镜头基础知识
- 格式:docx
- 大小:390.77 KB
- 文档页数:8
镜头分类与相关知识的简介与总结镜头是摄影、电影、摄像等领域中的重要元素,它直接影响作品的质量和效果。
根据使用领域和特性,可以将镜头分为多个分类。
以下是镜头分类和相关知识的简介和总结。
1.按照焦距分类在摄影领域中一般根据焦距来区分镜头,主要包括广角镜头、标准镜头和长焦镜头这三种类型。
广角镜头:焦距在18mm以下的镜头,具有较大的画角和景深。
广角镜头可适用于拍摄建筑、风景等广角题材,善于表现空间感和气氛。
标准镜头:相当于人眼的视角,相机的初始镜头,一般焦距为35mm至55mm,是可以拍摄许多的题材的。
长焦镜头:焦距大于50mm,通常包括中望远镜头、长焦镜头和超长焦镜头,可用于比较远距离的拍摄。
比如野生动物纪录片及体育比赛中。
2.按照变焦方式分类根据镜头的焦段变化方式来分为两类:变焦镜头和定焦镜头。
变焦镜头:可以根据需要调节焦距,可从广角变为长焦,兼容性和灵活性较强。
随着科技发展,变焦镜头的性能不断提高,一些新的型号的变焦镜头已经能够与定焦镜头的清晰度和色散控制脱胎换骨。
定焦镜头:焦距固定,不能进行调焦。
由于镜头的内部光学和机械结构可以被专为特定焦距而进一步优化,因而在一定范围内可获得清晰度和色彩纯度更高、变形更小的图片。
在很多专业领域,如风景摄影、人像摄影等等,使用定焦镜头是拍摄优质照片的重要步骤之一。
3.按照基础材质分类按照镜片制造材质不同,可分为玻璃镜头和塑料镜头两种。
玻璃镜头:由于镜头制造成本高、加工难度大等因素,一般来说具备着较高的成像质量和减震能力。
其中,超低色散(ED)镜片和高折射率(HR)玻璃等新型材料的运用,进一步提升了玻璃镜头的成像能力。
塑料镜头:轻、便宜、材质可塑性大等诸多因素使得塑料镜头出现了,其成像能力虽然相比玻璃镜头稍显逊色,但多用于临时或短时间使用由于高机动性。
在一些超级望远镜、航空航天仪器中,塑料镜头得到广泛使用。
4.按照特殊用途分类根据特殊应用需求,可以将镜头分为一些特殊用途的类型。
摄影焦距知识:使用广角镜头拍摄城市基础知识在拍摄城市景观时,常常会用到广角镜头。
它能够拓展视野,捕捉更多的景象,创造出强烈的视觉冲击力,使照片更具吸引力。
但是在使用广角镜头拍摄城市时,也有一些需要注意的基础知识。
一、什么是广角镜头广角镜头是相对标准镜头而言的。
它的焦距较短,视场较宽,能够将更多的景象呈现在画面里面,创造出开阔、宏伟的视觉效果。
广角镜头一般分为超广角、普通广角和标准广角三类,其中超广角焦距一般为16毫米以下,普通广角焦距为16至28毫米,标准广角焦距为28至35毫米。
二、广角镜头的特点当使用广角镜头拍摄时,常常有以下几个特点:1.拓展视野:广角镜头能够将更多的景色纳入画面里面,创造出宽阔、开放的视觉效果。
2.手持难度较高:由于广角镜头的视野范围很宽广,当手持相机拍摄时,摇晃、抖动的问题会更加明显,因此需要相对较高的快门速度和稳定的手持技巧。
3.变形效果:由于广角镜头的特殊构造,它产生了一定的透视变形效果,这可以被用于营造一种特殊的氛围和情感。
4.等比缩放问题:使用广角镜头拍摄建筑等立体物体时,会产生垂直线条的形变,由于广角镜头的视野很宽广,因此需要注意等比缩放的问题,并进行适当的后期处理。
