光学镜头基础知识PPT演示课件
合集下载
12照相机镜头的光学特性PPT课件
• B 4
•
d f
2
t
4H
•
f
2
KB d
E1 E2
t2 t1
k22 k12
结论：相邻的光圈系数所 对应的曝光时间相 差一倍。
29
光圈系数
例：对某一景物摄影时，f/为4，t=1/100秒， 可使胶卷得到合适的曝光量，若条件不变，f/调 整为8，此时的曝光时间为多少？
结论：1）f/数值越大，d就越小，进入镜头的光 线越少，所需的曝光时间越长。
物距一定时，像场角越大，摄取的景物范围越大，但比 例尺小。
35
五、镜头的视场角和像场角 物镜按像场角的分类
摄远镜头 标准镜头 广角镜头 特广角镜头 超广角镜头
2<45。 45。 < 2<75 。 75。 < 2<110 。 110。 < 2<133 。 133。 < 2
36
六、色差和畸变差
1、色差
24
三、相对孔径和光圈系数
像面中心照度公式推导
• 光通量(F):单位时间内通过某一面积的光能称 为通过该面积的光通量。
• 照度(E):用来反映物体表面被照明程度的物理 量，实际上是单位面积的光通量：E=F/S 。
• 发光强度（I）：表示点光源向各方向辐射的 光分布于一定立体角ω内的光通量F与该立体 角ω之比，即在单位立体角发出的光通量的数 量。I=F/ω
7
二、焦距和像比例尺 1、焦距(Focal Length)
相机的镜头是一组透镜，当平行于主光轴的光线穿 过透镜时，会会聚到一点上，这个点叫做焦点，焦 点到透镜中心（即光心）的距离，就称为焦距。光 心（Optical center）：透镜中的一个特殊点，凡 是通过该点的光，其传播方向不变。 从镜头的物方节点到物方焦点的距离叫做物方焦距。 从镜头的像方节点到像方焦点的距离叫做像方焦距。 照相机镜头的焦距是指像方焦距。
镜头认识 ppt课件
ppt课件
22
镜身标识：MF——手动对焦；AF——自动对焦
ppt课件
23
AF-S：静音马达
ED：Extra-low Dispersion超低色散镜片，是指这支镜头内含
ED 镜片，最大限度降低镜头色差（chromatic aberration），从而
保证镜头有优异的光学表现。
D型镜头：Distance焦点距离数据传递技术，代表镜头可回传
标准镜头：50mm，与人眼透视关系最接近，比较有真实感。 中长焦镜头：70-100mm，比较适合拍摄人像，不仅方便构图，而
且透视关系也比较符合人们的视觉习惯。
长 焦：100-300mm，适合拍摄人像中的特写，外景时能够得到很
好的景深虚化效果
值得强调的是：在同等价位下，变焦镜头的成像质量一般都不如定焦镜头。
ppt课件
16
在同一只镜头上，广角端和长焦端出现两个不 同的最大光圈值的现象。
ppt课件
17
ppt课件
18
鱼眼镜头：小于16mm，产生严重的畸变。
超广角镜头：16-24mm，变形非常大，画面空间感非常强，景深
很大。
广角镜头：24-35mm，变形大，也能突出空间感，比较适合外景
拍摄，照片四角会出现非常漂亮的暗角。
对焦距离信息，作为 3D(景物的亮度，景物对比度，景物的距离)矩
阵测光的参考以及 TTL 均衡闪光的控制。1992年推出。最大的外形
特点是有光圈环。
G型镜头：与D型镜头不同的是，该种镜头无光圈环设计，光
圈调整必须由机身来完成，同时支持3D矩阵测光。
IF : Internal Focusing内对焦技术。
光学变焦：通过镜片移动来放大与缩小需要拍 摄的景物，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物 就越远。
光学镜头基础知识及测试PPT课件
通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一 定程度的下降 。数码相机的数码变焦一般在6倍左右，摄 像机的数码变焦在44倍-600倍左右，实际使用中有40倍 就足够了。因为太大的数码变焦会使图像严重受损，有时 候甚至因为放大倍数太高，而分不清所拍摄的画面。
Rev PA1
6/15/2008 13
CCDB、CCD驱动器、信号处理电路、步时电机及 驱动电路构成。两个CCD分别放在焦平面的前部 （A点）和后部（B点），与焦平面相距一个小间
隔 。分光棱镜使同一视场的光分离，分别被两
个CCD接收。当两路CCD信号中的高频成分相等 时，表示对焦，不等表示离焦。同时，根据两路 CCD高频分量大小，可判断是前离焦或后离焦。
6/15/2008 19
Confidential
自动对焦
• “自动对焦”就是由机器根据拍摄现场的 光线被摄物体的距离等参数,自动设定快门 与焦距以保证照片的最佳效果.手机因体积 所限,不可能加上调焦、快门等把手,这就使 “自动对焦”功能尤为重要!
