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物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)第四章第一頁,共九十九頁,2022年,8月28日因?yàn)槊總€(gè)光學(xué)零件都有一定的大小,能夠進(jìn)入系統(tǒng)成像的光束總有一定限制的。決定每個(gè)光學(xué)零件尺寸的就是系統(tǒng)中成像光束的位置和大小。光學(xué)系統(tǒng)除了物象共軛,成像放大率要求外,還要有一定成像范圍的要求。因?yàn)橄衿矫嫔弦幸欢ǖ墓饽芎头从澄锩婕?xì)節(jié)的能力(分辨率,由衍射理論知與孔徑成正比的)。第二頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌及其作用1.作用限制成像光束的孔徑角,成像的范圍,當(dāng)然也就限制了進(jìn)光量的多少,像的亮度;就限制了成像的大小了。通光孔徑例:在光學(xué)系統(tǒng)中,裝夾透鏡和其他零件的金屬框的內(nèi)孔邊緣就是限制光束的光孔。而僅僅靠他們來限制光束不遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,還需要特意設(shè)置限制光束的裝置的。2.光闌帶孔的金屬薄片。通常形狀是圓的,其中心和光軸重合,其平面與光軸垂直。光闌第三頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌的分類1.孔徑光闌它是限制軸上物點(diǎn)成像光束立體角的。在有些光學(xué)系統(tǒng)中是有特定要求的。它決定軸上點(diǎn)發(fā)出的平面光束的孔徑角。M1N1光闌第四頁,共九十九頁,2022年,8月28日(1)在目視光學(xué)系統(tǒng)中,光闌或者光闌的像一定要在光學(xué)系統(tǒng)的外邊,使眼睛的瞳孔可以與之重合,以達(dá)到良好的觀察效果。例:(2)在計(jì)量光學(xué)系統(tǒng)中,為了達(dá)到精確的測(cè)量,光闌常放在物鏡的焦平面上。形成“遠(yuǎn)心光路”。除此以外,光學(xué)系統(tǒng)中的光闌位置是可以任意選擇的,但是,合理的選擇光闌的位置可以改善軸外點(diǎn)的成像質(zhì)量。12M1M2N1N2光闌第五頁,共九十九頁,2022年,8月28日當(dāng)光闌位置改變時(shí),應(yīng)相應(yīng)的改變其大小,以保證軸上點(diǎn)光束的孔徑角不變合理選擇光闌的位置,在保證成像質(zhì)量的前提下,可以使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的尺寸減少,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)均稱。12M1M2N1N2光闌第六頁,共九十九頁,2022年,8月28日2.視場(chǎng)光闌它是決定物平面上或物空間中成像范圍的光闌。以上的兩種光闌是光學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)中最重要的光闌,任何系統(tǒng)都有這兩種光闌的。3.消雜光光闌(3)該光闌不限制通過光學(xué)系統(tǒng)的成像光束,只限制那些從非成像物體射來的光,例如:各反射面反射的光,儀器內(nèi)壁反射的光等。(1)雜光(2)其危害:使像面產(chǎn)生明亮的背景,降低像的襯度非成像的光,來自反射面反射的光,儀器內(nèi)壁反射的光等。第七頁,共九十九頁,2022年,8月28日(4)當(dāng)然也只是一些重要的光學(xué)系統(tǒng),專門設(shè)置消雜光光闌的,且可以有幾個(gè)的。例如:天文望遠(yuǎn)鏡,長(zhǎng)焦距平行光管等。(5)一般的系統(tǒng)僅僅使用其鏡管內(nèi)壁加工成內(nèi)螺紋,并涂以黑色無光漆或者煮黑來達(dá)到消雜光的目的。分劃板消雜光光闌物鏡第八頁,共九十九頁,2022年,8月28日第一節(jié)光闌1、孔徑光闌的定義和作用一、孔徑光闌(ApertureStops)
