摄影光学镜头基本知识
摄影光学镜头基本知识
光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。下面是我为大家分享摄影光学镜头基本知识，欢迎大家阅读浏览。
1 概论
对于相机，镜头的好坏一直是影响成像质量的关键因素，数码相机当然也不例外。虽然由于数码相机的CCD分辨率有限，原则上对镜头的光学分辨率要求较低;但另一方面，由于数码相机的成像面积较小(因为数码相机是成像在CCD上，而CCD的面积较传统35毫米相机的胶片小很多)，因而需要镜头保证一定的成像素质。举例来说，对某一确定的被摄体，水平方向需要200个像素才能完美再现其细节，如果成像宽度为10mm，则光学分辨率为20线/mm的镜头就能胜任，如果成像宽度为1mm，则要求镜头的光学分辨率必须在2000线/毫米以上。另一方面，传统胶卷对紫外线比较敏感，外拍时常需要加装UV镜，而CCD对红外线比较敏感，镜头增加特殊的镀层或外加滤镜也会大大提高成像质量。镜头的物理口径也是必须要考虑的，且不管其相对口径如何，其物理口径越大，光通量就越大，数码相机对光线的接受和控制就会更好，成像质量也就越好。
商用或家用数码相机的镜头，部分厂家采用了相对比较好的镜头。富士相机采用了170线/毫米解析度的专业富士龙镜头，这种内置的新型富士龙镜头比大多数SLR镜头更清晰。不仅在精度上保证了图象拍摄的品质，而且其镜头错误率也达到令人惊异的0.3%, 较一般的数码相机低2/3。
另外在部分数码相机中，还提供了远距及广角两种镜头方式。这在您选择数码相机时，也是一个参考的指标。
在传统的数码相机中，广角镜头是一种焦距短于标准镜头、视角大于标准镜头、距长于鱼眼镜头、视角小于鱼眼镜头的摄影镜头。广角镜头又分为普通广角镜头和超广角镜头两种。135照相机普通广角镜头的焦距一般为38-24毫米，视角为60-84度;超广角镜头的焦距为20-13毫米，视角为94-118度。由于广角镜头的焦距短，视角大，在较短的拍摄距离范围内，能拍摄到较大面积的景物。所以，广泛用于大场面风摄影作品的拍摄。在摄影创作中，使用广角镜头拍摄，能获得以下几个方面的效果：一是能增加摄影画面的空间纵深感;二是景深较长，能保证被摄主体的前后景物在画面上均可清晰的再现。所以，现代绝大多数的袖珍式自动照相机(俗称傻瓜照相机)采用38-35毫米的普通广角镜头;三是镜头的涵盖面积大，拍摄的景物范围宽广;四是在相同的拍摄距离处所拍摄的景物，比使用标准镜头所拍摄的景物在画面中的影像小;五是在画面中容易出现透视变形和影像畸变的缺陷，镜头的焦距越短，拍摄的距离越近，这种缺陷就越显著。
商用级的数码相机中多使用与普通35 mm相机相同的普通广角镜头，由于其在景深深，拍摄范围广等优点，因而在选择数码相机时，同样性能的数码相机，能够具有广角和远距的数码相机将会性能更好一些。
2 分类
按结构
固定光圈定焦镜头
简单：镜头只有一个可以手动调整的对焦调整环，左右旋转该环可使成像在 CCD靶面上的图像最清晰;没有光圈调整环，光圈不能调整，进入镜头的光通量不能通过改变镜头因素而改变，只能通过改变视场的光照度来调整。结构简单，价格便宜。
手动光圈定焦镜头
手动光圈定焦镜头比固定光圈定焦镜头增加了光圈调整环，光圈范围一般从F1.2或F1.4到全关闭，能方便地适应被被摄现场地光照度，光圈调整是通过手动人为进行的。光照度比较均匀，价格较便宜。
自动光圈定焦镜头
