照相物镜的设计.docx

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1、照相机在我们的生活中已经司空见惯，功能齐全。从简陋又麻烦到轻便又小巧，它不断的在发展，更新换代。但光学从业者并不仅仅止步于现在的技术，他们仍在不断探索研究能够提高成像质量的方法。照相物镜是他们所探索的途径之一，通过提高照相物镜的分辨能力与精确程度，从而提高最终的成像质量。所以，对照相物镜设计方法的研究是必要也是有意义的。本次照相物镜的设计，主要从CCD的尺寸，焦距，相对孔径三个方面来设计。关键词：照相物镜CCD焦距相对孔径ABSTRACTCameras have become commonplace and fully functional in our lives. Fromrudiment

2、ary and troublesome to light and small, it is constantly developing, updating. Butoptical practitioners are not just focusing on todays technology, they are still exploring waysto improve imaging quality. The resolution and accuracy of camera lens will directly affectthe imaging quality and accuracy

3、 of camera. In order to achieve a better effect, the resolutionand accuracy must be improved as much as possible.The camera objective lens discussed in this paper is a digital camera objective lens,which is designed from three aspects: the size of CCD, the focal length and the relativeaperture.Key w

4、ords: Photographic Objective CCD Focal Distance Relative Aperture第一章绪论1.1 论文题目及要求11.2 相关技术指标1第二章照相机的相关知识22.1 照相机的发展历史22.2 数码相机的定义和基本组成结构22.3 数码相机的发展概况42.4 数码相机的光电转换器件42.5 数码相机的应用42.6 数码相机的性能指标及分类5第三章照相物镜的相关知识63.1 照相物镜的光学特性63.2 照相物镜的基本类型73.3 照相物镜的像差93.4 点列图10/ni 1-1jHp 114.1 原始数据一114.2 原始数据二134.3 原始数

5、据三15第五章最终数据及设计过程175.1 过程数据175.2 最终数据19结论21参考文献22致谢23第一章绪论1.1论文题目及要求按照论文设计要求，计算出所需的尺寸，确定光学系统的基本参数，选择合适的CCD,最后将像差进行平衡优化，从而达到论文设计要求。确定初始结构的方法一般有两种，一种是按初级象差理论根据一定的象差要求来求解初始结构，另一种是按技术参数要求选择合适的现有结构作为初始结构。我们采取了后一种方法，并得到了行之有效的结果川。1. 2相关技术指标本次设计的照相物镜的技术指标如表1-1所示：表1-1相关技术指标CCD的尺寸夕焦距f*=3.7相对孔径D/f=i:4光学是古老而又年轻的

6、，未知与希望并存，充满无限可能一门的学科。光学起源于古代，活跃发展却是从上世纪开始，只有短短几十年。但由于电子计算机的发展，数学方法的优化，光学设计得到了极大的发展空间，日益成熟。而且透镜的高速自动设计代替了传统的手工设计，设计效率得到极大的提高。这一改变为当代的光学设计提供了极大的便利，光学设计者可以从基本的作品构想开始画出草图，然后在计算机上利用相关设计软件进行优化，最终达到你想要的结果与作品。现在，人们已经研发出功能相对完善的光学设计软件，例如，ZEMAX,CODE V, ABR, ADP等光学设计软件。这给光学设计从业者带来了福音，为人们设计出质量更好结构更简单的新型光学系统提供了更大

7、的可能性。第二章照相机的相关知识2. 1相机的发展历史11要想设计出照相物镜，必须先了解透彻照相机的知识。照相机的历史悠久，发展过程也比较漫长。世界上最古老的照相机结构并不复杂。它由暗箱、镜头与感光材料组成，在19世纪中期首次出现在法国。现代照相机结构和早期比较起来要复杂的多，结合了现代光学、电子技术、精密机械以及有机物相关的技术，功能也增添了很多，变得强大起来。随着人们生活水平的不断提高，文化生活日益丰富，照相机尤其是普及型相机，已不再是专业摄影工作者的摄影工具，它已成为人们旅游观光的必备用品。2. 2数码相机的定义和基本组成结构1 .数码相机的定义数码相机(Digital Still Ca

8、mera),原理是现实中的景象，通过镜头再通过一系列传感器、处理器转化成可在显示屏上显示出来的图像。2 .数码相机的基本组成数码相机是由许多部件构成的，下面我将一一介绍。(1) .镜头数码相机的镜头有两种，下面将分别介绍。一种是变焦镜头，具有很多焦距的镜头，可供的选择多，也比较方便。另外一种是定焦镜头，它的优点是能够减少透镜，在制造上提供便利。(2) .图像传感器大量具有感光特性的光电二极管构成了图像传感器。我们常说的像素，其实就是光电二极管。它的工作原理便是把光转换成电荷的累积，计算机上的图像数据即为这些积累电荷转换而成的。(3) .A/D转换器A/D转换器是数字信号与模拟信号的相互转换。分

