光学镜头基础知识
光学镜头基础知识
光学镜头基础知识
光学镜头是一种能够改变穿过镜头的光线之光线束的导向能力而改变图像的形
象的光学元件。
光学镜头也可以调节焦距来影响拍摄到的图像。
现在它们被普遍应用于日常生活中，例如摄像机、摄影机、显微镜和望远镜。
光学镜头是由多个不同样式的元件构成的光学结构，包括透镜、衍射光栅和它
们的组合；它们们的功效是以分束、折射、衍射和聚焦折射的方式能够将光线束重新定向，从而形成形状和尺寸精确、清晰的图像。
光学镜头的设计非常复杂，它需要依赖光学设计软件完成，即执行光学系统仿
真计算，并实现光学组件的调节。
此外，光学镜头的调节必须克服折射和衍射，实现其发挥最佳效果。
值得一提的是，对光学镜头的考虑不仅仅是调制器、滤光片等物理元素，它也
受到衍射、绕射等光学现象的影响。
因此，要得到理想的效果，应运用专业技术设计光学镜头，并要按照精准原理规范进行校正，这样才能实现光学组件的最佳利用。
从上述文字可以清晰地了解，光学镜头不可缺少，他对现代社会的发展具有重
要的影响，正因此，在高校及高等等教育中，要正确地教授它们的发展史、设计原理和校正标准，以提升学生们对这一领域的知识素养，并期望着他们能够在未来继续努力改进发展它们。
光学镜头基础知识
CCD和CMOS的特性对比CCD也有两种：全帧(full frame)的和隔行(interline)的。
这两种CCD的性能区别非常大。
总的来说，全帧的CCD性能最好。
其次是隔行的CCD。
CMOS的综合性能最差。
full frame CCD最突出的优势是分辨率和动态范围。
最弱的地方就是贵，耗电。
CMOS最差的地方是分辨率，动态范围和噪声。
优势就是便宜，省电。
interline CCD比CMOS强的地方在于噪声。
总的来说，两种CCD的颜色还原都比CMOS强。
现在一般的消费级数码相机，在宣传上都不说是Full frame CCD还是Interline CCD。
当然多数都是后者。
专业级的数码相机，肯定是前者。
所以，Full frame CCD 和Interline CCD间的区别，都存在于专业级数码相机和消费级机之间。
当然，专业级数码相机彩用的大面积CCD带来的好处更突出。
光学镜头基础知识光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。
另外争取选折合适的镜头，降低机器视觉系统成本，才是产业兴旺发达的唯一出路。
光学镜头规格繁多，有时不免头晕。
光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。
根据我们使用的经验，俄罗斯的光学镜头很便宜。
结构上分1固定光圈定焦镜头简单。
镜头只有一个可以手动调整的对焦调整环，左右旋转该环可使成像在CCD 靶面上的图像最清晰。
没有光圈调整环，光圈不能调整，进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变，只能通过改变视场的光照度来调整。
结构简单，价格便宜。
2手动光圈定焦镜头手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，光圈范围一般从F1.2 或F1.4到全关闭，能方便地适应被被摄现场地光照度，光圈调整是通过手动人为进行的。
光学基础知识：焦点、弥散圆、景深 焦深
1、焦点(focus)与光轴平行的光线射入凸透镜时，理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后，再以锥状的扩散开来，这个聚集所有光线的一点，就叫做焦点。
图片：1.png2、弥散圆(circleofconfusion)在焦点前后，光线开始聚集和扩散，点的影象变成模糊的，形成一个扩大的圆，这个圆就叫做弥散圆。
在现实当中，观赏拍摄的影象是以某种方式(比如投影、放大成照片等等)来观察的，人的肉眼所感受到的影象与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系，如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力，在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的。
这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆(permissible circleofconfusion)。
3、景深(depthoffield)在焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆之间的距离就叫景深，即：在被摄主体(对焦点)前后，其影像仍然有一段清晰范围的，就是景深。
景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。
对于固定焦距和拍摄距离，使用光圈越小，景深越大。
焦深的含义焦深：指在保持影像较为清晰的前提下，焦点（焦平面）沿着镜头光轴所允许移动的距离。
二、影响焦深的因素和规律：1.光圈与焦深成正比。
光圈小，焦深大；光圈大，焦深小。
2.摄距与焦深成反比。
摄距近，焦深大；摄距远，焦深小。
原因：摄距（物距）减小，像距增大，远、近模糊圈之间的距离增大，所以焦深增大。
3.镜头焦距与焦深成正比。
镜头焦距长，焦深大，镜头焦距短，焦深小。
原因：摄距一定时，焦距增大，远、近模糊圈之间的距离增大，所以焦深增大。
4．焦深与模糊圈成正比。
允许的模糊圈大，焦深大；允许的模糊圈小，焦深小。
三、焦深与景深的异同1.含义不同：景深是景物中能产生较为清晰影像的纵长距离；焦深是影像的焦平面可允许移动的距离。
2.当摄距减小时，景深减小，焦深增大；当摄距增大时，景深增大，焦深减小。
