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镜头光学设计优秀课件

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12照相机镜头的光学特性PPT课件

12照相机镜头的光学特性PPT课件

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d f
2
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4H
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f
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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。
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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
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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。

光学镜头及其应用ppt课件

光学镜头及其应用ppt课件

二、特点：
2、“跨越复杂空间,拍摄不易接近或无 法接近的人物或场面”还包括：
①表现成百上千的人群中的某一个人 。 ②隔山、隔河表现对面的物体或事件 。 ③通过院墙、栅栏表现院内的活动。 ④双方正在交战的战场 。 ⑤ 一场熊熊燃烧的烈火等。
三、功用：
• 3、长焦距镜头适合表现人 物的面部特写。 • 1）能够正确地还原人脸的 五官比例（无畸变） • 2）能够较为准确而客观地 还原物体的水平和垂直线 条。
2、镜头分类：
• [1]按使用场合： • 摄影镜头； • 摄像镜头； • 医用镜头 。
• [2]按焦距分有： • 定焦距镜头（长焦、短焦、标准）； • 变焦距镜头； • 特殊效果镜头
二、焦
第 一 节 光 学 镜 头 的 特 性
距
• 1、焦距－－焦点至镜头中心的距离。
▲ 镜头焦距长与短，关系成像画面大小。
三、视场角
第 一 节 光 学 镜 头 的 特 性
• 视场角－－摄像机靶面有效成像平面（视 场）边缘与镜头后焦点所形成的夹角。镜 头的像场，基准像场，有效像场
三、视场角
第 一 节 光 学 镜 头 的 特 性
• 造型上：视场角反映的是摄像机记录景物 范围的开阔程度。 • 视场角与靶面成像平面的尺寸、镜头焦距 相关。 • 视场角与被摄对象在画面中的成像效果成 反比。 • 视场角愈大－－被摄主体成象越小、视野 开阔。 • 视场角愈小－－被摄主体成象越大、视野 狭窄。
是大,景深范围小，所以画面呈现景 物前后（景深范围）左右（视场角） 控制，表现范围空间较小。
二、特点
• 4、压缩了现实的纵 向空间。
视觉上有一种远近 重叠、挤压在一起感受 。有将远处景物拉近视 觉效果。
二、特点

高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真PPT课件

高分辨率手机镜头的光学设计与性能仿真PPT课件

7
2021/7/24
镜头所匹配的芯片：
• 索尼公司HI84芯片， • 像素单元大小为1.12μm*1.12μm， • 其有效阵列尺寸3283*2471， • 成像区域大小为3678.3μm*2767.68μm。
8
镜头主要设计指标 ：
2021/7/24
项目 有效焦距 视场角
F/数 场曲 相对照度 物镜距离 镜组长度 镜头结构 传感器/像素
系统结构参数表：
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2021/7/24
Surface
Type
Object
Standard
1
Standard
Stop
Standard
3
Standard
4
Standard
5
Even asphere
6
Even asphere
7
Even asphere
8
Even asphere
9
Even asphere
10
Standard
11
Standard
Image
Standard
Radius/(mm) Infinity Infinity 1.223346
-3.107797 -1.509007 1.952723 2.619704 -1.041083 -2.586608 2.262050
Infinity Infinity Infinity
2021/7/24
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2021/7/24
2、点列图 • 点列图反应的是整个系统成像的几何结构，其中更具有代
表意义的是 RMS 光斑，它是径向尺寸的均方根，如下图 所示，现中心视场的 RMS 直径仅为0.000875mm，小于像 素单元的大小，边缘视场也相应减小，可见系统的像差得 到了很好的优化。

镜头光学设计ppt课件

镜头光学设计ppt课件

Ratio Diameter / Diagonal
1.41 1.40 1.41 1.40 1.41 1.59 1.57 1.54 1.59 1.56 1.61 n/a
6
FOV
Curtis
θ FOV:
Field Of View
θ
sensor
D
FOV = 2 θ = 2 tan-1[ D / 2f ]
Curtis BFL
4
sensor1
L D
W
Curtis
P
1、Image circle > sensor size(D)。
2、D + 0.4mm( Package 公差)。
P = Pixel size
MEMO：光學設計的考量，要從了解SENSOR開始。 光學設計需與SENSOR達到最佳配合。
5
sensor2
Diameter (mm)
7.06 7.94 8.47 9.41 10.16 12.70 14.11 16.93 25.4 33.87 45.72 n/a
Width (mm)
4.00 4.54 4.80 5.37 5.76 6.40 7.20 8.80 12.80 17.40 23.70 36.00
1、D(F/2.8) = 50 / 2.8 = 17.86 2、D(F/4.0) = 50 / 4.0 = 12.5
1、D(F/2.8) = 50 / 2.8 = 17.86 2、D(F/4.0) = 50 / 4.0 = 12.5．以圓面積計算公式計算 如下：( πR2 ) 1、3.14 * 17.862 ≒ 1002 2、3.14 * 12.52 ≒ 491 (面積F/2.8) ≒ 2 * (面積F/4.0)

