典型光学系统

1、第七章第七章 典型光学系统典型光学系统 眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统 放大镜放大镜 显微系统显微系统 望远系统望远系统 投影系统和照相系统投影系统和照相系统 第一节第一节 眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统 眼睛是一个完整的成像光学系统，同时眼睛是一个完整的成像光学系统，同时又是目视光学系统的接收器，可以看成又是目视光学系统的接收器，可以看成是整个光学系统的一个组成部分。是整个光学系统的一个组成部分。一、眼睛结构一、眼睛结构二、人眼的调节和适应二、人眼的调节和适应 三、人眼的分辨率和瞄准精度三、人眼的分辨率和瞄准精度 四、人眼的屈光度误差及其校正四、人眼的屈光度误差及其校正人眼的结构人眼的结

2、构 人眼的生理结构人眼的生理结构 人眼的光学结构简约眼人眼的光学结构简约眼 人眼相当于照相机人眼相当于照相机人眼的结构黄斑盲点角膜前室虹彩视轴后室水晶体巩膜脉络膜网膜简约眼简约眼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n=1.33n=1.0R =5.56R =9.7人眼与照相机人眼与照相机 眼睛如同一只自动变焦和自动眼睛如同一只自动变

3、焦和自动改变光圈大小的照相机。从光学角改变光圈大小的照相机。从光学角度看，眼睛中三个最重要的部分是度看，眼睛中三个最重要的部分是水晶体、瞳孔和网膜，它们分别对水晶体、瞳孔和网膜，它们分别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。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

4、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表示为远点距和近点距的 倒数之差倒数之差 A、R、P的单位是屈光度的单位是屈光度（D），）， 。 pRprA11111 mD眼睛在不同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。 适应可分为明适应和暗适应。前者发生适应可分为明适应和

5、暗适应。前者发生在由暗处到亮处时，适应时间大约几分钟；在由暗处到亮处时，适应时间大约几分钟；后者发生在由亮处到暗处时，适应时间大后者发生在由亮处到暗处时，适应时间大约约30-6030-60分钟分钟。 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：人眼在近距离工作时的通常距离距离 250 mm.250 mm. 分辨力分辨力：眼睛能分辩两个很靠近的点的：眼睛能分辩两个很靠近的点的能力称为眼睛的分辨率。能力称为眼睛的分辨率。 最小分辨角：最小分辨角：能够分辩的最近两点对眼能够分辩的最近两点对眼睛的张角称为眼睛的最小分辩角：睛的张角称为眼睛的最小分辩角：6060秒秒 最小分辨距

6、离：最小分辨距离：在明视距离处（在明视距离处（250mm250mm）最小分辨角对应的线量：最小分辨角对应的线量：0.0725mm0.0725mm。人眼的瞄准精度人眼的瞄准精度 人眼认为标志对目标重合而实际未人眼认为标志对目标重合而实际未重合的最大误差重合的最大误差 。 瞄准精度与分辨力成正比，但不等瞄准精度与分辨力成正比，但不等于分辨力。于分辨力。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。 两个概念又是相互联系的，高的瞄准精度两个概

7、念又是相互联系的，高的瞄准精度不仅取决于高的分辩力，同时也取决合适的不仅取决于高的分辩力，同时也取决合适的瞄准方式。一般有瞄准方式。一般有 其中其中K 11，与瞄准方式有关，与瞄准方式有关 K人眼的屈光度误差及其校正人眼的屈光度误差及其校正 正常人眼完全放松时，眼睛的远点在无限正常人眼完全放松时，眼睛的远点在无限 远，则称其为正常眼，反之，称为非正常远，则称其为正常眼，反之，称为非正常眼。非正常眼主要有以下三种类型：眼。非正常眼主要有以下三种类型： 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

8、远点距不两个垂直子午面的远点距不同同近视眼近视眼 -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第二节第二节 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，当被观察物体当被观察物体的细节对眼睛的张角小于最小分辩的细节对眼睛的张角小于最小分辩角（角（11）时，眼睛便无法分辩其细）时，眼睛便无法分辩其细节，只能借助于目视光学仪器将其节，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。由此引入视觉放视觉放大率大率。放大

