第五章光學(xué)系統(tǒng)的景深課件

第五章光學(xué)系統(tǒng)的景深ppt課件1

所謂景深就是指當(dāng)鏡頭對(duì)焦于拍攝目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)主體及其前后景物所呈現(xiàn)的一段清晰范圍，這個(gè)范圍就叫景深。§5-4光學(xué)系統(tǒng)的景深

想一想：為什么看許多照片時(shí)感覺遠(yuǎn)近都清楚,？所謂景深就是指當(dāng)鏡頭對(duì)焦于拍攝目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)主體及2理論上，只有共軛的物平面才能在像平面上成清晰像，其他物點(diǎn)所成的像均為彌散斑。但當(dāng)此斑對(duì)眼睛的張角小于眼睛的最小分辨角1’時(shí)，人眼看起來仍為一點(diǎn)。此時(shí)，該彌散斑可認(rèn)為是空間點(diǎn)在平面上的像,可視為清晰像。此時(shí)，這個(gè)彌散斑稱為容許彌散圓。

如圖，當(dāng)Z1’和Z2’小到可以看成一點(diǎn)時(shí)，我們認(rèn)為從B1到B2的空間深度范圍內(nèi)的物，都能在像平面上得到清晰像。這個(gè)空間深度叫景深。理論上，只有共軛的物平面才能在像平面上成清晰像，其他物點(diǎn)所成3在對(duì)焦點(diǎn)前后各有一個(gè)容許彌散圓，這兩個(gè)彌散圓在物空間對(duì)應(yīng)的物平面之間的距離就叫景深。P1pp2在對(duì)焦點(diǎn)前后各有一個(gè)容許彌散圓，這兩個(gè)彌散圓在物空間對(duì)應(yīng)的物4由

得由得5考慮到對(duì)Z1’和Z2’的要求相同，又當(dāng)物很遠(yuǎn)時(shí)，得考慮到對(duì)Z1’和Z2’的要求相同，又當(dāng)物很遠(yuǎn)時(shí)，得6可見，焦距短景深大，對(duì)準(zhǔn)平面遠(yuǎn)景深大，入瞳直徑小則景深大，且遠(yuǎn)景深大于近景深。①是否對(duì)準(zhǔn)平面越遠(yuǎn)景深越大？②以上公式是否各種系統(tǒng)都適用？③攝影時(shí)怎樣控制景深？關(guān)于問題①設(shè)焦距50mm，入瞳直徑12.5mm，要求彌散斑Z'<=0.05當(dāng)時(shí)，此時(shí)當(dāng)時(shí)有第二種情況景深更大。所以要景深大，應(yīng)使遠(yuǎn)景平面在無窮遠(yuǎn)?？梢?，焦距短景深大，對(duì)準(zhǔn)平面遠(yuǎn)景深大，入瞳直徑小則景深大，且7關(guān)于問題②僅前兩組公式是普適的，后面的公僅適用于攝影系統(tǒng)。關(guān)于問題③鏡頭的光圈數(shù)是相對(duì)孔徑的倒數(shù)。相對(duì)孔徑：對(duì)于某一定的f′，D越大景深越小關(guān)于問題②關(guān)于問題③鏡頭的光圈數(shù)是相對(duì)孔徑的倒數(shù)。相對(duì)8對(duì)于固定焦距和拍攝距離，使用光圈越小，景深越大對(duì)于固定焦距和拍攝距離，使用光圈越小，景深越大9什么是光圈？

光圈(Aperture)是相機(jī)鏡頭中可以改變大小的孔洞，它控制進(jìn)入鏡頭中的光線量，假設(shè)其他因素及快門速度不變時(shí)，光圈開得越大，通過鏡頭進(jìn)入的光量就越多，反之亦然。

光圈的數(shù)值通常用f值來表示，而f值越大，光圈就開得越小，反之亦然。光圈的控制是否得當(dāng)決定了相片的光暗。什么是光圈？光圈(Aperture)是相機(jī)鏡頭10

光圈的數(shù)值通常用f值來表示，而f值越大，光圈就開得越小，反之亦然。光圈的控制是否得當(dāng)決定了相片的光暗。光圈的數(shù)值通常用f值來表示，而f值越大，光圈就開得11到達(dá)像面（感光膠片）上的光強(qiáng)，不僅與鏡頭的通光面積成正比（即正比于光圈直徑D的平方），而且還與像面的面積成反比，即像面面積越小，光能量越集中，像面接收到的光強(qiáng)越大。一般而言，照相機(jī)拍攝物體的距離比較遠(yuǎn)，像距近似等于鏡頭焦距，焦距越大像距越大。而像的面積是與像距的平方成正比的，即像的面積近似與焦距的平方成正比。到達(dá)像面（感光膠片）上的光強(qiáng)，不僅與鏡頭12所以，一般情況下，像面接收到的光強(qiáng)正比于，即，在照相機(jī)的術(shù)語中就把叫做相對(duì)孔徑。

