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    摄影镜头光学原理及结构简介(光学镜头设计原理)

    摄影器材  2022-12-233300

    1. 光学镜头设计原理

    凹透镜与凸透镜相结合,在一定的距离,二者可以互相改变焦距。因为一个是汇聚光线,一个是发散光线,当二者在一起时,把他们看作一个整体,它的焦距就不同于原来的任何一个透镜。这就是简单的变焦。光学变焦就是通过移动镜头内部镜片来改变焦点的位置,改变镜头焦距的长短,并改变镜头的视角大小,从而实现影像的放大与缩小。300倍的也就是说能把300米远的的景物拉进到我们人眼感觉的1米远的感觉的距离,如过没有300倍变焦,我们就的走到300倍远的距离进行拍照!

    2. 光学镜头的运用

    使用显微镜时注意事项:

    1、玻片标本时要对准通光孔中央,不能反放玻片,防止压坏玻片或碰坏物镜。

    2、不要随意取下目镜,以防止尘土落入物镜,也不要任意拆卸各种零件,以防损坏。

    3、持镜时必须是右手握臂、左手托座的姿势,不可单手提取,以免零件脱落或碰撞到其它地方。

    4、轻拿轻放,不可把显微镜放置在实验台的边缘,应放在距边缘10cm处,以免碰翻落地。

    5、使用完毕后,必须复原才能放回镜箱内,其步骤是:取下标本片,转动旋转器使镜头离开通光孔,下降镜台,平放反光镜,下降集光器(但不要接触反光镜)、关闭光圈,推片器回位,盖上绸布和外罩。

    6、保持显微镜的清洁,光学和照明部分只能用擦镜纸擦拭,切忌口吹手抹或用布擦,机械部分用布擦拭。

    7、水滴、酒精或其它药品切勿接触镜头和镜台,如果沾污应立即用擦镜纸擦净。

    8、要养成两眼同时睁开观察的习惯,以左眼观察视野,右眼用以绘图。

    3. 光学镜头成像原理

    光学成像

    利用折射、反射等手段将物的信息再现。成像是几何光学研究的核心问题之一。

    实像与虚像、实物与虚物

    1,物和像都是由一系列的点构成的,物点和像点一一对应。

    2,实物、实像的意义在于有光线实际发自或通过该点,而虚物、虚像仅仅是由光的直线传播性质给人眼造成的一种错觉,实际上并没有光线经过该点。

    3,物和像具有相对性,虚实之间也可以进行转换。

    等光程面和严格成像

    理想成像的基本要求是满足同心光束的不变性,并且从整个物和像的对应关系看,还必须要满足物像间的相似性。

    空间上各个点之间的相互位置要一一对应,同时每一对物像点的颜色要一一对应。

    要求成像的光学系统不产生畸变,没有像差、色差等。

    理想光具组是严格成像的必要条件

    4. 光学镜头设计原理图

    在了解光学镜头的构造之前,我们还是先来说说相机镜头的原理吧,相机成像的原理主要有两种,一种小孔成像,这样的成像原理我们在小学时或许就已经教过,假设孔小到只允许一条光线通过,那么这条光线不论落到哪里,都可以成像。一个物体发出的所有光线穿过小孔之后在任何平面或曲面上都可以形成一个倒像。因此在小孔成像中,有和凸透镜成像不一样的特性:感光材料可以是任何平面或者曲面,并且景深是无限的。

    小孔成像

    但小孔成像假设的是从一个点发出的光线经过小孔时小孔只允许一条光线通过,这样才会让成像清晰完整,实际上这样的小孔是不可能做出来的。所以在现实中早期的手机摄像头采用小孔成像,后来都普遍使用支持对焦的凸透镜(convex)成像,这个大家在中学物理都学过,垂直于凸透镜中心的平行光透过凸透镜会汇聚在一点,这一点称为焦点(focal point),而凸透镜到焦点的距离称为焦距(focal length),这也是我们选购镜头所常常关心的一个参数。从一个点光源有光线向各个方向发出,其中垂直与凸透镜的那一条会穿过焦点,穿过凸透镜中心的那一条会保持其方向,这两条线会相聚于一点,而从点光源发出的其他光线穿过凸透镜后也会汇聚于同一点,这个汇聚点就称为点光源的“像”。如果一个平行于凸透镜的平面物体,其各点的像也会在一个平面上,这个平面就成为相平面(image plane)。我们拍照的时候要聚焦,就是移动镜头的位置,使得相平面和感光材料重合。如果不是平面物体,那么就必然只有一部分的相平面与感光材料平面重合,这就产生了景深(depth of field)的概念。因此在凸透镜成像中,一般有这样的限制:感光材料一般要求是平面的,而且景深是有限的。

    相机镜头结构

    手机镜头结构

    透镜实际上有三种不同的分类,平面镜、凸透镜与凹透镜,事实上第一种简单来说就是完全透光的平面玻璃,这种玻璃只可能在镜头前面作为UV镜存在,而另外两种里中央部分比边缘厚的透镜叫凸透镜,凸透镜能会聚光线,也叫会聚透镜;中央部分比边缘薄的透镜叫凹透镜。凹透镜能发散光线,也叫发散透镜。

    摄影镜头成像原理

    正是这两种不同的透镜组成了不对称的光路折射,以达到在有限尺寸的传感器上表现出更加宽广的成像面积,而这样的原理正是与人眼的构造相类似,不管怎么说,摄像头都需要有一个光路的的延伸,而在普通的可换镜头相机上则有像场定位距离这么一说,指的就是身上镜头卡口平面与机身曝光窗平面之间的距离。

     

    5. 光学镜头设计的基本过程

    光学镜头有三大分类。

    一、从镜头镜片材料上分类:

    分为塑胶镜头、玻璃镜头和玻璃塑胶混合镜头三大类。

    二、从镜头焦距和视场角上分类:

    光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头,长焦镜头;从视场大小分有广角、标准,远摄镜头。

    三、从镜头结构上分类:

    1.固定光圈固定焦距镜头

    2.手动光圈固定焦距镜头

    3.自动光圈固定焦距镜头

    4.手动光圈变焦镜头

    5.自动光圈电动变焦镜头

    6.电动三可变镜头(光圈、焦距、聚焦均可变)

    6. 光学镜头结构设计

    光学显微镜由载物台、聚光照明系统、物镜、目镜和调焦机构组成。

    载物台:用于承放被观察的物体。利用调焦旋钮可以驱动调焦机构使载物台作粗调和微调的升降运动,使被观察物体调焦清晰成象。它的上层可以在水平面内沿、方向作精密移动和在水平面内转动,把被观察的部位调放到视场中心。

    聚光照明系统:由灯源和聚光镜构成。当被观察物体本身不发光时,由外界光源给以照明。照明灯的光谱特性必须与显微镜的接收器的工作波段相适应。聚光镜的功能是使更多的光能集中到被观察的部位。

    物镜位于被观察物体附近实现第一级放大的镜头。在物镜转换器上同时装着几个不同放大倍率的物镜。转动转换器可让不同倍率的物镜进入工作光路。物镜放大倍率通常为5~100倍。物方视场直径(即通过显微镜能看到的图像范围)约为 11-20毫米。物镜放大倍率越高则视场越小。物镜是显微镜中对成象质量优劣起决定性作用的光学元件。常用的有:①能对两种颜色的光线校正色差的消色差物镜;②质量更高的能对三种色光校正色差的复消色差物镜;③能保证物镜的整个像面为平面以提高视场边缘成像质量的平像场物镜。为了提高显微观察的分辨率,在高倍物镜中采用浸液物镜,即在物镜的下表面和标本片的上表面之间填充折射率为1.5左右的液体。

    目镜位于人眼附近实现第二级放大的镜头。目镜放大倍率通常为5~20倍,按能否放置分划板,可分成两类:①不宜放置分划板的,如惠更斯型目镜。这是现代显微镜中常用的型式,优点是结构简单、价格低廉;缺点是由于成像质量的原因,不宜放置供瞄准定位或尺寸测量用的分划板。②能放置分划板的,如凯尔纳型和对称型目镜,它们能克服上述目镜的缺点。按照能看到的视场大小,目镜又分为视场较小的普通目镜和视场较大的大视场目镜(或称广角目镜)两类。

    调焦机构 载物台和物镜两者必须能沿物镜光轴方向作相对运动以实现调焦,获得清晰的图像。用高倍物镜工作时,容许的调焦范围往往小于微米,所以显微镜必须具备极为精密的微动调焦机构。

    7. 6种基本镜头光学设计思路

    佳能EOS RP专微相机采用RF卡口,佳能传统的EF卡口镜头也可以通过转接环与EOS RP配合使用,新RF卡口特性主要有以下几点:

      1.RF卡口采用了内径为54mm的大口径及短后对焦距离,有效提高了RF镜头光学设计的灵活性。

      2.RF卡口采用了新的卡口数据通信系统,通信速度相较于此前的传统卡口有了进一步提升,使机身能更快获取手抖动补偿,镜头像差和数码镜头优化(DLO)数据等大量信息。

      3.RF卡口的新镜头提供了控制环可以在相机原有操作转盘基础上,更快捷地调节参数。

    8. 光学镜头设计原理是什么

    计算光学(XD Optics)是P50系列的一大突破,这也是手机摄影领域第一次提出,堪称移动影像画质改良和行业革新的一个新引爆点。

    计算光学从真实拍摄场景出发,首先建立了从光学镜头到传感器链路的数学模型,测算标定了一系列器件的物理参数,真实刻画了拍摄的刹那间每个视场角和每个波长的光线被镜头汇聚,再被传感器感应转换成电信号全过程。

    所以,以往的产品很难做出靠软件升级来达到最佳的效果,目前只能在华为P50系列上实现。

    9. 相机镜头光学原理

    光学变焦是通过镜头、物体和焦点三方的位置发生变化而产生的。当成像面在水平方向运动的时候,视角和焦距就会发生变化,更远的景物变得更清晰,让人感觉像物体递进的感觉。 显而易见,要改变视角必然有两种办法,一种是改变镜头的焦距。用摄影的话来说,这就是光学变焦。通过改变变焦镜头中的各镜片的相对位置来改变镜头的焦距。另一种就是改变成像面的大小,即成像面的对角线长短在数码摄影中,这就叫做数码变焦。实际上数码变焦并没有改变镜头的焦距,只是通过改变成像面对角线的角度来改变视角,从而产生了“相当于”镜头焦距变化的效果。

    变焦镜头由固定透镜组和可变透镜组两部分组成。通过移动可变透镜组,改变成像光路,可以在一定的范围内改变镜头的焦距,从而也改变了拍摄的视角。

    变焦镜头的倍率是指长焦端的最大焦距与广角端的最小焦距之比。

    10. 光学镜头设计原理视频

    鹰眼系统的基本原理是,通过铁塔挂载的全景高空监控摄像头,联合低点监控,形成“一个图像中心、一个报警管理中心、一张视频网、一个共享平台”,实现“全域覆盖、全网共享、全时可用、全程可控”。

    通过平台收集视频前端视频、图像数据、设备自动报警,实现对农村田间地头、道路河流、高铁沿线全天候、全方位、立体化监测定位和智能告警。

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