《典型光学系统.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《典型光学系统.ppt（95页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第八章第八章 典型光学系统典型光学系统8.1 人眼光学系统人眼光学系统 眼眼睛睛是是一一个个完完整整的的成成像像光光学学系系统统，同同时时又又是是目目视视光光学学系系统统的接收器，可以看成是整个光学系统的一个组成部分。的接收器，可以看成是整个光学系统的一个组成部分。1 1、眼睛结构、眼睛结构2 2、人眼的调节和适应、人眼的调节和适应 3 3、人眼的屈光度误差及其校正、人眼的屈光度误差及其校正4 4、人眼的分辨率和瞄准精度、人眼的分辨率和瞄准精度5 5、双眼的立体视觉双眼的立体视觉8.1.1 人眼的结构人眼的结构 人眼的生理结构人眼的生理结构人眼的光学结构人眼的光学结构简约眼简约眼人眼相当于照相
2、机人眼相当于照相机眼睛简化成一个折射球面的模型，即简约眼眼睛简化成一个折射球面的模型，即简约眼 折射面的曲率半径折射面的曲率半径像方介质的折射率像方介质的折射率网膜的曲率半径网膜的曲率半径物方焦距物方焦距像方焦距像方焦距光焦度光焦度5.56mm1.3339.7 mm-16.70mm22.26 mm59.88D简约眼简约眼简约眼简约眼n=1.33n=1.0R=5.56R=9.7人眼与照相机人眼与照相机眼眼睛睛如如同同一一只只自自动动变变焦焦和和自自动动改改变变光光圈圈大大小小的的照照相相机机。从从光光学学角角度度看看，眼眼睛睛中中三三个个最最重重要要的的部部分分是是水水晶晶体体、瞳瞳孔孔和和网网
3、膜膜，它它们们分分别别对对应与照相机中的镜头、光阑和底片。应与照相机中的镜头、光阑和底片。8.2 人眼的调节人眼的调节调节：调节：眼睛通过睫状肌作用改变光焦度的大小眼睛通过睫状肌作用改变光焦度的大小 以看清不同距离物体的过程称为调节。以看清不同距离物体的过程称为调节。远点：远点：眼睛能看清的最远点称为远点，用眼睛能看清的最远点称为远点，用R R表示表示近点近点：眼睛能看清的最近点称为近点，用：眼睛能看清的最近点称为近点，用P P表示表示调节范围调节范围：调节范围：调节范围A A表示为远点距和近点距的倒数之差表示为远点距和近点距的倒数之差 A、R、P的单位是屈光度的单位是屈光度（D）。眼睛在不同
4、年龄时的调节能力和调节范围眼睛在不同年龄时的调节能力和调节范围年年 龄龄1020304050607080近点距近点距(cm)-7-10-14-22-40-20010040远点距远点距（cm)2008040A=R-P(屈光度)141074.52.510.250人眼的适应人眼的适应 眼睛能适应不同亮暗环境的能力称为适应眼睛能适应不同亮暗环境的能力称为适应。适适应应可可分分为为明明适适应应和和暗暗适适应应。前前者者发发生生在在由由暗暗处处到到亮亮处处时时，适适应应时时间间大大约约几几分分钟钟；后后者者发发生生在在由由亮亮处到暗处时，适应时间大约处到暗处时，适应时间大约30-6030-60分钟分钟。p
5、141，表8-38.3 人眼的屈光度误差及其校正人眼的屈光度误差及其校正 正正常常人人眼眼完完全全放放松松时时，眼眼睛睛的的远远点点在在无无限限远远，则则称称其其为为正正常常眼眼，反反之之，称称为为非非正正常常眼眼。非非正正常常眼眼主主要要有以下三种类型：有以下三种类型：近视眼近视眼：远点距为负值，有限远：远点距为负值，有限远 远视眼远视眼：远点距为正值，有限远远点距为正值，有限远 散光眼散光眼：两个垂直子午面的远点距不同两个垂直子午面的远点距不同近视眼近视眼-r远视眼远视眼：r散光眼散光眼-r-r第一子午面第二子午面8.4 人眼的分辨力人眼的分辨力明视距离明视距离：人眼在近距离工作时的通常距
