第四章光闌與光束限制2

1、第四章第四章 光學(xué)系統(tǒng)中的光闌光學(xué)系統(tǒng)中的光闌4.1 光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用4.2 光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌、入瞳和出瞳光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌、入瞳和出瞳（重點(diǎn)）重點(diǎn)）4.3 視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌4.4 漸暈光闌（重點(diǎn)、難點(diǎn)）漸暈光闌（重點(diǎn)、難點(diǎn)）4.5 光學(xué)系統(tǒng)的景深光學(xué)系統(tǒng)的景深4.6 遠(yuǎn)心光路遠(yuǎn)心光路4.7 典型系統(tǒng)中的光闌（重點(diǎn)、難點(diǎn)）典型系統(tǒng)中的光闌（重點(diǎn)、難點(diǎn)）第四章第四章 光學(xué)系統(tǒng)中的光闌光學(xué)系統(tǒng)中的光闌n要求要求： 了解光闌的基本定義和作用、系統(tǒng)的景深、遠(yuǎn)了解光闌的基本定義和作用、系統(tǒng)的景深、遠(yuǎn)心光路和三種典型的目視光學(xué)儀器中的光束限制。心光路和三種典型的目視光學(xué)儀器中

2、的光束限制。n重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容： 光闌相關(guān)的定義；光闌的種類和作用；望遠(yuǎn)系光闌相關(guān)的定義；光闌的種類和作用；望遠(yuǎn)系統(tǒng)、顯微系統(tǒng)、照相系統(tǒng)中的光束限制和特點(diǎn)；遠(yuǎn)統(tǒng)、顯微系統(tǒng)、照相系統(tǒng)中的光束限制和特點(diǎn)；遠(yuǎn)心光路的定義、光路和應(yīng)用；景深的定義等。心光路的定義、光路和應(yīng)用；景深的定義等。 第四章第四章 光學(xué)系統(tǒng)中的光闌光學(xué)系統(tǒng)中的光闌n實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)除了滿足前述的物像實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)除了滿足前述的物像共軛位置共軛位置和成像和成像放大率放大率要求外，還需滿足要求外，還需滿足成像范圍成像范圍和和分辨能力分辨能力，因，因此需要合理的限制成像的光束。此需要合理的限制成像的光束。n合理的限制光學(xué)系統(tǒng)的合理的限制光學(xué)

3、系統(tǒng)的“通光孔徑通光孔徑”，可以優(yōu)化系，可以優(yōu)化系統(tǒng)的橫向尺寸，提高成像質(zhì)量。統(tǒng)的橫向尺寸，提高成像質(zhì)量。n 組成光學(xué)系統(tǒng)的所有零件都有一定的尺寸大??；組成光學(xué)系統(tǒng)的所有零件都有一定的尺寸大?。粵]有對(duì)光學(xué)零件的大小加以限制。沒有對(duì)光學(xué)零件的大小加以限制。裝夾透鏡和其他零件的金屬框的內(nèi)孔邊緣就是限制光裝夾透鏡和其他零件的金屬框的內(nèi)孔邊緣就是限制光束的光孔，這個(gè)光孔對(duì)光學(xué)零件來說被稱為束的光孔，這個(gè)光孔對(duì)光學(xué)零件來說被稱為“通光孔通光孔徑徑”。由一點(diǎn)發(fā)出能進(jìn)入透鏡或光學(xué)系統(tǒng)的光束，其由一點(diǎn)發(fā)出能進(jìn)入透鏡或光學(xué)系統(tǒng)的光束，其立體角大小取決于透鏡的直徑。立體角大小取決于透鏡的直徑。 2022-4-15

4、4n光闌的定義：光闌的定義： 光學(xué)系統(tǒng)中，用以限制光束的零件的內(nèi)孔、透鏡外光學(xué)系統(tǒng)中，用以限制光束的零件的內(nèi)孔、透鏡外框或者專門設(shè)置的帶孔金屬薄片框或者專門設(shè)置的帶孔金屬薄片稱為光闌。稱為光闌。 光闌是實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)成滿意（完善）像必不可少的光闌是實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)成滿意（完善）像必不可少的零件。零件。 光闌的孔可以是圓形或方形，大多設(shè)計(jì)時(shí)便固定尺光闌的孔可以是圓形或方形，大多設(shè)計(jì)時(shí)便固定尺寸，也有可變的（叫寸，也有可變的（叫“可變光闌可變光闌”）；光闌中心一般）；光闌中心一般與光軸重合，光闌面垂直于光軸。與光軸重合，光闌面垂直于光軸。4.1 4.1 光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用202

5、2-4-155光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用：光闌在光學(xué)系統(tǒng)中的作用：n決定像面的照度。決定像面的照度。 決定系統(tǒng)的視場(chǎng)。決定系統(tǒng)的視場(chǎng)。 限制光束中偏離理想位置的一些限制光束中偏離理想位置的一些光線，用以改善系統(tǒng)的成像質(zhì)量光線，用以改善系統(tǒng)的成像質(zhì)量 攔截系統(tǒng)中有害的雜散光。攔截系統(tǒng)中有害的雜散光。2022-4-156光闌按上述的作用分為：光闌按上述的作用分為：n孔徑光闌孔徑光闌n視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌n消雜光光闌消雜光光闌n漸暈光闌漸暈光闌孔徑光闌（有效光闌）（有效光闌）：限制軸上物點(diǎn)孔徑限制軸上物點(diǎn)孔徑角角u u的大小，或者說限制軸上物點(diǎn)成像光束的大小，或者說限制軸上物點(diǎn)成像光束寬度、并有選擇軸外物點(diǎn)

6、成像光束位置作用寬度、并有選擇軸外物點(diǎn)成像光束位置作用的光闌叫做孔徑光闌。的光闌叫做孔徑光闌。2022-4-157普通照相機(jī)中的孔徑光闌普通照相機(jī)中的孔徑光闌可變光闌可變光闌底片底片2022-4-158n視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌 限制物平面或物空間能被光學(xué)系統(tǒng)成像的最限制物平面或物空間能被光學(xué)系統(tǒng)成像的最大范圍的光闌稱為視場(chǎng)光闌。大范圍的光闌稱為視場(chǎng)光闌。 漸暈漸暈光闌闌 光闌以減少軸外像差為目的，使物空間軸外光闌以減少軸外像差為目的，使物空間軸外點(diǎn)發(fā)出的、原本能通過上述兩種光孔的成像點(diǎn)發(fā)出的、原本能通過上述兩種光孔的成像光束只能部分通過，這種光闌稱為漸暈光闌。光束只能部分通過，這種光闌稱為漸暈光闌。

7、視場(chǎng)光闌的形狀多為正方形、長(zhǎng)方形。例如：顯微系統(tǒng)中的視場(chǎng)光闌的形狀多為正方形、長(zhǎng)方形。例如：顯微系統(tǒng)中的分劃板就是視場(chǎng)光闌，照相系統(tǒng)中的底片也是視場(chǎng)光闌。分劃板就是視場(chǎng)光闌，照相系統(tǒng)中的底片也是視場(chǎng)光闌。 2022-4-159n消雜光光闌消雜光光闌 這種光闌不限制通過光學(xué)系統(tǒng)中的成像光束，只限制那這種光闌不限制通過光學(xué)系統(tǒng)中的成像光束，只限制那些從非成像物體射來的光、光學(xué)系統(tǒng)各折射面反射的光些從非成像物體射來的光、光學(xué)系統(tǒng)各折射面反射的光和儀器內(nèi)壁反射的光等，這些光闌稱為和儀器內(nèi)壁反射的光等，這些光闌稱為消雜光光闌消雜光光闌。 物鏡物鏡消雜光光闌消雜光光闌分劃板分劃板鏡管加工時(shí)鏡管加工時(shí),使內(nèi)

