光学镜头的特性有哪些,镜头的光学特性是指什么?由哪些因素组成?各对画面造型产生什么影响?

2020-11-24 12:05:48 字数 5880 阅读 1239

1楼:雪v歌

光学镜头是电视摄像机的重要部件,一般是由多片凸透镜和凹透镜与相应的金属零件组合而成的。现在,一般的摄像机镜头都带有自动光圈、电动变焦距等装置。光学镜头是摄像机的门户,它的最基本作用是把被摄物体成像于摄像机内的感光元件上。

镜头的光学特性是指由其光学结构所形成的物理性能,由焦距、视场角和相对孔径三个因素组成。任何一种光学镜头,都可以由这三种光学特性的技术参数来表示和区分

对电视摄制人员来说,镜头焦距、视场角和相对孔径对画面拍摄都会产生影响,它们的技术性能及组配关系直接决定了摄像者所能达到的技术可能性和艺术可能性。

一、焦距

摄像机的镜头都可被看成为一块中间厚、边缘薄的凸透镜,光线穿过透镜会聚成焦点,焦点至镜头中心的距离,即为该镜头的焦距,焦距的单位是毫米(mm)。

镜头焦距的长短,与被摄对象存电荷耦合器件

(ccd)上的成像面积成正比。如果在同一距离上,对同一被摄对象进行拍摄,镜头焦距愈长.那么成像面积越大,放大倍率越高;反之,镜头焦距愈短,则成像面积越小,放人倍率越低。

通常,我们把焦距与像平面对角线接近或相等的镜头,称为标准镜头。一般专业的摄像机电荷耦合器件成像面积,约等于16毫水电影摄影机的画幅像平面,标准镜头焦距通常为25毫米。焦距大于像平面对角线的镜头,称为长焦距镜头、焦距小于像平面对角线的镜头,称为广角镜头。

焦距可发生变化的镜头,称为变焦距镜头。

二、视场角

镜头的视场角,是指电荷耦合器件有效成像平画(视场)边缘与镜头后节点所形成的夹角。

从造型角度上讲,镜头视场角反映了摄像机记录景物范围的开阔程度(镜头视场角分为水平视场角和垂直视场角。本章所用视场角均指水平视场角)。镜头视场角与被摄对象在画面中的成像效果成反比,视场角愈大,被摄主体成成像越小,画面景物越开阔;反之,视场角愈小,被摄主体成像越大,画面景物的视野越狭窄。

视场角主要受镜头成像尺寸和镜头焦距这两个因素制约。由于摄像管成像靶面在实际拍摄中是不变的固定因素,所以直接影响视场角的就是镜头焦距了。我们拍摄时,一般只能通过变换不同焦距的镜头,来改变视场角。

摄像机在同一距离上,对同一被摄对象进行拍摄时,使用不同焦距的镜头,会改变该对象在画面中的成像面积和背景范同。这实质上是由于视场角发生了相应的改变。比如,一个视场角为50°的镜头所拍得的被摄主体在画面中只有视场角为5°的镜头拍得的图像面积的1/10

。镜头焦距越长,视场角越小;焦距越短,视场角越大。平常我们所说的标准镜头(25mm镜头),是焦距近似等于成像面对角线长度,水平视场角45°左右;对于摄像机上的变焦距镜头而言,是焦距25mm左右的那一段镜头。

广角镜头(焦距小于25mm)的水平视场角均大于60°,一股处在60°-

130°之间。130°以上到180°之间的镜头被称为超广角镜头,又称为鱼眼镜头,长焦距镜头(焦距大于25mm)的水平视场角小于40°。

镜头的光学特性是指什么?由哪些因素组成?各对画面造型产生什么影响?

2楼:匿名用户

镜头的光学特性是指由其光学结构所形成的物理性能,由焦距、视场角和相对孔径三个因素组成。任何一种光学镜头,都可以由这三种光学特性的技术参数来表示和区分。

(1)焦 距

摄像机的镜头都可被看成为一块中间厚、边缘薄的凸透镜,光线穿过透镜会聚成焦点,焦点至镜头中心的距离即为该镜头的焦距,焦距的单位是毫米(mm)。

镜头焦距的长短与被摄对象在摄像管光电靶面上的成像面积成正比。如果在同一距离上对同一被摄对象进行拍摄,镜头焦距愈长,那么成像面积越大,放大倍率越高;反之,镜头焦距愈短,则成像面积越小,放大倍率越低。

通常,我们把焦距与像平面对角线接近或相等的镜头称为标准镜头。一般的摄像机光电靶面成像面积约等于16毫米电影摄影机的画幅像平面,标准镜头焦距通常为25毫米。焦距大于像平面对角线的镜头,称为长焦距镜头。

