一、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
焦(jiao)距就是從鏡(jing)頭的(de)(de)中(zhong)心點到膠(jiao)平面(膠(jiao)片或CCD)上所(suo)形成的(de)(de)清晰(xi)影像之間的(de)(de)距離,注意區分相機的(de)(de)焦(jiao)距與單片凸(tu)(tu)(tu)透(tou)鏡(jing)的(de)(de)焦(jiao)距是兩(liang)個概念,因為相機上安(an)裝的(de)(de)鏡(jing)頭是多片薄(bo)的(de)(de)凸(tu)(tu)(tu)透(tou)鏡(jing)組成,單片凸(tu)(tu)(tu)透(tou)鏡(jing)的(de)(de)焦(jiao)距是平行光線(xian)匯(hui)聚到一點,這(zhe)點到凸(tu)(tu)(tu)透(tou)鏡(jing)中(zhong)心的(de)(de)距離。焦(jiao)距的(de)(de)大(da)(da)小(xiao)決定著視(shi)角(jiao)(jiao)大(da)(da)小(xiao),焦(jiao)距數(shu)(shu)值小(xiao),視(shi)角(jiao)(jiao)大(da)(da),所(suo)觀察的(de)(de)范(fan)圍也大(da)(da);焦(jiao)距數(shu)(shu)值大(da)(da),視(shi)角(jiao)(jiao)小(xiao),觀察范(fan)圍小(xiao)。
工業相機鏡(jing)頭(tou)焦距的(de)參數用mm(毫(hao)米)來(lai)劃分的(de),常規(gui)的(de)有(you)6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一(yi)般6mm鏡(jing)頭(tou)在15m以(yi)(yi)內(nei)(nei),8mm鏡(jing)頭(tou)在20m以(yi)(yi)內(nei)(nei),視角(jiao)約50度,12mm在30-40m以(yi)(yi)內(nei)(nei),約30度,16mm在40-60以(yi)(yi)內(nei)(nei)。
較常見普(pu)通相機有(you)(you)8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有(you)(you)長(chang)達2500mm超長(chang)焦(jiao)(jiao)望遠鏡(jing)頭(tou)。鏡(jing)頭(tou)根據(ju)其焦(jiao)(jiao)距(ju)的(de)長(chang)短(duan),也即(ji)拍攝時的(de)視(shi)角,可分(fen)為(wei)標準鏡(jing)頭(tou)、廣角鏡(jing)頭(tou)、和長(chang)焦(jiao)(jiao)距(ju)鏡(jing)頭(tou)等。根據(ju)焦(jiao)(jiao)距(ju)能否(fou)調節分(fen)為(wei)定(ding)焦(jiao)(jiao)鏡(jing)頭(tou)和變焦(jiao)(jiao)鏡(jing)頭(tou)兩大類。
標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)視角(jiao)約(yue)50度左(zuo)右(you),這是(shi)人單眼(yan)在頭(tou)(tou)和(he)眼(yan)不轉動的(de)(de)情況下所(suo)能(neng)看到(dao)的(de)(de)視角(jiao),從標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)中(zhong)觀察(cha)的(de)(de)感覺與我們平時所(suo)見的(de)(de)景物基本相(xiang)同(tong)。35mm相(xiang)機(ji)(ji)的(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)焦距多為40mm,50mm或(huo)55mm。120相(xiang)機(ji)(ji)的(de)(de)標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)焦距一(yi)般為80mm或(huo)75mm,相(xiang)機(ji)(ji)片幅越(yue)(yue)大則標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)焦距越(yue)(yue)大。而數碼相(xiang)機(ji)(ji)由于其成像介質(zhi)(CCD或(huo)CMOS)有大有小,標(biao)(biao)準(zhun)(zhun)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)的(de)(de)焦距也不一(yi)致(zhi)。
2、光圈(Iris)