★含義1:限制軸上物點(diǎn)成像光束孔徑角大小的光闌?!拗瞥上窆馐统上穹秶诰彭?,共九十九頁,2022年,8月28日★含義2:孔徑光闌的位置不同,但都起到了對(duì)軸上物點(diǎn)成像光束寬度的限制作用;只需相應(yīng)的改變光闌大小,即可保證軸上物點(diǎn)成像光束的孔徑角不變。第十頁,共九十九頁,2022年,8月28日
★含義3:孔徑光闌的位置不同,則對(duì)應(yīng)于選擇軸外物點(diǎn)發(fā)出光束的不同部分參與成像。★孔徑光闌的定義:1)限制軸上物點(diǎn)成像光束孔徑角的大?。▽挾龋?;2)選擇軸外物點(diǎn)成像光束的位置。第十一頁,共九十九頁,2022年,8月28日2、入射光瞳與出射光瞳(EntranceandExitpupils)★Pupils:
TheimageoftheApertureStops★入射光瞳:孔徑光闌經(jīng)其前面光學(xué)系統(tǒng)所成的像(物空間)★出射光瞳:孔徑光闌經(jīng)其后面光學(xué)系統(tǒng)所成的像(像空間)照相機(jī)鏡頭中的孔徑光闌第十二頁,共九十九頁,2022年,8月28日孔徑光闌孔徑光闌物像關(guān)系后面光學(xué)系統(tǒng)入瞳出瞳孔徑光闌前面光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)第十三頁,共九十九頁,2022年,8月28日★孔徑光闌、入瞳與出瞳出瞳入瞳孔徑光闌1)入瞳:決定光學(xué)系統(tǒng)的物方光束的孔徑角。2)出瞳:決定光學(xué)系統(tǒng)的像方光束的孔徑角。3)孔徑光闌:實(shí)際起對(duì)光束限制作用的元件,決定了入瞳、出瞳;三者互為物像關(guān)系。第十四頁,共九十九頁,2022年,8月28日3、關(guān)于孔徑光闌需要注意的幾個(gè)問題(1)
軸上物點(diǎn)的位置發(fā)生變化,孔徑光闌也會(huì)變化。
(2)幾個(gè)口徑一定的透鏡組合,判斷確定的軸上物點(diǎn)位置的孔徑光闌:★追跡光線法:過軸上物點(diǎn)的任一條近軸光線,求其在每個(gè)折射面的投射高度與實(shí)際口徑的比值,比值最大的折射面的邊框?yàn)橥哥R組的孔徑光闌。第十五頁,共九十九頁,2022年,8月28日將光學(xué)系統(tǒng)中所有光學(xué)零件的通光孔,分別通過其前面的光學(xué)零件成像到整個(gè)系統(tǒng)的物空間去,入射光瞳必然是其中對(duì)物平面中心的張角為最小的一個(gè)。入射光瞳的特性入射光瞳入射光瞳必定是對(duì)物面中心的張角最小的一個(gè)孔徑光闌-U第十六頁,共九十九頁,2022年,8月28日出射光瞳的特性出射光瞳出射光瞳必定是對(duì)像面中心的張角最小的一個(gè)孔徑光闌將光學(xué)系統(tǒng)中所有光學(xué)零件的通光孔,分別通過其后面的光學(xué)零件成像到整個(gè)系統(tǒng)的像空間去,則出射光瞳必然是其中對(duì)像平面中心的張角為最小的一個(gè)。第十七頁,共九十九頁,2022年,8月28日★成像張角比較法:
