【正文】 專業(yè) 精 密 機(jī) 械 技 術(shù)　　　　 　　　　　　　　班級 精 密 0701 姓名 胡 重 陽 學(xué)號 1501100410 指導(dǎo)教師 黃 長 春 日期 2010年10月10 摘要 在數(shù)碼相機(jī)中，有廣角(wide)及遠(yuǎn)距兩種鏡頭方式。當(dāng)鏡頭焦距小于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭焦距時，攝影視場角增大，因此常被稱為廣角鏡頭。關(guān)鍵字：　數(shù)碼相機(jī),攝影視場角, 廣角鏡頭, 視場角 AbstractIn a digital camera, a wideangle (wide) and distance (z} te} lenses way. Traditional camera, digital camera lens standard lens, wide angle lens, telephoto lens and a zoom lens of the points. Wideangle lens (focal lengthless than 35mm) is a short focal length standard lens, viewing angle is greater than the standard lens, the focal length is longer than the fisheye lens, the viewing angle is smaller than the fisheye camera lens when the lens focal length is greater than the standard lens focal length, field of view angle decreasesimaging magnification increases, to produce distant objects closer to the feeling, such lens is often referred to as a telephoto lens when the lens is shorter than the standard lens focal length photographic field of view angle increases, so it is often referred to as the wideangle lensthe general standard lens angle range of 400 520, nearly normal viewing angle range of the human eye。雖然由于數(shù)碼相機(jī)的CCD分辨率有限，原則上對鏡頭的光學(xué)分辨率要求較低。廣角鏡頭(焦距小于35mm)是一種焦距短于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、視角大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭、焦距長于魚眼鏡頭、視角小于魚眼鏡頭的攝影鏡頭。廣角鏡頭的視角范圍在600 840之間。二是景深較長，能保證被攝主體的前后景物在畫面上均可清晰的再現(xiàn)?，F(xiàn)今的鏡頭約80%以上還是依賴玻璃完成組合與設(shè)計(jì)的(部分相機(jī)鏡頭采用塑料鏡片)。稀土技術(shù)的應(yīng)用對改善鏡頭的強(qiáng)度及提高鏡頭的光學(xué)性能十分有效。玻璃的“色散率”是指紅、藍(lán)色光折射率之間的差異?；旧?，折射率和色散率沒有關(guān)聯(lián)性，所以兩種不同玻璃的折射率可能相同，而色散率可能不同，反之亦然。一般球面鏡片的像差，可以分成下述的五種。一般鏡頭設(shè)計(jì)者如果要消除這種像差，可以縮小鏡頭的光圈，而大口徑的鏡頭則改用非球面鏡。這種像場彎曲，必須依靠修正鏡片的像散來改變整體的成像質(zhì)量。形變像差分為枕狀和桶狀兩種。一般鏡頭光圈大小對像散有一定的影響。一般可分為兩種:1） 光軸的色像差:鏡片本身的材質(zhì)影響進(jìn)入鏡片的光線，并造成各種顏色的色光折射率不同，讓藍(lán)色光系在離焦點(diǎn)較近處成像，紅色系則在較遠(yuǎn)處。