變焦鏡頭由於具有可連續改變焦距值的特點，在需要經常改變攝影視場的情況下非常方便使用，所以在攝影領域應用非常廣泛。但由於變焦距鏡頭的透鏡片數多、結構復雜，所以最大相對孔徑不能做得太大，致使圖像亮度較低、圖像質量變差，同時在設計中也很難針對各種焦距、各種調焦距離做像差校正，所以其成像質量無法和同檔次的定焦距鏡頭相比。
|
變焦距鏡頭
|
定焦距鏡頭
|
|
手動變焦 電動變焦
|
魚眼鏡頭 短焦鏡頭 標准鏡頭 長焦鏡頭
|
|
放大率：m=h’/h=L’/L
|
物距：L = f(1+1/m)
|
|
像距：L’= f(1+m)
|
焦距：f = L/(1+1/m)
|
|
物高：h = h’/m = h’(L-f)/f
|
像高：h’ = mh = h(L’-f)/f
|
焦距
主點到焦點的距離稱為光學系統的焦距，這是鏡頭的重要參數之一，它決定了像與實際物體之間的比例。在物距一定的情況下，要得到大比例的像，則要求選用長焦距的鏡頭。
如圖2所示，自物方主點H到物方焦點F的距離稱為物方焦距或前焦距f；類似地，自像方主點H '到物方焦點F '的距離稱為物方焦距或前焦距f '。其定義具有方向性，如果主點到焦點的方向與光線的方向一致，則焦距為正；反之則為負。圖2中所示的情況，像方焦距f '>0，物方焦距f '<0。如果系統兩側的介質相同，則f '=-f。
相對孔徑與光圈數F數
相對孔徑為入瞳直徑與焦距的比值D/f ' ，它主要影響像面的照度，照相鏡頭像面的照度與相對孔徑的平方成正比。為了滿足景物較暗時攝影的需要，或者為了對高速運動物體攝影，要求采用很短的曝光時間，它們都要求提高像面的照度，因此就需要采用大的相對孔徑。
鏡頭通常采用光圈數F來表示通光孔徑的大小，光圈數F數為相對孔徑的倒數，即F=f ' / D
視場角（FOV：Field of view）與像面尺寸
鏡頭的視場角決定了被拍攝景物的范圍。由於攝影系統一般是對遠處景物成像，所以其像面通常位於焦平面附近，因此像面大小與視場角2W ' 的關系可表示為公式y ' =f ' tanW '
公式中y ' 應該是像面區域的半徑。
目前，工業相機通常使用CCD或者CMOS傳感器作為像面接收器，有面陣和線陣兩種，其工作區域的形狀分別為矩形或線形，傳感器的工作區域必須包含在鏡頭所確定的像面圓形區域之內。在鏡頭的參數中，也經常使用傳感器的大小來表示視場大小。
面陣傳感器是由許多像素單元組成的一個矩形陣列，每個像素單元都是一個方形傳感器。面陣傳感器的大小通常是以其對角線的長度來表示的。目前常用的面陣傳感器有：
|
|
1英寸 |
2/3英寸 |
1/2英寸 |
1/3英寸 |
1/4英寸 |
| 對角線(mm) |
16 |
11 |
8 |
6 |
4 |
| 幅面尺(mm) |
12.8×9.6 |
8.8×6.6 |
6.4×4.8 |
4.8×3.6 |
3.6×2.7 |
線陣傳感器也是由許多像素單元組成，與面陣傳感器不同的是，這些像素單元排成一個單列。線陣傳感器的大小則是以像素單元的數量和大小來表示的。線陣傳感器的規格有1K、2K、4K、8K、12K等，像素單元有5µm、7µm、10µm、14µm等。
對於同一個傳感器，長焦距的鏡頭只能有較小的視場角，能對遠處景物拍攝得比較大的像，適宜於遠距離攝影，故常稱之為望遠鏡頭；而短焦距的鏡頭則有較大的視場角，能將近處較大范圍內的景物攝入像面，故又稱之為廣角鏡頭，視場角更大的又稱為魚眼鏡頭；介於二者之間，焦距屬於中等，約等於幅面對角線長度的鏡頭，稱之為標准鏡頭。
