镜头参数对比分析 - 机器视觉光源选取经验以及镜头对比分析

二十二、F值F No：
此值指镜头的亮度。将镜头对焦距离除以物体侧的有效直径（入射光孔直径Dmm)，即可得到此数值，也可使用NA与镜头的光学放大倍率(β)计算。数值越小，镜头越明亮。
F No=焦距/入射孔径或有効口径=f／D

二十三、有效F No：
此值为具体在有限距离内的镜头亮度，指实际操作时的亮度。光学放大倍率越高(β)，镜头越暗。
实效F = (1 +光学倍率) x F#，实效F = 光学倍率 / 2NA

二十四、光学放大倍率β：
物体尺寸与影像尺寸的比例。
β
=y'／y

=b／a

=NA／NA'

=CCD镜头元件尺寸／视野实际尺寸

二十五、光学倍率：
放大倍率（Magnification）指的是通过镜头的调整能够改变拍摄对象原本成像面积的大小。光学倍率就是通过光学镜头变倍的放大倍率。主要点与成像的关系：放大率是指成像大小与物体的比。

 

二十六、电子放大倍率：
电子放大倍率为影像在显示器屏幕上显示时与在CCD上显示相比的放大倍率。

二十七、显示器放大倍率：
显示器放大倍率为通过镜头在显示器呈现物体的放大倍率。
显示器放大倍率=(光学放大倍率β) x (电子放大倍率)
(计算范例) 光学放大倍率=02x，CCD尺寸1/2"(对角线8mm)，显示器1/4"：
电子放大倍率=14 x25.4/8=44.45
显示器放大倍率=0.2x44.45=8.89(倍) (1英寸=25.44mm)

※有时根据TV监视器的扫描状态，以上的简易计算将有一些变化。

 

二十八、视野(FOV)：
视野指使用照相机以后看到的物体侧的范围。
照相机有效区域的纵向长度（V）/光学倍率（M）＝视野（V）
照相机有效区域的横向长度（H）/光学倍率（M）＝视野（H）
照相机有效区域的纵向长度（V）or（H）=照相机一个画素的尺寸×有効画素数（V）or（H）来计算。
（计算范例)　　光学放大倍率=0.2x，CCD尺寸1／2"（长4.8mm，宽6.4mm}：
视野尺寸 长度=4.8／0.2=24(mm)
宽度=6.4／0.2=32{mm)

二十九、解析度：
表示了所能见到了2点的间隔0.61x 使用波长(λ)/ NA=解析度(μ),以上的计算方法理论上可以计算出解析度，但不包括失真。※使用波长为550nm

三十、解像力：
１mm中间可以看到黑白线的条数。单位（lp）/mm

三十一、MTF（Modulation Transfer Function）：
成像时再现物体表面的浓淡变化而使用的空间周波数和对比度。

三十二、成像圈：
成像尺寸φ，要输入相机感应器尺寸。

三十三、照相机 Mount：
C-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 17.526mm，CS-mount: 1" diameter x 32 TPI: FB: 12.526mm，F-mount: FB:46.5mm，M72-Mount: FB 厂家各有不同。

三十四、边缘亮度：
相对照度是指中央的照度与周边的照度的百分比。

三十五、通风盘及解析度：
Airy Disk（通风盘）是指通过没有失真的镜头在将光集中一点时，实际上形成的是一个同心圆。这个同心圆就叫做Airy Disk。Airy Disk的半径r可以通过以下的计算公式计算出来。这个值称为解析度。ｒ= 0.61λ/NA Airy Disk的半径随波长改变而改变，波长越长，光越难集中于一点。 例：NA0.07的镜头 波長550nm r=0.61*0.55/0.07=4.8μ

 

三十六、 MTF 及解析度：
MTF（Modulation Transfer Function) 是指物体表面的浓淡变化，成像侧也被再现出来。表示镜头的成像性能，成像再现物体的对比度的程度。测试对比性能，用的是具有特定空间周波数的黑白间隔测试。空间周波数是指１mm的距离浓淡变化的程度。

图1所示，黑白矩阵波，黑白的对比度为100%.这个对象被镜头摄影后，成像的对比度的变化被定量化。基本上，不管什么镜头，都会出现对比度降低的情况。最终对比度降低至0%。，不能进行颜色的区别。

 

图2、图3显示了物体侧与成像侧的空间周波数的变化。横轴表示空间周波数，纵轴表示亮度。物体侧与成像侧的对比度由A、B计算出来。MTF由A,B的比率计算出来。

解析度与MTF的关系：解析度是指2点之间怎样被分离认识的间隔。一般从解析度的值可以判断出镜头的好坏，但是实际是MTF与解析度有很大的关系。图4显示了两个不同镜头的MTF曲线。镜头a 解析度低但是具有高对比度。镜头b对比度低但是解析度高。

 

三十七、微距镜头：
不用近接环或特写镜头而实现扩大摄影，为近接摄影而设计的镜头，有限远（=从物镜出射的光，在一定距离处聚焦）

三十八、CCTV镜头：
适合于广范围的扩大观察，需要严格精度时不适合，无限远（=从物镜出射的光，不聚焦，平行前进）

三十九、变倍镜头：
焦距可变镜头，倍率，摄像范围等可以简单改变。适合于需要寻找最合适摄影条件（摄影距离，镜头的焦距）以便于操作的场合使用。不产生聚焦位置移动的称为变倍镜头，产生焦距位置移动的称为变焦镜头。

四十、成像圆：
光学系统中成像圆的尺寸，成像圆的尺寸=CCD对角尺寸，和CCD尺寸同样意义。

四十一、后变倍镜头：
安装在CCD前面，不改变工作距离，扩大视野范围。F值下降，分辨率、对比度下降，聚焦会有些不准。

四十二、前变倍镜头：
安装在镜头前面，工作距离会变化，亮度不变，扩大视野范围。