9、镜的工作原理放大镜的工作原理图图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，通过目视光学仪器观察物体时，其像对眼睛张角的正切与直接看物体时其像对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物体对眼睛张角的正切之比 视放大率是一种主观放大率，不同于前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。面介绍的三种客观放大率。tgtg 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DylytgfylPlflPytgfDlPlftgtg一般有一般有当当 时时当当 时时当

10、当 时时 l fD fDfP 0PlDfDlPlftgtg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，必产生视场光阑与物（像面）不重合，必产生渐晕渐晕放大镜的光束限制图放大镜的光束限制图放大镜的像方视场角放大镜的像方视场角1()/tghaP/tgh P2()/tghaPK=1.0K=0.5K=0提高放大镜放大率的可能性提高放大镜放大率的可能性 一般说，我们将一般说，我们将 确定为确定为放大镜的视放大率。放大镜的视放大率。 放大率取决于焦距，与焦

11、距成反比。放大率取决于焦距，与焦距成反比。当单透镜的焦距不能减小时，放大率当单透镜的焦距不能减小时，放大率受到限制，于是，有了显微镜。受到限制，于是，有了显微镜。250 f第三节第三节 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 显微镜的分辨显微镜的分辨力力 显微镜的有效放大率显微镜的有效放大率 显微镜中的光束限制显微镜中的光束限制 照明系统照明系统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 显微镜成像系统显微镜成像系统工作原理工作原理显微镜成像系统工作原理显微

12、镜成像系统工作原理显微镜的视放大率（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Dylytg显目物目物目目fyfyffyfxfyfytg显显fDDyfytgtg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 目目目目fDDyfyDyfytgtg物物ffx目目 fD显目物目物 fDffDfDf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

13、两倍焦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。距之间，以实现物镜的一级放大。 物平面应位于整个显微镜组合物方焦点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，以使得以内，并十分靠近物方焦点处，以使得物体经显微镜成像于物体经显微镜成像于250mm250mm以外至以外至处。处。 显微镜可以通过调换不同倍率的物镜和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目镜，方便迅速地获得显微镜的多种放大率。大率。 显微镜因为有中间实像，能实现对物体显微镜因为有中间实像，能实现对物体的瞄准和测量的瞄准和测量。显微镜的分辨力显微镜的分辨力 显微镜的分

14、辨力取决于光学系统对光的衍显微镜的分辨力取决于光学系统对光的衍射状况。射状况。 根据瑞利判断，两个相邻像点之根据瑞利判断，两个相邻像点之间的间隔等于艾里斑的半径时，则能被光间的间隔等于艾里斑的半径时，则能被光学系统分辨学系统分辨。 显微镜的分辨力用所能分辨的物方最小距显微镜的分辨力用所能分辨的物方最小距离表示离表示 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NAuna61. 0sin61. 00.61 / sin anuununsinsin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显微镜的分辨力主要取决于显微物镜的数值孔径数值孔径

15、NA 提高数值孔径的方法是增大孔径角，物提高数值孔径的方法是增大孔径角，物方孔径角方孔径角U最大可达最大可达6070，因此，因此，显微物镜属于大孔径系统。显微物镜属于大孔径系统。 提高数值孔径的另一方法是提高物方空提高数值孔径的另一方法是提高物方空间的折射率，间的折射率，“油浸物镜油浸物镜”便是用于这便是用于这一目的。（如杉木油或二碘甲烷等），一目的。（如杉木油或二碘甲烷等），可使数值孔径达到可使数值孔径达到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/3/3。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提高显微镜分辨率的另一途径就

16、是用电子束来代替光。根据德布罗意的物质波子束来代替光。根据德布罗意的物质波理论，运动的电子具有波动性，而且速理论，运动的电子具有波动性，而且速度越快，它的度越快，它的“波长波长”就越短。就越短。 电子显微镜是电子显微镜是2020世纪最重要的发明之一。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（微镜的分辨率可以达到纳米级（1010-9-9m m）。）。例题：如果要求读数显微镜的瞄准精例题：如果要求读数显微镜的瞄准精度为度为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

17、.001mm的物体所对应的物体所对应的视角为的视角为 人眼的视角分辨力为人眼的视角分辨力为60，因此要求显因此要求显微镜的视放大率为微镜的视放大率为6104250001. 0etg73104606tgtgtg分析 如果使用如果使用10的目镜，则根据公式可以的目镜，则根据公式可以求得物镜的放大倍数为求得物镜的放大倍数为 由此可知，使用一个由此可知，使用一个8的显微物镜即能的显微物镜即能满足要求。满足要求。3 . 71073目显微镜的有效放大率显微镜的有效放大率 有效放大率是对设计显微镜提出的技术有效放大率是对设计显微镜提出的技术要求要求 有效放大率的确定原则：有效放大率的确定原则： 被显微镜分辨