6、离：人眼在近距离工作时的通常距离 250 MM.250 MM.分分辨辨力力：眼眼睛睛能能分分辩辩两两个个很很靠靠近近的的点点的的能能力力称称为为眼眼睛睛的的分辨率。分辨率。最最小小分分辨辨角角：能能够够分分辩辩的的最最近近两两点点对对眼眼睛睛的的张张角角称称为为眼眼睛的最小分辩角：睛的最小分辩角：6060秒秒最最小小分分辨辨距距离离：在在明明视视距距离离处处（250MM250MM）最最小小分分辨辨角角对对应的线量：应的线量：0.0725MM0.0725MM。人眼的瞄准精度人眼的瞄准精度人人眼眼认认为为标标志志对对目目标标重重合合而而实实际际未未重重合合的的最最大误差大误差 。瞄准精度与分辨力成
7、正比，但不等于分辨力。瞄准精度与分辨力成正比，但不等于分辨力。K与对准方式有关：与对准方式有关：p143 表表8-4分辩力和瞄准精度分辩力和瞄准精度 两个不同的概念两个不同的概念分辨力是对分辨力是对静止静止的两个点的分辨能力的两个点的分辨能力瞄准精度是对两个瞄准精度是对两个相对运动相对运动点重合的判断。点重合的判断。两两个个概概念念又又是是相相互互联联系系的的，高高的的瞄瞄准准精精度度不不仅仅取取决决于高的分辩力，同时也取决合适的瞄准方式。于高的分辩力，同时也取决合适的瞄准方式。8.5 双眼的立体视觉双眼的立体视觉8.2 放大镜放大镜放大镜概述放大镜概述放大镜的工作原理放大镜的工作原理放大镜的
8、视放大率放大镜的视放大率放大镜的光束限制放大镜的光束限制放大镜用作目镜放大镜用作目镜8.2.1 放大镜概述放大镜概述 放大镜又称助视镜，放大镜又称助视镜，当被观察物体的细节对眼当被观察物体的细节对眼睛的张角小于最小分辩角（睛的张角小于最小分辩角（1 1）时，眼睛便无）时，眼睛便无法分辩其细节，只能借助于目视光学仪器将其法分辩其细节，只能借助于目视光学仪器将其放大后再去观察。由此引入放大后再去观察。由此引入视觉放大率视觉放大率。8.2.2 放大镜的工作原理图放大镜的工作原理图8.2.3 视觉放大率视觉放大率 定义：定义：通过目视光学仪器观察物体时，其像对通过目视光学仪器观察物体时，其像对眼睛张角
9、的正切与直接看物体时物体对眼睛张眼睛张角的正切与直接看物体时物体对眼睛张角的正切之比角的正切之比 视放大率是一种主观放大率，不同于前面介绍视放大率是一种主观放大率，不同于前面介绍的三种客观放大率。的三种客观放大率。放大镜的视放大率放大镜的视放大率 当人眼直接观察物体时当人眼直接观察物体时 当人眼通过放大镜观察物体时当人眼通过放大镜观察物体时视放大率视放大率通常通常D=250mm一般有：一般有：当当 时时当当 时时当当 时时（标称放大率）（标称放大率）（眼睛紧贴放大镜）（眼睛紧贴放大镜）8.2.4 放大镜的光束限制放大镜的光束限制放大镜与人眼组合成一个组合系统放大镜与人眼组合成一个组合系统孔径光
10、阑：人眼瞳孔孔径光阑：人眼瞳孔视场光阑：放大镜视场光阑：放大镜视场光阑与物（像面）不重合，必产生渐晕视场光阑与物（像面）不重合，必产生渐晕放大镜的光束限制图放大镜的光束限制图A1A2A3放大镜的像方视场角放大镜的像方视场角K=1.0K=0.5K=0根据像方视场角可计算出物方视场的大小。根据像方视场角可计算出物方视场的大小。当像平面在无限远时，当像平面在无限远时，y=ftgw8.2.5 放大镜用作目镜放大镜用作目镜提高放大镜放大率的可能性提高放大镜放大率的可能性一一般般说说，我我们们将将 确确定定为为放放大大镜镜的的视视放大率。放大率。放放大大率率取取决决于于焦焦距距，与与焦焦距距成成反反比比。
