第10章-可變光闌

1、第第10章章 可變光闌可變光闌第第1010章章 可可變變光光闌闌10.1 光闌的作用和設(shè)計(jì)要求光闌的作用和設(shè)計(jì)要求n1.作用n（1）改善攝影鏡頭的成像質(zhì)量 n（2）控制攝影鏡頭的光功率、聚光本領(lǐng)和景深等 n（3）攔截?cái)z影鏡頭系統(tǒng)中的雜散光等 n（4）改變光圈的大小還可以得到不同的景深 攝影鏡頭中是通過特設(shè)的通光孔徑來控制成像光束攝影鏡頭中是通過特設(shè)的通光孔徑來控制成像光束的大小，控制軸上點(diǎn)及軸外點(diǎn)光束大小的通光孔徑叫的大小，控制軸上點(diǎn)及軸外點(diǎn)光束大小的通光孔徑叫做做孔徑光圈孔徑光圈或或有效光闌有效光闌，即，即光圈光圈。 孔徑光闌設(shè)在鏡頭內(nèi)或鏡頭后，在光學(xué)系統(tǒng)中的位置和孔徑的大小都對(duì)成像質(zhì)量有影

2、響。一般來說光闌的葉片越多，檔次越高，雙葉片光闌用于低端相機(jī)。一般葉片為6-8片，更多葉片能形成圓形光闌，需要虛化背景時(shí)，可以使虛化背景更為自然。第第1010章章 可可變變光光闌闌景深景深 就是對(duì)好焦的范圍。它能決定是把背景模就是對(duì)好焦的范圍。它能決定是把背景模糊化來突出拍攝對(duì)象，還是拍出清晰的背景。糊化來突出拍攝對(duì)象，還是拍出清晰的背景。我們經(jīng)常能夠看到拍攝花，昆蟲等的照片中，我們經(jīng)常能夠看到拍攝花，昆蟲等的照片中，將背景拍得很模糊。但是在拍攝紀(jì)念照或集體將背景拍得很模糊。但是在拍攝紀(jì)念照或集體照，風(fēng)景等的照片一般會(huì)把背景拍攝得和拍攝照，風(fēng)景等的照片一般會(huì)把背景拍攝得和拍攝對(duì)象一樣清晰。對(duì)象

3、一樣清晰。 調(diào)節(jié)景深最簡(jiǎn)單的方法調(diào)節(jié)景深最簡(jiǎn)單的方法就是改變光圈大小。就是改變光圈大小。把光圈弄大，景深會(huì)變淺，反之把光圈弄大，景深會(huì)變淺，反之景深變深。景深變深。第第1010章章 可可變變光光闌闌可變光闌的調(diào)節(jié)可變光闌的調(diào)節(jié) 一般是通過套在外鏡筒上的光闌調(diào)節(jié)圈來進(jìn)行的。一般是通過套在外鏡筒上的光闌調(diào)節(jié)圈來進(jìn)行的。光闌調(diào)節(jié)圈一段加工成滾花手輪，一段刻制光圈分劃光闌調(diào)節(jié)圈一段加工成滾花手輪，一段刻制光圈分劃線和數(shù)字，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪可調(diào)節(jié)可變光闌的孔徑。線和數(shù)字，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪可調(diào)節(jié)可變光闌的孔徑。第第1010章章 可可變變光光闌闌光闌的分類光闌的分類按光孔的形狀分： 方孔可變光闌和圓孔可變光闌第第1010章

4、章 可可變變光光闌闌10.1 光闌的作用和設(shè)計(jì)要求光闌的作用和設(shè)計(jì)要求n2.設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求n （1）最大光孔所對(duì)應(yīng)的相對(duì)孔徑值不應(yīng)小于物鏡的最大）最大光孔所對(duì)應(yīng)的相對(duì)孔徑值不應(yīng)小于物鏡的最大相對(duì)孔徑值，最小光孔應(yīng)滿足使用要求；相對(duì)孔徑值，最小光孔應(yīng)滿足使用要求；n （2） 光圈撥至各檔時(shí)的實(shí)際通光孔徑所對(duì)應(yīng)的光圈數(shù)光圈撥至各檔時(shí)的實(shí)際通光孔徑所對(duì)應(yīng)的光圈數(shù)應(yīng)與光闌調(diào)節(jié)圖上刻寫的名義數(shù)字相符，在撥完各檔光圈應(yīng)與光闌調(diào)節(jié)圖上刻寫的名義數(shù)字相符，在撥完各檔光圈后，光圈應(yīng)不易變更。后，光圈應(yīng)不易變更。n （3）在各檔光圈時(shí)，光闌片所組成的光孔圖形應(yīng)對(duì)稱；）在各檔光圈時(shí)，光闌片所組成的光孔圖形應(yīng)對(duì)稱；

