光学镜头基础知识及测试

1、Camera,主要内容,光学镜头基础知识CCD(3)x1X=y1Y=z1Z时，混合得到是白光。根据上述三个条件求得XYZ色度图中的三基色为任意色彩C在XYZ空间中可以表示为|X|R|Y|=A|G|Z|B|其中|0.4185-0.09120.0009|A=|-0.15870.2524-0.025|-0.08280.01570.1786|任意色彩C在XYZ空间中可以表示为=mxX+yY+zZ其中m=x1+y1+z1,x=x1/m,y=y1/m,z=z1/m显然,x+y+z=1,我们称x、y、z为XYZ制的色度座标或相对色系数。上式说明，三个色度座标中有一个是不独立的，因而可以用x，y直角座标系来表

2、示各种色度，这样的平面图形就是CIE色度图，如图2所示。由图可见，所有的色谱(可见光谱中包含的一系列单色)都位于马蹄形曲线上，曲线上加注了毫微米标记，以便能根据它们的波长而辨别其单色。在马蹄形内部包含了用物理方法能实现的所有彩色。马蹄形的底部没有给予标记，因为那里是非谱色(各种紫红色，这些彩色不能作为单色出现在光谱上)，对于这些非谱色，波长当然是没有意义的。CIE为适应不同的需要，建立了一系列标准基色参考系。例如谱色基色系中，三基色是三个谱色，其波长分别为：红700纳米，绿546.1纳米，蓝435.8纳米。匹配一个混合色的三刺激值的各个份额叫三刺激值，它们的单位是这样确定的：匹配一个可见光谱中

3、的等能白色时，三刺激值恰好相等。,衍射原理,光波在传播过程中遇到线度约的障碍物(或小孔)时,偏离直线传播,且光强重新分布的现象称为衍射现象。衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样。单缝在窄边方向限制就在窄边方向出现条纹；圆孔在四周限制，就出现圆形条纹。孔的线度越小,衍射现象越显著（但d时向散射过渡）。产生衍射的条件是：由于光的波长很短，只有十分之几微米，通常物体都比它大得多，但是当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时，可以清楚地看到光的衍射。用单色光照射时效果好一些，如果用复色光，则看到的衍射图案是彩色的。衍射是光传播过程中的普遍现象，衍射想象是否发生与光源性质（波长、振幅、偏振态、波面形状）

4、无关，也于障碍物形状无关。,菲涅耳衍射：光源障碍物和障碍物接收屏的距离中至少有一个是有限远的衍射。夫琅禾费衍射光源障碍物和障碍物接收屏的距离中两个都为无限远的衍射。无限远的光即为平行光，这可以使用透镜来实现。,爱里斑(Airydisc)由于光的波动性，光通过小孔会发生衍射，产生明暗相间的条纹衍射图样，条纹间距随小孔尺寸的减少而变大。衍射图样的中心区域有最大的亮斑，称为爱里斑。爱里斑的角度与波长()及小孔的直径(d)满足关系：sin=1.22/d,根据瑞利判据，如果两点之间的光强不超过最大光强的81.1%，我们就能感觉到这两点中间有一个暗区，这两点就是可以分辨的。否则，这两点就会连成一片，我们无

5、法分别这是两点还是一点。这就是不能分辨。因此，我们说瑞利判据是决定分辨率的依据。,散射是一种普遍存在的光学现象。在光通过各种浑浊介质时，有一部分光会向四方散射，沿原来的入射或折射方向传播的光束减弱了，即使不迎着入射光束的方向，人们也能够清楚地看到这些介质散射的光。这种现象就是光的散射。在光学中的定义，散射就是由于介质中存在的微小粒子（异质体）或者分子对光的作用，使光束偏离原来的传播方向而向四周传播的现象。浑浊介质有多种不同的形式。主要是以下几种：1气体中混有固体微粒，即大气中有烟，灰尘；2气体中混有微小液滴，就象雾；3液体中混有固体微粒，称为悬浊液；4液体中混有另一种液体的微小液滴，称为乳剂。

6、,当光通过这些介质时都会发生散射。通常说光是直线传播的（不考虑衍射），但实际光波只有在真空或均匀介质中传播时，才有确定的传播方向。如果介质不均匀，即有异质体存在，就会有散射现象。实验发现，这里的关键是折射率的不同，如果两种物质的折射率相同，把它们混在一起时就和只有一种介质一样，并没有散射光。浑浊介质中的异质体的线度要比光的波长大时，散射作用是很强的，这种散射也称丁达尔散射或者丁达尔效应。丁达尔散射的强度是与光波波长无关的，因此，当入射光是白光时，我们看到的散射光也是白光。实验证明，极微小异质体（异质体线度比入射光波长小很多）产生的散射和分子散射的散射规律与大颗粒异质体散射（丁达尔散射）不同，其

7、散射强度是与入射光的波长有关的，即散射强度与光波波长的四次方成反比，这就是瑞利散射定律。这类散射也称为瑞利散射。瑞利散射时，由于蓝光波长较短，其散射强度就比波长较长的红光强，因此散射光中蓝光的成份较多。,几种现象,Smear现象：衍射Blooming现象（高光溢出）：CDD储存残留导致Blemish（死点）：CCD成像黑点,一、托尾现象（Smear),托尾现象只发生在使用CCD的相机上,拍摄太阳或者照明灯等反射光极亮的物体时在屏幕上出现一道垂直亮线现象。主要使用快速快门和拍摄太阳等高亮度物体时产生的。因为CCD的每一个像素只能接收一个光线但受到了像素间的反射干涉和衍涉现象影响超出了每一个像素能够存储的电荷量而发生的。,数码相机感光元件上的像素负责收集光子，并通过光电二极管把光子转化成电荷，继而通过一系列处理，形成数码图像。一旦接收光子的“桶”(bucket)满载，由额外光子转化成的电荷便会溢出，并且这种溢出对像素值是没有影响的，因此会导致像素值的感光不足或感光过度。当电荷溢出至其旁边的像素，使旁边的像素在处理光子过程中感光过度。如图所看到的，表现太阳的明亮的像素有电荷溢出，使建筑物边缘的较暗的像素感光过度，并形成一条白带。高光溢出，不仅会使画面损失细节，而且增加了紫