光学镜头简介演示

光学镜头简介演示

工业领域：工业检测 、测量和机器视觉等 领域中，光学镜头起 着关键作用，如用于 产品质量检测、精密 测量等。
通信领域：光通信中 ，光学镜头用于光纤 通信系统的收发端， 实现光信号的传输和 接收。
通过以上内容，我们 可以了解到光学镜头 在各个领域都有广泛 的应用，对于推动科 学技术的发展和改善 人们生活品质具有重 要意义。
光学镜头在工业与军事领域的应用案例
工业检测
使用高精度、高稳定性的光 学镜头对工业产品进行质量 检测与控制，确保产品质量 与生产效率。
机器视觉
将光学镜头与图像处理技术 相结合，实现自动化生产线 上的目标识别、定位与测量 。
军事侦察
采用长焦、红外等特殊光学 镜头，实现远程目标的观测 与识别，为军事行动提供情 报支持。
VS
集成化技术
传统的光学镜头通常是由多个透镜组成的 ，集成化技术则是将多个透镜集成在一个 或多个芯片上，从而减小了系统复杂度， 提高了镜头的可靠性和稳定性。同时，集 成化技术还可实现多种功能的集成，如光 学镜头与图像传感器、处理电路等的集成 ，进一步提高了系统的性能。
光学镜头在人工智能与大数据领域的应用前景对光学镜头行业的展望与建议
展望
• 持续增长的市场需求：随着消费电子产品、机器视觉等领域的快速发 展，光学镜头的市场需求将持续增长。
• 技术创新驱动发展：光学镜头行业将不断引入新技术，提升产品性能 ，拓展应用领域。
对光学镜头行业的展望与建议
建议
• 强化技术研发：企业应加大 对光学镜头技术的研发投入 ，保持技术领先地位。
未来光学镜头技术的挑战与机遇
机遇
• 新材料的应用：新材料如超材料、纳米材料等 的应用为光学镜头设计提供了更多可能性。

课件4：光学镜头-图文

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。

光学镜头及其运用PPT课件

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

ZEMAX光学设计课件

ZEMAX光学设计课件

实验一：单镜头设计(Singlet)实验目的：1、学习如何启用Zemax2、学习如何输入波长（wavelength）、镜头数据（lens data）3、学习如何察看系统性能（optical performance），如ray fan，OPD，点列图（spot diagrams），MTF等。

4、学习如何定义thickness solve以及变量（variables）5、学习如何进行优化设计（optimization）实验仪器：微机、zemax光学设计软件实验步骤：1、设计一个孔径为F/4的单镜头，物在光轴上，其焦距（focal length）为100mm，波长为可见光，用BK7玻璃为材料。

2、首先运行ZEMAX，将出现ZEMAX的主页，然后点击lens data editor(LDE)。

什么是LDE呢？它是你要的工作场所，在LDE的扩展页上，可以输入选用的玻璃，镜片的radius，thickness，大小，位置等。

3、然后输入波长，在主菜单的system下，点击wavelengths，弹出波长数据对话框wavelength data，键入你要的波长，在第一行输入0.486，它是以microns为单位，此为氢原子的F-line光谱。

在第二、三行键入0.587及0.656，然后在primary wavelength上点在0.587的位置，primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes等。

4、确定透镜的孔径大小。

既然指定要F/4的透镜，所谓的F/#是什么呢？F/#就是光由无限远入射所形成的effective focal length F跟paraxial entrance pupil的直径的比值。

