鏡頭基本知識和選型方法

鏡頭技術指標

一、焦距

入(ru)射光(guang)(guang)平行(xing)于鏡頭(tou)光(guang)(guang)軸入(ru)射時，鏡頭(tou)后主點(dian)到成(cheng)像面的(de)距離，稱為焦(jiao)距。衡(heng)量光(guang)(guang)學(xue)系統對光(guang)(guang)線聚集或(huo)散發的(de)程度。

二、視場角

視場(chang)角是指鏡頭(tou)相(xiang)對成像面的張角。視場(chang)角由鏡頭(tou)焦距和像面尺寸決定(ding)，焦距越(yue)(yue)大，視場(chang)角越(yue)(yue)小，焦距越(yue)(yue)短，視場(chang)角越(yue)(yue)大。若Y為sensor的短邊尺寸，則短邊視場(chang)角20=2xarctany/2/f）

三、工作距離

鏡(jing)頭(tou)聚焦清晰時(shi)，被(bei)測表面(mian)與鏡(jing)頭(tou)最前端的(de)距(ju)離稱為鏡(jing)頭(tou)的(de)工作距(ju)離。

四、視野范圍

視野范圍(wei)是指物體被成像(xiang)的實際(ji)范圍(wei)。

五、光圈

光圈數(shu)又稱為(wei)F數(shu)，是像(xiang)方(fang)焦距與鏡頭(tou)(tou)入瞳直(zhi)徑(jing)的比(bi)值，光圈數(shu)越大(da)，鏡頭(tou)(tou)相對孔徑(jing)越小(xiao)，進光量(liang)越小(xiao)，圖(tu)像(xiang)亮度越暗，景深越大(da)。

    
 
 

六、景深

被攝物體能夠清晰成像的前后距離范圍。無需重新對焦，在一定工作距離內依舊可以成像清晰，這個成像清晰的距離就是景深。

由景深計算公式可以(yi)得到

（1）鏡(jing)頭(tou)光(guang)圈越(yue)大，景深(shen)(shen)越(yue)小                 （3）鏡(jing)頭(tou)對焦距離越(yue)近，景深(shen)(shen)越(yue)小

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

七、分辨率

一般用像(xiang)方空(kong)間分辨能力來描述(shu)鏡(jing)頭的(de)解像(xiang)力，單位為每mm內的(de)黑(hei)白線(xian)對數（1p/mm）；在搭配相(xiang)機使用時，鏡(jing)頭可分辨的(de)黑(hei)白線(xian)對寬度應(ying)小于(yu)或等(deng)于(yu)相(xiang)鄰兩個像(xiang)元尺寸；實際應(ying)用中(zhong)建議鏡(jing)頭的(de)分辨率要高于(yu)相(xiang)機的(de)分辨率。

 

八、畸變

畸變(bian)表征物體被鏡頭所成(cheng)像與真實(shi)形狀的失真程度，常(chang)見(jian)類型有桶形畸變(bian)和枕形畸變(bian)。

（1）鏡頭(tou)畸變大小與視場角有關系(xi)，與鏡頭(tou)光圈無關；

（2）畸變有助于實現大視場角，但因失真高(gao)對檢測不利(li)。

 九、靶面大小

鏡頭最(zui)大(da)成像(xiang)(xiang)面(mian)指經過鏡頭后所成像(xiang)(xiang)的最(zui)大(da)范圍，當其小于(yu)圖像(xiang)(xiang)傳(chuan)感器尺(chi)寸時(shi)，將出現暗角或黑(hei)邊。

十、相機接口

相(xiang)機(ji)(ji)接(jie)口為相(xiang)機(ji)(ji)與(yu)鏡(jing)頭(tou)的(de)連接(jie)方式，保證(zheng)鏡(jing)頭(tou)安裝緊固不(bu)松動和鏡(jing)頭(tou)所需后(hou)焦。鏡(jing)頭(tou)法蘭口即鏡(jing)頭(tou)安裝承靠面與(yu)成像(xiang)面的(de)距離(li)稱為法蘭后(hou)焦，不(bu)同鏡(jing)頭(tou)的(de)法蘭后(hou)焦不(bu)同，影響鏡(jing)頭(tou)對(dui)焦距離(li)、清晰度。

鏡頭選型流程(cheng)

一、計算鏡頭焦距

例(li)：如(ru)選用500M相機，像素(su)數2448×2048，像元大(da)小3.45um，要求工作距離(li)在400mm以內，檢測范圍(wei)120×100mm，則(ze)鏡頭焦(jiao)距為多少？

像面大小：2448×45um=8.45mm

利用

根(gen)據焦(jiao)距計算(suan)結果可選用(yong)焦(jiao)距25mm的(de)鏡頭，選用(yong)比計算(suan)結果小的(de)焦(jiao)距可以更好的(de)覆蓋(gai)檢測(ce)范圍(wei)。

 二、計算鏡頭像面

再根據選用的相(xiang)機500M，靶面(mian)大小為2/3英(ying)寸，鏡頭的像(xiang)面(mian)要大于等于相(xiang)機的靶面(mian)，則鏡頭需要選用2/3英(ying)寸以上的像(xiang)面(mian)。

初步選型鏡頭

 三、計算相機視野范圍和鏡頭視場角

例：選用130M相機(ji)，像素數1280×1024，像元大小4.8um，鏡(jing)頭焦距6mm，工作距離400mm，計算相機(ji)的視野范圍和鏡(jing)頭視場角？

像面大小：H=1280×4.8um=6.144mm，V=1024×4.8um=4.9152mm

利用