8、壁使內(nèi)壁成螺紋狀成螺紋狀,表面處理表面處理成暗黑色成暗黑色,以達(dá)到消以達(dá)到消除雜光的目的。除雜光的目的。一、孔徑光闌一、孔徑光闌CAB-uu1）對(duì)軸上點(diǎn)：孔徑光闌決定了軸上點(diǎn)孔徑角的大小。）對(duì)軸上點(diǎn)：孔徑光闌決定了軸上點(diǎn)孔徑角的大小。結(jié)論結(jié)論1：軸上點(diǎn)孔徑角的大小受光闌大小和位置的影響，孔徑：軸上點(diǎn)孔徑角的大小受光闌大小和位置的影響，孔徑角角U由光闌決定，光闌的位置不同，其口徑應(yīng)不同。由光闌決定，光闌的位置不同，其口徑應(yīng)不同。4.2 4.2 孔徑光闌、入瞳和出瞳（重點(diǎn)）孔徑光闌、入瞳和出瞳（重點(diǎn)）1、孔徑光闌位置對(duì)軸上物點(diǎn)成像光束位置的選擇、孔徑光闌位置對(duì)軸上物點(diǎn)成像光束位置的選擇2、孔徑光闌

9、位置對(duì)軸外物點(diǎn)成像光束位置的選擇、孔徑光闌位置對(duì)軸外物點(diǎn)成像光束位置的選擇ABC2）對(duì)軸外點(diǎn)：）對(duì)軸外點(diǎn)： 結(jié)論結(jié)論2：對(duì)軸外點(diǎn)對(duì)軸外點(diǎn)B發(fā)出的寬光束而言，在保證軸上點(diǎn)發(fā)出的寬光束而言，在保證軸上點(diǎn)U不變的不變的情況下，光闌處于不同位置時(shí)，將選擇不同部分的光參與成像，情況下，光闌處于不同位置時(shí)，將選擇不同部分的光參與成像，這樣通過改變光闌的位置，就可以選擇成像質(zhì)量較好的部分光這樣通過改變光闌的位置，就可以選擇成像質(zhì)量較好的部分光束參與成像，提高（改善）成像質(zhì)量。束參與成像，提高（改善）成像質(zhì)量。 孔徑光闌對(duì)軸外點(diǎn)孔徑光闌對(duì)軸外點(diǎn)光束寬度和橫向尺光束寬度和橫向尺寸的影響寸的影響n結(jié)論結(jié)論3：在保

10、證成像質(zhì)量的前提下，合理選取光：在保證成像質(zhì)量的前提下，合理選取光闌的位置，可使整個(gè)系統(tǒng)的橫向尺寸減小，結(jié)構(gòu)闌的位置，可使整個(gè)系統(tǒng)的橫向尺寸減小，結(jié)構(gòu)勻稱。勻稱。n結(jié)論結(jié)論4：系統(tǒng)中的光闌只是針對(duì)某一物體位置而：系統(tǒng)中的光闌只是針對(duì)某一物體位置而言的，若物體位置發(fā)生了變化，則原光闌會(huì)失去言的，若物體位置發(fā)生了變化，則原光闌會(huì)失去限光作用。限光作用。二、二、入射光瞳與出射光瞳入射光瞳與出射光瞳光瞳：光瞳： 孔徑光闌的像?？讖焦怅@的像。 入射光瞳：孔徑光闌經(jīng)過孔徑光闌入射光瞳：孔徑光闌經(jīng)過孔徑光闌前面前面的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng) 所成的像，簡(jiǎn)稱入瞳。所成的像，簡(jiǎn)稱入瞳。入瞳決定了物方最大孔徑角入瞳決定

11、了物方最大孔徑角的大小，是所有的大小，是所有入射光線的入口入射光線的入口。 出射光瞳：孔徑光闌經(jīng)過孔徑光闌出射光瞳：孔徑光闌經(jīng)過孔徑光闌后面后面的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)所成的像，簡(jiǎn)稱出瞳。所成的像，簡(jiǎn)稱出瞳。出瞳出瞳決定了像方孔徑角的大決定了像方孔徑角的大小，是所有出射光線的出口小，是所有出射光線的出口。 孔徑光闌、出瞳和孔徑光闌、出瞳和入瞳，三者之間互入瞳，三者之間互為物像關(guān)系！為物像關(guān)系！照相機(jī)鏡頭中的孔徑光闌照相機(jī)鏡頭中的孔徑光闌孔徑光闌孔徑光闌入射光瞳入射光瞳孔徑光闌孔徑光闌入瞳入瞳出射光瞳出射光瞳孔徑孔徑光闌光闌F出瞳出瞳2022-4-15-y -UPP1P2PP1P2UyQQ2Q出射光

12、瞳出射光瞳入射光瞳入射光瞳孔徑光闌孔徑光闌L1L2 2U 物方孔徑角物方孔徑角U 像方孔徑角像方孔徑角決定光學(xué)系統(tǒng)決定光學(xué)系統(tǒng)的物方孔徑角的物方孔徑角決定光學(xué)系統(tǒng)決定光學(xué)系統(tǒng)的像方孔徑角的像方孔徑角求入瞳、出瞳、孔徑光闌的方法求入瞳、出瞳、孔徑光闌的方法 將光學(xué)系統(tǒng)中所有光學(xué)零件（包括金屬薄將光學(xué)系統(tǒng)中所有光學(xué)零件（包括金屬薄片）的通光孔，分別片）的通光孔，分別通過其前面通過其前面的光學(xué)零件的光學(xué)零件成像到整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的物空間去成像到整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的物空間去，入瞳必然入瞳必然是其中對(duì)物面中心張角最小的一個(gè)是其中對(duì)物面中心張角最小的一個(gè)。與入瞳。與入瞳共軛的實(shí)際光闌即為孔徑光闌。如果物體在共軛的實(shí)

13、際光闌即為孔徑光闌。如果物體在無限遠(yuǎn)，則入瞳是這些像中直徑最小的一個(gè)。無限遠(yuǎn)，則入瞳是這些像中直徑最小的一個(gè)。 （1）入瞳的求法（孔徑光闌的求法）入瞳的求法（孔徑光闌的求法）2022-4-1519QQQ2A -UP1PP2入射光瞳入射光瞳孔徑光闌孔徑光闌L1L2 2L2（2）出瞳的求法）出瞳的求法 使所有的光學(xué)零件的通光孔使所有的光學(xué)零件的通光孔通過其后面通過其后面的光學(xué)零件成像到像空間去，則出射光瞳對(duì)的光學(xué)零件成像到像空間去，則出射光瞳對(duì)像平面中心所張的角度最小。像平面中心所張的角度最小。與出瞳共軛的與出瞳共軛的實(shí)際光闌即為孔徑光闌。如果像在無限遠(yuǎn)，實(shí)際光闌即為孔徑光闌。如果像在無限遠(yuǎn)，則出

