光学镜头基础知识及测试.ppt

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1、Camera主要内容光学镜头基础知识CCD&CMOS性能对比相机成像质量主要评测参数测试卡图像分析软件实验方法干涉衍射三原色散射几种现象Camerablockdiagram:1.Lenssystem镜头2.Motor(controlthepositionofLens)控制驱动系统3.Sensor:CMOSorCCDtype图像传感器4.DSP:DigitalSignalProcessing数字信号处理Cameralenssystem相机的镜头类似于人眼的晶状体。没有晶状体，人眼看不到任何物体，没有镜头，相机无法输出清晰的图像。成像视

2、觉中，镜头作用：将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。镜头质量直接影响相机的整体性能。Lensarecamera’seyes,Theypreprocessthelightwhichwillreachthecamerasensorandmakeaclearimageonthesensor.Thesystemusuallyincludesseverallenscomponentsaimstomakeabetterimage.镜头基本结构镜头透镜光阑正透镜负透镜孔径光阑视场光阑消杂光光阑普通镜头都有光圈调节环，调节环转动时带动镜头内的黑色

3、叶片以光轴为中心伸缩运动，为可变孔径光阑特性（色差、色散等）相反，配合使用，矫正像差及各类失真。变焦镜头既要保证焦距在较大范围内可调，又要保证成像在光敏面上，因此由多组正负透镜组成。决定成像面大小消除杂光镜头的分类焦距：广角镜头、标准镜头、长焦镜头；调焦方式：手动调焦、自动调焦；变焦倍数分2、6、10、20倍变焦等；光圈：手动光圈、自动光圈。1.镜头光圈光圈表示：通过开口大小控制曝光量，焦距与光束直径的比值，也称为F数（光圈系数），越小越好。例如：一只的镜头，最大光孔直径为25mm时，该镜头的相对孔径为1：2，即。定焦镜头的F数已经

4、标准化。目前常用的为：F=1.4,2,2.8,4,5.6,8,11,16,22,32等。2、自动光圈控制（1）成像目标的反射光经光学镜头、可变光圈聚焦在CCD(CMOS)的光敏面上。（2）CCD(CMOS)相机将光信号转换成相应的电信号，并进行信号处理输出所需的视频信号。（3）另一路输出信号经放大（Amplifier)、箝位（Clamp)、送入积分器（Integrator)。积分后的结果与参考电平（Referencelevel)比较，确定光圈改变的方向及大小。（4）当积分信号低于（高于）标准电平时，驱动电机旋转，带动光圈向增大（减小

5、）通光孔径的方向改变，从而调节光敏面的照度，获得清晰图像。自动光圈控制3、应用外部环境光照度存在较大变化时，采用自动光圈镜头；光照度基本恒定时，采用手动光圈镜头。增加光圈的级数，可以获得更为理想的曝光量。例如：在2.8与4之间增加F数为3.5一档，即前一档的入射光通量是后一档的1.5倍。变焦镜头通过镜头镜片之间相互移动，使镜头焦距可在一定范围内连续变化，从而在无需改变镜头的条件下，相机既可以获得目标的全景象，又可获得局部像。变焦范围有6、8、10、12、16、20、50倍等。组成变倍组、补偿组、固定组等构成变焦镜头调焦组：通过小范围

6、的轴向移动，实现镜头的聚焦调整。变倍组：通过轴向移动，实现焦距连续可调。补偿组：变倍组移动调焦时，成像面随之变化，随补偿组进行相应的移动，使成像面保持在图像传感器的光敏面上。后固定组：保证有一定的装座距离。光学变焦VS数码变焦光学变焦：通过移动镜头内部镜片来改变镜头焦距的长短。数字变焦也称数码变焦（DigitalZoom），是通过相机内的处理器，把图片内的每个象素面积增大，从而达到放大目的。如同用图像处理软件把图片的面积改大，只是程序在相机内进行，把原来CCD影像感应器上的一部份像素使用“插值”处理手段做放大,将CCD影像感应器上的

7、像素用插值算法将画面放大到整个画面。通过数码变焦，拍摄的景物放大了，但它的清晰度会有一定程度的下降。数码相机的数码变焦一般在6倍左右，摄像机的数码变焦在44倍-600倍左右，实际使用中有40倍就足够了。因为太大的数码变焦会使图像严重受损，有时候甚至因为放大倍数太高，而分不清所拍摄的画面。变焦镜头VS定焦镜头对于变焦镜头，倍数越大，所需要的透镜组越多，制造工艺越复杂。我们知道，光线达到透镜表面之后会有一部分光穿过透镜被折射过去，另一部分光被反射回去。由于透镜组增多，被透镜反射的光就越多，经过透镜折射然后到达底片上的有效成像光就越少

8、。并且由于透镜间光线的反复折射互相叠加干涉，也会使成像质量下降。自动对焦相机自动对焦是一个复杂的光电一体化的过程，简单说其基本原理是将物体反射的光被传感器CCD接受，通过处理器处理，带动电动对焦装置进行对焦。自动对焦由物镜L、分光棱镜