在手动光圈定焦镜头的光圈调整环上增加一个齿轮合传动的微型电机，并从驱动电路引出 3或4芯屏蔽线，接到摄像机自动光圈接口座上。当进入镜头的光通量变化时，摄像机 CCD 靶面产生的.电荷发生相应的变化，从而使视频信号电平发生变化，产生一个控制信号，传给自动光圈镜头，从而使镜头内的电机做相应的正向或反向转动，完成调整大小的任务。
手动光圈变焦镜头
焦距可变的，有一个焦距调整环，可以在一定范围内调整镜头的焦距，其可变比一般为2 ～3倍，焦距一般为3.6~8mm。实际应用中，可通过手动调节镜头的变焦环，可以方便地选择被监视地市场的市场角。但是当摄像机安装位置固定下以后，在频繁地手动调整变焦是很不方便的。因此，工程完工后，手动变焦镜头的焦距一般很少调整。仅起定焦镜头的作用。
自动光圈电动变焦镜头
与自动光圈定焦镜头相比增加了两个微型电机，其中一个电机与镜头的变焦环合，当其转动时可以控制镜头的焦距;另一电机与镜头的对焦环合，当其受控转动时可完成镜头的对焦。但是由于增加了两个电机且镜片组数增多，镜头的体积也相应增大。
电动三可变镜头
与自动光圈电动变焦镜头相比，只是将对光圈调整电机的控制由自动控制改为由控制器来手动控制。
按焦距
按视场大小分：小视场镜头，普通镜头(约50度左右)，广角镜头和特广角镜头(100-120度)
标准镜头
视角约50度，也是人单眼在头和眼不转动的情况下所能看到的视角，所以又称为标准镜头。5mm相机的标准镜头的焦距多为40mm，50mm或55mm。120相机的标准镜头焦距多为80mm或75mm。CCD芯片越大则标准镜头的焦距越长。
广角镜头
视角90度以上，适用于拍摄距离近且范围大的景物，又能刻意夸大前景表现强烈远近感即透视。35mm 相机的典型广角镜头是焦距28mm，视角为72度。120相机的50，40mm的镜头便相当于35mm相机的35，28mm的镜头.
长焦距镜头
适于拍摄距离远的景物，景深小容易使背景模糊主体突出，但体积笨重且对动态主体对焦不易。35mm 相机长焦距镜头通常分为三级，135mm以下称中焦距，135-500mm称长焦距，500mm 以上称超长焦距。120 相机的150mm的镜头相当于35mm相机的105mm镜头。由于长焦距的镜头过于笨重，所以有望远镜头的设计，即在镜头后面加一负透镜，把镜头的主平面前移，便可用较短的镜体获得镜体获得长焦距的效果。
反射式望远镜头
是另一种超望远镜头的设计，利用反射镜面来构成影像，但因设计的关系无法装设光圈，仅能以快门来调整曝光。
微距镜头(marco lens)
除作极近距离的微距摄影外，也可远摄。
按接口
C型镜头
法兰焦距是安装法兰到入射镜头平行光的汇聚点之间的距离。法兰焦距为17.526mm或0.690in。安装罗纹为：直径1in，32牙.in。镜头可以用在长度为0.512in (13mm)以内的线阵传感器。但是，由于几何变形和市场角特性，必须鉴别短焦镜头是否合用。如焦距为12.6mm的镜头不应该用长度大于6.5mm的线阵。如果利用法兰焦距尺寸确定了镜头到列阵的距离，则对于物方放大倍数小于20倍时需增加镜头接圈。接圈加在镜头后面，以增加镜头到像的距离，以为多数镜头的聚焦范围位 5-10%。镜头接长距离为焦距/物方放大倍数。
CS型镜头
With a 5 mm adapter ring, a C lens can be used on a CS-mount camera.