14、瞳是這些像中直徑最小的一個(gè)。則出瞳是這些像中直徑最小的一個(gè)。 2022-4-1521PL1AU孔徑光闌孔徑光闌QQ2QL2 2P P 出射光瞳出射光瞳L1 1例題：薄透鏡例題：薄透鏡L1 1和和L2 2，間距間距d=5cm，在，在L1 1和和L2 2之間距離之間距離L2 2 2cm2cm處有一處有一個(gè)直徑為個(gè)直徑為6cm的圓孔的圓孔PQ，物點(diǎn)位于，物點(diǎn)位于L1 1前前12cm處，處，判斷孔徑光闌，并求入瞳、出瞳的位置和大小。判斷孔徑光闌，并求入瞳、出瞳的位置和大小。11226,9,4,5Dcm fcm Dcm fcm2022-4-1523必須注意：n 光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌只是對(duì)一定位置的物體而言

15、的光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌只是對(duì)一定位置的物體而言的 如果物體位置發(fā)生變化，原來限制光束的孔徑光闌如果物體位置發(fā)生變化，原來限制光束的孔徑光闌將會(huì)失去限制光束的作用，光束會(huì)被其他光孔所限將會(huì)失去限制光束的作用，光束會(huì)被其他光孔所限制。制。 對(duì)于對(duì)于無限遠(yuǎn)無限遠(yuǎn)的物體，光學(xué)系統(tǒng)的所有光孔被其前的物體，光學(xué)系統(tǒng)的所有光孔被其前面的光學(xué)零件在物空間所成的像中，面的光學(xué)零件在物空間所成的像中，直徑最小的直徑最小的一個(gè)光孔像就是系統(tǒng)的入瞳。一個(gè)光孔像就是系統(tǒng)的入瞳。2022-4-1524 1、主光線：、主光線：通過入射光瞳中心的光線稱為主光線。通過入射光瞳中心的光線稱為主光線。由于共軛關(guān)系，主光線也必然通過孔

16、徑光闌中心和出由于共軛關(guān)系，主光線也必然通過孔徑光闌中心和出瞳中心。瞳中心。 主光線是物面上發(fā)出的充滿光學(xué)系統(tǒng)入瞳的主光線是物面上發(fā)出的充滿光學(xué)系統(tǒng)入瞳的成像光束成像光束的軸線的軸線。 光束的孔徑角是表征實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)功能的重要性能光束的孔徑角是表征實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)功能的重要性能參數(shù)之一。參數(shù)之一。它不但決定了它不但決定了像面的照度像面的照度，而且還決定了，而且還決定了光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)分辨能力。分辨能力。 三、主光線、相對(duì)孔徑三、主光線、相對(duì)孔徑 、光瞳數(shù)以及數(shù)值孔徑、光瞳數(shù)以及數(shù)值孔徑2022-4-1525對(duì)于不同類型的光學(xué)系統(tǒng)，有不同的表示方法來表征這對(duì)于不同類型的光學(xué)系統(tǒng)，有不同的表示方法來表

17、征這種孔徑角相應(yīng)的性能參數(shù)。種孔徑角相應(yīng)的性能參數(shù)。 n顯微系統(tǒng)和投影系統(tǒng)的物鏡常用顯微系統(tǒng)和投影系統(tǒng)的物鏡常用nsinsinU Umaxmax表示，被表示，被稱之為稱之為數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑，用，用NANA表示，即表示，即maxUsinnNA n n 物方空間的介質(zhì)折射率。物方空間的介質(zhì)折射率。 物方孔徑角物方孔徑角U Umaxmax越大，其越大，其數(shù)值孔徑數(shù)值孔徑也越大也越大 進(jìn)進(jìn)入系統(tǒng)統(tǒng)的光能越多，理論論分辨本領(lǐng)領(lǐng)越高2022-4-1526n望遠(yuǎn)系統(tǒng)和攝影系統(tǒng)常用望遠(yuǎn)系統(tǒng)和攝影系統(tǒng)常用相對(duì)孔徑相對(duì)孔徑A來表示來表示 fDA入ADfF1入 D 入瞳直徑徑 f物鏡鏡焦距 相對(duì)對(duì)孔徑徑A越大，表明

18、能進(jìn)進(jìn)入系統(tǒng)統(tǒng)的光能也越多 而照相機(jī)，則則常用另一個(gè)術(shù)語(yǔ)個(gè)術(shù)語(yǔ)光闌闌指數(shù)數(shù)（光瞳數(shù)數(shù)、光圈數(shù)數(shù)），用F來來表示，它它是相對(duì)對(duì)孔徑徑的倒數(shù)數(shù)，即 光圈越大光圈越大，說明相對(duì)孔徑越大，光圈數(shù)值，說明相對(duì)孔徑越大，光圈數(shù)值F愈小愈小。 關(guān)于孔徑光闌需要注意的幾個(gè)問題關(guān)于孔徑光闌需要注意的幾個(gè)問題（1）在具體的光學(xué)系統(tǒng)中，如果物平面位置有了）在具體的光學(xué)系統(tǒng)中，如果物平面位置有了變動(dòng)，究竟誰(shuí)是真正起限制軸上物點(diǎn)光束寬度作用變動(dòng)，究竟誰(shuí)是真正起限制軸上物點(diǎn)光束寬度作用的孔徑光闌？的孔徑光闌？ ABA（2）孔徑光闌位置的安放原則在不同光學(xué)系統(tǒng)中）孔徑光闌位置的安放原則在不同光學(xué)系統(tǒng)中是不同的。是不同的。

19、在遵循了上述原則后，光闌位置若還有選擇余地，在遵循了上述原則后，光闌位置若還有選擇余地，則應(yīng)考慮如何合理地匹配光學(xué)系統(tǒng)各元件的口徑。則應(yīng)考慮如何合理地匹配光學(xué)系統(tǒng)各元件的口徑。c) 當(dāng)儀器不對(duì)光闌位置提出要求時(shí)，光學(xué)設(shè)計(jì)者所確當(dāng)儀器不對(duì)光闌位置提出要求時(shí)，光學(xué)設(shè)計(jì)者所確定的光闌位置應(yīng)是軸外光束像差校正較完善的位置，定的光闌位置應(yīng)是軸外光束像差校正較完善的位置，亦即亦即把光闌位置的選擇作為校正像差的一個(gè)手段把光闌位置的選擇作為校正像差的一個(gè)手段。b) 在在投影計(jì)量光學(xué)系統(tǒng)投影計(jì)量光學(xué)系統(tǒng)中，為使投影像的倍率不因物中，為使投影像的倍率不因物距變化而變化，要求系統(tǒng)的距變化而變化，要求系統(tǒng)的出瞳或入瞳

20、位于無限遠(yuǎn)出瞳或入瞳位于無限遠(yuǎn)（物方（物方/像方遠(yuǎn)心光路）像方遠(yuǎn)心光路）；a) 在在目視光學(xué)系統(tǒng)目視光學(xué)系統(tǒng)中，系統(tǒng)的中，系統(tǒng)的出瞳出瞳必須在目鏡外的一必須在目鏡外的一定位置，便于定位置，便于人眼瞳孔與其銜接人眼瞳孔與其銜接（光瞳銜接原則）（光瞳銜接原則）；n補(bǔ)充（重要常識(shí)）補(bǔ)充（重要常識(shí)）：1、什么是、什么是第一近軸光第一近軸光？n軸上點(diǎn)發(fā)出的，經(jīng)過入瞳邊緣的光線（注意物在有軸上點(diǎn)發(fā)出的，經(jīng)過入瞳邊緣的光線（注意物在有限遠(yuǎn)和無限遠(yuǎn)的區(qū)別）。用以計(jì)算系統(tǒng)的高斯結(jié)構(gòu)限遠(yuǎn)和無限遠(yuǎn)的區(qū)別）。用以計(jì)算系統(tǒng)的高斯結(jié)構(gòu)參數(shù)（高斯像面、焦點(diǎn)等）。參數(shù)（高斯像面、焦點(diǎn)等）。2、什么是、什么是第二近軸光第二近軸

