一、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
焦(jiao)距(ju)(ju)就是(shi)從鏡(jing)頭的(de)(de)中(zhong)心點(dian)到膠(jiao)平面(膠(jiao)片(pian)(pian)或CCD)上所形成的(de)(de)清晰影(ying)像之間的(de)(de)距(ju)(ju)離,注(zhu)意區分相機的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)與(yu)單片(pian)(pian)凸(tu)透(tou)鏡(jing)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)是(shi)兩個概念,因為相機上安(an)裝的(de)(de)鏡(jing)頭是(shi)多片(pian)(pian)薄的(de)(de)凸(tu)透(tou)鏡(jing)組成,單片(pian)(pian)凸(tu)透(tou)鏡(jing)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)是(shi)平行光線匯聚到一點(dian),這點(dian)到凸(tu)透(tou)鏡(jing)中(zhong)心的(de)(de)距(ju)(ju)離。焦(jiao)距(ju)(ju)的(de)(de)大(da)小決定(ding)著視(shi)角大(da)小,焦(jiao)距(ju)(ju)數(shu)值小,視(shi)角大(da),所觀察(cha)的(de)(de)范圍(wei)也大(da);焦(jiao)距(ju)(ju)數(shu)值大(da),視(shi)角小,觀察(cha)范圍(wei)小。
工業相機鏡頭焦距的參(can)數用mm(毫米)來劃分的,常規的有(you)6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡頭在(zai)(zai)15m以內(nei)(nei),8mm鏡頭在(zai)(zai)20m以內(nei)(nei),視(shi)角約50度(du),12mm在(zai)(zai)30-40m以內(nei)(nei),約30度(du),16mm在(zai)(zai)40-60以內(nei)(nei)。
較(jiao)常見普(pu)通(tong)相機有8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等(deng),還有長達2500mm超(chao)長焦望(wang)遠鏡(jing)頭(tou)(tou)。鏡(jing)頭(tou)(tou)根(gen)據其焦距的長短,也(ye)即拍攝時(shi)的視(shi)角(jiao),可分(fen)為標準鏡(jing)頭(tou)(tou)、廣(guang)角(jiao)鏡(jing)頭(tou)(tou)、和長焦距鏡(jing)頭(tou)(tou)等(deng)。根(gen)據焦距能否調節分(fen)為定焦鏡(jing)頭(tou)(tou)和變焦鏡(jing)頭(tou)(tou)兩(liang)大類。
標準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)視角約50度(du)左右,這是(shi)人單眼(yan)在(zai)頭(tou)和眼(yan)不(bu)轉動(dong)的(de)(de)情況下(xia)所(suo)能(neng)看到(dao)的(de)(de)視角,從標準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)中(zhong)觀察的(de)(de)感覺與我們平時所(suo)見的(de)(de)景物基本相(xiang)(xiang)(xiang)同。35mm相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)標準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)多為40mm,50mm或55mm。120相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)標準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)焦(jiao)距(ju)(ju)一(yi)般(ban)為80mm或75mm,相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)片幅越大(da)則標準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)越大(da)。而數碼(ma)相(xiang)(xiang)(xiang)機(ji)(ji)(ji)由于其成像介質(CCD或CMOS)有(you)大(da)有(you)小,標準(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)(ju)也不(bu)一(yi)致。
2、光圈(Iris)
