照相机和影仪.ppt

第十章 照相机和投影仪 照相机和投影仪广泛应用于社会生活的各个领城，已成为科研、国防、生产、教育以及文化生活各领域中的重要手段。例如军事上的高、低空侦察摄影、航空测量摄影、科学研究中的记录摄影和高速摄影、生物学中的显微摄影、印刷业中的照相制版、文艺方面的电影电视摄影等仪器都属照相机一类;而电影放映机、幻灯机、计量用投影仪等都属投影仪一类。 本章首先讨论照相机，然后讨论投影仪。照相机通常由照相物镜、取景器、调焦系统三部分组成，下面分别进行讨论。 $10-1 照相物镜的光学特性 照相物镜的作用是把外界景物成像在感光底片上，使底片曝光产生景物象。照相物镜的光学特性一般用焦距 、相对孔径 、视场角 表示。此外还提出分辨率的要求，作为保证产品质量的技术条件。下面分别进行说明。 一、焦距 根抿光学系统垂轴放大率公式 对一般照相物镜来说，物距 通常在lm以上， 因此像平面十分靠近照相物镜的像方焦平面，即 ，所以有 。由此可见，物镜焦距的大小，决定了底片上的像和实际被摄物体之间的比例尺，在物距一定的情况下，欲得到大比例尺的照片，则必须增大物镜焦距。例如用于拍摄数千米甚至上万米的远距离照相机，为了获得足够大的比例尺，必须采用长焦距照相物镜，其焦距一般为数百毫米，甚至可达数米。 二、相对孔径 照相物镜像平面的光照度和相对孔径的平方成正比，听以照相物镜的相对孔径主要影响 像平面光照度。为了满足对较暗景物的摄影，或者对高速运动物体的摄影，都需要采用大相对孔径的物镜，以提高像平面上的光照度。根据相对孔径大小不同，普通小型照相机物镜可分为:弱光照相物镜（ 在1:6.3以下）、普通物镜（ 在1:5.6~1:3.5）、强光物镜（ 在1:2.8~1:1.4）、超强光物镜（ 在1:1~1:0.8）。 三、视场角 照相物镜的视场角决定了被摄景物的范围。不同照相机画面的尺寸是一定的，例如： 16mm电影摄影机 l0.4*7.5 mm2 35mm 电影使影机 22*16 mm2 135#照相机 36*24 mm2 120#照相机 55*55 mm2 用于航空摄影的照相机，画面要大得多，常用的有180*180 mm2、240*240 mm2、360*360 mm2。 照相机的视场角和画面尺寸之间的关系，可由无限远物体理想像高公式表示 相机的幅面一定，即 一定，只要焦距确定，视场角便随之而定。由上式可看到，当相机幅面一定时， 越小，则 越大，因此短焦距镜头，也就是大视场镜头。根据视场角的大小，照相物镜可分为:窄角镜头（ 在40°以下）、常角镜头（ =45）、广角镜头（ =70°~100°）、超广角镜兴（ 在100°以上）。 四、分辨率 照相物镜分辨率表示照相物镜分辨被摄物体细节的能力，是衡量照相辨成像质量的重 要指标之一，通常用像平面上每毫米能分辨开黑白线条的对数表示，照相物镜的理想分辨率 N物由公式（8-11）得 由公式可见，照相物镜分辨率越小，即相对孔径越大，分辨率越高。由于实际照相物镜存在像差，实际分辨率比理想分辨率低。 照相物镜分辨率的测量方法有两种，一种是直接用显微镜采观察分辨率板通过照相物镜 所成的像，称为目视分辨率；另一种是用显微镜来观察分辨率板通过照相物镜拍摄的底片，称为照相分辨率。照相分辨率用N总表示，它由照相物镜本身的分辨率N物和底片分辨率N底决定，三者之间的关系可用下面的经验公式表示 随着感光材料不同，底片分辨率差别很大，例如普通话21°胶片的分辨率约为80lp/mm，而精密制版用的超微粒干版的分辨率可达1000~2000lp/mm。 在前面$8-l0曾介绍过，照相物镜的照相分辨率也可以根据物镜的MTF曲线和底片的阈值曲线求得。 $10-2 照相物镜的基本类型 照相物镜的结构型式很多，而月不断有新的型式出现。选用照相物镜的原则应该是:既能满足光学性能和成像质量的要求，而结构又最简单。为此本节介绍一些基本类型照相物镜和它们的复杂此结构型式，以及它们所能达到的光学性能。 一、三片型照相物镜 图10-1 图10-2 图1（a）所示的简单三片型照相物镜，视场角 =