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文档简介
1、复习,孔径光阑:在光学系统中对成像光束大小起限制作用; 入瞳和出瞳:分别是孔径光阑在光学系统的物空间和像空间所对应的像,分别在这两个空间对成像光束起限制作用。 视场光阑:在光学系统中对成像范围起限制作用; 入射窗和出射窗:分别是视场光阑在光学系统的物空间和像空间所对应的像,分别在这两个空间对成像范围起限制作用。,主光线通过入瞳中心的光线,根据共轭关系,它也必然通过孔径光阑中心和出瞳中心。显然,主光线是各物点发出的光束的轴线。 相对孔径即为入瞳直径与焦距之比值(D/ f ) 是光学系统的一个重要性能指标。,P,Q,L,F,F,A,-u,入瞳 孔径光阑,出瞳,入窗,视场光阑 出窗,- ,L2,L1
2、,F2,F1,A,-u,入瞳 孔径光阑,出瞳,入窗,视场光阑 出窗,- ,-,5.2 景深和焦深,本节要求: 掌握光学系统中景深的概念 了解景深的计算,幻灯 照相制版,望远镜 照相机,光学系统的空间像,是指能在景象平面上获得清晰像(此即物点所成像的弥散圆直径与接收器(如人眼)中心之张角小于1视角)的物空间深度,以表示之。 远景和近景能否同时清晰成像在景象平面(底片)上呢?如果可以,在多大范围内能清晰成像?,景 深,光学系统的景深,远景和近景(Depth of Field , DOF),能成清晰像的最远平面,称为远景; 能成清晰像的最近平面,称为近景; 它们到对准平面(A)的距离分别称为远景深度
3、(1)(也称后景深)和近景深度(2)(也称前景深)。 景深是远景深度(1)与近景深度(2)之和, = 1 + 2,远景深度,近景深度,景深,景深关系式推导:,影响景深的因素,清晰像,如果弥散斑足够小,可视为成清晰像; 清晰的标准是什么? 与观测系统有关,对人眼,物点所成像的弥散圆直径与人眼中心之张角小于1 (极限分辨角) 对照相机,应小于底片的感光剂颗粒大小,或者CCD像素点;,A,B,眼睛的分辨率,两个物点的像分别落在被分隔开的两个视网膜细胞上,即得到两个点的视觉。可见,眼睛的分辨率与视网膜上两像点距离及视觉细胞的直径大小有关。 视网膜上能分辨的两像点间最小距离应至少要大于2个视神经细胞的直
4、径,即不少于0.006mm。 眼能够分辨最靠近两相邻点的能力称为眼的分辨能力,或视觉敏锐度。,视角分辨率,人眼能分辨的物点间最小视角称为眼的视角分辨率 而当眼睛处于放松状态时,f = 16.5mm,上式可得:,何谓焦深(depth of focus)?,对于确定的对准平面(即物平面),能获得清晰像的像空间深度为焦深。即前焦深(1)与后焦深(2)之和 = 1+ 2,焦 深,由相似三角形关系,并设 1= 2= , 可得焦深的关系式为,A,l,l1,l2,A,P1,P2,P,入瞳,P1,P2,P,出瞳,(对焦面) 对准平面,景像平面,1,2,-l,A1,A2,1, 2,焦 深,影响焦深的相关因素,随
5、入瞳直径(也即孔径角)的增大而减小; 但随像距的增大而增大; 若对弥散斑大小限制要求不高时,则焦深可相应增大。,应用:摄影时怎样控制景深?,要拍摄小景深的照片(人物),如特定镜头,应选择长焦距、大的相对孔径即小的光圈数,对准距离近。,要拍摄大景深的照片(风景),如远景镜头,应选择短焦距、小的相对孔径即大的光圈数,对准距离远。,F-number光圈大小,At f/32, the background is distracting,At f/5.6, the flowers are isolated from the background.,景深 (DOF),Shot with a 50mm le
6、ns,Shot from the same distance with a 100mm lens,作业,1. 有一个焦距为50mm的放大镜,其孔径D=40mm,眼睛离放大镜20mm处观看位于物方焦平面附近的物体,眼睛直径为4mm (1)试判断此系统中,哪一个光孔为孔径光阑?哪一个为视场光阑?并求入瞳和出瞳、入窗和出窗的位置和大小? (2)人眼所看到的视场有多大?,2. 有一f=140mm的薄透镜组,通光直径为40mm,在镜组前50mm处有一直径为30mm的圆形光孔。问实物处于什么范围时,光孔为入射光瞳?处于什么范围时,镜组本身为入射光瞳?对于无穷远物体,镜组无渐晕成像的视场角和渐晕一半时的视场
7、角各为多少?,1. 有一个焦距为50mm的放大镜,其孔径D=40mm,眼睛离放大镜20mm处观看位于物方焦平面附近的物体,眼睛直径为4mm (1)试判断此系统中,哪一个光孔为孔径光阑?哪一个为视场光阑?并求入瞳和出瞳、入窗和出窗的位置和大小?(3) (2)人眼所看到的视场有多大?(1),孔阑(出瞳),视阑(入窗),入瞳,33.33,6.66,200,出窗,100,50,80,2. 有一f=140mm的薄透镜组,通光直径为40mm,在镜组前50mm处有一直径为30mm的圆形光孔。问实物处于什么范围时,光孔为入射光瞳?处于什么范围时,镜组本身为入射光瞳?对于无穷远物体,镜组无渐晕成像的视场角和渐晕一
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