11、当当单单透透镜镜的的焦焦距距不不能能减减小小时时，放放大大率率受受到到限限制制，于于是是，有有了了显微镜。显微镜。8.38.3 显微系统显微系统 显微系统的构成显微系统的构成显微镜的成像原理显微镜的成像原理显微镜的视放大率显微镜的视放大率显微镜中的光束限制显微镜中的光束限制显微镜的分辨力显微镜的分辨力显微镜的有效放大率显微镜的有效放大率照明系统照明系统8.3.1 显微系统的构成显微系统的构成照明系统成像系统照明系统成像系统成像系统成像系统=物镜目镜物镜目镜 8.3.2 显微镜成像系统工作原理显微镜成像系统工作原理8.3.3 显微镜的视放大率（一）显微镜的视放大率（一）人眼直接观察物体人眼直接观
12、察物体人眼观察显微镜的像人眼观察显微镜的像显微镜的视放大率显微镜的视放大率显微镜的视放大率（二）显微镜的视放大率（二）显微镜为两次放大，放大率为两次放大的乘积显微镜为两次放大，放大率为两次放大的乘积显微镜实质上就是一个组合的放大镜显微镜实质上就是一个组合的放大镜 对显微镜成像的几点分析对显微镜成像的几点分析物平面应位于物镜的物方焦点到两倍焦距之间，以实现物平面应位于物镜的物方焦点到两倍焦距之间，以实现物镜的一级放大。物镜的一级放大。物平面应位于整个显微镜组合物方焦点以内，并十分靠物平面应位于整个显微镜组合物方焦点以内，并十分靠近物方焦点处，以使得物体经显微镜成像于近物方焦点处，以使得物体经显微
13、镜成像于250MM250MM以外以外至至处。处。显微镜可以通过调换不同倍率的物镜和目镜，方便迅速显微镜可以通过调换不同倍率的物镜和目镜，方便迅速地获得显微镜的多种放大率。地获得显微镜的多种放大率。显微镜因为有中间实像，能实现对物体的瞄准和测量显微镜因为有中间实像，能实现对物体的瞄准和测量。8.3.4 显微镜的光束限制孔径光阑显微镜的光束限制孔径光阑 低倍物镜为单组透镜，物镜框为孔径光阑低倍物镜为单组透镜，物镜框为孔径光阑高倍物镜为多组透镜，后组透镜框为孔径光阑高倍物镜为多组透镜，后组透镜框为孔径光阑测量显微镜用物方远心光路，孔径光阑设置在物镜的测量显微镜用物方远心光路，孔径光阑设置在物镜的像方
14、焦平面上像方焦平面上孔径光阑经目镜所成的像即为显微镜的出瞳孔径光阑经目镜所成的像即为显微镜的出瞳，观察时，观察时，眼瞳要与出瞳重合眼瞳要与出瞳重合 。显微镜的光束大小常用显微镜的光束大小常用NA表示表示出瞳直径与入射光束的大小及放大率有关出瞳直径与入射光束的大小及放大率有关显微镜的光束限制显微镜的光束限制视场光阑视场光阑显微镜要求无渐晕，故视场光阑须设置在物镜实像平面上显微镜要求无渐晕，故视场光阑须设置在物镜实像平面上。带入8-24，得：8.3.5 显微镜的分辨力显微镜的分辨力 显微镜的分辨力取决于光学系统对光的衍射状况。显微镜的分辨力取决于光学系统对光的衍射状况。根据瑞利判断，两个相邻像点之
15、间的间隔等于艾里斑根据瑞利判断，两个相邻像点之间的间隔等于艾里斑的半径时，则能被光学系统分辨。的半径时，则能被光学系统分辨。显微镜的分辨力用所能分辨的物方最小距离表示显微镜的分辨力用所能分辨的物方最小距离表示NA：数值孔径数值孔径 是光学系统的重要参数是光学系统的重要参数提高显微镜分辨力的可能性提高显微镜分辨力的可能性显微镜的分辨力主要取决于显微物镜的数值孔径显微镜的分辨力主要取决于显微物镜的数值孔径NA提高数值孔径的方法是增大孔径角，物方孔径角提高数值孔径的方法是增大孔径角，物方孔径角U最大最大可达可达6070，因此，显微物镜属于大孔径系统。，因此，显微物镜属于大孔径系统。提高数值孔径的另一
