工业镜头篇之镜头参数

镜头实物

分辨率

镜头的分辨率是指单位毫米内能够分辨开的黑白相间的条纹对数,如下图所示:

注:目前的工业镜头的分辨率主要用适用于多大的像素来表示,比如500万像素的相机要配500万像素的镜头。

反差

反差也可称为对比度,计算方法如下:
反差=(照度的最大-照度的最小值)/(照度的最大+照度的最小值)

所以,反差的数值总是<=1,越接近于1反差越好,反差越好能分辨的亮度范围越大

MTF曲线

MTF(Modulation Transfer Function,调制传递函数)是分析镜头解像能力的比较科学的方法。基于分辨率和反差计算的量化参数,越接近于1越好
详细内容参考 工业镜头篇 第七讲 什么是镜头的MTF曲线?用MTF曲线评价镜头的好坏,这里不再赘述。

靶面尺寸

靶面尺寸指物体经过镜头成像在感光芯片上的最大尺寸,由于历史遗留问题,数码相机中的1英寸≠25.4mm,而是16mm。之前的感光元件是真空管,1英寸的真空管除去外面的玻璃罩子,实际的成像区域只有16mm。

CCD/CMOS靶面尺寸各型号一览(参考:史上最全的工业相机CCD/CMOS靶面尺寸规格说明):

型号 宽高比 光导摄像管
直径(mm)
靶面区域
对角线(mm) 宽(mm) 高(mm) 转换系数*
(Crop Factor)
1/6" 4:3 4.233 3.000 2.400 1.800 14.422
1/4" 6.350 4.000 3.200 2.400 10.817
4.500 3.600 2.700 9.615
1/3.6" 7.056 5.000 4.000 3.000 8.653
1/3.2" 7.938 5.678 4.536 3.416 7.620
1/3" 8.467 6.000 4.800 3.600 7.211
1/2.7" 9.407 6.592 5.270 3.960 6.564
6.718 5.371 4.035 6.441
1/2.5" 10.160 7.182 5.760 4.290 6.024
1/2.3" 11.044 7.700 6.160 4.620 5.619
1/2" 12.700 8.000 6.400 4.800 5.408
1/1.8" 14.111 8.933 7.176 5.319 4.843
1/1.7" 14.941 9.500 7.600 5.700 4.554
1/1.6" 15.875 10.070 8.080 6.010 4.297
2/3" 16.933 11.000 8.800 6.600 3.933
1" 25.400 16.000 12.800 9.600 2.704
4/3" Olympus
E-P1/E-500
33.867 21.633 17.307 12.980 2.000
Kodak
KAF-5100CE
22.280 17.824 13.368 1.942
传统型号 22.500 18.000 13.500 1.923
Foveon X3 3:2 N/A 24.878 20.700 13.800 1.739
1.8"
**
Sony's APS-C 45.720 25.878 21.500 14.400 1.672
Canon's APS-C 26.681 22.200 14.800 1.622
27.042 22.500 15.000 1.600
27.264 22.700 15.100 1.587
Nikon "DX" 28.400 23.600~23.700 15.500~15.800 1.523
APS-C film 30.148 25.100 16.700 1.435
Canon's APS-H N/A 32.339 27.000 17.800 1.338
34.475 28.700 19.100 1.255
35mm film 43.267 36.000 24.000 1.000
Leica S2 54.083 45.000 30.000 0.800
Kodak KAF 3900 13:10 63.965 50.700 39.000 0.676

实在查不到靶面尺寸,可以使用分辨率乘于像元尺寸得到靶面尺寸,只是像元尺寸的误差会导致计算的靶面尺寸存在误差。

几何像差

影响成像质量:球差、象散、场曲重、慧差(了解一下即可)
影响成像形状:枕形畸变(长焦镜头),桶形畸变(短焦镜头),通过标定算法可矫正畸变

!

简单选项

镜头选项的时候要注意以下几点:

  • 镜头靶面尺寸需要大于等于相机CCD靶面尺寸,否则成像有黑边
  • 镜头的接口和相机接口匹配,C镜头可通过转接口安装到CS相机(不推荐),CS镜头无法安装到C接口相机
  • 计算正确的焦距

知道CCD尺寸、物距、物体大小(观察范围)求焦距:
焦距=(物距×CCD尺寸)/物体大小

参考资料

热门相关:总裁的秘密爱人   一等狂妃:邪王,请接招!   楚氏赘婿   重生之女将星   我是仙凡