[已解决]成像镜头无穷远的清晰度比近处高

DREAM也有梦想

为什么镜头无穷远距离分辨率比近处的高

以下为35mm镜头在不同距离实拍的分辨率情况，可以看出

200mm时最高能看到4-6

600mm时最高能看到3-2

800mm时最高能看到2-6

无穷远时最高能看到3-6

注意：这里无穷远实拍是通过中继镜来模拟远距离实拍

问题：为什么无穷远的分辨率比近处的600mm和800mm高？

200mm工作距离

600mm工作距离

800mm工作距离

无穷远工作距离

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海绵宝宝

2023-10-17 16:11

DREAM也有梦想 发表于 2023-10-17 16:02
我的镜头是整组对焦，通过调整后焦距离来实现聚焦，你的意思是600mm和800mm处像差的影响比在无穷远时的影 ...

主要参考下面这个图，工作距离越近，物点对于镜头口径的NA值也就越大，就是图中标识的θ值。物距由远及近，NA由小变大，NA增大之后，同一个视场点发出来的光线入射到第一个镜片表面的角度差异就会增大，镜头需要兼容更大的入射角度的光线的像差，工作距离很近的时候，像差兼容的压力越为明显，因此，相同情况下开始优化，远处的像质会比近处的要好。
成像质量和倍率应该没有直接关系。

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海绵宝宝

可以参考下这个帖子的第2点：调焦方式对像质的影响
投影镜头设计(1)-架构分析及对焦考量 - 海绵宝宝（投影） - 吾爱光设 - Powered by Discuz! (optzmx.com)

DREAM也有梦想

海绵宝宝 发表于 2023-10-17 09:27
可以参考下这个帖子的第2点：调焦方式对像质的影响
投影镜头设计(1)-架构分析及对焦考量 -  ...

我的镜头是整组对焦，通过调整后焦距离来实现聚焦，你的意思是600mm和800mm处像差的影响比在无穷远时的影响大，导致它的成像质量变低，实际上如果忽略像差影响，600mm和800mm的成像质量是比无穷远要好的，因为它们的倍率比无穷远的大，请问我的理解对吗？

海绵宝宝

DREAM也有梦想 发表于 2023-10-17 16:02
我的镜头是整组对焦，通过调整后焦距离来实现聚焦，你的意思是600mm和800mm处像差的影响比在无穷远时的影 ...

主要参考下面这个图，工作距离越近，物点对于镜头口径的NA值也就越大，就是图中标识的θ值。物距由远及近，NA由小变大，NA增大之后，同一个视场点发出来的光线入射到第一个镜片表面的角度差异就会增大，镜头需要兼容更大的入射角度的光线的像差，工作距离很近的时候，像差兼容的压力越为明显，因此，相同情况下开始优化，远处的像质会比近处的要好。
成像质量和倍率应该没有直接关系。

DREAM也有梦想

海绵宝宝 发表于 2023-10-17 16:11
主要参考下面这个图，工作距离越近，物点对于镜头口径的NA值也就越大，就是图中标识的θ值。物距由远及 ...

d=0.61

λ/NA，近处的NA大，所以能够看到的d小，分辨率高，但是由于光线入射角大导致像差大，近处比较难以优化，所以会造成分辨率比远处低的情况（600和800比无穷远低），如果优化好的话，就会出现分辨率比远处高（200比600和800都高），成像质量与波长和NA有关

海绵宝宝

DREAM也有梦想 发表于 2023-10-18 10:25
d=0.61λ/NA，近处的NA大，所以能够看到的d小，分辨率高，但是由于光线入射角大导致像差大，近处比较难以 ...

d=0.61λ/NA应该是衍射极限，相当于是没有几何像差的，我建议不要把没有像差的一些理论极限用于存在明显像差的系统。如果镜头已经跑到衍射极限那一步了，再来考虑。像差比较明显时，影响成像质量的瓶颈还是镜头参数而不是理论极限。

wangjiaqi_2018

海绵宝宝 发表于 2023-10-18 11:14
d=0.61λ/NA应该是衍射极限，相当于是没有几何像差的，我建议不要把没有像差的一些理论极限 ...

前辈，多问一嘴，所以在设计的时候就要考虑不同物距（近、中、远）的成像质量吗，比如说我一个照相物镜指标要求的工作距离范围是0.5m~无穷远，那设计优化的时候需要用多重结构分别针对0.5m、2m、5m（举个例子）来优化保证不同物距下MTF都不会有明显劣化，是这个思路不？

海绵宝宝

wangjiaqi_2018 发表于 2023-11-21 17:09
前辈，多问一嘴，所以在设计的时候就要考虑不同物距（近、中、远）的成像质量吗，比如说我一个照相物镜指 ...

是的，主要是关注近距离的像质，2m和5m实际上差异就不明显的