一、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)(ju)就是從鏡頭的(de)(de)中(zhong)心點(dian)(dian)到膠平面(膠片(pian)(pian)或CCD)上(shang)所形成(cheng)的(de)(de)清晰影像之間的(de)(de)距(ju)(ju)(ju)離,注意區分相機(ji)的(de)(de)焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)(ju)與(yu)單片(pian)(pian)凸(tu)(tu)透鏡的(de)(de)焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)(ju)是兩(liang)個概念,因為相機(ji)上(shang)安裝的(de)(de)鏡頭是多(duo)片(pian)(pian)薄(bo)的(de)(de)凸(tu)(tu)透鏡組(zu)成(cheng),單片(pian)(pian)凸(tu)(tu)透鏡的(de)(de)焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)(ju)是平行(xing)光線(xian)匯聚到一點(dian)(dian),這點(dian)(dian)到凸(tu)(tu)透鏡中(zhong)心的(de)(de)距(ju)(ju)(ju)離。焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)(ju)的(de)(de)大(da)(da)小決定著視(shi)角(jiao)大(da)(da)小,焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)(ju)數值小,視(shi)角(jiao)大(da)(da),所觀(guan)察(cha)的(de)(de)范圍也大(da)(da);焦(jiao)(jiao)距(ju)(ju)(ju)數值大(da)(da),視(shi)角(jiao)小,觀(guan)察(cha)范圍小。
工業相機鏡頭焦距(ju)的參數用mm(毫米)來劃分的,常(chang)規的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡頭在(zai)(zai)15m以(yi)內,8mm鏡頭在(zai)(zai)20m以(yi)內,視角約50度,12mm在(zai)(zai)30-40m以(yi)內,約30度,16mm在(zai)(zai)40-60以(yi)內。
較常見普通相(xiang)機有8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有長達(da)2500mm超(chao)長焦(jiao)望遠鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)。鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)根據(ju)其焦(jiao)距的長短,也即拍攝(she)時的視角(jiao),可分(fen)為標(biao)準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)、廣(guang)角(jiao)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)、和(he)長焦(jiao)距鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)等。根據(ju)焦(jiao)距能否調(diao)節分(fen)為定焦(jiao)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)和(he)變焦(jiao)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)兩大類。
標(biao)準鏡(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)視(shi)角約50度左右,這是人單眼(yan)在頭(tou)(tou)和眼(yan)不轉動的(de)(de)情況下所能看到的(de)(de)視(shi)角,從標(biao)準鏡(jing)頭(tou)(tou)中觀(guan)察的(de)(de)感覺(jue)與(yu)我們平時所見的(de)(de)景(jing)物基本相同(tong)。35mm相機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)標(biao)準鏡(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)多為40mm,50mm或(huo)55mm。120相機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)標(biao)準鏡(jing)頭(tou)(tou)焦(jiao)距(ju)(ju)一(yi)般為80mm或(huo)75mm,相機(ji)(ji)(ji)片(pian)幅越大則標(biao)準鏡(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)越大。而(er)數碼相機(ji)(ji)(ji)由于其成像介質(CCD或(huo)CMOS)有大有小,標(biao)準鏡(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)也不一(yi)致(zhi)。
2、光圈(Iris)
