光學(xué)鏡頭的主要參數(shù)

公式中，λ為中心波長，單位為毫米�？梢�，理想鏡頭的分辨率完全由相對孔徑所決定，相對孔徑越大，F(xiàn)/#越小，分辨率就越高。按此公式?jīng)Q定的只是視場中心的分辨率，在視場邊緣，由于成像光束的孔徑角比軸上點小，因此分辨率有所降低。

實際的攝影鏡頭，由于有比較大的剩余像差，其分辨率要比理想鏡頭的分辨率低得多。因此，通常使用調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF：Modulation Transfer Function）來表征鏡頭的實際分別率。調(diào)制傳遞函數(shù)MTF定義為在一定空間頻率時像面對比度與物面對比度之比，這里空間頻率以單位毫米內(nèi)的線對數(shù)來表示，其單位為lp/mm。對于一個鏡頭，不同的空間頻率處的MTF是不同的，一般來說，隨著空間頻率的增大，MTF越來越小，直至為零，MTF為零時的空間頻率稱為鏡頭的截止頻率。一些鏡頭廠家為了表示方便，通常也以鏡頭的截止頻率來替代MTF，用以表示鏡頭的分辨率。

在實際工業(yè)應(yīng)用中，系統(tǒng)使用面陣或線陣傳感器作為成像器件，因此系統(tǒng)的分辨率通常也會受到成像傳感器中像元分辨率的限制。像元分辨率定義為單位毫米內(nèi)像素單元數(shù)的一半，即NF-1/2p，其中p為像素單元的尺寸大小，例如一個CCD的像元尺寸大小為5×5微米，則像元分辨率則為：

傳感器的像元分辨率限制了系統(tǒng)的最高分辨率，即使鏡頭的分辨率再高，系統(tǒng)也不可能分辨高于像元分辨率的細(xì)節(jié)。然而在實際使用中，由于景深的存在，為了使鏡頭偏離對準(zhǔn)面仍然能夠成像清晰，因此，在選擇鏡頭時，通常要求鏡頭分辨率要略高于像元分辨率，這樣才能使系統(tǒng)的分辨率達(dá)到傳感器所限制的最高分辨率。

畸變

對于理想光學(xué)系統(tǒng)，在一對共軛的物像平面上，放大率是常數(shù)。但是對于實際的光學(xué)系統(tǒng)，僅當(dāng)視場較小時具有這一性質(zhì)，而當(dāng)視場較大或很大時，像的放大率就要隨著視場而異，這樣就會使像相對于物體失去相似性。這種使像變形的成像缺陷稱為畸變。

畸變定義為實際像高y ' 與理想像高y0 ' 之差y ' -y0 ' ，而在實際應(yīng)用中經(jīng)常將其與理想像高y0 ' 之比的百分?jǐn)?shù)來表示畸變，稱為相對畸變，即

有畸變的光學(xué)系統(tǒng)，若對等間距的同心圓物面成像，其像將是非等間距的同心圓。當(dāng)系統(tǒng)具有正畸變時，實際像高y ' 隨視場的增大比理想像高y0 ' 增大得快，即放大倍率隨視場的增大而增大，則同心圓的間距自內(nèi)向外逐漸增大；反之，當(dāng)為負(fù)畸變時，圓的間距自內(nèi)向外逐漸減小。若物面為如圖3（a）所示的正方形網(wǎng)格，那么，由正畸變的光學(xué)系統(tǒng)所成的像呈枕形，如圖3（b）；由負(fù)畸變光學(xué)系統(tǒng)所成的像呈桶形，如圖3（c）。圖中虛線所示是理想像。

圖3.畸變

畸變在光學(xué)系統(tǒng)中只引起像的變形，對像的清晰度并無影響。因此，對于一般的光學(xué)系統(tǒng)，只要感覺不出它所成像的變形，這種成像缺陷就無妨礙。但是對于某些要利用像來測定物體大小尺寸的應(yīng)用，畸變的影響就非常重要了，它直接影響測量精度，必須予以嚴(yán)格校正。