三、广角镜头在城市拍摄中的运用1.拍摄低角度景象广角镜头在城市拍摄中的最大用处之一就是拍摄低角度的景象,比如建筑物、拱门、塔楼等等。
在低角度下,广角镜头更容易抓住建筑物的高度和纵深感,创造出震撼人心的视觉效果。
2.抓住场景中的细节城市拍摄中有很多小的细节很值得我们记录下来。
而广角镜头能够将这些细节纳入画面里面,让我们更好地感受到城市的魅力。
比如纽约中央公园的树荫道,悉尼歌剧院的舞台、金门大桥的桥塔等等,都是广角镜头非常适合捕捉的细节。
3.创造出宏伟的气势城市建筑物的庞大,古堡的雄伟,桥梁的壮观,都是使用广角镜头能够获得的效果。
广角镜头能够将建筑物纳入画面里面,并突出它们的气势和雄伟,使得照片更加有视觉冲击力。
摄影最全知识点总结图一、基础知识1. 光圈光圈是指镜头的光圈孔径大小。
在摄影中,光圈的大小会影响到照片的景深,即画面中远近景物的清晰程度。
通常情况下,光圈的表示方式为f/数字,例如f/2.8、f/4等等,数字越小表示光圈越大,景深越浅。
2. 快门速度快门速度是相机曝光时间的描述,通常以秒为单位。
快门速度越快,所拍摄的物体移动越少,时间越短,曝光时间越短。
3. ISOISO是指相机感光度,也称为感光度调节。
ISO越高,相机对光线越敏感,对于暗光条件下的拍摄很有帮助。
然而,增加ISO可能会引入更多的噪点。
4. 白平衡白平衡是指相机对色温的调整。
不同的光源下所呈现出的颜色可能会有所不同,通过白平衡的调整,可以使照片呈现出真实的颜色。
5. 曝光补偿曝光补偿是指在相机自动曝光模式下,通过调整曝光值来改变照片的曝光亮度,用于处理逆光、背光及其他各种光线不均的场景。
二、构图1. 九宫格法则九宫格是一种构图方式,将画面平均分为九个部分,这种构图方式可以帮助我们更好的构图,突出画面的主体,使画面更加和谐、美观。
2. 主体与背景构图时需要关注主体与背景的关系,背景不应该与主体相互干扰,主体应该清晰突出。
3. 对角线构图对角线构图是一种构图方式,通过将主体放在画面的对角线上,可以增加画面的动感和层次感。
4. 剪影剪影是指只保留主体的外轮廓,将主体变成黑色的一种构图方式,剪影可以使画面更加简洁有力。
5. 增加前景在构图时,可以通过增加前景来增加画面的层次感和立体感。
三、镜头1. 常见镜头常见的镜头类型有标准镜头、超广角镜头、长焦镜头、微距镜头等等,不同的镜头类型适用于不同的拍摄场景。
2. 焦距镜头的焦距大小会影响到照片的视角,焦距越大,视角越窄,焦距越小,视角越宽。
3. 镜头光圈不同的镜头光圈大小影响到镜头的光线透射情况,同时也影响景深。
4. 镜头滤镜滤镜可以过滤掉光线中的某些波长,调整光线色温,增加特效等,例如偏振镜、渐变镜等。
镜头的基础知识。
AF是指可以自动对焦的镜头,AF-S是指镜头带有对焦马达,可以用在无对焦马达的机身上,从而实现自动对焦DX是指这支镜头只适用APS-C画幅的数码单反相机上。
G 是指尼康的G型镜头,是原先D型头的升级版本,最主要是含有了ADI闪光测距和取消了光圈环(注意:索尼α镜头中也有G头,但索尼的G头是指画质优良的意思,类似佳能的L镜头和尼康的金圈头)EF是佳能全画幅镜头,可以使用在所有EOS相机上,EF-S是APS-C专用镜头,只能用在APS-C画符机身上,不能在全画幅和APS-H画幅机身上,由于550D和600D是APS-C 画幅机型,可以使用任何EF,EF-S镜头ED 指该镜头使用了ED镜片,ED的中文意思为“超低色散镜片”,其中的ED为英文Extra-low Dispersion 的简写,是一种可有效解决光学镜头产生色散、色差问题的镜片。
