工业镜头常用参数之实效F(Fno.)和像圈

Fno.

工业镜头中常用到的参数F,有时候用F/#,Fno.来表示,指的是镜头通光能力的参数。它可用镜头焦距及入瞳直径来表示,也可通过镜头数值孔径(NA)和光学放大倍率(β)来计算。有效Fno.(Effective Fno.)指当物体位于有限距离时,镜头实际的通光能力。

Fno.数值越小,镜头通光能力越强,即通俗的称为"越亮"。那么在光源和相机设置相同的情况下,镜头Fno. 和亮度的量化关系如何呢?从上式可以看出,Fno. 与镜头通光孔直径成反比,而镜头的亮度与通光孔面积成正比。因此当镜头从Fno.1.0变成Fno.2.0时,通光孔径由D变为D/2. 则通光亮变为原来的1/4。

镜头像圈

像圈(image circle)是指入射光线通过镜头后,在焦平面上呈现出的圆形的明亮清晰的影像幅面,也称像面大小。镜头像圈由镜头光学结构决定,一旦设计完成,其对应的像圈就确定了。

在机器视觉中,由于感光器件为相机芯片,芯片尺寸即为成像靶面大小。由于镜头像圈为圆形,相机靶面为长方形,因此镜头与相机搭配时,必须使镜头的像圈直径≥相机靶面的对角线长度(如右图所示)。否则,相机靶面的四角会形成暗区(如左图所示)从而影响成像质量,这种现象称为渐晕。

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