一、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
焦(jiao)(jiao)距就是(shi)(shi)從鏡頭的(de)(de)中心(xin)點(dian)到膠平面(膠片(pian)或CCD)上(shang)所形成的(de)(de)清晰影像之間的(de)(de)距離(li),注意(yi)區分相(xiang)機的(de)(de)焦(jiao)(jiao)距與(yu)單片(pian)凸透鏡的(de)(de)焦(jiao)(jiao)距是(shi)(shi)兩個概念,因為(wei)相(xiang)機上(shang)安(an)裝的(de)(de)鏡頭是(shi)(shi)多(duo)片(pian)薄的(de)(de)凸透鏡組成,單片(pian)凸透鏡的(de)(de)焦(jiao)(jiao)距是(shi)(shi)平行光線匯聚到一點(dian),這點(dian)到凸透鏡中心(xin)的(de)(de)距離(li)。焦(jiao)(jiao)距的(de)(de)大(da)(da)小(xiao)(xiao)(xiao)決(jue)定著視(shi)角(jiao)大(da)(da)小(xiao)(xiao)(xiao),焦(jiao)(jiao)距數值小(xiao)(xiao)(xiao),視(shi)角(jiao)大(da)(da),所觀(guan)察的(de)(de)范(fan)(fan)圍也(ye)大(da)(da);焦(jiao)(jiao)距數值大(da)(da),視(shi)角(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao),觀(guan)察范(fan)(fan)圍小(xiao)(xiao)(xiao)。
工業相機鏡頭焦(jiao)距的參數(shu)用(yong)mm(毫(hao)米)來(lai)劃(hua)分的,常規的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一(yi)般6mm鏡頭在15m以(yi)(yi)(yi)內(nei)(nei)(nei),8mm鏡頭在20m以(yi)(yi)(yi)內(nei)(nei)(nei),視角約(yue)50度,12mm在30-40m以(yi)(yi)(yi)內(nei)(nei)(nei),約(yue)30度,16mm在40-60以(yi)(yi)(yi)內(nei)(nei)(nei)。
較(jiao)常見普通相機有(you)8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等(deng),還有(you)長(chang)達2500mm超(chao)長(chang)焦(jiao)(jiao)望遠鏡(jing)(jing)頭(tou)。鏡(jing)(jing)頭(tou)根據其(qi)焦(jiao)(jiao)距的長(chang)短,也即(ji)拍攝時的視(shi)角,可分為標準鏡(jing)(jing)頭(tou)、廣角鏡(jing)(jing)頭(tou)、和(he)長(chang)焦(jiao)(jiao)距鏡(jing)(jing)頭(tou)等(deng)。根據焦(jiao)(jiao)距能否調節分為定焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)頭(tou)和(he)變焦(jiao)(jiao)鏡(jing)(jing)頭(tou)兩大類。
標準(zhun)(zhun)(zhun)鏡頭(tou)的(de)視(shi)角(jiao)約50度左右,這是人單(dan)眼(yan)在頭(tou)和(he)眼(yan)不(bu)轉動(dong)的(de)情況下所能看到的(de)視(shi)角(jiao),從標準(zhun)(zhun)(zhun)鏡頭(tou)中觀察的(de)感覺與我們(men)平時(shi)所見的(de)景物(wu)基本相(xiang)同。35mm相(xiang)機(ji)的(de)標準(zhun)(zhun)(zhun)鏡頭(tou)的(de)焦(jiao)距多為40mm,50mm或(huo)55mm。120相(xiang)機(ji)的(de)標準(zhun)(zhun)(zhun)鏡頭(tou)焦(jiao)距一般為80mm或(huo)75mm,相(xiang)機(ji)片幅越大則標準(zhun)(zhun)(zhun)鏡頭(tou)的(de)焦(jiao)距越大。而數碼(ma)相(xiang)機(ji)由于其成像介質(CCD或(huo)CMOS)有大有小,標準(zhun)(zhun)(zhun)鏡頭(tou)的(de)焦(jiao)距也不(bu)一致。
2、光圈(Iris)
光(guang)圈是一個(ge)用來控制光(guang)線通(tong)過(guo)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou),進入機身內感(gan)光(guang)面(mian)光(guang)量(liang)的(de)裝置(zhi),它(ta)通(tong)常是在鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)內,對于(yu)已經(jing)制造好的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou),我們不可(ke)以隨意的(de)改變鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou),但是可(ke)以通(tong)過(guo)在鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)內部加入多邊(bian)形(xing)或(huo)者圓形(xing),并且(qie)面(mian)積可(ke)變的(de)孔(kong)徑光(guang)柵(zha)來達到控制鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)通(tong)光(guang)量(liang),這個(ge)裝置(zhi)就是光(guang)圈。