在照相機(jī)行業(yè)里，一般不常使用相對(duì)孔徑的概念，而是使用相對(duì)孔徑的倒數(shù)，稱之為數(shù)，也叫光圈數(shù)。記作F/…。例如，F(xiàn)/5.6表示數(shù)等于5.6。即,它表示鏡頭的焦距等于光圈直徑的5.6倍。

顯然，像面接收到的光強(qiáng)反比于數(shù)的平方。即，所以，一般情況下，像面接收到的光強(qiáng)正比于，在照相機(jī)13影響攝影鏡頭景深的因素：(1)、鏡頭光圈：光圈越大，景深越??；光圈越小，景深越大；(2)、鏡頭焦距鏡頭焦距越長，景深越?。唤咕嘣蕉?，景深越大；(3)、拍攝距離距離越遠(yuǎn)，景深越大；距離越近，景深越小。光圈數(shù)越大光圈越小影響攝影鏡頭景深的因素：光圈數(shù)越大光圈越小14上面兩張圖片中，全是用50毫米鏡頭拍攝的，但左邊的用到的是光圈數(shù)16，而右邊的用到的是光圈數(shù)1.4，很明顯，小光圈拍出的照片的前后均清晰無比，大光圈只有自行車的車座是清晰的，而后邊的自行車只剩下了光斑，其它的全看不清了。

上面兩張圖片中，全是用50毫米鏡頭拍攝的，但左邊的用到的是光15要拍攝小景深的照片，如特定鏡頭，應(yīng)選擇長焦距、大的相對(duì)孔徑即小的光圈數(shù)，對(duì)準(zhǔn)距離近。要拍攝小景深的照片，如特定鏡頭，應(yīng)選擇長焦距、大的相對(duì)孔徑即16要拍攝大景深的照片，如遠(yuǎn)景鏡頭，應(yīng)選擇短焦距、小的相對(duì)孔徑即大的光圈數(shù)，對(duì)準(zhǔn)距離遠(yuǎn)。要拍攝大景深的照片，如遠(yuǎn)景鏡頭，應(yīng)選擇短焦距、小的相對(duì)孔徑即17距離——鏡頭焦距及光圈不變的情況下，越接

近拍攝的目標(biāo)，景深越淺，反之亦然距離——鏡頭焦距及光圈不變的情況下，越接

近拍攝的18這兩張照片全是用2.8的大光圈拍攝的，但左圖是135mm鏡頭所攝，右圖則是28mm鏡頭所攝，把相機(jī)裝到三腳架上，兩張照片拍攝過程中，相機(jī)距被攝物——自行車的距離也是相同的，右圖是原圖片的截圖放大，盡管這樣，我們還是能明顯地感覺到右圖的景深還是比左圖大得多。這兩張照片全是用2.8的大光圈拍攝的，但左圖是135mm鏡頭19圖3中的兩張照片全是用135mm鏡頭，F(xiàn)2.8所攝，拍攝左邊的圖片時(shí)相機(jī)距被攝物大約是8米左右，而右圖則是1.5米左右，左圖是原圖的截圖放大，不難看出，左邊的黃黑相間的自行車座前后的景物還是較為清晰的，但右圖就相對(duì)模糊了，足以說明在光圈焦距等條件相同的條件下，攝距越近，景深越小；反之，景深越大。圖3中的兩張照片全是用135mm鏡頭，F(xiàn)2.8所攝，拍攝左邊20§5-5遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)物方遠(yuǎn)心光路和像方遠(yuǎn)心光路在光學(xué)儀器中，很大一部分儀器用來測(cè)量長度

一類儀器是光學(xué)系統(tǒng)有一定放大率，使被測(cè)物的像和標(biāo)準(zhǔn)刻尺相比，求被測(cè)物體的長度，如工具顯微鏡等計(jì)量儀器。另一類儀器是把一標(biāo)尺放在不同的位置，光學(xué)系統(tǒng)改變放大率，使標(biāo)尺的像等于一個(gè)已知值，來求儀器到標(biāo)尺間距離，如大地測(cè)量儀器中的視距測(cè)量。

§5-5遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)物方遠(yuǎn)心光路和像方遠(yuǎn)心光路21在顯微鏡的實(shí)像平面上，放置已知刻度值的透明刻尺（稱為分劃板）分劃板上刻尺的格值已考慮了物鏡的放大率

