工业相机镜头的主要参数

2025-07-22 08:51:58
一、镜头主要参数
1. 焦距(Focal Length)

定义:焦距是从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。
影响因素:
焦距数值小:视角大,观察范围广。
焦距数值大:视角小,观察范围窄。

分类:定焦镜头(焦距固定)、变焦镜头(焦距可调)。


2.光圈(Iris)

定义:用F表示,以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。每个镜头上都标有最大F值。
计算方法:F = f / D
影响因素:
F值越小:光圈越大,进光量多,适合弱光环境。

F值越大:光圈越小,进光量少,适合强光环境。


3.对应最大CCD尺寸(Sensor Size)

定义:镜头成像直径可覆盖的最大CCD芯片尺寸。

常见尺寸:1/2″、2/3″、1″和1″以上。


4.接口(Mount)

定义:镜头与相机的连接方式。

常见接口:C、CS、F、V、T2、Leica、M42x1、M75x0.75等。接口类型的不同和镜头性能及质量并无直接关系,只是接口方式的不同,一般可以也找到各种常用接口之间的转接口。C接口和CS接口是工业摄像机最常见的国际标准接口,为1英寸-32UN英制螺纹连接口,C型接口和CS型接口的螺纹连接是一样的,区别在于C型接口的后截距为17.5mm,CS型接口的后截距为12.5mm。所以CS型接口的摄像机可以和C口及CS口的镜头连接使用,只是使用C口镜头时需要加一个5mm的接圈;C型接口的摄像机不能用CS口的镜头。 F接口镜头是尼康镜头的接口标准,所以又称尼康口,也是工业摄像机中常用的类型,一般摄像机靶面大于1英寸时需用F口的镜头。 V接口镜头是著名的专业镜头品牌施奈德镜头所主要使用的标准,一般也用于摄像机靶面较大或特殊用途的镜头。 


5.景深(Depth of Field, DOF)

定义:在被摄物体聚焦清楚后,在物体前后一定距离内,其影像仍然清晰的范围。
计算公式:
前景深 ΔL1 = FδL^2 / (f^2 + FδL)
后景深 ΔL2 = FδL^2 / (f^2 - FδL)
景深 ΔL = ΔL1 + ΔL2
δ:容许弥散圆直径 f:镜头焦距 F:镜头的拍摄光圈值
L:对焦距离 ΔL1:前景深 ΔL2:后景深 ΔL:景深
影响因素:
光圈越大:景深越小;光圈越小:景深越大。
焦距越长:景深越小;焦距越短:景深越大。

拍摄距离越近:景深越小;拍摄距离越远:景深越大。


6.分辨率(Resolution)

定义:分辨率代表镜头记录物体细节的能力,以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位:“线对/毫米”(lp/mm)。

影响因素:分辨率越高,成像越清晰。


7.工作距离(Working Distance, WD)

定义:镜头第一个工作面到被测物体的距离。

计算方法:工作距离WD= f(焦距)× CCD芯片尺寸/FOV( H or V)


8. 视野范围(Field of View, FOV)
定义:相机实际拍到区域的尺寸。

计算方法:视场FOV( H or V) = CCD芯片尺寸( H or V) / 光学倍率


9. 光学放大倍数(Magnification, ß)
定义:CCD / FOV,即芯片尺寸除以视野范围。

计算方法:光学倍率ß=CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)


10.数值孔径(Numerical Aperture, NA)

定义:数值孔径等于由物体与物镜间媒质的折射率n与物镜孔径角的一半(α/2)的正弦值的乘积。
计算公式:N.A. = n * sin(α/2)
影响因素:数值孔径越大,分辨率越高。