光学镜头基础知识.doc
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CCD和CMOS的特性对比 CCD也有两种:全帧(full frame)的和隔行(interline)的。这两种CCD的性能区别非常大。总的来说,全帧的CCD性能最好。其次是隔行的CCD。CMOS的综合性能最差。 full frame CCD最突出的优势是分辨率和动态范围。最弱的地方就是贵,耗电。CMOS最差的地方是分辨率,动态范围和噪声。优势就是便宜,省电。interline CCD比CMOS强的地方在于噪声。总的来说,两种CCD的颜色还原都比CMOS强。 现在一般的消费级数码相机,在宣传上都不说是Full frame CCD还是Interline CCD。当然多数都是后者。专业级的数码相机,肯定是前者。所以,Full frame CCD 和Interline CCD间的区别,都存在于专业级数码相机和消费级机之间。当然,专业级数码相机彩用的大面积CCD带来的好处更突出。 光学镜头基础知识 光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣,影响算法的实现和效果。另外争取选折合适的镜头,降低机器视觉系统成本,才是产业兴旺发达的唯一出路。光学镜头规格繁多,有时不免头晕。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头,长焦镜头;从视场大小分有广角、标准,远摄镜头;结构上分有固定光圈定焦镜头,手动光圈定焦镜头,自动光圈定焦镜头,手动变焦镜头、自动变焦镜头,自动光圈电动变焦镜头,电动三可变(光圈、焦距、聚焦均可变)镜头等。根据我们使用的经验,俄罗斯的光学镜头很便宜。 结构上分 1 固定光圈定焦镜头 简单。镜头只有一个可以手动调整的对焦调整环,左右旋转该环可使成像在CCD 靶面上的图像最清晰。没有光圈调整环,光圈不能调整,进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变,只能通过改变视场的光照度来调整。结构简单,价格便宜。 2 手动光圈定焦镜头 手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环,光圈范围一般从 F1.2 或 F1.4 到全关闭,能方便地适应被被摄现场地光照度,光圈调整是通过手动人为进行的。光照度比较均匀,价格较便宜。 3 自动光圈定焦镜头 在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个齿轮合传动的微型电机,并从驱动电路引出 3 或 4 芯屏蔽线,接到摄像机自动光圈接口座上。当进入镜头的光通量变化时,摄像机 CCD 靶面产生的电荷发生相应的变化,从而使视频信号电平发生变化,产生一个控制信号,传给自动光圈镜头,从而使镜头内的电机做相应的正向或反向转动,完成调整大小的任务。 4 手动光圈变焦镜头 焦距可变的,有一个焦距调整环,可以在一定范围内调整镜头的焦距,其可变比一般为 2~3 倍,焦距一般为3.6~8mm。实际应用中,可通过手动调节镜头的变焦环,可以方便地选择被监视地市场的市场角。但是当摄像机安装位置固定下以后,在频繁地手动调整变焦是很不方便的。因此,工程完工后,手动变焦镜头的焦距一般很少调整。仅起定焦镜头的作用。 5 自动光圈电动变焦镜头 与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机,其中一个电机与镜头的变焦环合,当其转 动时可以控制镜头的焦距;另一电机与镜头的对焦环合,当其受控转动时可完成镜头的对焦。但是,由于增加了两个电机且镜片组数增多,镜头的体积也相应增大。 6 电动三可变镜头 与自动光圈电动变焦镜头相比,只是将对光圈调整电机的控制由自动控制改为由控制器来手动控制。 场合上分: 按视场大小分为:小视场镜头,普通镜头(约50 度左右),广角镜头和特广角镜头(100-120 度) 1 标准镜头:视角约 50 度,也是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角,所以 又称为标准镜头。5mm 相机的标准镜头的焦距多为 40mm,50mm 或 55mm。120 相机的标准镜头焦距多为 80mm 或 75mm。