工业相机——感光元件尺寸介绍

本文介绍了工业相机中感光元件尺寸的两种标示方法——光学格式和尺寸类型,涉及CCD/CMOS尺寸计算。光学格式基于对角线长度比例,而尺寸类型常用于数码单反相机,如全画幅、APS-H和APS-C尺寸。随着技术发展,尽管像素数量增加,但保持或减小CCD尺寸可能导致画质问题。文章还提及了APS系统及其三种底片画幅,并列举了多种常见感光元件尺寸。

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工业相机——CCD/CMOS尺寸计算

最近有用到大恒的工业相机,学到很多相机方面的基础知识,借此机会开始码字记笔记,养成良好习惯。

感光元件尺寸

感光元件的尺寸有两种标示方法,即光学格式(OF,Optical Format)和尺寸类型。

(1)光学格式

光学格式一般用感光元件的对角线长度比例来表示,即OF=对角线长度/1英寸=对角线长度/16mm。需要注意的是,这里的1英寸并不等于通常的25.4mm,而是16mm,即感光元件为12.8mm×9.6mm时,它是1英寸感光元件。
业界通用的规范就是 1英吋 CCD尺寸= 长 12.8mm × 宽 9.6mm = 对角线为 16mm 之对应面积。透过“勾股定理”,可得出该三角之三边比例为 4:3:5;换句话说,我无须给你完整的面积参数,只要给你该三角形最长一边长度,你就可以透过简单的定理换算回来。而且面积对角线长度就是16除以那个分母。
这种标示方法多用于长宽比为4∶3的袖珍数码相机和消费级数码相机上,感光元件尺寸从1/5英寸到2/3英寸不等。这种标示方法与用来解释14、30吋电视屏幕大小之面积比例道理是完全一致,这里的尺寸并不是“单位”而是“比例 ”!
目前的趋势是在CCD尺寸不变甚至减小的前提下,尽量增加像素传感器的数量,以满足人们对像素无止境的要求。但是CCD尺寸不变,增加像素就意味着单个像素捕捉光线能力下降,从而会引发噪声增加、色彩还原不良、动态范围减小等问题。

(2)尺寸类型

数码单反相机的感光元件长宽比多为3∶2,其尺寸标示方法有所不同,一般用感光元件尺寸类型标示。主要分为全画幅Full Frame(接近或等于135画幅,如佳能1Ds系列、5D Mark II的36.0mm×24.0mm,尼康D3、D700的36.0mm×23.9mm,尼康D3x、索尼α900的35.9mm×24mm,佳能5D的35.8mm×23.9mm等)、APS-H尺寸(佳能1D 系列的28.1mm×18.7mm,镜头焦距转换系数为1.3)、APS-C尺寸(如23.6mm×15.8mm、22.2mm×14.8mm、20.7mm×13.8mm等,镜头焦距转换系数分别为1.5、1.6和1.7)。奥林巴斯、松下数码单反相机所用的感光元件尺寸为17.3mm×13.0mm,长宽比为4∶3,镜头焦距转换系数为2.0。从相机的结构上分类,有两种系统,分别称为4/3系统和微型4/3系统。
1996年由尼康、佳能、美能达、富士、柯达五大公司联合开发的APS系统(Advanced Photo System,即先进照片系统)问世。APS系统在原135胶片系统的基础上进行了较大改进,包括相机、感光材料、冲印设备、配套产品等全面创新,大幅度缩小胶片尺寸,使用新的智能暗盒设计,融入数字技术,成为能记录拍摄数据、辅助信息的智能型胶片系统。APS系统是对传统摄影体系的一次重大变革,本应有较好的发展前景。遗憾的是它生不逢时,由于数码相机的问世与迅猛发展,APS系统很快被淘汰。  APS系统共有三种底片画幅可供选择,即:APS-H、APS-C和APS-P。APS-H为30.2mm×16.7mm,是APS胶卷可摄取的最大画幅;APS-C是左右各挡去一部分,为25.5mm×16.7mm,长宽比接近135画幅的3:2;APS-P是上下各挡去一部分,为30.2mm×9.5mm,属于超宽银幕画幅。  数码单反相机的感光元件尺寸标示方法借用了APS标准,把感光元件尺寸接近APS-C尺寸的20.7mm×13.8mm(适马用)、22.2mm×14.8mm、22.3mm×14.9mm(上两种尺寸佳能用)、23.0mm×15.5mm(富士用)、23.4mm×15.6mm(宾得K20D)、23.5mm×15.6mm(索尼α700)、23.5mm×15.7mm(索尼α350、宾得K200D、K10D、K-m)、23.6mm×15.8mm(尼康用,称为DX格式,以及索尼α300、α200)等都称为APS-C画幅,而佳能EOS-1D系列所用的28.1mm×18.7mm称为APS-H画幅。

常见感光元件尺寸

相机的感光元件尺寸的宽高比例其实不是固定的,下面列举了一些不同规格的感光元件,其标示方法有的是光学格式,有的是尺寸类型,如何区分我还未特别清晰明了,希望有专业人士能回答我,如下图:
在这里插入图片描述
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### 工业相机选型指南 #### 1. 基本技术参数分析 工业相机的选型需要综合考虑多个技术参数,这些参数决定了相机能否满足特定的应用场景。以下是几个重要的技术参数: - **分辨率**:分辨率是指图像传感器能够捕捉到的最大像素数。对于高精度检测应用来说,更高的分辨率意味着更清晰的细节呈现[^1]。 - **帧率**:如果被拍摄对象是动态物体,则需特别关注相机的帧率性能。为了防止运动模糊现象的发生,在这种情况下建议选用具有较高帧率以及全局快门功能的型号[^3]。 - **感光元件类型**:目前主流有两种——CCD 和 CMOS 。两者各有优劣之处;其中CMOS因其成本较低而逐渐成为市场上的主导者之一[^4]。 - **接口标准**:不同品牌之间可能存在差异化的传输协议支持情况,请确认所选购设备兼容目标平台所需规格。 #### 2. 针对特殊需求的选择策略 当面对三维空间内的测量任务时,可以考虑采用专门设计用于此类用途 的3D工业摄像机产品线。这类装置通过结构光投影或者双目立体视觉等方式获取景深数据,并将其转化为可供后续处理使用的点云模型形式输出[^2]。 另外需要注意的是,在挑选过程中还应该充分考虑到环境光照条件变化可能带来的影响因素 ,并据此调整相应设置选项来优化最终效果表现水平 。 #### 3. 实际案例中的推荐方案 假设存在这样一个应用场景 :生产线上传送带上快速移动的小零件需要经过严格的质量检验流程才能进入下一阶段操作环节当中去完成组装工作之前先要经历一轮全面细致入微地外观特征审查过程。那么针对这种情况下的最佳解决方案应该是配置一台配备有高速全局曝光模式并且具备足够大动态范围特性的黑白单色版本机器视觉专用级数码摄录仪器配合定制化开发出来的专属软件算法包共同协作实现预期目的达成既定目标值范围内误差控制指标要求的同时兼顾整体系统运行稳定性方面考量要素综合作用结果体现出来[无直接引用此处为总结性陈述] ```python # Python伪代码示例展示如何初始化一个典型的工业相机连接实例 import industrial_camera as ic def initialize_camera(): cam = ic.Camera() cam.set_resolution(1920, 1080) # 设置分辨率为1080p cam.set_frame_rate(60) # 设定每秒捕获60帧画面 cam.enable_global_shutter(True) # 启用全局快门机制 initialize_camera() ```
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