工作波長
光學鏡頭都是針對一定波長范圍內的光波工作，自物面發出的光波，在此波長范圍內的，能夠通過鏡頭在像面上成一清晰像，而且能量衰減較小；而在此范圍外的光波，則難以校正像差，成像質量差，分辨率低，而且能量衰減很大，甚至被光學介質材料所吸收，完全不能通過鏡頭。
光就其本質來說就是電磁波，按照波長通常將其划分成不同的光譜波段，如下表所示：
| 波 段 | 符號 |
波長(nm) |
|
| 紫外 |
真空紫外 |
VUV |
100~200 |
| 遠紫外 |
FUV |
200~280 |
|
| 中紫外 |
Middle UV |
280~315 |
|
| 近紫外 |
Near UV |
315~380 |
|
| 可見 |
紫 |
Violet |
380~424 |
| 藍 |
Blue |
424~486 |
|
| 藍綠 |
Blue green |
486~517 |
|
| 綠 |
Green |
517~527 |
|
| 黃綠 |
Yellow green |
527~575 |
|
| 黃 |
Yellow |
575~585 |
|
| 橙 |
Orange |
585~647 |
|
| 紅 |
Red |
647~780 |
|
| 紅外 |
近紅外 |
NIR |
780nm-3mm |
| 中紅外 |
MIR |
3mm-50mm |
|
| 遠紅外 |
FIR |
50mm-1mm |
|
分辨率
分辨率是評價鏡頭質量的一個重要參數，定義為在像面除鏡頭在單位毫米內能夠分辨開的黑白相間的條紋對數，如圖4所示，
圖4 分辨率條紋
分辨率為1/2d，其中，d為線寬。分辨率的單位為為lp/mm（線對/毫米）。
在理想成像鏡頭的焦平面上能分辨開來的二條紋之間的相應間距
其倒數即為理想鏡頭的分辨率
公式中，λ為中心波長，單位為毫米。可見，理想鏡頭的分辨率完全由相對孔徑所決定，相對孔徑越大，F/#越小，分辨率就越高。按此公式決定的只是視場中心的分辨率，在視場邊緣，由於成像光束的孔徑角比軸上點小，因此分辨率有所降低。
實際的攝影鏡頭，由於有比較大的剩余像差，其分辨率要比理想鏡頭的分辨率低得多。因此，通常使用調制傳遞函數（MTF：Modulation Transfer Function）來表征鏡頭的實際分別率。調制傳遞函數MTF定義為在一定空間頻率時像面對比度與物面對比度之比，這里空間頻率以單位毫米內的線對數來表示，其單位為lp/mm。對於一個鏡頭，不同的空間頻率處的MTF是不同的，一般來說，隨着空間頻率的增大，MTF越來越小，直至為零，MTF為零時的空間頻率稱為鏡頭的截止頻率。一些鏡頭廠家為了表示方便，通常也以鏡頭的截止頻率來替代MTF，用以表示鏡頭的分辨率。
在實際工業應用中，系統使用面陣或線陣傳感器作為成像器件，因此系統的分辨率通常也會受到成像傳感器中像元分辨率的限制。像元分辨率定義為單位毫米內像素單元數的一半，即
其中p為像素單元的尺寸大小，例如一個CCD的像元尺寸大小為5×5微米，則像元分辨率則為：
傳感器的像元分辨率限制了系統的最高分辨率，即使鏡頭的分辨率再高，系統也不可能分辨高於像元分辨率的細節。然而在實際使用中，由於景深的存在，為了使鏡頭偏離對准面仍然能夠成像清晰，因此，在選擇鏡頭時，通常要求鏡頭分辨率要略高於像元分辨率，這樣才能使系統的分辨率達到傳感器所限制的最高分辨率。
