相机视场角和焦距_相机参数一览表

“最近改文章，涉及到参数选择的考量，查阅相关资料整理相机参数。”

三维测量一般的光学实验几乎都涉及到投影仪和相机，每个器材的选择，参数的调节都对实验效果有很大的影响。

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CCD数字相机参数

焦距(FocalLength)

焦距是从镜头的中心点到焦平面上所形成的清晰影像之间的距离，光学系统中衡量光的聚集或发散的度量方式。焦距的大小决定着视角的大小，焦距数值小，视角大，所观察到的范围也大:焦距数值大，视角小，观察范围小。根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。当对同一距离远的同一个被摄目标拍摄时，镜头焦距长的所成的象大，镜头焦距短的所成的象小。

视场角

在光学仪器中，以光学仪器的镜头为顶点，以被测目标的物象可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角，称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。通俗地说，目标物体超过这个角就不会被收在镜头里。

焦距与视场角成反比，即焦距越大，视场角越小，反之视场角越大。

像素：

常见的参数。在芯片确定的情况下，像素越高，灵敏度越低，两者是反比关系，所以像素不是越高越好，在像素够用的情况下应尽量优先确保灵敏度。CCD的感光元件是象素，而每个象素好比可以用来储存电荷的桶，这个桶能容纳电荷的极限表明了CCD的动态范围，也就是曝光宽容度。CCD尺寸的大小直接决定了这个桶的大小。相同尺寸 CCD，当像素的体积增大，当然这会造成CCD的像素数相对减少，但是其容纳电荷的能力就越强。

光圈(Iris)

用F表示，光圈F值=镜头的焦距/镜头有效孔径。每个镜头上都标有最大F值，例如8mm/F1. 4代表最大孔径为5.7毫米。光圈 F 值越小，通光孔径越大，在同一单位时间内的进光量便越多，画面越亮。

对应最大CCD尺寸(SensorSize)

镜头成像直径可覆盖的最大CCD芯片尺寸。主要有: 1/2”、2/3”、1”和1"以上。因为像素和灵敏度的反比关系，所以芯片尺寸自然是大的好些，能够接收到的光子数量越多；影响拍摄的图片质量的重要因素是CCD的尺寸，在成像领域的重要性，应该使用这个公式：CCD尺寸》CCD分辨率(曝光宽容度、信噪比、灵敏度，这些都是和CCD尺寸相关的参数。)

接口(Mount)镜头与相机的连接方式。

最常用的是USB接口，1394其次，还有就是串口。常用的包括C、CS. F、V、 T2、Leica、M42x1、M75x0. 75等。

景深(DepthofField,DOF)

景深是指在被摄物体聚焦清楚后，在物体前后-一定距离内，其影像仍然清晰的范围。景深随镜头的光圈值、焦距、拍摄距离而变化。光圈越大，景深越小;光圈越小、景深越大。焦距越长，景深越小;焦距越短，景深越大。距离拍摄体越近时，景深越小;距离拍摄体越远时，景深越大。

分辨率(Resolution)

分辨率代表镜头记录物体细节的能力,以每毫米里面能够分辨黑白对线的数量为计量单位:“线对/毫米”(1p/mm)。分辨率越高的镜头成像越清晰。

工作距离(Workingdistance, WD)

镜头第一-个工作面到被测物体的距离。

视野范围(Field ofView, FOV)

相机实际拍到区域的尺寸。

光学放大倍数(Magnification, B)

CCD/FOV，即芯片尺寸除以视野范围。

数值孔径(Magnification,Aperture,NA)数值孔径等于由物体与物镜间媒介的折射率n与物镜孔径角的一半( α/2)的正弦值的乘积，计算公式为N.A=n*sina/2。

曝光时间：支持的时间越长，在拍摄弱光的时候会好些；至于说最小曝光时间，原理上可以侧面反应CCD的灵敏度，但是需要参考的条件比较多

GAIN：一个信号放大的参数，GAIN越大，所需要的曝光时间也就越短，但是相应的噪音也就会增加；

鬼影

成像系统中，像点附件有一个或者多个与像点相似的像的存在，这个除了像点之外的其他的像点统称为鬼影。产生鬼影的原因是镜片的透过率不能做到100%，这样光线经过二次反射，成像于Sensor之上，所以一般形态近似。理论上不可以消除，只能通过镀膜减弱。

镜头上标注了“F1.8 75mm IR CCTV 2/3'' LENS 17k”，这里F1.8表示光圈值，F值=镜头的焦距/镜头光圈的直径，75mm表示焦距，光圈的直径由镜头光圈的叶片来控制,“IR”字样，消除可见光和红外光的焦面偏移，使可见光区到红外光区都可以在同一个焦面位置成像，从而实现日夜监控.2/3''表示对应sensor的尺寸。17k表示17000像素。

