银员2米宽的柜台情况，选用多少毫米的镜头?

　　按F=wD/W公式计算

　　F=4.8X2000/2000=4.8mms

　　则选用4.8mm的镜头即可。

放大倍率是指通过镜头的调整能够改变拍摄对象原本成像面积的大小。虽然叫做放大倍率，但是有的镜头则可能起到缩小的作用。很多客户可能对镜头放大率了解不多，往往会错误操作和使用镜头，或者选购不到合适的镜头。那么如何计算光学镜头的放大率？

1.光学放大率

光学放大倍率=CCD相机元素尺寸/视场实际尺寸 =CCD（V）或（H）尺寸/视场（V）或（H）尺寸

例如：CCD2/3″（长8.8mm×6.6mm），视场范围（长64mm×48mm）

光学放大倍率=8.8/64=6.6/48=0.1375

2.电子放大率

电子放大率是用相机拍照成像在CCD上的像呈现在显示器的放大倍数

3.显示器放大率

显示器放大率是被拍物体通过镜头成像显示在显示器上的放大倍数 

显示器放大率=(光学放大率)×(电子放大率) 

例如:光学放大率=0. 2X, CCD大小1/2(对角线长8mm),显示器14〃 

电子放大率=14×25.4/8=44.45(倍) 

显示器放大率=0.2×44.45=8.89(倍) (1寸=25.4mm)

4.视场

视场是镜头与CCD相机连接时物体可被看见的范围大小 

视场的大小是:(CCD格式大小)/(光学放大率) 

例子:光学放大率=0.2X，CCD1/2〃(4.8mm长，6.4mm宽) 

视场大小 :长=4.8/0.2=24(mm) 

宽=6.4/0.2=32(mm)

附五种常见的工业相机传感器尺寸大小：

1/4″：3.2mm×2.4mm；

1/3″：4.8mm×3.6mm；

1/2″：6.4mm×4.8mm；

2/3″：8.8mm×6.6mm；

1″：12.8mm×9.6mm

如何计算光学镜头的放大率就讲解到这里，希望对您选购光学镜头有所帮助！