一、工業(yè)相機(jī)鏡頭上的參數(shù)含義
1、焦距(FocalLength)
焦距就是從鏡頭的中心點(diǎn)到膠平面(膠片或CCD)上所形成的清晰影像之間的距離,注意區(qū)分相機(jī)的焦距與單片凸透鏡的焦距是兩個(gè)概念,因?yàn)橄鄼C(jī)上安裝的鏡頭是多片薄的凸透鏡組成,單片凸透鏡的焦距是平行光線匯聚到一點(diǎn),這點(diǎn)到凸透鏡中心的距離。焦距的大小決定著視角大小,焦距數(shù)值小,視角大,所觀察的范圍也大;焦距數(shù)值大,視角小,觀察范圍小。
工業(yè)相機(jī)鏡頭焦距的參數(shù)用mm(毫米)來(lái)劃分的,常規(guī)的有6mm,8mm,12mm,16mm,25mm,35mm,50mm,75mm。一般6mm鏡頭在15m以內(nèi),8mm鏡頭在20m以內(nèi),視角約50度,12mm在30-40m以內(nèi),約30度,16mm在40-60以內(nèi)。
較常見普通相機(jī)有8mm,15mm,24mm,28mm,35mm,50mm,85mm,105mm,135mm,200mm,400mm,600mm,1200mm等,還有長(zhǎng)達(dá)2500mm超長(zhǎng)焦望遠(yuǎn)鏡頭。鏡頭根據(jù)其焦距的長(zhǎng)短,也即拍攝時(shí)的視角,可分為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、廣角鏡頭、和長(zhǎng)焦距鏡頭等。根據(jù)焦距能否調(diào)節(jié)分為定焦鏡頭和變焦鏡頭兩大類。
標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的視角約50度左右,這是人單眼在頭和眼不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下所能看到的視角,從標(biāo)準(zhǔn)鏡頭中觀察的感覺與我們平時(shí)所見的景物基本相同。35mm相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距多為40mm,50mm或55mm。120相機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距一般為80mm或75mm,相機(jī)片幅越大則標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距越大。而數(shù)碼相機(jī)由于其成像介質(zhì)(CCD或CMOS)有大有小,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距也不一致。
2、光圈(Iris)
光圈是一個(gè)用來(lái)控制光線通過(guò)鏡頭,進(jìn)入機(jī)身內(nèi)感光面光量的裝置,它通常是在鏡頭內(nèi),對(duì)于已經(jīng)制造好的鏡頭,我們不可以隨意的改變鏡頭的鏡頭,但是可以通過(guò)在鏡頭內(nèi)部加入多邊形或者圓形,并且面積可變的孔徑光柵來(lái)達(dá)到控制鏡頭通光量,這個(gè)裝置就是光圈。
光圈是如何控制進(jìn)光量的呢?我們可以把相機(jī)的光圈,想象成人的瞳孔。當(dāng)光線強(qiáng)烈時(shí),瞳孔會(huì)自動(dòng)變??;當(dāng)光線變?nèi)鯐r(shí),瞳孔便會(huì)自動(dòng)放大,保證周圍的一切在視網(wǎng)膜上能正常成像。
相機(jī)的光圈也是基于同樣的原理:當(dāng)光線不足時(shí),我們把光圈調(diào)大,自然可以讓更多光線進(jìn)入相機(jī),反之亦然。除了調(diào)整進(jìn)光量之外,光圈還有一個(gè)重要的作用:調(diào)整畫面的景深。
