一、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
焦距(ju)就是(shi)從鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)中(zhong)心點到膠平(ping)面(mian)(膠片(pian)或CCD)上所形(xing)成的(de)(de)清晰影(ying)像之(zhi)間的(de)(de)距(ju)離(li),注意區分相機的(de)(de)焦距(ju)與單片(pian)凸透鏡(jing)(jing)的(de)(de)焦距(ju)是(shi)兩(liang)個概(gai)念,因為相機上安裝(zhuang)的(de)(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)是(shi)多(duo)片(pian)薄的(de)(de)凸透鏡(jing)(jing)組成,單片(pian)凸透鏡(jing)(jing)的(de)(de)焦距(ju)是(shi)平(ping)行(xing)光線匯(hui)聚到一點,這點到凸透鏡(jing)(jing)中(zhong)心的(de)(de)距(ju)離(li)。焦距(ju)的(de)(de)大(da)小(xiao)決定著(zhu)視(shi)角(jiao)大(da)小(xiao),焦距(ju)數值(zhi)小(xiao),視(shi)角(jiao)大(da),所觀察的(de)(de)范(fan)圍也大(da);焦距(ju)數值(zhi)大(da),視(shi)角(jiao)小(xiao),觀察范(fan)圍小(xiao)。
工業相機鏡(jing)(jing)頭焦距的參數用mm(毫米)來劃分(fen)的,常規的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡(jing)(jing)頭在(zai)15m以(yi)內,8mm鏡(jing)(jing)頭在(zai)20m以(yi)內,視角約50度,12mm在(zai)30-40m以(yi)內,約30度,16mm在(zai)40-60以(yi)內。
較常見普通相機(ji)有8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有長(chang)(chang)達2500mm超長(chang)(chang)焦望遠鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)。鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)根據其焦距的(de)長(chang)(chang)短(duan),也即拍攝時的(de)視角,可分為(wei)標準鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)、廣角鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)、和長(chang)(chang)焦距鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)等。根據焦距能否調節(jie)分為(wei)定焦鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)和變(bian)焦鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)兩(liang)大類。
標(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)視角(jiao)約50度左右,這是(shi)人單眼(yan)在頭(tou)(tou)和眼(yan)不(bu)轉(zhuan)動(dong)的(de)情況(kuang)下所能看(kan)到的(de)視角(jiao),從(cong)標(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)中觀察的(de)感(gan)覺(jue)與我(wo)們(men)平時所見的(de)景物基本相(xiang)(xiang)同。35mm相(xiang)(xiang)機的(de)標(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)焦距(ju)(ju)多為40mm,50mm或(huo)55mm。120相(xiang)(xiang)機的(de)標(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)焦距(ju)(ju)一(yi)般(ban)為80mm或(huo)75mm,相(xiang)(xiang)機片幅越大(da)則標(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)焦距(ju)(ju)越大(da)。而(er)數碼相(xiang)(xiang)機由(you)于其成像介質(CCD或(huo)CMOS)有(you)大(da)有(you)小,標(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)焦距(ju)(ju)也不(bu)一(yi)致。
2、光圈(Iris)
