整理光学与光学设计讲义

.一般稠悬可见光是位於光波带中400〜770nm(0.1〜0.7］而波晨敕短悬叠光，波晨敕晨的卷系工光。波晨比可见光短的紫外光(3),而波晨比可见光房的稠悬系工外光(IR)一般的光孥玻璃或塑夥材料可雁用之400〜1500口!^而波晨更晨的邛扇域(1.5〜15使用的光孥材料卷金者或矽。.光孥^片置於空氟界面中，富光生泉^^透^日寺，光生泉曾崖生穿透舆反射垣像，而其中一部份曾被光孥材料吸收。所以折射率n之材料於空氟中的反射率三十算式如下：R(反射率)={(n-1)/(n+1)}T穿透率)=(1-R)X卷透^的面数，而此三十算值畤是忽略材料的吸收率。.常^片崖生反射垣像，而此畤反射光被别的面再反射或^筒内面^生反射而到逵成像面畤，道曾造成降低像^之有害光，而有害光^大至像面整骨朗寺，印」曾崖生某槿像，我正肺用卷鬼影像)。而防止鬼影的崖生典界面反射的方法：(1)i片^膜(。@五口。(82片罡墨。光生泉射入n和口’的交界虑的情形，有些光生泉被反射，有些被折射，而崖生反射生泉和折射生泉，而反射生泉在同介^中依摞光程的撷值行迤方向，道就是反射垣象。另外折射生泉在折射率施的介^狸斜射入折射率悬口’的介^畤，由於光在不同介^^的速率不相同，因此就改燮了迤行方向，道就是折射垣象。如下圄：适些光生泉都遵守下面追些光孥基本原期：入射生泉、反射生泉、折射生泉和法生泉在同一平面上。入射角/等於反射角r(反射律)。入射角i至折射角t的救副系必遵循Snell'slaw11sin.i=nsin.t由於折射率是波晨的函数n(»因各罩色光的折射率各不相同，所以造成折射方向有所差巽，或是^不同波晨的光在介^内行迤的速度不同所造成，道他垣象，耦之卷色散(dispersion)。

由上圄，我凭定羲色散能力（dispersionpower）V=———c-，效率愈大，色散效果愈好，棱^分光效n—1d果奉交佳。而色散率（Abbe数）（dispersionindex）u=V,此值舆裂造光孥玻璃有救国（u=20-60之^》另外，我优也可以由棱^（prism）做分光来了解色散。常白光通遇一破健（silt）完醇入一棱^（prism）如上圄所示，期各色光因在棱^中的折射角不同而分散。故在^彳爰的白屏上出琨一列有色的光带稠之悬光^（spectrum）。有色光带各色光的郝接虞，或辗明^的分界，但是各色的）嗔序养）：系工（red）、橙（orange）、黄（yellow）、条录（green）、叠（blue）、靛（indigo）、紫（violet）等七色，而适檬的垣象就是光的色散。^片本身的材^影警迤入^片的光塔泉，亚造成各槿颜色的光,其折射率不同，后襄叠色光系在雕透^敕近虑成像，堪工色系即在敕速虑。（如下圄）消色差可以利用强的色散力（忧值小的材料），可以使凹透^具有抵消凸透^之色差的逆向像差，使合成焦距燮成一檬。如下圄重面是由^多黑占所横成的，解析度代表的就是适些黑占的数量，如800x600SVGA就代表重面是由800x60他黑占所横成。下列黑槿襟型规格：VGA: 640横）x480的隹）重素数SVGA: 800横）x600的隹）重素数XGA: 1,024横）x768的隹）重素数UXGA: 1,600横）x1,200t）重素数SXGA: 1,280横）x1,024t）重素数影像是利用影像的小方格就是所需的「像素」（Pixel）所横成的，适些小方格是影像中最小的罩位，每一他小方格都有一他明硅的位置，和罩一的色彩，而追些一格格的位置和色彩就决定了玄亥影像所呈琪出来的檬子。数位影像测就雨大项目：『解像力』和『色彩』，测就解像力蔺罩的^就是量度、^算影像彳能清晰-->模糊之^的醇换黑丸解像力测就就是鹰用科孥的方法符道他撷限找出来。反差（Contrast）指明暗封比所造成的清淅甄圉大小，在彩色来^遢有所需的色彩浸淡的分色能力能别容纳明暗举寸比越大的^g良其所表琪的4疆。越粤富相反的就不是一他透光性很好的^吸

首先，卷了可以清楚的三十算解像力的数摞，目前使用屣史最悠久，也同日寺是最多人探用的就是MTF=ModulationTransferFunction卷基碘的洌^程序。MTF主要是引迤反差封比的概念来检定^g良解像力，使用者必须封「空^步直率/Spatialfrequency」道他概念迤行瞭解。所需空^频率就是1mm的寞度中（或是等寞的其他军位），正弦浸度燮化反覆有襄次的意思仁青想像空^频率如同海浪一檬的波型燮化）。^利度和反差的卦比空^频率由小 inn（原始尺寸）1^利度和反差的卦比空^频率由小 inn（原始尺寸）1inn（1X放大）2（3X放大）3100%的反差比解像力敕差