CCD 芯片越大则标准镜头的焦距越长。 2、广角镜头:视角 90 度以上,适用於拍摄距离近且范围大的景物,又能刻意夸大前景 表现强烈远近感即透视。35mm 相机的典型广角镜头是焦距 28mm,视角为 72 度。120 相机的 50,40mm 的镜头便相当于35mm 相机的 35,28mm 的镜头. 3、长焦距镜头:适于拍摄距离远的景物,景深小容易使背景模糊主体突出,但体积笨重 且对动态主体对焦不易。35mm 相机长焦距镜头通常分为三级,135mm 以下称中焦距,135-500mm 称长焦距,500mm120 相机的 150mm 的镜头相当于 35mm 相机的 105mm 镜头。由於长焦距的镜头过于笨重,所以有望远镜头的设计,即在镜头后面加一负透镜,把镜头的主平面前移,便可用较短的镜体获得镜体获得长焦距的效果。 4、反射式望远镜头:是另一种超望远镜头的设计,利用反射镜面来构成影像,但因设计 的关系无法装设光圈,仅能以快门来调整曝光。 5、微距镜头(marco lens):除作极近距离的微距摄影外,也可远摄。 接口类型来分 1 C 型镜头 法兰焦距是安装法兰到入射镜头的平行光的汇聚点之间的距离。法兰焦距为17.526mm 或 0.690in。安装罗纹为:直径1in,32 牙.in。镜头可以用在长度为 0.512in (13mm)以内的线阵传感器。但是,由于几何变形和市场角特性,必须鉴别短焦镜头是否合用。如焦距为12.6mm 的镜头不应该用长度大于 6.5mm 的线阵。 如果利用法兰焦距尺寸确定了镜头到列阵的距离,则对于物方放大倍数小于20 倍时需增加镜头接圈。接圈加在镜头后面,以增加镜头到像的距离,以为多数镜头的聚焦范围位5-10% 。镜头接长距离为焦距 /物方放大倍数。 2 CS 型镜头 With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera. 3 U 型镜头 一种可变焦距的镜头,其法兰焦距为 47.526mm 或 1.7913in,安装罗纹为 M42 × 1。主要设计作 35mm 照片应用(如国产和进口的各种 135 相机镜头),可用于任何长度小于 1.25in(38.1mm)的列阵。建议不要用短焦距镜头。 4 42mm 镜头 3 L 型镜头 固定焦距宽视场镜头,最初设计作照相放大作用(如国产各种放大机镜头),且在2.25in(63.5mm)视场内具有良好的特性。法兰焦距是具体镜头的函数。安装螺纹为M39×1.0。可用于长度为 1.25in(35.1)以内的列阵,且不受限制。 4 特殊镜头 如显微放大系统。 要特别注意CS 和 C 的差别,不同类型的 camera 和 不同类型的 Len 连接时,要定制转接环。国外很贵,一个约$50,不如自己加工。光学镜头的主要参数和评价 主要参数有焦距,视场,物距,光圈,快门等。 对于镜头最完善的评价莫过于 MTF (Modulation Transfer Function)。但是由于像差(标定的原因),镜头的每个范围都有一个MTF 值。这些范围指的是:( 1)近轴部分, 2)离轴部分, 3)当光学系统存在不对称畸变时,上述两部分在不同方向上的子部分。每个部分对于不同的辐射能量波长范围,都有各自相应的MTF 值。 MTF 是评价成像系统的最常用、最优的指标,也是指导机器视觉系统集成的最优指标。 光圈常识 照相机的镜头有一个控制透光量的装置,就叫光圈.光圈开的大,透光量便大;开的小,透光量便小.但只靠光圈还不能完全描述作用於软片上的光线 强度,镜头与软片间的距离也有关系,也就是和镜头的焦距有关系.焦距小光 圈离软片较近,光线的作用便较强.有一个名词--光圈系数,光圈系数是将 镜头焦距除以光圈的直径所得的值,用f表示.例如有甲乙丙三镜头,甲镜头 的焦距为50mm,最大光圈直径为25mm,则光圈系数是50/25=2 ,我们说它是f2的镜头;乙镜头的焦距为35mm,最大光圈直径为17. 5mm,光圈系数是35/17.5=2,我们也说它是f2的镜头;丙镜头 的焦距为100mm,最大光圈直径为25mm,则光圈系数是100/25 =4,我们说它是f4的镜头.乙镜头的孔洞比甲镜头小,但光圈系数相同, 於是透光到软片上的强度是一样;甲丙镜头的孔洞一样大,但光圈系数不同, 於是透光到软片上的强度是不一样的.所有相机镜头的光圈都已标准化,就是 f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22,f32等. 