U型镜头
一种可变焦距的镜头，其法兰焦距为47.526mm或1.7913in，安装罗纹为M42×1。主要设计作35mm照片应用(如国产和进口的各种135相机镜头)，可用于任何长度小于 1.25in(38.1mm)的列阵。建议不要用短焦距镜头。
特殊镜头
如显微放大系统。 要特别注意 CS和 C的差别，不同类型的camera 和不同类型的 Len连接时，要定制转接环。国外很贵，一个约,不如自己加工。光学镜头的主要参数和评价 主要参数有焦距，视场，物距，光圈，快门等。 对于镜头最完
善的评价莫过于MTF (Modulation Transfer Function)。但是由于像差(标定的原因)，镜头的每个范围都有一个MTF值。这些范围指的是：(1)近轴部分，(2)离轴部分，(3)当光学系统存在不对称畸变时，上述两部分在不同方向上的子部分。每个部分对于不同的辐射能量波长范围，都有各自相应的MTF值。MTF是评价成像系统的最常用、最优的指标，也是指导机器视觉系统集成的最优指标。
3 参数
聚焦和光圈 景深:被摄体周围适度清晰聚焦的范围对最终影象的出现起着至关重要的作用。为了充分利用镜头上提供的所有光圈，可把照相机固定在三脚架上，以防照相机抖动。
f/光圈数和光圈大小
调定在某一f/光圈数时的任何种类的镜头能够透射过几乎相同 光量的影象，因为光阑直径直接与焦距相关，例如，一只80毫米的镜头在使用5毫米的光阑直径时，光圈必定调节在f/16上。因此镜头的焦距在除以光阑直径后，就得到相应的f/光圈数。
焦距标记
调节调焦环螺纹，镜头从照相机处伸出，随着调焦环的转动，通过放认对准固定参看符号的标记，你就可以发现正在调节的焦距。
光圈调节
向上转动光圈环至下一个f/光圈数(例如从f/4到f/5.6),光圈大小减半(即达到胶片的光量减半);向下转动光圈环至下一个f/光圈数(例如从f/4到f/2.8)。光圈大小增加一倍。
景深范围
随着镜头对被摄体聚焦，可在固定参看符号两边寻找对应于(或接近)己调定的光圈f/数，辨认焦距标记下相对的数值，便可决定有效景深。
景深的作用
光圈大小的改变：通过相同焦距的镜头对相同距离的被摄体聚焦，该示说明光圈大小的调整是如何改变景深的。一般来说，被摄体的前景深扩大1/3，后景深则扩大2/3，光圈越小，景深越大。F/2光圈的景深远远小于f/16光圈的景深。
被摄体至照相机的距离：即使采用同样的焦距和光圈，景深在一定程度上如何受制于被摄体至照相机的距离。被摄体距照相机越近，景深就越小。镜头对15英尺(4.5米)处聚焦所产生的景深比镜头对5英尺(1.5米)处聚焦所产生的景深要大得多。
镜头的改变：在相同物距 和光圈的情况下，使用不同焦距的镜头可改变景深，镜头焦距越短，最深越大，对于超广角镜(8---15毫米)，景深非常大，以致无需调焦，因为每一级光圈的景深都是清晰。
4 应用
光学工业镜头广泛用于反射度极高的物体定位检测，如：金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测，芯片和硅晶片的破损检测，MARK点定位，玻璃割片机、点胶机、SMT检测、贴版机等工业精密对位、定位、零件确认、尺寸测量、工业显微等CCD视觉对位、测量装置等领域。
;摄影光学镜头的基本知识包括以下几个方面：
焦距：焦距是光学镜头最重要的参数之一，它决定了镜头的视角大小和拍摄的物体在照片中的大小。一般来说，焦距越短，视角就越大，拍摄的范围就越广；焦距越长，视角就越小，拍摄的物体在照片中的放大倍数就越高。
光圈：光圈是镜头中控制进光量的装置，它的大小直接影响到照片的曝光度和景深。一般来说，光圈越大，进光量就越多，照片就越明亮；光圈越小，进光量就越少，照片就越暗。同时，大光圈可以产生浅的景深，使背景虚化，突出主体；小光圈可以产生深的景深，使前后景都清晰。
像差：像差是光线通过镜头后在成像面上产生的失真现象。常见的像差有球差、彗差、像散、场曲等。优秀的镜头应该尽量减小各种像差，提高成像质量。
分辨率：分辨率是指镜头清晰分辨被摄景物纤维细节的能力，它的高低反映了镜头成像的清晰度。一般来说，分辨率越高的镜头，成像就越清晰。
透视关系：镜头的透视关系是指镜头成像时近大远小的透视现象。这种透视关系可以增强照片的空间感和立体感。
镜头类型：根据焦距是否可调，镜头可分为定焦镜头和变焦镜头。定焦镜头的焦距固定，成像质量一般优于变焦镜头；变焦镜头的焦距可调，使用更为灵活。
以上只是摄影光学镜头的基本知识，实际上，镜头的性能和设计还受到许多其他因素的影响，如镜片材料、镀膜技术、机械结构等。在选择和使用镜头时，需要综合考虑这些因素，以满足自己的拍摄需求。
山华罡1735 :答：变焦镜头:镜头焦距连续可变,焦距可以从广角变到长焦,焦距越长则成像越大。 针孔镜头:用于隐蔽观察,经常被安装在如天花板或墙壁等地方。 2。 被摄物体的大小、距离与焦距的关系 假设被摄物体的宽度和高度分别为W。H,被摄物体与镜头间的距离为L,镜头的焦距为F。3。相对孔径 为了控制通过镜头的光通量的大小,在镜头...