a.將光學(xué)系統(tǒng)所有光闌(各個(gè)透鏡和光圈等),對(duì)其前面的光學(xué)系統(tǒng)(物空間)成像,求像之大小和位置;b.由物位置(軸上點(diǎn))向各像邊緣、第一個(gè)透鏡邊緣分別作連線,求張角最小值即為入瞳,相應(yīng)的共軛物為孔徑光闌;c.孔徑光闌對(duì)后面光學(xué)系統(tǒng)(像空間)所成像即是出瞳。第十八頁,共九十九頁,2022年,8月28日例1:已知物點(diǎn)A離透鏡1的距離為-l1=30mm,透鏡1的通光口徑D1=30mm,光孔2的直徑D2=22mm,像點(diǎn)A’離透鏡的距離l1′=60mm,透鏡與光孔之間距離為d=10mm,試確定這個(gè)系統(tǒng)的孔徑光闌、入瞳和出瞳。ABA'B'12解:判斷孔徑光闌:軸上物點(diǎn)的成像張角比較法1)透鏡1框內(nèi)孔相對(duì)于前面光學(xué)系統(tǒng)的像與自身重合。2)光孔2相對(duì)于前面透鏡成像:2′第十九頁,共九十九頁,2022年,8月28日ABA'B'123)D1,D2'對(duì)軸上物點(diǎn)A的張角:
D2′的張角最小,最能限制軸上物點(diǎn)A的成像光束,為入瞳,即光孔2為孔徑光闌,U2為物方孔徑角。光孔2后面無透鏡,孔徑光闌與出瞳重合,U2′為像方孔徑角。2′第二十頁,共九十九頁,2022年,8月28日(3)孔徑光闌位置的安放原則:a.目視光學(xué)系統(tǒng),出瞳與人眼瞳孔銜接(光瞳銜接原則);b.投影計(jì)量光學(xué)系統(tǒng),保證投影像的倍率不因物距變化;c.對(duì)軸外光束像差校正;d.各光學(xué)元件的口徑匹配。第二十一頁,共九十九頁,2022年,8月28日★理想光學(xué)系統(tǒng):主光線必然通過入瞳及出瞳的中心。4、主光線(Chiefray):出瞳入瞳孔徑光闌★定義:離軸物點(diǎn)發(fā)出的、通過孔徑光闌中心的光線?!镏鞴饩€是通過孔徑光闌、并參與成像的物光束的中心光線。第二十二頁,共九十九頁,2022年,8月28日二、視場(chǎng)光闌(FieldStops)
1、視場(chǎng)光闌:★定義:在物/像面上安放的、限定光學(xué)系統(tǒng)成像范圍的光闌?!镂锓揭晥?chǎng):能夠清晰成像的物面范圍;★像方視場(chǎng):相應(yīng)的能夠清晰成像的像面范圍;2、入射窗與出射窗★入射窗:視場(chǎng)光闌經(jīng)其前面光學(xué)系統(tǒng)所成的像(物空間)★出射窗:視場(chǎng)光闌經(jīng)其后面光學(xué)系統(tǒng)所成的像(像空間)3、視場(chǎng)光闌、入射窗與出射窗三者互為物象關(guān)系。第二十三頁,共九十九頁,2022年,8月28日視場(chǎng)光闌
限制物平面或物空間范圍的光闌稱視場(chǎng)光闌。
Q1Q2是視場(chǎng)光闌。Q'1Q'2為入射窗;Q1Q2本身也為出射窗。通常設(shè)置在系統(tǒng)的實(shí)像平面或物平面出射光瞳孔徑光闌入射光瞳BAQ1Q2P1P2P'2P'1P''1P''2O1P''PP'O2-UU'視場(chǎng)光闌(出射窗)入射窗Q1’Q2’第二十四頁,共九十九頁,2022年,8月28日孔徑光闌出射光瞳入射光瞳AB視場(chǎng)光闌入射窗出射窗C可見僅僅B點(diǎn)以內(nèi)的物點(diǎn)可以被系統(tǒng)成像。B點(diǎn)與入射光瞳中心的連線與光軸的夾角最小。入射窗對(duì)入射光瞳中心的張角為最小的出射窗對(duì)出射光瞳中心的張角為最小的視場(chǎng)角孔徑光闌為無限小時(shí),物面范圍由入窗邊緣與入瞳中心連線決定。第二十五頁,共九十九頁,2022年,8月28日(2)計(jì)算這些像的邊緣對(duì)入瞳中心的張角大小。張角最小者即為入射窗,入射窗對(duì)應(yīng)的光學(xué)零件視場(chǎng)光闌.入射窗邊緣對(duì)入瞳中心的張角為物方視場(chǎng)角,同時(shí)也決定了視場(chǎng)邊緣點(diǎn)。視場(chǎng)光闌經(jīng)后面光學(xué)零件所成的像即為出射窗,出射窗對(duì)出瞳中心的張角即為像方視場(chǎng)角。視場(chǎng)光闌是對(duì)一定位置的孔徑光闌而言的。確定視場(chǎng)光闌的方法:
(1)把孔徑光闌以外的所有光孔經(jīng)前面的光學(xué)系統(tǒng)成像到物空間,確定入瞳中心位置(實(shí)際上在確定孔徑光闌時(shí)這一步驟已完成)。第二十六頁,共九十九頁,2022年,8月28日B'ABO'2O1O2PP'A'ωP''ω'入射窗出射光瞳孔徑光闌入射光瞳孔徑光闌為無限小時(shí),物面范圍由入窗邊緣與入瞳中心連線決定。線視場(chǎng):物方線視場(chǎng)為物高的兩倍,以2y表示。像方線視場(chǎng)為像高的兩倍,以2y'表示。第二十七頁,共九十九頁,2022年,8月28日減小孔徑光闌并不會(huì)對(duì)視場(chǎng)產(chǎn)生影響孔徑光闌的變化孔徑光闌BAP1P2O1P''PPO2-UU'主光線視場(chǎng)光闌在像方對(duì)光線的限制在本質(zhì)上是在物方對(duì)光線的限制。第二十八頁,共九十九頁,2022年,8月28日例:有一個(gè)由三個(gè)光學(xué)零件組成的光組,透鏡O1,其口徑D1=4mm.f’1=36mm,透鏡O2,其口徑D2=12mm,f’2=15mm,二透鏡間隔195mm,在離透鏡O1右180mm處設(shè)有一光孔D3=10mm,物點(diǎn)離透鏡Ol為-45mm.1)求孔徑光闌和入瞳出瞳的大小和位置?2)求視場(chǎng)光闌和入窗出窗的大小和位置?AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm第二十九頁,共九十九頁,2022年,8月28日解:光孔D3經(jīng)O1成像在O1左方與物點(diǎn)重合AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm第三十頁,共九十九頁,2022年,8月28日透鏡O2經(jīng)O1成像
AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm第三十一頁,共九十九頁,2022年,8月28日AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm(1)求孔徑光闌、入瞳、出瞳U1最小,故物鏡框O1是入瞳,也是孔徑光闌。它經(jīng)O2的像為出瞳。
第三十二頁,共九十九頁,2022年,8月28日AO1O2D3180195F245D1=4mmD3=10mmD2=12mm(2)求視場(chǎng)光闌、入窗、出窗
故光孔O3為視場(chǎng)光闌,入窗與物平面重合,大小為2.5mm,出窗在無窮遠(yuǎn)
ω3ω2第三十三頁,共九十九頁,2022年,8月28日第二節(jié)照相系統(tǒng)中的光闌
一、照相機(jī)的三個(gè)組成部分
鏡頭、可變光闌(孔徑光闌)、感光底片/暗盒(視場(chǎng)光闌)第三十四頁,共九十九頁,2022年,8月28日一、照相系統(tǒng)由三部分組成鏡頭:將外界景物成像在底片上。光闌:調(diào)節(jié)成像光束寬度從而調(diào)節(jié)光能量。底片架框:確定景物的成像范圍。照相機(jī)和光闌的作用第三十五頁,共九十九頁,2022年,8月28日f/1f/1.4f/2f/2.8f/4f/5.6f/8f/11f/16f/22f/32f/45f/64第三十六頁,共九十九頁,2022年,8月28日
