一、照(zhào)相鏡頭
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(xiàng)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(yǐ)確定為24mm X 36mm,則其對角線長度為(wéi)2D=43.266。從下表我們可以得出照相機鏡頭的焦距f'和(hé)視場角ω'之間存在著以下關係: tgω'=D/f'
式中:2D——畫幅的對(duì)角線長度;
f'——鏡(jìng)頭(tóu)的焦距。
照相機鏡頭的(de)另(lìng)一個最重要的光學特征指標是相對孔徑。它(tā)表示鏡頭通過光線的能(néng)力,用D/f'表示。它定(dìng)義為鏡頭(tóu)的(de)光孔直徑(jìng)(也稱入瞳直徑(jìng))D 與鏡頭焦距f'之比(bǐ)相(xiàng)對孔徑的倒數稱為鏡頭的光圈係數或光圈數,又稱F 數,即F=f'/D。當焦距f'固定時,F 數與入瞳直徑D 成反比。由於通光麵積與(yǔ)D 的平方成正比,通光麵積越大則鏡(jìng)頭(tóu)所能通過的光通量越大。因此當光圈數在最小數時,光孔最大,光通量(liàng)也最大。隨著光圈數的加大,光孔變小,光通量也隨之減少。如果不考慮各種鏡頭透過率差異的影響,不管是多長焦(jiāo)距的(de)鏡頭,也不(bú)管鏡(jìng)頭的光孔直徑有(yǒu)多大,隻要光圈數值(zhí)相同,它們的光通量都是一樣的。對照相機鏡頭而言,F 數是個特別重要的參數,F 數越小,鏡頭的(de)適用範圍越廣。與目視光學係統相(xiàng)比,照相物鏡同時具有大相對孔徑和大視場,因此,為了使整個象麵都能看到清晰的(de)並與物平麵相似的象,差不多要校正所有七種象差。照相物(wù)鏡的分辨率(lǜ)是相對孔徑和(hé)象差殘餘量的綜合反映。在(zài)相對孔(kǒng)徑確定後,製定一個既滿足使用要求,又易(yì)於實現的象差最佳校正(zhèng)方(fāng)案。為方便起見,往(wǎng)往采用“彌散圓半徑”來衡量象差的大小,最終(zhōng)則以光學傳遞函數(shù)對成象質(zhì)量作出評價。
近年來興起(qǐ)的數位相(xiàng)機鏡頭(tóu)同(tóng)上述的傳統相機鏡頭的特性和設計評價上(shàng)大同不異(yì),其主要差別有:
1.相對(duì)孔徑較傳統(tǒng)相機大。
2.較短的焦距,使得景深範圍增大。可(kě)根據視場角的大小算出相當(dāng)傳統(tǒng)相機鏡頭的焦距值(zhí)F’=43.266/(2*tgω)。
3.較高的分(fèn)辨(biàn)率,根據光電器件的PIXEL 的大(dà)小,一般(bān)數位鏡頭光學設(shè)計要達(dá)到1/(2*PIXEL)線對。
二(èr)、投影(yǐng)鏡頭
投影(yǐng)物鏡是將被照明的物成一明亮清晰的實像在屏幕上,一般講,像(xiàng)距(jù)比(bǐ)焦距大的多,所以(yǐ)物平麵在投影物鏡物方焦平麵外側附近。
投影物鏡的放大率是測量精度、孔徑大(dà)小、觀測範圍和結(jié)構尺寸的的重要參數。
放大率愈大,測(cè)量精度愈(yù)高,物(wù)鏡孔徑愈大。當工作距離一定(dìng)時,放大率愈大,共軛距愈大,投影係(xì)統結構尺寸越大。由於其是起放大作用,自光學知識可知,像麵中心照度與相對孔(kǒng)徑平方成正比,可用增大相對孔徑的方法來增加象麵照(zhào)度。
液晶式(shì)投(tóu)影機上所用的投(tóu)影鏡頭同傳(chuán)統的投影物鏡(jìng)的區別:
1.相對孔徑較大(dà)。
2.出瞳距長(zhǎng),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(yǐ)上(shàng)幾點,皆使得用於LCD 投影機上的投影物鏡較傳統的要複(fù)雜的多,一般要10 個鏡片左(zuǒ)右,而傳統的一般隻要3 個鏡片就能達到。
三、掃描鏡頭
掃描物鏡可用三個光學特性來(lái)表示,即相對(duì)孔徑、放大率和共軛距。放大率是(shì)掃描物鏡的一個重要指標,由於一般物體大小(xiǎo)是固定的,故放大率(lǜ)愈小,意味著鏡頭的像麵愈小,焦距也就愈短(duǎn),相對來講(jiǎng)掃(sǎo)描係統結構可以做的更小,但同時要求鏡頭的解像力也愈高。共軛距是指物像(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,意味著鏡頭愈難設計(jì)(視場角增大)。其原理圖同(tóng)照相物鏡一樣,是(shì)一個縮小的過程。
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(guāng)學解像(xiàng)力(lì)較高。
2.由於光電器件的原因,不(bú)僅要(yào)校正白光(混合光)的象(xiàng)差,同時需要考慮R、G、B 三種(zhǒng)獨(dú)立波長的象(xiàng)差。
3.嚴(yán)格校正(zhèng)畸(jī)變象差。