光(guang)(guang)圈(quan)是(shi)一個用來(lai)控(kong)制光(guang)(guang)線通過鏡(jing)頭,進入機身內感光(guang)(guang)面(mian)光(guang)(guang)量的裝置,它通常是(shi)在(zai)鏡(jing)頭內,對于已經(jing)制造好的鏡(jing)頭,我們不(bu)可(ke)以(yi)隨意的改變鏡(jing)頭的鏡(jing)頭,但是(shi)可(ke)以(yi)通過在(zai)鏡(jing)頭內部加入多邊形或者圓(yuan)形,并且面(mian)積(ji)可(ke)變的孔徑光(guang)(guang)柵來(lai)達(da)到控(kong)制鏡(jing)頭通光(guang)(guang)量,這個裝置就(jiu)是(shi)光(guang)(guang)圈(quan)。
光圈(quan)是(shi)如何控制進光量的(de)(de)呢?我(wo)們可以把相機的(de)(de)光圈(quan),想(xiang)象成人的(de)(de)瞳孔(kong)。當(dang)光線(xian)強烈時,瞳孔(kong)會自動(dong)變(bian)小;當(dang)光線(xian)變(bian)弱時,瞳孔(kong)便會自動(dong)放大,保證周(zhou)圍的(de)(de)一切(qie)在視網膜上能正常成像。
相(xiang)機的光(guang)(guang)圈(quan)(quan)也是(shi)基(ji)于同樣的原理:當光(guang)(guang)線不(bu)足時,我們(men)把光(guang)(guang)圈(quan)(quan)調(diao)(diao)大,自(zi)然可以(yi)讓更(geng)多(duo)光(guang)(guang)線進(jin)入相(xiang)機,反之亦然。除了調(diao)(diao)整進(jin)光(guang)(guang)量之外,光(guang)(guang)圈(quan)(quan)還有一個(ge)重要的作用(yong):調(diao)(diao)整畫面的景深(shen)。
光(guang)(guang)圈(quan)用F表示(shi),以鏡頭(tou)焦距f和通光(guang)(guang)孔徑D的比值(zhi)來衡(heng)量,每個鏡頭(tou)上都標有最(zui)大(da)(da)F值(zhi),例如(ru):8mm/F1.4代表最(zui)大(da)(da)孔徑D為5.7mm,F值(zhi)越小(xiao),光(guang)(guang)圈(quan)越大(da)(da),F值(zhi)越大(da)(da),光(guang)(guang)圈(quan)越小(xiao)。最(zui)佳光(guang)(guang)圈(quan)一般(ban)在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景(jing)深(shen)(shen)是(shi)指在被(bei)攝(she)(she)物(wu)體(ti)聚(ju)焦(jiao)清楚后(hou),在物(wu)體(ti)前后(hou)一(yi)定距(ju)離(li)內,其影像仍然清晰的范圍(wei)。景(jing)深(shen)(shen)隨(sui)鏡頭的光(guang)圈值、焦(jiao)距(ju)、拍攝(she)(she)距(ju)離(li)而變化(hua),光(guang)圈越(yue)(yue)(yue)大,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(淺),光(guang)圈越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(xiao),景(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大(深(shen)(shen))。焦(jiao)距(ju)越(yue)(yue)(yue)長,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(xiao),焦(jiao)距(ju)越(yue)(yue)(yue)短,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大。距(ju)離(li)拍攝(she)(she)物(wu)體(ti)越(yue)(yue)(yue)近時,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)小(xiao)(xiao),拍攝(she)(she)距(ju)離(li)約(yue)遠,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)大。
4、接口(Mount)
相機與(yu)鏡頭的(de)連接(jie)方式(shi),常用的(de)包(bao)括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其中,c與(yu)cs接(jie)口(kou)的(de)主要區別在(zai)于(yu)鏡頭(tou)(tou)與(yu)攝像機接(jie)觸(chu)面(mian)至鏡頭(tou)(tou)焦平(ping)面(mian)的(de)距離(li)不同(tong),c型接(jie)口(kou)距離(li)為(wei)17.5mm,cs型接(jie)口(kou)距離(li)為(wei)12.5mm。