18、的细节经显微镜放大后被显微镜分辨的细节经显微镜放大后也要能被人眼所分辨也要能被人眼所分辨。 取人眼观察取人眼观察2 4时时NANADDtgtg25061. 00725. 0/0725. 0NANA1000500显微镜的光束限制显微镜的光束限制孔径光阑孔径光阑 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，孔径光阑设置在测量显微镜用物方远心光路，孔径光阑设置在物镜的像方焦平面上物镜的像方焦平面上 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

19、微镜的出瞳 ，观察时，眼瞳要与出瞳重合观察时，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NAD500出显微镜的光束限制显微镜的光束限制视场光阑视场光阑 显微镜要求无渐晕成像，因而视场显微镜要求无渐晕成像，因而视场光阑须设置在物镜实像平面上光阑须设置在物镜实像平面上 。显显微镜的线视场为微镜的线视场为/22yytgfye22tgy5002照明系统照明系统 直接照明直接照明 反射式照明反射式照明 透射照明透射照明 聚光镜照明聚光镜照明 临界照明临界照明 柯勒照明柯勒照明临界照明临界照明 光源光

20、源 物面（特点：窗对窗）物面（特点：窗对窗） 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 柯勒照明柯勒照明 光源光源 成像系统的入瞳（窗对瞳）成像系统的入瞳（窗对瞳） 集光镜集光镜 物面（瞳对窗）物面（瞳对窗） 优点：照度均匀优点：照度均匀 缺点：结构复杂缺点：结构复杂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范围又可以充分利用光能 照明系统必须提供被照物体有足够的孔照明系统必须提供被照物体有

21、足够的孔径角，能满足成像系统的数值孔径，以径角，能满足成像系统的数值孔径，以确保成像系统的性能。确保成像系统的性能。 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，近像的光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，以代显微镜常在系统中加入其它镜组，以扩大显微镜的功能。扩大显微镜的功能。筒长无限的显微物镜筒长无限的显微物镜 优点：物镜和辅助物镜之间是平行光，有利优点：物镜和辅助物镜之间是平行光，有利于装配和调整，可以在其间加入棱镜、滤光于装配和调整，可以在其间加入棱镜、滤光片和偏振片，而不会

22、引起像点位置的变化及片和偏振片，而不会引起像点位置的变化及产生双像、叠影等。产生双像、叠影等。 物镜物镜 辅助物镜辅助物镜12ffyy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，成像在照相底片或所成的虚像，成像在照相底片或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。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

23、接放置CCDCCD接收器，连接收器，连接到计算机上，还可以对显微镜的图像进行测接到计算机上，还可以对显微镜的图像进行测量和实时处理，图像的大小也可以通过量和实时处理，图像的大小也可以通过CCDCCD靶靶面上的象素面积计算出来面上的象素面积计算出来 习题（p.140页第5题）100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 目镜目镜望远系统的组成及工作原理望远系统的组成及

24、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特点：物镜的像方焦点重合于目镜的物方焦点。无焦系统方焦点。无焦系统望远镜的工作原理图望远镜的工作原理图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放大率望远系统的放大率 人眼直接观察事物体对人眼的张角与物体对仪器人眼直接观察事物体对人眼的张角与物体对仪器的张角相等的张角相等 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 目物fftgtgtgtg1DD望远系统的分类望远系统的分类 柯普勒型柯普勒型 特点：目镜焦距为正光组特

25、点：目镜焦距为正光组 有中间实像，成倒像有中间实像，成倒像 结构长结构长 伽利略型伽利略型 特点：目镜焦距为负光组特点：目镜焦距为负光组 无中间实像，成正立像无中间实像，成正立像 结构短结构短刻普勒型刻普勒型伽利略型伽利略型望远镜的分辨力望远镜的分辨力 理论极限分辨角理论极限分辨角 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）Dfunfa22. 1sin61. 000140/D有效放大率和工作放大率有效放大率和工作放大率 有效放大率有效放大率是指望远系统的分辨角经放大后也是指望远系统的分辨角经放大后也恰能被人眼极限分辨角的放大率，即望远系统恰能被人眼极限分辨角的放大率，即