但封比反差尚可100%的反差比解像力敕差

但封比反差尚可解像力和反差均辗法比封（表示^◎良已逵撷限）原本充足的反差可以很容易辨言能出雨僚塔泉来，而常空^频率加大畤，也就是泉修越聚密畤，反差也逐渐缩小，系冬於反差衰减到全部燮成灰色，再也分辨不出黑白僚氐文来，就表示^◎耻勺解像力已到撷限（如上圄所示）。在一他（理^上的）辗像差系统中，影像黑占（imagepoint）具有最小的雉度，但尺寸或不是辗限小的。光的衍射效鹰，^除上5夬定了一他最小光黑占的^^大小。道他光黑占直彳星稠悬「光量圄」8内-北。，其大小取决於光波晨舆光圈直彳监形状同搦似具有一圈瑞犬分怖的核（8匹），核中央聚集最多能量的光子，周圉即璟^著光璟。光束穿越影像平面畿^前行，接著形成另外一他分散而非集聚的光金隹。由於影像的黑占^B祭上是一道光束，因此集中舆分散的光金隹艘形成的或不是一他「4色举幅兑利」的影像平面（参见下圄）。穿越影像平面的光束的形状很像是沙漏畤金童它的正式名耦卷「焦散面」(causticsurface)。道他焦散面的外型燮化，舆像差校正程度有很大的息舒系，其^有雨槿不同意羲的焦平面。其中一槿我凭耦卷「光量焦平面」(paraxialfocalplane),理^上它是影像成像的最佳位置，有最大量的光束集中在适一平面上光束形成了一他很小的高密度核但是外圉有著大面稹、低反差的光量。因此光黑应隹然小，但封比郤很低。另外一槿情况，是光束本身形成了一他直彳坐最小的光量圄，耦卷「最小模糊圄」(CircleofLeastConfusion)。光束形成的「核」直彳巫曾敕大，但是外圉的低反差光量郤比翰」\,整艘有敕高的反差。模糊圄是一他很蔺罩的概念：它是光束(或一他焦散面)聚焦在影像平面上畤，所能形成的最小直彳星。常然，位於焦平面以外的影像黑占，就是失焦(outoffocus)。适些影像黑占一檄曾有相同结横的焦散面，但是在焦平面上崖生的横断面，和位於焦平面上的最小模糊圄是截然不同的。假如追他横断面向最小模糊圄位置靠近，道他黑占曾燮小，但是外圉曾低反差的光量；如果横断面速雕最小模糊圄，光黑占曾形成一他漫射的光束。在光煮泉通^^片畤因介^不同所以曾有不同的折射率而^片舆空氟接斶的界面上的有5%的光煮泉反射，而追他反射也是光斑跟鬼影所以崖生的由来，悬了使道槿反射不至於影警^片透光率的减少所作的虑理，道槿加膜的虑理就叫做^膜。^、余录、叠三槿色光依照不同分量的比例混合，可以配成自然界的一切色光，故此三槿颜色耦养I三原色。光卷重磁波，速度的悬3108向1而可见光波晨的I400nm〜700nm之鼠其中短波晨|叠光，晨波晨1^工光，人眼感受最索敏的波晨I550nm,也就是^光,而波晨敕可见光短的|紫外光(UV),波晨敕可见光房的1^工外光(IR)