21、光？n物方視場(chǎng)邊緣（軸外）發(fā)出的，通過入瞳中心的近物方視場(chǎng)邊緣（軸外）發(fā)出的，通過入瞳中心的近軸光線。用以計(jì)算出瞳位置，理想像高等。軸光線。用以計(jì)算出瞳位置，理想像高等。以上兩種光線的追跡，屬于光路計(jì)算中以上兩種光線的追跡，屬于光路計(jì)算中子午面內(nèi)的近軸光路計(jì)算（詳見第六章）！子午面內(nèi)的近軸光路計(jì)算（詳見第六章）！一、視場(chǎng)光闌的定義與作用一、視場(chǎng)光闌的定義與作用4.3 視場(chǎng)光闌（重點(diǎn)） 光學(xué)系統(tǒng)的成像范圍是有限的。光學(xué)系統(tǒng)的成像范圍是有限的。 照相機(jī)中底片框限制了被成像范圍的大小，照相機(jī)中底片框限制了被成像范圍的大小， 工具顯微鏡中分劃板的直徑?jīng)Q定成像物體的大小。工具顯微鏡中分劃板的直徑?jīng)Q定成像

22、物體的大小。 這種限制物體成像范圍的光闌稱為這種限制物體成像范圍的光闌稱為視場(chǎng)光闌。視場(chǎng)光闌。n完整定義：完整定義：在光學(xué)系統(tǒng)的像平面或者其共軛平面上放置的用在光學(xué)系統(tǒng)的像平面或者其共軛平面上放置的用以限制視場(chǎng)的光闌，稱為視場(chǎng)光闌。以限制視場(chǎng)的光闌，稱為視場(chǎng)光闌。n意義意義：保證在所限制的視場(chǎng)內(nèi)有滿意的成像質(zhì)量和足夠的光：保證在所限制的視場(chǎng)內(nèi)有滿意的成像質(zhì)量和足夠的光照度。照度。n注意注意：一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)只有一個(gè)視場(chǎng)光闌。一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)只有一個(gè)視場(chǎng)光闌。n二、視場(chǎng)度量的二種方式二、視場(chǎng)度量的二種方式n1、物體在、物體在有限距離有限距離時(shí)，以時(shí)，以線視場(chǎng)線視場(chǎng)表示視場(chǎng)大小。表示視場(chǎng)大小。 物方線視場(chǎng)

23、物方線視場(chǎng)2y（二倍的物高）；（二倍的物高）； 像方線視場(chǎng)像方線視場(chǎng)2y （二倍的像高）。（二倍的像高）。 視場(chǎng)光闌多為矩形、方形及圓形。視場(chǎng)光闌多為矩形、方形及圓形。若為圓形，用直徑度量；若為圓形，用直徑度量；若為矩形，用對(duì)角線來表示（如顯示屏幕、若為矩形，用對(duì)角線來表示（如顯示屏幕、CCD/CMOS成像元成像元件）。件）。很多時(shí)候以英寸為單位，很多時(shí)候以英寸為單位，1 inch=25.4mm。n2、物體在無限遠(yuǎn)時(shí)，以、物體在無限遠(yuǎn)時(shí)，以視場(chǎng)角視場(chǎng)角表示視場(chǎng)大小。表示視場(chǎng)大小。 物方視場(chǎng)角物方視場(chǎng)角2 （物方視場(chǎng)邊緣對(duì)入瞳中心的張角）（物方視場(chǎng)邊緣對(duì)入瞳中心的張角） 像方視場(chǎng)角像方視場(chǎng)角2（

24、像方視場(chǎng)邊緣對(duì)出瞳中心的張角）（像方視場(chǎng)邊緣對(duì)出瞳中心的張角） 對(duì)不同的物面上的點(diǎn)其視場(chǎng)角不相同。對(duì)不同的物面上的點(diǎn)其視場(chǎng)角不相同。n3、注意：、注意： 1）很多情況下，我們都用）很多情況下，我們都用半視場(chǎng)半視場(chǎng)來表示視場(chǎng)。來表示視場(chǎng)。 2）視場(chǎng)角也有符號(hào)，它也遵循符號(hào)原則。）視場(chǎng)角也有符號(hào)，它也遵循符號(hào)原則。 描述時(shí)注意要以描述時(shí)注意要以o的形式出現(xiàn)，以免引起誤解的形式出現(xiàn)，以免引起誤解注意和孔徑角注意和孔徑角U、U的區(qū)別的區(qū)別n三、入射窗、出射窗三、入射窗、出射窗 1、入射窗：、入射窗：視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌經(jīng)經(jīng)前面前面的光組在的光組在物空間所成的像物空間所成的像； 2、出射窗：、出射窗：視場(chǎng)光

25、闌視場(chǎng)光闌經(jīng)經(jīng)后面后面的光組在的光組在像空間所成的像像空間所成的像； 入射窗、出射窗、視場(chǎng)光闌三者之間是共軛的。出射窗可看作是入射窗、出射窗、視場(chǎng)光闌三者之間是共軛的。出射窗可看作是入射窗經(jīng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所成的像。入射窗經(jīng)整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)所成的像。 孔徑光闌孔徑光闌AL1L2BC出射光瞳出射光瞳入射窗入射窗PQP入射光瞳入射光瞳視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌（出射窗）（出射窗）若孔徑光闌或入瞳都非常小，只有沿主光線的一束無限細(xì)光束能通若孔徑光闌或入瞳都非常小，只有沿主光線的一束無限細(xì)光束能通過光學(xué)系統(tǒng)，故過光學(xué)系統(tǒng)，故系統(tǒng)成像范圍，由對(duì)主光線發(fā)生限制的光孔決定。系統(tǒng)成像范圍，由對(duì)主光線發(fā)生限制的光孔決定。2022

26、-4-1533 入射窗限制著物空間的成像范圍；入射窗限制著物空間的成像范圍；出射窗限制了像方出射窗限制了像方視場(chǎng)范圍。視場(chǎng)范圍。3、判斷入射窗、出射窗的方法：、判斷入射窗、出射窗的方法： 將光學(xué)系統(tǒng)中所有的光學(xué)元件的通光口徑分別對(duì)將光學(xué)系統(tǒng)中所有的光學(xué)元件的通光口徑分別對(duì)其前（后）面的光學(xué)系統(tǒng)成像到系統(tǒng)的物（像）空間其前（后）面的光學(xué)系統(tǒng)成像到系統(tǒng)的物（像）空間去，并根據(jù)各像的位置及大小求出它們?nèi)?，并根?jù)各像的位置及大小求出它們對(duì)入（出）瞳對(duì)入（出）瞳中心的張角中心的張角，其中，其中張角最小者張角最小者為入射窗（出射窗）。為入射窗（出射窗）。 入射窗、視場(chǎng)光闌和出射窗在各自的空間對(duì)同一條主入射

