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，同時也導(dǎo)致不同檔次的工業(yè)鏡頭鏡頭價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玻璃鏡片邊緣運用研磨工藝與直接在玻璃球面表面進行鍍膜兩種方式。對于高清工業(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）來綜合評價某個鏡頭成像質(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，被傳遞為各空間頻率的正弦波信號，其調(diào)制度和位相在成實際像時的變化，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，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，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，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)成一個清晰像點，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，各色光不能會聚于一點上，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。

在評價工業(yè)鏡頭質(zhì)量時還會從分辨率、明銳度和景深等實用參數(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：也稱對比度，是指圖像中最亮和最暗的部分的對比度。

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

4、最大相對孔徑與光圈系數(shù)：相對孔徑，是指該鏡頭的入射光孔直徑（D）與焦距（f）之比，即：相對孔徑＝D/f。相對孔徑的倒數(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，最終影響到機器視覺系統(tǒng)的整體性能，鏡頭主要參數(shù)對成像質(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，畸變越大。

焦距越小，漸暈現(xiàn)象越嚴重，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，球差和慧差越嚴重。

光圈越大，漸暈現(xiàn)象越嚴重，光場照度越不均勻。

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

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