27、光学基础与照明技术全解析

光学基础与照明技术全解析

1. 光学基础

1.1 镜头放大与聚焦限制

普通相机镜头无法实现某些特定的放大效果。当像距过大时，根本无法使图像聚焦。

1.2 镜头像差

简单镜头存在多种像差，不过现代镜头系统在很大程度上可以对这些像差进行校正。以下是几种常见像差的介绍：
|像差类型|原理|影响|解决方法|
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|色差|不同波长的光折射程度不同，导致不同颜色的焦距不同。理论上，简单镜头只能正确聚焦单色光，从而使图像中出现彩色边缘。|即使是校正后的镜头系统（消色差或复消色差镜头）也只能在选定的波长下无像差工作，而非整个频率范围。对于高精度测量任务，单色光更可取。|使用单色光进行高精度测量|
|球差|远离光轴的平行光线与透镜表面的夹角比靠近光轴的光线更倾斜，因此外部光线折射更强。| - |通过增大f值来减小像差，因为较小的光圈只会允许靠近光轴的光线进入|
|场曲|图像实际上是在一个曲面上形成的，因此图像边缘会显得模糊。| - | - |
|畸变|对矩形网格成像时，直线会向外或向内弯曲，且离光轴越远，这种现象越明显。这是由于不同成像角度的放大比例不同导致的。典型的畸变值在0.2%到1.0%之间，这意味着可能会出现多达五个图像像素的偏差。| - | - |

1.3 镜头参数确定

1.3.1 法兰后焦距（安装座）

法兰距离或法兰后焦距，通常也称为安装座，是指镜头法兰后部到传感器平面的距离。相机和镜头都有对应的安装座规格。如今，通常使用C型安装座相机和C型安装座镜头，其法兰后焦距为17.526mm。CS型安装座的法