27、窗、視場(chǎng)光闌和出射窗在各自的空間對(duì)同一條主光線起限制作用，光線起限制作用，主光線和光軸間的夾角即表示整個(gè)主光線和光軸間的夾角即表示整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角。光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角。2022-4-1534n視場(chǎng)光闌是對(duì)一定位置的孔徑光闌而言的。視場(chǎng)光闌是對(duì)一定位置的孔徑光闌而言的。n當(dāng)孔徑光闌位置改變時(shí)，原來的視場(chǎng)光闌將可能被當(dāng)孔徑光闌位置改變時(shí)，原來的視場(chǎng)光闌將可能被另外的光孔所代替。另外的光孔所代替。 n漸暈現(xiàn)象漸暈現(xiàn)象n以上只討論了入射光瞳為無限小時(shí)的情況。以上只討論了入射光瞳為無限小時(shí)的情況。n實(shí)際上光學(xué)系統(tǒng)的入射光瞳總有一定的大小。實(shí)際上光學(xué)系統(tǒng)的入射光瞳總有一定的大小。 若視場(chǎng)光闌放在像面上，

28、入射窗和物平面重合，出射窗是視場(chǎng)光闌本身。若視場(chǎng)光闌放在像面上，入射窗和物平面重合，出射窗是視場(chǎng)光闌本身。若視場(chǎng)光闌放在物面上，入射窗為視場(chǎng)光闌本身，出射窗與像平面重合。若視場(chǎng)光闌放在物面上，入射窗為視場(chǎng)光闌本身，出射窗與像平面重合。n在多數(shù)情況下，入射窗并不能完全決定光學(xué)系統(tǒng)在多數(shù)情況下，入射窗并不能完全決定光學(xué)系統(tǒng)的成像范圍。的成像范圍。4.4 4.4 漸暈光闌（重點(diǎn)、難點(diǎn)）漸暈光闌（重點(diǎn)、難點(diǎn)）n1、定義：軸外點(diǎn)發(fā)出的充滿入瞳的光被透鏡的通、定義：軸外點(diǎn)發(fā)出的充滿入瞳的光被透鏡的通光口徑所攔截的現(xiàn)像，稱為光口徑所攔截的現(xiàn)像，稱為“漸暈漸暈”；用以產(chǎn)生漸；用以產(chǎn)生漸暈效果的光闌（暈效果的光

29、闌（可以是多個(gè)可以是多個(gè)），稱為），稱為“漸暈光闌漸暈光闌”。實(shí)際上，漸暈現(xiàn)像是普遍存在的，實(shí)際上，漸暈現(xiàn)像是普遍存在的，我們用不著絕對(duì)的消除漸暈。一般我們用不著絕對(duì)的消除漸暈。一般系統(tǒng)允許有系統(tǒng)允許有50的漸暈（攔一半），的漸暈（攔一半），甚至甚至30的漸暈。的漸暈。 2022-4-1536A物平面物平面B1B2B3M1M2M入射窗入射窗入射光瞳入射光瞳P1P2PP2P2P2P P P1P1P1n2、關(guān)于漸暈形成的討論、關(guān)于漸暈形成的討論透光百分比：透光百分比：A： 100%B1：100%B2： 50%B3： 0 %由由B1到到B3點(diǎn)的透光比由點(diǎn)的透光比由100%到到0%是漸變的是漸變的，并

30、沒有明顯的界限。并沒有明顯的界限。用眼睛通過放大鏡觀察物面時(shí)，由放大鏡和眼用眼睛通過放大鏡觀察物面時(shí)，由放大鏡和眼睛組成的光學(xué)系統(tǒng)就是這樣睛組成的光學(xué)系統(tǒng)就是這樣。關(guān)于入（出）射窗和視場(chǎng)光闌及漸暈光闌的說明關(guān)于入（出）射窗和視場(chǎng)光闌及漸暈光闌的說明n首先要理解的是：光學(xué)系統(tǒng)入（出）射窗本質(zhì)上是光首先要理解的是：光學(xué)系統(tǒng)入（出）射窗本質(zhì)上是光學(xué)系統(tǒng)在物（像）空間用以限制成像范圍的孔徑或者孔學(xué)系統(tǒng)在物（像）空間用以限制成像范圍的孔徑或者孔徑的像。徑的像。n視場(chǎng)光闌和漸暈光闌都能起到這種限制成像范圍的作視場(chǎng)光闌和漸暈光闌都能起到這種限制成像范圍的作用，但二者的作用效果是不同的。用，但二者的作用效果是

31、不同的。n 漸暈光闌經(jīng)過其前面光學(xué)系統(tǒng)在漸暈光闌經(jīng)過其前面光學(xué)系統(tǒng)在物空間所成的像，不一定與物面相物空間所成的像，不一定與物面相重合重合，這樣物面、該像和入瞳三者，這樣物面、該像和入瞳三者的相對(duì)位置關(guān)系造成了像面上漸暈的相對(duì)位置關(guān)系造成了像面上漸暈的產(chǎn)生。若系統(tǒng)沒有設(shè)置視場(chǎng)光闌，的產(chǎn)生。若系統(tǒng)沒有設(shè)置視場(chǎng)光闌，則最終的像面范圍由漸暈像面自然則最終的像面范圍由漸暈像面自然劃分。效果如右圖。劃分。效果如右圖。n而而視場(chǎng)光闌一般設(shè)置在系統(tǒng)的像視場(chǎng)光闌一般設(shè)置在系統(tǒng)的像面或者是中間像面面或者是中間像面上，這就意味上，這就意味著視場(chǎng)光闌經(jīng)過系統(tǒng)在物方所成著視場(chǎng)光闌經(jīng)過系統(tǒng)在物方所成的像正好與物面重合。該

32、像、視的像正好與物面重合。該像、視場(chǎng)光闌及像面三者共軛。所以這場(chǎng)光闌及像面三者共軛。所以這樣的像或光闌就嚴(yán)格且清楚的劃樣的像或光闌就嚴(yán)格且清楚的劃分出了物面上能進(jìn)入最終像面的分出了物面上能進(jìn)入最終像面的部分，以及像面上最終可用（需部分，以及像面上最終可用（需要）的部分。相當(dāng)于在漸暈的基要）的部分。相當(dāng)于在漸暈的基礎(chǔ)上對(duì)畫面做了篩選處理。效果礎(chǔ)上對(duì)畫面做了篩選處理。效果大致如右圖。大致如右圖。被出窗限制了被出窗限制了范圍的像面范圍的像面n以照相系統(tǒng)為例，由于漸暈的存在，最后底片上圖以照相系統(tǒng)為例，由于漸暈的存在，最后底片上圖像的邊緣實(shí)際是從亮到暗變化的區(qū)域，暗到一定程像的邊緣實(shí)際是從亮到暗變化的

33、區(qū)域，暗到一定程度時(shí)，我們認(rèn)為該圖像不可用（傳遞函數(shù)值太低），度時(shí)，我們認(rèn)為該圖像不可用（傳遞函數(shù)值太低），于是用底片外框攔掉它，以此來限制了有效的成像于是用底片外框攔掉它，以此來限制了有效的成像范圍，并不是說底片外就完全沒有像了。范圍，并不是說底片外就完全沒有像了。n又如：某些鏡頭加了遮光罩之后，最后照片上會(huì)出又如：某些鏡頭加了遮光罩之后，最后照片上會(huì)出現(xiàn)所謂現(xiàn)所謂“暗角暗角”現(xiàn)象，就是不合理攔光造成漸暈的現(xiàn)象，就是不合理攔光造成漸暈的情況。情況。n目前有些教材上稱形成入（出）射窗的是視場(chǎng)光闌，目前有些教材上稱形成入（出）射窗的是視場(chǎng)光闌，有些則說是漸暈光闌，區(qū)別就在于最后像面的范圍有些則說

