西门子SM331扩展模块

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镜头的结构决定了其光路。

对于球形镜头，立体角取决于焦距、焦距调整和光圈。全部光线均通过镜头的焦点（中心投影）。远离镜头的对象显得较小。离镜头较近的对象将显得较大：

所需成像区域大小（图像的高度和宽度）、传感器芯片大小以及透镜焦距决定了其工作距离：

A = (f x BF) / b

d = 工作距离 (透镜与检测对象间距离) ，单位 mm

f = 透镜焦距大小，单位：mm

IS = 检测对象所在平面的图像大小，单位：mm

b = 传感器有效尺寸，单位：mm

应用于图像处理系统中的透镜，其焦距是固定的，其光圈和对焦也可确定。通常，在透镜上给出其焦距、最大光圈以及对焦范围。焦距焦距说明了图像场角度或实际对象大小与图像大小之比。

特定距离不变，则镜头焦距决定于所需图像区域大小和摄像头芯片大小。当前，最常用的摄像头芯片大小为 1/2"、1/3" 和 1/4"。若离对象的距离处于镜头的可调对焦范围以内，即，较近，则采用中间环就可实现对焦。光圈通过阻档光路，减小光强度焦距将透镜对焦到某一特定距离。景深景深指以足够对焦清晰度显示的区域（对象前面和后面的部分）。光圈越大（光圈数字越小），景深越小。

透镜焦距越大，景深越小，近距离成像时，该效应相当明显。镜头类型小焦距镜头称为广角镜头，可用于小工作距离，但拍摄的图像失真大。在合适的给定距离上，它们具有很大的图像区域。

长焦距镜头又称为望远镜头。它们具有较大放大倍数，但无法近距离聚焦。使用微距镜头，可借助于较大的伸缩套管或中间环进行聚焦。在给定距离上，它们具有较小的图像区域。

使用远心透镜时，至少在对象端的光路接近平行（平行投影）。这意味着，不同距离的对象具有相同大小的投影。然而，仅能显示比镜头直径更小的对象。这些镜头无法调节聚焦范围。

采用滤光镜片，可约束光特性，以对抗图像中的失真。彩色滤镜限制特定频谱范围，灰度滤镜限制光强，偏振滤镜限制透射平面。采用镜头前面的内螺纹或法兰，可安装该类过滤镜。滤镜支架设计安装于镜头上。