光圈的功能有二: 1.控制光量的透入:光线透过镜头射到软片的强度是和光圈系数平方成反比,也就是相邻两级的光圈作用於软片上的光线强度有两倍的关系.f2是f2.8的2倍,f2.8是f4的2 倍. 2.调节景深:所谓的景深,就是镜头对焦处前後所能成像清晰的范围,它镜头焦距,光圈,及被摄景物主体的距离有关,镜头焦距越短,光圈越小,被摄物的距离,景深越大清晰的范围越大,反之亦然.所以就光圈来讲,小光圈景深大,清晰细密的表出远近的明锐感;大光圈景深小,则可使主体突出,表现主体以外前後主题的模糊感.值得一提的是,若要前後景物都清晰,应使用小光圈,但以小到能涵盖希望的景深即可,不必过小,过小便会受到绕射的影响,反而降低其解像力! 快门常识 相机的快门是控制曝光时间长短的机关,快门经常处於关闭状态,已防装在相机内的底片露光,摄影时将它一开一闭,让透过镜头的影像光线作用於软片上。早期的座架式相机没有快门装置。仅备一镜头盖套在镜头上,取景对焦时取下镜头盖,套上镜头盖再装感光片,摄影时将镜头盖掀开一刹那时间遂即盖上。现在快门已进步到由机械或电子操纵开启时间。快门的功能有二分述如下: 1.开启时间的长短来控制透入光量的多寡。假若被摄体的明度和镜头的光圈 不变,快门开启时间长,作用於软片的光量多,快门开启时间短,作用於 软片的光量少。快门开启时间的长短叫做快门速度(Shutter speed)。为 便於调整曝光,镜头快门相机的镜头上装有快门速度调整环,焦面快门相 机(较普遍)的机身上装有快门速度调整环。在快门速度调整环上,将快 门速度分为若干级。为配合光圈调整曝光,每相邻两级的快门速度也是二 与一之比。所有各种相机的快门速度分级都以标准化,即 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/15,1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/4000, B, T。 快於一秒的快门速度的刻度只用 2,4,8...等分母数字表示,分别代表1/2 ,1/4,1/8.....,一秒及慢於一秒的用不同颜色数字标示。B为Bubble的缩 写,代表按下快门钮时快门便开启,放松便关闭。T是Time 的缩写,代表 按下快门钮时快门便开启,再按一次才关闭。 2.配合光圈曝光:摄影曝光正确,才能产生层次丰富细节清晰的照片。曝光 要正确,必须按照软片速度与光圈强弱,将快门速度和光圈适当配合。控制镜头进光量,需要由镜头的所谓"孔径光阑"(Diaphragm)来控制。 孔径光阑都是位于镜头内部,通常由多片可活动的金属叶片(称为光阑叶片)组成,可以使中间形成的(近似)圆孔变大或者缩小,以达到控制通过光量大小的目的。 我们用"孔径"来描述镜头的通光能力,而孔径受到光阑的控制。 对于不同的镜头而言,光阑的位置不同,焦距不同,入射瞳直径也不相同,用孔径来描述镜头的通光能力,无法实现不同镜头的比较。为了方便在实际摄影中计算曝光量和用统一的标准来衡量不同镜头的孔径光阑实际作用,采用了"相对孔径"的概念。 相对孔径 = [镜头焦距] / [入射瞳直径] = f/d比如某个镜头的焦距为50mm,入射瞳直径为25mm,那么该镜头的相对孔径就是50/25=2。通常表示相对孔径的办法是在相对孔径前面加入[f/],比如f/1.4、f/2、f/2.8等,也有用1:2来表示f/2的。通常镜头标记上用类似1:2的方式更多些。在实际使用中,很少使用"相对孔径"的称呼,通常都是用"光圈系数(f-Stops)"来称呼,简称"光圈"或者"f-系数"。在镜头的标记上,通常都是标记镜头的最大光圈系数,如图所示: 现在标记镜头的相对孔径都是用了一系列标准化的数值: 可以看到:每一个数值都与相邻数值有一个 的关系,表明后一个数值的通光量为前面一个的一半,前一个数值的通光量是后面一个的两倍。因为根据圆面积的计算公式,镜头通过的光量与f系数的平方成反比。比如:f/5.6的通光量是f/4的一半;是f/8的两倍。 焦点 (focal point、focus): 对于一个理想透镜而言:远处的物体可以近似地看成时位于无限远处。 该无限远处的物体上任何一点发出的到达理想透镜的光线,可以看成是平行光。 所谓"光轴"就是一条垂直穿过理想透镜中心的光线。