《電子技術(shù)應(yīng)用》
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選擇光學(xué)鏡頭需滿足的要求與主要參數(shù)

2021-11-02
來源:光電資訊
關(guān)鍵詞: 光學(xué)鏡頭

  光學(xué)鏡頭參數(shù)的選擇和質(zhì)量的好壞成為了影響整個(gè)成像系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。

  選擇光學(xué)鏡頭需要滿足鏡頭成像面的大小必須與所采用的相機(jī)相匹配,同時(shí)也要根據(jù)實(shí)際的工作距離和測(cè)量要求選擇參數(shù)合適的鏡頭。因此有必要了解鏡頭的相關(guān)參數(shù)。

  鏡頭的主要參數(shù)包括:

  1、焦距

  平行光束經(jīng)過凸(凹)透鏡時(shí),光線會(huì)發(fā)生匯聚(發(fā)散),此時(shí)光束的延長(zhǎng)線(反向延長(zhǎng)線)和光軸交與一點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)即為透鏡的焦點(diǎn),焦點(diǎn)到透鏡主平面的距離我們成為焦距,通常用字母f來表示。焦距和視場(chǎng)角的大小成反比。

  焦距變小,視場(chǎng)角變大,觀測(cè)范圍也隨之變廣,同時(shí)離鏡頭距離較遠(yuǎn)的目標(biāo)成像變模糊;焦距變大,視場(chǎng)角隨之小,觀測(cè)范圍隨之變窄,但可以清楚的觀察距離相對(duì)較遠(yuǎn)的目標(biāo)。

  焦距的大小會(huì)影響成像大小。焦距與工作距離和放大倍率的關(guān)系如下公式所示:

  微信圖片_20211102091423.jpg

  其中WD表示工作距離,即鏡頭第一個(gè)面到所須成像物體的距離,PMAG表示鏡頭的放大倍數(shù)。

  2、光圈

  光圈的主要作用是控制進(jìn)光量的大小。光圈F的計(jì)算如公式如下所示:

  微信圖片_20211102091426.jpg

  式中f表示鏡頭焦距,D表示鏡頭有效孔徑直徑。由公式可知,針對(duì)某一特定的光圈F值,倘若鏡頭焦距越長(zhǎng),則其有效孔徑越大。而對(duì)于一焦距確定的鏡頭,隨著光圈的F值減小,有效孔徑不斷增大,單位時(shí)間進(jìn)入鏡頭的光變多,畫面會(huì)變得更加明亮。

  3、景深

  景深表示的是目標(biāo)景物空間域內(nèi)可以呈現(xiàn)清晰的像的范圍。

  了解景深首先需要了解彌散圓。彌散圓是指在物點(diǎn)成像時(shí),由于像差的存在,成像光束很難如理想狀況下匯聚在一點(diǎn),而是在向平面上形成一個(gè)擴(kuò)撒的圓形投影,即為彌散圓。若彌散圓直徑小于人眼能分辨的大小的極小值,則人眼無法辨認(rèn)該范圍內(nèi)的成像是否模糊。此時(shí)的彌散圓被稱作容許彌散圓。

  鏡頭景深由前/后景深兩部分組成,分別為鏡頭焦點(diǎn)到近/遠(yuǎn)彌散圓之間的距離。前景深與后景深之和即為該鏡頭的景深。

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