機器視覺與光學鏡頭搭配注意事項｜如何選擇最佳搭配方案
機器視覺的集成和設計面臨各種來自硬件、軟件和電子方面問題的挑戰，如果忽視光學性能規格，不了解如何評估光學器件，用戶挑選合適的機器視覺鏡頭將會面臨挑戰。通過了解10項鏡頭規格，可以幫助集成商和用戶挑選鏡頭，來優化或評估各自系統的性能。
視覺系統光學性能的4項最基本參數是視野（field of view）、分辨率（resolution）、工作距離（working distance）和景深（depth of field）（見圖）。需要考慮更高的技術規格參數包括焦距（f）、maximum chip format、失真（distortion）、變焦/聚焦特點（zoom/focus）、design conjugate、聚焦遠心（telecentricity）。
機器視覺系統的基本光學參數包括視野、工作距離、分辨率和景深。而放大倍數不是基本參數。
四大參數
● 視野
簡單而言，視野應該是你需要檢查的物體的尺寸。很多從事機器視覺系統規格的工程師是從放大倍數的角度來思考的。然而，放大倍數是一種相對規格，依賴於圖像傳感器的尺寸和顯示器件的尺寸。從視野或分辨率的角度來說，它沒有真正意義。例如，一種具備50 倍放大倍數的系統可能具有5.3 毫米的視野（假如該系統使用的是1/2 英寸CCD 和13 英寸顯示器）或15.2 毫米的視野（1 英寸CCD、19 英寸顯示器）。你必須規定視野，以確保視覺系統能夠檢驗你感興趣的整個區域。
● 分辨率
只有規定視野而不是規定放大倍數，才能確保系統將具有合適的分辨率。分辨率是系統可以測到的受檢驗物體上的最小可分辨特徵尺寸。在多數情況下，視野越小，分辨率越好。系統的分辨率是由光學器件的調製傳遞函數（modulation transfer function, MTF）、攝像機、電纜和顯示硬件等多個參數決定的。 MTF 限定了部件在分辨率和對比度方面的總體成像性能。
光學器件的MTF 常常被忽略，而僅僅根據基本放大倍數和攝像機像素數量來計算系統的分辨率是。這種近似計算假定光學器件是完美的，往往導致鏡頭規格偏低，並使系統性能降低。如果了解鏡頭把來自物體的數據傳遞到攝像機芯片的精確度，集成商就可以使系統的視野達到最大，同時為手頭的工作維持適當的分辨率。
● 工作距離
有時各種機械限制支配光學限制。工作距離是從鏡頭前部到受檢驗物體的距離。需要的工作距離越長，保持小視野的難度和成本就越高。通常，人們會出於需要而規定小視野，同時出於方便而規定相當長的工作距離。然而，這種配置會極大地增加成本，往往會降低分辨率，並削弱光學器件的採光能力，從而不必要地降低了系統的總體成像性能。當存在機械限制時（比如在真空箱內部獲取某反應的圖像），這種配置也許是必要的。不過，假如長工作距離不是必需的，那就不要把事情搞得過於復雜。
● 景深
假如成像的物體是三維的，那麼你還必須考慮景深。鏡頭的景深是物體離最佳焦點較近或較遠時，鏡頭保持所需分辨率的能力。大的景深能夠簡化各種安裝限制，這是因為不需要進行精確的移動來使物體定位於鏡頭的額定工作距離。不過要記住，雖然鏡頭會在規定的景深上保持最小分辨率，但它們不一定會在該景深上保持相同視野。放大倍數的這種變化可能對機器視覺測量應用造成災難性後果。遠心鏡頭可以把該問題減小到最低程度。
四大參數已經定義機器視覺系統的性能，選擇和優化另外六個參數，可以減少設備的設置費用、系統的故障時間，並優化設備的可靠性和可重複性。
如需更進一步技術資料，歡迎洽詢宇佑科技視覺技術部
