鏡頭基本知識(shí)和選型方法

鏡頭技術(shù)指標(biāo)

一、焦距

入射光平行于鏡頭光軸入射時(shí)，鏡頭后主點(diǎn)到成像面的距離，稱為焦距。衡量光學(xué)系統(tǒng)對(duì)光線聚集或散發(fā)的程度。

二、視場(chǎng)角

視場(chǎng)角是指鏡頭相對(duì)成像面的張角。視場(chǎng)角由鏡頭焦距和像面尺寸決定，焦距越大，視場(chǎng)角越小，焦距越短，視場(chǎng)角越大。若Y為sensor的短邊尺寸，則短邊視場(chǎng)角20=2xarctany/2/f）

三、工作距離

鏡頭聚焦清晰時(shí)，被測(cè)表面與鏡頭最前端的距離稱為鏡頭的工作距離。

四、視野范圍

視野范圍是指物體被成像的實(shí)際范圍。

五、光圈

光圈數(shù)又稱為F數(shù)，是像方焦距與鏡頭入瞳直徑的比值，光圈數(shù)越大，鏡頭相對(duì)孔徑越小，進(jìn)光量越小，圖像亮度越暗，景深越大。

    
 
 

六、景深

被攝物體能夠清晰成像的前后距離范圍。無(wú)需重新對(duì)焦，在一定工作距離內(nèi)依舊可以成像清晰，這個(gè)成像清晰的距離就是景深。

由景深計(jì)算公式可以得到

（1）鏡頭光圈越大，景深越小                 （3）鏡頭對(duì)焦距離越近，景深越小

（2）鏡頭焦距越長(zhǎng)，景深越小                 （4）后景深大于前景深

七、分辨率

一般用像方空間分辨能力來(lái)描述鏡頭的解像力，單位為每mm內(nèi)的黑白線對(duì)數(shù)（1p/mm）；在搭配相機(jī)使用時(shí)，鏡頭可分辨的黑白線對(duì)寬度應(yīng)小于或等于相鄰兩個(gè)像元尺寸；實(shí)際應(yīng)用中建議鏡頭的分辨率要高于相機(jī)的分辨率。

 

八、畸變

畸變表征物體被鏡頭所成像與真實(shí)形狀的失真程度，常見類型有桶形畸變和枕形畸變。

（1）鏡頭畸變大小與視場(chǎng)角有關(guān)系，與鏡頭光圈無(wú)關(guān)；

（2）畸變有助于實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)角，但因失真高對(duì)檢測(cè)不利。

 九、靶面大小

鏡頭最大成像面指經(jīng)過(guò)鏡頭后所成像的最大范圍，當(dāng)其小于圖像傳感器尺寸時(shí)，將出現(xiàn)暗角或黑邊。

十、相機(jī)接口

相機(jī)接口為相機(jī)與鏡頭的連接方式，保證鏡頭安裝緊固不松動(dòng)和鏡頭所需后焦。鏡頭法蘭口即鏡頭安裝承靠面與成像面的距離稱為法蘭后焦，不同鏡頭的法蘭后焦不同，影響鏡頭對(duì)焦距離、清晰度。

鏡頭選型流程

一、計(jì)算鏡頭焦距

例：如選用500M相機(jī)，像素?cái)?shù)2448×2048，像元大小3.45um，要求工作距離在400mm以內(nèi)，檢測(cè)范圍120×100mm，則鏡頭焦距為多少？

像面大小：2448×45um=8.45mm

利用

根據(jù)焦距計(jì)算結(jié)果可選用焦距25mm的鏡頭，選用比計(jì)算結(jié)果小的焦距可以更好的覆蓋檢測(cè)范圍。

 二、計(jì)算鏡頭像面

再根據(jù)選用的相機(jī)500M，靶面大小為2/3英寸，鏡頭的像面要大于等于相機(jī)的靶面，則鏡頭需要選用2/3英寸以上的像面。

初步選型鏡頭

 三、計(jì)算相機(jī)視野范圍和鏡頭視場(chǎng)角

例：選用130M相機(jī)，像素?cái)?shù)1280×1024，像元大小4.8um，鏡頭焦距6mm，工作距離400mm，計(jì)算相機(jī)的視野范圍和鏡頭視場(chǎng)角？

像面大?。篐=1280×4.8um=6.144mm，V=1024×4.8um=4.9152mm

利用