主要考慮參數有景深、視場(FOV)、工作距離(WD)、鏡頭放大倍數、焦距、光圈、靶面、接口。
焦距
焦距(常用f表示)決定視場角的大小,焦距小,視場角大;焦距大,視場角小。
視場角大小和CCD傳感器尺寸和鏡頭焦距有關:
水平視場角 = 2 × arctan(w / 2f);
垂直視場角 = 2 × arctan(h / 2f);
視場角 = 2 × arctan(d / 2f);
w為CCD的寬,h為CCD的高,d為CCD對角線長。
光闌 diaphragm
又稱光圈(光圈的硬件設備)。鏡頭中用於調節並控制入射光通量。要注意區分普通所述的光圈是指光圈系數(即光圈大小)還是指光闌。
光圈起到下列作用:
1、限制由鏡頭進入的光通量,調節影像的亮度;
2、減少鏡頭的殘留像差,提高解像力;
3、變換景深;
4、使畫面中心部和邊緣部的光量均勻。
光闌系數
即光圈系數,簡稱光圈,用F表示,以鏡頭焦距f和通光孔徑D的比值衡量。每個鏡頭都會標明最大F值,例如6mm/F1.4代表最大孔徑為4.29毫米。光通量與F值的平方成反比關系,F值越小,光通量越大。鏡頭上光圈指數序列的標值為1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22等,其規律是前一個標值時的曝光量正好是后一個標值對應曝光量的2倍。也就是說鏡頭的通光孔徑分別是1/1.4,1/2,1/2.8,1/4,1/5.6,1/8,1/11,1/16,1/22,前一數值是后一數值的根號2倍,因此光圈指數越小,則通光孔徑越大,成像靶面上的照度也就越大。
靶面
每種機器視覺鏡頭都只能兼容芯片不超過一定尺寸的相機。因此選擇機器視覺鏡頭時一定要先確定工業相機的芯片尺寸,為了保證整幅圖像的質量,機器視覺鏡頭的最大適配芯片尺寸必須大於與之配套的芯片尺寸,否則會引起嚴重的畸變和相差。
接口
機器視覺鏡頭接口和相機接口都分為C、CS、F和其他更大尺寸的接口類型。相機和鏡頭是互補的,即C接口的相機只能用C接口的鏡頭。
工作距離、視場
焦距f = WD × 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V)
視場FOV ( H or V) = WD × 靶面尺寸( H or V) / 焦距f
視場FOV( H or V) = 靶面尺寸( H or V) / 光學倍率
工作距離WD = f(焦距)× 靶面尺寸/FOV( H or V)
光學倍率 = 靶面尺寸( H or V) / FOV( H or V)
景深
光譜特性
光學鏡頭的光譜特性主要指光學鏡頭對各波段光線的透過率特性。在部分機器視覺應用系統中,要求圖像的顏色應與成像目標的顏色具有較高的一致性。因此希望各波段透過光學鏡頭時,除在總強度上有一定損失外,其光譜組成並不發生改變。 影響光學鏡頭光譜特性的主要因素為:膜層的干涉特性和玻璃材料的吸收特性。在機器視覺系統中,為了充分利用鏡頭的分辨率,鏡頭的光譜特性應與使用條件相匹配。即:要求鏡頭最高分辨率的光線應與照明波長、CCD器件接受波長相匹配,並使光學鏡頭對該波長的光線透過率盡可能的提高。
參考資料
強烈推薦:色影無忌:名詞百科