术语

性能

远心光学系统

主光线平行镜头光轴的光学系统。从物体进入镜头的光线与光轴(即使离轴时)平行的光学系统被称作"物方远心光学系统"。从镜头到物体的光线与光轴(即使离轴时)平行的光学系统被称作"像方远心光学系统"。本目录中的远心光学系统都是物方远心光学系统。



分辨率(μm)

分辨率是光学系统可识别两个分离点的最近距离(物体上)。例如,1μm分辨率表示可识别相距1μm的两点。本目录中的分辨率值是镜头分辨率的理论值。
可用无像差分辨率值,公式如光线衍射计算理论分辨率的公式。(雷莱公式 )



分辨能力(线数/mm)

分辨能力是指从镜头侧观察黑白网状图表的图像时,可以识别的1mm距离可容纳黑色和白色条纹数量。分辨能力用"lp/mm"表示。例如,100lp/mm表示可以识别1/100mm (10μm)的黑白间距。黑线和白线的宽度为1/200mm (5μm)。


TV水平分辨率(电视线)

宽度里的黑白水平线条总数,相当于TV显示屏垂直高度的高度值。因为普通显示屏的纵横比为3:4, 所以水平宽度内的总线条数将为上述条数的3/4。如果TV分辨率为240TV线,则TV显示屏的水平宽度内的总线条数为320条。测量镜头分辨率时,应将1对黑色和白色条纹算作1对条纹(lp),而TV分辨率线条方面,则将1对描述为2条TV线。


畸变(%)

当轴线外线形物体产生曲线图像时,表示发生镜头畸变。如果轴线外光线向中心弯曲,则被称作"枕形畸变"。如果向外侧弯曲,则被称作"桶形畸变"。



TV失真(%)

电视显示器图像失真。该值越接近于零,则性能越佳。



孔径效率
周围亮度(%)

参照用镜头形成均匀亮度物体的图像时出现的亮度差别(光轴区域和成像表面附近区域的差别)。中心区域的亮度为100,使用百分比(%)表示。这是镜头的光学特性之一。本目录中的周围亮度是指孔径效率。


阴影(%)

"阴影"是指用镜头和CCD相机对亮度均匀的物体成像时,电视显示器中心区域和周围区域之间的亮度差别。它用百分比(%)表示。一般通过计算光线接收元件和CCD元件的输出比例得到该百分比。阴影表示镜头和电视摄像机的性能特性。如要减少阴影,请使用远心光学系统。


色差

在镜头光学系统中,成像位置、图像放大率等会随光线波长而变化。该现象被称作"色差",因为波长不同的光线会呈现不同颜色。光轴上出现的色差被称作"轴向色差"。放大率差别被称作"横向色差"。


距离

WD (工作距离) (mm)

镜头物体侧镜筒(体)的头部与物体(对象)之间的距离。


焦点距离f (mm) 后焦点距离(后焦点)/前焦点距离(前焦点)

从光学系统主点到焦点的距离被称作"焦距"。镜头最后端镜头表面到后焦点的距离被称作"后焦距"或"后焦点"。镜头最前端镜头表面到前焦点的距离被称作"前焦距"或"前焦点"。


景深(DOF)

此处所指深度是指当目标在最佳焦点前后移动时,出现在可接受锐聚焦内的最近点和最远点之间的距离。物体侧的深度范围被称作"景深"或"DOF"。

景深 = 2 (允许弥散圈 × 有效F值放大率2)

镜头产生的图像理论为点。可接受清晰图像上的可接受模糊被称作"允许弥散圈"。


焦深

当CCD表面在镜头焦点尖锐(最佳焦点位置)点前后移动时,以可接受锐焦距观察到的图像范围被称作"深度",图像侧的深度范围被称作"焦深"。


后截距mm)

镜头安装座盘前端到图像的距离。


标准C口


Nominal Designation Standard profile dimensions Threads per inch (per 25.4 mm) Flange Focal Length (Flange Focal Distance)
U1 25.400mm 32 threads 17.526mm

亮度

数值孔径
N.A.

如果入射光瞳中的光学系统物体形成的半角为"u",折射率为"n",则"n ? sin u"被称作"物体侧数值孔径NA"。

如果出射光瞳中的图像形成的半角为"u'",折射率为"n'",则"n' ? sin u"被称作"图像侧数值孔径NA'"。
本目录中的NA都为物方数值孔径。数值孔径是表示镜头分辨率和亮度的重要数值。

NA = n ? sin u      NA'=n' ? sin u'

高数值孔径(NA)的镜头亮度越高,分辨率更高。


F值

表示镜头亮度的数值。该值是指镜头焦距除以从物体侧观察时的有效直径(入射光瞳直径Dmm)得到的数值。还可从NA和镜头光学放大率(β)求得。该值越小,则镜头亮度越高。

F值= f/D


有效F值

该值表示物体位于无限远时的镜头亮度。表示镜头亮度的数值。随着光学放大率 (β) 增加,镜头将逐渐变黑。 Effective F No = β/(2 ? NA) = 1/(2 ? NA')

Effective F No = (1 = β) ? F No*
*它是用于薄壁系统的近似值。


倍率

光学倍率β

图像尺寸相对于物体尺寸的比值。

β = y'/y
  = b/a
  =NA/NA'
  =相机图像芯片尺寸÷实际视场尺寸



电子倍率

电子放大率是指图像传感器上的图像在显示屏上显示的倍率。


显示器倍率

显示器放大率是指通过镜头在显示屏上显示的物体的倍率。

显示器分辨率 = (光学倍率 β) ? (电子倍率) %s2

(计算示例) 如果光学放大率β=0.2倍,图像传感器尺寸=1/2" (对角线长度= 8mm),显示器=14"
         电子倍率= 14 ? 25.4 ÷ 8 = 44.45 (times)
         显示器分辨率 = 0.2 ? 44.45 = 8.89 (times) (1英寸 = 25.4 mm)


视场

指可用安装在镜头上的CCD或CMOS相机成像的目标的尺寸。
视场尺寸(图像传感器尺寸)÷ (光学放大率β)

(计算示例) 如果光学放大率β=0.2倍,图像传感器尺寸=1/2" (竖直= 4.8mm,水平=6.4mm)
      视场长度= 4.8/0.2 = 24(mm)
          宽度= 6.4/0.2 = 32(mm)


CCD相元尺寸

Type Aspect ratio Length
mm
Width
mm
Diagonal
mm
1/6" 4:03 1.73 2.3 2.878
1/4" 4:03 2.4 3.2 4
1/3" 4:03 3.6 4.8 6
1/2" 4:03 4.8 6.4 8
1/1.8" 4:03 5.3 7.2 8.9
2/3" 4:03 6.6 8.8 11
1" 4:03 9.6 12.8 16
4/3" 4:03 13.5 18 22.5

公式列表

分辨率(μm) = 0.61 (持续) ? 0.55 (设计波长) ÷ NA
有效F值 =放大率÷2NA
景深(mm)= 2 (允许弥撒圆 ? 有效F no ÷ 倍率2)
通光量 (O) = 2NA ? 工作 + 视场大小 (对角)

远心光学系统特性

非远心镜头

优点

缺点


物方远心镜头

优点

缺点



双远心镜头

优点

缺点



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