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，同時也要根據(jù)實際的工作距離和測量要求選擇參數(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，光線會發(fā)生匯聚（發(fā)散），此時光束的延長線（反向延長線）和光軸交與一點，這個點即為透鏡的焦點，焦點到透鏡主平面的距離我們成為焦距，通常用字母f來表示。焦距和視場角的大小成反比。

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

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

　　其中WD表示工作距離，即鏡頭第一個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的計算如公式如下所示：

　　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，針對某一特定的光圈F值，倘若鏡頭焦距越長，則其有效孔徑越大。而對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，單位時間進(jìn)入鏡頭的光變多，畫面會變得更加明亮。

　　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。彌散圓是指在物點成像時，由于像差的存在，成像光束很難如理想狀況下匯聚在一點，而是在向平面上形成一個擴(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。

　　設(shè)計光學(xué)鏡頭需要優(yōu)秀的輔助工具。在眾多的光學(xué)軟件中，Zemax是一套很受關(guān)注的光學(xué)設(shè)計軟件。

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