视觉硬件基础(二):镜头的主要参数及相关特性


焦距


     镜头焦距指镜头光学后主点到焦点的距离,是镜头的重要性能指标。镜头焦距的长短决定着拍摄的工作距离、成像大小、视场角度大小及景深大小。一般常用的镜头的焦距为4mm、6mm、8mm、12mm、16mm、25mm、35mm、50mm。


光圈/相对直径


     相对孔径是指镜头直径与焦距的的比值;而光圈是相对孔径的倒数。通过调节镜头的光圈大小,可以控制镜头的入光量,图像的亮度也随之而变化。


视场/视场角


     视场是指镜头能观测的实际范围的物理尺寸,如图。在一般的应用中,镜头的视场大小和相机的分辨率,决定了视觉所能达到的视觉检测精度。

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     以被测目标的物象可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角,称为视场角。

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工作距离


     目标和镜头之间的距离叫做镜头的工作距离。实际使用时要注意的是,一个镜头不能对任意物距下的目标都能清晰成像,所以镜头的工作距离是个有限的范围。


最大兼容CCD尺寸


     所有镜头只能在一定的范围内清晰成像,最大兼容CCD尺寸指镜头能支持的最大清晰成像的范围。在实际选择相机和镜头时,要注意所选择的镜头的最大兼容CCD尺寸要大于或者等于所选择的相机芯片的尺寸。

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景深


     一个镜头,在垂直方向上,能清晰成像的空间距离,称为景深。一般来说,镜头的焦距越短,景深越大;焦距越长,景深越长,景深越小。对同个镜头,光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大。

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畸变


     镜头在成像时,特别是用短焦距镜头拍摄大视场,图像会产生形变,这种情况叫做镜头的畸变,这是由于镜头的光学结构和成像特征使然。拍摄的视场越大,所用的镜头的焦距越短,畸变的程序越明显。


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 从下图中可以明显看出横向的钢尺变得弯曲,并且钢尺本身宽窄不一。

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光学接口


     相机和镜头的连接方式即为镜头的光学接口,业内对于光学接口已经形成了标准的规范。例如C口、CS口、F口和K口。其中CS口可以转换为C口,但是C口不能转换为CS口。在工业应用中,一般C口和CS口应用在面阵相机上,F口用在线阵相机上。


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镜头分辨率


     镜头分辨率为两点间在无法识别前,能靠近的最近距离测量值,是衡量镜头将非常靠近的点、经及物体表面作为单独图元进行成像的能力。


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