相機的鏡頭知識（轉）

立體生 2012-09-03

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相機的鏡頭知識（轉）

寧波電視臺www.nbtv.com.cn 2007-10-9

相機中光學鏡頭與感光器件組成成像系統(tǒng)，類似于人的視覺系統(tǒng)，光學鏡頭是相機成像系統(tǒng)中必不可少的部件,直接影響成像質量的優(yōu)劣，影響算法的實現(xiàn)和效果。另外爭取選折合適的鏡頭，降低機器視覺系統(tǒng)成本，才是產(chǎn)業(yè)興旺發(fā)達的唯一出路。光學鏡頭規(guī)格繁多，有時不免頭暈。光學鏡頭從焦距上可分為短焦鏡頭、中焦鏡頭，長焦鏡頭；從視場大小分有廣角、標準，遠攝鏡頭；結構上分有固定光圈定焦鏡頭，手動光圈定焦鏡頭，自動光圈定焦鏡頭，手動變焦鏡頭、自動變焦鏡頭，自動光圈電動變焦鏡頭，電動三可變（光圈、焦距、聚焦均可變）鏡頭等。根據(jù)我們使用的經(jīng)驗，俄羅斯的光學鏡頭很便宜。

分類
按結構分：
1 固定光圈定焦鏡頭
簡單。鏡頭只有一個可以手動調整的對焦調整環(huán)，左右旋轉該環(huán)可使成像在CCD靶面上的圖像最清晰。沒有光圈調整環(huán)，光圈不能調整，進入鏡頭的光通量不能通過改變鏡頭因素而改變，只能通過改變視場的光照度來調整。結構簡單，價格便宜。
2 手動光圈定焦鏡頭
手動光圈定焦鏡頭比固定光圈定焦鏡頭增加了光圈調整環(huán)，光圈范圍一般從F1.2或F1.4到全關閉，能方便地適應被被攝現(xiàn)場地光照度，光圈調整是通過手動人為進行的。光照度比較均勻，價格較便宜。
3 自動光圈定焦鏡頭
在手動光圈定焦鏡頭的光圈調整環(huán)上增加一個齒輪合傳動的微型電機，并從驅動電路引出3或4芯屏蔽線，接到攝像機自動光圈接口座上。當進入鏡頭的光通量變化時，攝像機CCD靶面產(chǎn)生的電荷發(fā)生相應的變化，從而使視頻信號電平發(fā)生變化，產(chǎn)生一個控制信號，傳給自動光圈鏡頭，從而使鏡頭內的電機做相應的正向或反向轉動，完成調整大小的任務。
4手動光圈定焦鏡頭
焦距可變的，有一個焦距調整環(huán)，可以在一定范圍內調整鏡頭的焦距，其可變比一般為2～3倍，焦距一般為3.6~8mm。實際應用中，可通過手動調節(jié)鏡頭的變焦環(huán)，可以方便地選擇被監(jiān)視地市場的市場角。但是當攝像機安裝位置固定下以后，在頻繁地手動調整變焦是很不方便的。因此，工程完工后，手動變焦鏡頭的焦距一般很少調整。僅起定焦鏡頭的作用。
5自動光圈電動變焦鏡頭
與自動光圈定焦鏡頭相比增加了兩個微型電機，其中一個電機與鏡頭的變焦環(huán)合，當其轉動時可以控制鏡頭的焦距；另一電機與鏡頭的對焦環(huán)合，當其受控轉動時可完成鏡頭的對焦。但是，由于增加了兩個電機且鏡片組數(shù)增多，鏡頭的體積也相應增大。 6電動三可變鏡頭與自動光圈電動變焦鏡頭相比，只是將對光圈調整電機的控制由自動控制改為由控制器來手動控制。

