做机器视觉机构：镜头选型先行
有些设备商，尤其是对位或测量设备，在做镜头选型时，经常会反映：“由于机构空间不够，镜头没法安装进去，有没有尺寸小些的选择？”今天我们将针对工业镜头的选型进行计算说明。
众所周知，在对位或测量的应用中，一般会选用远心镜头以消除透视误差。远心光路的特点是从中心到边缘的主光线都平行于光轴，即一个类似于平行的光路，这就决定了，镜头的外径首先一定要大于视野！
而关于远心镜头首片镜片直径大小，有一个粗略的计算公式：
直径φ＝2 ×数值孔径（NA）×工作距离（WD）＋视野（FOV）
以茉丽特0.3X远心镜头MML03-HR110-5M的物方光路为例，可以看到，各主光线平行于光轴，那么视野FOV就是最边缘两根主光线之间的距离。而镜片直径还要考虑让边缘光线通过，所以图中两个红圈部分的尺寸也要考虑进去，单段长度近似等于WD*sinu,后者即公式中镜头的数值孔径NA（当然，严格来说应该用tanu来计算，只是WD较长，两个值近似）。
这样计算一下，相机2/3”的对角线为11mm，镜头视野FOV=11mm÷0.3x=36.7mm。
该镜头数值孔径NA=0.021，工作距离WD=110mm。
那么首片镜片理论通光直径φ≈2 ×0.021 ×110mm＋36.7mm = 41.32mm
通常我们还会留出1~2mm余量，用于压圈固定等等，而压圈，镜筒的厚度也会占用几毫米，所以我们看到的镜头最大直径为48mm也是合理。
从以上计算也可以看出，工作距离WD变长，或倍率变低，NA变大（即分辨率变高），都会使镜头直径变大。所以，在做设备机器视觉部分的机构时，一定先进行镜头选型，提前考虑所需空间。机构部分可以商量，但镜头的要求一旦确定，除非在性能和参数上有所牺牲，否则它的尺寸很难进行调整。
来源：茉丽特