測(cè)量時(shí)，待測(cè)物與物鏡間的距離應(yīng)保持不變，使物鏡的放大率保持常數(shù)實(shí)際待測(cè)物與物鏡距離不可能如此準(zhǔn)確，帶來誤差。分劃板物鏡yBAy’A’B’第一類光學(xué)系統(tǒng)：工具顯微鏡測(cè)物體長度在顯微鏡的實(shí)像平面上，放置已知刻度值的透明刻尺（稱為分劃板）22孔闌設(shè)于焦平面上的光學(xué)系統(tǒng)稱遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。孔闌設(shè)于像方焦面，物方主光線平行于光軸，稱物方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。

孔闌設(shè)于物方焦面，像方主光線平行于光軸，稱像方遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。孔闌設(shè)于焦平面上的光學(xué)系統(tǒng)稱遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)?？钻@設(shè)于像方焦面23物方遠(yuǎn)心光路

光學(xué)儀器中的很大部分儀器用來測(cè)量長度。有一類光學(xué)儀器要求以“恒定放大率”使被測(cè)物之像與一刻尺相比，以求得一被測(cè)物之長度。工具顯微鏡按工具顯微鏡的工作臺(tái)的大小和可移動(dòng)的距離、測(cè)量精度的高低以及測(cè)量范圍的寬窄，一般分為小型，大型和萬能型及重型。它們的測(cè)量精度和測(cè)量范圍不同，但基本結(jié)構(gòu)、測(cè)量方法大致相同物方遠(yuǎn)心光路光學(xué)儀器中的很大部分儀器用來測(cè)量長度。工24孔徑光闌為物鏡鏡框的情況孔徑光闌為物鏡鏡框的情況25孔徑光闌移至物鏡鏡框后焦平面出的情況由于光學(xué)系統(tǒng)物方主光線平行于光軸主光線的會(huì)聚中心位于物方無限遠(yuǎn)，故稱為物方遠(yuǎn)心光路?？讖焦怅@移至物鏡鏡框后焦平面出的情況由于光學(xué)系統(tǒng)物方主光線平26測(cè)量顯微鏡物方遠(yuǎn)心光路。孔徑光闌測(cè)量顯微鏡物方遠(yuǎn)心光路?？讖焦怅@27像方遠(yuǎn)心光路另一類光學(xué)儀器是把標(biāo)尺放在不同的位置，通過改變光學(xué)系統(tǒng)的放大率而使標(biāo)尺像等于一個(gè)已知值，以求得儀器到標(biāo)尺之間的距離。經(jīng)緯儀像方遠(yuǎn)心光路另一類光學(xué)儀器是把標(biāo)尺放在不同的位置，通過改變光28像方遠(yuǎn)心光路這種情況如果孔徑光闌仍為物鏡框，由于調(diào)焦不準(zhǔn)，標(biāo)尺的像不與分劃板刻線平面重合，使讀數(shù)產(chǎn)生誤差而影響測(cè)量精度。像方遠(yuǎn)心光路這種情況如果孔徑光闌仍為物鏡框，由于調(diào)焦不準(zhǔn)，標(biāo)29像方遠(yuǎn)心光路為消除或減小這種誤差，可以在物鏡的物方焦平面上設(shè)置一個(gè)孔徑光闌。

像方遠(yuǎn)心光路為消除或減小這種誤差，可以在物鏡的物方焦平面上設(shè)30

因?yàn)檫@種光學(xué)系統(tǒng)的像方主光線平行于光軸，其會(huì)聚中心在像方無限遠(yuǎn)處，故稱為像方遠(yuǎn)心光路。因?yàn)檫@種光學(xué)系統(tǒng)的像方主光線平行于光軸，其會(huì)聚中心在31場(chǎng)鏡

工作在物鏡面附近的透鏡稱為場(chǎng)鏡

主要作用是：(1)提高邊緣光束入射到探測(cè)器的能力；(2)在相同的主光學(xué)系統(tǒng)中，附加場(chǎng)鏡將減少探測(cè)器的面積。如果使用同樣探測(cè)器的面積，可擴(kuò)大視場(chǎng)，增加入射的通量；(3)可讓出像面位置放置調(diào)制盤，以解決無處放置調(diào)制器的問題；(4)使探測(cè)器光敏面上非均勻光照得均勻化；(5)當(dāng)使用平像場(chǎng)鏡時(shí)，可獲得平場(chǎng)像面。

1一物鏡

2一視場(chǎng)光闌

3一場(chǎng)鏡

4一探測(cè)器

場(chǎng)鏡的放置場(chǎng)鏡工作在物鏡面