第五章 光学系统的景深.ppt

场镜 工作在物镜面附近的透镜称为场镜 主要作用是： (1) 提高边缘光束入射到探测器的能力； (2)在相同的主光学系统中，附加场镜将减少探测器的面积。如果 使用同样探测器的面积，可扩大视场，增加入射的通量； (3)可让出像面位置放置调制盘，以解决无处放置调制器的问题； (4)使探测器光敏面上非均匀光照得均匀化； (5)当使用平像场镜时，可获得平场像面。 1一物镜 2一视场光阑 3一场镜 4一探测器 场镜的放置 开普勒望远镜 光线在目镜上的投影高太高，导致目镜尺寸要求大。 可在像平面（公共焦平面）上放一正透镜（叫做场镜） 场镜与像平面重合，物镜所成的像恰好在场镜主平面上，?为1，物镜所成的像通过场镜后不改变大小。因此场镜的引入不会影响系统的成像性质。 因场镜是正透镜，会把成像光束向中心会聚，目镜的尺寸就可以减小了。 所谓景深就是指当镜头对焦于拍摄目标时，目标主体及其前后景物所呈现的一段清晰范围，这个范围就叫景深。 § 5-4 光学系统的景深? 想一想：为什么看许多照片时感觉远近都清楚, ？ 理论上，只有共轭的物平面才能在像平面上成清晰像，其他物点所成的像均为弥散斑。但当此斑对眼睛的张角小于眼睛的最小分辨角1’时，人眼看起来仍为一点。此时，该弥散斑可认为是空间点在平面上的像,可视为清晰像。此时，这个弥散斑称为容许弥散圆。 如图，当Z1’和Z2’小到可以看成一点时，我们认为从B1到B2的空间深度范围内的物，都能在像平面上得到清晰像。这个空间深度叫景深。 在对焦点前后各有一个容许弥散圆，这两个弥散圆在物空间对应的物平面之间的距离就叫景深。 P1 p p2 由 得 考虑到对Z1’和Z2’的要求相同， 又 当物很远时， 得 可见，焦距短景深大，对准平面远景深大，入瞳直径小则景深大，且远景深大于近景深。 ①是否对准平面越远景深越大？②以上公式是否各种系统都适用？③摄影时怎样控制景深？ 关于问题① 　设焦距50mm，入瞳直径12.5mm，要求弥散斑Z=0.05 当 时， 此时 当 时 有 第二种情况景深更大。所以要景深大，应使远景平面在无穷远。 关于问题② 　　仅前两组公式是普适的，后面的公仅适用于摄影系统。 关于问题③ 镜头的光圈数是相对孔径的倒数。 相对孔径： 对于某一定的f′，D越大景深越小 对于固定焦距和拍摄距离，使用光圈越小，景深越大 什么是光圈？ 光圈(Aperture)是相机镜头中 可以改变大小的孔洞，它控制进入 镜头中的光线量，假设其他因素及 快门速度不变时，光圈开得越大， 通过镜头进入的光量就越多，反之 亦然。 光圈的数值通常用f值来表示， 而f值越大，光圈就开得越小，反之 亦然。 光圈的控制是否得当决定了相 片的光暗。 光圈的数值通常用f值来表示，而f值越大，光圈就开得越小，反之亦然。 光圈的控制是否得当决定了相片的光暗。 到达像面（感光胶片）上的光强，不仅与镜头 的通光面积成正比（即正比于 光圈直径 D 的平方），而且还与像面的面积成反比，即像面面积越小，光能量越集中，像面接收到的光强越大。 一般而言，照相机拍摄物体的距离比较远，像距近似等于镜头焦距 ，焦距越大像距越大。而像的面积是与像距的平方成正比的，即 像的面积近似与焦距 的平方成正比。 所以，一般情况下，像面接收到的光强正比于 ， 即， 在照相机的术语中就把 叫做相对孔径。 在照相机行业里，一般不常使用相对孔径的概念， 而是使用相对孔径的倒数 ，称之为 数，也叫 光圈数。记作F/…。例如，F/5.6表示 数等于5.6 。 即 ,它表示镜头的焦距等于光圈直径的5.6倍。 显然，像面接收到的光强反比于 数的平方。 即， 影响摄影镜头景深的因素： (1)、镜头光圈： 光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大； (2)、镜头焦距 镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大； (3)、拍摄距离 距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。 光圈数越大光圈越小 上面两张图片中，全是用50毫米镜头拍摄的，但左边的用到的是光圈数16，而右边的用到的是光圈数1.4，很明显，小光圈拍出的照片的前后均清晰无比，大光圈只有自行车的车座是清晰的，而后边的自行车只剩下了光斑，其它的全看不清了。 要拍摄小景深的照片，如特定镜头，应选择长焦距、大的相对孔径即