3.当景物的成像比例增大时（如使用长焦镜头、缩短摄距等），景深减小，焦深增大；当景物的成像比例减小时（如使用短焦镜头、增大摄距等），景深增大，焦深减小。
光学基础知识
光学基础学习报告一、教学内容：光电镜头是用来作为光电接收器（CCD,CMOS）的光学传感器元件。
光学特性参数：1、焦距EFL（学名f’）是指主面到相应焦点的距离（如图1.1）图1.1每个镜片都有前后两个主面－前主面和后主面（放大率为1的共轭面）。
相应的也有两个焦点－前焦和后焦。
凸透镜：双凸；平凸；正弯月（如图1.1）图1.2凹透镜：双凹；平凹；负弯月图1.3折射率实际反映的是光在物质中传播速度与真空中速度的比值关系。
薄透镜：)]1()1[()1('121R R n f -⨯-==Φ Φ—透镜光焦距；f ’—焦距； n —折射率；R 1,R 2－两球面曲率半径厚透镜：21221)1()]1()1[()1('1R nR dn R R n f -+-⨯-==Φ d －中心厚度干涉仪与光距座可以量测f ’,R1,R2,d →利用上述的公式可以计算出n 值，从而来确定所用材料。
A 、 EFL 增加，TOTR （光学总长）增加；要降低TOTR 就必须降低EFL ，但EFL 降低，像高就要降低B 、 EFL 与某些象差相关C 、 EFL 上升将使F/NO 增大D 、 EFL ，FOV （视场角）和IMA （像高）三者间有关系tanFOV ⨯=EFL IMA －铁三角关系EFL 的增大（减小）会使像高变大（小），为了保持像高，就必须要增大（减小）FOV ，然而FOV 的增大会使得REL （相对照度）的数值增大。
2、 BFL 后焦距（学名后截距）图2.13、 F 数（F/NO ）Df NO F '/=f ’－FELD 入－入瞳直径入瞳为光阑经其前方光学镜片所成的像，反映进入光学系统的光线 A 、 与MTF 相关，F/NO ↑，则MTF ↑；反之下降 B 、 与景深相关，F/NO ↑，则景深↑，反之下降 C 、 与象差相关，F/NO ↑，则象差↓，反之增加D、与光通量相关，F/NO↑，则光通量↓，反之增加对于光电镜头，F/NO最大在2.8～3.5之间（经验值）允许有±5%的误差，在物方有照明时，F数可根据照明的照度情况来增大4、视场角FOV（2ω），半视场角FOC/2（ω）物镜在其接收元件上成像的空间范围称为视场角。
光学显微镜基础知识
光学显微镜基础知识利用光学原理把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，以供人们提取微细结构信息的光学仪器。
简史早在公元前1世纪，人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时可以使其放大成像。
后来逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识。
1590年，荷兰和意大利的眼镜制造者已经造出类似显微镜的放大仪器。
1610年前后，意大利的伽利略和德国的j.开普勒在研究望远镜的同时，改变物镜和目镜之间的距离，得出合理的显微镜光路结构，当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。
17世纪中叶，英国的r.胡克和荷兰的a.van列文胡克都对显微镜的发展作出了卓越的贡献。
1665年前后，胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。
这些部件经过不断改进，成为现代显微镜的基本组成部分。
1673～1677年期间，列文胡克制成单组元放大镜式的高倍显微镜,其中9台保存至今。
胡克和列文胡克利用自制的显微镜在动、植物机体微观结构的研究方面取得了杰出的成就。
19世纪，高质量消色差浸液物镜的出现使显微镜观察微细结构的能力大为提高。
1827年g.b.阿米奇第一个采用浸液物镜。
19世纪70年代，德国人e.阿贝奠定了显微镜成像的古典理论基础。
这些都促进了显微镜制造和显微观察技术的迅速发展，并为19世纪后半叶包括r.科赫、l.巴斯德等在内的生物学家和医学家发现细菌和微生物提供了有力的工具。
在显微镜本身结构发展的同时，电子显微镜观测技术也在不断创新：1850年发生了偏光电子显微镜之术，1893年发生了干预电子显微镜之术，1935年荷兰物理学家f.泽尔尼克缔造了相配电子显微镜之术，他为此在1953年被授与诺贝尔物理学奖金。
古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合，它以人眼作为接收器来观察放大的像。
后来在显微镜中加入了摄影装置，以感光胶片作为可以记录和存储的接收器。
现代又普遍采用光电元件、电视摄象管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器，配以微型电子计算机后构成完整的图象信息采集和处理系统。
镜头基础知识
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，工业相机通常使用CCD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。
光学基础知识：摄影镜头调制传输函数MTF解读
镜头是摄影师和摄影爱好者投资最高的设备之一，也是决定拍摄质量的最重要的因素。
因此，镜头的质量，历来受到极大的重视。
我们当然会很关心摄影镜头的测量方法。
摄影的最终产品是照片，所以，根据拍摄照片的质量来评价镜头质量，这是我们最先想到的，也是最基本的测试镜头的方法。
实拍照片评价镜头质量的优点是结果直截了当，根据效果判断，比较放心。
不过决定照片质量的客观因素很多，而一张照片的“好”与“坏”又需要人的主观判断，很难通过测量得出客观的定量结果。
大量的事实表明，影响拍摄质量最重要的因素是镜头的分辨率和反差。
反差大小可以通过仪器很容易测量，而分辨率就不那么容易了！现在我们经常采用拍摄标准分辨率板的方法测量镜头的分辨率。