34、是漸暈光闌，區(qū)別就在于最后像面的范圍到底靠漸暈自然劃分還是靠人為設(shè)置邊框劃分。請(qǐng)到底靠漸暈自然劃分還是靠人為設(shè)置邊框劃分。請(qǐng)各位同學(xué)理解其本質(zhì)！各位同學(xué)理解其本質(zhì)！暗角暗角以及以及LOMO的暗角藝術(shù)效果的暗角藝術(shù)效果2022-4-1541n入射光瞳具有一定大小入射光瞳具有一定大小時(shí)，沒有漸暈的情況也時(shí)，沒有漸暈的情況也是存在的是存在的 n入射窗和物平面相重合入射窗和物平面相重合 n或者或者把視場(chǎng)光闌（出射把視場(chǎng)光闌（出射窗）設(shè)置在像平面上窗）設(shè)置在像平面上n視場(chǎng)具有清晰的界限視場(chǎng)具有清晰的界限 物平面物平面入窗入窗入瞳入瞳出瞳出瞳像平面像平面視場(chǎng)光闌視場(chǎng)光闌出窗出窗3、消除漸暈的條件、消除漸暈

35、的條件n3、消除漸暈的條件、消除漸暈的條件 n只要入射窗（決定了物方視場(chǎng)的大?。┡c物平面只要入射窗（決定了物方視場(chǎng)的大?。┡c物平面重合，出射窗與像平面重合就可消除漸暈。重合，出射窗與像平面重合就可消除漸暈。 一般，多個(gè)透鏡組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，為了提高一般，多個(gè)透鏡組成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，為了提高其軸外點(diǎn)成像質(zhì)量，會(huì)設(shè)置漸暈光闌。其軸外點(diǎn)成像質(zhì)量，會(huì)設(shè)置漸暈光闌。但對(duì)于單組光學(xué)系統(tǒng)，如簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡，顯微鏡，可以但對(duì)于單組光學(xué)系統(tǒng)，如簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡，顯微鏡，可以沒有漸暈光闌，沒有漸暈光闌，分劃板就是視場(chǎng)光闌，分劃板的像大致分劃板就是視場(chǎng)光闌，分劃板的像大致成像于物面和像面上，滿足消除漸暈的條

36、件。成像于物面和像面上，滿足消除漸暈的條件。n4、漸暈系數(shù)、漸暈系數(shù) n(1)線漸暈系數(shù)表示式為：線漸暈系數(shù)表示式為： 22bKh式中，式中，2b是軸外點(diǎn)發(fā)出光束的寬度；是軸外點(diǎn)發(fā)出光束的寬度；2h是軸上點(diǎn)發(fā)出是軸上點(diǎn)發(fā)出光束寬度（它們都是在垂直于光軸的平面上度量）；光束寬度（它們都是在垂直于光軸的平面上度量）； 若若2b,2h在入瞳面內(nèi)度量，則上式變?yōu)椋涸谌胪鎯?nèi)度量，則上式變?yōu)椋篋KD分子是斜光束在入瞳平面上垂直于光軸方向上的寬度；分子是斜光束在入瞳平面上垂直于光軸方向上的寬度；分母是入瞳直徑。分母是入瞳直徑。 n4、漸暈系數(shù)、漸暈系數(shù) n(2)幾何漸暈系數(shù)表示式為：幾何漸暈系數(shù)表示式為：

37、 20.52DbKhDAPAKAAw是斜光束在垂軸方向度量的截面積，是斜光束在垂軸方向度量的截面積，Ap是軸上點(diǎn)光是軸上點(diǎn)光束在垂軸方向的截面積。束在垂軸方向的截面積。 Aw和和Ap一般在出瞳位置度量。一般在出瞳位置度量。前面漸暈討論的圖中透光前面漸暈討論的圖中透光百分比：百分比：A： 100%B1：100%B2： 50%B3： 0 %選其中選其中B2點(diǎn)點(diǎn)線漸暈系數(shù)：線漸暈系數(shù)：幾何漸暈系數(shù)為線漸暈系數(shù)的平方：幾何漸暈系數(shù)為線漸暈系數(shù)的平方：220.25APADKAD4.5 光學(xué)系統(tǒng)的景深光學(xué)系統(tǒng)的景深 上節(jié)討論在垂直于光軸的平面上點(diǎn)的成像問題。上節(jié)討論在垂直于光軸的平面上點(diǎn)的成像問題。 如：

38、照相制版物鏡和電影放映物鏡。如：照相制版物鏡和電影放映物鏡。 實(shí)際上有很多光學(xué)儀器需要把空間中的物點(diǎn)成像實(shí)際上有很多光學(xué)儀器需要把空間中的物點(diǎn)成像在一個(gè)像平面上（稱為在一個(gè)像平面上（稱為平面上的空間像平面上的空間像），如望），如望遠(yuǎn)鏡和照相物鏡等就屬于這一類。遠(yuǎn)鏡和照相物鏡等就屬于這一類。 一、光學(xué)系統(tǒng)的空間像一、光學(xué)系統(tǒng)的空間像、空間物點(diǎn)成像：、空間物點(diǎn)成像：物空間各空間點(diǎn)的成像，相當(dāng)于以入射光瞳物空間各空間點(diǎn)的成像，相當(dāng)于以入射光瞳中心為投影中心，以主光線為投影線，將各點(diǎn)投影到對(duì)準(zhǔn)平面上中心為投影中心，以主光線為投影線，將各點(diǎn)投影到對(duì)準(zhǔn)平面上后，再成像到景象平面上。在像空間以出射光瞳中心為

39、投影中心，后，再成像到景象平面上。在像空間以出射光瞳中心為投影中心，各空間像點(diǎn)沿主光線投影到景象平面上，即是空間物點(diǎn)的平面像。各空間像點(diǎn)沿主光線投影到景象平面上，即是空間物點(diǎn)的平面像。 ABabAB2B)(3B2B 3B 4B 4B1Bba1B 入瞳入瞳出瞳出瞳對(duì)準(zhǔn)平面對(duì)準(zhǔn)平面 景像平面景像平面PP2B1B3B4B01B02B03B04B2022-4-1547n如果入瞳位置對(duì)于物如果入瞳位置對(duì)于物方空間點(diǎn)（即景物）方空間點(diǎn)（即景物）位置發(fā)生變化，則景位置發(fā)生變化，則景象也隨之變化。象也隨之變化。 n投影中心作前后移動(dòng)投影中心作前后移動(dòng)時(shí)，投影像的變化和時(shí)，投影像的變化和景物是不成比例的，景物是