光(guang)(guang)圈(quan)是一(yi)個用來控(kong)(kong)制光(guang)(guang)線通(tong)過(guo)鏡(jing)(jing)頭(tou),進(jin)入機身內感光(guang)(guang)面光(guang)(guang)量的裝(zhuang)置,它通(tong)常是在鏡(jing)(jing)頭(tou)內,對于已(yi)經制造好的鏡(jing)(jing)頭(tou),我們(men)不(bu)可以隨意的改變(bian)鏡(jing)(jing)頭(tou)的鏡(jing)(jing)頭(tou),但是可以通(tong)過(guo)在鏡(jing)(jing)頭(tou)內部加入多邊形(xing)或(huo)者圓(yuan)形(xing),并且面積(ji)可變(bian)的孔(kong)徑光(guang)(guang)柵(zha)來達到控(kong)(kong)制鏡(jing)(jing)頭(tou)通(tong)光(guang)(guang)量,這個裝(zhuang)置就是光(guang)(guang)圈(quan)。
光(guang)圈(quan)是如何控制進光(guang)量的呢?我(wo)們可以把相機(ji)的光(guang)圈(quan),想象成人的瞳(tong)孔。當光(guang)線(xian)強烈(lie)時,瞳(tong)孔會自動變小;當光(guang)線(xian)變弱(ruo)時,瞳(tong)孔便(bian)會自動放大,保證周圍(wei)的一切在視網膜上(shang)能正常(chang)成像。
相機(ji)(ji)的(de)(de)(de)光圈(quan)也(ye)是基于同樣(yang)的(de)(de)(de)原理:當(dang)光線不(bu)足(zu)時(shi),我們把光圈(quan)調(diao)(diao)大,自然可以讓更多光線進入相機(ji)(ji),反(fan)之亦然。除了調(diao)(diao)整進光量之外(wai),光圈(quan)還有(you)一個重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)作用:調(diao)(diao)整畫面的(de)(de)(de)景深(shen)。
光(guang)(guang)圈(quan)用F表(biao)示,以鏡頭焦距(ju)f和(he)通光(guang)(guang)孔徑D的比值(zhi)來衡量(liang),每個鏡頭上(shang)都標有(you)最(zui)(zui)大(da)F值(zhi),例(li)如:8mm/F1.4代表(biao)最(zui)(zui)大(da)孔徑D為5.7mm,F值(zhi)越(yue)(yue)小(xiao)(xiao),光(guang)(guang)圈(quan)越(yue)(yue)大(da),F值(zhi)越(yue)(yue)大(da),光(guang)(guang)圈(quan)越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)。最(zui)(zui)佳(jia)光(guang)(guang)圈(quan)一般在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景(jing)(jing)深(shen)(shen)是指在被攝物體聚焦清(qing)楚后(hou)(hou),在物體前(qian)后(hou)(hou)一定(ding)距(ju)(ju)離(li)內,其(qi)影像仍然清(qing)晰的范(fan)圍。景(jing)(jing)深(shen)(shen)隨鏡頭的光圈(quan)值、焦距(ju)(ju)、拍(pai)(pai)攝距(ju)(ju)離(li)而變(bian)化,光圈(quan)越(yue)(yue)(yue)大(da),景(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(淺),光圈(quan)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),景(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大(da)(深(shen)(shen))。焦距(ju)(ju)越(yue)(yue)(yue)長,景(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),焦距(ju)(ju)越(yue)(yue)(yue)短,景(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大(da)。距(ju)(ju)離(li)拍(pai)(pai)攝物體越(yue)(yue)(yue)近時,景(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao),拍(pai)(pai)攝距(ju)(ju)離(li)約遠,景(jing)(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大(da)。
4、接口(Mount)
相機與鏡(jing)頭的連接方式,常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其(qi)中(zhong),c與cs接(jie)口的主(zhu)要(yao)區別在于(yu)鏡頭與攝(she)像機(ji)接(jie)觸面(mian)至鏡頭焦平面(mian)的距離不同,c型接(jie)口距離為17.5mm,cs型接(jie)口距離為12.5mm。