所以现在我们需要的aperture 就是100/4=25(mm)。

光学设计 ppt课件

光学设计 ppt课件

ppt课件
12
光路计算
在不同视场、不同孔径、不同色光等条件下，对大量光线， 用准确的三角方法，通过光线追迹计算出射光线。通过近轴 “光路计算”可求得理想像点的位置；通过实际光线的追迹并 与理想像比较得到的各像差值。可以做出各种表示像差的曲线， 有经验的设计师往往一看这些曲线就能知道系统的缺陷所在。
nd -1
分子是可见光谱段两个边界波长的折射率之差，分母是光学材料在 中间光谱的折射率与它在空气中折射率（相对于所有波长都是1）之差。
ppt课件
28
1.6 玻璃的特性
色散
一种测色散的方法是取比值：D
nF - nC nd -1
分子是可见光谱段两个边界波长的折射率之差，分母是光学材料在中间光 谱的折射率与它在空气中折射率（相对于所有波长都是1）之差。
ppt课件
14
系统的修改
随着计算机性能的不断提高，许多告诉计算机程序能用最小二 乘法同时修改几个参数以改变多种相差，为系统设计带来了巨大的 便利。
光学设计师在做镜头设计时，其中一部分既占据时间又消耗精 力的工作是系统一级以及三级的手动计算。
所谓系统的一级特性是指能用近轴公式描述的系统性质，包括 等效焦距和后焦距；F数；像的位置；像的大小；主面位置；顶点 与主面间的间隔；入瞳的大小和位置；出瞳的大小和位置；拉格朗 日不变量；轴向和横向色差等。
ppt课件
9
ppt课件
10
1.2 镜头的设计步骤
镜头要预先设计好才能加工，也就是说，要预先计算或规定好各组 元的表面曲率半径、厚度、空气间隔和口径，以及所采用的玻璃牌号。 这些正是光学设计师的主要共作。
影响镜头成像质量的各种像差， 可以通过改变镜头结构来消除或校正， 改动的镜头参数称为“自由度”，包 括各面的曲率半径、厚度与空气间隔、 各镜片所用玻璃的折射率和色散率， 以及孔径光阑的位置等。