16、方法是提高物方空间的折射率，提高数值孔径的另一方法是提高物方空间的折射率，“油浸物镜油浸物镜”便是用于这一目的。（如杉木油或二碘甲烷便是用于这一目的。（如杉木油或二碘甲烷等），可使数值孔径达到等），可使数值孔径达到1.51.5光学显微镜的极限分辨距约为光学显微镜的极限分辨距约为 。/3提高显微镜分辨力的可能性提高显微镜分辨力的可能性提高显微镜分辨率的另一途径就是用电子束来代替光。提高显微镜分辨率的另一途径就是用电子束来代替光。根据德布罗意的物质波理论，运动的电子具有波动性，根据德布罗意的物质波理论，运动的电子具有波动性，而且速度越快，它的而且速度越快，它的“波长波长”就越短。就越短。电子显微镜
17、是电子显微镜是2020世纪最重要的发明之一。由于电子的速世纪最重要的发明之一。由于电子的速度可以加到很高，电子显微镜的分辨率可以达到纳米级度可以加到很高，电子显微镜的分辨率可以达到纳米级（1010-9-9M M）。）。8.3.6 显微镜的有效放大率显微镜的有效放大率【例题例题8-18-1】：如果要求读数显微镜的瞄准精度：如果要求读数显微镜的瞄准精度为为0.001MM0.001MM，求显微镜的放大率。，求显微镜的放大率。解：解：人眼直接观察人眼直接观察0.001MM的物体所对应的视角为的物体所对应的视角为 人人眼眼的的视视角角分分辨辨力力为为60，因因此此要要求求显显微微镜镜的的视视放放大大率为
18、率为分析如如果果使使用用10的的目目镜镜，则则根根据据公公式式可可以以求求得得物物镜镜的的放放大大倍数为倍数为由此可知，使用一个由此可知，使用一个8的显微物镜即能满足要求。的显微物镜即能满足要求。为了轻松观察，可将实际放大倍率取为了轻松观察，可将实际放大倍率取150，若目镜，若目镜放大倍率放大倍率15，则应选择物镜，则应选择物镜10 8.3.7 照明系统照明系统临界照明临界照明柯勒照明柯勒照明临界照明（阿贝照明）临界照明（阿贝照明）光源光源 物面（特点：窗对窗）物面（特点：窗对窗）不均匀不均匀优点：亮度高，结构简单优点：亮度高，结构简单缺点：照度不均匀缺点：照度不均匀 把光源的像成在物平面上，
19、可使物体最大程度的接收到光源的照明。柯勒照明柯勒照明 柯勒镜：柯勒镜：照明系统的入瞳（瞳对窗）照明系统的入瞳（瞳对窗）聚聚光光镜镜：把把孔孔径径光光阑阑成成像像在在显显微微镜镜物物面面上上，把把视视场场光光阑阑成像在显微镜入瞳处成像在显微镜入瞳处物面：显微镜的入窗（窗对瞳）物面：显微镜的入窗（窗对瞳）优点：照度均匀优点：照度均匀 缺点：结构复杂缺点：结构复杂两组镜头构成：照明系统与成像系统的匹配照明系统与成像系统的匹配 照明系统与成像系统的配合应注意两点：照明系统与成像系统的配合应注意两点：瞳窗要衔接，这样既能保证物体的照明范围又可以充分瞳窗要衔接，这样既能保证物体的照明范围又可以充分利用光能
20、利用光能照明系统必须提供被照物体有足够的孔径角，能满足成照明系统必须提供被照物体有足够的孔径角，能满足成像系统的数值孔径，以确保成像系统的性能。像系统的数值孔径，以确保成像系统的性能。8.3.8 显微镜应用的拓展显微镜应用的拓展 从对物体成像的特点来分，对近距离成像的光从对物体成像的特点来分，对近距离成像的光学系统都可以归类于显微镜，近代显微镜常在学系统都可以归类于显微镜，近代显微镜常在系统中加入其它镜组，以扩大显微镜的功能。系统中加入其它镜组，以扩大显微镜的功能。无限筒长的显微物镜无限筒长的显微物镜 优点：物镜和辅助物镜之间是平行光，有利于装配和调整，优点：物镜和辅助物镜之间是平行光，有利于