将拍摄了标准分辨率板的底片放到显微镜下人工判读，看最高能够分辩多少线条密度。
分辨率的单位是线对/毫米(lp/mm)，一黑一白两条线算是一个线对，每毫米能够分辩出的线对数就是分辨率的数值。
由于这种方法还是要受到胶片分辨率的客观影响和人工判读的主观影响，所以并不是最准确最理想的方法。
现在，让我们从另一个角度出发，将镜头看作一个信息传递系统：被拍摄景物反射出来的光线是它的输入信息，而胶片上的成像就是它的输出信息。
一个优秀的镜头意味着它的输出的像忠实的再现了输入方景物的特性。
喜欢音响的朋友都知道，高保真放大器的输出，应当准确地再现输入信号(图1)。
当输入端输入频率变化而幅度不变的正弦信号时，输出正弦波信号幅度的变化反映了放大器的频幅特性。
频幅特性越平坦，放大器性能越好(图2)！类似的方法也可以用来描述镜头的特性。
由数学证明可知，任何周期性图形都可以分解成亮度按正弦变化的图形的叠加，而任何非周期图形又可以看作是周期图形片断的组合。
因此，研究镜头对正弦变化的图形的反映，就可以研究镜头的性能！亮度按正弦变化的周期图形叫做“正弦光栅”。
为了描述正弦光栅的线条密度，我们引入了“空间频率”的概念。
一般正弦波的频率指单位时间(每秒钟)正弦波的周期数，对应的，正弦光栅的空间频率就是单位长度(每毫米)的亮度按照正弦变化的图形的周期数。
镜头基础知识
镜头基础知识镜头是摄像机的第一道关口，他的作用是将光信号（可见光与非可见光）成像在摄像机的CCD上。
（1）镜头主要的参数A、什么是镜头的焦距？答：从光学原理来讲焦距就是从焦点到透镜中心的距离。
即焦距长度。
如“f=8-24mm”，就是指镜头的焦距长度为8-24mm。
B、焦距长短与成像大小、视角大小有什么关系？答：焦距长短与成像大小成正比，焦距越长成像越大，焦距越短成像越小。
镜头焦距长短与视角大小成反比，焦距越长视角越小，焦距越短视角越大。
C、焦距长短与景深透视感又什么关系？答：焦距长短与景深成反比，焦距越长景深越小，焦距越短景深越大。
焦距长短与透视感的强弱成反比，焦距越长透视感越弱，焦距越短透视感越强。
D、什么是镜头的光圈？答：光圈的功能就如同我们人类眼睛的虹蟆，主要用来调整摄像机的进光量，F 表示镜头的孔径，较小的F值表示较大的光圈。
E、什么是景深？答：当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也都当清晰的。
焦点相当清晰的这段从前到后的距离就叫做景深。
F、什么是广角镜头？答：广角镜头因焦距非常短，所以投射到底片上的景物就变小了扩阔镜头拍摄角度，除可拍摄更多景物，更能在狭窄的环境下拍摄出宽阔角度的影像。
视角90度以上，观察范围较大，近处图像有变形。
G、什么是长焦镜头？答：视角20度以内，焦距可达几十毫米或上百毫米。
H、什么是镜头的视频驱动？答：它将一个视频信号及电源从摄像机输送到透镜来控制镜头上的光圈，这种视频输入型镜头内包含有放大器电路，用以将摄像机传来的视频信号转换成对光圈马达的控制。
I、什么是镜头的直流驱动(DC driverno Amp)答：它利用摄像机上的直流电压来直接控制光圈，这种镜头内只包含电流计式光圈马达，摄像机内没有放大器电路。
二种驱动方式产品不具可互换性，但现已有通用型自动光圈镜头推出。
J、什么是镜头的有效距离答：指不同尺寸的镜头，最佳的成像距离。
镜头基础知识和知识点总结
镜头基础知识和知识点总结镜头基础知识和知识点总结一、引言镜头作为摄影器材中至关重要的一部分，对照片质量和效果的产生起着决定性的作用。
了解镜头的基础知识和知识点，不仅有助于我们选择适合的镜头进行拍摄，还可以更好地理解照片的构图和质量问题。
本文将从镜头的构造、分类、光学原理以及一些实用的知识点等方面进行总结和介绍。
二、镜头的构造1. 玻璃光学元件镜头的构造主要由玻璃光学元件组成，包括透镜和反射镜等。
透镜分为凸透镜和凹透镜，通过调整透镜的位置和组合方式，可以改变光线的折射和聚焦效果。
2. 光圈光圈是镜头中具有可变直径的孔径，在光线通过后，可以调整光圈的大小，从而控制进入相机传感器的光量。
光圈的大小直接影响到照片的景深和光线的明暗。
3. 对焦机构对焦机构是镜头中用来调节镜头与被摄物体之间的距离，从而使被摄物体保持清晰的部分。
现代镜头的对焦机构通常由电机和多个对焦组件组成，以实现快速、准确的对焦。
三、镜头的分类1. 按焦距分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头广角镜头一般具有小于50mm的焦距，适用于拍摄广角景物，能够呈现出宽广的景深和视角。
标准镜头一般为50mm，是最接近人眼视角的镜头。
长焦镜头超过50mm，适合远距离或需要放大物体的拍摄。
2. 按功能分为定焦镜头和变焦镜头定焦镜头焦距固定，无法调节，但一般具有更好的成像质量和透光性能。
变焦镜头可以根据需要调整焦距，适合拍摄需要不同视角的场景。
3. 按反射系统分为单反镜头和无反镜头单反镜头为配合单反相机设计的镜头，通过反光板和五棱镜将图像引导至取景器中观察。
无反镜头为适配无反相机的镜头，直接将图像传导至相机的电子取景器或显示屏中。
四、光学原理1. 焦点和景深焦点是指光线通过透镜后汇聚在传感器上的位置，决定了被摄物体的清晰与否。
景深则是指摄影中被认为是清晰的范围，包括近景和远景。
焦点和景深的关系是，当焦点调整到一定位置时，会带来不同的景深效果。
2. 色差和畸变色差是指透镜在不同颜色的光线传播中产生的偏差，造成照片中出现色彩偏移现象。
3c相机镜头光源基础知识及光学系统选型设计方法
3c相机镜头光源基础知识及光学系统选型设计方法3C相机镜头光源基础知识及光学系统选型设计方法1. 前言在数字相机领域，镜头是至关重要的组成部分之一。
它的质量和性能直接影响相机的成像效果。
而要了解镜头光源基础知识及光学系统选型设计方法，首先需要掌握光学基础知识，了解光的传播和干扰现象，以及不同光源的特点和适用场景。