光(guang)(guang)圈是(shi)(shi)一個用來(lai)(lai)控(kong)制(zhi)(zhi)光(guang)(guang)線通(tong)過鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou),進(jin)入機身內感光(guang)(guang)面(mian)光(guang)(guang)量的(de)裝(zhuang)置,它通(tong)常(chang)是(shi)(shi)在鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)內,對于已經(jing)制(zhi)(zhi)造好(hao)的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou),我們不可(ke)(ke)以(yi)隨意的(de)改變(bian)(bian)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou),但是(shi)(shi)可(ke)(ke)以(yi)通(tong)過在鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)內部(bu)加(jia)入多邊形或(huo)者圓(yuan)形,并且面(mian)積(ji)可(ke)(ke)變(bian)(bian)的(de)孔徑光(guang)(guang)柵(zha)來(lai)(lai)達(da)到控(kong)制(zhi)(zhi)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)通(tong)光(guang)(guang)量,這個裝(zhuang)置就(jiu)是(shi)(shi)光(guang)(guang)圈。
光(guang)圈是(shi)如何控制進光(guang)量的(de)呢(ni)?我們可以把(ba)相機的(de)光(guang)圈,想(xiang)象成人的(de)瞳孔。當光(guang)線(xian)強(qiang)烈時,瞳孔會(hui)自動(dong)變小(xiao);當光(guang)線(xian)變弱時,瞳孔便會(hui)自動(dong)放大(da),保證周圍的(de)一切(qie)在視網膜上(shang)能正常成像(xiang)。
相機(ji)的(de)光(guang)(guang)圈(quan)也是基于同樣的(de)原理:當光(guang)(guang)線不(bu)足時,我(wo)們(men)把光(guang)(guang)圈(quan)調(diao)(diao)大,自然(ran)可以讓更多光(guang)(guang)線進入相機(ji),反之(zhi)亦然(ran)。除了調(diao)(diao)整(zheng)進光(guang)(guang)量之(zhi)外,光(guang)(guang)圈(quan)還有一個(ge)重要的(de)作用:調(diao)(diao)整(zheng)畫(hua)面(mian)的(de)景深。
光(guang)(guang)圈用F表(biao)示,以鏡頭(tou)焦距f和通光(guang)(guang)孔徑D的比值(zhi)來衡量,每(mei)個鏡頭(tou)上(shang)都標有最大F值(zhi),例如:8mm/F1.4代表(biao)最大孔徑D為5.7mm,F值(zhi)越(yue)小(xiao),光(guang)(guang)圈越(yue)大,F值(zhi)越(yue)大,光(guang)(guang)圈越(yue)小(xiao)。最佳光(guang)(guang)圈一般在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景(jing)深(shen)(shen)是指在(zai)被攝物(wu)(wu)體聚(ju)焦清楚(chu)后(hou),在(zai)物(wu)(wu)體前后(hou)一(yi)定距(ju)離內,其影(ying)像(xiang)仍(reng)然清晰(xi)的范圍(wei)。景(jing)深(shen)(shen)隨(sui)鏡頭的光圈值、焦距(ju)、拍(pai)(pai)攝距(ju)離而變化,光圈越(yue)大(da)(da),景(jing)深(shen)(shen)越(yue)小(xiao)(淺),光圈越(yue)小(xiao),景(jing)深(shen)(shen)越(yue)大(da)(da)(深(shen)(shen))。焦距(ju)越(yue)長(chang),景(jing)深(shen)(shen)越(yue)小(xiao),焦距(ju)越(yue)短,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)大(da)(da)。距(ju)離拍(pai)(pai)攝物(wu)(wu)體越(yue)近時,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)小(xiao),拍(pai)(pai)攝距(ju)離約(yue)遠,景(jing)深(shen)(shen)越(yue)大(da)(da)。
4、接口(Mount)
相機(ji)與鏡頭(tou)的(de)連接方式,常(chang)用的(de)包(bao)括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其中,c與cs接(jie)口的主(zhu)要區別在于鏡頭(tou)與攝像機接(jie)觸(chu)面(mian)至(zhi)鏡頭(tou)焦平面(mian)的距離(li)不同(tong),c型接(jie)口距離(li)為(wei)17.5mm,cs型接(jie)口距離(li)為(wei)12.5mm。
