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光学镜头基本知识 作成 钟久松 一 光学镜头规格简介 公司主要从事光学透镜 光学镜头 半导体镭射镜片及配件的设计 生产及销售和售后服务等 一 镜头分类1公司产品按用途分 可分为 传统135相机镜头 数码镜头和镭射镜头 传统135相机镜头还含取景器镜片 2数码镜头按用途分 可分为 数码相机镜头 手机用镜头 投影机镜头 医疗用镜头等 3数码镜头按SENSOR尺寸大小分 可分为 1 2 1 3 1 4 1 6 等 SENSOR的大小定义 SENSOR的大小一般用英寸表示 沿用了出现CCD之前的摄像管尺寸的命名 CCD摄像管的尺寸用直径表示 而实际的摄像面积要比摄像管直径小 如1 2 12 7mm 尺寸的摄摄管靶面对角线为8mm 例 数码镜头按SENSOR分辨率分 可分为 CIF规格 低象素规格 一般在10万象素 VGA规格 VIDEOGRAPHICSARRAY 电脑显示器的基本视频标准分辨率 象素点在640X480 约30万象素 QVGA QUERTERVGA 象素在320X240 约10万象素 XVGA EXTENDEDVGA 象素点在1024X768 约80万象素 SVGA SUPERVGA 象素点在1024X960 约100万象素 UVGA ULTRAVGA 象素点在1600X1200 约200万象素 还有300万 500万 800万像素 目前1000万像素规格已上市 图像的质量也有分辨率的高低有关 不过图像的质量还取决有镜头的质量和其它电子因素 什么是分辨率 分辨率又称解析率 指图像包含信息的量值 用像素表示 也指拍出的照片水平方向和垂直方向的像素 640X480 1024X768等 分辨率又称解析率 指图像包含信息的量值 用像素表示 也指拍出的照片水平方向和垂直方向的像素 640X480 1024X768等 分辨率的指标是用LW PH表示 又称TV LW指线宽 PH指影像高度 分辨率的高低 取决于SENSOR芯片上像素的多少 像素越多 分辨率越高 因此 可分为CIF规格 VGA规格 QVGA规格 XVGA规格 SXGA规格 UXGA规格 二 镜头的基本性能 镜头结构实际上是一个会聚透镜组 在SPEC图上会表示镜头的规格 如镜头最大像高 焦距 EFFL 后焦距 BFL 相对孔径 F NO 视场角 相对照度等来表示它的性能 如下图所示 SEPC图例 1焦距 EFL 从无限远的方向射来的一束平行于镜头光轴的光线 经过镜头折射后向主轴折射再会聚成一点 这个点就是镜头的焦点 从这点到光学系统中第二个节点的距离 我们称之为焦距 实质上是指像方焦距 通过焦点而又垂直于主轴的平面 我们称之为焦平面或像面 焦距是镜头的主要特性之一 用f表示 单位为mm 可分为 1 物方焦距 由前主面到前焦点的距离 2 像方焦距 由后主面到后焦点的距离 焦距正负的确定 以主点为原点到焦点的方向来确定 顺光方向为正 逆光方向为负 焦距的大小决定成像的大小 镜头的焦距与影像的关系 镜头的焦距决定影像的大小 当物距一定时 镜头的焦距越大 在焦平面上成的像也越大 放大倍率越大 镜头的焦距越小 在焦平面上成的影像也越小 放大倍率越小 2后焦距 BFL 由镜头或光学系统最后一面到像面的距离为光学后截距 BFL 我们一般指由机械结构最后面的机械面到像面的距离 BFL与EFL有直接关系 一般情况下EFL BFL 当加大或缩小BFL时 一般必须加大或缩小EFL BFL与视场角有关 当像面大小一定时 BFL值越小 则视场角越大 3相对孔径和光圈数 F NO 为了使镜头在胶片上成的相达到满意的效果 就必须控制进光量 使像的照度适中 因此需在相机上设有控制通光量的光阑 即光圈 它可设置在镜头的前面 后面或中间 因此也就有入瞳与出瞳之分 入瞳与焦距之比称为镜头的相对孔径 镜头相对孔径的倒数称为光圈数 即F数 光圈和快门是构成一台相机的最重要部件之一 光圈是控制一次性进入镜头的光量 而快门则是控制进光量的时间 两者互相配合将使胶片 影像 得到最佳的曝光量 使照片达到满意的效果 光圈一般设置在镜头中间 工作原理与人眼的瞳孔相同 光线强时 瞳孔收缩 光圈缩小 光线强弱 瞳孔放大 光圈开大 这样才能获得适合胶片的曝光量 4视场角135相机成像的底片规格 片框 为24X36mm 当镜头在无限远调焦时 镜头主点对片框对角线所张开的角度称为视场角 视场角越大 可拍摄的景物范围也越大 5畸变 DISTORTION 在视场较大或很大时所产生的像的变形称为畸变 可分为正畸变 枕形 负畸变 桶形 6相对照度 REL 是指像面边缘照度和中心照度之比 7景深按理来说 当镜头的焦距调整在聚焦点上时 只有唯一的点在焦面上成清晰的影像 而在其它部分会成模糊的像 可是在实际的拍摄中却不是如此 在聚焦点前后也能得到一个清晰的影像范围 在这范围内如果来回地移动被拍摄的物体 所得到的影像不会模糊 这一清晰的范围叫景深 它的大小常由镜头的光圈 物距和镜头的焦距决定 景深的变化规律为 1 在镜头的焦距和物距不变的情况下 光圈值越大 有效通光孔径小 景深越大 光圈值越小 有效通光孔径大 景深越小 2 在镜头的焦距和光圈值不变的情况下 物距越远 景深越大 物距越近 景深越小 3 在镜头的光圈值和物距不变的情况下 镜头的焦距越短 景深越大 镜头的焦距越长 景深越小 8像场像场 可简单地说就是镜头成像的清晰范围 有 圆形像场和方形像场之分 因相机用的底片是方形 像场角度可以表示垂直 水平或对角线的摄入范围 135底片标准尺寸为24X36mm 最短边24mm尺寸比像场直径要小得多 否则 照出的照片四周会成像不清晰或十分暗淡 三 镜头的基本结构 依公司目前产品 主要结构有 1P 1G 2P 2G 1G2