不同的應用肯定是有不同的鏡頭技術需求，比如安防PTZ相機有變焦鏡頭的需要，而大部分機器視覺和車載應用是沒有這種需求的，我們就先從共性的指標來說如何為成像系統選鏡頭。下面凱茉銳小編為您介紹：

首先要明確相機image sensor有多大，我們經常聽說sensor的大小是幾分之一英寸，如下圖所示：

sensor一般都是矩形，長寬比有4：3，3:2 等比例。對角線的長度就是前面所說的若干分之一英寸（也有大于1英寸）。如上圖，一英寸對應sensor尺寸是長邊12.8mm，短邊9.6mm，對角線長度是16mm。這個地方就很讓人費解，1英寸換算成公制毫米單位是25.4mm，為什么這里1英寸的sensor對角線長是16mm，不是25.4mm？

圖像傳感器的尺寸是沿襲于顯像管工業，過去顯像管的尺寸除了有效的顯示部分，還包括周圍的寬邊。

所以1英寸的顯像管，其顯示區域對角線長只有16mm。這樣的傳統被image sensor工業繼承了下來，所有image sensor的尺寸都比標稱的數值是縮水的。sensor的標稱尺寸（英寸）與mm的轉換關系如下：也就是小于1/2英寸的情況，除1.4111，大于等于1/2英寸的情況，除1.5875。

sensor說明書上會標示出對角線尺寸，1英寸叫type 1，1/2.3" 就叫type 1/2.3。

為什么Sensor廠要提供這個type數值呢？目的就是為了給設計者匹配合適的鏡頭卡口作為參考。在工業相機，機器視覺相機，車載相機設計時，我們經常不是直接為某個sensor設計一個新鏡頭，而是會從鏡頭廠提供已有的鏡頭里選一個，就可以在已經知道sensor type（format）的情況下，選擇合適的鏡頭卡口，這樣你就可以把現成的鏡頭買來，配上法蘭盤，組裝自己的相機。在加上一些卡口轉換環之后，有些接口也可以在三種之間轉換。

對于成像系統，物平面經過鏡頭匯聚成像于像平面，我們選鏡頭的第一個要求就是要確保image circle 要大于sensor的尺寸。如果小于，就會出現暗角。由于安裝時可能會產生偏差，所以一般都會選擇image circle略大于sensor尺寸。成像系統的工作狀態總是受限在一定的距離范圍內和角度內，圖像質量也受這些指標的限制。這就需要選取鏡頭的FOV和焦距，在選擇鏡頭時，一方面要考慮FOV覆蓋的范圍，一方面要平衡考慮圖像質量的因素。

鏡頭CRA與sensor CRA的匹配是另一個選擇鏡頭要考慮的因素。

鏡頭的光圈是另一個要考量的因素，大光圈會有比較高的通光量，但是會造成景深比較小，小光圈反之,安防和工業相機的一些鏡頭是配有可變光圈的，車載還有機器視覺領域往往用固定光圈的鏡頭，鏡頭光圈一般選擇在F2.8到F1.6之間。

從工程實踐上說，現在鏡頭廠會給一個鏡頭的解析力指標，一般都是以lp/mm為單位。比如廠家給了一款鏡頭的解析力是100lp/mm，也就是說該鏡頭在1mm的空間上可以解析100個線對，也就是相距10um的物體可以被分辨。解析力越高，鏡頭可分辨的物體距離越小，當然鏡頭也就越貴。從sensor的角度，sensor的pixel越小，sensor的分辨率越高。

如果sensor的pixel pitch是2.5um，那么在1mm的空間是可以放200對像素（1000/（2.5x2）），理論上就可以配合200lp/mm解析力的鏡頭。所以根據這種計算方法，就可以選擇合適解析力的鏡頭。在實際工程應用上，往往會考慮更多的因素，比如成本等等來綜合選擇。

選型考量是相機的工作波段，我們往往覺得這只和sensor的感光波段有關，比如可見光RGBsensor，IR紅外sensor，多光譜sensor等等。相機的工作波長同時也影響鏡頭選型。

鏡頭性能隨著工作波長有著顯著變化，比如在(UV)、可見光 (VIS)、近紅外 (NIR)、短波紅外 (SWIR) 或高光譜 (HS)這些不同的波段上，鏡頭的optical abrration和頻率響應變化很大。比如你拿一個可見光用的鏡頭用在紅外相機上，由于縱向焦點偏移高達 100 μm，你得到的圖像很可能就是糊的。所以在設計非可見光成像時，不要自行憑感覺憑經驗選鏡頭，一定要和鏡頭供應商討論清楚，避免掉坑。

注：轉載微信公眾號《大話成像》