焦距小于像平面对角线的镜头,称为广角镜头。焦距可发生变化的镜头,称为变焦距镜头。

(2)视场角

镜头的视场角,是指摄像管有效成像平面(视场)边缘与镜头后节点所形成的夹角。

从造型角度上讲,镜头视场角反映了摄像机记录景物范围的开阔程度(镜头视场角分为水平视场角和垂直视场角,本章所用视场角均指水平视场角)。镜头视场角与被摄对象在画面中的成像效果成反比。视场角愈大,被摄主体成像越小,画面景物越开阔;反之,视场角愈小,被摄主体成像越大,画面景物的视野越狭窄。

视场角主要受镜头成像尺寸和镜头焦距这两个因素制约。由于摄像管成像靶面在实际拍摄中是不变的固定因素,所以直接影响视场角的就是镜头焦距了。我们拍摄时一般只能通过变换不同焦距的镜头来改变视场角。

摄像机在同一距离上对同一被摄对象进行拍摄时,使用不同焦距的镜头会改变该对象在画面中的成像面积和背景范围。这实质上是由于视场角发生了相应的改变。比如,一个视场角为50°的镜头所拍得的被摄主体在画面中只有视场角为5°的镜头拍得的图像面积的1/10。

镜头焦距越长,视场角越小;焦距越短,视场角越大。标准镜头(25mm镜头)所呈现的视场角大约在45°左右。广角镜头(焦距小于25mm)的水平视场角均大于60°,一般处在60°- 130°之间。

130°以上到180°之间的镜头被称为超广角镜头,又称为鱼眼镜头。长焦距镜头(焦距大于25 mm )的水平视场角小于40°。

(3)镜头的相对孔径是指镜头的入射光孔直径(d)与焦距(f)之比,其大**明镜头接纳光线的多少。相对孔径是决定镜头透光能力和鉴别力的重要因素。

相对孔径(d/f)的倒数(f/d)被称为光圈系数(f),被标刻在镜头的光圈环上。摄像机的镜头光圈系数分为若干档,常见的有1.4、2、2.

8、4、5.6、8、11、12、16、22等,相邻两档光圈f值的比值均为 ,**量相差一级。由于像平面照度和相对孔径的平方成正比,所以f值变化一档,相当于摄像机镜头的光通量变化一倍。

在摄像时我们说开大光圈,实际上是从光圈调节环上大f值向小f值的一端运动,即减小了光圈系数值;而缩小光圈,则是从小f值向大f值一端运动,光圈系数值加大。比如,从光圈8调到光圈5.6,就是开大了光圈,光通量增大一倍,**值增加一级。

反之亦然。

对相对孔径和光圈系数的调节,决定了镜头的光通量和镜头景深。对摄像机的镜头进行光圈选择,实质是一个**控制的问题。现在的摄像机通常都有手动光圈和自动光圈两种控制方式。

自动光圈只能对被摄场景的**控制作出技术性处理,而有意识、有目的的动态用光和艺术处理只能由手动光圈才能更好的表现。在拍摄同一照度下的同一场景时,光圈越大,景深范围越小;光圈越小,景深范围越大。镜头**的有意图控制和不同景深的选择性运用,是摄像人员实现创作意图取得最佳画面效果的有效手段。

光学镜头有哪些参数

3楼:匿名用户

最主要的参数有:光圈范围,一般为f1.8-f22;畸变程度、色散程度、镜头的透光率。

对于一般的摄影而言,我们主要关注光圈的范围,主要是最大光圈数,比如是f1.8,还是f2.4或者f3.

5,光圈最大值越大,就有更大的进光量,就能在较暗的光线条件下拥有更快的快门,保证**的清洗度。另外,一般而言,光圈越大,景深就约浅。人像镜头一般用f5.

6比较合适。掌握通过光圈控制景深,是摄影的基础。

镜头的质量特性有哪些

4楼:匿名用户

近年来,随着生活水品的提高,拥有一套自己的照相机已经不是高档的奢求。除了傻瓜相机外,很多摄影爱好者还购买的单反相机。由于这几年新的相机不断涌现,配套的镜头更是品种繁多。

摄影爱好者在选择和购买镜头时,遇到了很多疑难和困惑。例如镜头的质量如何鉴别?买什么镜头使用?

