各類鏡頭的設計差別

1、一、照相鏡頭照相鏡頭的光學特性可由三個參數(shù)來表示，即照相鏡頭的焦距f'、相對孔徑D/f'和視場角23'。其實就135照相機而言，其標準畫幅已確定為24mmX36mm，則其對角線長度為2D=43.266。從下表我們可以得出照相機鏡頭的焦距f和視場角3'之間存在著以下關系：tgw'=D/f'式中：2D畫幅的對角線長度；f鏡頭的焦距。照相機鏡頭的另一個最重要的光學特征指標是相對孔徑。它表示鏡頭通過光線的能力，用D/f表示。它定義為鏡頭的光孔直徑(也稱入瞳直徑)D與鏡頭焦距f之比相對孔徑的倒數(shù)稱為鏡頭的光圈系數(shù)或光圈數(shù)，又稱F數(shù)，即F=f'/D。

2、當焦距f'固定時，F(xiàn)數(shù)與入瞳直徑D成反比。由于通光面積與D的平方成正比，通光面積越大則鏡頭所能通過的光通量越大。因此當光圈數(shù)在最小數(shù)時，光孔最大，光通量也最大。隨著光圈數(shù)的加大，光孔變小，光通量也隨之減少。如果不考慮各種鏡頭透過率差異的影響，不管是多長焦距的鏡頭，也不管鏡頭的光孔直徑有多大，只要光圈數(shù)值相同，它們的光通量都是一樣的。對照相機鏡頭而言，F(xiàn)數(shù)是個特別重要的參數(shù)，F(xiàn)數(shù)越小，鏡頭的適用范圍越廣。與目視光學系統(tǒng)相比，照相物鏡同時具有大相對孔徑和大視場，因此，為了使整個象面都能看到清晰的并與物平面相似的象，差不多要校正所有七種象差。照相物鏡的分辨率是相對孔徑和象差殘余量的綜合反映。

3、在相對孔徑確定后，制定一個既滿足使用要求，又易于實現(xiàn)的象差最佳校正方案。為方便起見，往往采用'彌散圓半徑”來衡量象差的大小，最終則以光學傳遞函數(shù)對成象質(zhì)量作出評價。近年來興起的數(shù)位相機鏡頭同上述的傳統(tǒng)相機鏡頭的特性和設計評價上大同不異，其主要差別有：1相對孔徑較傳統(tǒng)相機大。2較短的焦距，使得景深范圍增大?？筛鶕?jù)視場角的大小算出相當傳統(tǒng)相機鏡頭的焦距值F'=43.266/(2*tg3)。3較高的分辨率，根據(jù)光電器件的PIXEL的大小，一般數(shù)位鏡頭光學設計要達到1/(2*PIXEL)線對。二、投影鏡頭投影物鏡是將被照明的物成一明亮清晰的實像在屏幕上，一般講，像距比焦距大的多，所以物

4、平面在投影物鏡物方焦平面外側(cè)附近。投影物鏡的放大率是測量精度、孔徑大小、觀測范圍和結(jié)構尺寸的的重要參數(shù)放大率愈大，測量精度愈高，物鏡孔徑愈大。當工作距離一定時，放大率愈大，共軛距愈大，投影系統(tǒng)結(jié)構尺寸越大。由于其是起放大作用，自光學知識可知，像面中心照度與相對孔徑平方成正比，可用增大相對孔徑的方法來增加象面照度。液晶式投影機上所用的投影鏡頭同傳統(tǒng)的投影物鏡的區(qū)別：1相對孔徑較大。2出瞳距長，即需要設計成近遠心光路。3工作距離長。4解像力高.5畸變要求高.以上幾點，皆使得用于LCD投影機上的投影物鏡較傳統(tǒng)的要復雜的多，一般要10個鏡片左右，而傳統(tǒng)的一般只要3個鏡片就能達到。三、掃描鏡頭掃描物鏡可

5、用三個光學特性來表示，即相對孔徑、放大率和共軛距。放大率是掃描物鏡的一個重要指標，由于一般物體大小是固定的，故放大率愈小，意味著鏡頭的像面愈小，焦距也就愈短，相對來講掃描系統(tǒng)結(jié)構可以做的更小，但同時要求鏡頭的解像力也愈高。共軛距是指物像之間的長度，對鏡頭來講，一般希望其愈長愈好，共軛距愈短，意味著鏡頭愈難設計（視場角增大）。其原理圖同照相物鏡一樣，是一個縮小的過程。掃描物鏡的設計特點：1掃描物鏡屬于小孔徑小象差系統(tǒng)，要求的光學解像力較高。2由于光電器件的原因，不僅要校正白光（混合光）的象差，同時需要考慮R、G、B三種獨立波長的象差。3.嚴格校正畸變象差。數(shù)碼相機基礎知識之鏡頭焦距與人類的眼睛一

