一、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
焦(jiao)距(ju)就(jiu)是從鏡(jing)頭的(de)(de)中心(xin)點(dian)(dian)到(dao)膠(jiao)平面(膠(jiao)片(pian)或CCD)上所形成的(de)(de)清晰影像之間的(de)(de)距(ju)離(li),注意(yi)區分(fen)相機(ji)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)與單片(pian)凸(tu)透(tou)鏡(jing)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)是兩個概念(nian),因為相機(ji)上安(an)裝(zhuang)的(de)(de)鏡(jing)頭是多片(pian)薄的(de)(de)凸(tu)透(tou)鏡(jing)組成,單片(pian)凸(tu)透(tou)鏡(jing)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)是平行(xing)光線匯聚到(dao)一點(dian)(dian),這點(dian)(dian)到(dao)凸(tu)透(tou)鏡(jing)中心(xin)的(de)(de)距(ju)離(li)。焦(jiao)距(ju)的(de)(de)大(da)(da)小決定著視角大(da)(da)小,焦(jiao)距(ju)數值小,視角大(da)(da),所觀(guan)察的(de)(de)范(fan)圍也大(da)(da);焦(jiao)距(ju)數值大(da)(da),視角小,觀(guan)察范(fan)圍小。
工業相機鏡頭(tou)(tou)(tou)焦距的參數用(yong)mm(毫米(mi))來劃分的,常規(gui)的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡頭(tou)(tou)(tou)在(zai)15m以內,8mm鏡頭(tou)(tou)(tou)在(zai)20m以內,視角約50度,12mm在(zai)30-40m以內,約30度,16mm在(zai)40-60以內。
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(chang)(chang)達(da)2500mm超(chao)長(chang)(chang)焦(jiao)(jiao)望(wang)遠鏡(jing)(jing)頭。鏡(jing)(jing)頭根據其焦(jiao)(jiao)距的長(chang)(chang)短(duan),也即拍(pai)攝(she)時的視角(jiao),可分(fen)為(wei)標準(zhun)鏡(jing)(jing)頭、廣角(jiao)鏡(jing)(jing)頭、和(he)長(chang)(chang)焦(jiao)(jiao)距鏡(jing)(jing)頭等。根據焦(jiao)(jiao)距能否調節分(fen)為(wei)定焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)頭和(he)變(bian)焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)頭兩(liang)大類(lei)。
標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)視角約50度左右,這是人單眼在頭(tou)和眼不轉(zhuan)動的(de)(de)情況(kuang)下所(suo)能看到(dao)的(de)(de)視角,從(cong)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)中(zhong)觀察的(de)(de)感覺與我們平(ping)時所(suo)見的(de)(de)景物基本相(xiang)同。35mm相(xiang)機的(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)焦距(ju)多為(wei)40mm,50mm或55mm。120相(xiang)機的(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)焦距(ju)一(yi)般為(wei)80mm或75mm,相(xiang)機片幅越大則標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)焦距(ju)越大。而數(shu)碼相(xiang)機由于其成像(xiang)介質(CCD或CMOS)有大有小,標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)的(de)(de)焦距(ju)也不一(yi)致。
2、光圈(Iris)