可以保障画面色彩的一定质量。
VR 是说明这个镜头含有光学防抖组件,而VR II 指升级了的VR防抖组件很多单反数码相机中,经常被提及的“红圈头”、“L镜头”、“金圈头”、“黄圈镜头”等等,这些是指不同的镜头。
其中,在佳能的镜头体系中,所有佳能的L镜头都代表最高的光学素质。
“L”是“Luxury”(奢侈、豪华)的意思,这一系列的镜头不惜工本,用料考究,做工精细,成像质量优秀,当然价格也非常贵。
这一系列镜头有一个非常明显的标识,就是在镜头外端都有一圈红色的饰环,被大家称为“红圈”镜头。
“红圈头”就是我们说说的红圈镜头。
而尼康的金圈镜头则是与佳能红圈相对应的高端镜头。
购二手相机的注意事项。
1. 观察镜头玻璃玻璃可能会有刮痕、瑕玼和灰尘,刮痕在最外面的还好,在里面就比较严重。
留意灰尘在镜外和镜内是两回事,镜外的还可以抹走,但在镜内的就可能要额外付费找师傅处理。
当然一、两点灰尘并不太大问题,但多了就不得不处理了。
2. 检查光圈叶有没有油能检查的话就检查吧,有些镜头会提供按钮,让你关闭光圈叶,另一些则提供景深预览按钮,做同样的事。
镜头基础知识和知识点总结镜头基础知识和知识点总结一、引言镜头作为摄影器材中至关重要的一部分,对照片质量和效果的产生起着决定性的作用。
了解镜头的基础知识和知识点,不仅有助于我们选择适合的镜头进行拍摄,还可以更好地理解照片的构图和质量问题。
本文将从镜头的构造、分类、光学原理以及一些实用的知识点等方面进行总结和介绍。
二、镜头的构造1. 玻璃光学元件镜头的构造主要由玻璃光学元件组成,包括透镜和反射镜等。
透镜分为凸透镜和凹透镜,通过调整透镜的位置和组合方式,可以改变光线的折射和聚焦效果。
2. 光圈光圈是镜头中具有可变直径的孔径,在光线通过后,可以调整光圈的大小,从而控制进入相机传感器的光量。
光圈的大小直接影响到照片的景深和光线的明暗。
3. 对焦机构对焦机构是镜头中用来调节镜头与被摄物体之间的距离,从而使被摄物体保持清晰的部分。
现代镜头的对焦机构通常由电机和多个对焦组件组成,以实现快速、准确的对焦。
三、镜头的分类1. 按焦距分为广角镜头、标准镜头和长焦镜头广角镜头一般具有小于50mm的焦距,适用于拍摄广角景物,能够呈现出宽广的景深和视角。
标准镜头一般为50mm,是最接近人眼视角的镜头。
长焦镜头超过50mm,适合远距离或需要放大物体的拍摄。
2. 按功能分为定焦镜头和变焦镜头定焦镜头焦距固定,无法调节,但一般具有更好的成像质量和透光性能。
变焦镜头可以根据需要调整焦距,适合拍摄需要不同视角的场景。
3. 按反射系统分为单反镜头和无反镜头单反镜头为配合单反相机设计的镜头,通过反光板和五棱镜将图像引导至取景器中观察。
无反镜头为适配无反相机的镜头,直接将图像传导至相机的电子取景器或显示屏中。
四、光学原理1. 焦点和景深焦点是指光线通过透镜后汇聚在传感器上的位置,决定了被摄物体的清晰与否。
景深则是指摄影中被认为是清晰的范围,包括近景和远景。
