第八章典型光学系统

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1、第八章第八章 典型光学系典型光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统 放大镜放大镜 显微系统显微系统 望远系统望远系统 投影系统和照相系统投影系统和照相系统照明系统照明系统 8.1 人眼光学系统人眼光学系统 眼眼睛睛是是一一个个完完整整的的成成像像光光学学系系统统，同同时时又又是是目目视视光光学学系系统统的接收器，可以看成是整个光学系的接收器，可以看成是整个光学系统统的一个的一个组组成部分。成部分。1、眼睛、眼睛结结构构2、人眼的、人眼的调节调节和适和适应应 3、人人眼的屈光度眼的屈光度误误差及其校正差及其校正4、人眼的分辨率和瞄准人眼的分辨率和瞄准精度精度5、双双眼的眼的立体立体视觉视觉8.

2、1.1 人眼的结构人眼的结构 人眼的生理人眼的生理结结构构人眼的光学人眼的光学结结构构简约简约眼眼人眼相当于照相机人眼相当于照相机眼睛眼睛简化成一个折射球面的模型，即化成一个折射球面的模型，即简约眼眼 折射面的曲率半径折射面的曲率半径像方介像方介质质的折射率的折射率网膜的曲率半径网膜的曲率半径物方焦距物方焦距像方焦距像方焦距光焦度光焦度5.56mm1.3339.7 mm-16.70mm22.26 mm59.88D简约眼眼简约眼眼n=1.33n=1.0R =5.56R =9.7人眼与照相机人眼与照相机眼眼睛睛如如同同一一只只自自动动变变焦焦和和自自动动改改变变光光圈圈大大小小的的照照相相机机。从

3、从光光学学角角度度看看，眼眼睛睛中中三三个个最最重重要要的的部部分分是是水水晶晶体体、瞳瞳孔孔和和网网膜膜，它它们们分分别别对对应应与照相机中的与照相机中的镜头镜头、光、光阑阑和底片。和底片。8.2 人眼的人眼的调节调节调节：眼睛通眼睛通过过睫状肌作用改睫状肌作用改变变光焦度的大小光焦度的大小 以看清不同距离物体的以看清不同距离物体的过过程称程称为调节为调节。远远点：点：眼睛能看清的最眼睛能看清的最远远点称点称为远为远点，用点，用R表示表示近点近点：眼睛能看清的最近点称：眼睛能看清的最近点称为为近点，用近点，用P表示表示调节调节范范围围：调节调节范范围围A表示表示为远为远点距和近点距的倒数之差

4、点距和近点距的倒数之差 A、R、P的的单单位是屈光度位是屈光度（D）。 眼睛在不同年眼睛在不同年龄时的的调节能力和能力和调节范范围年年 龄龄1020304050607080近点距近点距(cm)-7-10-14-22-40-20010040远点距远点距（cm)2008040A=R-P(屈光度)141074.52.510.250人眼的适人眼的适应 眼睛能适眼睛能适应应不同亮暗不同亮暗环环境的能力称境的能力称为为适适应应。 适适应应可可分分为为明明适适应应和和暗暗适适应应。前前者者发发生生在在由由暗暗处处到到亮亮处处时时，适适应应时时间间大大约约几几分分钟钟；后后者者发发生生在在由由亮亮处处到暗到暗

5、处时处时，适，适应时间应时间大大约约30-60分分钟钟。 p141，表8-38.3 人眼的屈光度人眼的屈光度误差及其校正差及其校正 正正常常人人眼眼完完全全放放松松时，眼眼睛睛的的远点点在在无无限限远，则称称其其为正正常常眼眼，反反之之，称称为非非正正常常眼眼。非非正正常常眼眼主主要要有以下三种有以下三种类型：型： 近近视眼眼：远点距点距为负值，有限，有限远远视眼眼：远点距点距为正正值，有限，有限远散光眼散光眼： 两个垂直子午面的两个垂直子午面的远点距不同点距不同近近视眼眼 -r远视眼眼： r散光眼散光眼 -r-r第一子午面第二子午面8.4 人眼的分辨力人眼的分辨力明明视视距离距离：人眼在近距