2. 光学基础知识光学是研究光的传播、干扰和折射等现象的学科。
光的传播是通过光线完成的，它具有波粒二象性。
在光学中，我们经常会使用光的波动模型和几何模型来进行分析。
2.1 光的传播光是通过光源发出的电磁波，其传播遵循直线传播的几何光学原理，即光线模型。
光线在空气、玻璃等介质中传播时会发生折射和反射，这是由光的波动性质决定的。
2.2 光的干扰光的干扰是指两束或多束光线在空间中相遇时，相互干涉和衍射的现象。
干涉是指光线的互相叠加和相长相消的现象，衍射是指光线通过障碍物或孔径时发生偏折和扩散的现象。
3. 光源基础知识在摄影领域，不同的光源具有不同的特点和效果。
常见的光源有自然光、白炽灯、荧光灯、LED等。
光源的色温、亮度、光线的色彩饱和度等参数都会对拍摄的效果产生影响。
3.1 自然光自然光是指来自太阳的光线，它的色温与太阳的高度和时间相关，早晨和傍晚的自然光偏暖色调，中午的自然光偏冷色调。
自然光的光线比较柔和和均匀，适合拍摄风景和人物照片。
3.2 白炽灯白炽灯是一种传统的光源，它具有较高的色温和较低的色彩饱和度。
白炽灯下的拍摄会使照片呈现出暖色调，给人一种温暖和亲切的感觉。
但是由于白炽灯的光线比较黄，容易导致色彩偏差。
3.3 荧光灯荧光灯是一种常见的室内光源，它具有较高的色温和较高的色彩饱和度。
荧光灯下的拍摄会使照片呈现出冷色调，给人一种冷静和清爽的感觉。
但是由于荧光灯的光线比较刺眼，容易导致眼睛疲劳。
3.4 LEDLED是一种较新的光源，它具有较高的色温和较高的色彩饱和度。
LED灯下的拍摄可以根据需要调节光线的色温和亮度，适用于各种场景的拍摄。
《镜头的基础知识》课件
5 最近对焦距离
ห้องสมุดไป่ตู้
6 防抖技术
镜头的最近对焦距离与 摄影主题的距离关系， 以及对于微距摄影的影 响。
镜头的防抖技术对于减 少手持拍摄时的抖动产 生的影响，以及如何选 择适合的镜头。
7 滤镜的类型和规格
介绍常见的滤镜类型和规格，如偏振镜、中性密度镜等，以及使用滤镜的技巧。
三、镜头的构造与横向色差
1
镜头构造
二、镜头的参数和规格
1 焦距
了解焦距的概念，以及 不同焦距对照片视野、 透视和景深的影响。
4 放大率
了解放大率的概念，以 及如何根据放大率选择 合适的镜头进行微距摄 影。
2 光圈
3 视角
光圈大小对照片的曝光 和景深产生的影响，以 及如何选择合适的光圈。
视角的定义和不同视角 创造的照片效果，如拍 摄广角和长焦照片的特 点。
深入了解镜头的构造类型，包括单玻、复合式、多组分和非球面结构的特点和优 势。
2
横向色差
解释横向色差的原因，以及使用光谱分解、色差修正和特殊材料来改善色差问题 的方法。
四、镜头的使用和维护
1 镜头使用技巧
分享一些使用镜头的实 用技巧，如选择拍摄角 度和光线、合理设置摄 影参数等。
2 镜头的维护与保养
强调正确选择和使用镜头的必要性，以提 升摄影技巧和创作水平。
介绍如何正确清洁镜头 并保护镜头表面，延长 镜头的使用寿命。
3 镜头的存储和保管
指导用户如何正确存储 和保管镜头，防止出现 损坏或损失。
五、应用实例展示
人像摄影
展示镜头在人像摄影中的应用， 如肖像照、拍摄风格和表情的 呈现。
风景摄影
分享风景摄影中使用镜头的技 巧，如景深控制、使用滤镜和 捕捉自然光。
相机和镜头基础知识
相机和镜头基础知识1．视场（FOV）视场代表光电传感器所能收集的入射辐射的角范围，视场可分为解为水平视场（HFOV）和垂直视场（VFOV），FOV由透镜的焦距和场栏的直径D F.s来确定，如下图：2．焦距（f）透镜的焦距是从透镜中心到焦点的距离，从位于无限远处的一个光源的所有入射辐射（或光线）都会聚焦在这个焦点上，如下图：相机成像时最清晰的位置就是感光阵列位于焦点处。
焦距的作用：焦距的大小决定着相机视场的大小，一般焦距越大视场越小，焦距越小视场越大，如果相同的物体在长焦距和短焦距下拍摄，其大小是不一样的。
对焦：对焦就是把镜片移动到合适的位置，其要实现清晰成像，则物体应该在两倍焦距之外，像平面在一倍到两倍焦距之间，这样子就可以成倒立的实像3．场栏（field top）场栏是一种将超出它的孔径尺寸的入射光线都阻挡住使之不能到达成像传感器靶面的器件。
成像传感器放在焦平面位置上，焦平面通常并不和焦点在相同位置上。
焦平面的位置确定目标被聚焦的距离。
场栏应该正好放在焦平面的前面。
如果没有实际的场栏，那么成像传感器的边界就决定场栏的大小。
如下图所示。
场栏直径D F.s影响FOV的大小。
如果场栏做得较小，那么FOV就相应地减小。
类似，像元视场IFOV将受到单个探测元（CCD像元）的影响。
IFOV就是焦平面上单个探测元所观测到的入射角范围。
IFOV=2×tan−1(d2×f)FOV=2×tan−1(D F.s2×f)如果IFOV小于200，那么IFOV可简化为df例1：一个ZOOM摄像机，在焦距f=4mm时，HFOV = 47度，f=88mm时，HFOV=2.2度，我们可以算得D F.s= 3.428935mm（把两个极端平均了一下），这样我们就可以算出任意焦距下FOV的值了。
垂直D F.s= 3.428935*3/4=2.5717，可以算出f=4mm时VFOV=35.64度，f=88mm 时，VFOV=1.67度。
镜头基础知识
镜头基础知识? (一)镜头是摄像机最主要的组成部分，并被喻为人的眼睛。
因此说，镜头就是摄像机的眼睛。
画面的清晰程度和影像层次是否丰富等表现能力，受光学镜头的内在质量所制约。
? 镜头是将拍摄景物在传感器（CCD或CMOS）上成像的器件，它通常由由几片透镜组成。
? (二)镜头的分类:? 1.从材质上看，镜头可分为塑胶透镜（Plastic）和玻璃透镜（Glass）。
通常镜头构造有：1P、2P、1G1P、1G2P、2G2P、4G等（此处的P、G分别代表塑胶透镜和玻璃透镜，如1G1P表示这款摄像头的镜头由一片塑胶透镜和一片玻璃透镜组成）。