与光轴平行的光线射入凸透镜时,理想的凸镜应该是所有的光线会聚在透镜后面一点上,这个会聚所有光线的一点,就叫做焦点。例如使用放大镜将太阳光聚光后,形成最小点的就是焦点。焦点一定在光轴上。 在光学术语上,以透镜为界: 被摄物体所在的空间称为"物方空间"; 被摄物体所发出的光穿越透镜在透镜后面形成的像所在的空间称为"像方空间"; 在像方空间所形成的焦点称为"像方焦点"或"后焦点"; 反之,从像方开始,投射出与光轴平行的光线,并在透镜物体空间所形成的焦点,称为"物方焦点"或"前焦点"。 注意:对于凹透镜而言,物方焦点与像方焦点的位置与凸透镜相反 主点 (Principal point): 一个透镜得轴向厚度与其直径、物距、像距以及焦距相比显得很小,就可以认为该透镜是薄透镜。一片薄的双凸透镜的焦点距离,一般指镜片的中心到焦点为止的光轴上的距离,这个镜片的中心叫做"主点"。实际的镜头都是由数片凸透镜和凹透镜组合而成,无法直接分辨出主点的位置。当焦点处于无限远时,镜头主点到结像平面的距离 = 焦距 对于某种画幅而言,标准镜头的焦距值约等于画幅对角线长度,其主点的位置在镜头的光学组内前主点/后主点(front principal point/rear principal point)如下图所示,假设从 a 射入的光线,折射之后通过 n 和 n' 致到达了 b 。对于光轴而言,a-n与 n'-b 之间产生相似的 角度,因此,在光轴上可以得出 h、h' 两个交点。这两个交点 h 和 h' 就叫做主点,其中 h 为前主点(第一主点),h' 为后主点(第二主点)。前主点与后主点之间的距离称为主点间隔。 焦点距离(focal length) 摄影镜头从后主点(h')到后焦点的距离就是焦点距离。 虽然镜头的种类不同,会有主点的前后关系位置相反,或者 h' 落到组合的镜头之外的现象发生。无论何种情况,从后主点 h' 到后焦点之间的距离,就是焦点距离。望远型镜头和逆望远型(retrofocus lens)镜头的后主点 h' 的位置,如下图所示。 长焦镜头主点位置比标准镜头的更靠前,其主点位于镜头前组光学组外 广角镜头主点位置比标准镜头的更靠后,其主点位于镜头后组光学组外 后焦距离(back focus)当焦点在无限远时,镜头最后一片镜片面的顶点到胶片平面在光轴上之间距离,称为后焦距离。单反机由于其工作原理,在动作过程重,反光镜必须往上翻起。所以,后焦距离比较短的广角镜头,反光镜会碰到最后一组镜片。所以,单反机用的广角镜头,必须采用后焦距离比较长的逆望远型镜头。选择镜头的技术依据和不同种类镜头的应用范围 二、选择镜头的技术依据 (1)镜头的成像尺寸 应与摄像机C C D靶面尺寸相一致,如前所述,有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等规格。 (2)镜头的分辨率 描述镜头成像质量的内在指标是镜头的光学传递函数与畸变,但对用户而言,需要了解的仅仅是镜头的空间分辨率,以每毫米能够分辨的黑白条纹数为计量单位,计算公式为:镜头分辨率N二1 8 0/画幅格式的高度。由于摄像机CCD靶面大小已经标准化,如1/2英寸摄像机,其靶面为宽6.4mm*高4.8mln,1/3英寸摄象机为宽4.8mm×高3.6mm。因此对1/2英寸格式的C C D靶面,镜头的最低分辨率应为3 8对线/mm,对1/3英寸格式摄像机,镜头的分辨率应大于5 0对线,摄像机的靶面越小,对镜头的分辨率越高。 (3)镜头焦距与视野角度 首先根据摄像机到被监控目标的距离,选择镜头的焦距,镜头焦距f确定后,则由摄像机靶面决定了视野。 (4)光圈或通光量 镜头的通光量以镜头的焦距和通光孔径的比值来衡量,以F为标记,每个镜头上均标有其最大的F值,通光量与F值的平方成反比关系,F值越小,则光圈越大。所以应根据被监控部分的光线变化程度来选择用手动光圈还是用自动光圈镜头。 三、变焦镜头(zoom lens) 变焦镜头有手动伸缩镜头和自动伸缩镜头两大类。伸缩镜头由于在一个镜头内能够使镜头焦距在一定范围内变化,因此可以使被监控的目标放大或缩小,所以也常被成为变倍镜头。典型的光学放大规格有6倍(6.0-36mm,F1.2)、8倍(4.5-36mm,F1.6)、1 0倍(8.0-80mm,F1.2)、12倍(6.0-72mm,F1.2)、2 0倍(10-200mm,F1.2)等档次,并以电动伸缩镜头应用最普遍。为增大放大倍数,除光学放大外还可施以电子数码放大。