• 自动对焦是将被摄物拍的更加清楚！
Rev PA1
6/15/2008 20
•
Rev PA1
6/15/2008 11
Confidential
组成
• 变倍组、补偿组、固定组等构成
调焦组：通过小范围的轴向移动，实现镜头的聚焦调整。
变焦 镜头
变倍组：通过轴向移动，实现焦距连续可调。
补偿组：变倍组移动调焦时，成像面随之变化，随补偿组进行 相应的移动，使成像面保持在图像传感器的光敏面上。
人眼的对比敏感度函数10logmtfdcsfconfidentialrevpa1615200844sqf值高成像良好sqf值低成像很差confidentialsqfrevpa1615200845?冲印尺寸越大图片质量越差?sqf值是按照各种不同冲印放大率将成像镜头和人眼的mtf归化到成像镜头像面上计算得到的包含对各种冲印尺寸的考察?暖色调的单元格越多镜头总体质量越好aabbccdf10094948989848479796969595949lt
Rev PA1
6/15/2008 13
CCDB、CCD驱动器、信号处理电路、步时电机及 驱动电路构成。两个CCD分别放在焦平面的前部 （A点）和后部（B点），与焦平面相距一个小间
隔 。分光棱镜使同一视场的光分离，分别被两
个CCD接收。当两路CCD信号中的高频成分相等 时，表示对焦，不等表示离焦。同时，根据两路 CCD高频分量大小，可判断是前离焦或后离焦。
6/15/2008 19
Confidential
自动对焦
• “自动对焦”就是由机器根据拍摄现场的 光线被摄物体的距离等参数,自动设定快门 与焦距以保证照片的最佳效果.手机因体积 所限,不可能加上调焦、快门等把手,这就使 “自动对焦”功能尤为重要!
• 自动对焦是将被摄物拍的更加清楚！
Rev PA1
6/15/2008 20
•
Rev PA1
6/15/2008 11
Confidential
组成
• 变倍组、补偿组、固定组等构成
调焦组：通过小范围的轴向移动，实现镜头的聚焦调整。
变焦 镜头
变倍组：通过轴向移动，实现焦距连续可调。
补偿组：变倍组移动调焦时，成像面随之变化，随补偿组进行 相应的移动，使成像面保持在图像传感器的光敏面上。
人眼的对比敏感度函数10logmtfdcsfconfidentialrevpa1615200844sqf值高成像良好sqf值低成像很差confidentialsqfrevpa1615200845?冲印尺寸越大图片质量越差?sqf值是按照各种不同冲印放大率将成像镜头和人眼的mtf归化到成像镜头像面上计算得到的包含对各种冲印尺寸的考察?暖色调的单元格越多镜头总体质量越好aabbccdf10094948989848479796969595949lt
镜头成像原理ppt课件
二、光的直线传播规律
1、光在均匀介质中按直线传播。 2、光在两种均匀介质面上的传播产生反射和折 射，遵守反射定律和折射定律。 3、摄影曝光，就是利用物体表面光线的反射而 实现的 4、摄像镜头结像能力，则是利用光线折射性能 而实现。
三、光的色散
1、定义：复色光被分解成单色光的现象叫做光 的色散。 2、三棱镜的白光色散（左边白光，右边上红下 紫） 红 绿 蓝
3、不透明体：也有选择性吸收，物体所呈现的 颜色由它所反射的光来决定。例如：物体的 表面只反射红光，它在白光照射下就呈现红 色。 4、镜头的光线吸收：镜头镜片越多空气面越多， 光量的损失就越大。减少光线损失：一是将 镜片粘合起来尽量减少空气面；二是镜片加 膜，增加光线的穿透力。
五、光的波动特性
1、波动特性：光的干涉、光的衍射、光的偏振。 2、光的干涉：镜头镀膜可使所有使用的单色光 在膜的两个表面上的反射因发生干涉而相消， 透射的光线变强了。 3、光的衍射： （1）定义：光穿过小孔和隙缝时，光线并不完 全沿着直线传播，而是绕过障碍。
受光体：不会发光的物体。