40、不成比例的，這種現(xiàn)象稱為景象畸這種現(xiàn)象稱為景象畸變，也稱為變，也稱為透視失真透視失真。對(duì)準(zhǔn)平面對(duì)準(zhǔn)平面AAAAPPS1S2入射光瞳入射光瞳出射光瞳出射光瞳景像平面景像平面P-p2p22Dz2z2近景平面近景平面B2B2p1-p11Dz1B1MHz1B1遠(yuǎn)景平面遠(yuǎn)景平面-ppP2A2aP1對(duì)準(zhǔn)平面對(duì)準(zhǔn)平面入瞳入瞳出瞳出瞳景象平面景象平面A 根據(jù)共軛理論，只有一個(gè)物平面（對(duì)準(zhǔn)平面）能在其共軛的根據(jù)共軛理論，只有一個(gè)物平面（對(duì)準(zhǔn)平面）能在其共軛的像平面（景象平面）上成清晰像像平面（景象平面）上成清晰像, ,其他物平面上的物點(diǎn)在像平面其他物平面上的物點(diǎn)在像平面上所成的像均為彌散斑。上所成的像均為彌散斑

41、。2、景深產(chǎn)生的原因、景深產(chǎn)生的原因接收器（感光器件）如人眼等，有一定的分辨極限，因而就允許接收器（感光器件）如人眼等，有一定的分辨極限，因而就允許有一定的有一定的彌散存在，只要在允許范圍內(nèi)就認(rèn)為是一個(gè)清晰像。彌散存在，只要在允許范圍內(nèi)就認(rèn)為是一個(gè)清晰像。思考：為思考：為什么看許什么看許多照片時(shí)多照片時(shí)感覺遠(yuǎn)近感覺遠(yuǎn)近都清楚？都清楚？ -p2p22Dz2z2近景平面近景平面B2B2-ppP2A2aP1對(duì)準(zhǔn)平面對(duì)準(zhǔn)平面入瞳入瞳出瞳出瞳景象平面景象平面Ap1-p11Dz1B1MHz1B1遠(yuǎn)景平面遠(yuǎn)景平面3.概念概念景深景深： 能在景象平面上獲得清晰像的空間深度稱為能在景象平面上獲得清晰像的空間深度

42、稱為成像空間的景深，簡(jiǎn)稱景深。成像空間的景深，簡(jiǎn)稱景深。近景平面近景平面：能成清晰像的最近物平面為近景平面。對(duì)：能成清晰像的最近物平面為近景平面。對(duì)應(yīng)物平面離對(duì)準(zhǔn)平面的距離為近景深度（前景深）應(yīng)物平面離對(duì)準(zhǔn)平面的距離為近景深度（前景深）2 2。景深為遠(yuǎn)景深度景深為遠(yuǎn)景深度1 1與近景深度與近景深度2 2之和，即之和，即=1 1+2 2遠(yuǎn)景平面遠(yuǎn)景平面：能成清晰像的最遠(yuǎn)物平面為遠(yuǎn)景平面。對(duì)：能成清晰像的最遠(yuǎn)物平面為遠(yuǎn)景平面。對(duì)應(yīng)物平面離對(duì)準(zhǔn)平面的距離為遠(yuǎn)景深度（后景深）應(yīng)物平面離對(duì)準(zhǔn)平面的距離為遠(yuǎn)景深度（后景深）1 1。二、景深公式（攝影中采用）二、景深公式（攝影中采用）212FLfFLD 遠(yuǎn)景

43、深遠(yuǎn)景深近景深近景深222FLfFLD 景景 深深221242222 fFLfFLD D D ：鏡頭的拍攝光圈系數(shù)：鏡頭的拍攝光圈系數(shù) 式中：式中：: :容許彌散斑直徑容許彌散斑直徑 ：鏡頭焦距：鏡頭焦距 f F：拍攝距離：拍攝距離 （物距）（物距）L攝影物鏡的攝影物鏡的遠(yuǎn)景深（遠(yuǎn)景深（后景深）后景深）大于前景深（近景深）大于前景深（近景深）三、影響景深的因素三、影響景深的因素思考：影響思考：影響景深的因素景深的因素有哪些？有哪些？(4)(4)彌散圓直徑：彌散圓直徑越小，景深越小；彌散圓直徑：彌散圓直徑越小，景深越??；反之則景深越大。反之則景深越大。(1)(1)鏡頭光圈：光圈越大（鏡頭光圈：光

44、圈越大（F F數(shù)越?。?，景深越??；反之則景深越大數(shù)越?。?，景深越??；反之則景深越大(2)(2)鏡頭焦距：鏡頭焦距越長(zhǎng)，景深越??；反之則景深越大；鏡頭焦距：鏡頭焦距越長(zhǎng)，景深越??；反之則景深越大；(3)(3)拍攝距離：距離越近，景深越小；反之則景深越大；拍攝距離：距離越近，景深越??；反之則景深越大；由公式由公式得知：景深與鏡頭使用的光得知：景深與鏡頭使用的光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對(duì)像質(zhì)的要求有關(guān)及對(duì)像質(zhì)的要求有關(guān) 。221242222fF LfFLD D D 三、影響景深的因素三、影響景深的因素對(duì)比這兩幅對(duì)比這兩幅照片，思考照片，思考：拍攝時(shí)如：拍攝時(shí)如何使背景虛何使

45、背景虛化，獲得小化，獲得小景深效果？景深效果？采用采用“最大光圈長(zhǎng)焦距鏡頭盡可能縮短攝距最大光圈長(zhǎng)焦距鏡頭盡可能縮短攝距”來來獲取小景深。獲取小景深。 四、小景深拍攝實(shí)例四、小景深拍攝實(shí)例1 1、焦距相同，拍攝距離相同、焦距相同，拍攝距離相同采用大光圈采用大光圈F=2.8拍攝，拍攝，背景虛化很好背景虛化很好采用小光圈采用小光圈F=11拍攝，拍攝，背景很清晰背景很清晰四、小景深拍攝實(shí)例四、小景深拍攝實(shí)例2 2、光圈相同、光圈相同F(xiàn)=4.5F=4.5，拍攝距離相同，拍攝距離相同用廣角端（短焦）拍攝，用廣角端（短焦）拍攝，背景較清晰背景較清晰用望遠(yuǎn)程（長(zhǎng)焦）拍攝，用望遠(yuǎn)程（長(zhǎng)焦）拍攝，背景較模糊背景

46、較模糊四、小景深拍攝實(shí)例四、小景深拍攝實(shí)例3 3、光圈相同、光圈相同F(xiàn)=4.5F=4.5，焦距相同，焦距相同拍攝距離較遠(yuǎn)時(shí)，拍攝距離較遠(yuǎn)時(shí)，背景比較清晰背景比較清晰拍攝距離變近時(shí)，拍攝距離變近時(shí)，背景變得比較模糊背景變得比較模糊3 3、影響景深的因素、影響景深的因素l焦距長(zhǎng)短焦距長(zhǎng)短l光圈大小光圈大小l物距遠(yuǎn)近物距遠(yuǎn)近100mm F2.8100mm F2.870mm F2.870mm F2.870mm F870mm F81 1、景深的定義、景深的定義2 2、景深產(chǎn)生的原因、景深產(chǎn)生的原因五、小結(jié)：五、小結(jié)：六、實(shí)踐六、實(shí)踐l小景深和大景深效果分別適合什么攝影場(chǎng)合？小景深和大景深效果分別適合什么

