工程光学第8章摄影、投影.ppt

1,第8章 摄影、投影光学系统,§8.1 摄影系统 §8.2 投影系统,2,,,§8.1 摄影系统 摄影系统：摄影物镜、感光元,3,焦距f’、相对孔径D/ f ’、视场2 1. 焦距f ’——成像大小2. 相对孔径D/ f ’——像面（照片）照度物体∞时，像面中心照度：视场边缘照度：,,一、摄影物镜的光学特性,4,3. 视场——成像范围,∞物体：2 近距离物体：2y（1）拍摄远处的物体时： tg =-y’/f ’ （2）拍摄近处的物体时：y=y’/ =x(y’/f ’),5,二、摄影物镜的光束限制,6,三、摄影物镜的分辨率,分辨率以像面上每mm内能分辨开的线对数来表示 按瑞利判断，两点间距离等于艾里斑半径a时即可分辨:,,7,F#——物镜的光圈数物镜的理论分辨率：,摄影系统的分辨率N，以经验公式表示：,照相分辨率同时被摄影物镜的分辨率和底片的分辨率所决定8,四. 摄影物镜的景深,照相制版、放映、投影物镜等只需对一对共轭面成像 电视、电影系统、照相系统则要求光学系统对整个或部分物空间同时成像于一个像平面上同前述章节景深计算,9,五、摄影物镜的类型 大孔径大视场,定焦距物镜 普通物镜 大相对孔径物镜 广角物镜 远摄物镜 变焦距物镜 变焦距物镜,10,普通物镜 f’: 20~500mm 应用范围广。

柯克三片式物镜： D/f’: 1:9~1:2.8 2 : 640天塞物镜：D/f’: 1:3.5~1:2.8 2: 500~600,A. 定焦距物镜,,,（a）柯克物镜 （b）天塞物镜,11,双高斯物镜,相对比较复杂，双高斯物镜： f’=50mm，D/f’= 1:2，2=400~6002. 大相对孔径物镜,12,,正透镜在前，像方主面前移,3. 远摄物镜,特点：焦距较长，后截距较短，视场角较小，十几度机械筒长 L’(=d+lF’) f ’，L’/f ’为摄远比，L’/f ’ 0.8 ， 一般 L’＝0.7 f ’ 高空摄影物镜，f’ 可达3m以上普通相机也可配600mm的长焦镜头13,负镜在前，像方主面后移,4. 广角物镜,特点：焦距较短，后截距较长，视场照度比较均匀视场角可达600以上 常用于摄制彩色电影后截距较长,便于物镜和感光片之间安放分光元件14,鱼眼镜头,鱼眼镜头又称全景镜头，它是一种超广角镜头，视场角等于或大于1800，镜头的前镜片突出，犹如鱼眼这种镜头的外壳上常刻有“fish—eye”字样 圆形、矩形,15,,,,,1200鱼眼 900鱼眼,1800鱼眼 1500鱼眼,16,B. 变焦距物镜,f ’在一定范围内连续变化，而像面位置固定不变。

17,,变焦距镜头光学元件示意图 1-前固定组，2-变倍组，3-补偿组， 4-后固定组,18,变焦距镜头的工作原理图,19,镜头变焦距范围有两个极限焦距 fmax’ / fmin’＝ M ——变倍比变焦系统由多个子系统组成，f ’的变化是通过一个或多个子系统的轴向移动，改变光组间隔来实现的20,§ 8.2 投影系统,投影系统——被照明的物体，以一定大小倍率成像在屏幕上的光学系统投影系统是把一平面物体放大成一平面实像以便于人眼观察类似于倒置的摄影系统,21,f’、 2’ 、 D/ f ’（或NA）、 焦距 f’2. 相对孔径D/ f’,投影系统,一、投影物镜的光学特性,22,4. 垂轴放大率：  = y’/y≈-l’/ f’当焦距f’一定时，放大倍率 增大，像距l’也大，轴向结构加大3. 视场角’：,23,二、 投影物镜的结构形式,图片较大屏幕 放大成像——小视场，大孔径；类似于倒置的摄影系统,24,宽银幕：增大对观察者的张角在普通摄影物镜和投影物镜前加一变形镜（柱面透镜或棱镜）宽银幕变形物镜,,25,三、照明系统,投影系统：照明系统+ 投影物镜对物面的照明有两个基本要求：一是物面照明要尽可能均匀，二是照明面上要有足够的光通量。

26,按照明系统的结构型式分为：透射照明投影系统、反射照明投影系统和折反射照明投影系统,27,1. 临界照明,光源成像于物平面—— 多用于投影物体面积较小的情况 “窗对窗，瞳对瞳”光源表面亮度的不均匀性影响观察效果 要求：光源的像大于投影物体面积， 电影放映机,28,2. 柯勒照明,光源成像在投影物镜的入瞳上消除了物体平面光照度不均匀的缺点 幻灯机和放大机窗对瞳，瞳对窗”—— 多用于大面积的投影情况优点：容易在像平面上获得均匀的照明29,照明系统提供的光能要想全部进入投影系统，并具有均匀的照明，二者必须满足以下衔接条件： 拉赫不变量：照明系统的J1 > 投影成像系统的J2 ；保证两个系统的光瞳衔接和成像关系。