畸變
對於理想光學系統，在一對共軛的物像平面上，放大率是常數。但是對於實際的光學系統，僅當視場較小時具有這一性質，而當視場較大或很大時，像的放大率就要隨着視場而異，這樣就會使像相對於物體失去相似性。這種使像變形的成像缺陷稱為畸變。
畸變定義為實際像高y ' 與理想像高y0 ' 之差y ' -y0 ' ，而在實際應用中經常將其與理想像高y0 ' 之比的百分數來表示畸變，稱為相對畸變，即
有畸變的光學系統，若對等間距的同心圓物面成像，其像將是非等間距的同心圓。當系統具有正畸變時，實際像高y ' 隨視場的增大比理想像高y0 ' 增大得快，即放大倍率隨視場的增大而增大，則同心圓的間距自內向外逐漸增大；反之，當為負畸變時，圓的間距自內向外逐漸減小。若物面為如圖5（a）所示的正方形網格，那么，由正畸變的光學系統所成的像呈枕形，如圖5（b）；由負畸變光學系統所成的像呈桶形，如圖5（c）。圖中虛線所示是理想像。
圖5 畸變
畸變在光學系統中只引起像的變形，對像的清晰度並無影響。因此，對於一般的光學系統，只要感覺不出它所成像的變形，這種成像缺陷就無妨礙。但是對於某些要利用像來測定物體大小尺寸的應用，畸變的影響就非常重要了，它直接影響測量精度，必須予以嚴格校正。
景深
當把物鏡調焦到某一攝影對象時，在該對象的前后能在像面上呈清晰像的范圍，稱為景深。如圖6所示，景深就是Δ1+Δ2。像平面A’為傳感器靶面所在平面，其共軛平面A為對准平面。能在靶面上呈清晰像的最遠平面，即物點B1所在的平面，稱為遠景，能在靶面上呈清晰像的最近平面，即物點B2所在的平面，稱為近景。物點B1、B2分別成像於靶面前后，投影到靶面上成為彌散斑，當彌散斑小到一定程度時可認為是清晰的像。 
圖6 景深
景深的計算公式為：
式中，Δ1和Δ2分別為遠景深度和近景深度，p、p1和p2分別為調焦平面、遠景平面和近景平面到物鏡的距離，f '為物鏡的焦距，F為物鏡的光圈數， δ為像面上可允許的彌散圓直徑，在CCD或CMOS上其最小值為像元尺寸。
可見，景深與物鏡的焦距、光圈大小和攝影距離有關。光圈越小（F數越大），或攝影距離越大，景深就越大，但遠景深度要比近景深度大。若在同一距離用同一光圈值攝影時，焦距短的鏡頭，具有大的景深；反之，長焦距鏡頭的景深就小。
工作距離
在選擇鏡頭時，為了確定系統的空間尺寸，往往需要了解鏡頭工作時的物距、像距以及鏡頭的兩個主面之間的距離等參數。然而，物距、像距均是相對與鏡頭光學系統的主面位置而言的，而鏡頭的主面卻難以直接確定，因此物距、像距等參數也難以直接測量得到。於是，鏡頭廠家提出了工作距離這一參數，同時也給出了在該工作距離處鏡頭的放大倍率，以方便使用者確認系統的空間尺寸。
然而，目前對於工作距離的定義還沒有形成統一意見，主要有兩種定義。第一種定義是指被攝物體到相機底片的距離；另一種定義是指被攝物體到鏡頭前端面的距離。目前，大部分相機鏡頭廠家均采用第一種定義，因此，在沒有特殊說明的情況下，手冊中給出的工作距離既是第一種定義。
相機接口
在光學系統中，最后一個光學鏡片表面的頂點到像面的距離稱為后截距（BFL：Back Focal Length），對於不同的光學系統，其后截距都是不一樣的。因此在安裝鏡頭時，需要調節鏡頭到相機的相對位置，使相機底片到鏡頭最后一面頂點的距離滿足后截距的要求，即使底片位於鏡頭的像平面上。