21、装配和调整，可以在其间加入棱镜、滤光片和偏振片，而不会引起像点位可以在其间加入棱镜、滤光片和偏振片，而不会引起像点位置的变化及产生双像、叠影等。置的变化及产生双像、叠影等。物镜物镜 辅助物镜辅助物镜焦度计焦度计激光共聚焦显微镜激光共聚焦显微镜显微摄影系统显微摄影系统显微镜与摄影系统组合显微镜与摄影系统组合摄影物镜直接置于目镜的后方，使目镜所成的虚像，成摄影物镜直接置于目镜的后方，使目镜所成的虚像，成像在照相底片或像在照相底片或CCDCCD上。上。摄影物镜直接代替目镜，该目镜称为摄影目镜，为使整摄影物镜直接代替目镜，该目镜称为摄影目镜，为使整个共轭物像距不致于太大，目镜应设计成负光组。个共轭物像
22、距不致于太大，目镜应设计成负光组。数字显微镜数字显微镜显微物镜的像面上，直接放置显微物镜的像面上，直接放置CCDCCD接收器，连接到计算接收器，连接到计算机上，还可以对显微镜的图像进行测量和实时处理，图机上，还可以对显微镜的图像进行测量和实时处理，图像的大小也可以通过像的大小也可以通过CCDCCD靶面上的象素面积计算出来靶面上的象素面积计算出来 习题（P.174页第5题）1008.4 望远系统望远系统望远系统的组成望远系统的组成望远系统的放大率望远系统的放大率望远系统的分类及特点望远系统的分类及特点望远系统的分辨力望远系统的分辨力望远系统的有效放大率望远系统的有效放大率望远系统的光束限制望远系
23、统的光束限制望远镜的辅助系统望远镜的辅助系统目镜目镜8.4.1 望远系统的组成及工作原理望远系统的组成及工作原理组成：物镜组成：物镜+目镜目镜特点：物镜的像方焦点重合于目镜的物方焦点。特点：物镜的像方焦点重合于目镜的物方焦点。无焦系统无焦系统改变目镜位置可以观察近距离物体改变目镜位置可以观察近距离物体望远系统的分类望远系统的分类开普勒型开普勒型 特点：目镜焦距为正光组，有中间实像，成倒像特点：目镜焦距为正光组，有中间实像，成倒像 结构长结构长伽利略型伽利略型 特点：目镜焦距为负光组，无中间实像，成正立像特点：目镜焦距为负光组，无中间实像，成正立像 结构短结构短开普勒型开普勒型伽利略型伽利略型8
24、.4.2 望远系统的视觉放大率望远系统的视觉放大率人眼直接观察时物体对人眼的张角与物体对仪器的张角相等人眼直接观察时物体对人眼的张角与物体对仪器的张角相等望远系统的视放大率等于仪器的角放大率望远系统的视放大率等于仪器的角放大率视放大率还可以表示为视放大率还可以表示为 8.4.3 望远镜的分辨力望远镜的分辨力理论极限分辨角（瑞利判据）理论极限分辨角（瑞利判据）望远镜的分辨力取决于入瞳直径望远镜的分辨力取决于入瞳直径D（MM）=120/D(道威判据）有效放大率和工作放大率有效放大率和工作放大率 有有效效放放大大率率：是是指指望望远远系系统统的的分分辨辨角角经经放放大大后后也也恰恰能能被被人人眼眼极
25、极限限分分辨辨角角分分辨辨的的放放大大率率，即即望望远远系系统统的的分分辨辨率率与与人人眼眼分辨率相匹配的放大率分辨率相匹配的放大率。工作放大率：工作放大率：是指满足人眼极限分辨率是指满足人眼极限分辨率2 23 3倍时的放大率倍时的放大率.相对孔径：相对孔径：D/F。F 为物镜焦距，为物镜焦距，D为为入瞳直径入瞳直径=60/=D/2.3=D【例题例题】经纬仪望远镜满足视觉放大率，使用夹线瞄准形经纬仪望远镜满足视觉放大率，使用夹线瞄准形式，求望远镜的瞄准精度式，求望远镜的瞄准精度。解：夹线瞄准形式下眼睛的瞄准精度解：夹线瞄准形式下眼睛的瞄准精度 则望远镜的瞄准精度则望远镜的瞄准精度8.4.4 望