透镜越多，成本越高；玻璃透镜成本比塑胶透镜贵。
(玻璃镜头成像质量，饱和度，色差相对塑胶镜头会好，比较常使用在较为高端的摄像头上。
现在市场上的部分产品为了降低成本，一般会采用塑胶镜头或玻塑混合镜头（即：1P、2P、1G1P、1G2P等）)。
? (二)镜头的分类:? 2.从用途上看，镜头可分为数码相机镜头,手机镜头,网络镜头,监控安防镜头,汽车后视镜头,医疗镜头等.? 3.根据焦距能否调节，可分为定焦距镜头和变焦距镜头两大类,目前公司主要生产定焦距镜头.? (三)镜头的基本参数? 1.焦距f，焦点距离的简称。
从镜头的中心点到传感器平面上所形成的清晰影像之间的距离。
(从镜片中心到底片或COMS,CCD等成像平面的距离)例如，把放大镜的一面对着太阳，另一面对着纸片，上下移动到一定的距离时，纸片上就会聚成一个很亮的光点，而且一会儿就能把纸片烧焦成小孔，故称之为“焦点”。
从透镜中心到纸片的距离，就是透镜的焦点距离。
? 焦距固定的镜头，即定焦镜头；焦距可以调节变化的镜头，就是变焦镜头:光学变焦（改变镜头焦距）/数码变焦(不改变镜头焦距)? 数码变焦是通过数码相机内的处理器，把图片内的每个象素面积增大，从而达到放大目的。
如同用图像处理软件把图片的面积改大把原来影像感应器上的一部份像素使用“插值”处理手段做放大,将影像感应器上的像素用插值算法将画面放大到整个画面。
基础知识2：镜头
编导基础知识
Chapter2
镜头
镜头的三种含义：
1、光学镜头。
摄影机上的光学部件，如电影摄影镜头、电视摄像镜头、照相镜头、监控镜头等。
2、拍摄的镜头。
指摄影机一次开机和停止之间拍摄的一段画面，又称“镜头素材”。
大部分素材会被淘汰，保留下来的素材要经过初剪、精剪、校色等多道工序，才能最终呈现在银幕上。
3、放映的镜头。
银幕上一段连续播放的画面，从拍摄的镜头素材经过加工得到的。
数镜头个数，要留意画面的切换，一次切换，意味着上一个镜头的结束和下一个镜头的开始。
镜头：电影的最小单位
有很多说法，例如镜头是电影的最小单位，镜头是电影的细胞，镜头是电影的基本元素等等。
一部电影通常有多少个镜头呢？
没有固定的说法，大致为几百个到上千个不等。
一般而言，动作性强的影片镜头数量较多，如武侠片、枪战片等，很多镜头一闪而过，甚至几千个镜头都不打不住；动作性弱的影片，如长镜头多的文艺片，镜头数量就比较少。
最长的镜头有多长？
有一个极端的例子，影片《俄罗斯方舟》，片长96分钟，讲的是发生在俄罗斯一座古堡里的故事，一个镜头拍完整部影片。
最短的镜头有多短？
银幕上一秒钟等于24个静态画格。
理论上来讲，最短的镜头可以仅仅是一个画格，即1/24秒。
戈达尔（法国新浪潮电影导演）有句名言：“电影是每秒２４格的真理！”。
镜头光学的基本知识
镜头光学的基本知识英文回答：Lens optics is a fascinating subject that involves the study of how light interacts with lenses to produce images. As a photography enthusiast, I have spent a considerable amount of time learning about the basics of lens optics.Firstly, it's important to understand that lenses are made up of transparent materials, usually glass or plastic, that have curved surfaces. These curved surfaces are responsible for bending and focusing light rays to form an image. There are different types of lenses, including convex lenses and concave lenses, each with its own unique properties.Convex lenses are thicker at the center and thinner at the edges. They converge light rays and are commonly used in cameras to capture sharp, focused images. On the other hand, concave lenses are thinner at the center and thickerat the edges. They diverge light rays and are often used to correct vision problems in eyeglasses.The way light is refracted, or bent, as it passes through a lens depends on the lens' shape and the angle at which the light rays enter the lens. This bending of light is what allows lenses to focus images. The focal length of a lens is a measure of how strongly it bends light and determines the distance at which objects will appear in focus.In addition to focal length, lenses also have an aperture, which controls the