有關(guān)LENS的一些基本知識(shí)

調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）一）MTF的定義:MTF就是從物空間到像空間的對(duì)比度關(guān)系的函數(shù)，其定義式為：I_I調(diào)制度=最大亮度-最小亮度/最大亮度+最小亮度MTF（v）=-max ffiifr調(diào)制度=最大亮度-最小亮度/最大亮度+最小亮度maxmin景物有景物的調(diào)制度（M景），影像有影像的調(diào)制度（M影）理想的Lens系統(tǒng)的MTF值為1,但由于實(shí)際的Lens系統(tǒng)中各種像差的存在及介質(zhì)的吸收等作用，都會(huì)使MTF產(chǎn)生較大的衷減.二） MTF的意義及作用在Lens系統(tǒng)中，MTF是對(duì)Lens系統(tǒng)的總體評(píng)價(jià)參數(shù).在設(shè)計(jì)階段，可通過(guò)相關(guān)的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的Lens進(jìn)行模擬；在制造階段，可以對(duì)Lens實(shí)體進(jìn)行MTF的測(cè)試.故在當(dāng)今的光學(xué)領(lǐng)域MTF有著極其廣泛的應(yīng)用三） MTF特性在MTF曲線中，當(dāng)空間頻率為零時(shí)，其MTF值為為1，而之后隨著空間頻率的增加而下降，當(dāng)降至一定程度時(shí)，人眼或其它感光組件就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行分辨.注：人眼對(duì)MTF的極限分辨值為0.07（或0.05）。于此值時(shí)人眼已無(wú)法分辨其對(duì)比度。斜向入射時(shí)，通常都會(huì)根據(jù)斜向角度的軸分為徑向（Saggital）和切向（Tangental）通常簡(jiǎn)寫(xiě)為S和T方向，而這兩個(gè)方向的MTF值會(huì)不同，就一般而言，S的MTF值會(huì)優(yōu)于T的MTF值四）MTF-空間頻率曲線示意圖四）MTF-空間頻率曲線示意圖14:32:53五)MTF-defocusWAVELENGTHWEIGHT615.0 NM 1545.0 NM 1450.0 NM 1FIELD(-18.77)FIELD(-23.60)14:32:53五)MTF-defocusWAVELENGTHWEIGHT615.0 NM 1545.0 NM 1450.0 NM 1FIELD(-18.77)FIELD(-23.60)FIELD(-25.8948C/MMFREQUENCY-0.20000 -0.12000 -0.04000 0.04000 0.12000 0.20000 DEFOCUSINGPOSITION（ ）—MM 光學(xué)材料光學(xué)玻璃為傳統(tǒng)常用的主要光學(xué)材料，一般的光學(xué)玻璃的光波透明范圍為350nm~2500nm,在低于400nm時(shí)已開(kāi)始中顯示對(duì)光的強(qiáng)烈吸收。其分類(lèi)主要有冕牌及火石兩大系列。光學(xué)晶體也是一種較常用的光學(xué)材料，如在光學(xué)儀器及光通信組件中均有較多的應(yīng)用。有些光學(xué)晶體的波帶很寬，且性能特異，可以應(yīng)用到紅外或紫外等特殊場(chǎng)合。另，很多晶體具有雙折射的性質(zhì)，可以用來(lái)制造偏振組件。光學(xué)塑膠材料常用的主要有PMMA（壓克力）、PC（聚碳酸脂）等材料，塑膠光學(xué)組件可以用注射成形的方法，生產(chǎn)效率高且成本低,特別是一些具有非球面的光學(xué)組件，如果要靠傳統(tǒng)的研磨加工方法則成本很高且效率很低，故民用的非球面光學(xué)組件大部分為塑膠成形而得。鍍膜材料在Lens系統(tǒng)中，有時(shí)為了達(dá)到一定的功能或效果需在組件表面上加鍍不同的膜層。膜系按其能可分為增透膜、反射膜、濾光膜、分束膜、分色膜、偏振膜、導(dǎo)電膜、保護(hù)膜等。不同功能的膜系均采用不同的膜系材料。如反射膜一般均采用銀、鋁等金屬材料。光學(xué)設(shè)計(jì)步驟光學(xué)設(shè)計(jì)的大概步驟如下：一、 閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，全面了解設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，并作相關(guān)的評(píng)估；二、 了解Lens生產(chǎn)方的生產(chǎn)能力，以確認(rèn)是否可以在設(shè)計(jì)中采用非球面的設(shè)計(jì)；三、 進(jìn)行初始化的計(jì)算，確定本次設(shè)計(jì)所要采用的初始結(jié)構(gòu)。在這一步需根據(jù)任務(wù)要求來(lái)估算高級(jí)像差的大小；四、 利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對(duì)初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行光線的追蹤，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。在這一步一定要選定合適的優(yōu)化參數(shù)，進(jìn)行像差的修正與平衡；五、 運(yùn)用相關(guān)工具對(duì)所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與評(píng)估，如OK，則轉(zhuǎn)入下一步；六、 對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行公差分配。Lens基本參數(shù)一） 有效焦距EFL有效焦距（EffectFocalLength）是從透鏡的主點(diǎn)到焦點(diǎn)在光軸上的距離。根據(jù)EFL的大小可將Lens分為：標(biāo)準(zhǔn)鏡頭 38mm〈EFFLV61mm廣角鏡頭（Wide） EFFLV38m望遠(yuǎn)鏡頭（Tele） EFFL>61mm二） 光圈數(shù)FNO.FNO.=EFL/入瞳直徑=1/相對(duì)孔徑相對(duì)孔徑=入瞳直徑/EFL，系統(tǒng)的入光量與相對(duì)孔徑的平方成正比FNO.可分為：Infinite:平行光系統(tǒng)使用的FNO.WorkingFNO.:WorkingDistance時(shí)使用的FNO.三） 總長(zhǎng)TotalTrack定義：系統(tǒng)的第一面至像面間的距離。它決定整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的外形的大小。四） 后焦BFL后焦（BackFocalLength）是指在最佳成像距離lens最后一個(gè)面至像面在光軸上的距離。