C型鏡頭(tou)與(yu)C型攝像機,CS型鏡頭(tou)與(yu)CS型攝像機可(ke)以配合使(shi)用,C型鏡頭(tou)搭配CS型搭配使(shi)用增加一個(ge)5mm的C/CS轉(zhuan)接環就可(ke)以啦(la)。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭成像直徑可覆蓋(gai)最大CCD芯片尺寸(傳感器尺寸,一(yi)英寸=25.4mm),主(zhu)要有:1/2″(eg:應該是(shi)1/2英寸,靶面高(gao)度應該是(shi)6.4,具(ju)體計算有待查詢)、2/3″、1″和(he)1″以上。
6、分辨率(Resolution)
分辨(bian)率代表(biao)鏡(jing)頭記錄物(wu)體細節的能(neng)力,以(yi)每(mei)毫(hao)米能(neng)夠分辨(bian)黑白(bai)對(dui)線(xian)的數(shu)量(liang)為計量(liang)單(dan)位,“線(xian)對(dui)/毫(hao)米(lp/mm)”,分辨(bian)率越高(gao)的成像(xiang)(xiang)越清晰。我們(men)常說的顯示分辨(bian)率是屏幕圖(tu)像(xiang)(xiang)的精密度,指(zhi)圖(tu)形所能(neng)顯示像(xiang)(xiang)素有多(duo)少(shao)。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭第一個工作(zuo)面到被測(ce)物(wu)體(ti)距離(li)。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相機實(shi)際拍攝到的區域尺寸。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即(ji)芯片尺寸除以視野(ye)范(fan)圍。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數(shu)值(zhi)(zhi)孔(kong)徑等于由物體與(yu)(yu)物鏡(jing)間媒質的(de)(de)(de)折射率(lv)n與(yu)(yu)物鏡(jing)孔(kong)徑角的(de)(de)(de)一半(a2)的(de)(de)(de)正(zheng)(zheng)弦值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)乘積,計(ji)算(suan)公(gong)式為N.A=n*sina/2。數(shu)值(zhi)(zhi)孔(kong)徑與(yu)(yu)其(qi)它光學參數(shu)有著密切的(de)(de)(de)關系,它與(yu)(yu)分(fen)(fen)辨(bian)率(lv)成正(zheng)(zheng)比,與(yu)(yu)放大率(lv)成正(zheng)(zheng)比。也就是說數(shu)值(zhi)(zhi)孔(kong)徑,直(zhi)接決定(ding)了(le)鏡(jing)頭分(fen)(fen)辨(bian)率(lv),數(shu)值(zhi)(zhi)孔(kong)徑越(yue)大,分(fen)(fen)辨(bian)率(lv)越(yue)高,否則反之。
11、后背焦(Flangedistance)
準確來說,后(hou)倍(bei)焦(jiao)是相(xiang)機(ji)的(de)(de)一(yi)個參(can)數(shu),指相(xiang)機(ji)接(jie)口平面到芯(xin)片的(de)(de)距(ju)離。但(dan)在(zai)線掃描鏡頭(tou)或者大面陣相(xiang)機(ji)的(de)(de)鏡頭(tou)選(xuan)型(xing)時,后(hou)倍(bei)焦(jiao)是一(yi)個非常重要的(de)(de)參(can)數(shu),因為它直接(jie)影響鏡頭(tou)的(de)(de)配置。不同(tong)廠家的(de)(de)相(xiang)機(ji),哪(na)怕接(jie)口一(yi)樣也可能(neng)有(you)不同(tong)的(de)(de)后(hou)倍(bei)焦(jiao)。
二、工業相機鏡頭如何選型
選擇工業相機鏡頭時,要注意:
1、C接(jie)(jie)(jie)口(kou)還是CS接(jie)(jie)(jie)口(kou),C接(jie)(jie)(jie)口(kou)的(de)接(jie)(jie)(jie)口(kou)距離(li)是17.5mm,CS接(jie)(jie)(jie)口(kou)的(de)接(jie)(jie)(jie)口(kou)距離(li)是12.5mm,用錯了就不能(neng)合焦。
2、要(yao)根據感(gan)光器件的(de)大(da)小來選擇(ze)鏡頭,是(shi)2/3寸感(gan)光芯(xin)片的(de)要(yao)選擇(ze)對應成(cheng)像圈的(de)鏡頭,如果選擇(ze)了1/3"或1/2“的(de),會出現很大(da)的(de)暗角。
3、選擇焦距,即選擇視野范(fan)(fan)圍比觀測范(fan)(fan)圍稍大一點的鏡頭(tou)。
4、景深(shen)與光(guang)環境(jing)的配(pei)合,光(guang)線充足,配(pei)備(bei)光(guang)源照射的地(di)方可以選用(yong)小(xiao)光(guang)圈(quan)(quan),加大(da)景深(shen),提(ti)高(gao)拍攝(she)清(qing)晰度。光(guang)線不足的地(di)方需要稍大(da)一點的光(guang)圈(quan)(quan)或采(cai)用(yong)高(gao)感(gan)光(guang)度的感(gan)光(guang)芯(xin)片(pian)。