如何选择与相机相匹配的镜头以达到最佳成像性能

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-05-20 07:29 338阅读 0赞

## 浅谈如何实现ICX445芯片相机的最佳成像性能 ##

来源：http://www.vision-smart.com/html/news/2011/1109/83.html

ICX445芯片是Sony公司近年来推出的一款高性价比芯片，其分辨率为1280\*960（130万像素），帧速为30fps。与传统ICX267芯片的140万像素（1340\*1024）相机比，采用ICX445芯片做出的相机在分辨率近似相同的情况下，价格更便宜，帧速更快，而像元在尺寸更小的情况下，反而实现了更高的灵敏度。近年来，世界各主流相机厂商都推出了基于该款芯片的相机，如德国BASLER公司的acA1300-30gm，加拿大Pointgrey公司的FL2G-13S2M-C，德国BAUMER公司的TXG12，德国AVT公司的Manta G-125等等，均在中国市场占据了大量应用。

目前大多数用户使用ICX445芯片的相机时，都选配了Computar、KOWA、Pentex或Fujinon公司的百万像素镜头或二百万像素镜头，而忽视了ICX445芯片像元尺寸更小，与传统的ICX267和ICX274芯片不同，需要与更高分辨率的镜头配合使用，才能真正实现最佳成像性能的事实。为什么ICX445芯片的像素更小，就必须配合更高分辨率的镜头才能实现最佳成像性能呢？下面我们先来共同理解几个概念

1. 什么是传递函数，又叫MTF，什么是极限空间分辨率？

简单说，MTF是空间分辨率的一种表征方式，单位：线对/mm。每个光学或光电成像器件都有各自的MTF，镜头有MTF，相机也有MTF。光学器件或光电成像的器件的MTF越好，或者MTF对应的空间截止频率越高，证明器件自身的空间分辨率越好，越能看清更小的细节。MTF对应的空间截止频率又叫极限空间分辨率。

2. 镜头中的百万像素，二百万像素，五百万像素是指什么？

其实，镜头中的百万像素，二百万像素和五百万像素同样是指镜头的空间分辨率，因为镜头必须配合相机使用，为了方便记忆镜头与相机的匹配关系，人们常采用对应相机的分辨率来命名镜头。这种命名方式其实并不科学，同时给新接触视觉系统的人带来了很多误解，经常会机械的套用百万像素分辨率相机对应百万像素镜头，二百万像素分辨率相机对应二百万像素镜头，而五百万像素分辨率相机则对应五百万像素镜头。其实镜头与相机对应的并不是相机自身的分辨率，而是各自的极限空间分辨率。

按目前公开的性能指标来说，

100万像素镜头对应的极限空间分辨率是90线对/mm，

200万像素镜头对应的空间分辨率是110线对/mm，

500万像素镜头对应的空间分辨率是160线对/mm，

因此100万像素镜头配合相机的极限空间分辨率必须低于90线对/mm，

200万像素镜头和500万像素镜头配合相机的原理也相同，

而决定相机极限空间分辨率的并不是相机自身的像素分辨率，而是相机的单个像元尺寸大小。

3. 相机的极限空间分辨率

相机的极限空间分辨率代表了的相机能够分辨的空间最小细节，其计算公式可以简单理解为：1/（单个像素尺寸\*2），单位：线对/mm。

4. 相机和镜头的配套原则

镜头的极限空间分辨率必须高于相机的极限空间分辨率，这样才能让相机实现最佳成像性能。

下面计算ICX445芯片相机对应的极限空间分辨率为：

1/（3.75\*2）= 133.33线对/mm

百万像素镜头的极限空间分辨率为90线对/mm，二百万像素镜头的空间分辨率为110线对/mm，五百万像素镜头对应的空间分辨率为160线对/mm，因此要想发挥ICX445芯片的最佳成像性能，显然百万像素镜头和二百万像素镜头都不匹配，只有五百万像素镜头的极限空间分辨率才能满足要求。

目前市场上的五百万像素镜头价格较贵，多数为￥3,000-￥6,000之间，但Computar公司在2010年推出了一系列三百万像素的镜头，其极限空间分辨率达到了140线对/mm，价格也不超过￥2,000。这个系列的镜头是现在市场上配合ICX445芯片相机的最佳性价比选择。

Pentax

<table style="border-spacing:0px;width:600px;color:rgb(51,51,51);font-family:'-apple-system', 'SF UI Text', Arial, 'PingFang SC', 'Hiragino Sans GB', 'Microsoft YaHei', 'WenQuanYi Micro Hei', sans-serif, SimHei, SimSun;font-size:14px;background-color:rgb(255,255,255);"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>C7528-M(KP)</td> 
   <td>2/3''，C-Mount，75mm，F2.8~F32，<span style="color:rgb(0,0,205);">5<span style="font-weight:700;">&nbsp;Megapixel</span></span></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Fujinon

<table style="border-spacing:0px;width:600px;color:rgb(51,51,51);font-family:'-apple-system', 'SF UI Text', Arial, 'PingFang SC', 'Hiragino Sans GB', 'Microsoft YaHei', 'WenQuanYi Micro Hei', sans-serif, SimHei, SimSun;font-size:14px;background-color:rgb(255,255,255);"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>HF75SA-1</td> 
   <td>2/3''，C-Mount，75mm，F1.4~F22，<span style="color:rgb(0,0,255);"><span style="font-weight:700;">5 Megapixel</span></span></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>