各类镜头的设计差别

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1、一、照相镜头照相镜头的光学特性可由三个参数来表示，即照相镜头的焦距f、相对孔径D/f和视场角23。 其实就135照相机而言，其标准画幅已确定为24mmX36mm，则其对角线长度为2D=43.266。 从下表我们可以得出照相机镜头的焦距f和视场角3之间存在着以下关系：tgw=D/f 式中：2D画幅的对角线长度；f镜头的焦距。照相机镜头的另一个最重要的光学特征指标是相对孔径。它表示镜头通过光线的能力，用D/f 表示。它定义为镜头的光孔直径(也称入瞳直径)D与镜头焦距f之比相对孔径的倒数称为镜头 的光圈系数或光圈数，又称F数，即F=f/D。当焦距f固定时，F数与入瞳直径D成反比。由于 通光面积与D的

2、平方成正比，通光面积越大则镜头所能通过的光通量越大。因此当光圈数在最 小数时，光孔最大，光通量也最大。随着光圈数的加大，光孔变小，光通量也随之减少。如果不 考虑各种镜头透过率差异的影响，不管是多长焦距的镜头，也不管镜头的光孔直径有多大，只要 光圈数值相同，它们的光通量都是一样的。对照相机镜头而言，F数是个特别重要的参数，F数 越小，镜头的适用范围越广。与目视光学系统相比，照相物镜同时具有大相对孔径和大视场，因 此，为了使整个象面都能看到清晰的并与物平面相似的象，差不多要校正所有七种象差。照相物 镜的分辨率是相对孔径和象差残余量的综合反映。在相对孔径确定后，制定一个既满足使用要求， 又易于实现的

3、象差最佳校正方案。为方便起见，往往采用弥散圆半径”来衡量象差的大小，最终 则以光学传递函数对成象质量作出评价。近年来兴起的数位相机镜头同上述的传统相机镜头的特性和设计评价上大同不异，其主要差别有：1 相对孔径较传统相机大。2较短的焦距，使得景深范围增大。可根据视场角的大小算出相当传统相机镜头的焦距值 F=43.266/ (2*tg3)。3较高的分辨率，根据光电器件的PIXEL的大小，一般数位镜头光学设计要达到 1/ (2*PIXEL)线对。二、投影镜头投影物镜是将被照明的物成一明亮清晰的实像在屏幕上，一般讲，像距比焦距大的多，所以物平面在投影物镜物方焦平面外侧附近。投影物镜的放大率是测量精度、

4、孔径大小、观测范围和结构尺寸的的重要参数放大率愈大，测量精度愈高，物镜孔径愈大。当工作距离一定时，放大率愈大，共轭距愈大，投 影系统结构尺寸越大。由于其是起放大作用，自光学知识可知，像面中心照度与相对孔径平方成 正比，可用增大相对孔径的方法来增加象面照度。液晶式投影机上所用的投影镜头同传统的投影物镜的区别：1 相对孔径较大。2出瞳距长，即需要设计成近远心光路。3工作距离长。4解像力高.5畸变要求高.以上几点，皆使得用于LCD投影机上的投影物镜较传统的要复杂的多，一般要10个镜片左右，而传统的一般只要3个镜片就能达到。三、扫描镜头扫描物镜可用三个光学特性来表示，即相对孔径、放大率和共轭距。放大率

5、是扫描物镜的一个重要指标，由于一般物体大小是固定的，故放大率愈小，意味着镜头的像面愈小， 焦距也就愈短，相对来讲扫描系统结构可以做的更小，但同时要求镜头的解像力也愈高。共轭距 是指物像之间的长度，对镜头来讲，一般希望其愈长愈好，共轭距愈短，意味着镜头愈难设计（视 场角增大）。其原理图同照相物镜一样，是一个缩小的过程。扫描物镜的设计特点：1扫描物镜属于小孔径小象差系统，要求的光学解像力较高。2由于光电器件的原因，不仅要校正白光（混合光）的象差，同时需要考虑R、G、B三种独立 波长的象差。3.严格校正畸变象差。数码相机基础知识之镜头焦距与人类的眼睛一样，数码照相机通过镜头来摄取世界万物，人类的眼睛

