1、光學基礎學習報告一、教學內容：光電鏡頭是用來作為光電接收器（CCD,CMOS）的光學傳感器元件。光學特性參數：1、 焦距EFL（學名f）是指主面到相應焦點的距離（如圖1.1）每個鏡片都有前后兩個主面前主面和后主面（放大率為1的共軛面）。相應的也有兩個焦點前焦和后焦。凸透鏡：雙凸；平凸；正彎月（如圖1.1）雙凸兩主面Q,Q在鏡片內平凸兩主面Q,Q一在鏡片內一與凸面切正彎月兩主面Q,Q在鏡片外圖1.2凹透鏡：雙凹；平凹；負彎月雙凹兩主面Q,Q在鏡片內平凹兩主面Q,Q一在鏡片內一與凹面切負彎月兩主面Q,Q在鏡片外圖1.3折射率實際反映的是光在物質中傳播速度與真空中速度的比值關系。薄透鏡：透鏡光焦距；

2、f焦距；n折射率；R1,R2兩球面曲率半徑厚透鏡：d中心厚度干涉儀與光距座可以量測f,R1,R2,d利用上述的公式可以計算出n值，從而來確定所用材料。A、 EFL增加，TOTR（光學總長）增加；要降低TOTR就必須降低EFL，但EFL降低，像高就要降低B、 EFL與某些象差相關C、 EFL上升將使F/NO增大D、 EFL，FOV（視場角）和IMA（像高）三者間有關系鐵三角關系EFL的增大（減小）會使像高變大（小），為了保持像高，就必須要增大（減小）FOV，然而FOV的增大會使得REL（相對照度）的數值增大。2、 BFL后焦距（學名后截距）圖2.13、 F數（F/NO）fFELD入入瞳直徑入瞳為

3、光闌經其前方光學鏡片所成的像，反映進入光學系統的光線A、 與MTF相關，F/NO，則MTF；反之下降B、 與景深相關，F/NO，則景深，反之下降C、 與象差相關，F/NO，則象差，反之增加D、 與光通量相關，F/NO，則光通量，反之增加對于光電鏡頭，F/NO最大在2.83.5之間（經驗值）允許有±5%的誤差，在物方有照明時，F數可根據照明的照度情況來增大4、 視場角FOV（2），半視場角FOC/2（）物鏡在其接收元件上成像的空間范圍稱為視場角。其一半為半視角，最佳在55°（經驗值）左右。yf×tanA、 FOV與象差相關，FOV，軸外象差，MTF（變得很差）B、

4、FOV與相對照度REL相關，FOV，相對照度RELC、 FOV與主光線角度相關，FOV，主光線角度要變大D、 FOV與EFL,TOTR和IMA相關E、 FOV與DIST畸變相關，FOV，畸變迅速增大圖5.15、 像高（IMA）,半像高（IMA/2）像高由sensor對角線的長度來決定（如圖5.1）OA=OB=IMA/2AB=IMAA、 像高與EFL,FOV有關；sensor確定之后，IMA就確定了，根據鐵三角關系公式EFL和FOV只能給定一個，如果SPEC圖給定的數值不符合鐵三角關系，工程師不可能按SPEC完成設計工作，即使勉強完成結果也不理想。B、 IMA與光線角度相關C、 IMA與TOTR

5、相關6、 光學總長TOTR:圖6.1光學系統的最佳光學總長：TOTR=2535mm,TOTR越短越難控制，相差越大手機：TOTR<7mmDSC：TOTR<1012mm7、 相對照度：E=E軸×cos4=E軸×cos4（FOV/2）A、 REL與FOV相關B、 REL與主光線角度相關C、 REL與EFL,TOTR和IMA間接相關要提高E就要增大軸外相差從而使得光照均衡主光線角：主光線是物發出經過孔徑光闌軸心的光線，有無數條。此光線與光軸的夾角即為主光線角。如圖7.1中是兩條邊緣主光線，為主光線角。圖7.1要求物邊緣在象場與光軸夾角越小，為了達到這種目的，要將光學系

6、統設計成為象方遠心光路，即光闌前面是負透鏡組，后面正透鏡。為了平衡正組的相差光闌放置在正組透鏡的前焦點上。8、 光學透鏡結構（圖8.1）圖8.1孔徑光闌：限制進入光學系統的光通量，低通濾波片：低頻光完全通過，高頻光截止IR：紅外截止，一般采用晶體制作需要指出的就是：對于非球面1) 通過調節解決球差2) 在一定條件下，解決象散一定條件是指和光闌位置配合地好，近光闌解決軸上象差，遠處光闌解決軸外象差9、 新技術技術發展趨勢1) 二元光學：可以消除色差和球差，相對照度在視場重100，MTF值也提高，不過制造的成本比較高2) 液體透鏡：通過對特殊材料做成地液體通電，使得液體外型發生改變，效果就實現類似眼睛的調節方式。二、心得體會：溫故而知新，通過張教授生動的授課強化了我在學校中學習的光學基礎知識，加上張教授聯系實際深入淺出的解釋，讓我了解到了光學知識與