工业相机基础知识：像距、物距、焦距的关系

工业相机基础知识：像距、物距、焦距的关系

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_45303602/article/details/141090110

工业相机是机器视觉系统中的关键组件，其成像质量直接影响整个系统的性能。要理解工业相机的工作原理，首先需要掌握几个基本的光学概念：物距、像距和焦距。本文将详细解释这些概念及其相互关系。

基本概念

• 物距：被拍摄物体到凸透镜的距离。
• 像距：成像平面到凸透镜的距离。
• 焦点：通过凸透镜的、平行主光轴的光线，在主光轴上的会聚点。
• 焦距：凸透镜中心到焦点的距离。

根据焦距是否可调，镜头可分为定焦镜头（焦距固定）和变焦镜头（焦距可调）。

高斯成像公式

焦距、物距、像距之间的关系可以用高斯成像公式表示：

这个公式揭示了物距、像距和焦距之间的定量关系。基于此公式，我们可以分析不同物距下的成像情况：

• 当物距为无穷远时，像距等于焦距，成像在焦平面上。
• 当物距在无穷远和两倍焦距之间时，像距在焦距和两倍焦距之间，成倒立缩小的实像（照相机）。
• 当物距等于两倍焦距时，像距等于物距，成像为与物体倒立等大的实像。
• 当物距小于两倍焦距大于焦距时，像距大于两倍焦距，成倒立放大的实像（幻灯机和部分支持微距拍摄的照相机）。
• 当物距等于焦距时，像距无穷大，光线通过透镜成为平行光线，不成像。
• 当物距小于焦距时，像距为负，在物体的同侧成正立放大的虚像（放大镜）。

景深与弥散圆

理论上，只有处于镜头焦点距离的景物成像是清晰的。在焦点的前后，光线开始聚集和扩散，成像变得模糊。成像点形成的是一个扩大的圆，这个圆称为弥散圆（circle of confusion）。由于人眼的分辨能力有限，只有当弥散圆直径大到一定程度时，才会感觉到模糊。这一段人眼看起来清晰的距离就是景深（depth of field），此时对应的是容许弥散圆。

在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离是焦深，对应到被拍摄物体的前后就是景深。在物体前后景深内的物体可以认为成像都是清晰的。

对角距离的确定

在实际应用中，确定对角距离非常重要。设物距为x（米），成像距离为y，根据使用场景确定对焦距离：

通过以上分析，我们可以看到，工业相机的成像质量不仅取决于镜头的光学特性，还与物距、像距和焦距的精确控制密切相关。理解这些基本概念和它们之间的关系，对于正确选择和使用工业相机至关重要。