不同之處在于數(shù)碼相機(jī)由CCD或CMOS取代了傳統(tǒng)照相機(jī)的光化學(xué)乳膠片。低通濾波器由兩片雙折射方向相互垂直的石英晶體薄板和紅外濾光片組成，石英晶體的作用是過濾掉成像光束中的高頻部分，防止圖像產(chǎn)生低頻干擾條紋，使參與成像的光束在人眼視覺光譜范圍之內(nèi)。而數(shù)碼相機(jī)由于需要較大的相對孔徑、較短的焦距和較長的后截距，給像差的校正帶來了一定的困難。 由于數(shù)碼相機(jī)是成像在二維光電陣列上，圖像信息由離散的光電探測器獲取。光電陣列的分辨能力一般要小于成像物鏡的分辨率，因此通常是成像光電陣列中像素的幾何尺寸限制了整個系統(tǒng)的空間分辨率。 圖22傳統(tǒng)相機(jī)與數(shù)碼相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)MTF的比較石英晶體具有雙折射效應(yīng)，帶有同一目標(biāo)圖像信息的光束以一定的方向通過石英晶體后將被分成尋常光束(o光)和異常光束(e光)。公式（21）可簡化為： d=no2ne2 no2ne2 T () 圖23光線通過石英晶體后的傳播方向低通濾波器通常用兩片石英晶體制成、第一塊晶體的上表面鍍有光學(xué)增透膜用于降低人射光能量的損耗，第二塊晶體表面鍍有紅外濾光膜或加有紅外濾光片，以減小紅外輻射對光電探測器件的影響。由于d的數(shù)值很小(μm級)因此雙折射效應(yīng)不會對低頻的成像信號產(chǎn)生很大的影響。焦距的大小直接關(guān)系到視場角的大小。對于一定大小的光電成像器件來說，焦距的增大意味著視場角的減小。當(dāng)焦距大于標(biāo)準(zhǔn)鏡頭時，視場角減小，成像放大倍數(shù)增加，產(chǎn)生遠(yuǎn)方的物體被拉近的效果，因此常被稱為望遠(yuǎn)鏡頭。之間接近于人眼正常的視角范圍。超廣角鏡頭的視角范圍在94176。數(shù)碼變焦相機(jī)有光學(xué)變焦和電子變焦之分。光學(xué)變焦是真正能夠改變成像系統(tǒng)的焦距，并在變焦過程中能夠保證系統(tǒng)的等效分辨率水平。該類鏡頭的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是在變焦的過程中，將成像像面漂移控制在不影響系統(tǒng)等效分辨率的很小的范圍之中。“鏡頭焦距”指的是平行的光線穿過鏡片后，所匯集的焦點(diǎn)至鏡片間之距離。 數(shù)碼變焦 今日的數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)演進(jìn)成小型的計(jì)算機(jī)一般，內(nèi)部含有操作系統(tǒng)，可以執(zhí)行既定的程序。[注：每章單起一頁]第三章 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)從光學(xué)系統(tǒng)羽使用要求滿足程度出發(fā)，制定光學(xué)系統(tǒng)合理的技術(shù)參數(shù)。確定基本光學(xué)特性，使其滿足給定的技術(shù)要求。每項(xiàng)性能的確定一定要合理，過高的要求會使設(shè)計(jì)結(jié)果復(fù)雜，造成浪費(fèi)。1) 選型光組的劃分，一般以一對物像共輾面之阿的所有光學(xué)零件為一個光組，鏡頭在選型時首先應(yīng)依據(jù)孔徑、視場及焦距來選擇鏡頭的類型，特別要注意各類鏡頭各自能承擔(dān)的最大相對孔徑。 2）初始結(jié)構(gòu)的計(jì)算和選擇初始結(jié)構(gòu)的確定常用以下兩種方法:(1)解析法(代數(shù)法)H即根據(jù)初級像差理論求解初始結(jié)構(gòu)。以像差產(chǎn)價為準(zhǔn)繩，來進(jìn)行長光路的拼接與統(tǒng)算若結(jié)果不合理，則應(yīng)反復(fù)試算并調(diào)整各光組灼位置與結(jié)構(gòu)，直到達(dá)到預(yù)期的目的為止。必要時可以進(jìn)行技術(shù)答辯。(2)分配元件的光焦度和間隔。最終會找到一個滿意的結(jié)果。