用語解說

畸變(Distortion)

TV畸變(TV.Distortion)

就是對於理想上的形狀,以實際長邊方向的彎曲情況,用百分比來算出來的值。(參考圖2)

光學倍率

圖3 主點和成像關係:光學倍率就是物體與像的比。關係就是以下的情況。

光学倍率
電視螢幕倍率:就是用相機對物體進行拍攝,反映在TV螢幕上時顯示幕上的倍率。根據相機晶片尺寸與顯示幕尺寸的比,倍率會發生變化。

TV螢幕倍率

解析度(Resolution)

表示能看到的2個點之間分離距離的間隔。0.61x使用波長(λ)/N.A.= 理論解析度(μ)
用上述計算式可以表示出理論上的解析度。但是,光學的像差並沒有被包括在內
※使用波長以550nm來計算

解像力(Resolving Power)

可以看清的2根為一組的線對的數量稱為解像力。
表現為線對(lp)/mm,表示在1mm內看可以看清幾根黑白線對

MTF(Modulation Transfer Function)

物體表面的重複著的濃淡線對,在圖像上如何表現出來。用頻率(空間周波數)和對比度的比列來表示。

W.D(Working Distance)

鏡頭的鏡筒最前端到物體的距離。

O/I(Object to Imager)

物與像之間的距離。物體和像之間的光學全長度。

相機介面(Camera Mount)

C介面……後點焦距17.526mmJIS規格螺絲
CS介面……後點焦距12.5mmJIS規格螺絲
F介面……後點焦距46.5mmJIS規格螺絲
M72介面……後點焦距根據不同的相機廠家而不同

成像圈(Image Circle)

有效的成像圈尺寸,以φ來表示。
相機晶片尺寸如果不能完全在此圈內的話,圖像周邊就不能成像,
會呈現出黑色。

視野(Field of view)

用相機可以看到的,物體的範圍
相機有效晶片尺寸的縱向長度(V)/光學倍率(M)=視野(V)
相機有效晶片尺寸的橫向長度(H)/光學倍率(M)=視野(H)
*(這裡技術資料上所說的視野範圍,是以一般相機的晶片尺寸來計算的。)
嚴密地說,基準尺寸根據相機型號會有不同。
「相機有效晶片尺寸縱向長度(V)or(H)=相機的1個圖元的尺寸x有效圖元數(V)or(H)」,請使用這個公式進行計算

景深(Depth of field)

是指以被拍攝的物體的面為基準,在一定範圍內,這個面的前後也可以清楚地保證畫質的範圍。
具體的景深值,根據圖像可以接受的模糊程度而不同。
可接受的模糊程度稱為允許彌散圈直徑,根據使用相機大小會有不同。(這裡的技術資料的數值是,是根據本目錄內參數表欄外所顯示的內容,通過以下計算式而得到的數值。)

焦點距離

光學上,後側主點(H2)到焦點面的距離。

FNO

表示鏡頭在無限遠狀態時光亮度的數值,此數值越小亮度就越高。
FNO=焦點距離/入射孔徑或有效口徑=f/D

実効F(有効FNO)

在有限的距離範圍內,表示鏡頭光亮度的數值。
實效F=(1+光學倍率)FNO ※實效F和FNO的關係式
實效F=1/(2NA÷光學倍率M)

N.A.(Numerical Aperture)

在有限的距離範圍內,表示鏡頭光亮度的數值。
實效F=(1+光學倍率)FNO ※實效F和FNO的關係式
實效F=1/(2NA÷光學倍率M)
N.A.(Numerical Aperture)

邊緣亮度(Relative lluminance)

如光學鏡頭像側中心的光亮度為100%,此時與周邊的光亮度的比,稱為周邊光量,以%來表現。

遠心鏡頭(Telecentric Lens)

對於鏡頭的光軸,主光線為平行的鏡頭。
分為物側遠心,像側遠心,雙側遠心等

關於遠心度

遠心度是指對於物體方向的倍率誤差。倍率誤差越少,遠心效果就越高。
遠心鏡頭用於尺寸測量等各種用途,在使用鏡頭之前,把握遠心度是非常重要的事情。因為遠心鏡頭是主光線與鏡頭光軸平行的,對於測試高度上有不同物體時,是非常寶貴的工具。如果遠心度比較差的話,畫面的周邊與中心,還有高度不同物體的成像效果會有不同。這樣的話使用遠心鏡頭的效果反而會變得沒有意義。
關於遠心度的確認,在如同下圖的測試時,可以很簡單的確認做出來。

關於景深(DOF)