6、如果焦距出现误差（近视 眼），则会出现无法正确的分辨事物，同样作为数码相机的镜头，其最主要的特性也是镜头的焦 距值。镜头的焦距不同，能拍摄的景物广阔程度就不同，照片效果也迥然相异。如果您经常使用 普通的35毫米相机，对相机的镜头焦距应该会有基本的认识，比如一般使用35毫米左右的镜 头拍摄风景、纪念照，而用80毫米左右的镜头拍证件照所需要的大头像。与传统的相机相比, 由于数码相机使用CCD感光器件，因而其镜头上标明的焦距通常是5.0毫米、10毫米等等，在 普通的35毫米相机上一般都使用超广角或鱼眼镜头了，而数码相机厂家一般使用的镜头只是相 当于35毫米相机的小广角镜头。我们不难看出，对于相同的成

7、像面积，镜头焦距越短视角就越 大；而对于同样焦距的镜头而言，成像面积越小，镜头的视角也越小。35毫米相机的成像面积 等于135胶卷的感光面积标准的36x24毫米，数码相机使用CCD传感器代替了传统相机中胶卷的位置，它的面积却有好几种规格，从高档专业相机的18. 4x27. 6毫米到普通数码相 机的2/3、1/2、1/3甚至1/4英寸各不相同。也就是说，同样的镜头，在有的数码相机上是 广角效果，但在别的相机上可能就变成了标准镜头。看来，我们要依靠焦距值来区分数码相机镜 头的视角是很不方便的，所以数码相机厂家通常都会提供一个容易比较的相对值，也就是标出与 数码相机镜头视角相同的35毫米相机镜头焦距

8、，这样的对应焦距值我们就很容易理解了。像富 士 MX-500的镜头焦距是7. 6毫米，对角线视角70度，相当于35毫米镜头，是个小广角； 富士的MX-600装有相当于35-105毫米的小广角变焦镜头。我们在评价与选购数码相机时， 也只要参考换算到35毫米相机的镜头焦距就可以了，镜头具体的实际焦距是多少，与我们基本 无关，您也无法去具体核算，其实数码相机得光学变焦的倍数就基本上能够反应这个指标，虽然 不同型号的数码相机会有一定的差别，但差别不会太大，如果您不是很刻意的追求具体的相当于 35毫米相机的对应焦距，参照数码相机的光学变焦的倍数，一般就可以了。也许有的用户对数 码相机的镜头的实际焦距还是

9、不很理解，因为如果是35毫米相机上的7.6毫米焦距，就属于极 为罕见的鱼眼镜头，必然是体积庞大、价格不菲，而且拍出的照片畸变严重，有很强烈的透视感。 但数码相机上的7.6毫米镜头也就是拇指大小，加上整个数码相机也比传统镜头便宜得多，虽说 成像只用了中心的一小块，但一联想起夸张的鱼眼效果就让人对它的画质心里打鼓。实际上这种 担心是不必的，35毫米相机的镜头口径很大，是为了保证画面周边的成像质量，而CCD的面积 远小于胶片，要实现小面积的优质成像，只要很小的透镜尺寸就足够了。而且，实际上决定镜头 结构的是它的有效视角，而不是简单的焦距值，数码相机上的7.6毫米镜头采用的是传统相机上 35毫米小广角

10、镜头的设计，而不是7.6毫米鱼眼镜头的结构。因此，数码相机镜头的焦距值与 实际成像效果并无直接联系。由于透镜的体积小了，相对成本也降低了，反而可以轻松地实现较 高的成像质量.数码相机基础知识之CCD中国权威的光学设计组织与传统的相机相比，传统相机使用胶卷作为其记录信息的载体，而数码相机的胶卷就是其成像器件，而 且是与相机一体的，是数码相机的心脏。数码相机使用光敏元件作为成像器件，将图像中的光学信息转化 为数字信号。目前光敏元件有两种：一种是广泛使用的CCD（电荷耦合）元件；另一种是新兴的CMOS（互 补金属氧化物半导体）器件。数码相机的分辨率是指相机中光敏元件的数目。在相同分辨率下，CMOS比

11、C CD便宜，但是CMOS光敏器件产生的图像质量要低一些。目前市场上常见数码相机的成像器件是CCD（电 荷耦合器件），CCD图像传感器，它用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变为电荷，通过模数 转换器芯片转换成数字信号，数字相机的CCD内含的晶体管数量越多，分辨率也越高。CCD的分辨率一一 像素数常被用作划分数码相机档次的主要依据。诚然，CCD的分辨率在一定意义上决定了数码相机成像 的质量，但正像颗粒度不能完全概括胶卷的质量一样，分辨率也不是评价CCD质量的唯一标准。其色彩深 度，芯片本身的制造水平等，对最终成像质量带来的影响都不容低估。但与数码相机其它指标相比，分辨 率依然是数码相机最