山华罡1735 :答：所以,现代绝大多数的袖珍式自动照相机(俗称傻瓜照相机)采用38-35毫米的普通广角镜头;三是镜头的涵盖面积大,拍摄的景物范围宽广;四是在相同的拍摄距离处所拍摄的景物,比使用标准镜头所拍摄的景物在画面中的影像小;五是在画面中容易出现透视变形和影像畸变的缺陷,镜头的焦距越短,拍摄的距离越近,这种缺陷就越显著。 ...
山华罡1735 :答：2、焦距。超广角—24mm以下的焦距，适合拍摄大场景、建筑啊、风景、新闻摄影拍摄，人文眼—35mm简单地说就是拍摄人文最好的焦距，标准镜头—50mm，人像镜头—85mm，微距镜头—100mm这个段位左右集中了热门微距镜头，长焦镜头—200/300mm拍摄鸟类、荷花、运动等较远的景物，超长焦—300mm以上，狗仔偷拍、野...
山华罡1735 :答：1、镜头焦距与视角成反比。焦距长，视角小，意味着能远距离摄取较大的景物；焦距短，视角大，意味着能近距离摄取范围较广的景物。2、镜头焦距与景深成反比。焦距长，景深小，意味着前后景物的清晰范围小；焦距短，景深大，意味着前后景物的清晰范围大。景深表示纵深景物的影像清晰度，是摄影中的重要理论...
山华罡1735 :答：变焦拍摄:摄影、摄像机不动,通过镜头焦距的变化,使远方的人或物清晰可见,或使近景从清晰到虚化。 主观拍摄:又称主观镜头,即表现剧中人的`主观视线、视觉的镜头,常有可视化的心理描写的作用。 三、影视的画面处理技巧 淡入:又称渐显。指下一段戏的第一个镜头光度由零度逐渐增至正常的强度,有如舞台的“幕启”...
山华罡1735 :答：相机镜头的基本知识 焦距,是光学镜头的重要参数，当一束平行光沿着凸透镜的主轴方向穿过凸透镜时，在凸透镜的另一侧的主轴上会被汇聚成一点，这一点叫做焦点，焦点到凸透镜光心的距离就叫这个凸透镜的焦距。一个摄影镜头，也像凸透镜一样，也有标准、长、短焦距之分。焦距的长度=成像画幅的对角线的...
山华罡1735 :答：单反镜头知识一：焦距焦距是指镜头中心距离胶片平面的距离，对于定焦镜头来讲，它的光学中心位置是不变的，而变焦镜头，由于镜头的光学中心变化带来焦距的变化，现代单反镜头也焦距变化幅度范围为6毫米到2000毫米，人们常使用焦距段为15毫米到600毫米，对于那些画幅相同的单反相机来说，焦距带来的画面效果变化...
山华罡1735 :答：1、P型镜头 (1)自动定位镜头，本身瞳焦已经调节好，需要检验从最大倍率到最小倍率的清晰度，是否一致、是否清晰。(2)检验同轴度，即最大倍率到最小倍率取像在同一位置，不能偏移或偏移太大，均视为不良品，必需重新更换镜头。(3)光学放大倍率为0、7—4、5X，即0、7倍到4、5倍之间共九...
山华罡1735 :答：单反镜头的基本知识如下：1、定焦和变焦：定焦镜头和变焦镜头是单反镜头的主要两大分类，主要是根据拍摄的实际需求决定；变焦镜头，顾名思义就是可以调整焦距的镜头，通过对镜头的推拉来改变焦距，一般可以用来拍摄距离较远的照片。定焦镜头也就是焦距固定，视野也相对被固定了，这就是两者最大的区别。变焦...
山华罡1735 :答：但大口径镜头的制造工艺复杂，因而口径越大，镜头也越大，价格也越高。下面随小编一起来了解单反相机镜头知识解析。单反相机镜头焦距镜头的焦距（FocalLength），从实用的角度可以理解为：镜头中心至胶片平面的距离。理论上的定义为：无限远的景物通过透镜或透镜组在焦平面结成清晰影像时，透镜或透镜组的光学...
