页数：29页文件大小：1.06 MB来源： 工程光学ppt课件
本课件为《工程光学》第8章，介绍摄影物镜的光学特性、光束限制、分辨率与景深，列举普通物镜、大相对孔径物镜、远摄与广角物镜、鱼眼镜头和变焦距物镜，随后讲解投影物镜的光学特性以及临界照明与柯勒照明的衔接条件。
第8章 摄影、投影光学系统
§8.1 摄影系统
摄影系统：由摄影物镜、感光元件（胶片或图像传感器）组成，摄影物镜把被摄物体成像在感光面上。
一、摄影物镜的光学特性：焦距 f′、相对孔径 D/f′、视场 2ω。
3. 视场——成像范围：∞ 物体用视场角 2ω 表示；近距离物体用线视场 2y 表示。
二、摄影物镜的光束限制
摄影物镜通常以可变光阑作为孔径光阑，通过改变光阑直径调节像面照度与景深，感光片框则构成视场光阑。
三、摄影物镜的分辨率
F# 为物镜的光圈数，即相对孔径的倒数 f′/D。物镜的理论分辨率由光圈数决定，此公式决定了视场中心的分辨率。
视场边缘由于成像光束的孔径角比轴上点小，分辨率有所降低，且在子午和弧矢方向也有差异。理解摄影系统的分辨率 N，可用经验公式表示：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。
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，因此存在景深问题，计算方法同前述章节的景深计算。
五、摄影物镜的类型：大孔径大视场定焦距物镜
1. 普通物镜：f′ 为 20～500 mm，应用范围广。
| 物镜型式 | 相对孔径 D/f′ | 视场角 2ω |
|---|---|---|
| 柯克三片式物镜 | 1:9～1:2.8 | 64° |
| 天塞物镜 | 1:3.5～1:2.8 | 50°～60° |
A. 定焦距物镜：（a）柯克物镜；（b）天塞物镜。
2. 大相对孔径物镜
双高斯物镜相对比较复杂，其典型参数为：f′ = 50 mm，D/f′ = 1:2，2ω = 40°～60°。
3. 远摄物镜 特点：正透镜在前，像方主面前移；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 3 m 以上，普通相机也可配 600 mm 的长焦镜头。
4. 广角物镜 特点：负镜在前，像方主面后移；焦距较短，后截距较长，视场照度比较均匀，视场角可达 60° 以上。
常用于摄制彩色电影；后截距较长，便于在物镜和感光片之间安放分光元件。
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 180°，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。像面形状有圆形、矩形两种。
本页以图示方式对比不同视场角的鱼眼镜头成像：120° 鱼眼、90° 鱼眼、180° 鱼眼、150° 鱼眼。
说明：源文件提取的视场角数值写作「1200」「900」「1800」「1500」，按本页图示与鱼眼镜头视场角的通常取值范围校核为 120°、90°、180°、150°，原数值差异已标注。
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。
变焦距镜头光学元件示意图
本页为变焦距镜头的工作原理图，源文件仅提取到图题，未获取到更多文字；图中应展示变倍组与补偿组沿轴移动时焦距变化与像面保持不动的关系，建议对照原课件图片查看。
镜头变焦距范围有两个极限焦距：fmax′/fmin′ = M，称为变倍比。
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。
§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，即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。
一、投影物镜的光学特性：f′、2ω′、D/f′（或 NA）、β
3. 视场角 ω′：由投影物体的尺寸与投影距离决定。
4. 垂轴放大率 β：β = y′/y ≈ −l′/f′。当焦距 f′ 一定时，放大倍率 β 增大，像距 l′ 也大，轴向结构加大。
二、投影物镜的结构形式
把图片放大成像到较大屏幕——小视场、大孔径；结构上类似于倒置的摄影系统。
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），使水平与垂直方向的放大率不同，从而获得宽银幕画面。
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。
按照明系统的结构型式分为：
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，原则是「窗对窗，瞳对瞳」。
光源表面亮度的不均匀性会影响观察效果，因此要求光源的像大于投影物体面积，典型应用为电影放映机。
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，原则是「窗对瞳，瞳对窗」，多用于大面积的投影情况，幻灯机和放大机采用这种方式。
优点：容易在像平面上获得均匀的照明。
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：
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}