WavelengthBE名^.焦距(EFL)A.物方焦距(f:)由前主面到前焦黑占的距雕。B.像方焦距(^)由前彳灸主面到彳登焦黑占的距雕。焦距公式：f*=h/tanU*f=h/tanU.彳灸焦距(BFL)A.由BE或光孥系统最彳爰一面到像面的距雕悬光孥彳登焦距(BFL)B.由下座端部到像面的距雕卷檄械彳灸焦距(BFL*).F/NO瞰)F/NO=f*/l入 建-焦距(EFL) D入一入瞳直彳巫入瞳悬光橄系里其前方光孥系统所成的像。.畸燮量(DIST)在视埸角敕大或者很大畤，所崖生的像堤形稀悬畸燮(Distoration)DIST=((Y-Y，)/0y*100%Y，—夏祭像高°Y0一理想像高.相举寸照度(REL)是指像面遏窿照度和中心照度之比。.光孥^晨(TOTR)是指由^g良第一面到像面的距雕。7光能的损失因素：(1光在折射面折射畤伴随少量反射损失。(2材^^光能吸收损失。(3反射面的损失(4光孥材^的氯泡、雄^、修氐文、局部混渴等等，醇致光散射的损失。(5光孥表面磨光不良和庇病造成光的漫反射，^重损失光能，亚形成雄散光，^重影警像^。^g良冏题分析.光量:•何需光量琪像：相檄置於太隔底下，而^g良之光轴方向朝向太隔，使得拍照畤太隔位於底片之中心位置，因^^g良之^片曾崖生^射琪像，使得照片含有太隔光芒垣像崖生，若光芒遇足即造成照片的影物崖生辗法辨言能，我凭稠悬光量琪像。•光量之排除：^片^膜以增加^片之穿透率。.内面反射：•何需内面反射：相檄置於太隔下，^g良之光触舆太随中心触崖生t窃^角度，若是在特定角度内拍照，若使得照片崖生非太隔光影像，也就由反射的太隔影像之琨像崖生，我凭稠悬内面反射。•内面反射之排除：(1)^片^膜：使得R值面增加穿透率，而不易崖生面^反射垣像。(2)^片罡墨：^片遇遏有效彳巫之外扇)曾崖生反射的扇域施以罡墨虑理，使得黑墨能把反射光系合予吸收而不再反射。(3)^g良之前盖裂作消光璟，使得消光量能把视角以外的光生泉系合予反射舆分怖至^片以外或使得雄光而不至於迤入^g良内。(4)缩小^片之有效彳星或下座孔彳监此做法是不影警光圈值之状况下^施。.照片暗角冏题:•彝生原因：(1)^◎耻勺像高比底片封角生泉小。(2^^良之遇遏亮度不足。(3横查相檄之结情是否有遮蔽到^^良光煮泉路彳星。(4光圈之位置是否於卷殳三十理^值虑。(5^片之有效彳空是否遇小，而崖生入射角度不足。.照片清淅度舆金兑利度不足：•彝生原因：(1^^良之光圈是否正硅(2^^良之解析度投影本数)是否有逵到。(3^^良投影是否有拖影琪像崖生。.光量舆鬼影赞生原因：1、空氟中的灰魔造成^片不瀑而崖生雄光。2、视埸角遇大使得箍散光迤入^g良。3、^片遏窿反射、折射造成的雄光等等。4、^片之穿透率不足，而造成反射垣象。6重生暗角的原因：(1)^g良之成像面比SENSOR感鹰面小，也就微兑：像高不别大，此像^^重曾崖生黑角垣像，若是要考^到檄械之公差依判^^至少像高要大於感雁面0.200以上如此能硅保此冏之崖生(2)遏窿相封照度偏低，也^是^遇遏之照度值舆中心之照度比值遇小低)，依客户打立襟型相封照度比至少卷50%以上，若是曲煮泉是急遽下降即曾非常明^看到差昊量，而不在此襟型限内。(3)^^良光^^斜^重，也就卷兑螺牙配合冏堰，此垣像曾造成军遏暗角崖生。(4)^^良光触亚非正中於50腌。中心位置，而造成位置偏移。・解决暗角方式：(1)硅^\^^良之有效彳星是否正碓另外硅^是否可遹畤放大部份^片之有效彳型已增加成像面稹，但须考量解析度降低冏题。(2)光孥卷殳三十迤行僵化以拉大成像高来解决暗角冏题。(3)光孥卷殳三十僵化乘以提高遇遏相封亮度值。^格樵^^&良螺牙舆holde配合冏题，是否造成遇髭琪像。HOLDER之定位是否有偏差。7虢&良模糊彝生原因：(1)^^良像高不足。(2)^^良遇遏投影解析度不足。(3)塑醪透^遇遏之面精度有^重冏题。(4)光孥卷殳三十冏题，卷殳三十之MTF遇遏解析度低。・解决方式：(1髀估光孥^^2MTF舆像高值，若有冏题即重新卷殳三十舆僵化、亚提高至理想值。(2射出成型改善。其他.寡棠名同解释：EFL：^g^q光圈孔大小。8尸^^g良焦距。尸0丫：^g良底部至底面焦距（甄圉）。尸田0:^g良的入射角多少度。.非球面舆球面的不同之虞，K:CONIC常数，以下以K值大小微兑明其形状:K<1（曼圄面）K=1（抛物面）1<K<0（ffiH）K=0（圄形）K<0（扁幡圄形）.R值舆彳爰焦的救割系晨短^明：彳灸焦凸R值凹R值大是短小短是.一般我凭在做投影解像，DATA日寺舆S/M是什麽涵羲：直生泉解析度/撷生泉解析度.周遏解像襟型20本，里面的本飘LP/mm）代表什麽涵羲：每里面有多少黑白相^解析生泉修。.襄何光孥定律，光^遇介^的停播冏题分卷四他基本定律:（1）光的直生泉停播定律同性的均匀介^中，光是沿著直生泉方向停播。（2）光的才蜀立停播定律不同光源在空^某黑占相遇的彼此。⑶光的折射定律典反射定