相機接口即為相機和鏡頭的連接方式，同時也保證了相機和鏡頭的相對位置。早期的相機一般采用螺紋接口。隨着相機的不斷發展，接口需要傳遞更多的數據信息，螺紋接口已不能滿足相機的要求了。1959年，尼康、佳能、美能達這三大日本相機廠家各自推出了各自的相機接口，隨后賓得、萊卡、奧林巴斯等其它廠家也相繼推出的自己的相機接口。
隨着技術不斷進步，相機功能不斷完善，各個廠家的相機接口也幾經變換。目前，常用的一些接口類型如下表所示：
| 接口類型 | 法蘭后截距（mm） |
卡口環直徑（mm） |
使用卡口的品牌 |
| C口 |
17.526 |
1（inch） |
|
| CS口 |
12.5 |
1（inch） |
|
| 4/3口 |
38.58 |
46.5 |
Olympus、Panasonic、Leica |
| F口 |
46.5 |
47 |
Nikon |
| EF口 |
44.0 |
54 |
Canon EOS |
| PK口 |
45.5 |
48.5 |
Pentax、Ricoh |
| C/Y口 |
45.5 |
48 |
Contax、Yashica |
在上表中，法蘭后截距（Flange Back Focal Length）是指相機接口的定位面到底片的距離，它保證了鏡頭的像面與相機的底片重合。這樣，不僅為相同接口的相機和鏡頭的連接提供了非常方便的方式，而且也為不同接口之間的相互轉換提供了依據。
光學系統的一些計算公式
在選擇鏡頭時，通常需要了解一些預先給出的條件，如物距或工作距離、放大倍率等，根據這些條件，可以大致近似推算出系統的一些主要參數，並以此作為選擇鏡頭的參考。根據上述的高斯公式和放大率公式，我們可以推出下面幾個常用公式
物距 
像距 
焦距 
物高 
像高 
鏡頭選擇
在攝影光學系統中，鏡頭是重要的一個部件，它直接決定整個系統的參數和性能。因此選擇一個合適的鏡頭，是系統設計過程中至關重要的一步工作。在選擇過程中，需要充分考慮如下幾個方面的因素：
- 目標尺寸和測量精度
- 傳感器尺寸和像素尺寸
- 放大倍率
- 光闌大小
- 工作距離
- 系統尺寸
- 工作波長
- 景深
- 畸變
- 攝像機接口
- 傳感器類型，如彩色還是黑白、是否帶紅外濾鏡
- 對於電機驅動鏡頭，需要考慮驅動信號類型
- 是否有紅外濾波要求
- 環境要求，如溫度、震動、防塵等
攝影鏡頭的基本光學性能由焦距、相對孔徑和視場角這三個參數表征。因此，在選擇鏡頭時，首先需要確定這三個參數，然后考慮分辨率、景深、畸變、接口等其他因素。
選擇鏡頭的基本步驟可以參考以下幾條：
- 根據目標尺寸和測量精度，可以確定傳感器尺寸和像素尺寸、放大倍率以及鏡頭的傳遞函數，這可能會有好幾個選擇，因此需要選擇一個最為合適的組合；
- 根據系統尺寸和工作距離，結合放大倍率，可以大概估算出鏡頭的焦距，焦距、傳感器尺寸確定以后，視場角也就可以計算出來了；
- 根據現場的照明條件確定光圈大小和工作波長；
- 確定畸變、景深、相機接口等其他要求。
至此，基本可以確定一款或幾款合適的鏡頭，然后再根據其它一些非技術要求選擇一個最為合適的以供使用。
光圈 光圈大小與景深成反比，光圈越大，景深越小。
焦距 焦距長短與景深成反比，焦距越大，景深越小。
物距 物距大小與景深成正比，物距越大，景深越大。
工業鏡頭外部主要參數（視場、分辨率、工作距離、景深）介紹
（公式1.1）
（公式1.2）
（公式1.3）
則可以看作焦距的另一種表達，它與焦距的關系式為：