9、辨率与像素成正比关系，由此得来的转换速度成了一个重要的指标。量化精度也很容易理解，经过A/D转换器，把像素亮度或色彩数值进行量化，分成很多个等级。量化所得到的等级即是色彩的深度。(4) .微处理器(MPU)对于数码相机，需要一个处理系统来控制操作。例如对拍摄顺序控制以及图片的压缩以及其他操作。(5) .存储设备顾名思义，用来储存文件照片的设备C早期是胶卷，但它的容量太小，只能放在照相机内部，限制的条件也比较多，而且也不方便携带。经过改进之后，开发了便于携带的存储设备，这种设备可以取出，使用起来十分便利。(6) .接口为了方便与外界传输信息，照相机设置了许多输入/输出端口。串行/并行接口、USB

10、接口和SCSI接口是计算机通信接口中常用的接口。(7) . LCDLCD是液晶显示屏的英文缩略简称。菜单功能、图片功能、取景功能是其主要的功能。它的种类也有很多，但照相机通常采用的是以薄膜晶体管为材料的液晶显示，简称 TFTLCDo3.数码相机的相关知识(1) .基本知识数码相机并不是一个全新的光学产品，它是在传统相机的基础上，经过现代技术的改良，形成的一个产物。而这个现代技术主要就是CCD (电荷耦合器)，它能将光信号转换成电信号，最终得以在显示屏上将实际中的景象显示出来。(2) .技术指导1、CCD和像素CCD是一块感光板，像素是其上的感光元件，也可以说是像素构成了 CCDO照片的清晰度与

11、像素也密不可分，两者成正比关系，直观表达便是：CCD像素二分辨率x分辨率。2、存储器。数字相机与传统的传统相机之间的存储差异在于不同的存储模式，传统相机为胶片，数码相机为存储器存储器的容量的大小，并非取决于一个因素。是由照片的数量、照片的压缩率及分辨率三部分共同决定，三者相互影响。存储器的发展历程为从早期的胶卷到20世纪末期的软盘再到现在的SD卡，现在主要使用的是SD卡。3、对焦和变焦在成像的过程中，焦点是最重要的。因此，针对焦点，我们出现了对焦和变焦两种形式。调准焦距就是对焦，利用的是折射与投射的原理。家用的数码相机一般用的是自动调准焦距，而较为专业的相机则选择使用手动调焦。自动调焦有主动式

12、与被动式之分，两种方式利用的原理并不相同。主动是指主动发射红外光达到确定距离的目的，从而进行调整焦。被动是指利用强度自动的去调整焦点。4、输出输出方式多种多样。RS232串口通信就是一种常见的输出方式。但串口有一定的缺点，它的通讯速率比较低，一分钟的时间至多只能传送一张照片C如今，这一问题已经得以解决，数码相机制造商与时俱进，更换成了 USB,极大的提高了传输效率，可以瞬间完成数据传输。5、外观市面上的常见数码相机多是小巧玲珑，如柯达的DC260、DC265、奥林巴斯系列1400 XL等。而专业数码相机体积较大，造型独特，由于受众较小，在这里不做赘述。6、存储格式照片存储格式多种多样，但一般都

13、是JPEG格式，同时TIFF格式也不少。JPEG格式可压缩，但容易失真。TIFF格式不易失真，但容量大，占空间。为了解决除了这些问题，也为了提高自身的优势，一些品牌会自创独有的格式，例如说，柯达就自创了 Flash PIXo7、电源从普通电池到充电电池，从续航时间短到持久，从频繁更换电池到基本无需更换。数码相机的电源越来越方便，持久。2. 3数码相机的发展概况1957, 一个偶然的机会，美国的一位科学家，把当时一张普通的相片，通过扫描的方式，传送到了计算机中，这一小小的举动具有划时代的意义。这标志着计算机影像时代的开始。1964,美国航空航天总署进行了无人太空探测计划，这可能是世界上最早将影像

14、数字化的应用，将数字摄影技术向前推进了一大步。在其后的几年间，离散数学逐渐形成比较完整的理论体系，美国航空航天署继续开展研究，改进他们的设备。1981,美国开始开发数码相机。这是第一代数码相机。原型于1984开发，1988商业化。如今，数码相机已形成了一个庞大的产业。300多家公司专业生产数码相机，除此之外，很多其他的产业公司也逐步涉及数码相机这一产业。2.4数码相机的光电转换器件CCD与CMOS是市场上最常见也是最常用的光电转换器件。在这两类之中，CCD应用更加广泛。2. 5数码相机的应用图像数字化是数码相机最主要、最广泛的应用。(1)数码相机操作简便，可以和计算机直接连接，把图像数字化，因

15、而它可以广泛的应用到各种领域。此外，人们发现它除了用于通常的摄影外，还特别适用于那些普通胶片相机不方便的领域。(2)在新闻出版领域也有很多应用。记者可以利用网络、计算机、数码相机，迅速的把最新的新闻相片发送到世界各地，从而保证新闻的时效性，让明日黄花的事情不再发生。这一改变对新闻出版领域具有很大的意义。同时，也让新闻从纯文字的时代跨越过来，让人们更直观的感受到新闻的真实性及场景，为新闻出版领域的蓬勃发展贡献了很大的力量。(3)数码相机的出现为广告制作领域带来了福音。人们可以按照自己的想法，结合Photoshop之类的图像处理软件，随心所欲制作出各种各样的作品，故而在广告制作领域存在着很大的商机。(4