在电动伸缩镜头中,光圈的调整有三种,即:自动光圈、直流驱动自动光圈、电动调整光圈。其聚焦和变倍的调整,则只有电动调整和预置两种,电动调整是由镜头内的马达驱动,而预置则是通过镜头内的电位计预先设置调整停止位,这样可以免除成像必须逐次调整的过程,可精确与快速定位。在球形罩一体化摄像系统中,大部分采用带预置位的伸缩镜头。另一项令用户感兴趣的则是快速聚焦功能,它由测焦系统与电动变焦反馈控制系统构成。 四、镜头与摄像机CCD 尺寸的关系 1/2"镜头既可用于1/2"摄像机,也可用于1/3"摄像机,但视角会减少25%左右。 1/3"镜头不能用于1/2"摄像机,只能用于1/3"摄像机。 五、不同种类镜头的应用范围 手动、自动光圈镜头的应用范围 手动光圈镜头是的最简单的镜头,适用于光照条件相对稳定的条件下,手动光圈由数片金属薄片构成。光通量靠镜头外径上的—个环调节。旋转此圈可使光圈收小或放大。 在照明条件变化大的环境中或不是用来监视某个固定目标,应采用自动光圈镜头,比如在户外或人工照明经常开关的地方,自动光圈镜头的光圈的动作由马达驱动,马达受控于摄像机的视频信号。 手动光圈镜头和自动光圈镜头又有定焦距(光圈)镜头自动光圈镜头和电动变焦距镜头之分。 定焦距(光圈)镜头,一般与电子快门摄像机配套,适用于室内监视某个固定目标的场所作用。 定焦距镜头一般又分为长焦距镜头,中焦距镜头和短焦距镜头。中焦距镜头是焦距与成像尺寸相近的镜头;焦距小于成像尺寸的称为短距镜头,短焦距镜头又称广角镜头,该镜头的焦距通常是28mm以下的镜头,短焦距镜头主要用于环境照明条件差,监视范围要求宽的场合,焦距大于成像尺寸的称为长焦距镜头,长焦距镜头又称望远镜头,这类镜头的焦距一般在150mm以上,主要用于监视较远处的景物。 手动光圈镜头,可与电子快门摄像机配套,在各种光线下均可使用。 自动光圈镜头,(EF)可与任何CCD摄像机配套,在各光线下均可使用,特别用于被监视表面亮度变化大、范围较大的场所。为了避免引起光晕现象和烧坏靶面,一般都配自动光圈镜头。 电动变焦距镜头,可与任何CCD摄像机配套,在各种光线下均可使用,变焦距镜头是通过遥控装置来进行光对焦,光圈开度,改变焦距大小的。 六、镜头的主要性能指标有以下几个: 1、焦距:焦距的大小决定着视场角的大小,焦距数值小,视场角大,所观察的范围也大,但距离远的物体分辨不很清楚;焦距数值大,视场角小,观察范围小,只要焦距选择合适,即便距离很远的物体也可以看得清清楚楚。由于焦距和视场角是一一对应的,一个确定的焦距就意味着一个确定的视场角,所以在选择镜头焦距时,应该充分考虑是观测细节重要,还是有一个大的观测范围重要,如果要看细节,就选择长焦距镜头;如果看近距离大场面,就选择小焦距的广角镜头。 2、光阑系数:即光通量,用F表示,以镜头焦距f和通光孔径D的比值来衡量。每个镜头上都标有最大F值,例如6mm/P1.4代表最大孔径为4.29毫米。光通量与F值的平方成反比关系,F值越小,光通量越大。镜头上光圈指数序列的标值为1.4,2,2.8,4,5.6,8,1 1,16,22等,其规律是前一个标值时的曝光量正好是后一个标值对应曝光量的2倍。也就是说镜头的通光孔径分别是1/1.4,1/2,1/2.8,1/4,1/5.6,1/8,1/11,1/16,1/22,前一数值是后一数值的根号2倍,因此光圈指数越小,则通光孔径越大,成像靶面上的照度也就越大。另外镜头的光圈还有手动(MANUAL IRIS)和自动光圈(AUTO IRIS)之分。配合摄像头使用,手动光圈适合亮度变化不大的场合,它的进光量通过镜头上的光圈环调节,一次性调整合适为止。自动光圈镜头会随着光线的变化而自动调整,用于室外、人口等光线变化大且频繁的场合。 3、自动光圈镜头:自动光圈镜头目前分为两类:一类称为视频(VIDEO)驱动型,镜头本身包含放大器电路,用以将摄像头传来的视频幅度信号转换成对光圈马达的控制。另一类称为直流(DC)驱动型,利用摄像头上的直流电压来直接控制光圈。这种镜头只包含电流计式光圈马达,要求摄像头内有放大器电路。对于各类自动光圈镜头,通常还有两项可调整旋钮,一是ALC调节 (测光调节),有以峰值测光和根据目标发光条件平均测光两种选择, 一般取平均测光档;另一个是LEVEL调节(灵敏度),可将输出图像变得明亮或者暗淡。 4、变倍镜头:变倍镜头分为手动(MANUAL ZOOM LENS)和电动(AUTO ZOOM LENS)两种,手动变倍镜头一般用于科研项目而不用在闭路监视系统中。