受光体的亮度、颜色、质量是在光源的 照射下呈现的，也由光源的亮度制约。
一、照度与亮度
照度：表征受照面被照明程度的物理量。在摄影中， 照度对于曝光和色彩、色调的还原有着重要的意义。 亮度：表征发光面发光强弱并与发光面特性有关的 物理量。 照度与亮度的区别 照度是光源发出光线的照明度； 亮度是表示物体表面受光后反射出的明亮度。除与 光源的照度有关外，还与物体本身的反射率有关。
完
一 色差
含义：指平行于透镜光轴射入透镜的光线，
因所含色光不同而导致聚焦点前后不同所造 成的像差。 透镜光轴 焦点平面 红
紫
二 球面像差
课件4：光学镜头-图文
围内保持聚焦。 如果扛着ENG／EFP摄像机走动，甚至跑动，就不可能一直预先设定变焦。在这种情况
下，通过把变焦设在广角端位置，可以大大减少调焦的工作。
2020/12/18
1133
预设：
首先把目标物变焦推近到最大位置，例如一个新闻播音场景中播音员的脸部；然后转动 变焦镜头的焦点控制器聚焦于播音员的鼻梁或眼睛。当变焦退出到一个全景时，会注意 到每一样东西都仍然在景深中。当再一次变焦推近，它们也仍然在景深中。
当变焦推(zoom in)到极限，镜头的焦距在最窄角度的位置，摄像机将提供一个狭窄的视线 或视域。
当把变焦设在两极的的中间位置，摄像机给与一个类似于肉眼实际看到的这个场景的视像。
2020/12/18
99
ห้องสมุดไป่ตู้
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距
离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小。在摄像过程中，摄像者
实现镜头变焦有两种控制方法：电动变焦、手动变焦。 电动变焦靠电动推拉杆（T推－W拉）来控制，手在推拉杆上用力的大小可改变镜头
运动的速度。 电动变焦的特点是镜头在推拉的过程中变化均匀。手动变焦是通过直接用手拨动变
焦环实现的，手动变焦一般是在镜头需要急速推拉时才能使用。
2020/12/18
44
标准镜头、长焦距镜头和广角镜头。 标准镜头(中焦距镜头)
2020/12/18
1100
2、变焦范围 当一个变焦镜头变焦拉到极限时能提供一个全景。例如，整个网球场和部分露天看台，
当变焦推到极限时能提供一个运动员神情紧张的特写，那么这个镜头就有一个很好的变焦 范围(zoom range)。更准确地说，变焦范围是在变焦期间能够改变镜头焦距(由此改变视角 或者视像)的程度。
下，通过把变焦设在广角端位置，可以大大减少调焦的工作。
2020/12/18
1133
预设：
首先把目标物变焦推近到最大位置，例如一个新闻播音场景中播音员的脸部；然后转动 变焦镜头的焦点控制器聚焦于播音员的鼻梁或眼睛。当变焦退出到一个全景时，会注意 到每一样东西都仍然在景深中。当再一次变焦推近，它们也仍然在景深中。
当变焦推(zoom in)到极限，镜头的焦距在最窄角度的位置，摄像机将提供一个狭窄的视线 或视域。
当把变焦设在两极的的中间位置，摄像机给与一个类似于肉眼实际看到的这个场景的视像。
2020/12/18
99
ห้องสมุดไป่ตู้
焦距的大小决定着视场角的大小，焦距数值小，视场角大，所观察的范围也大，但距
离远的物体分辨不很清楚；焦距数值大，视场角小，观察范围小。在摄像过程中，摄像者
实现镜头变焦有两种控制方法：电动变焦、手动变焦。 电动变焦靠电动推拉杆（T推－W拉）来控制，手在推拉杆上用力的大小可改变镜头
运动的速度。 电动变焦的特点是镜头在推拉的过程中变化均匀。手动变焦是通过直接用手拨动变
焦环实现的，手动变焦一般是在镜头需要急速推拉时才能使用。
2020/12/18
44
标准镜头、长焦距镜头和广角镜头。 标准镜头(中焦距镜头)
2020/12/18
1100
2、变焦范围 当一个变焦镜头变焦拉到极限时能提供一个全景。例如，整个网球场和部分露天看台，