焦点和景深的关系是,当焦点调整到一定位置时,会带来不同的景深效果。
2. 色差和畸变色差是指透镜在不同颜色的光线传播中产生的偏差,造成照片中出现色彩偏移现象。
镜头基础知识 镜头在影视中有两指,⼀指电影摄影机、放映机⽤以⽣成影像的光学部件,由多⽚透镜组成。
那么你对镜头了解多少呢?以下是由店铺整理关于镜头知识的内容,希望⼤家喜欢! 镜头的性能及外形 根据镜头的性能及外形区分,⽬前有P型、E型、L型和⾃动变焦镜头等类型,来⾃中国仪器超市的资料分别叙述如下: 1、P型镜头 (1)⾃动定位镜头,本⾝瞳焦已经调节好,需要检验从最⼤倍率到最⼩倍率的清晰度,是否⼀致、是否清晰。
(2)检验同轴度,即最⼤倍率到最⼩倍率取像在同⼀位置,不能偏移或偏移太⼤,均视为不良品,必需重新更换镜头。
(3)光学放⼤倍率为0、7—4、5X,即0、7倍到4、5倍之间共九种倍率。
(4)清晰度根据校正块、实际对象成像反映来进⾏判断。
2、E型镜头 (1)此镜头为普通⼯业镜头,需要⼿动调节瞳焦,在机台安装好以后,⼿动调节使⽤最⼤倍率和最⼩倍率时,图像同样的清晰,如果不能调节清晰度视为不良品,如果调节后镜头有晃动等不稳定因素存在,也视为不良品。
(2)检验同轴度,即最⼤倍率到最⼩倍率取像在同⼀位置,不能偏移或偏移太⼤,均视为不良品,必需重新更换镜头。
(3)光学放⼤倍率为0、7—4、5X。
(4)清晰度根据校正块、实际对象成像反映来进⾏判读。
3、L型镜头 (1)此镜头为普通⼯业镜头,需要⼿动调节瞳焦,在机台安装好以后,⼿动调节使最⼤倍率和最⼩倍率时,图像同样的清晰,如果不能调节清晰度视为不良品,如果调节后镜头有晃动等不稳定因素存在,也视为不良品。
(2)检验同轴度,即最⼤倍率到最⼩倍率取像在同⼀位置,不能偏移或偏移太⼤,均视为不良品,必需重新更换镜头。
(3)光学放⼤倍率为0、7—4、5X。
(4)清晰度根据校正块、实际对象成像反映来进⾏判读。
4、⾃动变焦镜头 (1)为⾃动定位镜头本⾝瞳焦已经调节好,需要检验从最⼤倍率到最⼩倍率的清晰度,是否⼀致、是否清晰。
(2)检验同轴度,即最⼤倍率到最⼩倍率取像在同⼀位置,不能偏移或偏移太⼤,均视为不良品,必需重新更换镜头。
摄影基础知识教您了解相机的镜头1、关于镜头术语镜头是指光学设备内使用的透明物质(通常是玻璃),它可改变光线的汇聚。
在摄影中,这些部件称为镜头元件。
镜头可以指单镜头元件或者这些元件组。
在镜头内部还可找到可变光圈(i r i sdiaphragm),它可控制进入相机的光线量。
光圈如前所述,光圈是可变光圈所打开的大小。
打开更大的光圈时,会让更多的光线进入相机内。
镜头光圈是以f级(f-stops)或者是f数(fnumbers)来衡量的,这是镜头焦距的分数。
大光圈具有小的f数,而小光圈则具有大的f数。
2、理解镜头术语:一个例子Olympus C-5050镜头Olympus超亮变焦镜头:Olympus使用术语超亮(Super Bright)来形容最大光圈很高的镜头。
AF变焦:相机的变焦镜头能够实现自动对焦。
7.1-21.3毫米:这些数字代表了镜头的焦距范围。
这个数字范围等同于胶片相机上的35〜105毫米的焦距范围。
注意,最大焦距21.3毫米是最小焦距7.1毫米的三倍。
所以描述此类相机焦距范围的另一个方法是说该相机具有3×光学变焦。