光(guang)(guang)圈是(shi)一個(ge)用來控(kong)制光(guang)(guang)線(xian)通(tong)過(guo)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou),進入機身內(nei)(nei)感光(guang)(guang)面光(guang)(guang)量的(de)裝置(zhi),它通(tong)常是(shi)在(zai)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)內(nei)(nei),對于已經制造好的(de)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou),我們不(bu)可(ke)(ke)以隨意的(de)改變(bian)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)的(de)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou),但是(shi)可(ke)(ke)以通(tong)過(guo)在(zai)鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)內(nei)(nei)部加入多邊形或者圓(yuan)形,并且面積(ji)可(ke)(ke)變(bian)的(de)孔徑光(guang)(guang)柵來達到控(kong)制鏡(jing)(jing)(jing)頭(tou)通(tong)光(guang)(guang)量,這個(ge)裝置(zhi)就(jiu)是(shi)光(guang)(guang)圈。
光(guang)圈是如(ru)何控(kong)制進(jin)光(guang)量(liang)的呢?我們可(ke)以把相機的光(guang)圈,想象成人(ren)的瞳(tong)孔。當光(guang)線(xian)強烈時(shi),瞳(tong)孔會(hui)(hui)自動變(bian)小;當光(guang)線(xian)變(bian)弱時(shi),瞳(tong)孔便會(hui)(hui)自動放大,保(bao)證周圍的一(yi)切在視網膜上能正常(chang)成像。
相機(ji)的(de)光圈(quan)(quan)也是基于同樣的(de)原理:當光線不足時,我們把光圈(quan)(quan)調大,自然可以(yi)讓更(geng)多光線進入(ru)相機(ji),反之亦然。除了調整進光量之外,光圈(quan)(quan)還有一個重要的(de)作用(yong):調整畫(hua)面的(de)景深。
光(guang)圈(quan)用F表示,以鏡頭焦距f和通光(guang)孔(kong)徑D的比(bi)值(zhi)來(lai)衡(heng)量,每個鏡頭上都標(biao)有最(zui)大F值(zhi),例如(ru):8mm/F1.4代表最(zui)大孔(kong)徑D為(wei)5.7mm,F值(zhi)越小(xiao),光(guang)圈(quan)越大,F值(zhi)越大,光(guang)圈(quan)越小(xiao)。最(zui)佳光(guang)圈(quan)一般在(zai)f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)是指在被攝物(wu)體(ti)聚焦(jiao)清(qing)楚(chu)后(hou),在物(wu)體(ti)前后(hou)一定(ding)距(ju)(ju)離內,其(qi)影像仍然清(qing)晰的(de)范圍。景(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)隨鏡頭的(de)光圈(quan)值、焦(jiao)距(ju)(ju)、拍攝距(ju)(ju)離而變化,光圈(quan)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)大(da)(da),景(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)小(xiao)(淺),光圈(quan)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)小(xiao),景(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)大(da)(da)(深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen))。焦(jiao)距(ju)(ju)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)長,景(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)小(xiao),焦(jiao)距(ju)(ju)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)短,景(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)大(da)(da)。距(ju)(ju)離拍攝物(wu)體(ti)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)近時,景(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)小(xiao),拍攝距(ju)(ju)離約遠,景(jing)深(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)越(yue)(yue)(yue)(yue)(yue)大(da)(da)。
4、接口(Mount)
