L17-C5-5 场镜 景深.ppt

应用光学AppliedOptics 光信息0801 022010 2011第一学期 2 第五章成像光束选择 3 C5 5 场镜景深 4 5 5 1PropertiesandApplicationsofFieldLens场镜 1 Functionsoffieldlens 5 定义 与像平面重合 或很靠近像平面的透镜 称为场镜作用 在不影响系统成像性质 D f 2w f 等 的情况下 改变成像光束的位置 应用 1 望远系统中 在物镜像平面上加场镜 可以改变出瞳的位置 减小出瞳距离 加正场镜 如图 反之 加负场镜 2 某些连续成像的组合系统中 在中间实像平面处加入正场镜 可以减小后面光组的直径 3 一些红外系统中 用于减小红外探测器的尺寸 6 3 Calculationoftheeffectivefocallengthofthefieldlens 确定场镜焦距的方法 根据某一条光线通过场镜前后所要求的位置 用成像关系公式或组合系统的光路计算公式计算 关键在于 如何找到这条光线 7 例 有一红外望远物镜 通过口径为25mm 焦距100mm 视场2w 6 问 1 不加场镜时 应选多大尺寸的探测器 2 若探测器的光敏面为3mm 需要在物镜像方焦面上放置一块场镜 问该场镜的焦距和口径各为多少 此时探测器应放在何处 光线才能照满光敏面 扩展 查阅 了解光电探测器的相关知识 种类 原理 基本参数等 8 例 望远系统由焦距分别为100mm和20mm的两正透镜构成 出瞳直径为5mm 由于目镜口径的限制 轴外边缘视场渐晕系数为0 5 为了消除渐晕 需在中间像平面上加入场镜 问 在不增加目镜口径的情况下 场镜的焦距等于多大时 可以消除渐晕 9 10 11 5 5 2景深 什么是景深 如何控制景深 实际用途 12 入瞳 出瞳 B B1 a b B01 B2 P P A B2 B1 B2 A B a b B1 AB 对准平面 A B 景像平面 1 景深的成因 13 根据理想光学系统特性 物空间一个平面 在像空间只有一个平面与之共轭 对准平面附近的物点在 相片 像面 上成一个弥散斑 当弥散斑 不能被分辨 时 像面上仍能成清晰像点 对准平面前后能够在像面成清晰像的物空间范围 系统的景深 讨论 景深是相对的 必须有个 分辨 标准 景深内成像清晰 景深外则成像模糊 景深的计算和影响因素 14 任何光接收器都不能接受到真正的几何像点 且分辨本领也不一样 因此只要像的弥散斑足够小并能满足接受器的分辨本领 就可认为这个弥散斑是一个点 一个光学系统是能对空间物体成一个清晰的平面像 能在像平面上获得清晰像并沿光轴方向的物空间深度称为成像空间深度 景深 15 设在B1点和B2点之间的物空间各点均能在像平面A 成清晰像 两弥散斑直径都为接收器的分辨率z 16 总景深 B1B2 前景深 AB2 后景深 B1A A为对准平面 其对应的是景像平面A 17 能成清晰像的最远平面 B1 称为远景能成清晰像的最近平面 B2 称为近景 18 19 推导 略 P101 20 讨论 1 以倒数形式近似表示 前后景深相等 实际上 后景深大于前景深 2 入瞳直径D D越小 其景深越大 反之则相反 从DF f 可知 若想获得较大的景深需要较大的光圈指数F 在f 不变的情况下 入瞳较小所进入的光能也较小 需要较长的曝光时间 3 景深最大情况 远景平面位于无限远 21 小景深 凸显目标 细节 营造朦胧视觉 大景深 光学遥感成像 旅游留念 2 景深的作用和控制 控制一 入瞳 入瞳大 景深小控制二 焦距 焦距长 景深小控制三 物距 物距大 景深小