一、工業(yè)鏡頭成像質(zhì)量的影響因素

不同工業(yè)鏡頭的成像質(zhì)量有著有著千差萬別，就算是同一類型的工業(yè)鏡頭也是如此，這主要是由于材質(zhì)、加工精度和鏡片結(jié)構(gòu)的不同等因素造成的，同時(shí)也導(dǎo)致不同檔次的工業(yè)鏡頭鏡頭價(jià)格從幾百元到幾萬元的巨大差異。

1、材質(zhì)

在產(chǎn)品的制造過程中，材質(zhì)的選擇往往會(huì)直接影響到最終的產(chǎn)品質(zhì)量，高清工業(yè)鏡頭也是如此。目前，國(guó)內(nèi)最為常見的鏡片主要有玻璃鏡片、復(fù)合材料鏡片以及樹脂鏡片三種，不同材質(zhì)的鏡片適合于不同的應(yīng)用。例如，在監(jiān)控應(yīng)用中，由于樹脂和復(fù)合材料鏡片在高溫和暴曬的條件下容易老化、變形，因此，玻璃鏡片就是最佳的鏡頭材質(zhì)。適合應(yīng)用的最佳材質(zhì)可以使鏡頭在成像過程中發(fā)揮最大的作用，而不適宜的材質(zhì)則會(huì)直接降低鏡頭的品質(zhì)，從而降低成像質(zhì)量。

2、工藝

不同的產(chǎn)品制造工藝是不同的，甚至同一產(chǎn)品也會(huì)存在不同的制造工藝，而不同的工藝所制造出的產(chǎn)品自然會(huì)相應(yīng)的存在一定的差別。鍍膜在色彩還原和處理偏光偏色方面有著很大的作用，而鏡頭的鍍膜工藝卻有多種，那么，不同的鍍膜工藝就會(huì)使鏡頭在色彩還原及偏光偏色處理方面存在差異。另外，鍍膜工藝還直接影響著鏡頭的透光率，即鏡頭鏡片的透光能力，而透光率的大小又直接影響到了鏡頭的清晰度高低，尤其影響著高清工業(yè)鏡頭在低照度環(huán)境下的成像質(zhì)量。

3、技術(shù)

非球面技術(shù)是影響鏡頭清晰度，尤其是邊緣部分清晰度的一個(gè)重要因素，非球面鏡片可以有效的增加鏡頭邊緣的透光量，有效的修正球面鏡片造成的像差模糊現(xiàn)象。目前，常用的非球面制作工藝主要有針對(duì)玻璃鏡片邊緣運(yùn)用研磨工藝與直接在玻璃球面表面進(jìn)行鍍膜兩種方式。對(duì)于高清工業(yè)鏡頭來說，非球面技術(shù)是保障其高清成像的關(guān)鍵之一。

二、工業(yè)鏡頭的主要參數(shù)對(duì)成像質(zhì)量的影響

行業(yè)中一般用光學(xué)傳遞函數(shù)OTF（OpticalTransferFunction）來綜合評(píng)價(jià)某個(gè)鏡頭成像質(zhì)量的好與壞，光學(xué)傳遞函數(shù)，即光學(xué)系統(tǒng)傳遞的是亮度沿空間分布的信息，當(dāng)它在傳遞被拍物圖像數(shù)據(jù)信息時(shí)，被傳遞為各空間頻率的正弦波信號(hào)，其調(diào)制度和位相在成實(shí)際像時(shí)的變化，均為空間頻率的函數(shù)。

像差則是影響圖像質(zhì)量的重要因素，常見的像差有：

1、球差：由主軸上某一物點(diǎn)向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)光學(xué)折射后，由同一物點(diǎn)散射的光束經(jīng)過透鏡后，不交在同一位置上，以至在主軸上的理想像平面處，形成一個(gè)漫射光斑，即此現(xiàn)象稱為球差。

2、慧差：由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn)，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，若在理想像平面處不能結(jié)成清晰點(diǎn)，而是結(jié)成拖著明亮尾巴的慧星形光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為慧差。

3、像散：由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn)，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的斜射單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系列折射后，不能結(jié)成一個(gè)清晰像點(diǎn)，而只能結(jié)成一彌散光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為像散。

4、場(chǎng)曲：垂直于主軸的平面物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所結(jié)成的清晰影像，若不在一垂直于主軸的像平面內(nèi)，而在一以主軸為對(duì)稱的彎曲表面上，即最佳像面為一曲面，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為場(chǎng)曲。

5、色差：由白色物體向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出一束白光，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后，各色光不能會(huì)聚于一點(diǎn)上，而形成一彩色像斑，稱為色差。

6、畸變：被拍平面內(nèi)的主軸外直線，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后變?yōu)榍€，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為畸變。

在評(píng)價(jià)工業(yè)鏡頭質(zhì)量時(shí)還會(huì)從分辨率、明銳度和景深等實(shí)用參數(shù)判斷：

1、分辨率：又稱鑒別率、解像力，指鏡頭清晰分辨被攝景物纖維細(xì)節(jié)的能力，制約鏡頭分辨率的原因是光的衍射現(xiàn)象，即衍射光斑。

2、明銳度：也稱對(duì)比度，是指圖像中最亮和最暗的部分的對(duì)比度。

3、景深：調(diào)焦物平面前后的能形成相對(duì)清晰影像的實(shí)物縱深距離，也就是能獲得相對(duì)清晰影像的景物空間深度范圍，稱為景深。

4、最大相對(duì)孔徑與光圈系數(shù)：相對(duì)孔徑，是指該鏡頭的入射光孔直徑（D）與焦距（f）之比，即：相對(duì)孔徑＝D/f。相對(duì)孔徑的倒數(shù)稱為光圈系數(shù)。

工業(yè)鏡頭質(zhì)量的好壞，直接影響到圖像質(zhì)量的效果，最終影響到機(jī)器視覺系統(tǒng)的整體性能，鏡頭主要參數(shù)對(duì)成像質(zhì)量的影響：

1、焦距大小的影響

焦距越小，景深越大。焦距越小，畸變?cè)酱蟆?/p>

焦距越小，漸暈現(xiàn)象越嚴(yán)重，使像差邊緣的照度降低。

2、光圈大小的影響

光圈越大，圖像亮度越高。光圈越大，景深越小。

光圈越大，分辨率越高。光圈越大，球差和慧差越嚴(yán)重。

光圈越大，漸暈現(xiàn)象越嚴(yán)重，光場(chǎng)照度越不均勻。

3、圖像中心與邊緣的影響

圖像中心較邊緣分辨率高。

圖像中心較邊緣光場(chǎng)照度高。

像圖像中心較邊緣畸變小。

4、光波的影響

在相同的相機(jī)及鏡頭參數(shù)條件下，視覺光源的光波波長(zhǎng)越短，鏡頭的分辨力越高。所以在精密測(cè)量的視覺系統(tǒng)項(xiàng)目中，盡量采用短波長(zhǎng)的單色光作為照明光源，對(duì)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和圖像精度有很大的作用。