光學(xué)系統(tǒng)的基本特性有:數(shù)值孔徑或相對孔徑。系統(tǒng)的外形尺寸，即系統(tǒng)的軸向尺寸和徑向尺寸。對于望遠(yuǎn)系統(tǒng)和一般的顯微鏡只要求中心視場有較好的成像質(zhì)量。例如生物顯微鏡的視覺放大率Γ,一定要按有效放大率的條件來選取，即滿足500NA＜Γ＜1000NA條件。時，望遠(yuǎn)鏡的正常放大率應(yīng)該是Γ=D/，式中D是入瞳直徑。它的實(shí)際放大率比正常放大率低，以便具備較大的出瞳直徑，從而增加觀察時的光強(qiáng)度。100=Cm （） 式中，Cm=~，當(dāng)Cm＞。 第四章 寬視場數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì) OSLO簡介[，作為光學(xué)設(shè)計(jì)軟件介紹一節(jié)]1．OSLO 概述OSLO 是 Optics Software for Layout and Optimization 的縮寫。 常規(guī)鏡頭Conventional Lenses 照明系統(tǒng)Illumination Systems OSLO不適于波導(dǎo)設(shè)計(jì)，也不適于眼鏡設(shè)計(jì)。 具有特殊表面數(shù)據(jù)Special Surface Data 公差和元件數(shù)據(jù)Tolerance and Element Data 優(yōu)化方法Optimization Methods 完美透鏡Perfect Lenses and Eikonals 4．OSLO 與其他軟件的比較 盡管大多數(shù)光學(xué)設(shè)計(jì)軟件具有一定的相似性，但是在功能上和設(shè)計(jì)方法上還是存在很大的差異。OSLO 著重交互性的光學(xué)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算機(jī)向設(shè)計(jì)者提供容易理解的反饋信息。OSLO 使用先進(jìn)的光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，包括多重優(yōu)化和公差方法，高性能非連續(xù)光線追跡和隨機(jī)的光源建模與分析。事實(shí)上，OSLO 提供的 CCL 語言相對于 Sun 公司的 Java 語言或Microsoft的 Visual Basic 以及其他光學(xué)設(shè)計(jì)軟件的宏語言具有更好的靈活性。隨著人們生活水平的提高，對影象拍照得要求越來越高，以CCD為感光元件的數(shù)碼相機(jī)成為相機(jī)市場的主力軍。本課題的目的是設(shè)計(jì)數(shù)碼相機(jī)鏡頭，能夠?qū)崿F(xiàn)大視場成像，且成像質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。寬視場鏡組焦距長，但在考慮到大的畸變下也是無意義的。在增加視場角之下，入射光瞳從透鏡內(nèi)移動到透鏡前端。在初步的設(shè)計(jì)時間，計(jì)算起始的瞳孔偏移量是件苦差事。然后瞳孔偏移的數(shù)據(jù)被適配到一個三次方程式來預(yù)知下個視場角縱向偏移的起始值。計(jì)算機(jī)程序應(yīng)該要允許EFL 能隨心所欲地改變，畸變能夠忽略，且只保持不同視角的像高。為求方便，首先我設(shè)計(jì)了位于無限遠(yuǎn)共軛的投影鏡頭。FOV， f / 2 照像鏡頭。從光線圖中注意到這個鏡組具有近乎□的出射光瞳。寬視場照像鏡組圖41給出了入射光瞳的軸上位置。圖42為鏡頭鏡頭組示意圖。用哪一種初級像差和哪一種高級像差相平衡，它們在數(shù)量上應(yīng)該改變多少，這些問題要根據(jù)具體結(jié)構(gòu)、儀器的使用要求、系統(tǒng)的高級像差大小以及像差校正的可能性等因素決定，在像差平衡時，不一定把所有的像差部校正得很小(相對于高斯像面)，關(guān)鍵在于各種像差之間要配合好。所有這些處理萬法稱為計(jì)算結(jié)果處理。然后對初級像差普遍表示式進(jìn)行微分，并用有限增量代替微分，則得 △δGk′=fη，ζ，y△Sk （）式中，fη，ζ，y是光線坐標(biāo)的函數(shù)，△Sk是已知量，是初級像差系數(shù)的增量。這種