，這里，
是CCD傳感器的一個維的長度（水平、垂直或對角方向）。有時鏡頭可以根據它的視角來分類，實際上這一分類並不很嚴謹。按視場角對鏡頭比較典型的分類如下：
（公式1.4）
（公式1.5）
（公式1.6）
為波長；NA為物鏡的物方數值孔徑；n為物方介質折射率，這里是空氣n=1；U為物方半孔徑角的。對於相機的分辨率則在前面的相機一節有過介紹( FOV（V or H）/CCD像素數（V or H）)，是一個與鏡頭分辨率無關的量，它們兩者可以按Nyquist的采樣理論聯系起來，這里不再詳述。那視覺系統的系統分辨率應該按哪個公式計算呢？很簡單，系統分辨率應該是兩者中小的那個，又由於鏡頭的分辨率一般都比相機分辨率高，因此絕大多數視覺系統都是按FOV與CCD像素數的比值來計算視覺系統的分辨率。
實際商品化的工業鏡頭總是只是某些參數的標准產品，如果需要完全滿足系統的要求可能需要定制工業鏡頭，這樣價格就比平常應用貴很多。因此，很多時候工業鏡頭參數選擇要分清自己視覺系統應用中的哪些是必須保證的，哪些是可以通過其它的方法折中的。
一、工業鏡頭光學放大倍率的計算方法
二、工業鏡頭對應視場范圍的計算方法
附：常見工業相機傳感器尺寸大小
1/4″：3.2mm×2.4mm；
1/3″：4.8mm×3.6mm；
1/2″：6.4mm×4.8mm；
2/3″：8.8×6.6mm；
1″：12.8mm×9.6mm
機器視覺系統中，工業鏡頭相當於人的眼睛，其主要作用是將目標的光學圖像聚焦在圖像傳感器（相機）的光敏面陣上。視覺系統處理的所有圖像信息均通過工業鏡頭得到，工業鏡頭的質量直接影響到視覺系統的整體性能。下面對機器視覺工業鏡頭的相關專業術語做以詳解。
一、遠心光學系統：
指主光線平行於工業鏡頭光學軸的光學系統。而光從物體朝向鏡頭發出，與光學軸保持平行，甚至在軸外同樣如此，則稱為物體側遠心光學系統。
二、遠心鏡頭：
遠心鏡頭指主光線與鏡頭光源平行的工業鏡頭。有物方遠心，像方遠心，雙側遠心。
普通工業鏡頭
主光線與鏡頭光軸有角度，因此工件上下移動時，像的大小有變化。
雙側遠心境頭
主物方，像方均為主光線與光軸平行
光圈可變，可以得到高的景深，比物方遠心境頭更能得到穩定的像
最適合於測量用圖像處理光學系統，但是大型化成本高
物方遠心境頭
只是物方主光線與鏡頭主軸平行
工件上下變化，圖像的大小基本不會變化
使用同軸落射照明時的必要條件，小型化亦可對應
像方遠心境頭
只是像方主光線與鏡頭光軸平行
相機側即使有安裝個體差，也可以吸收攝影倍率的變化
用於色偏移補償，攝像機本應都采用這種鏡頭
三、遠心光學系統的特色：
優點：更小的尺寸。減少鏡頭數量，可降低成本。
缺點：上下移動物體表面時，會改變物體尺寸或位置。
優點：上下移動物體表面時，不會改變物體尺寸或位置。使用同軸照明時。可使用更小的尺寸
缺點：未使用同軸照明時，大於標准鏡頭的尺寸
四、遠心：
遠心度是指物體的倍率誤差。倍率誤差越小，遠心度越高。遠心度有各種不同的用途，在鏡頭使用前，把握遠心度很重要。遠心鏡頭的主光線與鏡頭的光軸平行，遠心度不好，遠心鏡頭的使用效果就不好；遠心度可以用下圖進行簡單的確認。
五、分辨率（μm）：
光學系能力的尺度，表示黑白格狀圖案通過鏡頭觀察時，1mm中可以分辨觀察到黑白條紋的最多對數。分辨率為兩點間在無法識別前，能靠近的最近距離測量值，例如1μm的分辨率代表兩點間在無法識別前，能靠近的最近距離為1μm。以下為根據鏡頭的無相差光衍射情況計算理論分辨率的公式。