当变焦推到极限时能提供一个运动员神情紧张的特写，那么这个镜头就有一个很好的变焦 范围(zoom range)。更准确地说，变焦范围是在变焦期间能够改变镜头焦距(由此改变视角 或者视像)的程度。
光学镜头及其运用PPT课件
相似： 1、都引起连续的景别变化
2、被摄主体都产生从小到大的变化
区别
1、视角： 移动机位推拉镜头不会改变视角； 变焦推会使视角变窄，变焦拉会使视角变宽。
2、视距： 变焦距推拉镜头不会改变物距； 移动机位推拉镜头使摄像机与被摄主体之间的距离（视距）发生了改变
3、景深： 移动机位推拉镜头的焦距是不变的，所以景深不会改变； 变焦推拉由于镜头焦距发生了变化，会影响景深：推镜头会减
主光轴
透镜
焦平面
焦距
焦点
视场角
• 在成像面积不变、拍摄距离相对固定的情况下，镜头焦距越长， 视场角越小，摄像机镜头在焦平面上所能拍摄的清晰影像的范 围越小。
• 在成像面积不变、拍摄距离相对固定的情况下，镜头焦距越小， 视场角越大，摄像机镜头在焦平面上所能拍摄的清晰影像的范 围越大。
• 摄像机在同一距离上对同一被摄对象进行拍摄时，使用不同焦 距的镜头会改变对象在画面中的成像面积大小和背景范围，即 透视关系。
视场角
• 镜头视场角是用来表现摄像机镜头视场角大小的参数，决定了 能在感光胶片上良好成像的空间范围。
• 视场角的大小约为成像边缘与镜头光心形成的夹角。 • 光学镜头的视场角受镜头成像面积与镜头焦距这两个因素的制
约。 • 一般在拍摄中只能通过改变镜头焦距的镜头来实现改变视场角
大小。（为什么？）
视场角
3、可以通过小景深来突出、美化人物。
另外，在拍摄特写的时候能较好的还原五官比例
4、压缩纵向空间，使画面饱满。
5、利用焦点转换，完成画面形象主体的转换。 6、拍摄虚焦画面
三、长焦镜头拍摄时应注意的问题： 1、由于景深小，因此要注意调焦的精准。
最好能使用监视器。 如果是拍摄运动物体或者采用运动摄像，一般要在开始拍摄前先预测焦点，在正式拍摄时可按照预
2、被摄主体都产生从小到大的变化
区别
1、视角： 移动机位推拉镜头不会改变视角； 变焦推会使视角变窄，变焦拉会使视角变宽。
2、视距： 变焦距推拉镜头不会改变物距； 移动机位推拉镜头使摄像机与被摄主体之间的距离（视距）发生了改变
3、景深： 移动机位推拉镜头的焦距是不变的，所以景深不会改变； 变焦推拉由于镜头焦距发生了变化，会影响景深：推镜头会减
主光轴
透镜
焦平面
焦距
焦点
视场角
• 在成像面积不变、拍摄距离相对固定的情况下，镜头焦距越长， 视场角越小，摄像机镜头在焦平面上所能拍摄的清晰影像的范 围越小。
• 在成像面积不变、拍摄距离相对固定的情况下，镜头焦距越小， 视场角越大，摄像机镜头在焦平面上所能拍摄的清晰影像的范 围越大。
• 摄像机在同一距离上对同一被摄对象进行拍摄时，使用不同焦 距的镜头会改变对象在画面中的成像面积大小和背景范围，即 透视关系。
视场角
• 镜头视场角是用来表现摄像机镜头视场角大小的参数，决定了 能在感光胶片上良好成像的空间范围。
• 视场角的大小约为成像边缘与镜头光心形成的夹角。 • 光学镜头的视场角受镜头成像面积与镜头焦距这两个因素的制
约。 • 一般在拍摄中只能通过改变镜头焦距的镜头来实现改变视场角
大小。（为什么？）
视场角
3、可以通过小景深来突出、美化人物。
另外，在拍摄特写的时候能较好的还原五官比例
4、压缩纵向空间，使画面饱满。
5、利用焦点转换，完成画面形象主体的转换。 6、拍摄虚焦画面
三、长焦镜头拍摄时应注意的问题： 1、由于景深小，因此要注意调焦的精准。
最好能使用监视器。 如果是拍摄运动物体或者采用运动摄像，一般要在开始拍摄前先预测焦点，在正式拍摄时可按照预
第6章 光学镜头及其应用PPT课件
指镜头的入射光孔直径（D）与焦距（ f ）之比。
（2）光圈系数 F
相对孔径( D/f )的倒数( f/D）称为光圈系数。 F＝f/D