場合上分：
按視場大小分為：小視場鏡頭，普通鏡頭（約50度左右），廣角鏡頭和特廣角鏡頭（100－120度）
1 標準鏡頭：視角約50度，也是人單眼在頭和眼不轉動的情況下所能看到的視角，所以又稱為標準鏡頭。5mm相機的標準鏡頭的焦距多為40mm，50mm或55mm。120相機的標準鏡頭焦距多為80mm或75mm。CCD芯片越大則標準鏡頭的焦距越長。
2、廣角鏡頭：視角90度以上，適用於拍攝距離近且范圍大的景物，又能刻意夸大前景表現(xiàn)強烈遠近感即透視。35mm相機的典型廣角鏡頭是焦距28mm，視角為72度。120相機的50，40mm的鏡頭便相當于35mm相機的35，28mm的鏡頭．
3、長焦距鏡頭：適于拍攝距離遠的景物，景深小容易使背景模糊主體突出，但體積笨重且對動態(tài)主體對焦不易。35mm相機長焦距鏡頭通常分為三級，135mm以下稱中焦距，135－500mm稱長焦距，500mm
以上稱超長焦距。120相機的150mm的鏡頭相當于35mm相機的105mm鏡頭。由於長焦距的鏡頭過于笨重，所以有望遠鏡頭的設計，即在鏡頭后面加一負透鏡，把鏡頭的主平面前移，便可用較短的鏡體獲得鏡體獲得長焦距的效果。
4、反射式望遠鏡頭：是另一種超望遠鏡頭的設計，利用反射鏡面來構成影像，但因設計的關系無法裝設光圈，僅能以快門來調整曝光。
5、微距鏡頭（marco lens）：除作極近距離的微距攝影外，也可遠攝。

接口類型來分
1 C型鏡頭
法蘭焦距是安裝法蘭到入射鏡頭的平行光的匯聚點之間的距離。法蘭焦距為17.526mm 或0.690in。安裝羅紋為：直徑1in，32牙.in。鏡頭可以用在長度為0.512in (13mm)以內的線陣傳感器。但是，由于幾何變形和市場角特性，必須鑒別短焦鏡頭是否合用。如焦距為12.6mm的鏡頭不應該用長度大于6.5mm的線陣。如果利用法蘭焦距尺寸確定了鏡頭到列陣的距離，則對于物方放大倍數(shù)小于20倍時需增加鏡頭接圈。接圈加在鏡頭后面，以增加鏡頭到像的距離，以為多數(shù)鏡頭的聚焦范圍位5－10％。鏡頭接長距離為焦距/物方放大倍數(shù)。

2 CS型鏡頭
CS與C接口的鏡頭區(qū)別在于鏡頭與機器的接觸面至焦平面(CCD光電感應器處的位置)的距離不同，C型接口此距離為17.5mm，CS接口此距離為12.5mm。C型鏡頭與C型攝像機，CS型鏡頭與CS型攝像機可以配合使用，C型鏡頭與CS攝像機之間增加一個5mm的C/CS轉接環(huán)也可以配合使用，CS鏡頭與C型攝像機無法配合使用。.

3 U型鏡頭
一種可變焦距的鏡頭，其法蘭焦距為47.526mm或1.7913in，安裝羅紋為M42×1。主要設計作35mm照片應用（如國產(chǎn)和進口的各種135相機鏡頭），可用于任何長度小于1.25in(38.1mm)的列陣。建議不要用短焦距鏡頭。 4 42mm 鏡頭 3 L型鏡頭固定焦距寬視場鏡頭，最初設計作照相放大作用（如國產(chǎn)各種放大機鏡頭），且在2.25in(63.5mm)視場內具有良好的特性。法蘭焦距是具體鏡頭的函數(shù)。安裝螺紋為M39×1.0?？捎糜陂L度為1.25in(35.1)以內的列陣，且不受限制。
4 特殊鏡頭
如顯微放大系統(tǒng)。要特別注意CS和C的差別，不同類型的camera 和不同類型的Len連接時，要定制轉接環(huán)。國外很貴，一個約$50,不如自己加工。

光學鏡頭的主要參數(shù)和評價主要參數(shù)有焦距，視場，物距，光圈，快門等。對于鏡頭最完善的評價莫過于MTF （Modulation Transfer Function）。但是由于像差（標定的原因），鏡頭的每個范圍都有一個MTF值。這些范圍指的是：（1）近軸部分，（2）離軸部分，（3）當光學系統(tǒng)存在不對稱畸變時，上述兩部分在不同方向上的子部分。每個部分對于不同的輻射能量波長范圍，都有各自相應的MTF值。 MTF 是評價成像系統(tǒng)的最常用、最優(yōu)的指標，也是指導機器視覺系統(tǒng)集成的最優(yōu)指標。

(羅新華編輯整理)