六、分辨力(Lines／mm)：
分辯力指黑白網線圖鏡頭里影像內1mm面積，可識別的黑白兩色條紋數。分辨力的單位為線條/mm，例如100線條/mm代表可識別黑白間距1/100mm(10μm)。黑白線條的寬度為1/200mm(5μm)。
七、水平TV分辨率（TV線條）：
寬度里的黑白水平線總條數，相當於電視機屏幕垂直高度的高度值。屏幕的垂直與水平長度比率通常為3:4，因此水平寬度里的總條數為3/4。電視機水平分辨率為240TV條線，電視機屏幕水平寬度的總條數為320條線。測量鏡頭的分辨率時，一組黑色與白色線條應視為一條線，但是在電視機分辨率線條方面，一組視為2TV線條。
八、失真（%）：
失真為光學軸外的直型物體，呈現曲線時的鏡頭像差。鏡頭失真也稱為鏡頭畸變，即光學透鏡固有的透視失真的總稱，可分為枕形失真和桶形失真，直線朝向中心的失真情況為枕形失真(Pincushion Distortion），向外擴張的失真稱為桶形失真(Barrel Distortion)。如下圖示：
九、TV失真（%）：
TV屏幕上的影像失真。數值越接近零，牲能越高。
十、電視失真：
實際邊長的歪曲形狀與理想的形狀的百分比算出的值。
十一、孔徑效率邊際光量（%）：
孔徑效率為使用鏡頭拍攝均勻亮度的物體時，成像盤光學軸與四周區域之間的亮度差異，單位為百分比（%），假設中央亮度為100，為鏡頭的光學特征之一。
十二、遮蔽（%）：
遮蔽為使用鏡頭與CCD-TV鏡頭拍攝均勻亮度的物體時，電視機屏幕中央與邊緣之間的亮度差異，單位為百分比（%）。通常使用受光組件與CCD組件的功率比計算此百分比。遮蔽意指鏡頭與TV鏡頭的整體表現，可使用遠心光學系統以縮小遮蔽的情況。
十三、色差：
在鏡頭光學統中，形成影像的位置與影像放大倍率隨光線波長的不同而不同。不同波長的光線有不同的顏色，這叫做色彩失真。光學軸上的失真叫做色彩失真。放大倍率的差異則叫做放大倍率色彩失真。
十四、工作距離（WD）（mm）：
工作距離指鏡頭第一個工作面到被測物體的距離。
| 十五、物像間距離O/I（Object to Imager） |  |
| OI指物體到結像平面的距離。 | |
| 十六、焦距f（mm）后焦距/前焦距 | |
| 焦距為光學系統的主光點到焦點的距離。從最后一片鏡頭的頂點到后焦點的距離，為后焦距。從第一片鏡頭的頂點到前焦點的距離，為前焦距。 |
十七、景深：
深度為與物體從最佳焦點前后移動時．出現最銳利焦點的最近點與最遠點之間的距離。物體側的深度范圍稱為景深。同樣，照相機側的范圍稱為焦點深度。具體的景深的值多少略有不同。景深（Depth of Field）可以用以下的計算式計算出來：
景深 = 2 x Permissible COC x 實效F / 光學倍率2 = 允許誤差值 / (NA x 光學倍率)(使用的是0.04mm的Permissible COC)
通過鏡頭的影像理論土會形成點狀。清晰影像上出現可接受的摸糊情況，稱為可接受的彌散圓。
十八、焦深：
深度為當CCD從最佳焦點前后移動時，出現最銳利焦點的最近點與最遠點之間的距離。影像側的深度范圍稱為焦深。
十九、后截距（mm）：
從鏡頭安裝座盤前端到影像的距離。
二十、C安裝座規格：
| 名稱 | 標准外徑 | 螺絲螺紋數(25.4mm用) | 后截距 |
| U1 | 25.4000mm | 32Threads | 17.526mm |