26、望远系统的分辨率与人眼分辨率相匹配的放大率的分辨率与人眼分辨率相匹配的放大率。 =60/=D/2.3 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倍时倍时的放大率的放大率. =D 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例题例题 经纬仪望远镜视觉放大率，使用经纬仪望远镜视觉放大率，使用夹线瞄准形式，求望远镜的瞄准精度夹线瞄准形式，求望远镜的瞄准精度。解解 夹线瞄准形式下眼睛的瞄准精度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01 a11001 望远系统的光束限制望远系统的光束限制 孔径光阑孔径光阑

27、 ：望远镜的物镜框就是孔径光阑，：望远镜的物镜框就是孔径光阑，也是入瞳，出瞳位于目镜像方焦点外侧附近。也是入瞳，出瞳位于目镜像方焦点外侧附近。 视场光阑视场光阑 ：物镜像方焦面上的分划板是视场：物镜像方焦面上的分划板是视场光阑，直径为：光阑，直径为： 或或tgfyo22tgfye22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： 0fytg )(22zlLDtg 类型：类型： 开普勒型开普勒型 伽利略型伽利略型望远

28、镜中的辅助系统望远镜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一般有两种形式，单组正透镜和双组正透镜透镜 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望远镜中的辅助系统望远镜中的辅助系统场镜场镜 场镜是一个正透镜组，将其放置在物镜的焦面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，降低其在目镜上的高度，或轴外光束的走向，降低其在目镜上的高度，或让更多的光线通过系统，让更多的光线通过系统， 场镜场镜物

29、镜物镜目镜目镜目镜 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将位于焦点附近的物体成像于无限远至至250mm250mm处。处。目目 fD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，略大于人眼的入瞳即为望远系统的出瞳，略大于人眼的瞳孔直径，焦距为瞳孔直径，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

30、场系统目fD目fytg目镜的视度调节目镜的视度调节 目镜的调节是为了适应不同视度的人眼目镜的调节是为了适应不同视度的人眼需要需要 目镜的前后调节可以让物体的物距发生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，与人眼变化而获得不同远近距离的像，与人眼的远点距相匹配。的远点距相匹配。 目镜的调节目镜的调节量量)(10002mmfNxe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摄摄像机和数码照相机等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、放幻灯机、书写投影仪、液晶投影仪

31、、放映机等映机等照相系统照相系统 组成组成 由摄影物镜和感光器件组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： fDADfF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 yf tg /yyyfx摄影物镜（二）摄影物镜（二） 相对孔径相对孔径

32、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，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。对应的像平面照度依次减半。光圈值按光圈值按公比公比 的等比级数变化的等比级数变化 2214DELf4cosMEE2 F1.4 22.8 4 5.6 8 11 16 22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，视场的视场的大小由物镜的焦距和接收器的尺寸决定。大小由物镜的焦距和接收器的尺寸决定。 长焦距和短焦距物镜分别称作远摄物镜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

33、头的焦和广角物镜。普通照相机标准镜头的焦距介于两者之间距介于两者之间 fhtgxfhy常用接收器规格常用接收器规格 名称名称长长宽宽（mm） 名称名称长长宽宽（mm）135胶片 36 24 1CCD 12.8 9.6 120胶片 60 60 2/3CCD 8.8 6.6 16mm电影胶片 10.4 7.5 1/2CCD 6.4 4.8 35mm电影胶片 22 16 1/3CCD 4.4 3.3 航摄胶片 180 180 1/4CCD 3.2 2.4 230 230 同一视场采用不同的接收器，要求的物镜焦距也不相同。胶片的尺寸大，要求物镜的焦距也大。CCD接收器小，镜头焦距也小。使用 6-15mm 镜头和一定大小CCD的数码相机与使用 28-72mm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CCD 大小并非完全一样。一般人使用 135mm 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别，许多制造商都将CCD镜头的焦距用等价135mm胶片的焦距来标称，称作等价135mm典型的值。 普通相机与数码相机镜头的等普通相机与数码相机镜头的等价焦距价焦距 135mm胶片相机胶片相机 典型的数码相机典型的数码相机 视场范围视场范围 20mm 4.3mm 超广角