【文件属性】：
文件名称：图像与机器视觉之镜头篇
文件大小：203KB
文件格式：PDF
更新时间：2021-02-20 11:06:05
图像机器视觉
一、 镜头的基本构成
常见的以成像为目的的镜头，可以分为透镜组合光阑两部分。
1. 透镜
单个透镜是进行光束变换的基本单元。
常见的有凸透镜和凹透镜两种，凸透镜对光线具有会聚作用，也称为会聚透镜或正透镜；凹透镜对光线具有发散
作用，也称为发散透镜或负透镜。镜头设计中常常将这两类镜头结合使用，校正各种像差和失真，以达到满意的
成像效果。
2. 光阑
光阑的作用就是约束进入镜头的光束部分。使有益的光束进入镜头成像，而有害的光束不能进入镜头。根据
光阑设置的目的不同，光阑又进一步细分为以下几种：
z 孔径光阑：它决定了进入镜头的成像光束的多寡（口径）。从而决定了镜头成像面的亮度，是镜头的关键
部件之一。通常讲的“调节光圈”，就是调节孔径光阑的口径，从而改变成像面的亮度。
z 视场光阑：它限制、约束着镜头的成像范围。镜头的成像范围可能受一系列物理的边框、边界约束，因
此实际镜头大多存在多个视场光阑。例如，每个单透镜的边框都能限制斜入射的光束，因此它们都可以
算作视场光阑；CCD、CMOS或者其它感光器件的物理边界也限制了有效成像的范围，因此这些边界也
是视场光阑。
z 消杂光光阑： 为限制杂散光到达像面而设置的光阑。镜头成像的过程中，除了正常的成像光束能到达像
面外，仍有一部分非成像光束也到达像面，它们被统称为杂散光。杂散光对成像来说是非常有害的，相
对于成像光束它们就是干扰、噪声，它们的存在降低了成像面的对比度，降低了系统的传函。为了减少
杂散光的影响，可以在设计过程中设置光阑来吸收阻挡杂散光到达像面，为此目的而引入的光阑都称为
消杂光光阑。
一般地可以这样理解，透镜和光阑都是镜头的重要光学功能单元，透镜侧重于光束的变换（例如实现一定的
组合焦距、减少像差等），光阑侧重于光束的取舍约束。
二、 镜头主要参数
1. 焦距
焦距（f”）:概念上讲，无限远目标的轴上共轭点是镜头的（像方）焦点，而此焦点到（像方）主面的距
离称为焦距。焦距描述了镜头的基本成像规律：在不同物距上，目标的成像位置和成像大小由焦距决定。
2. 光圈&相对孔径
光圈和相对孔径是两个相关概念，相对孔径（通常用D/f’表示）是镜头入瞳直径与焦距的比值；而光圈
（通常用F表示）是相对孔径的倒数。
3. 视场&视场角
视场和视场角是相似概念，它们都是用来衡量镜头成像范围的。在远距离成像中，例如望远镜、航拍镜
头等场合，镜头的成像范围常用视场角来衡量，用成像最大范围构成的张角表示（2ω）。
在近距离成像中，常用实际物面的幅面表示（V+H）成像范围，也称为镜头的视场。
这两个概念的使用没有绝对的接线，视使用方便而定。