相(xiang)機與鏡頭的連接方式,常用的包括C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其中,c與cs接(jie)口(kou)的主要區別在(zai)于鏡(jing)(jing)頭(tou)與攝(she)像機接(jie)觸面(mian)至鏡(jing)(jing)頭(tou)焦平面(mian)的距離(li)不同,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(xing)鏡(jing)(jing)頭與C型(xing)攝像(xiang)機(ji),CS型(xing)鏡(jing)(jing)頭與CS型(xing)攝像(xiang)機(ji)可(ke)以配(pei)合使(shi)用,C型(xing)鏡(jing)(jing)頭搭配(pei)CS型(xing)搭配(pei)使(shi)用增加一個5mm的(de)C/CS轉接環就可(ke)以啦(la)。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭成(cheng)像直(zhi)徑可覆蓋最大CCD芯片尺寸(cun)(傳感器尺寸(cun),一英寸(cun)=25.4mm),主要有(you):1/2″(eg:應(ying)該是1/2英寸(cun),靶面高度應(ying)該是6.4,具體計算(suan)有(you)待查詢)、2/3″、1″和1″以上。
6、分辨率(Resolution)
分辨(bian)(bian)率(lv)代表鏡頭記(ji)錄物體細節(jie)的(de)能(neng)(neng)力,以每毫米能(neng)(neng)夠分辨(bian)(bian)黑(hei)白對線的(de)數量為(wei)計(ji)量單位,“線對/毫米(lp/mm)”,分辨(bian)(bian)率(lv)越高的(de)成像(xiang)(xiang)越清晰(xi)。我們常說的(de)顯(xian)示分辨(bian)(bian)率(lv)是屏幕圖像(xiang)(xiang)的(de)精密(mi)度(du),指圖形所能(neng)(neng)顯(xian)示像(xiang)(xiang)素有多少(shao)。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭第一個工作(zuo)面到(dao)被測物體距(ju)離。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相機實際拍攝到(dao)的區域尺寸。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯(xin)片尺寸除以視野范圍。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)孔徑(jing)等(deng)于由物(wu)體與(yu)(yu)(yu)物(wu)鏡(jing)間媒(mei)質的(de)(de)折射率(lv)n與(yu)(yu)(yu)物(wu)鏡(jing)孔徑(jing)角的(de)(de)一半(a2)的(de)(de)正(zheng)弦值(zhi)(zhi)的(de)(de)乘積,計算公式(shi)為N.A=n*sina/2。數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)孔徑(jing)與(yu)(yu)(yu)其它光學(xue)參數(shu)(shu)有著密切的(de)(de)關系,它與(yu)(yu)(yu)分辨率(lv)成正(zheng)比(bi),與(yu)(yu)(yu)放大率(lv)成正(zheng)比(bi)。也就是說數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)孔徑(jing),直接決(jue)定了鏡(jing)頭分辨率(lv),數(shu)(shu)值(zhi)(zhi)孔徑(jing)越(yue)大,分辨率(lv)越(yue)高(gao),否則(ze)反之(zhi)。
11、后背焦(Flangedistance)
準確來(lai)說,后倍(bei)焦(jiao)(jiao)是相(xiang)(xiang)機(ji)的(de)一個(ge)參(can)數(shu),指相(xiang)(xiang)機(ji)接口平面到芯片(pian)的(de)距離。但在線掃描鏡頭或者大面陣相(xiang)(xiang)機(ji)的(de)鏡頭選(xuan)型時,后倍(bei)焦(jiao)(jiao)是一個(ge)非(fei)常重要的(de)參(can)數(shu),因為它直接影響鏡頭的(de)配(pei)置。不同(tong)廠家的(de)相(xiang)(xiang)機(ji),哪怕(pa)接口一樣也可能有不同(tong)的(de)后倍(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(jie)口(kou)(kou)還是(shi)CS接(jie)口(kou)(kou),C接(jie)口(kou)(kou)的接(jie)口(kou)(kou)距離(li)是(shi)17.5mm,CS接(jie)口(kou)(kou)的接(jie)口(kou)(kou)距離(li)是(shi)12.5mm,用錯(cuo)了就不能合焦。
2、要(yao)根(gen)據感光器件的(de)大小來選(xuan)擇(ze)鏡頭,是2/3寸感光芯片的(de)要(yao)選(xuan)擇(ze)對應成像圈(quan)的(de)鏡頭,如(ru)果(guo)選(xuan)擇(ze)了1/3"或1/2“的(de),會出現很大的(de)暗角。
3、選(xuan)擇焦距,即選(xuan)擇視野范(fan)圍比觀測范(fan)圍稍大一點的鏡頭。
4、景(jing)深與(yu)光環境的(de)(de)(de)配合,光線充足,配備光源照射的(de)(de)(de)地方可(ke)以選用(yong)(yong)小(xiao)光圈(quan),加大景(jing)深,提(ti)高拍攝清(qing)晰度。光線不足的(de)(de)(de)地方需(xu)要稍大一點(dian)的(de)(de)(de)光圈(quan)或采用(yong)(yong)高感(gan)(gan)光度的(de)(de)(de)感(gan)(gan)光芯(xin)片。