1. 光學鏡頭結構

光學顯微鏡由載物臺、聚光照明系統(tǒng)、物鏡、目鏡和調焦機構組成。

載物臺：用于承放被觀察的物體。利用調焦旋鈕可以驅動調焦機構使載物臺作粗調和微調的升降運動，使被觀察物體調焦清晰成象。它的上層可以在水平面內沿、方向作精密移動和在水平面內轉動，把被觀察的部位調放到視場中心。

聚光照明系統(tǒng)：由燈源和聚光鏡構成。當被觀察物體本身不發(fā)光時，由外界光源給以照明。照明燈的光譜特性必須與顯微鏡的接收器的工作波段相適應。聚光鏡的功能是使更多的光能集中到被觀察的部位。

物鏡位于被觀察物體附近實現(xiàn)第一級放大的鏡頭。在物鏡轉換器上同時裝著幾個不同放大倍率的物鏡。轉動轉換器可讓不同倍率的物鏡進入工作光路。物鏡放大倍率通常為5～100倍。物方視場直徑（即通過顯微鏡能看到的圖像范圍）約為 11-20毫米。物鏡放大倍率越高則視場越小。物鏡是顯微鏡中對成象質量優(yōu)劣起決定性作用的光學元件。常用的有：①能對兩種顏色的光線校正色差的消色差物鏡；②質量更高的能對三種色光校正色差的復消色差物鏡；③能保證物鏡的整個像面為平面以提高視場邊緣成像質量的平像場物鏡。為了提高顯微觀察的分辨率，在高倍物鏡中采用浸液物鏡，即在物鏡的下表面和標本片的上表面之間填充折射率為1.5左右的液體。

目鏡位于人眼附近實現(xiàn)第二級放大的鏡頭。目鏡放大倍率通常為5～20倍，按能否放置分劃板,可分成兩類：①不宜放置分劃板的，如惠更斯型目鏡。這是現(xiàn)代顯微鏡中常用的型式，優(yōu)點是結構簡單、價格低廉；缺點是由于成像質量的原因，不宜放置供瞄準定位或尺寸測量用的分劃板。②能放置分劃板的，如凱爾納型和對稱型目鏡，它們能克服上述目鏡的缺點。按照能看到的視場大小，目鏡又分為視場較小的普通目鏡和視場較大的大視場目鏡（或稱廣角目鏡）兩類。

調焦機構 載物臺和物鏡兩者必須能沿物鏡光軸方向作相對運動以實現(xiàn)調焦，獲得清晰的圖像。用高倍物鏡工作時，容許的調焦范圍往往小于微米，所以顯微鏡必須具備極為精密的微動調焦機構。

2. 光學鏡頭結構件

鏡頭的光學特性是指由其光學結構所形成的物理性能，由焦距、視場角和相對孔徑三個因素組成。任何一種光學鏡頭，都可以由這三種光學特性的技術參數(shù)來表示和區(qū)分。

（1）焦距 攝像機的鏡頭都可被看成為一塊中間厚、邊緣薄的凸透鏡，光線穿過透鏡會聚成焦點，焦點至鏡頭中心的距離即為該鏡頭的焦距，焦距的單位是毫米（mm）。 鏡頭焦距的長短與被攝對象在攝像管光電靶面上的成像面積成正比。

如果在同一距離上對同一被攝對象進行拍攝，鏡頭焦距愈長，那么成像面積越大，放大倍率越高；反之，鏡頭焦距愈短，則成像面積越小，放大倍率越低。

通常，我們把焦距與像平面對角線接近或相等的鏡頭稱為標準鏡頭。一般的攝像機光電靶面成像面積約等于16毫米電影攝影機的畫幅像平面，標準鏡頭焦距通常為25毫米。焦距大于像平面對角線的鏡頭，稱為長焦距鏡頭。焦距小于像平面對角線的鏡頭，稱為廣角鏡頭。焦距可發(fā)生變化的鏡頭，稱為變焦距鏡頭。

（2）視場角 鏡頭的視場角，是指攝像管有效成像平面（視場）邊緣與鏡頭后節(jié)點所形成的夾角。

從造型角度上講，鏡頭視場角反映了攝像機記錄景物范圍的開闊程度（鏡頭視場角分為水平視場角和垂直視場角，本章所用視場角均指水平視場角）。鏡頭視場角與被攝對象在畫面中的成像效果成反比。視場角愈大，被攝主體成像越小，畫面景物越開闊；反之，視場角愈小，被攝主體成像越大，畫面景物的視野越狹窄。

