數碼鏡頭設計原理

1、章節(jié)內容數碼鏡頭設計原理_基礎篇第三章 視場第一 節(jié) CCD上可容納下的物鏡象方視場角1 數碼鏡頭視場角的定義到CCD感光面對角線頂點的數碼鏡頭出射主光線傾角定義為數碼鏡頭的象方視場角，其物方共厄角定義為數碼鏡頭的物方視場角。2 CCD上可容納下的物鏡象方視場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感光面尺寸和對角線尺寸項目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對角線尺寸1611864.5有了CCD有校光接受面尺寸和數碼鏡頭焦距后，就可用（3）式計算數碼鏡頭全視場

2、角。由mathematica 4算式有：（）出全視場角是：由上計算可知當焦距為mm，全視場角要求不大于度時（短焦廣角的清況），所采用的是英寸的。上面介召了數碼鏡頭視場角與感光面尺寸的匹配問題，可作為鏡頭設計或選用的參考。有些情況下的鏡頭允許有一定畸變，例如：測量鏡頭和制板鏡頭要求小于 1 % ，一般的照象鏡頭和望遠鏡頭要求小于 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是負的，這樣就使實際的成象高度比用（1）式確定的象高度L 要小， 為了達到CCD對角線對成象高的要求，數碼鏡頭物方視場角在設計取實際值時，要取的比（1

3、）式算出的大些。具體大多少合適，應用（2）式確定：Tan (實際)=Tan () / (1+)（）式中：是鏡頭的畸變（正透鏡多數是負畸變，注意應將符號一起代入）特別需指出的是：超廣角的數碼鏡頭，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（全視場角到120多度）。這是超廣角超口徑數碼鏡頭兩組分離結構（前為負組，承單壓縮視場角的作用，后為正組，承擔光焦度和減小主光線傾角的作用）的光學特點所決定的， 出射與入射角之間不存在畸變的概念，畸變應理解成：將系統(tǒng)理想化后，有畸變于無畸變象高對應主光線傾角正切比。第二節(jié) CCD用照象鏡頭的分類1 照象鏡頭分類的國家標準根據國家照相機標準，

4、鏡頭等級與鑒別率間關系見下表：下面是36mm鏡頭系列鑒別率等級表鏡頭類別鏡頭級別視 場中心邊緣 廣角鏡頭 f < 38J04025JI3626JII3236JIII2812 標準鏡頭 f =3861J04120JI3618JII3214JIII2811 遠攝鏡頭 61< f < 135J03625JI3222JII2816JIII2512 超遠攝鏡頭 f >135J03225JI2822JII2516JIII2212如果CCD鏡頭要達到36 mm鏡頭系列同樣的分辯效果，那么當CCD鏡頭的成象放大到36mm鏡頭系列成象尺寸時，應有相同的分辯率。現(xiàn)以上表中心最差的鑒別率情況

5、，來計算CCD鏡頭達到同等象質時的分辯率要求：36mm鏡頭系列中心鑒別率為22 ln/mm 時，其最小感光單元分辯率方向上線尺寸為：1/（2*22）=0.02273mm，在CCD鏡頭象面上要達到同樣成象質量（指象面放大到35mm鏡頭系列成象水平），則其最小象元線尺寸= 對應鏡頭分辯率=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為M*N，對角線尺寸則為：L=SQR（M2+N2）,對物鏡中心張角W=2*atg L / (2*f ) 。當CCD鏡頭的全視場角W與36mm鏡頭系列全視場角相等時，其拍攝的視場效果是一樣的。我們稱此時CCD鏡頭與135鏡

6、頭相當。已知135鏡頭接受器為膠片，其尺寸為：24 * 36，對角線尺寸為：l=SQR（242+362）=43.27，對物鏡中心張角=2* atg（ 21.64 / f ）。下面列出最長用的1/3英寸CCD鏡頭與36mm鏡頭同視場下的焦距對應關系：鏡頭類型36mm鏡頭系列1/3英寸CCD鏡頭焦距范圍視場角范圍焦距范圍視場角范圍廣角鏡頭F <382W>59.3°F <7.0272W>59.3°標準鏡頭F =38612W= 59.3°39°F=7.02711.32W= 59.3°39°遠攝鏡頭F =611352W=39°18.2°F =11.3252W=39°18.2°超遠攝鏡頭F >1352W<18.