6、樣，數(shù)碼照相機通過鏡頭來攝取世界萬物，人類的眼睛如果焦距出現(xiàn)誤差（近視眼），則會出現(xiàn)無法正確的分辨事物，同樣作為數(shù)碼相機的鏡頭，其最主要的特性也是鏡頭的焦距值。鏡頭的焦距不同，能拍攝的景物廣闊程度就不同，照片效果也迥然相異。如果您經(jīng)常使用普通的35毫米相機，對相機的鏡頭焦距應該會有基本的認識，比如一般使用35毫米左右的鏡頭拍攝風景、紀念照，而用80毫米左右的鏡頭拍證件照所需要的''大頭像"。與傳統(tǒng)的相機相比,由于數(shù)碼相機使用CCD感光器件，因而其鏡頭上標明的焦距通常是5.0毫米、10毫米等等，在普通的35毫米相機上一般都使用超廣角或魚眼鏡頭了，而數(shù)碼相機廠家一般使用的

7、鏡頭只是相當于35毫米相機的小廣角鏡頭。我們不難看出，對于相同的成像面積，鏡頭焦距越短視角就越大；而對于同樣焦距的鏡頭而言，成像面積越小，鏡頭的視角也越小。35毫米相機的成像面積等于135膠卷的感光面積標準的36x24毫米，數(shù)碼相機使用CCD傳感器代替了傳統(tǒng)相機中膠卷的位置，它的面積卻有好幾種規(guī)格，從高檔專業(yè)相機的18.4x27.6毫米到普通數(shù)碼相機的2/3、1/2、1/3甚至1/4英寸各不相同。也就是說，同樣的鏡頭，在有的數(shù)碼相機上是廣角效果，但在別的相機上可能就變成了標準鏡頭?？磥?，我們要依靠焦距值來區(qū)分數(shù)碼相機鏡頭的視角是很不方便的，所以數(shù)碼相機廠家通常都會提供一個容易比較的相對值，也就

8、是標出與數(shù)碼相機鏡頭視角相同的35毫米相機鏡頭焦距，這樣的對應焦距值我們就很容易理解了。像富士MX-500的鏡頭焦距是7.6毫米，對角線視角70度，相當于35毫米鏡頭，是個小廣角；富士的MX-600裝有相當于35-105毫米的小廣角變焦鏡頭。我們在評價與選購數(shù)碼相機時，也只要參考換算到35毫米相機的鏡頭焦距就可以了，鏡頭具體的實際焦距是多少，與我們基本無關，您也無法去具體核算，其實數(shù)碼相機得光學變焦的倍數(shù)就基本上能夠反應這個指標，雖然不同型號的數(shù)碼相機會有一定的差別，但差別不會太大，如果您不是很刻意的追求具體的相當于35毫米相機的對應焦距，參照數(shù)碼相機的光學變焦的倍數(shù)，一般就可以了。也許有的用

9、戶對數(shù)碼相機的鏡頭的實際焦距還是不很理解，因為如果是35毫米相機上的7.6毫米焦距，就屬于極為罕見的魚眼鏡頭，必然是體積龐大、價格不菲，而且拍出的照片畸變嚴重，有很強烈的透視感。但數(shù)碼相機上的7.6毫米鏡頭也就是拇指大小，加上整個數(shù)碼相機也比傳統(tǒng)鏡頭便宜得多，雖說成像只用了中心的一小塊，但一聯(lián)想起夸張的魚眼效果就讓人對它的畫質(zhì)心里打鼓。實際上這種擔心是不必的，35毫米相機的鏡頭口徑很大，是為了保證畫面周邊的成像質(zhì)量，而CCD的面積遠小于膠片，要實現(xiàn)小面積的優(yōu)質(zhì)成像，只要很小的透鏡尺寸就足夠了。而且，實際上決定鏡頭結(jié)構的是它的有效視角，而不是簡單的焦距值，數(shù)碼相機上的7.6毫米鏡頭采用的是傳統(tǒng)相