在监控很大的场面时,摄像头通常要配合电动镜头和云台使用。电动镜头的好处是变焦范围大,既可以看大范围的情况,也可以聚焦某个细节,再加上云台可以上下左右的转动,可视范围就非常大了。电动镜头有6倍、10倍、15倍、20倍等多种倍率,如果再知道 。 在介绍镜头前,必须先解释一下“焦距”这个名词。就单片透镜的镜头而言,焦点与镜头中心点的距离便是焦距。复式镜头的焦距俗说是焦点与光圈位置间的距离,实际上是焦点与镜头后节点的距离。望远镜头的后节点远在最前镜片之前,广角镜头则在最后镜片之后,所以依镜头设计的不同而有所差异。 镜头选购注意事项 当你在考虑购买不同的镜头时,以下几点是值得事先考虑的: 如果镜头的制造商和你的相机的不同,那么一定要弄清楚在加上新镜头后,相机上的功能是否仍然能够使用,像自动聚焦、程序模式、"智能"测光等等。 另外一个需要考虑的问题是镜头的制作材料,有些镜头非常轻,它们的镜头筒大都是用聚碳酸酯做成的;还有一些则是用相当重的金属材料做成的。通常来说,中等价格的聚碳酸酯镜头就能够满足你的需要了。如果你经常更换镜头,那么你最好选用一个不锈钢(而不是聚碳酸酯)的镜头。 右图是使用广角镜头拍摄的大片野花,正是因为广角镜头的使用,才能够让这片的野花看起来就像是一块大地毯,如果使用的是远距镜头则绝对达不到这样的视觉效果。 检查镜头的保修期限,一般是1年到6年不等,镜头的保修服务通常都是由零售商提供的,因此在选购镜头的时候一定要选择信誉好的商店。 查看镜头说明书上的关于镜片类型的介绍,标明有低像散或非球面透镜的镜头能够产生更好的图象效果。 如果你想拍摄到顶级的图象质量,那么就要考虑选购"pro"镜头,比如说80-200mm f/2.8,具有低像散镜片和金属镜头筒的镜头。像这样的镜头通常也能够得到更加清晰的成像。当然,这样的镜头也就十分昂贵,也要相应的大和重一些。 如果在购买时你遇到两种很相似,但价格却相差很大的镜头时,最好向售货员询问一下它们的区别,或者是通过浏览网页或查看其它的资料来比较它们的不同。有一些可能因其具有光学图象稳定功能,所以它的价格就要贵一些。 对于那些高价格的镜头,它们可能还具有下面的一些优点或功能,比如微距聚焦、超声波马达自动对焦、更大的广角光圈(f/3.5-4.5 vs. f/5.6-6.3)等。大的光圈能够让你使用像ISO 200这样的慢速胶卷(代替 ISO 400胶卷),以得到高清晰度、色彩丰富的图象。 人们理想中的镜头应该是成像极度清晰、对焦速度快、质量轻、价格适中、焦距20-500 mm 、最大光圈f/2.8的超声波微距镜头,但是直到目前为止,世界上都还没有任何一家镜头制造商能够生产出这样的镜头。因此,我们在选择镜头时还是要从我们能够得到的最大用处来做出最终的选择 [佳能300D特约]如何象行家那样选购镜头 出处:PConline 由于现代镜头的设计都是电脑帮助完成,一些人往往认为生产的大多数镜头几乎都是同 一个标准。但是行家们往往更会识别镜头的好坏。 下面介绍一下行家们在摄影器材商店选购镜头时常用的几种快速检验方法: 1.初看,优质镜头看上去就象观察清澈水底似的;深沉而又黑暗,内部没有反光。这 是因为镜头加工精细。没有反光是表明镜头性能好的最重要的因素之一,因为零星的反光会 有损于照片的质量。 2.细看。把焦点调到最近处(如果是变焦镜头,把镜头拉到最大变焦挡位),然后让镜 头稍微倾斜,以反射室内的光线。数一下你能看到的色彩。如果有三色,或者不到三色,那 意味着厂家省去了一些耗资而又费时的多层镀膜工艺,而这种镀膜对于高质量的传递光线和 取得彩色均衡是十分必要的。 3.具体检查。全面检查一下各种装置。对焦和变焦应当调节起来平滑顺手,没有毛病。 不能太松,也不能太紧。各挡光圈挡位都应当好使,不能错动。任何问题都意味着使用不便, 或者是属于加工和装配质量不好。 4.手感效果。现在不妨把镜头装在照相机上,看一看镜头是否合适。镜头应当既坚实, 又轻便,用起来顺手得当,但是也不能太轻,以至于使用起来感到太单薄或太不得心应手, 因为这样可能意味着镜片不够或属于粗制滥造。 5.把光圈开到最大。检查一下最大光圈。大光圈不仅能使光线通过得多,它还可以判 定你的裂像取景在低光不条件下是否有用。例如,F2.5的镜头要比F2.8的镜头多通过百分 之二十五的光量。如果在室内拍摄,使用大口径的镜头和口径稍小一点的镜头,取得的照片 效果会大不一样。 