光圈用F表示,以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值來(lái)衡量,每個(gè)鏡頭上都標(biāo)有最大F值,例如:8mm/F1.4代表最大孔徑D為5.7mm,F(xiàn)值越小,光圈越大,F(xiàn)值越大,光圈越小。最佳光圈一般在f/4-f/8。
3、景深(Depth of Field,DOF)
景深是指在被攝物體聚焦清楚后,在物體前后一定距離內(nèi),其影像仍然清晰的范圍。景深隨鏡頭的光圈值、焦距、拍攝距離而變化,光圈越大,景深越小(淺),光圈越小,景深越大(深)。焦距越長(zhǎng),景深越小,焦距越短,景深越大。距離拍攝物體越近時(shí),景深越小,拍攝距離約遠(yuǎn),景深越大。
4、接口(Mount)
相機(jī)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接口的主要區(qū)別在于鏡頭與攝像機(jī)接觸面至鏡頭焦平面的距離不同,c型接口距離為17.5mm,cs型接口距離為12.5mm。
C型鏡頭與C型攝像機(jī),CS型鏡頭與CS型攝像機(jī)可以配合使用,C型鏡頭搭配CS型搭配使用增加一個(gè)5mm的C/CS轉(zhuǎn)接環(huán)就可以啦。
5、對(duì)應(yīng)最大CCD尺寸(SensorSize)
鏡頭成像直徑可覆蓋最大CCD芯片尺寸(傳感器尺寸,一英寸=25.4mm),主要有:1/2″(eg:應(yīng)該是1/2英寸,靶面高度應(yīng)該是6.4,具體計(jì)算有待查詢)、2/3″、1″和1″以上。
6、分辨率(Resolution)
分辨率代表鏡頭記錄物體細(xì)節(jié)的能力,以每毫米能夠分辨黑白對(duì)線的數(shù)量為計(jì)量單位,“線對(duì)/毫米(lp/mm)”,分辨率越高的成像越清晰。我們常說(shuō)的顯示分辨率是屏幕圖像的精密度,指圖形所能顯示像素有多少。
7、工作距離(Workingdistance,WD)
鏡頭第一個(gè)工作面到被測(cè)物體距離。
8、視野范圍(Field of View,F(xiàn)OV)
相機(jī)實(shí)際拍攝到的區(qū)域尺寸。
9、光學(xué)放大倍數(shù)(Magnification,b)
CCD/FOV,即芯片尺寸除以視野范圍。
10、數(shù)值孔徑(Numerical Aperture,NA)
數(shù)值孔徑等于由物體與物鏡間媒質(zhì)的折射率n與物鏡孔徑角的一半(a2)的正弦值的乘積,計(jì)算公式為N.A=n*sina/2。數(shù)值孔徑與其它光學(xué)參數(shù)有著密切的關(guān)系,它與分辨率成正比,與放大率成正比。也就是說(shuō)數(shù)值孔徑,直接決定了鏡頭分辨率,數(shù)值孔徑越大,分辨率越高,否則反之。
11、后背焦(Flangedistance)
準(zhǔn)確來(lái)說(shuō),后倍焦是相機(jī)的一個(gè)參數(shù),指相機(jī)接口平面到芯片的距離。但在線掃描鏡頭或者大面陣相機(jī)的鏡頭選型時(shí),后倍焦是一個(gè)非常重要的參數(shù),因?yàn)樗苯佑绊戠R頭的配置。不同廠家的相機(jī),哪怕接口一樣也可能有不同的后倍焦。
二、工業(yè)相機(jī)鏡頭如何選型
選擇工業(yè)相機(jī)鏡頭時(shí),要注意:
1、C接口還是CS接口,C接口的接口距離是17.5mm,CS接口的接口距離是12.5mm,用錯(cuò)了就不能合焦。
2、要根據(jù)感光器件的大小來(lái)選擇鏡頭,是2/3寸感光芯片的要選擇對(duì)應(yīng)成像圈的鏡頭,如果選擇了1/3"或1/2“的,會(huì)出現(xiàn)很大的暗角。
3、選擇焦距,即選擇視野范圍比觀測(cè)范圍稍大一點(diǎn)的鏡頭。
4、景深與光環(huán)境的配合,光線充足,配備光源照射的地方可以選用小光圈,加大景深,提高拍攝清晰度。光線不足的地方需要稍大一點(diǎn)的光圈或采用高感光度的感光芯片。