1:1.8-2.6:这些数字指示光圈大小的范围。
对于流行的数码相机而言,光圈大小为f/1.8就被认为是很大的光圈了。
对于多数摄影者而言,f/2.8或更小的光圈就足够了。
变焦效果变焦效果如果变焦的同时使用很慢的快门速度,就可以创建变焦效果,如下图所示。
首先设置较慢的快门速度。
快门打开时放大拍摄目标,同时保持相机稳定。
使用自动相机时,利用“夜景场景”模式也可实现相同的效果,因为这种模式使用了较慢的快门速度。
视角镜头可以记录的场景大小称为视角(Angle of view)。
视角的大小取决于镜头的焦距。
顾名思义,广角镜头具有很宽的视角,意味着使用它可记录相机前很大的场景。
另一方面,长焦镜头的视角很窄,用于放大远距离处的拍摄对象。
通常,焦距在14毫米和50毫米之间(胶片相机上的等同值)的镜头可视为广角镜头。
安防监控根底知识汇总一、镜头探析1.镜头的种类〔根据应用场合分类〕广角镜头:视角90度以上,观察围较大近处图像有变形。
标准镜头:视角30度左右,使用围较广。
长焦镜头:视角20度以,焦距可达几十毫米或上百毫米。
变焦镜头:镜头焦距连续可变,焦距可以从广角变到长焦,焦距越长则成像越大。
针孔镜头:用于隐蔽观察,经常被安装在如天花板或墙壁等地方。
2.被摄物体的大小、距离与焦距的关系假设被摄物体的宽度和高度分别为w.h,被摄物体与镜头间的距离为l,镜头的焦距为f。
3.相对孔径为了控制通过镜头的光通量的大小,在镜头的后部均设置了光圈。
假定光圈的有效孔径为d,由于光线折射的关系,镜光实际有效的有效孔径为d,比d大,d与焦距f之比定义为相对孔径a,即a=d/f,镜头的相对孔径决定被摄像的照度,像的照度与镜头的相对孔径的倒数来表示镜头光圈的大小。
f值越小,光圈越大,到达ccd芯片的光通量就越大。
所以在焦距f一样的情况下,f值越小,表示镜头越好。
4.镜头的焦距1〕定焦距:焦距固定不变,可分为有光圈和无光圈两种。
有光圈:镜头光圈的大小可以调节。
根据环境江照的变化,应相应调节光圈的大小。
光圈的大小可以通过手动或自动调节,人为手工调节光圈的,称为手动光圈。
镜头自带微型电机自动调整光圈的,称为自动光圈。
无光圈:即定光圈,其通光量是固定不变的。
主要用于光源恒定或摄像机自带电子快门的情况。
2〕变焦距:焦距可以根据需要进展调整,使被摄物体的图像放大或缩小。
常用的变焦镜头为六倍、十售变焦。
三可变和二可变镜头三可变镜头:可调焦距、调聚焦、调光圈。
二可变镜头:可调焦调、调聚焦、自动光圈。
5.先配镜头原则为了获得预期的摄像效果,在选配镜头时,应着重注意六个根本要素:a〕被摄物体的大小b〕被摄物体的细节尺寸c〕物距d〕焦距e〕ccd摄像机靶面的尺寸f〕镜头及摄像系统的分辨率操作步骤:* 移开镜头防尖装置,连接上镜头。
* 如果使用cs镜头,请降下c圈〔5mm〕,然后锁住cs镜头装置。
光学镜头的主要参数焦距主点到焦点的距离称为光学系统的焦距,这是镜头的重要参数之一,它决定了像与实际物体之间的比例。
在物距一定的情况下,要得到大比例的像,则要求选用长焦距的镜头。
如图2所示,自物方主点H到物方焦点F的距离称为物方焦距或前焦距f;类似地,自像方主点H '到物方焦点F '的距离称为物方焦距或前焦距f '。
其定义具有方向性,如果主点到焦点的方向与光线的方向一致,则焦距为正;反之则为负。
