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选择光学镜头需满足的要求与主要参数

2021-11-02
来源:光电资讯
关键词: 光学镜头

  光学镜头参数的选择和质量的好坏成为了影响整个成像系统性能的关键因素之一。

  选择光学镜头需要满足镜头成像面的大小必须与所采用的相机相匹配,同时也要根据实际的工作距离和测量要求选择参数合适的镜头。因此有必要了解镜头的相关参数。

  镜头的主要参数包括:

  1、焦距

  平行光束经过凸(凹)透镜时,光线会发生汇聚(发散),此时光束的延长线(反向延长线)和光轴交与一点,这个点即为透镜的焦点,焦点到透镜主平面的距离我们成为焦距,通常用字母f来表示。焦距和视场角的大小成反比。

  焦距变小,视场角变大,观测范围也随之变广,同时离镜头距离较远的目标成像变模糊;焦距变大,视场角随之小,观测范围随之变窄,但可以清楚的观察距离相对较远的目标。

  焦距的大小会影响成像大小。焦距与工作距离和放大倍率的关系如下公式所示:

  微信图片_20211102091423.jpg

  其中WD表示工作距离,即镜头第一个面到所须成像物体的距离,PMAG表示镜头的放大倍数。

  2、光圈

  光圈的主要作用是控制进光量的大小。光圈F的计算如公式如下所示:

  微信图片_20211102091426.jpg

  式中f表示镜头焦距,D表示镜头有效孔径直径。由公式可知,针对某一特定的光圈F值,倘若镜头焦距越长,则其有效孔径越大。而对于一焦距确定的镜头,随着光圈的F值减小,有效孔径不断增大,单位时间进入镜头的光变多,画面会变得更加明亮。

  3、景深

  景深表示的是目标景物空间域内可以呈现清晰的像的范围。

  了解景深首先需要了解弥散圆。弥散圆是指在物点成像时,由于像差的存在,成像光束很难如理想状况下汇聚在一点,而是在向平面上形成一个扩撒的圆形投影,即为弥散圆。若弥散圆直径小于人眼能分辨的大小的极小值,则人眼无法辨认该范围内的成像是否模糊。此时的弥散圆被称作容许弥散圆。

  镜头景深由前/后景深两部分组成,分别为镜头焦点到近/远弥散圆之间的距离。前景深与后景深之和即为该镜头的景深。

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