Линзы для vision-камер

Линза (объектив) — компонент vision-системы, который формирует изображение на сенсоре камеры. Качество линзы напрямую определяет чёткость, цветопередачу, геометрические искажения итогового изображения. На общий бюджет vision-системы линза часто сопоставима с ценой камеры.

Основные параметры

Фокусное расстояние (f)

Определяет поле зрения (FOV). Формула: FOV = (Размер сенсора × Рабочее расстояние) / f.

• 5-8 мм — широкий угол (90-120°), для близких больших объектов
• 12-25 мм — стандарт для большинства промзадач (рабочее расстояние 200-500 мм)
• 35-75 мм — узкий угол (10-20°), для далёких или мелких объектов
• 100+ мм — телеобъективы, макросъёмка

Крепление

• C-mount — стандарт промкамер (1" резьба M25, фокусное расстояние 17,526 мм). Самый распространённый
• CS-mount — упрощённый вариант C-mount (12,5 мм задний отрезок). Часто для компактных камер
• F-mount (Nikon) — для крупных сенсоров (APS-C, Full Frame)
• S-mount (M12) — для встраиваемых микро-камер

Размер сенсора (image circle)

Линза должна покрывать сенсор камеры. Для камеры 1/1.8" подходит линза 1/1.8" или больше (2/3", 1", 4/3"). Если линза меньше сенсора — виньетирование по краям.

Разрешение (Мпикс)

Промобъектив должен поддерживать разрешение не ниже разрешения камеры. Для 5 Мпикс камеры — линза 5+ Мпикс. Для 20 Мпикс — соответствующая. Иначе — размытое изображение.

Диафрагма (F-число)

• F/1.4-F/2.8 — светосильные, малая глубина резкости (DoF)
• F/4-F/8 — универсал, хороший DoF, хватает яркости
• F/11-F/22 — высокая DoF, нужна яркая подсветка

Специальные типы

Телецентрические

Главный луч идёт параллельно оптической оси. Нет перспективных искажений — объект на 10 см ближе выглядит того же размера. Для метрологии (измерения размеров). Цена: 100-500 тыс. руб (вместо 20-50 тыс. за обычную).

Макро / Microvideo

Для съёмки мелких объектов (микроэлектроника, часовое дело). Увеличение 1:1 и больше.

Варифокальные (zoom)

Фокусное расстояние меняется (например 12-50 мм). Удобно для прототипа или гибких применений. В серии чаще используют фиксированные (prime) — качество выше.

Fisheye

Сверхширокий угол (180°+). Для контроля полного обзора зоны, перспективных кадров.

Производители

• Fujinon (Fujifilm) — топ-японские, премиум качество
• Computar — японские, широкий ассортимент, цена/качество
• Kowa — японские, специализация на машинном зрении
• Edmund Optics — США, широкий выбор включая экзотические
• Tamron — японские, бытовой и промышленный сегменты
• Myutron, Moritex — японские для специализированных задач

Как подбирать

1. Определить FOV — какую зону снимаем (например, деталь 100×100 мм)
2. Определить рабочее расстояние — где можно разместить камеру (например, 300 мм)
3. Рассчитать f по формуле: f = (размер сенсора × WD) / FOV. Например, сенсор 1/1.8" = 7,2 мм, WD = 300 мм, FOV = 100 мм → f ≈ 21,6 мм, выбираем 25 мм
4. Проверить image circle (покрывает сенсор), разрешение, рабочий диапазон расстояний

Цена

Стандартная 25 мм 2/3" для 5 Мпикс — 15-30 тыс. руб. Для 20 Мпикс — 50-150 тыс. Телецентрическая — 100-500 тыс. Специальная (ИК, УФ, широкоугол) — 50-200 тыс. руб.