图2中所示的情况,像方焦距f '>0,物方焦距f '<0。
如果系统两侧的介质相同,则f '=-f。
相对孔径与光圈数F数相对孔径为入瞳直径与焦距的比值D/f ' ,它主要影响像面的照度,照相镜头像面的照度与相对孔径的平方成正比。
为了满足景物较暗时摄影的需要,或者为了对高速运动物体摄影,要求采用很短的曝光时间,它们都要求提高像面的照度,因此就需要采用大的相对孔径。
镜头通常采用光圈数F来表示通光孔径的大小,光圈数F数为相对孔径的倒数,即F=f ' / D 视场角(FOV:Field of view)与像面尺寸镜头的视场角决定了被拍摄景物的范围。
由于摄影系统一般是对远处景物成像,所以其像面通常位于焦平面附近,因此像面大小与视场角2W ' 的关系可表示为公式y ' =f ' tanW ' 公式中y ' 应该是像面区域的半径。
目前,工业相机通常使用CCD或者CMOS传感器作为像面接收器,有面阵和线阵两种,其工作区域的形状分别为矩形或线形,传感器的工作区域必须包含在镜头所确定的像面圆形区域之内。
在镜头的参数中,也经常使用传感器的大小来表示视场大小。
面阵传感器是由许多像素单元组成的一个矩形阵列,每个像素单元都是一个方形传感器。
面阵传感器的大小通常是以其对角线的长度来表示的。
目前常用的面阵传感器有:线阵传感器也是由许多像素单元组成,与面阵传感器不同的是,这些像素单元排成一个单列。
线阵传感器的大小则是以像素单元的数量和大小来表示的。
线阵传感器的规格有1K、2K、4K、8K、12K等,像素单元有5µm、7µm、10µm、14µm等。
对于同一个传感器,长焦距的镜头只能有较小的视场角,能对远处景物拍摄得比较大的像,适宜于远距离摄影,故常称之为望远镜头;而短焦距的镜头则有较大的视场角,能将近处较大范围内的景物摄入像面,故又称之为广角镜头,视场角更大的又称为鱼眼镜头;介于二者之间,焦距属于中等,约等于幅面对角线长度的镜头,称之为标准镜头。
工作波长光学镜头都是针对一定波长范围内的光波工作,自物面发出的光波,在此波长范围内的,能够通过镜头在像面上成一清晰像,而且能量衰减较小;而在此范围外的光波,则难以校正像差,成像质量差,分辨率低,而且能量衰减很大,甚至被光学介质材料所吸收,完全不能通过镜头。
光就其本质来说就是电磁波,按照波长通常将其划分成不同的光谱波段,如下表所示:远红外FIR 50mm-1mm分辨率分辨率是评价镜头质量的一个重要参数,定义为在像面除镜头在单位毫米内能够分辨开的黑白相间的条纹对数,如图4所示:图4 分辨率条纹分辨率为1/2d,其中,d为线宽。
分辨率的单位为为lp/mm(线对/毫米)。
在理想成像镜头的焦平面上能分辨开来的二条纹之间的相应间距其倒数即为理想镜头的分辨率公式中,λ为中心波长,单位为毫米。
可见,理想镜头的分辨率完全由相对孔径所决定,相对孔径越大,F/#越小,分辨率就越高。
按此公式决定的只是视场中心的分辨率,在视场边缘,由于成像光束的孔径角比轴上点小,因此分辨率有所降低。
实际的摄影镜头,由于有比较大的剩余像差,其分辨率要比理想镜头的分辨率低得多。
因此,通常使用调制传递函数(MTF:Modulation Transfer Function)来表征镜头的实际分别率。
