非光学工程师为什么要了解光学知识：
• 成像工业是从镜头开始的，小孔成像是人类发现光学的开始。
• 相机有不同类型的镜头：定焦，变焦，不同的光学指标。
• 自动对焦算法工程师要理解几何光学部分。
• 图像信号处理工程师对光学缺陷的理解。
• 图像质量工程师对光学有关特性的分析。
• Camera相关工程师必须了解基本光学概念，用准确的术语沟通。
• 这部分培训主要是介绍针对自动对焦应用相关的光学概念
光学部分的重要概念：
reflection 反射
refraction 折射
Aperture 孔径
F-number 光圈数
focal length 焦距
Coc 弥散圆
Depth of field 景深
Tele 长焦
macro 微距
Zoom ….. 包括光学变焦、数字变焦
1、reflection 反射
反射角等于入射角，与反射光的波长无关，入射光、反射光、法线处于同一平面；
反射率：入射光功率与反射光功率之比（非几何光学概念），影响自动曝光和测光，
反射率受波长影响，如下图；
2、refraction 折射
2-1、折射定义
n=c/v
n：折射率
λ ：波长（传播介质中的）
V：速度（传播介质中的）
C : 光速
折射率n就是把光线偏折的能力
n越大，光线速度衰减越多，折射角度越大
常用折射率：
真空 1.0000
空气 1.0003
水 1.33
玻璃 1.5 – 1.8
n也受到湿度，压力，温度，波长的一定影响
光从空气到玻璃的折射，波长会被压缩（如下
n air被认为是1
）；
n air被认为是1
）；
2-2、球面折射 sphere refraction （设计曲面镜头，让光线进行偏折，形成聚焦，就是最基本的应用光学基础)
下图中PA 是一个球面，球心为O，半径为r。光轴为AOBC 入射光线在P点与球面相交，入射线与球面的垂直线交角为i1，入射线的延长线与光轴相交于C，
交角为U1； 折射线与光轴相交于B点，交角为U2。（一个镜头就是由若干个球面透镜，组成的聚焦系统）
2-3、理想成像系统（忽略了透镜的体积，计算时不考虑透镜的宽度）
Focal plane：对焦平面
Optical axis: 光轴
Optical center: 光心
Focal length (f): 焦距
s:物距
s ‘ : 像距
x : 物距减焦距 （ s ≈ x）
x ‘ : 像距减焦距
F : 焦距
m: 线性放大率
Y: 物高
Y‘ : 像高
3、牛顿公式在自动对焦中的一个应用：计算对焦马达（actuator）的冲程范围
已知：
f （焦距）：
4 mm
4 mm
X （物距）： Infinity to ~
10 cm
10 cm
求：
x’（对焦点移动范围） = 马达冲程
当物距在Infinity时，
x’= f^2 / x = (4 mm)^2 / (100 mm) =
0.16 mm
x’= f^2 / x = (4 mm)^2 / (100 mm) =
0.16 mm
所以马达冲程范围是0–0.16mm
如上右图，物距越来越大时，对应的像距越来越小；
4、Zoom
Optical zoom = Change the lens focal length (光学变焦，通过镜头组变换焦距)；
Digital zoom = Crop and upscale （数字变焦，通过sensor/ISP 将图像从中间抠出一部分，然后再放大）；
Zoom factor
= Longest focal length / shortest focal length （镜头组移动的最长距离和最短距离之比）
= Wide FOV / Tele FOV （最大视场角和最小视场角之比）
FOV = Field of View （视场角）
今天的文章镜头光学基础分享到此就结束了，感谢您的阅读。
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