C型(xing)鏡頭(tou)(tou)與C型(xing)攝像機,CS型(xing)鏡頭(tou)(tou)與CS型(xing)攝像機可以(yi)(yi)配(pei)(pei)合使(shi)用,C型(xing)鏡頭(tou)(tou)搭(da)配(pei)(pei)CS型(xing)搭(da)配(pei)(pei)使(shi)用增加一個5mm的C/CS轉接環就可以(yi)(yi)啦(la)。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭(tou)成像(xiang)直徑可覆蓋最大CCD芯片尺(chi)寸(cun)(傳感器尺(chi)寸(cun),一英寸(cun)=25.4mm),主要有:1/2″(eg:應該(gai)是(shi)1/2英寸(cun),靶面高度應該(gai)是(shi)6.4,具體計算有待查詢)、2/3″、1″和1″以(yi)上(shang)。
6、分辨率(Resolution)
分辨率(lv)代表(biao)鏡頭(tou)記錄物體(ti)細(xi)節(jie)的(de)(de)能力,以每毫米能夠分辨黑白對線的(de)(de)數量為計量單(dan)位,“線對/毫米(lp/mm)”,分辨率(lv)越高的(de)(de)成像(xiang)越清(qing)晰。我們常說的(de)(de)顯示(shi)分辨率(lv)是(shi)屏(ping)幕圖(tu)像(xiang)的(de)(de)精密度,指圖(tu)形(xing)所(suo)能顯示(shi)像(xiang)素(su)有多少。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭(tou)第一個工(gong)作面(mian)到(dao)被測物體(ti)距離。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相機實際拍攝(she)到的區域尺寸(cun)。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯片(pian)尺(chi)寸(cun)除(chu)以視野(ye)范圍(wei)。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing)等(deng)于由物(wu)體(ti)與(yu)(yu)物(wu)鏡(jing)間媒質的折射(she)率n與(yu)(yu)物(wu)鏡(jing)孔(kong)徑(jing)角的一半(a2)的正(zheng)弦值(zhi)(zhi)的乘(cheng)積,計算(suan)公式(shi)為N.A=n*sina/2。數值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing)與(yu)(yu)其(qi)它光學(xue)參(can)數有著密切的關系,它與(yu)(yu)分(fen)(fen)辨率成正(zheng)比,與(yu)(yu)放大(da)率成正(zheng)比。也(ye)就是說數值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing),直(zhi)接(jie)決定了(le)鏡(jing)頭分(fen)(fen)辨率,數值(zhi)(zhi)孔(kong)徑(jing)越大(da),分(fen)(fen)辨率越高,否則反之。
11、后背焦(Flangedistance)
準確(que)來說,后(hou)倍(bei)焦(jiao)是相(xiang)機的(de)(de)一(yi)個參數(shu),指相(xiang)機接口平面(mian)到芯片的(de)(de)距離。但在線掃描鏡頭或者大(da)面(mian)陣相(xiang)機的(de)(de)鏡頭選型時,后(hou)倍(bei)焦(jiao)是一(yi)個非(fei)常重要(yao)的(de)(de)參數(shu),因為它直(zhi)接影響鏡頭的(de)(de)配(pei)置(zhi)。不同(tong)廠(chang)家的(de)(de)相(xiang)機,哪怕接口一(yi)樣也可(ke)能有不同(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)口還是(shi)CS接(jie)口,C接(jie)口的接(jie)口距離(li)是(shi)17.5mm,CS接(jie)口的接(jie)口距離(li)是(shi)12.5mm,用錯(cuo)了(le)就不能合焦。
2、要(yao)(yao)根據感(gan)光(guang)器件的(de)(de)大小(xiao)來選擇(ze)鏡頭(tou),是2/3寸感(gan)光(guang)芯片的(de)(de)要(yao)(yao)選擇(ze)對應(ying)成像圈(quan)的(de)(de)鏡頭(tou),如果選擇(ze)了1/3"或1/2“的(de)(de),會出現很大的(de)(de)暗角(jiao)。
3、選擇焦距,即選擇視野范圍比觀測范圍稍(shao)大一(yi)點的鏡頭。
4、景深(shen)與光環(huan)境的(de)配合,光線充足,配備光源照射的(de)地(di)方可以(yi)選用小光圈,加大景深(shen),提高(gao)拍(pai)攝清晰度。光線不(bu)足的(de)地(di)方需要稍(shao)大一點(dian)的(de)光圈或采用高(gao)感光度的(de)感光芯片(pian)。