光學(xué)鏡頭一般稱為攝像鏡頭或攝影鏡頭,簡(jiǎn)稱鏡頭,其功能就是光學(xué)成像。鏡頭是機(jī)器視覺系統(tǒng)中的重要組件,對(duì)成像質(zhì)量有著關(guān)鍵性的作用,它對(duì)成像質(zhì)量的幾個(gè)*主要指標(biāo)都有影響,包括:分辨率、對(duì)比度、景深及各種像差。鏡頭不僅種類繁多,而且質(zhì)量差異也非常大,但一般用戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)往往對(duì)鏡頭的選擇重視不夠,導(dǎo)致不能得到理想的圖像,甚至導(dǎo)致系統(tǒng)開發(fā)失敗。本文的目的是通過對(duì)各種常見鏡頭的分類及主要參數(shù)介紹,總結(jié)各種因素之間的相互關(guān)系,使讀者掌握機(jī)器視覺系統(tǒng)中鏡頭的選用技巧?! 「鶕?jù)有效像場(chǎng)的大小劃分
把攝影鏡頭安裝在一很大的伸縮暗箱前端,并在該暗箱后端安裝一塊很大的磨砂玻璃。當(dāng)將鏡頭光圈開至*大,并對(duì)準(zhǔn)無限遠(yuǎn)景物調(diào)焦時(shí),在磨砂玻璃上呈現(xiàn)出的影像均位于一圓形面積內(nèi),而圓形外則漆黑,無影像。此有影像的圓形面積稱為該鏡頭的*大像場(chǎng)。在這個(gè)*大像場(chǎng)范圍的中心部位,有一能使無限遠(yuǎn)處的景物結(jié)成清晰影像的區(qū)域,這個(gè)區(qū)域稱為清晰像場(chǎng)。照相機(jī)或攝影機(jī)的靶面一般都位于清晰像場(chǎng)之內(nèi),這一限定范圍稱為有效像場(chǎng)。由于視覺系統(tǒng)中所用的攝像機(jī)的靶面尺寸有各種型號(hào),所以在選擇鏡頭時(shí)一定要注意鏡頭的有效像場(chǎng)應(yīng)該大于或等于攝像機(jī)的靶面尺寸,否則成像的邊角部分會(huì)模糊甚至沒有影像。
根據(jù)有效像場(chǎng)的大小,一般可分為如下幾類:
鏡頭類型 |
有效像場(chǎng)尺寸 |
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電視攝像鏡頭 |
1/4英寸攝像鏡頭 |
3.2mm×2.4mm(對(duì)角線4mm) |
1/3英寸攝像鏡頭 |
4.8mm×3.6mm(對(duì)角線6mm) |
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1/2英寸攝像鏡頭 |
6.4mm×4.8mm(對(duì)角線8mm) |
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2/3英寸攝像鏡頭 |
8.8mm×6.6mm(對(duì)角線11mm) |
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1英寸攝像鏡頭 |
12.8mm×9.6mm(對(duì)角線16mm) |
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電影攝影鏡頭 |
35mm電影攝影鏡頭 |
21.95mm×16mm(對(duì)角線27.16mm) |
16mm電影攝影鏡頭 |
10.05mm×7.42mm(對(duì)角線12.49mm) |
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照相鏡頭 |
135型攝影鏡頭 |
36mm×24mm |
127型攝影鏡頭 |
40mm×40mm |
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120型攝影鏡頭 |
80mm×60mm |
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中型攝影鏡頭 |
82mm×56mm |
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大型攝影鏡頭 |
240mm×180mm |
根據(jù)焦距分類
根據(jù)焦距能否調(diào)節(jié),可分為定焦距鏡頭和變焦距鏡頭兩大類。依據(jù)焦距的長(zhǎng)短,定焦距鏡頭又可分為魚眼鏡頭、短焦鏡頭、標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、長(zhǎng)焦鏡頭四大類。需要注意的是焦距的長(zhǎng)短劃分并不是以焦距的***為首要標(biāo)準(zhǔn),而是以像角的大小為主要區(qū)分依據(jù),所以當(dāng)靶面的大小不等時(shí),其標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距大小也不同。變焦鏡頭上都有變焦環(huán),調(diào)節(jié)該環(huán)可以使鏡頭的焦距值在預(yù)定范圍內(nèi)靈活改變。變焦距鏡頭*長(zhǎng)焦距值和*短焦距值的比值稱為該鏡頭的變焦倍率。變焦鏡頭有可分為手動(dòng)變焦和電動(dòng)變焦兩大類