调制传递函数MTF定义为在一定空间频率时像面对比度与物面对比度之比,这里空间频率以单位毫米内的线对数来表示,其单位为lp/mm。
对于一个镜头,不同的空间频率处的MTF是不同的,一般来说,随着空间频率的增大,MTF越来越小,直至为零,MTF为零时的空间频率称为镜头的截止频率。
一些镜头厂家为了表示方便,通常也以镜头的截止频率来替代MTF,用以表示镜头的分辨率。
在实际工业应用中,系统使用面阵或线阵传感器作为成像器件,因此系统的分辨率通常也会受到成像传感器中像元分辨率的限制。
像元分辨率定义为单位毫米内像素单元数的一半,即其中p为像素单元的尺寸大小,例如一个CCD的像元尺寸大小为5×5微米,则像元分辨率则为:传感器的像元分辨率限制了系统的最高分辨率,即使镜头的分辨率再高,系统也不可能分辨高于像元分辨率的细节。
然而在实际使用中,由于景深的存在,为了使镜头偏离对准面仍然能够成像清晰,因此,在选择镜头时,通常要求镜头分辨率要略高于像元分辨率,这样才能使系统的分辨率达到传感器所限制的最高分辨率。
畸变对于理想光学系统,在一对共轭的物像平面上,放大率是常数。
但是对于实际的光学系统,仅当视场较小时具有这一性质,而当视场较大或很大时,像的放大率就要随着视场而异,这样就会使像相对于物体失去相似性。
这种使像变形的成像缺陷称为畸变。
畸变定义为实际像高y ' 与理想像高y0 ' 之差y ' -y0 ' ,而在实际应用中经常将其与理想像高y0 ' 之比的百分数来表示畸变,称为相对畸变,即有畸变的光学系统,若对等间距的同心圆物面成像,其像将是非等间距的同心圆。
当系统具有正畸变时,实际像高y ' 随视场的增大比理想像高y0 ' 增大得快,即放大倍率随视场的增大而增大,则同心圆的间距自内向外逐渐增大;反之,当为负畸变时,圆的间距自内向外逐渐减小。
若物面为如图5(a)所示的正方形网格,那么,由正畸变的光学系统所成的像呈枕形,如图5(b);由负畸变光学系统所成的像呈桶形,如图5(c)。
图中虚线所示是理想像。
图5 畸变畸变在光学系统中只引起像的变形,对像的清晰度并无影响。
因此,对于一般的光学系统,只要感觉不出它所成像的变形,这种成像缺陷就无妨碍。
但是对于某些要利用像来测定物体大小尺寸的应用,畸变的影响就非常重要了,它直接影响测量精度,必须予以严格校正。
景深当把物镜调焦到某一摄影对象时,在该对象的前后能在像面上呈清晰像的范围,称为景深。
如图6所示,景深就是Δ1+Δ2。
像平面A’为传感器靶面所在平面,其共轭平面A为对准平面。
能在靶面上呈清晰像的最远平面,即物点B1所在的平面,称为远景,能在靶面上呈清晰像的最近平面,即物点B2所在的平面,称为近景。
物点B1、B2分别成像于靶面前后,投影到靶面上成为弥散斑,当弥散斑小到一定程度时可认为是清晰的像。
图6 景深景深的计算公式为:式中,Δ1和Δ2分别为远景深度和近景深度,p、p1和p2分别为调焦平面、远景平面和近景平面到物镜的距离,f '为物镜的焦距,F为物镜的光圈数,δ为像面上可允许的弥散圆直径,在CCD或CMOS上其最小值为像元尺寸。
可见,景深与物镜的焦距、光圈大小和摄影距离有关。
光圈越小(F数越大),或摄影距离越大,景深就越大,但远景深度要比近景深度大。
若在同一距离用同一光圈值摄影时,焦距短的镜头,具有大的景深;反之,长焦距镜头的景深就小。
