一、照相(xiàng)鏡頭

照相鏡頭的光學特性可由三個參數來表示,即照相鏡頭的焦距f'、相對孔徑D/f'和視場角2ω'。其實就135 照相機而言,其標準畫幅已確定(dìng)為(wéi)24mm X 36mm,則其(qí)對角線長度為2D=43.266。從下表我們可以得出照(zhào)相機鏡頭的焦距f'和(hé)視場角ω'之間存在著以下關係(xì): tgω'=D/f'

式中(zhōng):2D——畫(huà)幅的對角線長度;

f'——鏡頭的焦距。

照相機鏡頭的(de)另一(yī)個最重要的光學特征指標是(shì)相對孔徑。它表示鏡(jìng)頭通過光線的能力,用D/f'表示。它定義為鏡頭的光孔(kǒng)直徑(也稱入瞳直徑(jìng))D 與(yǔ)鏡頭焦距f'之比相對孔徑的倒數稱(chēng)為鏡頭的光圈係(xì)數或光圈數,又稱F 數,即F=f'/D。當焦距f'固定時,F 數與入瞳直徑D 成(chéng)反(fǎn)比。由於通光麵積與D 的平方成正比,通(tōng)光麵積越大則鏡(jìng)頭所能通過的光通量越大。因(yīn)此當光圈數在最小數時,光孔最大,光通量也最大。隨著光圈數的加大,光孔變(biàn)小,光(guāng)通量也隨之減少(shǎo)。如果不考慮各種鏡頭透(tòu)過率差異的(de)影響,不管是多長焦距的鏡頭(tóu),也不管鏡頭的光孔直徑有多大,隻要光圈數值相同,它們的光通量都是一樣(yàng)的(de)。對照(zhào)相機鏡頭而言,F 數是個特別重(chóng)要的(de)參數,F 數越小,鏡頭的適用範圍越廣。與目視光學係統相比,照相物鏡(jìng)同時具有大相對孔徑和大視場,因此,為(wéi)了使整個象麵都能(néng)看到清晰的並(bìng)與物平麵相似的象,差不多(duō)要校正所有七種象差。照相物鏡的分辨率是相對(duì)孔徑和象(xiàng)差殘餘量的綜(zōng)合反映。在相對孔(kǒng)徑確(què)定後(hòu),製定一個既(jì)滿足使(shǐ)用要求,又易於實現的象差最佳校正方案。為方便起(qǐ)見,往往采用“彌散圓(yuán)半徑”來衡量象差的大小,最終則以光學(xué)傳遞函數對成象質量作出評價。

近年來(lái)興起的數位相機鏡頭同上述的傳統相機鏡頭的特性和設計評價上大同不異,其主要差(chà)別有:

1.相對(duì)孔徑較傳統(tǒng)相機大。

2.較短的焦距,使得(dé)景深範圍增大。可(kě)根據視場(chǎng)角的大小算出相當傳統相機鏡頭的焦距值F’=43.266/(2*tgω)。

3.較(jiào)高的分(fèn)辨率,根據光電器件的(de)PIXEL 的大小,一般(bān)數(shù)位鏡頭光學設計要(yào)達到1/(2*PIXEL)線對。

二、投影鏡頭

投影物鏡是將被照明(míng)的物成一明亮清晰的實像在屏幕上,一般講,像距比焦距(jù)大的多,所以物平麵在投影物(wù)鏡物方焦平麵外側附近。

投影物(wù)鏡的放大率(lǜ)是測量精度、孔徑大小、觀測範圍和結構尺寸的的重要參數。

放大率愈大,測量精度愈高,物鏡孔徑愈大。當工作距(jù)離一(yī)定時,放大率愈大,共軛距愈大,投(tóu)影係(xì)統結構尺寸越大。由於其是起放(fàng)大作用,自(zì)光學知識(shí)可知(zhī),像麵中心照(zhào)度與相對孔徑(jìng)平方成正比,可用增大相對孔徑的方法來增加象麵照度。

液晶式投(tóu)影機上所用的投影鏡頭同傳統的投影物鏡的(de)區別:

1.相對孔徑較大。

2.出瞳距長,即需要設計成近遠心光路。

3.工作距離長。

4.解像力高.

5.畸變要求高.

以上幾點,皆(jiē)使得(dé)用於(yú)LCD 投影機上(shàng)的投影物鏡較傳統的要複雜的多,一般要10 個鏡(jìng)片左右,而(ér)傳統的一般隻要3 個鏡片就能達到。

三、掃(sǎo)描鏡頭

掃(sǎo)描物鏡可用三個光學特性來表示,即相對孔徑、放大率和共軛距。放大率是掃描物鏡(jìng)的一個重要指標(biāo),由於一般物體大小是固定的,故放大率愈小,意味(wèi)著(zhe)鏡頭的像麵愈小,焦距也(yě)就愈短,相對來講掃描係統結構可以做的更小(xiǎo),但同時要求鏡(jìng)頭的解像力也愈高。共軛(è)距是指物像(xiàng)之間的長度,對鏡頭來講,一般希望其愈長愈好,共軛距愈短(duǎn),意味著鏡頭愈難設計(視場角增大)。其原理圖同照相物鏡一樣,是一個縮(suō)小(xiǎo)的過程。

掃描物鏡的設計特點:

1.掃描物鏡屬於小孔徑小象差係統,要求的光學解像力(lì)較高。

2.由於光(guāng)電器件的原因,不(bú)僅要校(xiào)正白光(混合光)的象差,同(tóng)時需要考(kǎo)慮R、G、B 三種獨立波長的象差。

3.嚴格校正畸變象差。