一、工業相機鏡頭上的參數含義
1、焦距(FocalLength)
焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)就是(shi)從鏡(jing)(jing)(jing)頭的(de)(de)中心點(dian)到(dao)(dao)膠平面(膠片或(huo)CCD)上(shang)所形成的(de)(de)清晰影像之間的(de)(de)距(ju)離(li)(li),注意區分相(xiang)機的(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)與單片凸(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)是(shi)兩(liang)個(ge)概念,因為相(xiang)機上(shang)安裝的(de)(de)鏡(jing)(jing)(jing)頭是(shi)多(duo)片薄的(de)(de)凸(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)組(zu)成,單片凸(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)是(shi)平行光(guang)線匯聚(ju)到(dao)(dao)一點(dian),這點(dian)到(dao)(dao)凸(tu)透鏡(jing)(jing)(jing)中心的(de)(de)距(ju)離(li)(li)。焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)的(de)(de)大(da)小(xiao)決(jue)定著(zhu)視角大(da)小(xiao),焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)數值小(xiao),視角大(da),所觀(guan)察(cha)的(de)(de)范圍也大(da);焦(jiao)(jiao)(jiao)距(ju)數值大(da),視角小(xiao),觀(guan)察(cha)范圍小(xiao)。
工業相機鏡(jing)頭焦距的(de)參(can)數(shu)用(yong)mm(毫米)來劃分的(de),常規的(de)有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡(jing)頭在15m以內(nei)(nei)(nei),8mm鏡(jing)頭在20m以內(nei)(nei)(nei),視角(jiao)約50度(du),12mm在30-40m以內(nei)(nei)(nei),約30度(du),16mm在40-60以內(nei)(nei)(nei)。
較(jiao)常(chang)見普通相(xiang)機有(you)8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有(you)長(chang)達2500mm超長(chang)焦(jiao)(jiao)望(wang)遠鏡(jing)頭(tou)(tou)。鏡(jing)頭(tou)(tou)根據其焦(jiao)(jiao)距(ju)的(de)長(chang)短,也即(ji)拍攝時的(de)視角,可分為標準鏡(jing)頭(tou)(tou)、廣角鏡(jing)頭(tou)(tou)、和長(chang)焦(jiao)(jiao)距(ju)鏡(jing)頭(tou)(tou)等。根據焦(jiao)(jiao)距(ju)能否調節分為定焦(jiao)(jiao)鏡(jing)頭(tou)(tou)和變焦(jiao)(jiao)鏡(jing)頭(tou)(tou)兩大類。
標(biao)準(zhun)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)的視角約50度(du)左右(you),這是人單眼(yan)在(zai)頭(tou)(tou)(tou)和眼(yan)不轉動的情況下所能看(kan)到的視角,從標(biao)準(zhun)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)中觀(guan)察的感覺與我們平時所見(jian)的景物(wu)基本相同。35mm相機的標(biao)準(zhun)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)的焦(jiao)距多為40mm,50mm或(huo)(huo)55mm。120相機的標(biao)準(zhun)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)焦(jiao)距一般為80mm或(huo)(huo)75mm,相機片幅越大(da)則標(biao)準(zhun)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)的焦(jiao)距越大(da)。而數碼相機由(you)于其成(cheng)像(xiang)介質(CCD或(huo)(huo)CMOS)有(you)大(da)有(you)小,標(biao)準(zhun)鏡(jing)頭(tou)(tou)(tou)的焦(jiao)距也不一致。
