Объектив — один из основных компонентов систем визуализации, и его характеристики напрямую влияют на качество конечного изображения.
Среди ключевых параметров, на которые стоит обращать внимание при выборе объективов — фокусное расстояние и поле зрения. В этой статье мы подробно разберём эти понятия и покажем их взаимосвязь.
Фокусное расстояние
Фокусное расстояние (f) — это расстояние между оптическим центром объектива и матрицей. Это фундаментальный параметр, который определяет насколько объектив способен собирать или рассеивать свет. В общем случае линзы с положительным фокусным расстоянием собирают свет, а с отрицательным — рассеивают.
Поле зрения
Поле зрения (FOV) описывает видимую область пространства, которую может захватить объектив. Поле зрения бывает горизонтальным, вертикальным и диагональным. Оно может измеряться в мм или градусах (AFOV).
Рисунок 1. Горизонтальное, вертикальное и диагональное поле зрения
Типы объективов
По конструктивным особенностям объективы можно разделить на два основных типа:
-
Объективы с фиксированным фокусным расстоянием.
-
ZOOM-объективы.
Объективы с фиксированным фокусным расстоянием
Объектив с фиксированным фокусным расстоянием имеет постоянное фокусное расстояние и, следовательно, постоянный угол обзора (AFOV). В нашем каталоге представлены следующие объективы:
.png)
На FOV объективов с фиксированным фокусным расстоянием влияют три основных параметра:
- Рабочее расстояние (WD) — это расстояние от объектива до объекта. Увеличение этого расстояния приводит к расширению поля зрения.
- Фокусное расстояние.
- Размер матрицы. Матрица большего размера обеспечит большее FOV при том же рабочем расстоянии.
Вычисление углового поля зрения через фокусное расстояние и размеры матрицы
Угловое поле зрения связано с фокусным расстоянием и размером матрицы следующим образом:
.png) ,
где f — фокусное расстояние, а H — размер матрицы. |
(1) |
При заданном размере матрицы, чем короче фокусное расстояние, тем шире AFOV.
.png)
Рисунок 2. При одном размере матрицы, короткое фокусное расстояние даёт более широкое угловое поле зрения
Однако объективы с коротким фокусным расстоянием имеют следующие недостатки:
- Возможны искажения изображения, из-за чего AFOV может меняться в зависимости от рабочего расстояния.
- Качество изображения обычно ниже по сравнению с объективами с большим фокусным расстоянием.
- Сложности с полным покрытием матриц среднего и большого размера.
Вычисление углового поля зрения через рабочее расстояние и поле зрения
Зная рабочее расстояние и горизонтальный/вертикальный FOV можно определить AFOV:
.png) или .png) . |
(2) |
AFOV вычисляется как угол при вершине треугольника, у которого высота равна WD, а основание — горизонтальному/вертикальному полю зрения, как показано на рисунке 3.
.png)
Рисунок 3. FOV, AFOV, размер сенсора H, рабочее расстояние WD объектива
Объективы с фиксированным фокусом
Объективы с фиксированным фокусным расстоянием не следует путать с объективами с фиксированным фокусом.
- Объективы c фиксированным фокусным расстоянием можно настраивать на разные расстояния.
- Объективы с фиксированным фокусом предназначены для использования на одном конкретном рабочем расстоянии.
Ознакомьтесь с объективами с фиксированным фокусом в нашем каталоге:
.png)
ZOOM-объективы
ZOOM-объективы — это оптические устройства с регулируемым фокусным расстоянием, что позволяет изменять поле зрения. С их помощью можно получать высококачественные изображения с различным уровнем приближения. Для таких объективов FOV рассчитывают по следующей формуле:
.png) ,
где m – увеличение. |
(3) |
С увеличением кратности поле зрения уменьшается. Изучите предлагаемые ZOOM-объективы в разделе нашего каталога.
.png)
Специалисты компании «Специальные Системы. Фотоника» готовы помочь с подбором подходящего объектива для Ваших задач. Чтобы получить консультацию или оформить заказ, пожалуйста, свяжитесь с нами.