常见的有：1.4、 2、2.8、4、与镜头光通量的关系
光圈指数每增加一级，则进光量减小一半。
13
（1）相对孔径和光圈系数与镜头景深的关系
（2）广角镜头(焦距小于25mm)
广角镜头：水平视场角均大于60∘，一般处在60∘～130∘ 之间。
超广角镜头：水平视场角在130∘以上到180∘之间的镜头 ，又称为鱼眼镜头。
（3）长焦距镜头(焦距大于25mm)
水平视场角小于40∘。
三峡大学文学院 GH 1122
四、相对孔径与光圈系数
1、概念
（1）相对孔径
光圈等概念。 掌握各类镜头的画面造型特点、表现
潜能和不足之处以及拍摄的注意点。
三峡大学文学院 GH 22
第一节 镜头的光学特性
第 六
镜头概述
章 镜头的两种含义：
光 学
技术上
镜
• 指光学透镜及金属部件组成的一种光学器件。
头 及 其
• 质量好的摄像机镜头：由多片正、负透镜组成， 带有自动光圈、电动变焦装置等。
第六章 光学镜头及其应用
本章主要内容
第一节 镜头的光学特性 第二节 长焦距镜头（窄角镜头） 第三节 短焦距镜头（广角镜头） 第四节 变焦距镜头 第五节 特殊效果镜简介
三峡大学文学院 GH 11
第六章 光学镜头及其应用
本章教学要求：
了解电视光学镜头的特性。 理解镜头的焦距、视场角、相对孔径、
镜头视场角分为水平视场角和垂直视场角，本章所用视 场角均指水平视场角
（2）视场角与被摄对象在画面中的成像效果成 反比。
（2）光圈系数 F
相对孔径( D/f )的倒数( f/D）称为光圈系数。 F＝f/D
常见的有：1.4、 2、2.8、4、与镜头光通量的关系
光圈指数每增加一级，则进光量减小一半。
13
（1）相对孔径和光圈系数与镜头景深的关系
（2）广角镜头(焦距小于25mm)
广角镜头：水平视场角均大于60∘，一般处在60∘～130∘ 之间。
超广角镜头：水平视场角在130∘以上到180∘之间的镜头 ，又称为鱼眼镜头。
（3）长焦距镜头(焦距大于25mm)
水平视场角小于40∘。
三峡大学文学院 GH 1122
四、相对孔径与光圈系数
1、概念
（1）相对孔径
光圈等概念。 掌握各类镜头的画面造型特点、表现
潜能和不足之处以及拍摄的注意点。
三峡大学文学院 GH 22
第一节 镜头的光学特性
第 六
镜头概述
章 镜头的两种含义：
光 学
技术上
镜
• 指光学透镜及金属部件组成的一种光学器件。
头 及 其
• 质量好的摄像机镜头：由多片正、负透镜组成， 带有自动光圈、电动变焦装置等。
第六章 光学镜头及其应用
本章主要内容
第一节 镜头的光学特性 第二节 长焦距镜头（窄角镜头） 第三节 短焦距镜头（广角镜头） 第四节 变焦距镜头 第五节 特殊效果镜简介
三峡大学文学院 GH 11
第六章 光学镜头及其应用
本章教学要求：
了解电视光学镜头的特性。 理解镜头的焦距、视场角、相对孔径、
镜头视场角分为水平视场角和垂直视场角，本章所用视 场角均指水平视场角
（2）视场角与被摄对象在画面中的成像效果成 反比。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 景深
– 景深概念、及如何扩大景深
2
光学基本定律
光学(optics)是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理 学科。
光在均匀介质中沿直线传播 反射角等于入射角。i = i’ n1 sin i = n2 sin r
3
镜头规格
先一起看看下面这个镜头的规格表
4
镜头规格
加深理解——EFL与FOV 视场角：若Y’为sensor的半对角线长度，则视场角2θ=2*arctan(Y’/f),
17
MTF、极限分辨率、FILTER