BFL可分為:機(jī)械后焦光學(xué)后焦光學(xué)后焦：指Lens最后一個(gè)光學(xué)面頂點(diǎn)至像面的距離機(jī)械后焦：指Lens面Barrel最后一個(gè)機(jī)中機(jī)械后焦光學(xué)后焦五） 視場(chǎng)定義為一個(gè)光路系統(tǒng)中，可以成像的范圍。視場(chǎng)的表示：物高：所能成像的物的大?。ㄔ谟邢捱h(yuǎn)時(shí)）半場(chǎng)角：光學(xué)系統(tǒng)習(xí)慣是一個(gè)對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)，所以通常都只取一半視場(chǎng)角做為定義（在無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)）。六） 放大率Magnification：垂軸放大率：又稱(chēng)之為放大率，是指當(dāng)對(duì)象通過(guò)一個(gè)Lens組件成像后，在像面（Image）上所成像的高度與物高的比率。其余兩種為：橫向放大率及角放大率。公式:M=Imagesize/Objectsize簡(jiǎn)易法：M=像距/物距，只能用于物像空間介質(zhì)相同時(shí)。Lens基本知識(shí)一）主面主點(diǎn)主面的定義：所謂的主面就是在Lens系統(tǒng)中放大率為+1的兩個(gè)共軛面主面的位置：Lens系統(tǒng)均有兩個(gè)主面，分為前主面和后主面或者稱(chēng)之為物方主面和像方主面，在高斯光學(xué)中，主面為一與光軸相垂直的平面