2、光圈(Iris)
光(guang)圈是一個用來(lai)控制(zhi)光(guang)線通過鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou),進入(ru)機身內(nei)感光(guang)面(mian)光(guang)量的裝置,它(ta)通常(chang)是在鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)內(nei),對于已經制(zhi)造好(hao)的鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou),我們不可以(yi)隨意的改(gai)變鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)的鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou),但(dan)是可以(yi)通過在鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)內(nei)部加入(ru)多邊形(xing)或者圓形(xing),并(bing)且(qie)面(mian)積可變的孔(kong)徑(jing)光(guang)柵來(lai)達到控制(zhi)鏡(jing)(jing)頭(tou)(tou)(tou)通光(guang)量,這個裝置就是光(guang)圈。
光(guang)(guang)(guang)圈(quan)是如何控(kong)制(zhi)進(jin)光(guang)(guang)(guang)量的(de)呢?我們可(ke)以把相(xiang)機的(de)光(guang)(guang)(guang)圈(quan),想象成(cheng)人(ren)的(de)瞳(tong)孔(kong)(kong)。當光(guang)(guang)(guang)線(xian)強烈時(shi),瞳(tong)孔(kong)(kong)會(hui)自(zi)(zi)動(dong)變(bian)小(xiao);當光(guang)(guang)(guang)線(xian)變(bian)弱時(shi),瞳(tong)孔(kong)(kong)便會(hui)自(zi)(zi)動(dong)放(fang)大,保證(zheng)周圍的(de)一(yi)切在視(shi)網(wang)膜上能正常成(cheng)像(xiang)。
相機的光圈(quan)也是基于同樣的原理(li):當光線不(bu)足(zu)時,我們把光圈(quan)調大,自然可以讓更(geng)多光線進入(ru)相機,反之亦然。除了調整(zheng)進光量(liang)之外,光圈(quan)還有一(yi)個重要的作用:調整(zheng)畫面的景深。
光(guang)圈(quan)用F表(biao)示(shi),以(yi)鏡頭焦距f和通光(guang)孔(kong)徑(jing)D的比值來(lai)衡量,每個(ge)鏡頭上都標(biao)有最大F值,例如:8mm/F1.4代表(biao)最大孔(kong)徑(jing)D為5.7mm,F值越小,光(guang)圈(quan)越大,F值越大,光(guang)圈(quan)越小。最佳(jia)光(guang)圈(quan)一般在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景深(shen)(shen)是指在被攝(she)物(wu)(wu)體(ti)(ti)聚焦清(qing)楚后,在物(wu)(wu)體(ti)(ti)前后一(yi)定距離(li)內,其影像仍(reng)然清(qing)晰的(de)范圍(wei)。景深(shen)(shen)隨(sui)鏡頭的(de)光圈值、焦距、拍(pai)攝(she)距離(li)而變化,光圈越(yue)大(da),景深(shen)(shen)越(yue)小(淺),光圈越(yue)小,景深(shen)(shen)越(yue)大(da)(深(shen)(shen))。焦距越(yue)長,景深(shen)(shen)越(yue)小,焦距越(yue)短,景深(shen)(shen)越(yue)大(da)。距離(li)拍(pai)攝(she)物(wu)(wu)體(ti)(ti)越(yue)近時,景深(shen)(shen)越(yue)小,拍(pai)攝(she)距離(li)約(yue)遠,景深(shen)(shen)越(yue)大(da)。
4、接口(Mount)
相機與(yu)鏡頭的連(lian)接方式,常用的包括(kuo)C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75。
其中,c與cs接(jie)口(kou)的主要區別在于鏡頭與攝像機(ji)接(jie)觸面至鏡頭焦(jiao)平面的距(ju)(ju)離(li)(li)不同,c型(xing)接(jie)口(kou)距(ju)(ju)離(li)(li)為17.5mm,cs型(xing)接(jie)口(kou)距(ju)(ju)離(li)(li)為12.5mm。