芯片的极限分辨率计算公式是2倍的pixel size分之一，再乘以1000。6.5μ和2.5μ对应的极限分辨率分别是 77lp/mm和200lp/mm，说明M12定焦镜头的分辨率远远高于77lp/mm，百万像素镜头的分辨率未大于200lp/mm 。
18
MTF、极限分辨率、FILTER
临界点
可以分辨
16
MTF、极限分辨率、FILTER
由上页可知，当F>Fn时，Sensor输出的信号就会有杂讯产生，通常杂讯的表现为莫尔条纹。
2.8mm定焦镜头配6.5μ的CCD，由于镜头的 分辨率远远高于芯片的极限分辨率，所以产生 明显的莫尔条纹
百万像素镜头配合2.5μ的CMOS，镜头的分辨率没 有高于芯片的极限分辨率，所以没有莫尔条纹产生 。
T
500
600
700
800
900
1000
Wave length [nm]
注意区分两个频率: 电磁波的频率，在可见光范围内，通常用波长间接 表达,单位为nm； 空间频率，和分辨率有关，单位是lp/mm
Output (Normalization ）
Spectral characteristics (with IR)
1
0.9
0.8
0.7
0.6
B
0.5
GB
R
0.4
GR
0.3
0.2
0.1
0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Wave length [nm]
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 400
C5000 Spectral characteristics
1
0.9
0.8
0.7
0.6
B
0.5
GB
R
0.4
GR
0.3
0.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12
MTF、景深、FILTER
同一频率时MTF值不同，给图像带来的差异：
13
MTF、景深、FILTER
MTF值相同，形状不同带来的图像差异：
14
MTF、景深、FILTER
上图是一条离焦曲线，里面包含的信息有：MTF、焦深、空间频率和像高。 一般镜头的焦深范围标准是：MTF>0.3 焦深≥0.02mm，空间频率为1/4的芯片极限分辨率； 芯片的极限分辨率=2倍的pixel size分之一，单位为lp/mm 焦深越大，镜头聚焦越容易。
此距离 应大于 FB-MB
10
加深理解——Resolution
镜头规格
Resolution---分辨率，对于镜头分辨率规格的标注，常用①一定空间频率下的MTF（最大值为1，最 小为0）、②MTF=0.2时的空间频率（lp/mm）、③可达到的最大解析度三种表示方法。
11
MTF、景深、FILTER
上图是一条MTF曲线，里面包含的信息有：MTF、空间频率和像高。 • MTF可以近似理解为黑白线条的对比度，最大值为1； • 空间频率的单位是lp/mm，200lp/mm表示1毫米距离内的黑白线对数； • 不同颜色的曲线表示不同的像高，T和S分别表示法线和切线方面的MTF。补充说明：像面大小一 般分两种表示方法，一种是像面大小，用直径表示，一种是像高，用距离表示。比如像面Φ6mm对应 的像高是3mm； 从此副MTF曲线图可以看出，这款镜头的可以匹配1/3”的sensor。
如何消除莫尔条纹？ 低通滤波器（OLPF）
No.1
无OLPF的光学系统
有OLPF的光学系统
No.1
No.2
OLPF
No.3
Sensor
No.2 No.3
19
Output （Normalization ）
MTF、极限分辨率、FILTER
知道了OLPF，再说一下IR-CUT
Spectral characteristics (with IR)
Y ’
f
5
镜头规格
加深理解——EFL与FOV 焦距越短，视场角越大，放大倍率越小，监控范围越大，监控画面中 的人越小，反之视场角越小，放大倍率越大，监控画面中人越大
6
镜头规格
加深理解——FNO.
FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径)
对于定焦镜头（光圈直径）越大， 通光量就越大；
在一般环境下由于sensor会自动调 整曝光值，此时就比较不出FNO数 值不同的镜头的好坏；
但在低照度环境下，sensor曝光已 经到极限，因此FNO小的镜头会在 亮度表现上会有比较佳的表现。来
说，焦距一定，FNO越小，D
7
镜头规格
FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径) EFL
D
8
加深理解——BF、FB、MB
镜头规格
MB---机械后焦，指镜头最后的机械面到像面的距离， 对于CS接口镜头，此值偏小，有可能造成无法对焦问 题。
BF---光学后焦，指镜头最后一片镜片最后一面中心点 到像面的距离。一般通过测量BF来间接计算MB和FB 值。
FB---法兰后焦，镜头法兰面到像面的距离。
9
加深理解——BF、FB、MB
镜头规格
以上两款镜头的MB值分别为7.81和6.97，这就要求相机定位面到 sensor的距离不能大于6.97，否则出现无法聚焦清楚的情况。
15
MTF、极限分辨率、FILTER F：Frequency Fn： Nyquist’s limit frequency
镜头的分辨率（F）与芯片的极限分辨率（Fn）关系
F>Fn
F=Fn
F=Fn/2
光信号( 被摄物)
Sensor 接受信 号中
Sensor 输出信 号
分辨率过高,Sensor不能分辨 ，产生莫尔条纹
光学镜头基础知识
研发中心
1
纲要
• 光学基本定律
– 光学三大定律：折射、反射、直线传播
• 光学镜头基本
– EFL、FNO.、BFL、FFL、光阑、FOV、相对照度、MTF等
• MTF、空间频率、滤光片
– 认识MTF曲线、离焦曲线，理解空间频率 – 从拍摄效果理解MTF – MTF、空间频率、TV分辨率三者关系
– 景深概念、及如何扩大景深
2
光学基本定律
光学(optics)是研究光（电磁波）的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理 学科。
光在均匀介质中沿直线传播 反射角等于入射角。i = i’ n1 sin i = n2 sin r
3
镜头规格
先一起看看下面这个镜头的规格表
4
镜头规格
加深理解——EFL与FOV 视场角：若Y’为sensor的半对角线长度，则视场角2θ=2*arctan(Y’/f),
17
MTF、极限分辨率、FILTER
芯片的极限分辨率计算公式是2倍的pixel size分之一，再乘以1000。6.5μ和2.5μ对应的极限分辨率分别是 77lp/mm和200lp/mm，说明M12定焦镜头的分辨率远远高于77lp/mm，百万像素镜头的分辨率未大于200lp/mm 。
18
MTF、极限分辨率、FILTER
临界点
可以分辨
16
MTF、极限分辨率、FILTER
由上页可知，当F>Fn时，Sensor输出的信号就会有杂讯产生，通常杂讯的表现为莫尔条纹。
2.8mm定焦镜头配6.5μ的CCD，由于镜头的 分辨率远远高于芯片的极限分辨率，所以产生 明显的莫尔条纹
百万像素镜头配合2.5μ的CMOS，镜头的分辨率没 有高于芯片的极限分辨率，所以没有莫尔条纹产生 。
T
500
600
700
800
900
1000
Wave length [nm]
注意区分两个频率: 电磁波的频率，在可见光范围内，通常用波长间接 表达,单位为nm； 空间频率，和分辨率有关，单位是lp/mm
Output (Normalization ）
Spectral characteristics (with IR)
1
0.9
0.8
0.7
0.6
B
0.5
GB
R
0.4
GR
0.3
0.2
0.1
0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000
Wave length [nm]
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 400
C5000 Spectral characteristics