6.把光圈收小。检查一下最小光圈。如果你使用高速胶片,想在各种场合拍照,你需 要把光圈收小到F/22或F/32。否则你会曝光过度。 7.调节便利。检查一下调到半挡光圈挡位时光圈环是否容易滑动。专业摄影师常常使 用半挡光圈挡位取得对光线的精心控制,然而每个认真的摄影家也需要使用半挡光圈挡位, 以便拍摄出精细的彩色作品和取得合适的景深。 8.近摄。检查一下从正常距离到微距连续对焦的效果。在实际拍摄中,你通常没有时 间让眼睛离开取景器。 9.想到旧物利用,大多数摄影家买镜头花的钱要比买照相机花得多。因此,保护好你 在镜头上所花费的投资是个好主意,因为所买的镜头可以装在其他机身上。甚至你换用新牌 子照相机也可以把旧镜头派上用场。 10.保单。好的镜头制造得坚固和耐用。表明镜头坚固和耐用与否的一个标志是厂家对 镜头的保单规定的有效期有多长。 如果你记住上述几条,那么你买镜头时就不会花冤枉钱了。 摄像机镜头选购指南 在电视监控系统中如何根据现场被监视环境,正确选用摄像机镜头是非常重要的,因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言),所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。 摄像机镜头就光圈而言可分为手动光圈镜头及自动光圈镜头两种,就焦距而言又可分为定焦镜头及变焦镜头两种。 下面就以使用环境的不同谈如何正确选用摄像机镜头。 1 手动、自动光圈镜头的选用 手动、自动光圈镜头的选用取决于使用环境的照度是否恒定。 对于在环境照度恒定的情况下,如电梯轿箱内、封闭走廊里、无阳光直射的房间内,均可选用手动光圈镜头,这样可在系统初装调试中根据环境的实际照度,一次性整定镜头光圈大小,获得满意亮度画面即可。 对于环境照度处于经常变化的情况,如随日照时间而照度变化较大的门厅、窗口及大堂内等,均需选用自动光圈镜头(必须配以带有自动光圈镜头插座的摄像机),这样便可以实现画面亮度的自动调节,获得良好的较为恒定亮度的监视画面。 对于自动光圈镜头的控制信号又可分为DC及VIDEO控制两种,即直流电压控制及视频信号控制。这在自动光圈镜头的类型选用上,摄像机自动光圈镜头插座的连接方式上,以及选择自动光圈镜头的驱动方式开关上,三者注意协调配合好即可。 2、定焦、变焦镜头的选用 更新定焦、变焦镜头的选用取决于被监视场景范围的大小,以及所要求被监视场景画面的清晰程度。 在镜头规格(镜头规格一般分为1/3″、1/2″和2/3″等)一定的情况下,镜头焦距与镜头视场角的关系为:镜头焦距越长,其镜头的视场角就越小(见图1所示);在镜头焦距一定的情况下,镜头规格与镜头视场角的关系为:镜头规格越大,其镜头的视场角也越大。所以由以上关系可知:在镜头物距一定的情况下,随着镜头焦距的变大,在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就越小,但画面细节越来越清晰;而随着镜头规格的增大,在系统末端监视器上所看到的被监视场景的画面范围就增大,但其画面细节越来越模糊。在镜头规格及镜头焦距一定的前提下,CS型接口镜头的视场角将大于C型接口镜头的视场角。 镜头视场角可分为图像水平视场角以及图像垂直视场角,且图像水平视场角大于图像垂直视场角,通常我们所讲的视场角一般是指镜头的图像水平视场角。 在狭小的被监视环境中如电梯轿箱内,狭小房间均应采用短焦距广角或超广角定焦镜头,如选用镜头规格为1/2″,CS型接口,镜头焦距为3.6mm或2.6mm镜头,这些镜头视场角均不小于99°或127°,这对于摄像机在狭小空间里一般标高为2.5m左右时,其镜头的视场角范围足以覆盖整个近距离狭小被监视空间。也可根据现场实际情况选用手动变焦镜头如日产Computar T2Z2814CS-2镜头,这种镜头为1/3″CS型接口手动光圈镜头,其焦距2倍可调(手动调焦)。调焦范围为2.8~6.0mm,视场角变化范围为96°~47.2°,这种镜头非常适合在狭小的被监视环境中使用,在使用时可方便地根据实际需要,灵活实现对被监视场景的"点"或"面"的监视效果。 对于一般变焦(倍)镜头而言,由于其最小焦距通常为6.0mm左右,故其变焦(倍)镜头的最大视场角为45°左右,如将此种镜头用于这种狭小的被监视环境中,其监视死角必然增大,虽然可通过对前端云台进行操作控制,以减少这种监视死角,但这样必将会增加系统的工程造价(系统需增加前端解码器、云台、防护罩等),以及系统操控的复杂性,所以在这种环境中,不宜采用变焦(倍)镜头。 