數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理

1、章節(jié)內(nèi)容數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理_基礎(chǔ)篇第三章 視場(chǎng)第一 節(jié) CCD上可容納下的物鏡象方視場(chǎng)角1 數(shù)碼鏡頭視場(chǎng)角的定義到CCD感光面對(duì)角線頂點(diǎn)的數(shù)碼鏡頭出射主光線傾角定義為數(shù)碼鏡頭的象方視場(chǎng)角，其物方共厄角定義為數(shù)碼鏡頭的物方視場(chǎng)角。2 CCD上可容納下的物鏡象方視場(chǎng)角在第二章中第二節(jié)的3里曾介召過各種規(guī)格CCD的尺寸如下：表2 CCD感光面尺寸和對(duì)角線尺寸項(xiàng)目1英寸2/3英寸1/2英寸1/3英寸1/4英寸CCD的尺寸12.8*9.68.8*6.66.4*4.84.8*3.63.6*2.7對(duì)角線尺寸1611864.5有了CCD有校光接受面尺寸和數(shù)碼鏡頭焦距后，就可用（3）式計(jì)算數(shù)碼鏡頭全視場(chǎng)

2、角。由mathematica 4算式有：（）出全視場(chǎng)角是：由上計(jì)算可知當(dāng)焦距為mm，全視場(chǎng)角要求不大于度時(shí)（短焦廣角的清況），所采用的是英寸的。上面介召了數(shù)碼鏡頭視場(chǎng)角與感光面尺寸的匹配問題，可作為鏡頭設(shè)計(jì)或選用的參考。有些情況下的鏡頭允許有一定畸變，例如：測(cè)量鏡頭和制板鏡頭要求小于 1 % ，一般的照象鏡頭和望遠(yuǎn)鏡頭要求小于 5 % ，電腦鏡頭和一般的監(jiān)視鏡頭要求小于 10 % ，車用后視鏡和大廳監(jiān)視鏡頭要求小于 15 % 。而正鏡頭的畸變多數(shù)是負(fù)的，這樣就使實(shí)際的成象高度比用（1）式確定的象高度L 要小， 為了達(dá)到CCD對(duì)角線對(duì)成象高的要求，數(shù)碼鏡頭物方視場(chǎng)角在設(shè)計(jì)取實(shí)際值時(shí)，要取的比（1

3、）式算出的大些。具體大多少合適，應(yīng)用（2）式確定：Tan (實(shí)際)=Tan () / (1+)（）式中：是鏡頭的畸變（正透鏡多數(shù)是負(fù)畸變，注意應(yīng)將符號(hào)一起代入）特別需指出的是：超廣角的數(shù)碼鏡頭，其出射主光線傾角可以很小，甚至才幾度，入射主光線傾角有到60多度（全視場(chǎng)角到120多度）。這是超廣角超口徑數(shù)碼鏡頭兩組分離結(jié)構(gòu)（前為負(fù)組，承單壓縮視場(chǎng)角的作用，后為正組，承擔(dān)光焦度和減小主光線傾角的作用）的光學(xué)特點(diǎn)所決定的， 出射與入射角之間不存在畸變的概念，畸變應(yīng)理解成：將系統(tǒng)理想化后，有畸變于無畸變象高對(duì)應(yīng)主光線傾角正切比。第二節(jié) CCD用照象鏡頭的分類1 照象鏡頭分類的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國(guó)家照相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，

4、鏡頭等級(jí)與鑒別率間關(guān)系見下表：下面是36mm鏡頭系列鑒別率等級(jí)表鏡頭類別鏡頭級(jí)別視 場(chǎng)中心邊緣 廣角鏡頭 f < 38J04025JI3626JII3236JIII2812 標(biāo)準(zhǔn)鏡頭 f =3861J04120JI3618JII3214JIII2811 遠(yuǎn)攝鏡頭 61< f < 135J03625JI3222JII2816JIII2512 超遠(yuǎn)攝鏡頭 f >135J03225JI2822JII2516JIII2212如果CCD鏡頭要達(dá)到36 mm鏡頭系列同樣的分辯效果，那么當(dāng)CCD鏡頭的成象放大到36mm鏡頭系列成象尺寸時(shí)，應(yīng)有相同的分辯率。現(xiàn)以上表中心最差的鑒別率情況

5、，來計(jì)算CCD鏡頭達(dá)到同等象質(zhì)時(shí)的分辯率要求：36mm鏡頭系列中心鑒別率為22 ln/mm 時(shí)，其最小感光單元分辯率方向上線尺寸為：1/（2*22）=0.02273mm，在CCD鏡頭象面上要達(dá)到同樣成象質(zhì)量（指象面放大到35mm鏡頭系列成象水平），則其最小象元線尺寸= 對(duì)應(yīng)鏡頭分辯率=1/2*0.00303=165 ln/mm。2 CCD用照象鏡頭的分類CCD鏡頭的接受面尺寸設(shè)為M*N，對(duì)角線尺寸則為：L=SQR（M2+N2）,對(duì)物鏡中心張角W=2*atg L / (2*f ) 。當(dāng)CCD鏡頭的全視場(chǎng)角W與36mm鏡頭系列全視場(chǎng)角相等時(shí)，其拍攝的視場(chǎng)效果是一樣的。我們稱此時(shí)CCD鏡頭與135鏡

6、頭相當(dāng)。已知135鏡頭接受器為膠片，其尺寸為：24 * 36，對(duì)角線尺寸為：l=SQR（242+362）=43.27，對(duì)物鏡中心張角=2* atg（ 21.64 / f ）。下面列出最長(zhǎng)用的1/3英寸CCD鏡頭與36mm鏡頭同視場(chǎng)下的焦距對(duì)應(yīng)關(guān)系：鏡頭類型36mm鏡頭系列1/3英寸CCD鏡頭焦距范圍視場(chǎng)角范圍焦距范圍視場(chǎng)角范圍廣角鏡頭F <382W>59.3°F <7.0272W>59.3°標(biāo)準(zhǔn)鏡頭F =38612W= 59.3°39°F=7.02711.32W= 59.3°39°遠(yuǎn)攝鏡頭F =611352W=39°18.2°F =11.3252W=39°18.2°超遠(yuǎn)攝鏡頭F >1352W<18.