本公司的商品目錄上所記載的景深(Depth of Field)的數值,是通過用下面的計算公式所得出的數值。

被写界深度(DOF)について
2{(允許彌散圈直徑x實效F)/光學倍率的平方}=景深

根據客戶的使用環境,實際的景深值和計算出來的景深值會產生差異。
差異發生的原因如下所示。

上述計算式中的允許誤差值(本公司的計算值和其他公司一樣,以0.04mm來計算),根據鏡頭的使用環境不同,可能會與公式中的數值有所偏差。
一般來說,鏡頭的焦點位置只有1點。嚴密的來說這點的景深值為0。
不過在實際中,景深還是存在的。看了左圖後便會理解。
其實,因焦點位置偏離,而造成圖像模糊的。模糊允許範圍,根據使用的相機、用途和使用者的判斷等因素的不同而不同。

【允許外】
根據使用者,可以允許誤差的範圍不同
【允許】
這個數值本公司與其他公司一樣用0.04來計算
【焦點位置】
通過這個焦點位置附近的模糊點,與允許誤差範圍可以得出實際的允許彌散圈直徑

關於艾里斑(Airy disk)與解析度

艾里斑是指通過沒有像差的鏡頭,把光集中在一點上,
而這一點會形成同心圓。這個同心圓稱為艾裡斑。艾里斑的半徑r,是在使用沒有像差鏡頭的條件下,計算出來的。這個值我們稱為解析度。
r=0.61λ/NA
艾裡斑的徑根據波長而變化,波長越長在1點集中的難度越大。這個根據公式就可以理解。
例)NA為0.07的鏡頭,波長為550nm的情況下
r=0.61*0.55/0.07=4.8μ
此目錄上的解析度是通過這個艾里斑半徑而計算出的數值。

關於MTF與解析度

MTF(Modulation Transfer Function)是指物體表面的重複著的濃淡線對,在圖像上如何表現出來。用空間頻率(空間周波數)和對比度的比列來表示。
簡單地說就是表示鏡頭的成像性能,物體表面的對比度在圖像上呈現出來效果的程度成為MTF。
對比度性能,是指持有特定頻率的黑白間隔的分辨模式。在這裡頻率就是,在1mm的距離中濃淡變化的程度。

MTFと分解能について
圖1所顯示的黑白矩陣,黑色和白色的對比度是100%。在這個模式下用鏡頭進行拍攝,鏡頭這邊像的對比度的變化方式呈定量化。基本上不管是什麼鏡頭,在頻率波動大的模式時,所拍攝的圖像比起波動小模式,會受到光學像差等的影響比較大,對比度也會一點一點變差。當最後對比度變成0%的時候,白色和黑色部分都會變成灰色,變得沒有辦法去區分。

圖2、3是顯示物側和像側的空間頻率變化的圖表。橫軸表示頻率,縱軸表示亮度。對比度根據物側和像側的頻率數,通過圖2、3所記載的計算式可以求出A、B值。然後通過求A、B的比率就可以求出MTF值。

MTFと分解能について MTFと分解能について
接下來,是解析度和MTF的關係。解析度是表示可以識別出的2個點之間分開距離的間隔大小。一般,根據解析度的數值來判斷鏡頭好壞的情況比較多。實際上,MTF和解析度的關係很大。參考了圖4後,相信解析度和MTF的關係就可以明白。
圖4是2支性能不同的鏡頭的MTF曲線圖。鏡頭a的極限解析度較低,在低空間頻率時,對比度性能較好。鏡頭b的極限解析度較高,在低空間頻率時,對比度性能較差。
就像剛才所說得,因為通常在低頻率時,對比度可以比較好的體現出來,當MTF接近100%的高頻率時對比度會變得不清晰。如超過極限解像力的頻率,對比度將消失,圖像這邊的對比度會變成無法區分黑色的灰色。而實際上,因為鏡頭有像差,在達到極限解像力前,就會失去對比度。一般情況下,閾值被設為0.1。以此為前提再看圖4時,可以確定以下的事情。
MTF表中,在I附近的低頻率領域內,驗證是鏡頭a比較好,II附近的高頻率領域內,鏡頭b的性能比較好。
通過以上的內容可以判斷出,鏡頭b雖然從鏡頭的基本性能(極限解析度)的角度出發,被認為性能較好。可是根據使用方的使用環境,片面的僅以解析度來判斷鏡頭的好壞是不可取的。

浮動式鏡組機構

依據拍攝影像的距離不同,鏡頭內部的鏡組區間的間隔也隨之變動。所以可以將各項畸變量壓縮在最小範圍內。
調整拍攝距離是為了補正鏡群間像浮木的樣子,所以稱之為Floating。正因如此,可以將各倍率的性能發揮到最
大極限。