C型鏡(jing)(jing)頭與(yu)C型攝(she)像機,CS型鏡(jing)(jing)頭與(yu)CS型攝(she)像機可(ke)以(yi)配(pei)合使(shi)用,C型鏡(jing)(jing)頭搭配(pei)CS型搭配(pei)使(shi)用增加一個5mm的(de)C/CS轉接環就可(ke)以(yi)啦(la)。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭成像直徑(jing)可覆蓋最大(da)CCD芯片尺寸(傳感器尺寸,一(yi)英寸=25.4mm),主(zhu)要有(you)(you):1/2″(eg:應該(gai)是1/2英寸,靶面高度應該(gai)是6.4,具體計算(suan)有(you)(you)待查詢)、2/3″、1″和1″以上。
6、分辨率(Resolution)
分(fen)(fen)(fen)辨率代(dai)表鏡(jing)頭(tou)記錄物體細節的能(neng)(neng)力(li),以每毫米(mi)能(neng)(neng)夠分(fen)(fen)(fen)辨黑白對(dui)線(xian)的數量為計量單位,“線(xian)對(dui)/毫米(mi)(lp/mm)”,分(fen)(fen)(fen)辨率越(yue)高(gao)的成像(xiang)越(yue)清晰。我們常說的顯示分(fen)(fen)(fen)辨率是屏幕圖像(xiang)的精(jing)密(mi)度,指(zhi)圖形所(suo)能(neng)(neng)顯示像(xiang)素有多少。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭第一個(ge)工作面到被測物體距離。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相機實際拍攝到的區域(yu)尺(chi)寸。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯片(pian)尺(chi)寸除以(yi)視野范圍。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing)等于由物(wu)(wu)(wu)體與物(wu)(wu)(wu)鏡(jing)間媒(mei)質的折射率n與物(wu)(wu)(wu)鏡(jing)孔(kong)徑(jing)角的一半(a2)的正弦值(zhi)(zhi)的乘(cheng)積,計算(suan)公式為N.A=n*sina/2。數值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing)與其(qi)它(ta)光學參(can)數有著密切(qie)的關系,它(ta)與分辨率成(cheng)正比,與放大(da)率成(cheng)正比。也就是(shi)說數值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing),直(zhi)接決定了鏡(jing)頭分辨率,數值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing)越大(da),分辨率越高,否則反之。
11、后背焦(Flangedistance)
準確來說,后倍焦(jiao)是相(xiang)機(ji)的(de)一(yi)個(ge)參數,指(zhi)相(xiang)機(ji)接口平面(mian)到芯片(pian)的(de)距(ju)離。但在線掃(sao)描鏡(jing)頭(tou)或者大(da)面(mian)陣相(xiang)機(ji)的(de)鏡(jing)頭(tou)選(xuan)型時,后倍焦(jiao)是一(yi)個(ge)非常重要的(de)參數,因為它直接影響鏡(jing)頭(tou)的(de)配置。不同(tong)廠家(jia)的(de)相(xiang)機(ji),哪怕接口一(yi)樣也可能有不同(tong)的(de)后倍焦(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接口(kou)(kou)(kou)還是(shi)(shi)CS接口(kou)(kou)(kou),C接口(kou)(kou)(kou)的(de)接口(kou)(kou)(kou)距(ju)離是(shi)(shi)17.5mm,CS接口(kou)(kou)(kou)的(de)接口(kou)(kou)(kou)距(ju)離是(shi)(shi)12.5mm,用錯(cuo)了就不能合焦。
2、要根(gen)據感(gan)光(guang)(guang)器件的大小來選(xuan)擇(ze)鏡頭,是(shi)2/3寸(cun)感(gan)光(guang)(guang)芯片(pian)的要選(xuan)擇(ze)對應成像圈的鏡頭,如果選(xuan)擇(ze)了1/3"或1/2“的,會(hui)出現很大的暗角。
3、選擇焦(jiao)距(ju),即(ji)選擇視(shi)野范圍(wei)比觀測范圍(wei)稍大一點的(de)鏡頭。
4、景深(shen)與(yu)光(guang)(guang)環境的配(pei)合,光(guang)(guang)線充足,配(pei)備光(guang)(guang)源照射的地方(fang)可以選用(yong)小光(guang)(guang)圈(quan),加(jia)大(da)景深(shen),提高拍攝清晰度(du)。光(guang)(guang)線不足的地方(fang)需要稍大(da)一點的光(guang)(guang)圈(quan)或采用(yong)高感(gan)光(guang)(guang)度(du)的感(gan)光(guang)(guang)芯片。