amount of light that enters the camera. The aperture is represented by an f-number, such as f/2.8 or f/16. A lower f-number indicates a larger aperture, allowing more light to enter the camera. This is useful in low-light situations or when a photographer wants to achieve a shallow depth of field.Depth of field refers to the range of distance in an image that appears acceptably sharp. A shallow depth of field, achieved with a wide aperture, can create a blurredbackground while keeping the subject in focus. On the other hand, a narrow aperture can increase the depth of field, resulting in more of the image being in focus.In addition to these basic concepts, lens optics also involves understanding various lens aberrations and how they can affect image quality. Aberrations are imperfections in the lens that can cause distortion, blurring, or color fringing in the final image. Lens manufacturers strive to minimize these aberrations through advanced lens designs and coatings.中文回答：镜头光学是一个非常有趣的学科，涉及到光线如何与镜头相互作用以产生图像。
镜头光学知识点总结
镜头光学知识点总结一、光学基础知识1.1 光的传播光是一种电磁波，它在真空中传播时的速度为光速，约为3×10^8米/秒。
当光线穿过介质时，其速度会减小，这是因为光在介质中遇到原子和分子时会被吸收和重新辐射，这导致光线传播的速度减慢。
1.2 光的折射光线穿过两种介质的交界面时，会发生折射现象。
根据菲涅尔公式，入射角和折射角之间满足一定的关系，即n1*sinθ1=n2*sinθ2，其中n1和n2分别是两种介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和折射角。
1.3 光的反射光线在与介质交界面相接触时，会发生反射现象。
根据反射定律，入射角和反射角相等，即θi=θr。
1.4 光的干涉和衍射当光通过两个或多个狭缝或者偏振器后，会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两个波相遇后相互干涉的现象，衍射是指波在通过狭缝或物体边缘时产生弯曲的现象。
二、镜头光学基础知识2.1 透镜透镜是用来使光线汇聚或发散的光学元件，根据其形状可以分为凸透镜和凹透镜。
凸透镜使光线汇聚，而凹透镜使光线发散。
2.2 焦距和焦距方程透镜的焦距是指光线汇聚或发散的距离，可以通过焦距方程来计算，即1/f=1/d1+1/d2，其中f是焦距，d1和d2分别是物体和像的距离。
2.3 光圈和光圈数值光圈是指透镜的光线通道大小，通过光圈数值（F值）来表示，F值越小，光线通道越大，光圈越大，反之亦然。
2.4 焦段和深度焦段是指透镜能够清晰成像的距离范围，焦距越长，焦段越短。
深度是指透镜能够清晰成像的深度范围，与光圈大小、焦距和焦段有关。
2.5 像差透镜成像时会出现像差现象，包括球差、色差、像散和畸变等。
通过合适的设计和材料选择可以减少或者消除这些像差。
2.6 镜头组合为了满足不同的成像需求，通常会使用多个透镜组合成镜头组。
镜头组的设计和安排可以有效地减小像差，提高成像质量。
三、摄影镜头类型3.1 定焦镜头定焦镜头焦距固定，适用于需要固定成像画面或者拍摄特定焦距的场景。
镜头设计光学知识点
镜头设计光学知识点镜头设计是摄影及光学领域重要的一环，它涉及到光学原理、镜头的结构组成以及各种参数的调整。
在本文中，将介绍一些与镜头设计相关的光学知识点。
1. 光学原理光学原理是镜头设计的基础，它包括光的折射、反射、吸收等现象。
在镜头设计中，最常用的原理是折射原理。
通过合理地设计镜片的曲率、厚度，可以实现光线的聚焦和调节。
此外，还需要考虑透镜的材质、透过率、散射等因素对光线的影响。
2. 焦距和光圈焦距是指镜头将平行光线聚焦所需的距离。
焦距的选择会影响到图像的放大倍率和景深。
长焦距的镜头适合拍摄远距离的物体，而短焦距的镜头适合拍摄广角景观。
光圈则是控制镜头进光量的参数，它决定了相机所接收到的光线的多少。
较大的光圈可以增加镜头进光量，有利于拍摄暗场景，而较小的光圈可以增加景深，保持整个画面的清晰度。
3. 像差像差是镜头设计中常见的问题，它会导致图像模糊或色彩偏移。
主要有球差、色差和像散差。
球差是由于折射光线穿过球面镜片时，不同位置的光线聚焦点不一致导致的。
色差则是不同波长的光线经过透镜时，折射角度不同而产生色偏现象。
像散差是光线经过透镜后不同位置的折射角度不同，使得光线无法聚焦在同一点上。
镜头设计师需要在设计过程中尽可能减小这些像差，以提高图像质量。
4. 光学涂层光学涂层是一种涂覆在镜片表面的薄膜，用于减少反射和抑制光线散射。
