第12课【远心光路与景深】

1、4.3光学系统的景深，一，光学系统的空间像1，引用例：已经研究了垂直轴平面上的物体的成像。 有属于这种成像光学设备的显微镜、照片复印透镜、电影投影仪等。 另外，尽管照相机的立体对象(空间对象)是平面图像平面上的空间图像(照片)，但是实际上，要求很多光学设备在某个图像平面上提供整个空间或部分空间的图像(也称为空间对象的平面图像，平面上的空间图像)。 例如照相机、电影照相机、望远镜等，眼睛也属于这一类。 理论上，如果由光学系统成像立体空间，则仅与图像平面共轭的面上的物点被成像在该图像平面上，而其他非共轭面上的物点只能获得在该图像平面上相应的光束的截面，即，色散不均。 一、光学系统的空间像，一、光学

2、系统的空间像，二、理论分析：一)理想光学系统的共线成像理论点物成像平面物成像空间物成像，矛盾？ 不是完美的图像！ 摄像机：立体物(空间物)的平面像，2 )空间像的形成(图示) 可以利用主光线求出空间点的平面像：、入光瞳，出光瞳，b、b、B1、a、B01、B2、B3、B4、p、p、a、B04、B03 在b 4b 3、b 2、a、b、b、b 1、AB定位平面、ab-定位平面和景观平面的共轭下，考虑定位平面之外的点时，如果色散斑足够小，眼睛的开角小于眼睛的最小分辨率角(约1分钟)，则看起来不清楚此时，分散斑Z1和z2可以认为是空间点B1和B2的平面上a的像，它们的位置由空间点的主光线和像平面的交点决

3、定。 他们的大小与入瞳的大小和从空间点到共轭平面a的距离有关。 此外，空间点B1和B2位于物体平面a之外，其中b 1和B2也位于图像平面a之外，由图像平面a获得的两点成像光束的截面z1和z2分别与物体空间中的对应光束的a平面的截面Z1和z2共轭。 另一方面，光学系统的空间图像、4.5光学系统的景深是不要求图像平面上的所有像点是几何点，因为什么样的光能量接收器(例如，眼睛、感光胶乳等)有缺陷。 根据接收机的特性，可以给这些图像提供容许值。 也就是说，对像面上的空间点引起的色散斑的大小进行限制和质量标准，使其不超过光能接收器的分辨率。 在该限制的范围内，一定范围内的空间点在图像平面上的图像被认为是

4、很清楚的。 这样，光学设备的性能和应用范围也扩大了。 二、光学系统的景深，1，问题：1)色散班的大小与入瞳(大小、位置)有关。 如果色散组小于一定限度，则认为第一点与接收器的分辨率有关。 2 )瞳孔在一定(大小、位置)的物体空间(对位平面附近)的深度范围内，物体能够在光景平面上形成清晰的像(分散班小)，当缩小瞳孔时，分散斑也缩小，当瞳孔在某种程度上缩小时(容许值)，能够形成对位平面附近(前后)的一定距离的物体点清晰的像。 这个距离就是景深。 瞳距物体平面的距离有一定范围。 二、光学系统景深，二、景深的概念1 )在景观平面上可获得空间物体清晰的平面像的空间深度成像空间的景深，二)平面附近的一定空

5、间深度内的空间物体通过光学系统能在景观平面上清晰成像的距离是景深。 另外，在图像平面上可获得清晰图像的空间深度称为景深，通常用符号表示。 在该图中，景深是(1 -2 )。 像平面称为景象平面，其共轭面称为对准平面。将在光景平面上能够成像清晰的像的最远的平面称为远景平面，将从此到对准平面的距离1称为远景深度(或景深)。 在光景的平面上能形成锐利像的最近的平面成为近景的平面，之后到对准平面的距离2被称为近景的深度(或前景的深度)。 这样，景深的概念还可以被表达为在景观平面上能获得空间物体的清晰平面图像的空间深度，即成像空间中的景深。 与平面附近的特定空间深度对准的空间物体也可以被光学系统清晰地成像

6、在场景的平面上。 该空间深度是光学系统的景深。 2、景深的概念、2、景深的概念、光学系统能够使物体空间的一定深度范围内的物体在像平面上成为鲜明的图像，此时对应的物体空间距离称为景深。 要拍摄景深小的照片，请像特定镜头一样，选择长焦距、大相对口径、即小光圈数，使距离变近。 另外，为了拍摄景深深的照片、例如远景镜头，选择短焦点距离、小的相对口径、即大光圈数，并对准距离。 3、在景深的计算中，根据几何关系和物体像位置关系知道入射光瞳直径和对位平面位置时，能够分别得到1和2。 2a-入瞳直径； P-从对准平面到入光瞳的距离(拍摄距离)-人眼的极限识别角(分散斑的大小)、分散班允许值接收器的特性(接收单

7、位尺寸) 入光瞳(大小、位置)、4、讨论、景深与系统的对准平面位置和入光瞳直径有关，被摄体拍摄照片的时候，缩小光圈，增大光圈，增大景深，缩小是其理由。 2 )从对准平面到入射光瞳的距离p越大，景深越大。 在摄影物镜中，从对准平面到入射光瞳的距离是摄影距离，摄影距离越大，景深越大。 3 )色散不均的容许值越大，景深就越大。 通常，分散不均的容许值由正确的透视距离的条件给出。 当在正确的透视距离处观看照片时，照片上的各图像点对眼睛的张开角等于直接观看空间物体时的各对应点对眼睛的张开角，并且可获得正确的空间感觉。 4 )照片物镜：共轭面的一定时，f越长，对准平面越远，即p越大，景深越大。 三、总结一

8、、相关概念：景深、对位平面和场景平面、远景平面和远景深度(后)、近景平面和近景深度(前)等2、影响因素： 3、具体光学系统的景深、补充概念：焦点深度、4.4离心光路、光学设备中相当部分的设备用于长度测量。 为了大致分为垂直轴的长度，光学系统具有正确的倍率，与一个刻度相比，测量被测量物的长度，例如测量工具显微镜等测量光学设备可以知道的轴方向的长度，将标尺放置在不同的位置，根据标尺的位置，光学系统的倍率发生变化，标尺标尺放置在望远物镜前方想测量的距离上，物镜后面的分隔板平面上有一对间隔已知的测距线。4.4远心光路、上述测量系统中常用的远心光路：用于测量物体的垂直轴长的像侧远心光路：用于测量已知的垂

9、直轴长的物体沿着轴的距离的光路、视差：由于焦点的偏移导致像面和比例面重叠的现象、远心光路是视差另一方面，在物体侧离心光路、物镜的像侧焦点平面上设置孔径光阑，物镜的入射光瞳为物体侧无限远，一)来自物体上各点的光束通过物镜后，其主光线一定通过位于孔径光阑中心的像侧焦点，该物体侧主光线都与光轴平行2 )主光线的位置根据物体的位置而变化色散斑的中心不变，入射光瞳位于无穷远，可以直接读取轴外点主光线平行光轴，y=yy=y/(由系统决定)直接读取。二、在像侧离心光路、望远镜物镜的物体侧焦点平面上设置孔径光圈，出射光瞳为像侧无限远1 )来自物体上各点的光束，主光线都通过具有光圈中心的物体侧焦点后，像侧主光线与光轴平行(色散班中心点不变)2)像高(物体的高度也就是说，垂直轴的长度是已知的) 物距，三，结