机器视觉光学基础概念：视场、分辨率、法兰距离、镜头接口、畸变

视场

视场（FOV）也称视野,是指能被视觉系统观察到的物方可视范围。对于镜头而言，可观察到的视场跟镜头放大倍率及相机芯片选择有关。因此通常建议客户根据被观察物体的尺寸，先确定所需的视场，再确定相机芯片尺寸及镜头放大倍率。在实际工程项目中，考虑到机械误差等问题，视场通常要大于待观测物体的实际尺寸，以确保在机械误差的范围内，物体始终位于视觉系统的可视范围内。

分辨率

分辨率定义为：能被分辨开来的两个物点（或像点）之间的最小距离，称为镜头的物方分辨率，记为Resolution(物)（或像方分辨率，记为Resolution(像)）。单位为µm。

Resolution(物) = 0.61 x Wavelength/NA=1.22 x Wavelength x Fno.

Resolution(像) = 镜头放大倍率x Resolution(物)

解像力定义为：1mm内的黑白线对数, 记为Resolving power。单位为line/mm或lp/mm.

Resolving power = 1/ Resolution(像)

提到分辨率，大部分工程师会想到相机分辨率，而忽略镜头的分辨率对最终成像效果也起到关键作用。事实上，只有镜头分辨率和相机分辨率匹配，才能得到最佳成像效果。下图直观的表示出镜头和相机匹配对成像效果的影响。

那么镜头分辨率跟相机分辨率如何才能匹配呢？我们知道，物体是成像在相机芯片上的，物方的两个点，经过镜头系统成像在相机芯片上的最小距离，只有如图c所示时才能被分辨开来。若物方两点成像在芯片上的距离如图a, 图b所示时，这两点都不能被分辨开来。因此镜头的像方分辨率=2x像元尺寸时，说明此时镜头分辨率与相机完全匹配。如相机像元尺寸为5um, 镜头放大倍率为0.5倍。则有Resolution(物)=2x5µm/0.5=20µ m时，镜头与相机完全匹配。若Resolution(物)20µm, 说明此时相机过好，镜头分辨率将成为系统限制。

另外，镜头的物方分辨率与产品的精度也常被工程师混淆。精度指的是测量值与真实值之间的差异。如产品真实值为1.0mm, 要求精度为±5µm, 则说明只要测量出的值在0.995mm~1.005mm间即为合格品。在机器视觉中通常根据客户的FOV和精度要求算出相机的分辨率（如200万像素），相机一旦选定，则相机的像元尺寸（如4.65µm）也确定了。选镜头时即可根据上面的方法来选择分辨率匹配此相机的镜头，从而保证系统的精度要求。而如果客户描述的是需要观察到物方大小为5µm的目标，则要求镜头的物方分辨率必须