★軸上物點(diǎn):孔徑光闌在不同位置,對(duì)成像光束寬度的限制作用相同:都是光束的中間部分參與成像。★軸外物點(diǎn):孔徑光闌在不同位置,參與成像光束的空間位置不同,成像質(zhì)量不同。——軸外光束決定孔徑光闌的位置假設(shè):透鏡口徑足夠大M′N′MNA′A第三十七頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第三十八頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第三十九頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響孔徑光闌位置移動(dòng),對(duì)軸上成像光束并無影響。第四十頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第四十一頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第四十二頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響第四十三頁,共九十九頁,2022年,8月28日光闌位置對(duì)成像光束的影響孔徑光闌位置移動(dòng),對(duì)軸外成像光束有明顯影響。第四十四頁,共九十九頁,2022年,8月28日1、漸暈現(xiàn)象:像平面的邊緣比中間暗(離軸物點(diǎn))。二、漸暈光闌(Vignettingstop)
第四十五頁,共九十九頁,2022年,8月28日漸暈光闌第四十六頁,共九十九頁,2022年,8月28日漸暈光闌第四十七頁,共九十九頁,2022年,8月28日漸暈光闌第四十八頁,共九十九頁,2022年,8月28日漸暈光闌漸暈光闌第四十九頁,共九十九頁,2022年,8月28日漸暈光闌
軸外物點(diǎn)充滿孔徑光闌的光束被部分地?cái)r截,稱為“漸暈”。該光闌稱為“漸暈光闌”,漸暈光闌多為透鏡框。漸暈光闌的作用是參與限制軸外點(diǎn)成像光束。第五十頁,共九十九頁,2022年,8月28日漸暈光闌“漸暈系數(shù)”:第五十一頁,共九十九頁,2022年,8月28日
三、照相系統(tǒng)的光闌總結(jié)3、感光底片邊框,即視場(chǎng)光闌;1、根據(jù)軸外光束的像質(zhì)選擇孔徑光闌位置;2、軸外點(diǎn)成像光束寬度取決于孔徑光闌、漸暈光闌均有關(guān);4、孔徑光闌一般為圓形,視場(chǎng)光闌為圓形或者矩形。孔徑光闌在物鏡中的位置第五十二頁,共九十九頁,2022年,8月28日
第三節(jié)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中成像光束的選擇
一、雙目望遠(yuǎn)鏡的組成
1、構(gòu)成轉(zhuǎn)像物鏡、目鏡的共同焦面上第五十三頁,共九十九頁,2022年,8月28日2、光學(xué)參數(shù)★視覺放大率:★視場(chǎng)角:★物鏡焦距:★目鏡焦距:★出瞳直徑:★出瞳距離:望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖與人眼聯(lián)用,滿足光瞳銜接原則第五十四頁,共九十九頁,2022年,8月28日★目視光學(xué)系統(tǒng)的視角放大率:遠(yuǎn)處物體經(jīng)系統(tǒng)所成的像對(duì)眼睛張角的正切,與該物體直接對(duì)眼睛張角的正切之比。*概念區(qū)別:角放大率復(fù)習(xí):第二章第五十五頁,共九十九頁,2022年,8月28日3、分劃板——視場(chǎng)光闌分劃板位于物、目?jī)社R的共同焦面上:入射窗、出射窗均在無窮遠(yuǎn)處,分別與物、像面重合。望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖出瞳入瞳第五十六頁,共九十九頁,2022年,8月28日hz物hz目hz分1)物鏡的左側(cè)10mm;2)物鏡上;3)物鏡右側(cè)10mm。2、孔徑光闌的位置:二、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中的光束限制