工作距离在选择镜头时,为了确定系统的空间尺寸,往往需要了解镜头工作时的物距、像距以及镜头的两个主面之间的距离等参数。
然而,物距、像距均是相对与镜头光学系统的主面位置而言的,而镜头的主面却难以直接确定,因此物距、像距等参数也难以直接测量得到。
于是,镜头厂家提出了工作距离这一参数,同时也给出了在该工作距离处镜头的放大倍率,以方便使用者确认系统的空间尺寸。
然而,目前对于工作距离的定义还没有形成统一意见,主要有两种定义。
第一种定义是指被摄物体到相机底片的距离;另一种定义是指被摄物体到镜头前端面的距离。
目前,大部分相机镜头厂家均采用第一种定义,因此,在没有特殊说明的情况下,手册中给出的工作距离既是第一种定义。
相机接口在光学系统中,最后一个光学镜片表面的顶点到像面的距离称为后截距(BFL:Back Focal Length),对于不同的光学系统,其后截距都是不一样的。
因此在安装镜头时,需要调节镜头到相机的相对位置,使相机底片到镜头最后一面顶点的距离满足后截距的要求,即使底片位于镜头的像平面上。
相机接口即为相机和镜头的连接方式,同时也保证了相机和镜头的相对位置。
早期的相机一般采用螺纹接口。
随着相机的不断发展,接口需要传递更多的数据信息,螺纹接口已不能满足相机的要求了。
1959年,尼康、佳能、美能达这三大日本相机厂家各自推出了各自的相机接口,随后宾得、莱卡、奥林巴斯等其它厂家也相继推出的自己的相机接口。
随着技术不断进步,相机功能不断完善,各个厂家的相机接口也几经变换。
目前,常用的一些接口类型如下表所示:在上表中,法兰后截距(Flange Back Focal Length)是指相机接口的定位面到底片的距离,它保证了镜头的像面与相机的底片重合。
这样,不仅为相同接口的相机和镜头的连接提供了非常方便的方式,而且也为不同接口之间的相互转换提供了依据。
光学系统的一些计算公式在选择镜头时,通常需要了解一些预先给出的条件,如物距或工作距离、放大倍率等,根据这些条件,可以大致近似推算出系统的一些主要参数,并以此作为选择镜头的参考。
根据上述的高斯公式和放大率公式,我们可以推出下面几个常用公式物距像距焦距物高像高镜头选择在摄影光学系统中,镜头是重要的一个部件,它直接决定整个系统的参数和性能。
因此选择一个合适的镜头,是系统设计过程中至关重要的一步工作。
在选择过程中,需要充分考虑如下几个方面的因素:•目标尺寸和测量精度•传感器尺寸和像素尺寸•放大倍率•光阑大小•工作距离•系统尺寸•工作波长•景深•畸变•摄像机接口•传感器类型,如彩色还是黑白、是否带红外滤镜•对于电机驱动镜头,需要考虑驱动信号类型•是否有红外滤波要求•环境要求,如温度、震动、防尘等摄影镜头的基本光学性能由焦距、相对孔径和视场角这三个参数表征。
因此,在选择镜头时,首先需要确定这三个参数,然后考虑分辨率、景深、畸变、接口等其他因素。
选择镜头的基本步骤可以参考以下几条:•根据目标尺寸和测量精度,可以确定传感器尺寸和像素尺寸、放大倍率以及镜头的传递函数,这可能会有好几个选择,因此需要选择一个最为合适的组合;•根据系统尺寸和工作距离,结合放大倍率,可以大概估算出镜头的焦距,焦距、传感器尺寸确定以后,视场角也就可以计算出来了;•根据现场的照明条件确定光圈大小和工作波长;•确定畸变、景深、相机接口等其他要求。