10、機上35毫米小廣角鏡頭的設計，而不是7.6毫米魚眼鏡頭的結(jié)構。因此，數(shù)碼相機鏡頭的焦距值與實際成像效果并無直接聯(lián)系。由于透鏡的體積小了，相對成本也降低了，反而可以輕松地實現(xiàn)較高的成像質(zhì)量.數(shù)碼相機基礎知識之CCD中國權威的光學設計組織與傳統(tǒng)的相機相比，傳統(tǒng)相機使用''膠卷"作為其記錄信息的載體，而數(shù)碼相機的''膠卷"就是其成像器件，而且是與相機一體的，是數(shù)碼相機的心臟。數(shù)碼相機使用光敏元件作為成像器件，將圖像中的光學信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。目前光敏元件有兩種：一種是廣泛使用的CCD（電荷耦合）元件；另一種是新興的CMOS（互補金屬氧化物半導體）器

11、件。數(shù)碼相機的分辨率是指相機中光敏元件的數(shù)目。在相同分辨率下，CMOS比CCD便宜，但是CMOS光敏器件產(chǎn)生的圖像質(zhì)量要低一些。目前市場上常見數(shù)碼相機的成像器件是CCD（電荷耦合器件），CCD圖像傳感器，它用一種高感光度的半導體材料制成，能把光線轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾?，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字相機的CCD內(nèi)含的晶體管數(shù)量越多，分辨率也越高。CCD的分辨率一一像素數(shù)常被用作劃分數(shù)碼相機檔次的主要依據(jù)。誠然，CCD的分辨率在一定意義上決定了數(shù)碼相機成像的質(zhì)量，但正像顆粒度不能完全概括膠卷的質(zhì)量一樣，分辨率也不是評價CCD質(zhì)量的唯一標準。其色彩深度，芯片本身的制造水平等，對最終成像質(zhì)量帶來的影響都

12、不容低估。但與數(shù)碼相機其它指標相比，分辨率依然是數(shù)碼相機最重要的性能指標。數(shù)碼相機的分辨率使用圖像的絕對像素數(shù)來衡量（而不采用每英寸多少像素DPI的指標），這是由于數(shù)碼照片大多數(shù)采用面陣CCD。數(shù)碼相機拍攝圖像的像素數(shù)取決于相機內(nèi)CCD芯片上光敏元件的數(shù)量，數(shù)量越多則可產(chǎn)生的圖象分辨率越高，所拍圖像的質(zhì)量也就越高，當然，相機的價格也會大致成正比地增加。數(shù)碼相機的數(shù)碼相機基礎知識之鏡頭焦距分辨率還直接反映出能夠打印出的照片尺寸的大小。分辨率越高，在同樣的輸出質(zhì)量下可打印出的照片尺寸越大。同類數(shù)碼相機而言，分辨率越高，檔次越高，但占用的存儲器空間就越多，另外還對加工、處理的計算機的速度、內(nèi)存和硬盤

13、的容量以及相應軟件都有高的要求。若單從CCD芯片制造工藝的角度考察，其芯片面積越小、集成度越高越好，雖然有人認為，在鏡頭光學分辨率有限，CCD像素數(shù)一定時，芯片面積越大，成像質(zhì)量越好。但從目前數(shù)碼相機的實際拍攝效果來看，一般使用小芯片CCD的數(shù)碼相機相對圖象偏好，也許是因為集成度高的CCD，在原始材料及工藝更優(yōu)的緣故。在了解數(shù)碼相機的分辨率時，一定要區(qū)分兩個分辨率的概念，一個是CCD的分辨率（或像素值），另外是拍攝圖象的分辨率（一般廠家標明的圖象的最大分辨率）。這兩個分辨率，原則上是CCD的分辨率決定了圖象的最大分辨率，但這兩個分辨率一般情況下不相等。如果您在選擇數(shù)碼相機，一定要注意，CCD的

14、分辨率（像素點）是最為重要的指標，在同樣的最大拍攝圖象的分辨率下，CCD的分辨率越大越好。例如對于同樣可以拍攝圖象分辨率如（1280*1024）的相機，150萬像素的CCD相機的拍攝質(zhì)量會好于141萬像素CCD的數(shù)碼相機。這是因為，CCD作為感光器件，CCD邊緣的像素點在拍攝時，由于邊緣光的影響，一般會出現(xiàn)一定的偏色和眩暈，數(shù)碼相機在CCD像素大于圖象拍攝像素時，會自動切除邊緣像素，從而去除眩暈和偏色，并且邊緣切除越多越好。這就是廠家用141萬像素甚至150萬像素的CCD制造最大拍攝1280*1024（131萬像素）的圖象數(shù)碼相機的原因。所以追求品質(zhì)的廠家一般都用CCD的精度都遠高于拍攝圖象的