光(guang)(guang)圈是一個(ge)用來控(kong)制(zhi)光(guang)(guang)線(xian)通(tong)過鏡(jing)(jing)(jing)頭,進入機(ji)身內感光(guang)(guang)面光(guang)(guang)量的(de)裝置(zhi)(zhi),它通(tong)常是在(zai)鏡(jing)(jing)(jing)頭內,對于已(yi)經制(zhi)造好的(de)鏡(jing)(jing)(jing)頭,我們不可(ke)(ke)以隨意的(de)改變(bian)鏡(jing)(jing)(jing)頭的(de)鏡(jing)(jing)(jing)頭,但是可(ke)(ke)以通(tong)過在(zai)鏡(jing)(jing)(jing)頭內部加(jia)入多邊(bian)形(xing)或(huo)者圓形(xing),并且面積可(ke)(ke)變(bian)的(de)孔徑光(guang)(guang)柵(zha)來達到控(kong)制(zhi)鏡(jing)(jing)(jing)頭通(tong)光(guang)(guang)量,這個(ge)裝置(zhi)(zhi)就是光(guang)(guang)圈。
光(guang)圈(quan)是如何控制進光(guang)量的(de)呢?我們可(ke)以(yi)把相機的(de)光(guang)圈(quan),想象成人(ren)的(de)瞳(tong)(tong)孔(kong)。當光(guang)線(xian)強烈(lie)時,瞳(tong)(tong)孔(kong)會(hui)自動變小;當光(guang)線(xian)變弱(ruo)時,瞳(tong)(tong)孔(kong)便(bian)會(hui)自動放大,保證周圍的(de)一切在視網(wang)膜上能(neng)正常成像(xiang)。
相機(ji)(ji)的光(guang)(guang)(guang)圈(quan)(quan)也是基于同(tong)樣的原理:當光(guang)(guang)(guang)線不足(zu)時(shi),我們(men)把光(guang)(guang)(guang)圈(quan)(quan)調(diao)大,自然可以讓更多光(guang)(guang)(guang)線進(jin)入相機(ji)(ji),反之(zhi)亦然。除了(le)調(diao)整進(jin)光(guang)(guang)(guang)量之(zhi)外,光(guang)(guang)(guang)圈(quan)(quan)還(huan)有(you)一個重要的作用:調(diao)整畫(hua)面的景深。
光圈用(yong)F表示(shi),以鏡頭焦(jiao)距(ju)f和(he)通光孔(kong)徑(jing)D的比值(zhi)來衡量,每個鏡頭上都標有最大F值(zhi),例如:8mm/F1.4代(dai)表最大孔(kong)徑(jing)D為5.7mm,F值(zhi)越(yue)小,光圈越(yue)大,F值(zhi)越(yue)大,光圈越(yue)小。最佳(jia)光圈一般在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景深(shen)(shen)(shen)是(shi)指在(zai)被(bei)攝(she)物體(ti)聚焦(jiao)(jiao)(jiao)清楚(chu)后,在(zai)物體(ti)前后一定距離(li)內,其(qi)影像仍然(ran)清晰的(de)范圍(wei)。景深(shen)(shen)(shen)隨鏡頭的(de)光圈值(zhi)、焦(jiao)(jiao)(jiao)距、拍攝(she)距離(li)而(er)變(bian)化(hua),光圈越(yue)大(da),景深(shen)(shen)(shen)越(yue)小(淺),光圈越(yue)小,景深(shen)(shen)(shen)越(yue)大(da)(深(shen)(shen)(shen))。焦(jiao)(jiao)(jiao)距越(yue)長(chang),景深(shen)(shen)(shen)越(yue)小,焦(jiao)(jiao)(jiao)距越(yue)短(duan),景深(shen)(shen)(shen)越(yue)大(da)。距離(li)拍攝(she)物體(ti)越(yue)近時,景深(shen)(shen)(shen)越(yue)小,拍攝(she)距離(li)約遠(yuan),景深(shen)(shen)(shen)越(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。
其中,c與cs接口的主要(yao)區別(bie)在于鏡頭與攝像機接觸面(mian)至鏡頭焦平面(mian)的距離不同,c型接口距離為17.5mm,cs型接口距離為12.5mm。
C型(xing)鏡(jing)頭(tou)與(yu)C型(xing)攝像(xiang)機(ji),CS型(xing)鏡(jing)頭(tou)與(yu)CS型(xing)攝像(xiang)機(ji)可(ke)以配合使(shi)用,C型(xing)鏡(jing)頭(tou)搭配CS型(xing)搭配使(shi)用增加一個5mm的C/CS轉接(jie)環就可(ke)以啦。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭(tou)成像直徑可(ke)覆蓋(gai)最大(da)CCD芯片尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(傳感器尺(chi)(chi)寸(cun)(cun),一英寸(cun)(cun)=25.4mm),主要(yao)有(you)(you):1/2″(eg:應該是1/2英寸(cun)(cun),靶面高度(du)應該是6.4,具體計算有(you)(you)待(dai)查詢)、2/3″、1″和1″以上(shang)。
