文档介绍：镜头基础知识日期: 2012 年1月6日 15:13 摘要: 光学镜头的主要参数焦距主点到焦点的距离称为光学系统的焦距, 这是镜头的重要参数之一, 它决定了像与实际物体之间的比例。在物距一定的情况下,要得到大比例的像,则要求选用长焦距的镜头。如图 2 所示,自物方主点 H 到物方焦点 F 的距离称为物方焦距或前焦距 f ;类似地,自像方主点 H' 到物方焦点 F' 的距离称为物方焦距或前焦距 f' 。其定义具有方向性,如果主点到焦点的方向与光线的方向一致, 则焦距为正; 反之则为负。图2 中所示的情况, 像方焦距f '>0 , 物方焦距 f '<0 。如果系统两侧的介质相同,则 f '=-f 。相对孔径与光圈数 F数相对孔径为入瞳直径与焦距的比值 D/f ' ,它主要影响像面的照度,照相镜头像面的照度与相对孔径的平方成正比。为了满足景物较暗时摄影的需要,或者为了对高速运动物体摄影, 要求采用很短的曝光时间, 它们都要求提高像面的照度, 因此就需要采用大的相对孔径。镜头通常采用光圈数 F 来表示通光孔径的大小, 光圈数 F 数为相对孔径的倒数,即 F=f '/D 视场角( FOV : Field of view )与像面尺寸镜头的视场角决定了被拍摄景物的范围。由于摄影系统一般是对远处景物成像, 所以其像面通常位于焦平面附近,因此像面大小与视场角 2W ' 的关系可表示为公式 y' =f' tanW ' 公式中 y' 应该是像面区域的半径。目前,D 或者 CMOS 传感器作为像面接收器,有面阵和线阵两种,其工作区域的形状分别为矩形或线形,传感器的工作区域必须包含在镜头所确定的像面圆形区域之内。在镜头的参数中,也经常使用传感器的大小来表示视场大小。面阵传感器是由许多像素单元组成的一个矩形阵列,每个像素单元都是一个方形传感器。面阵传感器的大小通常是以其对角线的长度来表示的。目前常用的面阵传感器有: 1 英寸 2/3 英寸 1/2 英寸 1/3 英寸 1/4 英寸对角线(mm) 16 11864 幅面尺(mm) × × × × × 线阵传感器也是由许多像素单元组成,与面阵传感器不同的是,这些像素单元排成一个单列。线阵传感器的大小则是以像素单元的数量和大小来表示的。线阵传感器的规格有 1K 、 2K 、 4K 、 8K 、 12K 等,像素单元有 5μm、7μm、 10 μm、 14 μm 等。对于同一个传感器, 长焦距的镜头只能有较小的视场角, 能对远处景物拍摄得比较大的像,适宜于远距离摄影,故常称之为望远镜头;而短焦距的镜头则有较大的视场角,能将近处较大范围内的景物摄入像面,故又称之为广角镜头,视场角更大的又称为鱼眼镜头;介于二者之间,焦距属于中等,约等于幅面对角线长度的镜头,称之为标准镜头。工作波长光学镜头都是针对一定波长范围内的光波工作, 自物面发出的光波, 在此波长范围内的, 能够通过镜头在像面上成一清晰像,而且能量衰减较小;而在此范围外的光波,则难以校正像差,成像质量差,分辨率低,而且能量衰减很大,甚至被光学介质材料所吸收,完全不能通过镜头。光就其本质来说就是电磁波,按照波长通常将其划分成不同的光谱波段,如下表所示: 波段符号波长(nm) 紫外(UV) 100 ~ 38