1、光瞳銜接原則:
——前面系統(tǒng)的出瞳與后面系統(tǒng)的入瞳重合?!镒粉E主光線的投射高度第五十七頁,共九十九頁,2022年,8月28日望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的光闌位置實(shí)際系統(tǒng)中,物鏡框前后10mm左右放置孔徑光闌;分劃板為視場(chǎng)光闌;孔徑光闌對(duì)目鏡成的像距即為出瞳距離lz>6mm第五十八頁,共九十九頁,2022年,8月28日hz物hz目hz分1)光闌在物鏡的左側(cè)10mm(ω=4.25°):
正切計(jì)算法第五十九頁,共九十九頁,2022年,8月28日2)光闌在物鏡上:
正切計(jì)算法第六十頁,共九十九頁,2022年,8月28日3)光闌在物鏡右側(cè)10mm:
正切計(jì)算法第六十一頁,共九十九頁,2022年,8月28日三、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)光束限制的總結(jié)1、兩光學(xué)系統(tǒng)聯(lián)用時(shí),一般應(yīng)滿足光瞳銜接原則;2、目視光學(xué)系統(tǒng)的出瞳一般在外,且不小于6mm;4、分劃板就是視場(chǎng)光闌。3、孔徑光闌大致在物鏡左右;
4、光闌位置對(duì)軸外光束位置的選擇(1)(1)(2)(3)(3)(2)第六十二頁,共九十九頁,2022年,8月28日
第四節(jié)顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制和分析
一、簡(jiǎn)單顯微鏡系統(tǒng)中的光束限制
1、顯微鏡系統(tǒng)的構(gòu)成第六十三頁,共九十九頁,2022年,8月28日二、遠(yuǎn)心光路
1、孔徑光闌在物鏡上(a)測(cè)距原理:(b)調(diào)焦不準(zhǔn):2)由于調(diào)焦不精確,引起像平面和標(biāo)尺平面不重合,從而導(dǎo)致測(cè)量誤差。1)入瞳與物鏡邊框重合;第六十四頁,共九十九頁,2022年,8月28日2、孔徑光闌在物鏡的像方焦平面上1)入瞳位于物方無窮遠(yuǎn)。A和A1、B和B1的主光線分別重合,且軸外點(diǎn)的主光線平行于主軸。3)主光線是物點(diǎn)成像光束的中心軸,則物點(diǎn)A1B1在刻尺平面構(gòu)成的兩個(gè)彌散斑的中心間隔始終不變?!?/p>
物方遠(yuǎn)心光路
(a)測(cè)距原理:(b)調(diào)焦不準(zhǔn):第六十五頁,共九十九頁,2022年,8月28日2023/2/2666CCD偏左CCD偏右沒有遠(yuǎn)心鏡頭加上遠(yuǎn)心鏡頭第六十六頁,共九十九頁,2022年,8月28日三、場(chǎng)鏡的應(yīng)用
缺點(diǎn):出射主光線的投射太高,要求物鏡后面系統(tǒng)的口徑必須非常大。
-1×透鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng):加長(zhǎng)光路。1、長(zhǎng)光路顯微鏡系統(tǒng)第六十七頁,共九十九頁,2022年,8月28日
2、降低主光線,減小后續(xù)光路口徑的辦法-1×轉(zhuǎn)像系統(tǒng)★場(chǎng)鏡:與像平面重合、或者很靠近像平面的透鏡。