《镜头光学设计》课件

《镜头光学设计》课件

3 制造工艺优化
优化制造工艺以提高生 产效率和降低成本
总结与展望
总结本课程的重点内容，回顾镜头光学设计的学习收获，并展望光学设计领域的未来发展。
学习回顾
重点总结镜头设计的核心知识
未来展望
分析光学设计领域的前景和挑战
镜头系统的基本组成和功能
光学元件
各种光学元件的特性和用途
镜头设计的流程
了解镜头设计的流程和步骤，从需求分析到设计验证，逐步优化设计方案，以实现最佳的成像效果。
1
Hale Waihona Puke 需求分析理解用户需求和设计目标
2
初步设计
根据需求制定初步设计方案
3
优化设计
通过仿真和实验优化设计
镜头设计中的常用软件
介绍镜头设计中常用的软件工具和其功能，包括光学设计软件、建模软件以及成像仿真工具。
《镜头光学设计》PPT课 件
本课程将介绍镜头光学设计的基本原理和流程，让您了解光学基础和常用软 件，通过典型案例提高设计质量。让我们开始探索这个精彩的领域！
光学基础与光学设计基础
深入了解光学原理和光学设计的基础概念，包括光的传播、折射、反射以及光学元件的特性和功能。
光学原理
光的性质和传播规律
光学设计概念
1 光学设计软件
如Zemax、Code V等，用于设计镜头系统并进行光学分析
2 建模软件
如SolidWorks、CAD等，用于设计和建模光学元件
3 成像仿真工具
如LightTools、TracePro等，用于模拟成像效果
典型的镜头系统设计案例
通过实际案例了解典型的镜头系统设计，包括相机镜头、望远镜镜头等，了解各个系统的设计特点和成 像效果。
相机镜头设计
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8
F/#_2
Curtis
．F/2.8比F/4.0亮度亮兩倍。
例：F/#=2.8 & 4， 焦點距離f=50mm， 則入光大小為：
F/# = f / D；D = f / F/#
1、D(F/2.8) = 50 / 2.8 = 17.86 2、D(F/4.0) = 50 / 4.0 = 12.5
1、D(F/2.8) = 50 / 2.8 = 17.86 2、D(F/4.0) = 50 / 4.0 = 12.5．以圓面積計算公式計算 如下：( πR2 ) 1、3.14 * 17.862 ≒ 1002 2、3.14 * 12.52 ≒ 491 (面積F/2.8) ≒ 2 * (面積F/4.0)
MI-XXXX，OV-XXXX 3.2 x 3.2μm
D:5.6 mm (H:4.48 V:3.36) φ5.9mm 1G3P
59.5゜(at SENSOR Diagonal) F/2.8
55% (at SENSOR Diagonal) D: 19.7゜ H: 20.6゜ V: 20.5゜
<1% Center 54% @ 180 LP/mm 50% @ 200 LP/mm
1.41 1.40 1.41 1.40 1.41 1.59 1.57 1.54 1.59 1.56 1.61 n/a
6
FOV
Curtis
θ FOV:
Field Of View
θ
sensor
D
FOV = 2 θ = 2 tan-1[ D / 2f ]
f
例：SENSOR對角線D=5mm， 焦點距離f=3mm， 則FOV為：
3.00 3.42 3.60 4.04 4.29 4.80 5.35 6.60 9.60 13.10 15.70 24.00
5.00 5.68 6.00 6.72 7.18 8.00 9.00 11.00 16.00 21.78 28.40 43.27
Ratio Diameter / Diagonal
h=70% T61%/S74% @90LP/mm h=80% T59%/S69% @90LP/mm h=90% T58%/S63% @90LP/mm h=100% T59%/S72% @90LP/mm
f=4.87mm 1.494mm
<6mm 650±15nm @50％
未來發展
Curtis
3
基本光學系
FOV = 2 θ = 2 tan-1[ 5 / 2*3 ] = 79.6(度)
7
F/#_1
Curtis
sensor
D
I0≡Image Intensity 流明 ≡照度
f
F/#：決定光通量、影像的亮度。 F/# = f / D
I0 ∝ 1 / (F/#)2………(進光量與F/#平方成反比)。
MEMO：F/#數值愈小 → 設計上困難度愈高。 FOV愈大 → 設計上困難度愈高。
10
MTF
11
EFL
12
Bacห้องสมุดไป่ตู้ Focus Length(BFL)
13
Optical Total Length
Curtis
2
SPEC.
Item Sensor Pixel Size Image Size Image Circle Lens Composition Field Of View F Number Relative illumination at 100% of Image Height Chief Ray Angle TV Distortion MTF Center
at 70% of Image Height at 80% of Image Height at 90% of Image Height at 100% of Image Height Focus Length Back Focus Length Optical Total Length IRCF
LCM-**** 2Mega (Design) LCM-****
7.94
4.54
4:3
8.47
4.80
4:3
9.41
5.37
4:3
10.16
5.76
4:3
12.70
6.40
4:3
14.11
7.20
4:3
16.93
8.80
4:3
25.4
12.80
4:3
33.87
17.40
3:2
45.72
23.70
3:2
n/a
36.00
Sensor Height (mm) Diagonal (mm)
= contrast
代表的是層次感、立體感。
Lens design → Good image Quality Image Quality： ．MTF ．Distortion ．CRA(tele-centric angle) ．RI ．Flare&Ghost
11
MTF2
MTF 1.0
0.5
MTF ≡ Ci / Co
Curtis
尺寸表
Type Name
1/3.6" 1/3.2" 1/3" 1/2.7" 1./2.5" 1/2" 1/1.8" 2/3"
1" 4/3" 1.8" 35mm film
Type Aspect Ratio
(W:H)
4:3
Diameter (mm) 7.06
Width (mm) 4.00
4:3
镜头光学设计优秀课件
1
內容大綱
1
Pixel Size
2
Image Size
3
Image Circle
4
Lens Composition
5
Field Of View(FOV)
6
F Number
7
Relative illumination (RI)
8
Chief Ray Angle(CRA)
9
Distortion
Curtis BFL
4
sensor1
L D
W
Curtis
P
1、Image circle > sensor size(D)。
2、D + 0.4mm( Package 公差)。
P = Pixel size
MEMO：光學設計的考量，要從了解SENSOR開始。 光學設計需與SENSOR達到最佳配合。
5
sensor2
9
F/#_3
．CCD靈敏度較CMOS為高。
response
不
線
飽
致
性
和
能
區
區
區
Curtis
exposure
MEMO：CCD所使用的F/#值較大(即光圈較小)。 如果使用過大的光圈，則會落於飽和區 使得成像品質不好。
10
MTF1
黑
白
Curtis
Bmin Bmax
Co ≡ (Bmax – Bmin) / (Bmax + Bmin)