6、离工作：人眼在近距离工作时时的通常距离的通常距离 250 MM.分分辨辨力力：眼眼睛睛能能分分辩辩两两个个很很靠靠近近的的点点的的能能力力称称为为眼眼睛睛的的分辨率。分辨率。最最小小分分辨辨角角：能能够够分分辩辩的的最最近近两两点点对对眼眼睛睛的的张张角角称称为为眼眼睛的最小分睛的最小分辩辩角：角：60秒秒最最小小分分辨辨距距离离：在在明明视视距距离离处处（250MM）最最小小分分辨辨角角对应对应的的线线量：量：0.0725MM。人眼的瞄准精度人眼的瞄准精度人人眼眼认认为为标标志志对对目目标标重重合合而而实实际际未未重重合合的的最最大大误误差差 。瞄准精度与分辨力成正比，但不等于分辨力。瞄准精

7、度与分辨力成正比，但不等于分辨力。K与对准方式有关：与对准方式有关：p143 表表8-4分分辩力和瞄准精度力和瞄准精度 两个不同的概念两个不同的概念分辨力是分辨力是对对静止静止的两个点的分辨能力的两个点的分辨能力瞄准精度是瞄准精度是对对两个两个相相对对运运动动点重合的判断。点重合的判断。 两两个个概概念念又又是是相相互互联联系系的的，高高的的瞄瞄准准精精度度不不仅仅取取决决于于高的分高的分辩辩力，同力，同时时也取决合适的瞄准方式。也取决合适的瞄准方式。 8.5 双眼的立体视觉双眼的立体视觉8.2 放大放大镜放大放大镜镜概述概述放大放大镜镜的工作原理的工作原理放大放大镜镜的的视视放大率放大率放大

8、放大镜镜的光束限制的光束限制放大放大镜镜用作目用作目镜镜8.2.1 放大放大镜概述概述 放大放大镜镜又称助又称助视镜视镜，当被当被观观察物体的察物体的细节对细节对眼眼睛的睛的张张角小于最小分角小于最小分辩辩角（角（1）时时，眼睛便无，眼睛便无法分法分辩辩其其细节细节，只能借助于目，只能借助于目视视光学光学仪仪器将其器将其放大后再去放大后再去观观察。由此引入察。由此引入视觉放大率视觉放大率。8.2.2 放大放大镜的工作原理的工作原理图8.2.3 视觉放大率放大率 定义：定义：通通过目目视光学光学仪器器观察物体察物体时，其像，其像对眼睛眼睛张角的正切与直接看物体角的正切与直接看物体时物体物体对眼睛

9、眼睛张角的正切之比角的正切之比 视放大率是一种主放大率是一种主观放大率，不同于前面介放大率，不同于前面介绍的三种客的三种客观放大率。放大率。放大放大镜的的视放大率放大率 当人眼直接当人眼直接观观察物体察物体时时 当人眼通当人眼通过过放大放大镜观镜观察物体察物体时时视视放大率放大率通常通常D=250mm一般有：一般有：当当 时时当当 时时当当 时时（标称放大率）（标称放大率）（眼睛紧贴放大镜）（眼睛紧贴放大镜）8.2.4 放大放大镜的光束限制的光束限制放大放大镜与人眼与人眼组合成一个合成一个组合系合系统孔径光孔径光阑：人眼瞳孔：人眼瞳孔视场光光阑：放大：放大镜视场光光阑与物（像面）不重合，必与物

10、（像面）不重合，必产生生渐晕放大放大镜的光束限制的光束限制图A1A2A3放大放大镜的像方的像方视场角角K=1.0K=0.5K=0根据像方视场角可计算出物方视场的大小。根据像方视场角可计算出物方视场的大小。当像平面在无限远时，当像平面在无限远时，y=ftgw8.2.5 放大放大镜用作目用作目镜提高放大提高放大镜放大率的可能性放大率的可能性一般一般说说，我，我们们将将 确定确定为为放大放大镜镜的的视视放大率。放大率。放放大大率率取取决决于于焦焦距距，与与焦焦距距成成反反比比。当当单单透透镜镜的的焦焦距距不不能能减减小小时时，放放大大率率受受到到限限制制，于于是是，有有了了显显微微镜镜。8.3 显微

11、系微系统 显显微系微系统统的构成的构成显显微微镜镜的成像原理的成像原理显显微微镜镜的的视视放大率放大率显显微微镜镜中的光束限制中的光束限制显显微微镜镜的分辨力的分辨力显显微微镜镜的有效放大率的有效放大率照明系照明系统统8.3.1 显微系微系统的构成的构成照明系照明系统统成像系成像系统统成像系成像系统统= 物物镜镜目目镜镜 8.3.2 显微微镜成像系成像系统工作原理工作原理8.3.3 显微微镜的的视放大率（一）放大率（一）人眼直接观察物体人眼直接观察物体人眼观察显微镜的像人眼观察显微镜的像显微镜的视放大率显微镜的视放大率显微微镜的的视放大率（二）放大率（二） 显显微微镜为镜为两次放大，放大率两次