★效果:主光線經(jīng)場(chǎng)鏡后通過-1×轉(zhuǎn)像透鏡中心,從而對(duì)后面系統(tǒng)的口徑要求最小。場(chǎng)鏡起到使前后系統(tǒng)的光瞳銜接的作用?!飳?shí)際設(shè)計(jì):在-1×轉(zhuǎn)像透鏡前、物鏡的實(shí)像面處加場(chǎng)鏡。第六十八頁,共九十九頁,2022年,8月28日2023/2/2669ABB'A'前組后組(a)AB后組前組場(chǎng)鏡這種和像平面重合,或很靠近像平面的透鏡稱為場(chǎng)鏡。第六十九頁,共九十九頁,2022年,8月28日?qǐng)鲧R的應(yīng)用第七十頁,共九十九頁,2022年,8月28日四、顯微鏡系統(tǒng)光束選擇的總結(jié)1、一般情況,孔徑光闌在顯微物鏡上;4、長(zhǎng)光路顯微鏡系統(tǒng):利用場(chǎng)鏡達(dá)到前后系統(tǒng)的光瞳銜接,減小光學(xué)零件尺寸。2、一次實(shí)像面處安放視場(chǎng)光闌;3、測(cè)長(zhǎng)顯微鏡,孔徑光闌在顯微物鏡焦平面上
——物方遠(yuǎn)心光路第七十一頁,共九十九頁,2022年,8月28日第五節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的景深同一位置不同景深的效果第七十二頁,共九十九頁,2022年,8月28日一、光學(xué)系統(tǒng)的空間像1、平面上的空間像:空間點(diǎn)成像于一個(gè)像平面上。對(duì)準(zhǔn)平面景像平面共軛第七十三頁,共九十九頁,2022年,8月28日
以入瞳中心為投影中心,以各空間點(diǎn)的主光線為投影方向,向?qū)?zhǔn)平面投影,對(duì)應(yīng)投影點(diǎn)在景象平面上的共軛點(diǎn)即為空間點(diǎn)的平面像?!锲矫嫔系目臻g像的獲得:★對(duì)準(zhǔn)平面外的空間點(diǎn),在景象平面產(chǎn)生一個(gè)彌散斑。彌散斑的直徑與入瞳直徑、與景象平面的距離有關(guān)。或:在像空間以出瞳中心為投影中心,仍以各空間點(diǎn)的主光線為投影方向,各空間像點(diǎn)向景象平面投影,可得空間點(diǎn)的平面像。第七十四頁,共九十九頁,2022年,8月28日2、透視失真——
投影中心前后移動(dòng),所得投影像與景物不成比例。
第七十五頁,共九十九頁,2022年,8月28日3、景像畸變
錐狀光束在景像平面上的投影隨光束軸線的傾角不同而變化,導(dǎo)致景象與景物不成比例的現(xiàn)象.球狀物體對(duì)應(yīng)的所有主線形成錐狀光束,其共軛光束亦為錐狀光束.顯然,不同軸線傾角的錐狀光束在景像平面上投影(或截面)不同.由光軸至邊緣,投影由圓形變成橢圓形,且橢偏度逐漸增大.第七十六頁,共九十九頁,2022年,8月28日
二、光學(xué)系統(tǒng)的景深★成像空間的景深:在景象平面上所獲得的成清晰像的物空間深度。
遠(yuǎn)景平面近景平面入瞳中心:物空間參數(shù)的起算原點(diǎn)出瞳中心:像空間參數(shù)的起算原點(diǎn)第七十七頁,共九十九頁,2022年,8月28日★對(duì)準(zhǔn)平面的彌散斑直徑:★景像平面的彌散斑直徑:★由相似三角形得:兩個(gè)因素:觀測(cè)距離、極限分辨角第七十八頁,共九十九頁,2022年,8月28日★正確透視距離:觀察距離滿足照片上各點(diǎn)對(duì)人眼睛的張角,與直接觀察空間時(shí)各對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)眼睛的張角相等。眼睛以下推導(dǎo)不考慮正負(fù)號(hào)以照相機(jī)為例,分析人眼看照片認(rèn)為是清晰圖像的情況:第七十九頁,共九十九頁,2022年,8月28日★對(duì)準(zhǔn)平面上對(duì)應(yīng)彌散斑的允許值:★遠(yuǎn)景、近景到對(duì)準(zhǔn)平面的距離:★遠(yuǎn)景、近景到入瞳的距離:★景像平面(照片)上彌散斑直徑的允許值第八十頁,共九十九頁,2022年,8月28日★總成像深度——景深★物方孔
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