光学涂层可以提高透光率，减少光线的反射，提高图像的对比度和色彩鲜艳度。
不同的光学涂层可以实现不同的效果，如增加防水防污性能、减少光线的散射等。
5. 变焦和定焦变焦镜头可以通过调节镜头的焦距来实现对远近物体的拍摄。
变焦镜头一般有多个焦段可选择，用户可以按需选择合适的焦距拍摄。
而定焦镜头则是焦距固定的镜头，一般具备较高的成像质量和较大的光圈。
定焦镜头在利用光学原理，实现高质量图像的同时，也需要摄影师更多的拍摄技巧。
6. 光圈叶片和虚化效果光圈叶片是位于镜头内部的可调节的叶片，它的数量和形状决定了光圈的开合速度和光圈的形状。
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CCD和CMOS的特性对比CCD也有两种：全帧(full frame)的和隔行(interline)的。
这两种CCD的性能区别非常大。
总的来说，全帧的CCD性能最好。
其次是隔行的CCD。
CMOS的综合性能最差。
full frame CCD最突出的优势是分辨率和动态范围。
最弱的地方就是贵，耗电。
CMOS最差的地方是分辨率，动态范围和噪声。
优势就是便宜，省电。
interline CCD比CMOS强的地方在于噪声。
总的来说，两种CCD的颜色还原都比CMOS强。
现在一般的消费级数码相机，在宣传上都不说是Full frame CCD还是Interline CCD。
当然多数都是后者。
专业级的数码相机，肯定是前者。
所以，Full frame CCD 和Interline CCD间的区别，都存在于专业级数码相机和消费级机之间。
当然，专业级数码相机彩用的大面积CCD带来的好处更突出。
光学镜头基础知识光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件,直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。
另外争取选折合适的镜头，降低机器视觉系统成本，才是产业兴旺发达的唯一出路。
光学镜头规格繁多，有时不免头晕。
光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。
根据我们使用的经验，俄罗斯的光学镜头很便宜。
结构上分1固定光圈定焦镜头简单。
镜头只有一个可以手动调整的对焦调整环，左右旋转该环可使成像在CCD 靶面上的图像最清晰。
没有光圈调整环，光圈不能调整，进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变，只能通过改变视场的光照度来调整。
结构简单，价格便宜。
2手动光圈定焦镜头手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，光圈范围一般从F1.2 或F1.4到全关闭，能方便地适应被被摄现场地光照度，光圈调整是通过手动人为进行的。
光照度比较均匀，价格较便宜。
3 自动光圈定焦镜头在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个齿轮合传动的微型电机，并从驱动电路引出3 或4 芯屏蔽线，接到摄像机自动光圈接口座上。
当进入镜头的光通量变化时，摄像机CCD 靶面产生的电荷发生相应的变化，从而使视频信号电平发生变化，产生一个控制信号，传给自动光圈镜头，从而使镜头内的电机做相应的正向或反向转动，完成调整大小的任务。
4 手动光圈变焦镜头焦距可变的，有一个焦距调整环，可以在一定范围内调整镜头的焦距，其可变比一般为2～3 倍，焦距一般为3.6~8mm。
实际应用中，可通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择被监视地市场的市场角。
但是当摄像机安装位置固定下以后，在频繁地手动调整变焦是很不方便的。
因此，工程完工后，手动变焦镜头的焦距一般很少调整。
仅起定焦镜头的作用。
5 自动光圈电动变焦镜头与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机，其中一个电机与镜头的变焦环合，当其转动时可以控制镜头的焦距；另一电机与镜头的对焦环合，当其受控转动时可完成镜头的对焦。
但是，由于增加了两个电机且镜片组数增多，镜头的体积也相应增大。
6 电动三可变镜头与自动光圈电动变焦镜头相比，只是将对光圈调整电机的控制由自动控制改为由控制器来手动控制。
场合上分：按视场大小分为：小视场镜头，普通镜头（约50 度左右），广角镜头和特广角镜头（100－120 度）1 标准镜头：视角约50 度，也是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角，所以又称为标准镜头。
5mm 相机的标准镜头的焦距多为40mm，50mm 或55mm。
120 相机的标准镜头焦距多为80mm 或75mm。
CCD 芯片越大则标准镜头的焦距越长。
２、广角镜头：视角90 度以上，适用於拍摄距离近且范围大的景物，又能刻意夸大前景表现强烈远近感即透视。
35mm 相机的典型广角镜头是焦距28mm，视角为72 度。
120 相机的50，40mm 的镜头便相当于35mm 相机的35，28mm 的镜头．３、长焦距镜头：适于拍摄距离远的景物，景深小容易使背景模糊主体突出，但体积笨重且对动态主体对焦不易。
35mm 相机长焦距镜头通常分为三级，135mm 以下称中焦距，135－500mm 称长焦距，500mm120 相机的150mm 的镜头相当于35mm 相机的105mm 镜头。
由於长焦距的镜头过于笨重，所以有望远镜头的设计，即在镜头后面加一负透镜，把镜头的主平面前移，便可用较短的镜体获得镜体获得长焦距的效果。
４、反射式望远镜头：是另一种超望远镜头的设计，利用反射镜面来构成影像，但因设计的关系无法装设光圈，仅能以快门来调整曝光。