47、攝影場(chǎng)合？l卡片數(shù)碼相機(jī)光圈和焦距都不是很大，該如何實(shí)現(xiàn)小景深？卡片數(shù)碼相機(jī)光圈和焦距都不是很大，該如何實(shí)現(xiàn)小景深？l請(qǐng)分別照幾張小景深和大景深的相片，體會(huì)景深的含義。請(qǐng)分別照幾張小景深和大景深的相片，體會(huì)景深的含義。2022-4-1560n物方物方遠(yuǎn)心光路和遠(yuǎn)心光路和像方像方遠(yuǎn)心光路。遠(yuǎn)心光路。n在光學(xué)儀器中，很大一部分儀器用來測(cè)量長(zhǎng)度。在光學(xué)儀器中，很大一部分儀器用來測(cè)量長(zhǎng)度。 n一類儀器是光學(xué)系統(tǒng)有一定放大率，使被測(cè)物的像一類儀器是光學(xué)系統(tǒng)有一定放大率，使被測(cè)物的像和標(biāo)準(zhǔn)刻尺相比，和標(biāo)準(zhǔn)刻尺相比，求被測(cè)物體的長(zhǎng)度求被測(cè)物體的長(zhǎng)度，如，如工具顯微工具顯微鏡鏡等計(jì)量?jī)x器。等計(jì)量?jī)x器。n另一類

48、儀器是把一標(biāo)尺放在不同的位置，光學(xué)系統(tǒng)另一類儀器是把一標(biāo)尺放在不同的位置，光學(xué)系統(tǒng)改變放大率，使標(biāo)尺的像等于一個(gè)已知值，來改變放大率，使標(biāo)尺的像等于一個(gè)已知值，來求儀求儀器到標(biāo)尺間距離器到標(biāo)尺間距離，如，如大地測(cè)量?jī)x器大地測(cè)量?jī)x器中的視距測(cè)量。中的視距測(cè)量。 4.6 4.6 遠(yuǎn)心光路遠(yuǎn)心光路2022-4-15n在在工具顯微鏡工具顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)像平面上，放置已知刻光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)像平面上，放置已知刻度值的透明刻尺（稱為分劃板）度值的透明刻尺（稱為分劃板）n分劃板上刻尺的格值已考慮了物鏡的放大率分劃板上刻尺的格值已考慮了物鏡的放大率 n按此方法測(cè)量，刻尺與物鏡之間的距離應(yīng)保持不變，按此方法測(cè)量，刻

49、尺與物鏡之間的距離應(yīng)保持不變，使物鏡的放大率保持常數(shù)使物鏡的放大率保持常數(shù)n這種測(cè)量方法的這種測(cè)量方法的測(cè)量精度測(cè)量精度在很大程度上取決于像平在很大程度上取決于像平面與刻尺平面的重合程度。面與刻尺平面的重合程度。 分劃板分劃板物鏡物鏡yBAyAB通過調(diào)焦使被測(cè)物體的像通過調(diào)焦使被測(cè)物體的像AB與分劃板刻尺面重合。與分劃板刻尺面重合。2022-4-1562n由于景深及調(diào)焦誤差，不可能做到真正的重合，會(huì)引起一些誤差。由于景深及調(diào)焦誤差，不可能做到真正的重合，會(huì)引起一些誤差。n像平面與分劃板像平面與分劃板不重合不重合的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為視差視差。n引起視差的主要原因：引起視差的主要原因：物鏡框?yàn)榭讖?/p>

50、光闌時(shí)，由于物鏡框?yàn)榭讖焦怅@時(shí)，由于AB與與A1B1位位置不同置不同，主光線不同主光線不同，在像面上投射的高度不同。，在像面上投射的高度不同。 通過調(diào)焦使被測(cè)物體通過調(diào)焦使被測(cè)物體AB的像的像AB與分劃板刻尺面重合，像與分劃板刻尺面重合，像高高y。由于調(diào)焦不準(zhǔn)，物在由于調(diào)焦不準(zhǔn)，物在A1B1時(shí)，時(shí)，像不與像不與分劃板重合，在分劃板重合，在分劃板上讀到的像高分劃板上讀到的像高為為y1,故有誤差。故有誤差。2022-4-1563u為減少視差對(duì)測(cè)量精度的影響，需要為減少視差對(duì)測(cè)量精度的影響，需要控制主光線的方向。控制主光線的方向。1、物方遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌在物鏡像方焦平面處，、物方遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌

51、在物鏡像方焦平面處，則則入瞳在物入瞳在物方無限遠(yuǎn)處，所以物方主光線平行于光軸。方無限遠(yuǎn)處，所以物方主光線平行于光軸。由于孔徑光闌在物鏡像方焦平面處，無論物體位于由于孔徑光闌在物鏡像方焦平面處，無論物體位于AB還是還是A1B1位置位置處，它們的處，它們的主光線是重合的主光線是重合的，即軸外點(diǎn)光束中心相同，故盡管兩者成即軸外點(diǎn)光束中心相同，故盡管兩者成像地方不通，但在分劃板刻尺上的兩個(gè)彌散圓中心間距沒有變，所以像地方不通，但在分劃板刻尺上的兩個(gè)彌散圓中心間距沒有變，所以雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。雖然調(diào)焦不準(zhǔn)，也不會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。2022-4-15642、像方遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌在物鏡物方焦平

52、面處。、像方遠(yuǎn)心光路：孔徑光闌在物鏡物方焦平面處。則出瞳位于則出瞳位于像方無限遠(yuǎn)處，平行于光軸的像方無限遠(yuǎn)處，平行于光軸的像方主光線像方主光線在無限遠(yuǎn)處會(huì)聚于出瞳在無限遠(yuǎn)處會(huì)聚于出瞳中心中心。常用在大地測(cè)量?jī)x器及照明系統(tǒng)中。常用在大地測(cè)量?jī)x器及照明系統(tǒng)中。孔徑光闌孔徑光闌（入瞳）（入瞳）分劃板分劃板M1M2MFABB 刻尺刻尺AB當(dāng)作物，與像面當(dāng)作物，與像面AB相共軛，位置不變。由于調(diào)焦不準(zhǔn)，導(dǎo)致相共軛，位置不變。由于調(diào)焦不準(zhǔn)，導(dǎo)致實(shí)際像面與實(shí)際分劃面不完全重合，造成視差，同樣影響測(cè)距精度，為此實(shí)際像面與實(shí)際分劃面不完全重合，造成視差，同樣影響測(cè)距精度，為此也用孔徑光闌來控制主光線。由于孔闌放

53、于也用孔徑光闌來控制主光線。由于孔闌放于F處，所以主光線經(jīng)系統(tǒng)后平行處，所以主光線經(jīng)系統(tǒng)后平行于光軸，這樣不論像面與分劃面是否重合，我們讀的都是主光線的位置，于光軸，這樣不論像面與分劃面是否重合，我們讀的都是主光線的位置，從而消除（減少）了測(cè)距誤差。從而消除（減少）了測(cè)距誤差。 刻尺面（不動(dòng)）刻尺面（不動(dòng)）像面像面A2022-4-1565CCD偏左偏左CCD偏右偏右沒有遠(yuǎn)心鏡頭沒有遠(yuǎn)心鏡頭加上遠(yuǎn)心鏡頭加上遠(yuǎn)心鏡頭4.7 4.7 典型系統(tǒng)的光束限制典型系統(tǒng)的光束限制n一、放大鏡一、放大鏡放大鏡成一正立、放放大鏡成一正立、放大的虛像。人眼是孔大的虛像。人眼是孔徑光闌（出瞳），限徑光闌（出瞳），限制的是成像光束，放制的是成像光束，放大鏡本身是漸暈光闌大鏡本身是漸暈光闌（入射窗），限制的（入射窗），限制的是成像范圍。其最大是成像范圍。其最大的視場(chǎng)由入瞳的下邊的視場(chǎng)由入瞳