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镜头选择

选择镜头接口和最大CCD尺寸

镜头接口只要可跟相机接口匹配安装或可通过外接转换口匹配安装就可以了，镜头可支持的最大CCD尺寸应该大于等于选配相机CCD芯片尺寸

选择镜头焦距镜头按焦距分，可以划分为：标准镜头、广角镜头、鱼眼镜头、长焦距镜头、反射式望远镜头、微距镜头。

标准镜头，指焦距长度接近或等于底片/传感器对角线长度的镜头。其视角约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。在诸如取景范围、透视关系等方面，标准镜头都与人眼观看的效果类同，显得特别亲切、自然。

广角镜头，指焦距短于、视角大于标准镜头的镜头。视角大于90度的镜头称为“超广角镜头”。广角镜头，适用于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。其主要包括4个特点，即

1)景深大，有利于获得被摄画面全部清晰的效果。广泛地用于风光片的拍摄；

2)视角大，在有限的范围内可以获得较大的取景范围，在室内建筑的拍摄中尤为见长，广泛地用于房地产行业的拍摄；

3)透视感强烈，可以营造具有强烈视觉冲击感的画面；

4)畸变较大，尤其是在画面的边缘部分。

鱼眼镜头，一种极端的超广角镜头，视角在180度左右的镜头就可称为“鱼眼镜头”。鱼眼镜头的特点：1)视角大，被摄范围极广；2)透视感获得极大的夸张；3)鱼眼镜头存在严重的畸变，但可以获得戏剧性的效果；4)第一片镜片向外凸出，不能使用通常的滤镜，取而代之的是“内置式滤镜”。

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，500mm 以上称超长焦距。长焦镜头的主要特点为：

1)景深小，容易获得主体清晰，背景虚化的画面效果；

2)视角小，能够获得远处主体较大的画面且不干扰被摄对象；

3)压缩了画面透视的纵身感，拉近了前后景的距离；

4)影像畸变较小。

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。

微距镜头，是一种用作微距摄影的特殊镜头，主要用于拍摄十分细微的物体，如花卉及昆虫等。为了对距离极近的被摄物也能正确对焦，微距镜头通常被设计为能够拉伸得更长，以使光学中心尽可能远离感光元件，同时在镜片组的设计上，也必须注重于近距离下的变形与色差等的控制。大多数微距镜头的焦长都大于标准镜头，可以被归类为望远镜头，但是在光学设计上可能是不如一般的望远镜头的，因此并非完全适用于一般的摄影.

定焦镜头(primelens)特指只有一个固定焦距的镜头，只有一个焦段，或者说只有一个视野。定焦镜头没有变焦功能。定焦镜头的设计相对变焦镜头而言要简单得多，但一般变焦镜头在变焦过程中对成像会有所影响，而定焦镜头相对于变焦机器的最大好处就是对焦速度快，成像质量稳定。不少拥有定焦镜头的数码相机所拍摄的运动物体图像清晰而稳定，对焦非常准确，画面细腻，颗粒感非常轻微，测光也比较准确。

定焦镜头的好处，主要体现在短焦段的使用上。

1)定焦的广角或标准镜头一般都比涵盖相应焦距段的变焦镜头口径大；2)定焦的广角镜头一般都比涵盖相应焦距段的变焦镜头最短对焦距离近；3)定焦广角镜头一般都比涵盖相应焦距段的变焦镜头体积小，重量轻；4)广角定焦镜头一般都比变焦镜头的广角段成像好，这是镜头的设计所决定的，变焦镜头由于要考虑所有焦距段都有相对好的成像，就要牺牲局部的利益让整体有一个相对好的表现。但定焦镜头不用考虑这些。

定焦镜头唯一的缺点恐怕就是不方便了，需要调整拍摄物体的大小时只有通过摄影者的移动来实现，在某些不适合移动的场合就无能力了。

在已知相机CCD尺寸，工作距离和视野的情况下，计算所需镜头焦距

选择镜头光圈

远心镜头是为纠正镜头视差而特殊设计的镜头，他可以在一定的物距范围内，使得到的图放大率不会随物距的变化而变化，远心镜头分为物方远心和双侧远心两种

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镜头选择公式

相机镜头选型公式

1、视场FOV ( H or V) ＝ 物距WD × CCD芯片尺寸( H or V) / 焦距f

2、视场FOV( H or V) ＝ CCD芯片尺寸( H or V) / 光学倍率

3、焦距f ＝ WD × CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)

4、光学倍率 ＝ CCD芯片尺寸( H or V) / FOV( H or V)

5、监视器倍率 ＝监视器尺寸(对角线) / CCD芯片尺寸(对角线) × 光学倍率

6、相机相素数( H or V) ＝ FOV( H or V) / 精度 / 2

CCD芯片尺寸

CCD 1/4" 1/3" 1/2" 1/1.8" 2/3" 1" 1.1"

V 2.7 3.6 4.8 5.4 6.6 9.6 12

H 3.6 4.8 6.4 7.2 8.8 12.8 12

D 4.5 6 8 9 11 16 17