在开阔的被监视环境中,首先应根据(1)被监视环境的开阔程度,(2)用户要求在系统末端监视器上所看到的被监视场景画面的清晰程度,以及(3)被监视场景的中心点到摄像机镜头之间的直线距离为参考依据,在直线距离一定且满足覆盖整个被监视场景画面的前提下,应尽量考虑选用长焦距镜头,这样可以在系统末端监视器上获得一幅具有较清晰细节的被监视场景画面。在这种环境中也可考虑选用变焦(倍)镜头(电动三可变镜头),这可根据系统的设计要求以及系统的性能价格比决定,在选用时也应考虑两点:(1)在调节至最短焦距时(看全景)应能满足覆盖主要被监视场景画面的要求;(2)在调节至最长焦距时(看细节)应能满足观察被监视场景画面细节的要求。通常情况下,在室内的仓库、车间、厂房等环境中一般选用6倍或者10倍镜头即可满足要求,而在室外的库区、码头、广场、车站等环境中,可根据实际要求选用10倍、16倍或20倍镜头即可(一般情况下,镜头倍数越大,价格越高,可在综合考虑系统造价允许的前提下,适当选用高倍数变焦镜头)。 3、正确选用镜头焦距的理论计算 摄取景物的镜头视场角是极为重要的参数,镜头视场角随镜头焦距及摄像机规格大小而变化(其变化关系如前所述),覆盖景物镜头的焦距可用下述公式计算: f=u·D/U (2)f=h·D/H f:镜头焦距、U:景物实际高度、H:景物实际宽度、D:镜头至景物实测距离、u:图像高度、h:图像宽度 (2)举例说明:当选用1/2″镜头时,图像尺寸为u=4.8mm,h=6.4mm。镜头至景物距离D=3500mm,景物的实际高度为U=2500mm(景物的实际宽度可由下式算出H=1.333·U,这种关系由摄像机取景器CCD片决定)。 将以上参数代入公式(1)中,可得f=4.8·3500/2500=6.72mm,故选用6mm定焦镜头即可。 摄影镜头的选择 关于镜头的专业术语 aberration 像差: 光学系统中对成像造成不良影响的因素。任何光学系统的设计都致力于用不同的方法纠正各种像差,如:球差与色差,渐晕,慧差和畸变。 agc 自动增益控制: 这是一种内置的功能,用来自动调节增益水平。 alc control 自动光线补偿: 一种自动光圈设定,使明亮的主体不至于影响整体的曝光。向peak(弱化)方向调节,会使感光度提高;设定成averade(平均)时感光度降低。average为一般的出厂设定。 angle of view 视角:摄影镜头拍摄的视场对角线角度称为视角。通常广角镜头具有较大的视角;而长焦镜头的视角则较窄。 aperture 光圈:原意指镜头的开度。一般指控制镜头开度的装置,以控制通过镜头的通光量。光圈的大小可以是固定的或可变的。光圈的大小也决定着景深,使用较小的光圈(如:f/11 f/16)往往具有较大的景深。 aspect ratio 画幅比:指拍摄画面的纵横比,一般的135相机拍摄的画面是24x36mm,其画幅比为2:3 aspherical 非球面镜片: 一种含有非球面表面的光学元件。目前有多种制造非球面镜片的方法,如:压铸成型,喷射铸造,复合成型等。这些工艺都依赖于高精度的制造技术。腾龙公司已成功地开发了复合型非球面镜片--- 一种高精度的模具制造与镜头镀膜技术。 back focus (back focal distant)后焦距: 从光学元件第2主点至焦平面的距离。 barrel镜筒: 安装镜片及其他部件的桶型结构。 bbar multi-coating:腾龙特有的bbar多层镀膜。bbar即broad-band anti-reflective,意为宽频率抗反射。腾龙拥有在镜头表面镀上多层极薄的抗反射层的技术,这种技术能大大提高镜头的清晰度与色彩还原能力。 depth of field 景深: 对焦主体前后的那段清晰区域。 field of view 视野: 通过镜头拍摄到的最大区域。 finder 取景器: 相机上的取景装置。通过它,拍摄者可轻易地构图。 fixed focal定焦: 该镜头只具有单一的焦距。 fix- 配套讲稿:
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- 光学 镜头 基础知识
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