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第1页/共14页镜头的分类成像组件包含：镜头、接收元件（相机）以及显示元件；镜头的作用就是收集目标自身辐射或反射天光的光线及能量、汇聚于接收元件上，使得目标以一定的放大倍率重现的元件。镜头的分类：按照焦距来分：长焦镜头，短焦镜头；按照形式来分：定焦镜头与变焦镜头。按照用途来分：望远镜头，显微镜头，照相镜头按照视场来分：鱼眼镜头，超广角镜头，广角镜头，中视场 镜头，小视场镜头；按照谱段来分：分为紫外镜头，可见光镜头，近红外镜头， 短波、中波、长波红外镜头。第2页/共14页镜头的主要参数焦距（focal length）光圈（Iris）视场（field of view）分辨率（Resolution）景深（Depth of field）后截距（Back focal distance）：······第3页/共14页焦距f（focal length）： 无限远处目标，通过镜头收集二维光线后，成像于一个平面，该平面与透镜之间的距离称为焦距。第4页/共14页视场角（field of view）：镜头是一个旋转对称的组件，一般用对角线，因 此，单独的镜头讲的是圆视场，配上CCD之后，讲的就是方视场，因为 探测器是方的。选择的镜头视场一定要大于等于CCD的对角线视场，否 则边角成像很差，暗区严重。物距：一般讲的是物面到顶点的距离像距：用后截距表示，即最后一片镜子顶点到光敏面的距离。 视场角： θ=2*tan-1（d/2f） 其中：d为光敏面尺寸 分别计算长边与短边 第5页/共14页?F数：F数是焦距与入瞳口径的比值，F数后面值越小，说明 口径越大，进光量越多，F数就是光圈的值，分为固定光圈与可变光圈，光圈的大小影响图像过曝或者照度不足。同样的焦距下F数越小，镜头设计难度越大，镜头的体积越大。 F#=f/D第6页/共14页 景深： 在不调焦的前提下，能看清楚物面的最远与最近距离，对于我们人眼来看拍照的物体来讲，相邻物体只要能大于人眼的分辨率就可以满足要求，对于CCD接受来讲，一般只要各种像差引起的弥散斑能小于2个像元即可。 理论成像面越远，光圈越小，景深越大； 理论成像面越近，光圈越大，景深越小；因此望远镜头的景深要远远大于微距镜头的景深。第7页/共14页传递函数：传递函数是衡量对比度与分辨力的一种方式，镜头是以能分辨艾利斑半径的倒数来作为极限分辨率。一般对于摄影系统来讲，在其所选的空间频率下传递函数大于0.2，即可满足要求，当然，该值大一点更好。 δ =1.22 λ F#第8页/共14页可见光相机：探测器的灵敏度与动态范围也比较高，白天的照度范围为10~105lux，因此可选的F数范围也很广，普通相机F1.1~F22之间的应用比较多，但对于大范围变焦系统来讲，为了降低设计难度，F数可能会很大。短波相机：白天与夜晚，天光背景辐射的可见光比值要远远大于短波辐射，选择F数时，尽量选择小的F数，增大通光量。红外相机：红外相机有制冷型与非制冷型，关注的信息为辐射温度，为了减小噪声，希望F数越小越好，制冷型探测器F数可以取4，非制冷型最多为2。第9页/共14页相机参数：光谱响应：指像元传感器对不同光波的敏感程度。有紫外、可见、 红外相机类型：线阵探测器、面阵探测器感光面尺寸：1 ″， 2/3 ″， 1/4 ″ ，1/8 ″ ……分辨率：像素点乘积，如288*4、1024*768等像元尺寸：3 μ m，5 μ m，17 μ m，25 μ m ……曝光时间：全局曝光与行曝光最低照度：单位为lux（可见光），w/cm2（红外）第10页/共14页分辨率：在成像系统里面，有两个分辨率，为是相机的分辨率和镜头的 分辨率相机：通常会用像素点来讲，例：分辨率是1024*768的相机就是786432，就是 80万像素，其空间分辨率是2倍像元尺寸的倒数。例如：一般CCD的像元尺寸是5μm左右，其空间频率100lp/mm，我们选择的镜 头的分辨率就要大于等于100lp/mm的同时，不能超过镜头的极限分辨率。 注意二者的匹配性。1.分辨率的匹配2.支持画幅的匹配第11页/共14页作用距离：一般分为三个等级，即发现，识别，辨认。发现：发现目标的有无；识别：可知目标是个坦克、飞机还是人员；辨认：即要辨认出目标的型号；不同的概率与不同的等级所需要的镜头是不一样的：简易的分辨一下，在50%的探测概率下，我们用一个简单的三角形关系就可以得到：发现占2个像素，识别占8个像素，可以简单的预估所需镜头的焦距。 R=Lf/（nδ）其中：R—作用距离；L—目标尺寸；n—所需的像素数； δ — 像元尺寸透过率：光束从空气入射玻璃时，所携带的能量分为四部分，透射，反射，吸收 以及散射，总的透过率为单界面透过率的乘积，通过镀减反射膜来增大 透过率。温度：无论是镜筒还是玻