視場角主要受鏡頭成像尺寸和鏡頭焦距這兩個因素制約。由于攝像管成像靶面在實際拍攝中是不變的固定因素，所以直接影響視場角的就是鏡頭焦距了。我們拍攝時一般只能通過變換不同焦距的鏡頭來改變視場角。

攝像機在同一距離上對同一被攝對象進行拍攝時，使用不同焦距的鏡頭會改變該對象在畫面中的成像面積和背景范圍。

這實質上是由于視場角發(fā)生了相應的改變。

比如，一個視場角為50°的鏡頭所拍得的被攝主體在畫面中只有視場角為5°的鏡頭拍得的圖像面積的1/10。鏡頭焦距越長，視場角越??；焦距越短，視場角越大。標準鏡頭（25mm鏡頭）所呈現(xiàn)的視場角大約在45°左右。廣角鏡頭（焦距小于25mm）的水平視場角均大于60°，一般處在60°-130°之間。130°以上到180°之間的鏡頭被稱為超廣角鏡頭，又稱為魚眼鏡頭。

長焦距鏡頭（焦距大于25mm）的水平視場角小于40°。

（3）鏡頭的相對孔徑是指鏡頭的入射光孔直徑（D）與焦距（f）之比，其大小說明鏡頭接納光線的多少。

相對孔徑是決定鏡頭透光能力和鑒別力的重要因素。

相對孔徑(D/f)的倒數(shù)(f/D)被稱為光圈系數(shù)(F)，被標刻在鏡頭的光圈環(huán)上。攝像機的鏡頭光圈系數(shù)分為若干檔，常見的有1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、12、16、22等，相鄰兩檔光圈F值的比值均為，曝光量相差一級。

由于像平面照度和相對孔徑的平方成正比，所以F值變化一檔，相當于攝像機鏡頭的光通量變化一倍。

在攝像時我們說開大光圈，實際上是從光圈調節(jié)環(huán)上大F值向小F值的一端運動，即減小了光圈系數(shù)值；而縮小光圈，則是從小F值向大F值一端運動，光圈系數(shù)值加大。

比如，從光圈8調到光圈5.6，就是開大了光圈，光通量增大一倍，曝光值增加一級。

反之亦然。

對相對孔徑和光圈系數(shù)的調節(jié)，決定了鏡頭的光通量和鏡頭景深。對攝像機的鏡頭進行光圈選擇，實質是一個曝光控制的問題。現(xiàn)在的攝像機通常都有手動光圈和自動光圈兩種控制方式。自動光圈只能對被攝場景的曝光控制作出技術性處理，而有意識、有目的的動態(tài)用光和藝術處理只能由手動光圈才能更好的表現(xiàn)。在拍攝同一照度下的同一場景時，光圈越大，景深范圍越小；光圈越小，景深范圍越大。鏡頭曝光的有意圖控制和不同景深的選擇性運用，是攝像人員實現(xiàn)創(chuàng)作意圖取得最佳畫面效果的有效手段。

3. 光學鏡頭結構件的組成部分

iPhone 12采用雙攝系統(tǒng)，1200萬像素超廣角及廣角，超廣角（?/2.4光圈和120°視角）+廣角（?/1.6光圈），支持智能HDR 3，2倍光學變焦(縮小)，最高可達5倍數(shù)碼變焦，光學圖像防抖功能(廣角)，五鏡式鏡頭(超廣角)和七鏡式鏡頭(廣角)。

　　前置攝像頭：原深感攝像頭，1200萬像素攝像頭，?/2.2光圈，支持夜間模式，使用深度融合技術，同樣也支持智能HDR 3，支持場景檢測，杜比視界HDR視頻拍攝。

4. 光學鏡頭的結構

鏡頭是負責相機入光調焦機構，像素是相片的畫質，它由相機感光元件尺寸所決定(在膠片相機中由底片大小決定)。

5. 光學鏡頭結構圖

我國光學鏡頭行業(yè)未來發(fā)展空間巨大

　　光學鏡頭又被稱為攝像鏡頭或攝影鏡頭，其主要功能是光學成像。光學鏡頭是機器視覺系統(tǒng)中必不可少的部件，直接影響成像質量的優(yōu)劣。我國光學鏡頭在初期主要應用于軍事方面，民用光學鏡頭產業(yè)起步較晚，2008年之前國內光學鏡頭市場基本被日本、德國各大品牌所壟斷。