光(guang)圈(quan)是如何(he)控制進光(guang)量(liang)的(de)呢?我(wo)們可以把相機的(de)光(guang)圈(quan),想象成人的(de)瞳孔(kong)(kong)。當光(guang)線(xian)強(qiang)烈時,瞳孔(kong)(kong)會(hui)自動(dong)變(bian)小;當光(guang)線(xian)變(bian)弱時,瞳孔(kong)(kong)便會(hui)自動(dong)放大,保證周圍的(de)一切在視網膜(mo)上能正(zheng)常成像。
相機(ji)的(de)光圈(quan)也是(shi)基于同樣的(de)原(yuan)理:當光線不足時,我們把光圈(quan)調大,自(zi)然(ran)可(ke)以讓更多光線進入(ru)相機(ji),反之(zhi)亦然(ran)。除了調整進光量之(zhi)外(wai),光圈(quan)還有一個(ge)重要的(de)作用:調整畫面的(de)景深。
光圈(quan)用F表示,以鏡頭焦(jiao)距f和(he)通光孔(kong)徑D的比值(zhi)來衡(heng)量,每(mei)個(ge)鏡頭上都標有(you)最大(da)F值(zhi),例如:8mm/F1.4代(dai)表最大(da)孔(kong)徑D為5.7mm,F值(zhi)越小(xiao),光圈(quan)越大(da),F值(zhi)越大(da),光圈(quan)越小(xiao)。最佳(jia)光圈(quan)一般在(zai)f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景(jing)(jing)深是指在(zai)被攝物(wu)體聚(ju)焦(jiao)清楚(chu)后,在(zai)物(wu)體前(qian)后一定距(ju)離(li)內,其(qi)影像(xiang)仍然清晰的范圍。景(jing)(jing)深隨鏡頭的光(guang)(guang)圈(quan)(quan)值、焦(jiao)距(ju)、拍(pai)攝距(ju)離(li)而變(bian)化,光(guang)(guang)圈(quan)(quan)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)大,景(jing)(jing)深越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)小(淺),光(guang)(guang)圈(quan)(quan)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)小,景(jing)(jing)深越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)大(深)。焦(jiao)距(ju)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)長,景(jing)(jing)深越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)小,焦(jiao)距(ju)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)短,景(jing)(jing)深越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)大。距(ju)離(li)拍(pai)攝物(wu)體越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)近時(shi),景(jing)(jing)深越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)小,拍(pai)攝距(ju)離(li)約遠(yuan),景(jing)(jing)深越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)大。
4、接口(Mount)
相機與(yu)鏡(jing)頭的(de)連接(jie)方式,常用的(de)包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其中,c與(yu)cs接(jie)口的主要區別(bie)在于(yu)鏡頭(tou)與(yu)攝像(xiang)機接(jie)觸面(mian)至鏡頭(tou)焦平面(mian)的距(ju)離不同,c型接(jie)口距(ju)離為(wei)17.5mm,cs型接(jie)口距(ju)離為(wei)12.5mm。
C型(xing)(xing)鏡(jing)頭與(yu)(yu)C型(xing)(xing)攝像機(ji)(ji),CS型(xing)(xing)鏡(jing)頭與(yu)(yu)CS型(xing)(xing)攝像機(ji)(ji)可以配(pei)合使用,C型(xing)(xing)鏡(jing)頭搭配(pei)CS型(xing)(xing)搭配(pei)使用增(zeng)加一個5mm的(de)C/CS轉(zhuan)接環就(jiu)可以啦。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭成像(xiang)直徑可覆蓋最大CCD芯片(pian)尺寸(cun)(cun)(傳感(gan)器尺寸(cun)(cun),一(yi)英(ying)寸(cun)(cun)=25.4mm),主要有:1/2″(eg:應(ying)該是(shi)1/2英(ying)寸(cun)(cun),靶(ba)面高(gao)度應(ying)該是(shi)6.4,具體計算(suan)有待查(cha)詢)、2/3″、1″和1″以上。