15、最大精度。目前還有不少相機，拍攝圖象的精度（如1200*1800）遠高于CCD的精度（131萬像素）。這是通過軟件插值處理（任何一個圖象軟件下都有的功能），因而這個圖象精度完全是不可取的。軟件加大精度只能夠讓圖象細節(jié)模糊，如果打印成大幅畫面，則清晰度往往難以令人滿意，尤其是細節(jié)表現(xiàn)非常低劣。因而您在購買數(shù)碼相機時，只能以CCD的精度為衡量相機好壞的標準。否則您可能會將131萬像素的數(shù)碼相機，當200萬像素的相機買回家。照片分辨率廠家都會標明其相機的最大分辨率如1280x1024。用戶也可以調(diào)低分辨率從而在相同的存儲卡上保存更多數(shù)量的照片。不同用途的照片可以選用不同的分辨率以及壓縮比。這種選擇應

16、當是越多越好。這里要說明一點，同一分辨率下可以有不同的壓縮比，分辨率和壓縮比同時決定照片的質(zhì)量，這一點須請各位讀者注意。當然，質(zhì)量和數(shù)量在同一存儲卡上就是一對矛盾，這就要求用戶適當選擇。數(shù)碼相機基礎知識之光學鏡頭廣告聯(lián)系對于相機，鏡頭的好壞一直是影響成像質(zhì)量的關鍵因素，數(shù)碼相機當然也不例外。雖然由于數(shù)碼相機的CCD分辨率有限，原則上對鏡頭的光學分辨率要求較低；但另一方面，由于數(shù)碼相機的成像面積較?。ㄒ驗閿?shù)碼相機是成像在CCD上，而CCD的面積較傳統(tǒng)35毫米相機的膠片小很多），因而需要鏡頭保證一定的成像素質(zhì)。舉例來說，對某一確定的被攝體，水平方向需要200個像素才能完美再現(xiàn)其細節(jié)，如果成像寬度為

17、10mm，則光學分辨率為20線/mm的鏡頭就能勝任，如果成像寬度為1mm，則要求鏡頭的光學分辨率必須在2000線/毫米以上。另一方面，傳統(tǒng)膠卷對紫外線比較敏感，外拍時常需要加裝UV鏡，而CCD對紅外線比較敏感，鏡頭增加特殊的鍍層或外加濾鏡也會大大提高成像質(zhì)量。鏡頭的物理口徑也是必須要考慮的，且不管其相對口徑如何，其物理口徑越大，光通量就越大，數(shù)碼相機對光線的接受和控制就會更好，成像質(zhì)量也就越好。目前商用或家用數(shù)碼相機的鏡頭，部分廠家采用了相對比較好的鏡頭。富士相機采用了170線/毫米解析度的專業(yè)富士龍鏡頭，這種內(nèi)置的新型富士龍鏡頭比大多數(shù)SLR鏡頭更清晰。不僅在精度上保證了圖象拍攝的品質(zhì)，而且

18、其鏡頭錯誤率也達到令人驚異的0.3%,較一般的數(shù)碼相機低2/3。另外在部分數(shù)碼相機中，還提供了遠距及廣角兩種鏡頭方式。這在您選擇數(shù)碼相機時，也是一個參考的指標。在傳統(tǒng)的數(shù)碼相機中，廣角鏡頭是一種焦距短于標準鏡頭、視角大于標準鏡頭、距長于魚眼鏡頭、視角小于魚眼鏡頭的攝影鏡頭。廣角鏡頭又分為普通廣角鏡頭和超廣角鏡頭兩種。135照相機普通廣角鏡頭的焦距一般為3824毫米，視角為6084度；超廣角鏡頭的焦距為2013毫米，視角為94-118度。由于廣角鏡頭的焦距短，視角大，在較短的拍攝距離范圍內(nèi)，能拍攝到較大面積的景物。所以，廣泛用于大場面風攝數(shù)碼相機基礎知識之鏡頭焦距影作品的拍攝。在攝影創(chuàng)作中，使用廣角鏡頭拍攝，能獲得以下幾個方面的效果：一是能增加攝影畫