镜头和观景窗基本知识

1、镜头和观景窗基本知识镜头基本参数：焦距：EFL(Effective Focal Length),也用f 表示定义：物方焦距( f )-由物方主平面到物方焦点的距离。 像方焦距( f )-由像方主平面到像方焦点的距离。FFL(Front Focal Length)-前焦:光学系统最前一面到物方焦点的距离 BFL(Back Focal Length)-后焦:光学系统最后一面到像方焦点的距离.公式：f =nR1 R2/n(n-1)(R2-R1)+(n-1)2d n为材料的折射率 R1，R2为镜片的半径值 d为镜片的中心厚度牛顿公式：XX=ff 高斯公式：1/f=1/L1/L 物方主平面 像方主平面

2、BA F FFL f x -x -f BFL AB -L L视场角：View Angle(Field Of View)，一般用表示半视角 定义：入瞳中心对物的张角或出瞳中心对像的张角。 光阑-在光学系统中，不论是限制成像光束的光孔，或是限制成像范围的光孔或框，都称为光阑。孔径光阑-限制入出光束最厉害的光阑。 入瞳-孔径光阑经过其前面的光学系统在物方空间所成的像称为入射光瞳，简称为入瞳，它是入射光束的入口。 出瞳-孔径光阑经过其后面的光学系统在像方空间所成的像称为出射光瞳，简称为出瞳，它是出射光束的出口中。 三、底片及Sensor的尺寸： 底片对角线长度：21.63*2=43.26 1/2”SE

3、NSOR感光对角线长度=4*2-4.9*2 1/3”SENSOR感光对角线长度=3*2-3.4*2 1/4”SENSOR感光对角线长度=2*2-2.4*2四、前三者的关系： 焦距-f 半视场角- 感光对半对角线-y y=f*tg 视场角不会因距离改变而变化 五、F/NO： F/NO=f/D f-焦距 D-孔径光阑 F/NO数值越大，进光量越少，分辨率越高，光学设计越容易 F/NO数值越小，进光量越多，分辨率越低，光学设计越困难六、像面中心照度和边缘照度： 像面中心照度公式： 当物体位于有限距离时 E中心=1/4L( D/f)2 (p /p)2 当物体位于无穷远时 E中心=1/4L( D/f)2

4、 -透过率 L-物体的亮度 f-焦距 D孔径光阑直径 p-光瞳的垂轴放大率 -物像垂轴放大率 边缘照度：当光学系统没有渐晕时 E边缘=E中心COS4 当光学系统有渐晕时 E边缘=(1K)E中心COS4 K为渐晕系统 K1渐晕-轴外点成像光束宽度较之轴上点成像光束宽度要小，因此像面边缘部分就比像面中心部分暗，此现象称为渐晕。为了缩小光学零件的尺寸，实际光学系统的视场边缘一般都有一定渐晕，视场边缘的渐晕系数达到0.5也是允许的，即视场边缘成像光束只有轴上光束宽度的一半 不同半视场角的轴外像点照度与轴上像点照度比 0 10 20 26 30 40 50 60E边缘/E中心 1 0.941 0.780

5、 0.653 0.563 0.344 0.171 0.063上面表明轴外像点的光照度随视场角的增大而以COS四次方大大降低，如有渐晕，上式E边缘/E中心再乘以(1K)的系数。 七、几何像差： 像差-实际像与理想像之间的差异 1、球差-轴上点发出的同心光束经过光学系统之后，不再是同心光束，不同入射高度的光线交于光轴不同位置，相对于理想像点有不同程度的偏离，这种偏离称为球差。 L=LmL 入射高度越大，球差越大 Lm 高斯像面 A -L L 2、慧差-轴外物点在理想像面上形成的像点如同慧星状的光斑，靠近主光线的光束交于主光线形成一亮点，而远离主光线的不同孔径的光线束形成不同圆环，这种成像缺陷为慧差

6、。 视场角越大，慧差越大 慧差 A A B 3、像散-光束的子午像点和弧矢像点并不重合，两者分开的轴向距离称为像散。4、场曲分子午场曲和弧矢场曲子午场曲-子午光束的交点沿光轴方向到高斯像面的距离弧矢场曲-弧矢光束的交点沿光轴方向到高斯像面的距离 LT 高斯像面 XT LS XS L 弧矢场曲 XS= LS-L 子午场曲 XT=LT- L 像散 XTS= LT- LS5、畸变-实际像高与理想像高的差异，分枕形和桶形畸变。 在光学设计中，通常用相对畸变q来表示 q= (Y-Y0) / Y0*100%=(0)/ 0*100%Y- 实际像高 -某视场的实际垂轴放大率 Y0 -理想像高 0- 某视场的理

7、想垂轴放大率6、位置色差-各种色光成像位置的差异。 F486.1 D587.6 C656.1 A AF AD AC LFCLFC，LDC，LFD为位置色差7、倍率色差-各种色光成像大小的差异。 F YFC D C A B YFC YDC YFD倍率色差 以上七种像差，球差和慧差影响SPOT(弥散斑)的大小即清晰度像散和场曲影响最佳成像面的选取(出现中心清楚了，边缘双模糊了的现象)畸变影响失真度位置和倍率色差影响色彩度。八、承认书上光学参数：F/NO- 光圈 Distortion-畸变EFL- 焦距Relative Illuminance- 相对照度 H Value(Distance from

8、first surface to first principal pt)-物方主平面位置HValue(Distance from last surface to second principal pt)-像方主平面位置Semi-field Angle-半视角First surface to entrance pupil pt-入瞳位置Entrance pupil diameter-入瞳直径Last surface to exit pupil pt出瞳位置Exit pupil diameter-出瞳直径Aperture stop diameter-孔径光阑Calculate MTF at wavelength在三个波长1：1时计算调制传递函数546nm:450nm:620nm=1:1:1 11.BFL(Back Focal length)- 后焦观景窗倍率物镜与目镜焦距之比，一般是0.4-06左右.视度：-1 -1.5D看观景窗时相当于戴了100150度的近视眼镜接眼距离(出瞳距)：目镜到出瞳的距离，一般是15-20.4、视野率-观景窗的半视角的正切值与镜头的半视角的正切值之比. 因为观景窗与镜头存在位置偏移问题，所以取景的画面不可能就是所拍摄的画面，观景窗的视角不可能等于镜头的视角，即视野率不能为100%。大家都希望所取的景能够拍摄下来，加上观景窗与镜头存在位置偏移问题