6、分辨率(Resolution)
分辨(bian)率代表鏡頭記錄物體細節的(de)能(neng)(neng)力,以每毫(hao)米能(neng)(neng)夠分辨(bian)黑(hei)白對線(xian)(xian)的(de)數量為計量單(dan)位,“線(xian)(xian)對/毫(hao)米(lp/mm)”,分辨(bian)率越高的(de)成像越清晰。我們常說的(de)顯示(shi)(shi)分辨(bian)率是屏幕(mu)圖(tu)(tu)像的(de)精密度,指(zhi)圖(tu)(tu)形(xing)所能(neng)(neng)顯示(shi)(shi)像素有(you)多少。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭第一個工作面到被(bei)測物(wu)體(ti)距離(li)。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相機實際拍(pai)攝到的區域尺寸。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯片尺寸除以視(shi)野(ye)范圍。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)孔徑(jing)(jing)等(deng)于(yu)由物體與(yu)物鏡(jing)間媒質的(de)折射(she)率(lv)n與(yu)物鏡(jing)孔徑(jing)(jing)角的(de)一(yi)半(ban)(a2)的(de)正(zheng)弦(xian)值(zhi)(zhi)的(de)乘積,計算公式為(wei)N.A=n*sina/2。數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)孔徑(jing)(jing)與(yu)其它光學參(can)數(shu)(shu)有(you)著密切的(de)關系,它與(yu)分(fen)辨率(lv)成正(zheng)比,與(yu)放大率(lv)成正(zheng)比。也就(jiu)是說(shuo)數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)孔徑(jing)(jing),直接決定了(le)鏡(jing)頭(tou)分(fen)辨率(lv),數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)孔徑(jing)(jing)越大,分(fen)辨率(lv)越高(gao),否則反之(zhi)。
11、后背焦(Flangedistance)
準確來(lai)說,后倍焦是相(xiang)機(ji)的一(yi)個(ge)參數(shu),指相(xiang)機(ji)接口平面到芯片的距離。但(dan)在線掃描鏡頭(tou)或者大面陣相(xiang)機(ji)的鏡頭(tou)選型時,后倍焦是一(yi)個(ge)非常重要的參數(shu),因為它直(zhi)接影響鏡頭(tou)的配置。不同(tong)(tong)廠家的相(xiang)機(ji),哪怕接口一(yi)樣也(ye)可能有不同(tong)(tong)的后倍焦。
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)(kou)(kou)還是CS接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)(kou),C接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)(kou)的接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)(kou)距離(li)是17.5mm,CS接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)(kou)的接(jie)(jie)(jie)口(kou)(kou)(kou)距離(li)是12.5mm,用錯了就不能合焦。
2、要根據感光(guang)器件(jian)的(de)大(da)小來選擇鏡頭,是2/3寸感光(guang)芯片的(de)要選擇對應成(cheng)像圈(quan)的(de)鏡頭,如(ru)果選擇了1/3"或(huo)1/2“的(de),會出現很大(da)的(de)暗(an)角(jiao)。
3、選(xuan)擇焦(jiao)距(ju),即選(xuan)擇視野范(fan)圍(wei)比觀測范(fan)圍(wei)稍大(da)一點的鏡頭。
4、景(jing)深與光(guang)(guang)環境的(de)(de)配(pei)合,光(guang)(guang)線充(chong)足(zu),配(pei)備光(guang)(guang)源(yuan)照射的(de)(de)地方可以選用(yong)小光(guang)(guang)圈,加大景(jing)深,提高拍攝清晰度。光(guang)(guang)線不足(zu)的(de)(de)地方需要稍大一點的(de)(de)光(guang)(guang)圈或(huo)采用(yong)高感(gan)光(guang)(guang)度的(de)(de)感(gan)光(guang)(guang)芯片。