26、远系统的光束限制望远系统的光束限制孔孔径径光光阑阑 ：望望远远镜镜的的物物镜镜框框就就是是孔孔径径光光阑阑，也也是是入入瞳瞳，出瞳位于目镜像方焦点外侧附近。出瞳位于目镜像方焦点外侧附近。视视场场光光阑阑 ：物物镜镜像像方方焦焦面面上上的的分分划划板板是是视视场场光光阑阑，直直径为：径为：或：或：开普勒型和伽利略型开普勒型和伽利略型光束限制的比较光束限制的比较 孔径光阑：孔径光阑：物镜框物镜框 眼瞳眼瞳视场光阑：视场光阑：分划板分划板 物镜框（有渐晕）物镜框（有渐晕）渐晕光阑：渐晕光阑：目镜目镜 视场大小视场大小：类型：类型：开普勒型开普勒型 伽利略型伽利略型8.4.5 望远镜中的辅助系统望远镜
27、中的辅助系统转像系统转像系统 透镜转像透镜转像 一般有两种形式，单组正透镜和双组正透镜一般有两种形式，单组正透镜和双组正透镜 棱镜转像棱镜转像透镜转像系统透镜转像系统单透镜组转像单透镜组转像双透镜组转像双透镜组转像棱镜转像系统棱镜转像系统8.4.6 望远镜中的辅助系统场镜望远镜中的辅助系统场镜场镜是一个正透镜组，将其放置在物镜的焦面上，可以场镜是一个正透镜组，将其放置在物镜的焦面上，可以在不改变系统放大率的前提下，改变轴外光束的走向，在不改变系统放大率的前提下，改变轴外光束的走向，降低其在目镜上的高度，或让更多的光线通过系统，降低其在目镜上的高度，或让更多的光线通过系统，场镜场镜物镜物镜目镜目
28、镜目镜目镜的放大率目镜的放大率目镜的孔径与视场目镜的孔径与视场目镜的视度调节目镜的视度调节目镜的放大率目镜的放大率目镜相当于放大镜目镜相当于放大镜 将位于焦点附近的物体成像于无限远至将位于焦点附近的物体成像于无限远至250MM250MM处。处。目镜的孔径和视场目镜的孔径和视场目镜用反向光路来分析目镜用反向光路来分析 入瞳即为望远系统的出瞳，略大于人眼的瞳孔直径，焦距为入瞳即为望远系统的出瞳，略大于人眼的瞳孔直径，焦距为25MM25MM左右。左右。目镜相对孔径目镜相对孔径 较小，属小孔径系统较小，属小孔径系统 目镜视场为目镜视场为 较大，属大视场系统较大，属大视场系统目镜的视度调节目镜的视度调节
29、目镜的调节是为了适应不同视度的人眼需要目镜的调节是为了适应不同视度的人眼需要目镜的前后调节可以让物体的物距发生变化而获得不同远近距离的目镜的前后调节可以让物体的物距发生变化而获得不同远近距离的像，与人眼的远点距相匹配。像，与人眼的远点距相匹配。目镜的调节量目镜的调节量8.5 照相和投影系统照相和投影系统摄影（照相）系统摄影（照相）系统 包括包括光学照相机、电视摄像机、光学照相机、电视摄像机、CCD摄像机和数码照相机等摄像机和数码照相机等 投影系统投影系统 幻灯机、书写投影仪、液晶投影仪、放映机等幻灯机、书写投影仪、液晶投影仪、放映机等8.5.1 照相系统照相系统组成组成 由摄影物镜和感光器件组
30、成由摄影物镜和感光器件组成 感光器件：感光器件：感光胶片、感光胶片、CCD、电子光学变像管、电子光学变像管、电视摄像管电视摄像管 物镜物镜 主要参数主要参数：焦距：焦距：F ；视场：视场：；相对孔径：相对孔径：或光圈数：或光圈数：摄影物镜（一）摄影物镜（一）焦距焦距 焦距决定成像的大小比例焦距决定成像的大小比例 拍摄远处物体拍摄远处物体 拍摄近处物体拍摄近处物体 航摄镜头的焦距可达数百毫米甚至数米航摄镜头的焦距可达数百毫米甚至数米 摄影物镜（二）摄影物镜（二）相对孔径相对孔径 相对孔径决定像面照度相对孔径决定像面照度 中心中心 边缘边缘 光圈分值的方法：每增大一挡光圈值，对应的像平面照度依次减
31、光圈分值的方法：每增大一挡光圈值，对应的像平面照度依次减半。半。光圈值按公比光圈值按公比 的等比级数变化的等比级数变化 摄影物镜（三）摄影物镜（三）视场视场 视场决定摄影系统成像的范围，视场决定摄影系统成像的范围，视场的大小由物镜的焦距和接收器视场的大小由物镜的焦距和接收器的尺寸决定。的尺寸决定。长焦距和短焦距物镜分别称作远摄物镜和广角物镜。普通照相机长焦距和短焦距物镜分别称作远摄物镜和广角物镜。普通照相机标准镜头的焦距介于两者之间标准镜头的焦距介于两者之间 常用接收器规格常用接收器规格同一视场采用不同的接收器，要求的物镜焦距也不相同。胶同一视场采用不同的接收器，要求的物镜焦距也不相同。胶片的