　　在發(fā)展初期，中國光學技術尚不成熟，中國企業(yè)只能學習借鑒日本的光學技術。隨著中國現(xiàn)代技術的發(fā)展，以舜宇光學、聯(lián)合光電、宇瞳光學等為代表的國內企業(yè)通過對光學鏡頭技術的大力研發(fā)，逐步打破了日本、德國等企業(yè)在國內市場上的技術壟斷，為我國光學鏡頭市場帶來了發(fā)展良機。

　　根據(jù)新思界產業(yè)研究中心發(fā)布的《2019-2023年中國光學鏡頭行業(yè)市場供需現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢預測報告》顯示，視頻監(jiān)控、智能手機和車載攝像頭作為光學鏡頭行業(yè)的三個最大終端市場，很大程度上影響著光學鏡頭行業(yè)的整體趨勢。2017年，全球光學鏡頭行業(yè)在視頻監(jiān)控、智能手機、車載攝像頭領域的合并收益將近達到60億美元，2018-2019年間這三大市場的合并收益仍保持著增長趨勢；預測到2021年收益將會超過70億美元，全球光學鏡頭行業(yè)的三大市場合并收益得到進一步擴大。

　　隨著中國城鎮(zhèn)化水平的不斷提升，國家大力推進“平安城市”、“智慧城市”、“智能交通”等項目，再加上各級政府及相關部門把“加強社會治安防控體系建設”作為重點工作，為我國安防產品的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境，使得市場對安防監(jiān)控攝像頭的需求不斷增加，促進我國光學鏡頭行業(yè)發(fā)展。

　　隨著智能手機的普及性使用，手機的攝像功能成為了各大手機廠商的競爭關鍵。為了提高自身手機在市場上的競爭優(yōu)勢，制造商設計的攝像功能逐漸朝著雙攝像鏡頭、超大廣角、大光圈等高端領域發(fā)展，對光學鏡頭提出了更高的品質和工藝要求，市場需求推動產業(yè)發(fā)展，使得我國光學鏡頭行業(yè)技術有了進一步提高。

　　隨著國家對道路交通安全和汽車安全的要求不斷提高，再加上ADAS和無人駕駛汽車市場的快速興起，市場對車載攝像頭的品質、產量有更高的要求，我國車載攝像頭行業(yè)迎來了發(fā)展良機，也帶動我國光學鏡頭產業(yè)發(fā)展。

　　新思界行業(yè)分析人士表示，由于現(xiàn)代技術的不斷發(fā)展和光學鏡頭應用領域不斷拓寬，下游行業(yè)的發(fā)展對光學鏡頭的設計水平和精密生產加工能力提出了更高的要求，這不僅為我國光學鏡頭行業(yè)帶來巨大的發(fā)展動力，同時也推動了光學鏡頭技術不斷升級創(chuàng)新，促使我國光學鏡頭行業(yè)向可持續(xù)化、健康化發(fā)展。

6. 光學鏡頭結構名詞解釋

小孔成像原理

1、 照相機的鏡頭是一個凸透鏡，來自物體的光經過凸透鏡后，在膠卷上形成一個縮小、倒立 的實像。

2、膠卷上涂著一層感光物質，它能把這個像記錄下來，經過顯影、定影后成為底片，用底片洗 印就得到相片。

3、最早的照相機結構十分簡單，僅包括暗箱、鏡頭和感光材料?，F(xiàn)代照相機比較復雜，具有鏡 頭、光圈、快門、測距、取景、測光、輸片、計數(shù)、自拍等系統(tǒng)，是一種結合光學、精密機 械、電子技術和化學等技術的復雜產品。

4、小孔成像原理：用一個帶有小孔的板遮擋在屏幕與物之間，屏幕上就會形成物的倒像，我們 把這樣的現(xiàn)象叫小孔成像。前后移動中間的板，像的大小也會隨之發(fā)生變化。這種現(xiàn)象反映了 光沿直線傳播的性質。

7. 光學鏡頭結構設計基礎知識點

OIS，它的全稱是Optical Image Stabilization，從字面理解就是穩(wěn)定的光學圖象。通過鏡頭的浮動透鏡來糾正“光軸偏移”，其原理是通過鏡頭內的陀螺儀偵測到微小的移動，然后將信號傳至微處理器，處理器立即計算需要補償?shù)奈灰屏?，然后通過補償鏡片組，根據(jù)鏡頭的抖動方向及位移量加以補償；從而有效的克服因相機的振動產生的影像模糊。

這種防抖技術對鏡頭設計制造要求比較高，而且成本也相對高一些。