數(shù)碼鏡頭設計原理

1、章節(jié)內(nèi)容數(shù)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(shù)碼鏡頭視場角的定義到CCD感光面對角線頂點的數(shù)碼鏡頭出射主光線傾角定義為數(shù)碼鏡頭的象方視場角，其物方共厄角定義為數(shù)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(shù)碼鏡頭焦距后，就可用（3）式計算數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(jù)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(zhì)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(zhì)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.