能否适合自己的相继?如何挑选,使用?……为了帮助广大网友更好的了解这些镜头知识,我们推出了这篇专题,希望能给大家一些帮助。

1.实验室中解像率的测定

a目测法

目测法是最为常见的一种镜头质量测量方法。测定装置如图1所示。检验时要用到下面的光学仪器:照明灯、解像率板、平行光管、镜头夹持器和测量显微镜等。

1.照明灯 2磨砂玻璃 3解像率板 4平行光管 5凸透镜 6被测镜头 7镜头挟持器 8测量显微镜 9光具座

图2 wt1005-62型栅格状解像率图案

图3 72条式辐射状解像率图案

测量的步骤:把解像率板放置在平行光管的前面。让灯光均匀照明解像率板,经平行光管产生一个像,这个像被当作镜头的被摄物,经被测镜头汇聚后,在该镜头像方焦平面处结成一清晰的影像。

测量者通过显做镜,**该影像来了解镜头的解像率。

常见解像率板有两种类型:栅格状板和辐射状板。栅格状解像率板上的图案有很多种形式,美、日

等各国并不相同。我国目前普通采用的是wtioo5-62型标准图案,如图2所示。测试者通过显微镜找出解

像率板的影像中四个栅格均能被分辨开的最细密的那一组栅格(如25组均能清晰分辨,则改换序号较小

的另一块解像率板测量),并记住其编号。然后根据编号查找出对应的解像率或通过有关公式计算得出

镜头的解像率。

辐射状解像率板由一系列黑白相间的放射状条纹组成,如图3所示。最常见的辐射状解像率板由72

个放射条纹(即黑白36对)组成,每个条纹占n/36弧度。当辐射状解像率板和被测照相机镜头安装到

光具座上检测时,在被测量镜头像方焦平面处,将形成辐射状图案的清晰影像。影像愈靠近图案中心,

呈现出的条纹愈细密,在距扇形中心的某一距离处,相邻扇形条密集到人眼无法分辨开时,从而在图案

**部位形成一个无法辨认出条纹的模糊圆斑。测试者可通过测量显微镜中的标尺,测得该模糊圆斑的

直径,然后查找出对应的解像率或通过有关公式计算得出结果。

b拍摄底片检测法

这一测量方法用于传统照相机,其原理是:用镜头来拍摄解像率标板,然后用显微镜检查底片上1mm范围内能清晰分辨出的线条对数。能分辨的线条对数愈多者,其解像率愈高。

这一方法所测量的解像率与感光胶片本身的解像率有关。为减小胶片因素的影响,要选用精细颗粒的优质胶片,并进行标准**和标准冲洗。

不同等级照相机镜头的解像率标准也不相同。我国对35mm照相机和120中画幅照相机镜头规定了国家

检测标准,参见表1。

摄影解像率标准规定检测的要求是:

a.标准解像率板的照明应均匀;

b.拍摄时影像与物体间的比例:35mm照相机为1:50,120中画幅照相机为l:30(标准解像率板

刚好充满画面);

c.镜头主轴应通过标板中心,并与标板垂直;

d.镜头光圈开至最大,精确调焦后正确**得到影像;

e.通过标准显影后得到底片,用30倍或50倍显微镜进行检测。

目测法与拍摄底片检测法相比,前者精度高,测定快捷,但需要复杂的设备;后者误差略大,程序较多,但不需昂贵的设备。

c星点检测法

星点检测法如同目测法一样,也需在光具座上完成。与目测法不同的是,用星点板取代了解像率板,并对光源增加了要求。

星点检验的原理是使被测镜头对准星点板成像,然后通过显微镜观察图像的形状和大小,可迅速评定出镜头的成像***坏,并可根据呈现出的差异分析出引起像差的原因。

与其他评价方法相比,星点检验法具有下述特点:形象直观、灵敏度高、判断迅速,并可找出引起质量缺陷的原因,因而在光学工厂的生产测试中广泛应用。但此法需借助专用的光学仪器,而且观测结果测量者的主观经验影响较大,因此,不同水平人观测到的结果可能会有一定的差别。

图5 数码相机镜头检测系统(**由trioptics china提供)

d光学传递函数法

测量镜头解像率更科学更先进的方法是光学传递函数法。

众所周知,镜头是一个光学信息传递系统,光学传递函数法通过研究信息传递过程中镜头衍射、透

过率等因素,综合评定镜头成像质量的优劣,并通过解像率和明锐度的分析,得出镜头对影像产生的作

用情况。这种方法被广泛运用于镜头的设计、生产和评测等方面。

光学传递函数法需要复杂的设备和计算。人们常说的镜头mtf曲线图就是通过这种方法得到的。

图6 光学传递函数测量系统(**由trioptics china提供)

图7 高精度mtf测量系统(**由trioptics china提供)

以上的检测方法虽然读起来有些深奥,不容易读懂,但是,从中我们可以看到镜头的测定是有许多科学的方法,是一个非常严谨的事情。科学工作者正是通过这样的方法,为我们手中的相机镜头划定着等级,为我们的影像质量推荐着合适的拍摄工具。