光學(xué)鏡頭的主要參數(shù)
發(fā)布人：發(fā)布時(shí)間：2024/11/11
焦距
主點(diǎn)到焦點(diǎn)的距離稱(chēng)為光學(xué)系統(tǒng)的焦距，這是鏡頭的重要參數(shù)之一，它決定了像與實(shí)際物體之間的比例。在物距一定的情況下，要得到大比例的像，則要求選用長(zhǎng)焦距的鏡頭。如圖1所示，自物方主點(diǎn)H到物方焦點(diǎn)F的距離稱(chēng)為物方焦距或前焦距f；類(lèi)似地，自像方主點(diǎn)H 到物方焦點(diǎn)F 的距離稱(chēng)為物方焦距或前焦距f 。其定義具有方向性，如果主點(diǎn)到焦點(diǎn)的方向與光線(xiàn)的方向一致，則焦距為正；反之則為負(fù)。圖2中所示的情況，像方焦距f >0，物方焦距f <0。如果系統(tǒng)兩側(cè)的介質(zhì)相同，則f =-f。
圖1.主點(diǎn)到主平面
相對(duì)孔徑與光圈數(shù)（F數(shù)）
相對(duì)孔徑為入瞳直徑與焦距的比值D/f，它主要影響像面的照度，照相鏡頭像面的照度與相對(duì)孔徑的平方成正比。為了滿(mǎn)足景物較暗時(shí)攝影的需要，或者為了對(duì)高速運(yùn)動(dòng)物體攝影，要求采用很短的曝光時(shí)間，它們都要求提高像面的照度，因此就需要采用大的相對(duì)孔徑。鏡頭通常采用光圈數(shù)F來(lái)表示通光孔徑的大小，光圈數(shù)F數(shù)為相對(duì)孔徑的倒數(shù)，即F=f/D
視場(chǎng)角與像面尺寸
鏡頭的視場(chǎng)角決定了被拍攝景物的范圍。由于攝影系統(tǒng)一般是對(duì)遠(yuǎn)處景物成像，所以其像面通常位于焦平面附近，因此像面大小與視場(chǎng)角2W 的關(guān)系可表示為公式
y=ftanW
公式中y 應(yīng)該是像面區(qū)域的半徑。
目前，工業(yè)相機(jī)通常使用CCD或者CMOS傳感器作為像面接收器，有面陣和線(xiàn)陣兩種，其工作區(qū)域的形狀分別為矩形或線(xiàn)形，傳感器的工作區(qū)域必須包含在鏡頭所確定的像面圓形區(qū)域之內(nèi)。在鏡頭的參數(shù)中，也經(jīng)常使用傳感器的大小來(lái)表示視場(chǎng)大小。
面陣傳感器是由許多像素單元組成的一個(gè)矩形陣列，每個(gè)像素單元都是一個(gè)方形傳感器。面陣傳感器的大小通常是以其對(duì)角線(xiàn)的長(zhǎng)度來(lái)表示的。目前常用的面陣傳感器有：
線(xiàn)陣傳感器也是由許多像素單元組成，與面陣傳感器不同的是，這些像素單元排成一個(gè)單列。線(xiàn)陣傳感器的大小則是以像素單元的數(shù)量和大小來(lái)表示的。線(xiàn)陣傳感器的規(guī)格有1K、2K、4K、8K、12K等，像素單元有5μm、7μm、10μm、14μm等。
對(duì)于同一個(gè)傳感器，長(zhǎng)焦距的鏡頭只能有較小的視場(chǎng)角，能對(duì)遠(yuǎn)處景物拍攝得比較大的像，適宜于遠(yuǎn)距離攝影，故常稱(chēng)之為望遠(yuǎn)鏡頭；而短焦距的鏡頭則有較大的視場(chǎng)角，能將近處較大范圍內(nèi)的景物攝入像面，故又稱(chēng)之為廣角鏡頭，視場(chǎng)角更大的又稱(chēng)為魚(yú)眼鏡頭；介于二者之間，焦距屬于中等，約等于幅面對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度的鏡頭，稱(chēng)之為標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。
工作波長(zhǎng)
光學(xué)鏡頭都是針對(duì)一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光波工作，自物面發(fā)出的光波，在此波長(zhǎng)范圍內(nèi)的，能夠通過(guò)鏡頭在像面上成一清晰像，而且能量衰減較??；而在此范圍外的光波，則難以校正像差，成像質(zhì)量差，分辨率低，而且能量衰減很大，甚至被光學(xué)介質(zhì)材料所吸收，完全不能通過(guò)鏡頭。
光就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)就是電磁波，按照波長(zhǎng)通常將其劃分成不同的光譜波段，如下表所示：
分辨率
分辨率是評(píng)價(jià)鏡頭質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)，定義為在像面除鏡頭在單位毫米內(nèi)能夠分辨開(kāi)的黑白相間的條紋對(duì)數(shù)，如圖2所示，
圖2.分辨率條紋
分辨率為1/2 d，其中d為線(xiàn)寬。分辨率的單位為為lp/mm（線(xiàn)對(duì)/毫米）。
在理想成像鏡頭的焦平面上能分辨開(kāi)來(lái)的二條紋之間的相應(yīng)間距
其倒數(shù)即為理想鏡頭的分辨率
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