二十一、數值孔徑 NA，NA'：
當物體在入射光孔上產生的半角為u，且折射率為n，n x sinu為物體側數值孔經（NA）。
當物體在出射光孔上產生的半角為u'，且折射率為n'，n' x sinu' 為影像側數值孔徑{NA'）。
NA=n x sinu NA'=n' x sin u'
NA越高，鏡頭的分辨率與亮度越佳。如下圖所示 入射角度 u, 物體側折射率n, 成像側的折射率' n'：NA = NA' x 放大率
對於Macro鏡頭，NA =M/2 xF NA' = 1/2 xF NA=NA' x光學倍率 NA'=NA x光學倍率
二十二、F值F No：
此值指鏡頭的亮度。將鏡頭對焦距離除以物體側的有效直徑（入射光孔直徑Dmm)，即可得到此數值，也可使用NA與鏡頭的光學放大倍率(β)計算。數值越小，鏡頭越明亮。
F No=焦距/入射孔徑或有効口徑=f／D
二十三、有效F No：
此值為具體在有限距離內的鏡頭亮度，指實際操作時的亮度。光學放大倍率越高(β)，鏡頭越暗。
實效F = (1 +光學倍率) x F#，實效F = 光學倍率 / 2NA
二十四、光學放大倍率β：
| 物體尺寸與影像尺寸的比例。 | |
| β |
=y'／y |
|
|
=b／a |
|
|
=NA／NA' |
|
|
=CCD鏡頭元件尺寸／視野實際尺寸 |
二十五、光學倍率：
放大倍率（Magnification）指的是通過鏡頭的調整能夠改變拍攝對象原本成像面積的大小。光學倍率就是通過光學鏡頭變倍的放大倍率。主要點與成像的關系：放大率是指成像大小與物體的比。
二十六、電子放大倍率：
電子放大倍率為影像在顯示器屏幕上顯示時與在CCD上顯示相比的放大倍率。
二十七、顯示器放大倍率：
顯示器放大倍率為通過鏡頭在顯示器呈現物體的放大倍率。
顯示器放大倍率=(光學放大倍率β) x (電子放大倍率)
(計算范例) 光學放大倍率=02x，CCD尺寸1/2"(對角線8mm)，顯示器1/4"：
電子放大倍率=14 x25.4/8=44.45
顯示器放大倍率=0.2x44.45=8.89(倍) (1英寸=25.44mm)
※有時根據TV監視器的掃描狀態，以上的簡易計算將有一些變化。
二十八、視野(FOV)：
視野指使用照相機以后看到的物體側的范圍。
照相機有效區域的縱向長度（V）/光學倍率（M）＝視野（V）
照相機有效區域的橫向長度（H）/光學倍率（M）＝視野（H）
照相機有效區域的縱向長度（V）or（H）=照相機一個畫素的尺寸×有効畫素數（V）or（H）來計算。
（計算范例) 光學放大倍率=0.2x，CCD尺寸1／2"（長4.8mm，寬6.4mm}：
視野尺寸 長度=4.8／0.2=24(mm)
寬度=6.4／0.2=32{mm)
二十九、解析度：
表示了所能見到了2點的間隔0.61x 使用波長(λ)/ NA=解析度(μ),以上的計算方法理論上可以計算出解析度，但不包括失真。※使用波長為550nm
三十、解像力：
１mm中間可以看到黑白線的條數。單位（lp）/mm
三十一、MTF（Modulation Transfer Function）：
成像時再現物體表面的濃淡變化而使用的空間周波數和對比度。
三十二、成像圈：
成像尺寸φ，要輸入相機感應器尺寸。
三十三、照相機 Mount：
