光圈是用来控制曝光变量的最主要的工具之一。其它的两个分别是快门速度和ISO感光度。光圈还能够改变景深,所以理解清楚选择光圈值会对最终的成像起到怎样的影响是相当必要的。
镜头的光圈用数字和f值来规定。通常来说,范围从f/2到f32。但是,这个范围取决于镜头本身,有的范围更大,有的则小一些。光圈值的标准序列为f/2.8,f/4,f/5.6,f8,f11,f16,f22以及f32。
上述的f值都是整挡调节的光圈值。现今的数码单反相机也允许摄影者以1/2或1/3挡的调节量来变化光圈值,这样可以实现更加精确的曝光。
f值代表的是焦距除以光圈孔径的直径。比如,f/2表示光圈的直径是镜头焦距的一半,f/4为1/4,f/8为1/8,以此类推。那么一只50毫米焦距的镜头,光圈值为f/2时光圈直径为25毫米,光圈值为f/4时光圈直径为12.5毫米。
镜头光圈的范围是指它的最大孔径和最小孔径。最大光圈也就是光圈完全打开的状态;关闭光圈到最小时,,则有最少量的光线通过。镜头设计很多变焦镜头有两个最大光圈挡位,比如55-200毫米f/4-5.6。这表示镜头能实现的最大光圈根据
镜头的焦距变化而改变。
f值会让我们混淆一些概念。因为最大光圈是由最小的数字来表示的,比如说f/2.8或者f/4;小光圈却是由大的数字表示,比如f/22或f/32。这和你想象的可能完全相反。因此,为了帮助你记清楚它们的大小,我们不妨这样来理解:f后面的数字其实是分母,上面的分子均为1。也就是说,f/8其实是1/8,f/4是1/4。显然,1/8小于1/4。
镜头的光圈和快门速度是一个互补的关系。调整光圈大小和改变快门速度都会影响通过镜头的光线强度。简单来说,选择一个大一些的光圈(f值则很小),光线会很快通过,要相应地缩短快门开启的时间;那么选择一个小一些的
光圈(f值较大),曝光时间就需要长一些,快门开启的时间就应该增加。这会对视觉效果有重要影响,因为快门开启时间的长短会改变运动物体的成像效果,而光圈的大小则能够决定记录的影像哪些部分是清晰的。这些清晰的光学镜头区域被称为景深。
近年来,经常做机器视觉精密测量的公司就会听到一些比较新的名词,如双侧远心、单侧远心、物方远心、像方远心等等这些以前并不是经常被提起的光学概念,让人一头雾水,不知如何理解,收集到的资料往往也都是专业化程度高不容易理解,今天就从实际应用角度出发来简述双远心工业镜头的相关原理。
1)双远心镜头原理及能解决的问题:
1.凸透镜成像原理
特性一:所有经过光心的光不改变其传播方向
特性二:凸透镜对平行光有汇聚作用,镜头的成像即利用这一点
2.双远心镜头成像原理
原理:通过在镜头中间放置光阑,使得进出镜头的光线均为平行光,其他光线被光阑遮挡,无法到达成像芯片各看一侧分别是物方远心、像方远心镜头。物方解决景深问题,像方解决放大倍率变化问题。
普通工业镜头分辨率跟不上芯片分辨率提高的脚步,其受制于其光学成像的原理,最好的也只能做到10um左右,最多可配合1000W像素的相机使用,满足不了现在高分辨率相机和高精度测量检测的要求。