第8章工程光学new

《第8章工程光学new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§8.1摄影系统摄影系统由摄影物镜和感光器件组成。通常把摄影物镜和感光胶片、CCD、电子光学变像管或电视摄像管等第8章摄影、投影光学系统接收器件组成的光学系统称作摄影光学系统，其中包括传统光学照相机、电视摄像机、CCD摄像机和数码照相机等。•§8.1摄影系统•§8.2投影系统CCD是ChargeCoupledDevice(电荷耦合器件)的缩写，它是一种半导体成像器件，因1而具有灵敏度高、抗强光、畸变小、体积小、寿命长、抗震动等优点。2§8.1摄影系统8.1.1摄影物镜的光学特性8.1.1摄影物镜的光学特性1．焦距f'焦距决定成像的大小比例，对于同一目标，焦距越摄影

2、物镜的作用是将外界景物成像在感光胶片或CCD长，所成像的比例越大，焦距越短，成像的比例越小。等接收器上，产生景物像。摄影物镜的光学特性由焦距在拍摄远处物体时，像的大小为f'、相对孔径Df/'和视场角2表示，下面分别介绍。y''ftg（8-53）1．焦距在拍摄近处物体时，像的大小取决于垂轴放大率2．相对孔径y''yyfx/（8-54）3．视场可见像的大小都是与焦距成正比，为了获得大比例尺的像，必须增大物镜的焦距，例如航空摄影物镜，焦距可达数米。348.1.1摄影物镜的光学特性8.1.1摄影物镜的光学特性2．相对孔径Df'光阑的大小用光圈数F来表示相对孔

3、径决定像面照度。由光度学理论可知，摄影物f'F（8-57）镜像平面的光照度与相对孔径的平方成正比，当物体在D无限远时，像面中心照度E'为式中，f'为摄影物镜的焦距，D为入瞳的直径。由式（8-57）21D可知，光圈数是相对孔径的倒数。为了方便选择，光圈按EL'（8-55）24'f一定的分值标注在镜头上，分值的方法一般是按每增大一式中，L为物体的亮度，为系统透过率。对大视场物挡光圈值，对应的像平面照度依次减半。由于像平面的照镜，其视场边缘的照度要比视场中心小得多，在光度学中度与相对孔径平方成正比，所以光圈值按公比为2我们得知EE''cos4（8-56）

4、的等比级数变化（相对孔径按1/2等比级数变化），国M家标准是按表8-3来分档的。因像面照度与曝光时间成正式中，为像方视场角。比，故曝光时间按公比为2的等比级数变化。由式（8-56）可知，大视场物镜视场边缘的照度急剧下D/f′1:1.41:21:2.81:41:5.61:81:111:161:22降。为了控制像面照度，一般照相物镜都利用可变光阑来控制孔径光阑的大小。F1.422.845.68111622表8-3561f-number8.1.1摄影物镜的光学特性距离3．视场视场决定摄影系统成像的范围，摄影物镜视场的大小由物镜的焦距和接收器的尺寸决定。在接收器的尺寸

5、确定以后，一般来说，焦距越长，成像的范围越小，焦距越短，则其成像范围越大。若接收器的最大横向尺寸为h'，在拍摄远处物体时，视场的大小为h'tg（8-58）f'拍摄近距离物体时，视场y的大小为h'yx（8-59）f'由此可见，在接收器确定以后，视场与焦距成反比。对应长焦距和短焦距这两种情况的物镜分别称作远摄物镜和广角物镜。普通照相机标准镜头的焦距介于两者之间。788.1.1摄影物镜的光学特性第六节摄影系统摄影物镜的接收器元件框是视场光阑和出射窗，它的由表8-2可以看出，胶片的尺寸比CCD要大得多，要求物镜的焦距也大得多。而数码相机中的CCD比胶卷相机大小尺

6、寸决定了像面的最大尺寸，表8-2列出了几种常用中的接收器要小得多，因此所有的镜头焦距也都要小。摄影胶片的规格以及近年来常用的CCD尺寸的规格。使用6-15mm镜头和一定大小CCD的数码相机与使用长×宽名称长×宽28-72mm镜头的传统胶卷相机的视场范围可以是完全一名称(mm×mm)(mm×mm)样的。数码相机中使用的CCD大小并非完全一样。一般135胶片36×241〞CCD12.8×9.6人使用135mm胶卷的相机时，很容易根据视场要求选择镜头的类型。为使数码相机的此参数也容易识别，许120胶片60×602/3〞CCD8.8×6.6多制造商都将CCD镜头的焦距用等

7、价135mm胶片的焦距16mm电影胶片10.4×7.51/2〞CCD6.4×4.8来标称，称作等价135mm，表8-3是部分典型的值。35mm电影胶片22×161/3〞CCD4.4×3.3传统135mm胶片相机典型的数码相机视场范围180×1801/4〞CCD3.2×2.4<20mm<4.3mm超广角航摄胶片21~35mm4.7~7.5mm广角230×23050mm10.7mm普通70~200mm14~43mm远摄表8-29表8-3108.1.3摄影物镜的分辨率8.1.2摄影物镜的光束限制摄影系统的分辨率是以像平面上每毫米内能分辨开的线对数来表示，其大小取决于物镜

8、的分辨率和