5、n （4）光闌調(diào)節(jié)應(yīng)靈活可靠；）光闌調(diào)節(jié)應(yīng)靈活可靠；n （5）零件形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于加工制造。）零件形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于加工制造。第第1010章章 可可變變光光闌闌10.1 光闌的作用和設(shè)計(jì)要求光闌的作用和設(shè)計(jì)要求n設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)方法：n（1）計(jì)算法）計(jì)算法n（2）圖解法）圖解法 在許多場(chǎng)合，用圖解法比計(jì)算法迅速、簡(jiǎn)便，尤其用在許多場(chǎng)合，用圖解法比計(jì)算法迅速、簡(jiǎn)便，尤其用圖解法設(shè)計(jì)等間隔光闌的導(dǎo)槽形狀時(shí)，更顯得直觀和方便。圖解法設(shè)計(jì)等間隔光闌的導(dǎo)槽形狀時(shí)，更顯得直觀和方便。 第第1010章章 可可變變光光闌闌10.2 虹彩光闌虹彩光闌 最常見的一種圓孔可變光闌，其各最常見的一種圓孔可變光闌，

6、其各級(jí)光孔所對(duì)應(yīng)的光圈刻度一般是不等間級(jí)光孔所對(duì)應(yīng)的光圈刻度一般是不等間隔的。隔的。 基本結(jié)構(gòu)組成基本結(jié)構(gòu)組成：活動(dòng)環(huán)、固定環(huán)：活動(dòng)環(huán)、固定環(huán)和光闌片。和光闌片。 工作原理工作原理：光闌機(jī)構(gòu)工作時(shí)固定環(huán)不動(dòng)，光闌機(jī)構(gòu)工作時(shí)固定環(huán)不動(dòng)，插入其銷插入其銷孔孔內(nèi)的固定銷只能繞銷孔中心轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)的固定銷只能繞銷孔中心轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)活動(dòng)環(huán)繞光闌中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上的滑槽撥動(dòng)當(dāng)活動(dòng)環(huán)繞光闌中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上的滑槽撥動(dòng)活動(dòng)銷，使光闌片以固定銷釘中心為支點(diǎn)擺動(dòng)，活動(dòng)銷，使光闌片以固定銷釘中心為支點(diǎn)擺動(dòng)，由光闌片內(nèi)圓弧邊組成的通光由光闌片內(nèi)圓弧邊組成的通光孔孔便由大變小或便由大變小或由小變大。光闌活動(dòng)環(huán)還可以通過一定的傳動(dòng)由

7、小變大。光闌活動(dòng)環(huán)還可以通過一定的傳動(dòng)鏈與自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)相連，這樣就可鏈與自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)相連，這樣就可以根據(jù)自動(dòng)測(cè)光系統(tǒng)的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)光闌以根據(jù)自動(dòng)測(cè)光系統(tǒng)的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)光闌孔孔徑徑的自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)。的自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)。第第1010章章 可可變變光光闌闌10.2 虹彩光闌虹彩光闌 設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)時(shí)的已知參數(shù)已知參數(shù)有：有：1)對(duì)應(yīng)各檔光圈數(shù)的光闌孔直徑2ri ，包括最和最小光孔直徑r2；2)限制光闌機(jī)構(gòu)外形尺寸的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，如安裝光闌機(jī)構(gòu)處的允許最大徑向尺寸與最大軸向尺寸等。設(shè)計(jì)光闌設(shè)計(jì)光闌應(yīng)該求出應(yīng)該求出的參數(shù)的參數(shù)：1)光闌片的形廓參數(shù)。它包括內(nèi)曲率半徑r內(nèi)，外曲率半徑r外，銷孔

8、所在圓周半徑r，兩個(gè)銷釘孔對(duì)中心的張角2)光闌片數(shù)目N；3)光闌片厚度t；4)光闌調(diào)節(jié)圈上對(duì)應(yīng)各檔光圈數(shù)的分劃的角度座標(biāo)和刻度間隔，也就是活動(dòng)環(huán)對(duì)應(yīng)各級(jí)光孔的轉(zhuǎn)角。 第第1010章章 可可變變光光闌闌10.2 虹彩光闌虹彩光闌n10.2.1、計(jì)算法、計(jì)算法不講不講第第1010章章 可可變變光光闌闌10.2 虹彩光闌虹彩光闌n10.2.2、圖解法、圖解法1.求光闌片的形廓參數(shù)求光闌片的形廓參數(shù) 2. 求光闌片數(shù)目求光闌片數(shù)目 3. 求活動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)角求活動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)角 第第1010章章 可可變變光光闌闌已知條件：固定環(huán)固定環(huán)：r內(nèi)內(nèi)=80mmr外外=100mm活動(dòng)環(huán)活動(dòng)環(huán)：r內(nèi)內(nèi)=80mmr外外=100mm