C型鏡(jing)(jing)頭與(yu)C型攝(she)像(xiang)(xiang)機(ji),CS型鏡(jing)(jing)頭與(yu)CS型攝(she)像(xiang)(xiang)機(ji)可(ke)以配合使(shi)用,C型鏡(jing)(jing)頭搭配CS型搭配使(shi)用增加一(yi)個(ge)5mm的C/CS轉接環就可(ke)以啦。
5、對應最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭(tou)成像直(zhi)徑(jing)可覆蓋最大CCD芯(xin)片尺寸(cun)(cun)(cun)(傳感器尺寸(cun)(cun)(cun),一英(ying)寸(cun)(cun)(cun)=25.4mm),主要(yao)有(you):1/2″(eg:應(ying)該(gai)(gai)是1/2英(ying)寸(cun)(cun)(cun),靶面高度應(ying)該(gai)(gai)是6.4,具體計算有(you)待(dai)查詢)、2/3″、1″和1″以上。
6、分辨率(Resolution)
分(fen)辨率代表鏡頭(tou)記錄物體(ti)細(xi)節的能力,以每毫米能夠(gou)分(fen)辨黑白對線(xian)的數(shu)量(liang)為計量(liang)單位,“線(xian)對/毫米(lp/mm)”,分(fen)辨率越高的成像(xiang)越清晰。我們常說的顯示(shi)分(fen)辨率是屏幕圖像(xiang)的精密度,指圖形(xing)所(suo)能顯示(shi)像(xiang)素有多少。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭第一個(ge)工作(zuo)面到被(bei)測物體距離。
8、視野范圍(Field of View,FOV)
相(xiang)機實際拍(pai)攝(she)到的區域尺寸。
9、光學放大倍數(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯片尺寸(cun)除(chu)以視野范圍。
10、數值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數(shu)(shu)(shu)值(zhi)孔徑(jing)(jing)等于由(you)物(wu)(wu)體與(yu)物(wu)(wu)鏡間媒(mei)質的折射率(lv)n與(yu)物(wu)(wu)鏡孔徑(jing)(jing)角的一半(a2)的正弦值(zhi)的乘積(ji),計算公式為N.A=n*sina/2。數(shu)(shu)(shu)值(zhi)孔徑(jing)(jing)與(yu)其(qi)它光學參數(shu)(shu)(shu)有著密切的關系,它與(yu)分(fen)辨率(lv)成正比,與(yu)放大率(lv)成正比。也(ye)就(jiu)是說數(shu)(shu)(shu)值(zhi)孔徑(jing)(jing),直接決(jue)定了鏡頭分(fen)辨率(lv),數(shu)(shu)(shu)值(zhi)孔徑(jing)(jing)越(yue)大,分(fen)辨率(lv)越(yue)高,否則(ze)反之。
11、后背焦(Flangedistance)
準(zhun)確來說,后倍焦是(shi)相機(ji)的(de)一(yi)個(ge)參數,指相機(ji)接(jie)口(kou)平(ping)面到芯片的(de)距(ju)離。但在線掃描鏡頭或者大面陣相機(ji)的(de)鏡頭選型時,后倍焦是(shi)一(yi)個(ge)非常重要(yao)的(de)參數,因為它(ta)直接(jie)影響鏡頭的(de)配置。不同(tong)廠家的(de)相機(ji),哪怕接(jie)口(kou)一(yi)樣(yang)也可能有不同(tong)的(de)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)口還是CS接(jie)口,C接(jie)口的(de)接(jie)口距(ju)離(li)是17.5mm,CS接(jie)口的(de)接(jie)口距(ju)離(li)是12.5mm,用錯了就不能合焦(jiao)。
2、要(yao)根據(ju)感光器(qi)件的(de)大小來選擇鏡(jing)頭,是2/3寸感光芯片的(de)要(yao)選擇對應成像圈(quan)的(de)鏡(jing)頭,如果選擇了(le)1/3"或1/2“的(de),會出現(xian)很(hen)大的(de)暗角。
3、選(xuan)擇焦距,即(ji)選(xuan)擇視野范圍(wei)比(bi)觀測范圍(wei)稍大一點的鏡(jing)頭。
4、景深(shen)與光(guang)(guang)環境的(de)配(pei)合,光(guang)(guang)線充(chong)足,配(pei)備光(guang)(guang)源照射的(de)地(di)(di)方可以選(xuan)用(yong)小光(guang)(guang)圈,加大景深(shen),提高拍攝清晰(xi)度(du)。光(guang)(guang)線不足的(de)地(di)(di)方需要稍大一點的(de)光(guang)(guang)圈或采(cai)用(yong)高感(gan)光(guang)(guang)度(du)的(de)感(gan)光(guang)(guang)芯(xin)片(pian)。