6、分辨率(Resolution)
分辨(bian)率代表(biao)鏡(jing)頭記錄物體(ti)細節(jie)的(de)(de)能(neng)(neng)力,以每毫米能(neng)(neng)夠分辨(bian)黑白對線的(de)(de)數量為計量單位,“線對/毫米(lp/mm)”,分辨(bian)率越高(gao)的(de)(de)成像越清晰。我們常說(shuo)的(de)(de)顯示(shi)(shi)分辨(bian)率是屏幕圖像的(de)(de)精密度,指圖形(xing)所能(neng)(neng)顯示(shi)(shi)像素有(you)多少。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡(jing)頭第一個(ge)工(gong)作面到(dao)被測物體距離。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相機實際拍攝(she)到(dao)的區(qu)域尺寸。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯(xin)片尺寸除(chu)以視野范圍。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數(shu)(shu)(shu)值孔徑等(deng)于由物(wu)體(ti)與(yu)物(wu)鏡間媒質的(de)折射率(lv)(lv)n與(yu)物(wu)鏡孔徑角的(de)一半(ban)(a2)的(de)正(zheng)(zheng)弦(xian)值的(de)乘積,計(ji)算公(gong)式為(wei)N.A=n*sina/2。數(shu)(shu)(shu)值孔徑與(yu)其它光學參數(shu)(shu)(shu)有著(zhu)密(mi)切(qie)的(de)關系,它與(yu)分辨率(lv)(lv)成正(zheng)(zheng)比(bi)(bi),與(yu)放大率(lv)(lv)成正(zheng)(zheng)比(bi)(bi)。也就是說(shuo)數(shu)(shu)(shu)值孔徑,直接決定了(le)鏡頭分辨率(lv)(lv),數(shu)(shu)(shu)值孔徑越大,分辨率(lv)(lv)越高,否則反之(zhi)。
11、后背焦(Flangedistance)
準確來說,后(hou)倍(bei)焦(jiao)(jiao)是相(xiang)機的(de)一個(ge)參(can)數,指相(xiang)機接(jie)(jie)口平面(mian)到芯片(pian)的(de)距離。但在線掃(sao)描鏡(jing)頭或者大面(mian)陣相(xiang)機的(de)鏡(jing)頭選型時,后(hou)倍(bei)焦(jiao)(jiao)是一個(ge)非常(chang)重要的(de)參(can)數,因為它直接(jie)(jie)影(ying)響鏡(jing)頭的(de)配置。不同(tong)(tong)廠家的(de)相(xiang)機,哪怕接(jie)(jie)口一樣也可能有不同(tong)(tong)的(de)后(hou)倍(bei)焦(jiao)(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)還是(shi)CS接口(kou)(kou),C接口(kou)(kou)的接口(kou)(kou)距離(li)是(shi)17.5mm,CS接口(kou)(kou)的接口(kou)(kou)距離(li)是(shi)12.5mm,用錯了(le)就不能合焦。
2、要根據感(gan)(gan)光器件的(de)(de)大(da)小來選(xuan)擇(ze)鏡(jing)頭,是2/3寸感(gan)(gan)光芯片的(de)(de)要選(xuan)擇(ze)對應成像圈(quan)的(de)(de)鏡(jing)頭,如果選(xuan)擇(ze)了1/3"或1/2“的(de)(de),會出現很大(da)的(de)(de)暗角。
3、選擇(ze)焦距,即選擇(ze)視野范(fan)圍比觀測范(fan)圍稍大一點的鏡頭。
4、景深與(yu)光環境的(de)(de)(de)(de)(de)配合,光線充足,配備光源(yuan)照射的(de)(de)(de)(de)(de)地方可以選用(yong)小光圈(quan),加(jia)大(da)景深,提高(gao)拍攝清晰度(du)。光線不(bu)足的(de)(de)(de)(de)(de)地方需要(yao)稍(shao)大(da)一點的(de)(de)(de)(de)(de)光圈(quan)或采用(yong)高(gao)感(gan)光度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)感(gan)光芯片。