9、光闌片光闌片：r內(nèi)內(nèi)=80mmr外外=100mm 固定環(huán)銷釘孔和光闌片銷釘位置都布置在其內(nèi)外徑固定環(huán)銷釘孔和光闌片銷釘位置都布置在其內(nèi)外徑之間之間1/2處，即處，即r=90mm 最大光孔最大光孔r1=r內(nèi)內(nèi)=80mm 最小光孔r2=30mm第第1010章章 可可變變光光闌闌1.根據(jù)已知條件將固定環(huán)畫出，其中根據(jù)已知條件將固定環(huán)畫出，其中心為心為O，畫出銷釘所分布圓周，畫出銷釘所分布圓周，與水平中心線的交點(diǎn)設(shè)為某一光與水平中心線的交點(diǎn)設(shè)為某一光闌片固定銷釘孔中心闌片固定銷釘孔中心O12.以以O(shè)1為圓心，以為圓心，以r=90mm為半徑畫為半徑畫a-a弧線，為光闌片中心的運(yùn)動(dòng)弧線，為光闌片中心的運(yùn)動(dòng)

10、軌跡軌跡3.以以O(shè)為圓心，為圓心，r內(nèi)內(nèi)-r2=50mm為半徑為半徑畫弧畫弧b-b與與a-a交于交于O，該點(diǎn)是光，該點(diǎn)是光闌片中心的極限位置闌片中心的極限位置4.以以O(shè)為圓心，為圓心，r=90mm為半徑畫弧為半徑畫弧c-c，與銷釘所在的圓周先交于，與銷釘所在的圓周先交于O2，該點(diǎn)為活動(dòng)銷釘?shù)臉O限位置，該點(diǎn)為活動(dòng)銷釘?shù)臉O限位置5.以以O(shè)1為圓心，為圓心，O1O2為半徑畫弧為半徑畫弧d-d，此為活動(dòng)銷釘?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡，此為活動(dòng)銷釘?shù)倪\(yùn)動(dòng)軌跡，可檢查銷釘是否從活動(dòng)環(huán)槽中滑可檢查銷釘是否從活動(dòng)環(huán)槽中滑出出6.此時(shí)畫出光闌片的大致大致形狀此時(shí)畫出光闌片的大致大致形狀7.連接連接O1-O-O2，O1OO2為光

11、闌為光闌片兩銷釘所對(duì)應(yīng)的圓心角片兩銷釘所對(duì)應(yīng)的圓心角，由，由此基本完成光闌片的外形設(shè)計(jì)此基本完成光闌片的外形設(shè)計(jì)一一.按照最小光孔的光闌片極限位置決定按照最小光孔的光闌片極限位置決定角角第第1010章章 可可變變光光闌闌二二.求光闌片數(shù)目求光闌片數(shù)目1.畫出光闌片畫出光闌片I對(duì)應(yīng)最小光孔對(duì)應(yīng)最小光孔的極限位置的極限位置2.光闌片光闌片II和和I重疊最少，并保重疊最少，并保證不漏光的情況按如下步證不漏光的情況按如下步驟作圖：驟作圖：以光闌片以光闌片I的外圓弧邊與最的外圓弧邊與最大光孔邊的交點(diǎn)大光孔邊的交點(diǎn)A為圓為圓心心,R內(nèi)內(nèi)=80mm畫弧畫弧a-a以光闌片以光闌片I的內(nèi)圓弧邊與最的內(nèi)圓弧邊與最

12、大光孔邊的交點(diǎn)大光孔邊的交點(diǎn)B為圓為圓心心,R外外=100mm畫弧畫弧b-b與與a-a交于交于O，該點(diǎn)為光闌，該點(diǎn)為光闌片片II的中心位置的中心位置OOO”可以從圖中量可以從圖中量出為出為26.1，最小片數(shù)，最小片數(shù)N=360/26.1,向加大的方向向加大的方向圓整極為所求圓整極為所求N=14第第1010章章 可可變變光光闌闌第第1010章章 可可變變光光闌闌1.以以O(shè)1為圓心，為圓心，r為半徑畫弧為半徑畫弧a-a，該弧為光闌片該弧為光闌片O的運(yùn)動(dòng)軌跡的運(yùn)動(dòng)軌跡2.各級(jí)光闌孔徑對(duì)應(yīng)的光闌片中心各級(jí)光闌孔徑對(duì)應(yīng)的光闌片中心離光孔中心離光孔中心O的距離的距離 li=r1-ri ；ri為第為第i級(jí)光孔半徑，取級(jí)光孔半徑，取rn=55mm為例為例3.按計(jì)算的按計(jì)算的ln=80-55=25mm，以，以O(shè)為圓心，為圓心，25為半徑畫弧為半徑畫弧b-b，交，交a-a于于n，n為第為第n級(jí)光圈時(shí)此光級(jí)光圈時(shí)此光闌片圓心位置；以闌