32、尺寸大，要求物镜的焦距也大。片的尺寸大，要求物镜的焦距也大。CCD接收器小，镜头焦接收器小，镜头焦距也小。使用距也小。使用 6-15MM 镜头和一定大小镜头和一定大小CCD的数码相机与使的数码相机与使用用 28-72MM镜头的传统胶卷相机的视场范围可以是完全一样镜头的传统胶卷相机的视场范围可以是完全一样的。使问题更复杂化的是，数码相机中使用的的。使问题更复杂化的是，数码相机中使用的CCD 大小并非大小并非完全一样。一般人使用完全一样。一般人使用 135MM 胶卷的相机时，很容易根据胶卷的相机时，很容易根据视场要求选择镜头的类型。为使数码相机的此参数也容易识视场要求选择镜头的类型。为使数码相机的
33、此参数也容易识别，许多制造商都将别，许多制造商都将CCD镜头的焦距用等价镜头的焦距用等价135MM胶片的焦胶片的焦距来标称，称作等价距来标称，称作等价135MM典型的值。典型的值。普通相机与数码相机镜头的等价焦距普通相机与数码相机镜头的等价焦距 分辨力分辨力摄摄影影系系统统的的分分辨辨率率是是以以像像平平面面上上每每毫毫米米内内能能分分辨辨开开的的线线对对数数来来表表示示，其大小取决于物镜的分辨率和接收器的分辨率其大小取决于物镜的分辨率和接收器的分辨率。摄摄影影胶胶片片的的分分辨辨力力很很容容易易达达到到200200L/MM，CCDCCD的的分分辨辨力力取取决决于于象象素素的的大大小小，目目前
34、前CCDCCD的的象象素素尺尺寸寸为为6 61414微微米米，对对应应的的线线对对数数为为85853535L/MM。摄影物镜的调焦摄影物镜的调焦对不同距离的物体成像时，要保证像面位置不变，需要改变物镜位对不同距离的物体成像时，要保证像面位置不变，需要改变物镜位置，这一过程称为调焦置，这一过程称为调焦外调焦外调焦 整组调焦整组调焦 前组调焦前组调焦内调焦内调焦例题例题有一照相物镜，焦距为有一照相物镜，焦距为50 50 MM，拍摄不同距离时需进行调焦。当，拍摄不同距离时需进行调焦。当拍摄距离为拍摄距离为1 1M时，计算物镜相对于拍摄距离时的调焦距离和方向。时，计算物镜相对于拍摄距离时的调焦距离和方
35、向。例题例题 上例中上例中 若整组物镜由前片和后片组成，采用物镜中的前片进行调若整组物镜由前片和后片组成，采用物镜中的前片进行调焦，设前片的焦距为焦，设前片的焦距为 MM。计算相对于拍摄距离时的调焦距。计算相对于拍摄距离时的调焦距离和方向离和方向。例题例题两透镜组成的系统，两透镜组成的系统，F1 1=500MM，F2 2=-400MM=-400MM，两透镜间距，两透镜间距D D=300MM=300MM，求组合透镜的焦距。若用透镜观察求组合透镜的焦距。若用透镜观察200M200M处的物体，负透镜应如何移动调焦才能处的物体，负透镜应如何移动调焦才能使得像面的位置不变，此时透镜组的焦使得像面的位置不变，此时透镜组的焦距又为多少距又为多少8.5.2 投影系统投影系统组成组成 照明系统投影物镜照明系统投影物镜 照明系统：大多数采用柯拉照明方式照明系统：大多数采用柯拉照明方式 投影物镜：投影物镜：主要参数：放大率主要参数：放大率 焦距焦距 相对孔径相对孔径 视场视场投影物镜的光学参数投影物镜的光学参数垂轴放大率由银幕尺寸对图片尺寸之比确定垂轴放大率由银幕尺寸对图片尺寸之比确定焦距焦距 视场视场相对孔径相对孔径