光学镜头基本知识

光學镜头基本知識

第一章光線的傳播

一﹑光在真空中是沿直線傳播的

光在真空中(均勻介質中)是沿直線傳播的﹐但是由於在我們的真實空間中﹐光並不能做到這一點﹐這是因為空氣。在我們的空氣中﹐有存在著各式各樣的雜物﹐粉塵﹐水霧等。由於這些東西的存在﹐光在直線傳播的過程中﹐碰到這些東西﹐就會產生反射﹐折射。而﹐粉塵表面並不光滑﹐光照射到這粉塵面上的時候便會往各個方向反射﹐這邊形成了漫反射。正是由於漫反射的存在﹐這便能使我們能感覺到光﹐能看到東西。

二﹑光的反射﹑透射﹑折射

光在大氣中傳輸總不能按著直線傳輸﹐光在碰到不透光的物質時會發生反射﹐光碰到透光的物質時會發生透射﹐折射。入射光線﹐反射光線﹐折射光線﹐在同一個平面上﹐即三線共面。

2.1 光的反射

光在傳輸過程中是遵守反射定理的。

反射定理﹕

入射角等於反射角。

入射角定義為﹕入射光線和法線組成的夾角

反射角定義為﹕反射光線和法線組成的夾角

法線﹕法線就是垂直於入射面的線。法線是一條虛構的線﹐並不是事實存在的。

2.2 光的透射和折射

有些物質是透光的﹐光可以穿透這些物質﹐這便是光的透射。

每種不同材質的東西都有著不同的透過率﹐光在這些物質中穿透的時候總會有著能量的損失。入射光線的強度與出射光線的強度的比值為這一材質的透過率。

所謂光線的折射就是指光線在進行傳輸的過程中從一種介質進入另一種介質的時候﹐不會沿直線傳播﹐而是有了一定角度的彎折。這便是光線的折射。

通常在大氣中我們認定其折射率為1。

折射定律被描述為﹕入射角的正弦与折射角的正弦之比為常數﹐它等于折射線所處介質的折射率n`与入射線所處介質的折射率n之比。

通常折射率較大的介質稱為光密介質﹐折射率較小的介質稱為光疏介質。若入射光在光密介質﹐這時折射角總大于入射角﹐折射角隨著入射角增大而增大﹐最大使折射角為90度﹐這時sini`=1﹐若入射角再增大﹐將發生全反射。

自然界有很多全反射現象﹕海市蜃樓﹑沙漠幻影﹑等。

第二章光學鏡頭的種類

目前LAM產線所生產的光學鏡頭主要有以下几類:

1)數碼相機鏡頭

2)傳統相机鏡頭

3)手机鏡頭

4)投影机鏡頭

一﹑數碼相机鏡頭

目前LAM產線所生產的數碼相机鏡頭有包括以下几類:DCJ01﹑DCJ04﹑DCJ05﹑DCJ07﹑DCJ08。另外還包括目前正處于試線階段的DCJ13&DCJ14.

DCJ04主要包含為四百万﹑五百万﹑六百万象素的CCD。到目前為止﹐DCJ04已經量產了800万顆鏡頭。此中包含有以下机种﹕

DCJ07包括以下机种﹕

DC8670

一千万相素DSA650

DCJ08包括以下机种﹕

七百万相素DC7371 PDC7360 SYDM7365 DC7370 MAPLE DC7375 DM7365 DM7362

六百万相素DM6330 DM6365

二﹑投影机鏡頭﹑手机鏡頭﹑定焦鏡頭以及傳統机鏡頭

投影机鏡頭﹑手机鏡頭以及定焦鏡頭在我們的生產中也占据很大的一部分。如下圖所示便為此三個机种的實物圖﹕

PROJECTOR LENS

FC LENS CM 模組

三﹑鏡頭基本結构以及制作過程﹕

以下我們以DCJ08為例子簡單介紹下鏡頭內的結构

DCJ01鏡頭實物圖

鏡頭簡單爆炸圖

如上圖所見﹐鏡頭由以下組成﹕

(1)鏡頭前群﹕前群有前筒和前群鏡片組构成。前群鏡片有兩片。前群与中群

實現了變焦功能。

前群組件

(2)鏡頭中群﹕鏡頭中群由中群鏡片組于中筒組成。其与前群配合實現變焦功

能。

中群組件

(3)鏡頭后群﹕如上圖中﹐后群組件有包括以下部分﹕后群鏡片﹐AF馬達﹔

后群鏡片通過AF馬達的作動實現調焦。在此間有一塊很重要的部件﹕U 型齒。U型齒固定在后群鏡框上﹐通過AF馬達的轉動﹐帶動U型齒及后群的作動。

后群組件

(4)光圈快門﹕如上圖所示中的Shutter Unit(快門組件)﹔

shutter﹕通过磁阀（脉冲式电流驱动）产生磁力驱动叶片闭合动作，完成镜头的曝光作用﹐見下圖示﹕

IRS(光圈)：

a:单片两段式－》通过磁阀（脉冲式电流驱动）产生磁力驱动叶片动作切换大小光圈，从而改变镜头的通光口径。

b:多片式－》通过步进磁阀（交替脉冲式电流驱动）产生磁力驱动叶片动作切换大小光圈，从而改变镜头的通光口径。

請見下圖示﹕

(5)馬達﹕鏡頭內有兩個馬達。包括﹕Zoom馬達以及AF馬達。Zoom馬達是

控制鏡頭的伸縮﹐從而實現變焦功能的(Wide到Tele的轉換)﹔AF馬達為步進馬達﹐由於高速發展的電子技術在照相機中獲得廣泛的應用，使現代照相機實現自動調焦控制。經被攝體反射後由CCD（或相位敏感探測器）接收、檢測和分辨，求出合適的自動調焦量，並給出信號以控制鏡頭正確定位。

DCJ系列镜头的AF是通步进马达带动后群对ZOOM(变焦)后的焦距进行微调，使清晰的焦点在CCD的感光面上。（但需注意，目前鏡頭照相機中AF系統並不能從無窮遠到最近距離進行連續自動調焦，而只能對某一段距離中幾個分立的點作正確調焦）。

(6)傳感器﹕鏡頭內包括了三個傳感器(AF_PI﹔Zoom_PI﹔Zoom_PR)。這些

傳感器都為光傳感﹐其中兩個PI都是使用了直射型﹐就是說通過遮光齒輪(編碼齒輪)進行遮擋光來讀取光信號。PR使用的為反射型﹐主要是通過反光貼紙的反光來進行信號的讀取。

(7)CCD及濾波片﹕CCD做為數碼相机區別与傳統相机的主要特征。

CCD(Charge-Coup led Device)电荷耦合器在一片集成有众多组（可达数百万组）微小的光敏元件、电荷转移电路、电荷信息读取电路的半导体芯片。

光敏元件在CCD电荷耦合器表面成矩阵排列，当光线经镜头会聚到CCD 上时，每个光敏器件会因感受到光强的不同而感应出不同数量的电荷，这些电荷耦合器在MOS存储器中暂时存储，然后由电荷转移电路、电荷信息读取电路按时钟脉冲顺序扫描读出电荷信息送往此电信号送往A／D 转换器转换，经转换形成一个与入射光强度成比例的二进制数，该二进制数即对应一个像素的数据

下圖為CCD的基本原理﹕