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
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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
- 工业镜头篇 第六讲 什么是镜头的反差?用反差评价镜头的好坏。
- 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。
- 史上最全的工业相机CCD/CMOS靶面尺寸规格说明
- 工业镜头篇 第九讲 什么是镜头的几何像差? 镜头上的调节环分别是什么功能?
- 工业镜头篇 第十讲(完结) 工业镜头的选型要点有哪些?
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