５、微距镜头（marco lens）：除作极近距离的微距摄影外，也可远摄。
接口类型来分1 C 型镜头法兰焦距是安装法兰到入射镜头的平行光的汇聚点之间的距离。
法兰焦距为17.526mm 或0.690in。
安装罗纹为：直径1in，32 牙.in。
镜头可以用在长度为0.512in (13mm)以内的线阵传感器。
但是，由于几何变形和市场角特性，必须鉴别短焦镜头是否合用。
如焦距为12.6mm 的镜头不应该用长度大于6.5mm 的线阵。
如果利用法兰焦距尺寸确定了镜头到列阵的距离，则对于物方放大倍数小于20 倍时需增加镜头接圈。
接圈加在镜头后面，以增加镜头到像的距离，以为多数镜头的聚焦范围位5－10％。
镜头接长距离为焦距/物方放大倍数。
2 CS 型镜头With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera.3 U 型镜头一种可变焦距的镜头，其法兰焦距为47.526mm 或 1.7913in，安装罗纹为M42×1。
主要设计作35mm 照片应用（如国产和进口的各种135 相机镜头），可用于任何长度小于1.25in(38.1mm)的列阵。
建议不要用短焦距镜头。
4 42mm 镜头3 L 型镜头固定焦距宽视场镜头，最初设计作照相放大作用（如国产各种放大机镜头），且在2.25in(63.5mm)视场内具有良好的特性。
法兰焦距是具体镜头的函数。
安装螺纹为M39×1.0。
可用于长度为1.25in(35.1)以内的列阵，且不受限制。
4 特殊镜头如显微放大系统。
要特别注意CS 和C 的差别，不同类型的camera 和不同类型的Len 连接时，要定制转接环。
国外很贵，一个约$50,不如自己加工。
光学镜头的主要参数和评价主要参数有焦距，视场，物距，光圈，快门等。
对于镜头最完善的评价莫过于MTF （Modulation Transfer Function）。
但是由于像差（标定的原因），镜头的每个范围都有一个MTF 值。
这些范围指的是：（1）近轴部分，2）离轴部分，3）当光学系统存在不对称畸变时，上述两部分在不同方向上的子部分。
每个部分对于不同的辐射能量波长范围，都有各自相应的MTF 值。
MTF 是评价成像系统的最常用、最优的指标，也是指导机器视觉系统集成的最优指标。
光圈常识照相机的镜头有一个控制透光量的装置，就叫光圈．光圈开的大，透光量便大；开的小，透光量便小．但只靠光圈还不能完全描述作用於软片上的光线强度，镜头与软片间的距离也有关系，也就是和镜头的焦距有关系．焦距小光圈离软片较近，光线的作用便较强．有一个名词－－光圈系数，光圈系数是将镜头焦距除以光圈的直径所得的值，用ｆ表示．例如有甲乙丙三镜头，甲镜头的焦距为５０ｍｍ，最大光圈直径为２５ｍｍ，则光圈系数是５０／２５＝２，我们说它是ｆ２的镜头；乙镜头的焦距为３５ｍｍ，最大光圈直径为１７．５ｍｍ，光圈系数是３５／１７．５＝２，我们也说它是ｆ２的镜头；丙镜头的焦距为１００ｍｍ，最大光圈直径为２５ｍｍ，则光圈系数是１００／２５＝４，我们说它是ｆ４的镜头．乙镜头的孔洞比甲镜头小，但光圈系数相同，於是透光到软片上的强度是一样；甲丙镜头的孔洞一样大，但光圈系数不同，於是透光到软片上的强度是不一样的．所有相机镜头的光圈都已标准化，就是f1,f1.4,f2,f2.8,f4,f5.6,f8,f11,f16,f22,f32等．光圈的功能有二：1.控制光量的透入：光线透过镜头射到软片的强度是和光圈系数平方成反比，也就是相邻两级的光圈作用於软片上的光线强度有两倍的关系．ｆ２是ｆ２．８的２倍，ｆ２．８是ｆ４的２倍．2.调节景深：所谓的景深，就是镜头对焦处前後所能成像清晰的范围，它镜头焦距，光圈，及被摄景物主体的距离有关，镜头焦距越短，光圈越小，被摄物的距离，景深越大清晰的范围越大，反之亦然．所以就光圈来讲，小光圈景深大，清晰细密的表出远近的明锐感；大光圈景深小，则可使主体突出，表现主体以外前後主题的模糊感．值得一提的是，若要前後景物都清晰，应使用小光圈，但以小到能涵盖希望的景深即可，不必过小，过小便会受到绕射的影响，反而降低其解像力！快门常识相机的快门是控制曝光时间长短的机关，快门经常处於关闭状态，已防装在相机内的底片露光，摄影时将它一开一闭，让透过镜头的影像光线作用於软片上。
早期的座架式相机没有快门装置。
仅备一镜头盖套在镜头上，取景对焦时取下镜头盖，套上镜头盖再装感光片，摄影时将镜头盖掀开一刹那时间遂即盖上。
现在快门已进步到由机械或电子操纵开启时间。
快门的功能有二分述如下：１．开启时间的长短来控制透入光量的多寡。
假若被摄体的明度和镜头的光圈不变，快门开启时间长，作用於软片的光量多，快门开启时间短，作用於软片的光量少。
快门开启时间的长短叫做快门速度（Shutter speed)。
为便於调整曝光，镜头快门相机的镜头上装有快门速度调整环，焦面快门相机（较普遍）的机身上装有快门速度调整环。
在快门速度调整环上，将快门速度分为若干级。
为配合光圈调整曝光，每相邻两级的快门速度也是二与一之比。
所有各种相机的快门速度分级都以标准化，即4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/15,1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/4000, B, T。
快於一秒的快门速度的刻度只用2,4,8...等分母数字表示，分别代表1/2 ,1/4,1/8.....，一秒及慢於一秒的用不同颜色数字标示。
B为Bubble的缩写，代表按下快门钮时快门便开启，放松便关闭。
T是Time 的缩写，代表按下快门钮时快门便开启，再按一次才关闭。
２．配合光圈曝光：摄影曝光正确，才能产生层次丰富细节清晰的照片。
曝光要正确，必须按照软片速度与光圈强弱，将快门速度和光圈适当配合。
控制镜头进光量，需要由镜头的所谓"孔径光阑"(Diaphragm)来控制。