主點(diǎn)的定義：所謂的主點(diǎn)就是主面與光軸的交點(diǎn)，它可分為前主點(diǎn)和后主點(diǎn)二)Lens系統(tǒng)中光束的限制在任何Lens前主面后主面像面系統(tǒng)對(duì)能夠進(jìn)入系統(tǒng)的光束都有一定的選擇性，而這些功能是通過(guò)光 -闌來(lái)實(shí)現(xiàn)的。光學(xué)系統(tǒng)的光闌可分為以下幾類(lèi):孔徑光闌IrisorStop是限制成像光束立體角的光前主點(diǎn)后主點(diǎn)闌。它決定了軸上點(diǎn)成像光束中最邊緣光線的傾斜角，稱(chēng)之為光二)Lens系統(tǒng)中光束的限制在任何Lens前主面后主面像面系統(tǒng)對(duì)能夠進(jìn)入系統(tǒng)的光束都有一定的選擇性，而這些功能是通過(guò)光 -闌來(lái)實(shí)現(xiàn)的。光學(xué)系統(tǒng)的光闌可分為以下幾類(lèi):孔徑光闌IrisorStop是限制成像光束立體角的光前主點(diǎn)后主點(diǎn)闌。它決定了軸上點(diǎn)成像光束中最邊緣光線的傾斜角，稱(chēng)之為光線的孔徑角。在任何Lens系統(tǒng)中均會(huì)有一個(gè)孔徑光闌?？讖焦怅@的像：LetsILensB視場(chǎng)光闌為像面上感光組件的固定框。漸暈光闌的像入瞳物空間一漸暈光闌對(duì)通過(guò)孔徑光闌的距光軸較遠(yuǎn)的部分光視場(chǎng)光闌為像面上感光組件的固定框。漸暈光闌的像入瞳物空間一漸暈光闌對(duì)通過(guò)孔徑光闌的距光軸較遠(yuǎn)的部分光入瞳(EntrancePupil):Lens系統(tǒng)中，孔徑光闌對(duì)位于其前面的Lens所成的像。出瞳(ExitPupil)Lens系統(tǒng)中，孔徑光闌對(duì)位于其后面的Lens所成的像。視場(chǎng)光闌限制物平面或物空間能被Lens系統(tǒng)成像的最大范圍的光闌。它決定了Lens系統(tǒng)的視場(chǎng)。一般情況，漸暈光闌在光學(xué)設(shè)計(jì)中，有時(shí)為了減小軸外像差，便增加線進(jìn)行攔截。這種方法以犧牲像面上周邊亮度為代價(jià)4.消雜光光闌在Lens系統(tǒng)中出于消除雜散光的目的而增加的光闌。在一般的中低檔產(chǎn)品

中，通常采用在鏡片周邊或鏡筒內(nèi)側(cè)涂墨或涂消光漆來(lái)達(dá)到消雜散光的作用。雜散光導(dǎo)致像面有眩光或白霧，從而使像質(zhì)嚴(yán)重下降。三）對(duì)亮度（RelativeIlluminance）的定義指中心與邊緣的相對(duì)亮度。在一個(gè)成像系統(tǒng)里，中心的亮度與周邊的亮度會(huì)有cos4。比例的衰減。中心及周邊的亮度值不同，若要成像面整體亮度均勻，就需要通過(guò)系統(tǒng)對(duì)光能量的分布重新分配。Lens的七種像差1.球差SphericalAberration球差是指光軸的物點(diǎn)由于在Lens上的投射角度不同從而導(dǎo)致在像空間像點(diǎn)在光軸上不重合而導(dǎo)致的像差。光場(chǎng)2.彗差Coma不重合而導(dǎo)致的像差。光場(chǎng)2.彗差Coma園一物吉上不同南度入射光理在僚空間與光蝴有不園的史點(diǎn),彗差是指當(dāng)軸外物點(diǎn)通過(guò)Lens系統(tǒng)成像時(shí)，產(chǎn)生的一種非對(duì)稱(chēng)的軸外像差。此種像差的分布形狀以類(lèi)似于彗星的拖尾而得名。像散Astigmatic像散是指當(dāng)位于光軸外的物點(diǎn)通過(guò)Lens系統(tǒng)成像時(shí)所產(chǎn)生的一種在切向（T）和徑向（S）成像品質(zhì)不同的像差。1.□9g.D

1.□9g.D畸變畸變是指當(dāng)一物體通過(guò)Lens系統(tǒng)成像時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種對(duì)物體不同部分有不同的放大率的像差，此種像差會(huì)導(dǎo)致物像的相似性變壞。但不影響像的清晰度。根據(jù)對(duì)物體周邊及中心有放大率的差異此種像差可分為兩類(lèi)：正畸變：周邊的放大率大于中心；負(fù)畸變：周邊的放大率小于中心。Distortion=(a)Negative；(b)Distortion-Free；(c)Positive場(chǎng)曲FieldCurvature場(chǎng)曲是指當(dāng)Lens對(duì)一平面物體成像時(shí)有時(shí)會(huì)產(chǎn)生像面彎曲的現(xiàn)象，此種像差稱(chēng)之為理想像面物平面