12、放大，放大率为为两次放大的乘两次放大的乘积积显显微微镜实质镜实质上就是一个上就是一个组组合的放大合的放大镜镜 对显微微镜成像的几点分析成像的几点分析物平面物平面应应位于物位于物镜镜的物方焦点到两倍焦距之的物方焦点到两倍焦距之间间，以，以实现实现物物镜镜的一的一级级放大。放大。物平面物平面应应位于整个位于整个显显微微镜组镜组合物方焦点以内，并十分靠合物方焦点以内，并十分靠近物方焦点近物方焦点处处，以使得物体，以使得物体经显经显微微镜镜成像于成像于250MM以以外至外至处处。显显微微镜镜可以通可以通过调换过调换不同倍率的物不同倍率的物镜镜和目和目镜镜，方便迅速，方便迅速地地获获得得显显微微镜镜的多

13、种放大率。的多种放大率。 显显微微镜镜因因为为有中有中间实间实像，能像，能实现对实现对物体的瞄准和物体的瞄准和测测量量。8.3.4 显微微镜的光束限制孔径光的光束限制孔径光阑 低倍物低倍物镜为单组镜为单组透透镜镜，物，物镜镜框框为为孔径光孔径光阑阑高倍物高倍物镜为镜为多多组组透透镜镜，后，后组组透透镜镜框框为为孔径光孔径光阑阑测测量量显显微微镜镜用物方用物方远远心光路，孔径光心光路，孔径光阑设阑设置在物置在物镜镜的的像方焦平面上像方焦平面上孔径光孔径光阑经阑经目目镜镜所成的像即所成的像即为显为显微微镜镜的出瞳的出瞳，观观察察时时，眼瞳要与出瞳重合眼瞳要与出瞳重合 。显显微微镜镜的光束大小常用的

14、光束大小常用NA表示表示出瞳直径与入射光束的大小及放大率有关出瞳直径与入射光束的大小及放大率有关显微微镜的光束限制的光束限制视场光光阑显微微镜要求无要求无渐晕，故，故视场光光阑须设置在物置在物镜实像平面上像平面上。带入8-24，得：8.3.5 显微微镜的分辨力的分辨力 显显微微镜镜的分辨力取决于光学系的分辨力取决于光学系统对统对光的衍射状况。光的衍射状况。 根根据瑞利判断，两个相据瑞利判断，两个相邻邻像点之像点之间间的的间间隔等于艾里斑的隔等于艾里斑的半径半径时时，则则能被光学系能被光学系统统分辨。分辨。显显微微镜镜的分辨力用所能分辨的物方最小距离表示的分辨力用所能分辨的物方最小距离表示NA：

15、数数值值孔径孔径 是光学系是光学系统统的重要参数的重要参数提高提高显微微镜分辨力的可能性分辨力的可能性显显微微镜镜的分辨力主要取决于的分辨力主要取决于显显微物微物镜镜的数的数值值孔径孔径NA提高数提高数值值孔径的方法是增大孔径角，物方孔径角孔径的方法是增大孔径角，物方孔径角U最大最大可达可达6070，因此，因此，显显微物微物镜镜属于大孔径系属于大孔径系统统。提高数提高数值值孔径的另一方法是提高物方空孔径的另一方法是提高物方空间间的折射率，的折射率，“油浸物油浸物镜镜”便是用于便是用于这这一目的。（如杉木油或二碘甲一目的。（如杉木油或二碘甲烷烷等），可使数等），可使数值值孔径达到孔径达到1.5光

16、学光学显显微微镜镜的极限分辨距的极限分辨距约为约为 。/3提高提高显微微镜分辨力的可能性分辨力的可能性提高提高显显微微镜镜分辨率的另一途径就是用分辨率的另一途径就是用电电子束来代替光。子束来代替光。根据德布根据德布罗罗意的物意的物质质波理波理论论，运，运动动的的电电子具有波子具有波动动性，性，而且速度越快，它的而且速度越快，它的“波波长长”就越短。就越短。电电子子显显微微镜镜是是20世世纪纪最重要的最重要的发发明之一。由于明之一。由于电电子的速子的速度可以加到很高，度可以加到很高，电电子子显显微微镜镜的分辨率可以达到的分辨率可以达到纳纳米米级级（10-9M）。）。8.3.6 显微微镜的有效放大