12、重要的性能指标。数码相机的分辨率使用图像的绝对像素数来衡量（而不采用每英寸 多少像素DPI的指标），这是由于数码照片大多数采用面阵CCD。数码相机拍摄图像的像素数取决于相机 内CCD芯片上光敏元件的数量，数量越多则可产生的图象分辨率越高，所拍图像的质量也就越高，当然， 相机的价格也会大致成正比地增加。数码相机的 数码相机基础知识之镜头焦距分辨率还直接反映出能够打印出的照片尺寸的大小。分辨率越高，在同样的输出质量下可打印出 的照片尺寸越大。同类数码相机而言，分辨率越高，档次越高，但占用的存储器空间就越多，另 外还对加工、处理的计算机的速度、内存和硬盘的容量以及相应软件都有高的要求。若单从CC D

13、芯片制造工艺的角度考察，其芯片面积越小、集成度越高越好，虽然有人认为，在镜头光学分 辨率有限，CCD像素数一定时，芯片面积越大，成像质量越好。但从目前数码相机的实际拍摄 效果来看，一般使用小芯片CCD的数码相机相对图象偏好，也许是因为集成度高的CCD，在原 始材料及工艺更优的缘故。在了解数码相机的分辨率时，一定要区分两个分辨率的概念，一个是 CCD的分辨率（或像素值），另外是拍摄图象的分辨率（一般厂家标明的图象的最大分辨率）。 这两个分辨率，原则上是CCD的分辨率决定了图象的最大分辨率，但这两个分辨率一般情况下 不相等。如果您在选择数码相机，一定要注意，CCD的分辨率（像素点）是最为重要的指标

14、， 在同样的最大拍摄图象的分辨率下，CCD的分辨率越大越好。例如对于同样可以拍摄图象分辨 率如（1280*1024）的相机，150万像素的CCD相机的拍摄质量会好于141万像素CCD的数码 相机。这是因为，CCD作为感光器件，CCD边缘的像素点在拍摄时，由于边缘光的影响，一般 会出现一定的偏色和眩晕，数码相机在CCD像素大于图象拍摄像素时，会自动切除边缘像素， 从而去除眩晕和偏色，并且边缘切除越多越好。这就是厂家用141万像素甚至150万像素的CCD制造最大拍摄1280*1024 （131万像素）的图象数码相机的原因。所以追求品质的厂家一般都 用CCD的精度都远高于拍摄图象的最大精度。目前还有

15、不少相机，拍摄图象的精度（如1200* 1800）远高于CCD的精度（131万像素）。这是通过软件插值处理（任何一个图象软件下都有 的功能），因而这个图象精度完全是不可取的。软件加大精度只能够让图象细节模糊，如果打印 成大幅画面，则清晰度往往难以令人满意，尤其是细节表现非常低劣。因而您在购买数码相机时， 只能以CCD的精度为衡量相机好坏的标准。否则您可能会将131万像素的数码相机，当200万 像素的相机买回家。照片分辨率厂家都会标明其相机的最大分辨率如1280x1024。用户也可以 调低分辨率从而在相同的存储卡上保存更多数量的照片。不同用途的照片可以选用不同的分辨率 以及压缩比。这种选择应当是

16、越多越好。这里要说明一点，同一分辨率下可以有不同的压缩比， 分辨率和压缩比同时决定照片的质量，这一点须请各位读者注意。当然，质量和数量在同一存储 卡上就是一对矛盾，这就要求用户适当选择。 数码相机基础知识之光学镜头广告联系对于相机，镜头的好坏一直是影响成像质量的关键因素，数码相机当然也不例外。虽然由于数码相机的C CD分辨率有限，原则上对镜头的光学分辨率要求较低；但另一方面，由于数码相机的成像面积较小（因为 数码相机是成像在CCD上，而CCD的面积较传统35毫米相机的胶片小很多），因而需要镜头保证一定的 成像素质。举例来说，对某一确定的被摄体，水平方向需要200个像素才能完美再现其细节，如果成像宽 度为10mm，则光学分辨率为20线/mm的镜头就能胜任，如果成像宽度为1mm，则要求镜头的光学分 辨率必须在2000线/毫米以上。另一方面，传统胶卷对紫外线比较敏感