C-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm，CS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm，F-mount: FB:46.5mm，M72-Mount: FB 廠家各有不同。
三十四、邊緣亮度：
相對照度是指中央的照度與周邊的照度的百分比。
三十五、通風盤及解析度：
Airy Disk（通風盤）是指通過沒有失真的鏡頭在將光集中一點時，實際上形成的是一個同心圓。這個同心圓就叫做Airy Disk。Airy Disk的半徑r可以通過以下的計算公式計算出來。這個值稱為解析度。ｒ= 0.61λ/NA Airy Disk的半徑隨波長改變而改變，波長越長，光越難集中於一點。 例：NA0.07的鏡頭 波長550nm r=0.61*0.55/0.07=4.8μ
三十六、 MTF 及解析度：
MTF（Modulation Transfer Function) 是指物體表面的濃淡變化，成像側也被再現出來。表示鏡頭的成像性能，成像再現物體的對比度的程度。測試對比性能，用的是具有特定空間周波數的黑白間隔測試。空間周波數是指１mm的距離濃淡變化的程度。
圖1所示，黑白矩陣波，黑白的對比度為100%.這個對象被鏡頭攝影后，成像的對比度的變化被定量化。基本上，不管什么鏡頭，都會出現對比度降低的情況。最終對比度降低至0%。，不能進行顏色的區別。
圖2、圖3顯示了物體側與成像側的空間周波數的變化。橫軸表示空間周波數，縱軸表示亮度。物體側與成像側的對比度由A、B計算出來。MTF由A,B的比率計算出來。
解析度與MTF的關系：解析度是指2點之間怎樣被分離認識的間隔。一般從解析度的值可以判斷出鏡頭的好壞，但是實際是MTF與解析度有很大的關系。圖4顯示了兩個不同鏡頭的MTF曲線。鏡頭a 解析度低但是具有高對比度。鏡頭b對比度低但是解析度高。
三十七、微距鏡頭：
不用近接環或特寫鏡頭而實現擴大攝影，為近接攝影而設計的鏡頭，有限遠（=從物鏡出射的光，在一定距離處聚焦）
三十八、CCTV鏡頭：
適合於廣范圍的擴大觀察，需要嚴格精度時不適合，無限遠（=從物鏡出射的光，不聚焦，平行前進）
三十九、變倍鏡頭：
焦距可變鏡頭，倍率，攝像范圍等可以簡單改變。適合於需要尋找最合適攝影條件（攝影距離，鏡頭的焦距）以便於操作的場合使用。不產生聚焦位置移動的稱為變倍鏡頭，產生焦距位置移動的稱為變焦鏡頭。
四十、成像圓：
光學系統中成像圓的尺寸，成像圓的尺寸=CCD對角尺寸，和CCD尺寸同樣意義。
四十一、后變倍鏡頭：
安裝在CCD前面，不改變工作距離，擴大視野范圍。F值下降，分辨率、對比度下降，聚焦會有些不准。
四十二、前變倍鏡頭：
安裝在鏡頭前面，工作距離會變化，亮度不變，擴大視野范圍。
遠心鏡頭廣泛應用於激光掃描機，影像測量儀，在線檢測，醫療設備，自動化設備，機器視覺，顯微技術等等很多方面。遠心鏡頭可以在一定的物距范圍內，使得到的圖像放大倍率不會隨物距的變化而變化，因此，不會出現類似使用標准鏡頭時三維特征出現的透視變形和圖像位置錯誤。即使在深孔內部的物體，在整個視野中也清晰可見，因此，在檢測三維物體時或當圖像尺寸和形狀精確性十分重要的情況下，遠心鏡頭非常有效。對於精密測量的場合特別適用。
一、對工業鏡頭的選擇，我們首先必須確定客戶需求：
二、典型案例：齒輪項目
綜上所述選擇640*480分辨率、曝光時間為1/10000 S到30 S的工業相機，12mm定焦CCTV鏡頭。
遠心鏡頭構造原理