1
0.9
0.8
0.7
0.6
B
0.5
GB
R
0.4
GR
0.3
0.2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12
MTF、景深、FILTER
同一频率时MTF值不同，给图像带来的差异：
13
MTF、景深、FILTER
MTF值相同，形状不同带来的图像差异：
14
MTF、景深、FILTER
上图是一条离焦曲线，里面包含的信息有：MTF、焦深、空间频率和像高。 一般镜头的焦深范围标准是：MTF>0.3 焦深≥0.02mm，空间频率为1/4的芯片极限分辨率； 芯片的极限分辨率=2倍的pixel size分之一，单位为lp/mm 焦深越大，镜头聚焦越容易。
此距离 应大于 FB-MB
10
加深理解——Resolution
镜头规格
Resolution---分辨率，对于镜头分辨率规格的标注，常用①一定空间频率下的MTF（最大值为1，最 小为0）、②MTF=0.2时的空间频率（lp/mm）、③可达到的最大解析度三种表示方法。
11
MTF、景深、FILTER
上图是一条MTF曲线，里面包含的信息有：MTF、空间频率和像高。 • MTF可以近似理解为黑白线条的对比度，最大值为1； • 空间频率的单位是lp/mm，200lp/mm表示1毫米距离内的黑白线对数； • 不同颜色的曲线表示不同的像高，T和S分别表示法线和切线方面的MTF。补充说明：像面大小一 般分两种表示方法，一种是像面大小，用直径表示，一种是像高，用距离表示。比如像面Φ6mm对应 的像高是3mm； 从此副MTF曲线图可以看出，这款镜头的可以匹配1/3”的sensor。
如何消除莫尔条纹？ 低通滤波器（OLPF）
No.1
无OLPF的光学系统
有OLPF的光学系统
No.1
No.2
OLPF
No.3
Sensor
No.2 No.3
19
Output （Normalization ）
MTF、极限分辨率、FILTER
知道了OLPF，再说一下IR-CUT
Spectral characteristics (with IR)
Y ’
f
5
镜头规格
加深理解——EFL与FOV 焦距越短，视场角越大，放大倍率越小，监控范围越大，监控画面中 的人越小，反之视场角越小，放大倍率越大，监控画面中人越大
6
镜头规格
加深理解——FNO.
FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径)
对于定焦镜头（光圈直径）越大， 通光量就越大；
在一般环境下由于sensor会自动调 整曝光值，此时就比较不出FNO数 值不同的镜头的好坏；
但在低照度环境下，sensor曝光已 经到极限，因此FNO小的镜头会在 亮度表现上会有比较佳的表现。来
说，焦距一定，FNO越小，D
7
镜头规格
FNO=EFL(焦距)/D(光圈直径) EFL
D
8
加深理解——BF、FB、MB
镜头规格
MB---机械后焦，指镜头最后的机械面到像面的距离， 对于CS接口镜头，此值偏小，有可能造成无法对焦问 题。
BF---光学后焦，指镜头最后一片镜片最后一面中心点 到像面的距离。一般通过测量BF来间接计算MB和FB 值。
FB---法兰后焦，镜头法兰面到像面的距离。
9
加深理解——BF、FB、MB
镜头规格
以上两款镜头的MB值分别为7.81和6.97，这就要求相机定位面到 sensor的距离不能大于6.97，否则出现无法聚焦清楚的情况。
15
MTF、极限分辨率、FILTER F：Frequency Fn： Nyquist’s limit frequency
镜头的分辨率（F）与芯片的极限分辨率（Fn）关系
F>Fn
F=Fn
F=Fn/2
光信号( 被摄物)
Sensor 接受信 号中
Sensor 输出信 号
分辨率过高,Sensor不能分辨 ，产生莫尔条纹
光学镜头基础知识
研发中心
1
纲要
• 光学基本定律
– 光学三大定律：折射、反射、直线传播
• 光学镜头基本
– EFL、FNO.、BFL、FFL、光阑、FOV、相对照度、MTF等
• MTF、空间频率、滤光片
– 认识MTF曲线、离焦曲线，理解空间频率 – 从拍摄效果理解MTF – MTF、空间频率、TV分辨率三者关系