17、率的有效放大率 【例例题8-1】：如果要求：如果要求读数数显微微镜的瞄准精度的瞄准精度为0.001MM，求，求显微微镜的放大率。的放大率。解：解： 人眼直接人眼直接观观察察0.001MM的物体所的物体所对应对应的的视视角角为为 人人眼眼的的视视角角分分辨辨力力为为60，因因此此要要求求显显微微镜镜的的视视放放大大率率为为分析如如果果使使用用10的的目目镜镜，则则根根据据公公式式可可以以求求得得物物镜镜的的放放大大倍数倍数为为由此可知，使用一个由此可知，使用一个8的的显显微物微物镜镜即能即能满满足要求。足要求。 为了轻松观察，可将实际放大倍率取为了轻松观察，可将实际放大倍率取150 ，若目镜，若

18、目镜放大倍率放大倍率15 ，则应选择物镜，则应选择物镜10 8.3.7 照明系照明系统临界照明界照明柯勒照明柯勒照明临界照明（阿界照明（阿贝照明）照明）光源光源物面（特点：窗物面（特点：窗对窗）窗）不均匀不均匀优点：亮度高，点：亮度高，结构构简单缺点：照度不均匀缺点：照度不均匀 把光源的像成在物平面上，可使物体最大程度的接收到光源的照明。柯勒照明柯勒照明 柯勒柯勒镜镜：照明系照明系统统的入瞳（瞳的入瞳（瞳对对窗）窗）聚聚光光镜镜：把把孔孔径径光光阑阑成成像像在在显显微微镜镜物物面面上上，把把视视场场光光阑阑成像在显微镜入瞳处成像在显微镜入瞳处物面：物面：显显微微镜镜的入窗（窗的入窗（窗对对瞳）

19、瞳）优优点：照度均匀点：照度均匀 缺点：缺点：结结构复构复杂杂两组镜头构成：照明系照明系统与成像系与成像系统的匹配的匹配 照明系照明系统统与成像系与成像系统统的配合的配合应应注意两点：注意两点：瞳窗要瞳窗要衔衔接，接，这样这样既能保既能保证证物体的照明范物体的照明范围围又可以充分又可以充分利用光能利用光能照明系照明系统统必必须须提供被照物体有足提供被照物体有足够够的孔径角，能的孔径角，能满满足成足成像系像系统统的数的数值值孔径，以确保成像系孔径，以确保成像系统统的性能。的性能。 8.3.8 显微微镜应用的拓展用的拓展 从从对物体成像的特点来分，物体成像的特点来分，对近距离成像的光近距离成像的光

20、学系学系统都可以都可以归类于于显微微镜，近代，近代显微微镜常在常在系系统中加入其它中加入其它镜组，以，以扩大大显微微镜的功能。的功能。无限筒无限筒长的的显微物微物镜 优点：物点：物镜和和辅助物助物镜之之间是平行光，有利于装配和是平行光，有利于装配和调整，整，可以在其可以在其间加入棱加入棱镜、滤光片和偏振片，而不会引起像点位光片和偏振片，而不会引起像点位置的置的变化及化及产生双像、叠影等。生双像、叠影等。 物物镜辅助物助物镜焦度计焦度计激光共聚焦显微镜激光共聚焦显微镜显微微摄影系影系统显微微镜与与摄影系影系统组合合摄摄影物影物镜镜直接置于目直接置于目镜镜的后方，使目的后方，使目镜镜所成的虚像，成

21、所成的虚像，成像在照相底片或像在照相底片或CCD上。上。摄摄影物影物镜镜直接代替目直接代替目镜镜，该该目目镜镜称称为摄为摄影目影目镜镜，为为使整使整个共个共轭轭物像距不致于太大，目物像距不致于太大，目镜应设计镜应设计成成负负光光组组。 数字数字显微微镜显显微物微物镜镜的像面上，直接放置的像面上，直接放置CCD接收器，接收器，连连接到接到计计算算机上，机上，还还可以可以对显对显微微镜镜的的图图像像进进行行测测量和量和实时处实时处理，理，图图像的大小也可以通像的大小也可以通过过CCD靶面上的象素面靶面上的象素面积计积计算出来算出来 习题（P.174页第5题）1008.4 望望远系系统望望远系系统的

22、的组成成望望远系系统的放大率的放大率望望远系系统的分的分类及特点及特点望望远系系统的分辨力的分辨力望望远系系统的有效放大率的有效放大率望望远系系统的光束限制的光束限制望望远镜的的辅助系助系统目目镜8.4.1 望望远系系统的的组成及工作原理成及工作原理组组成：物成：物镜镜+目目镜镜特点：物特点：物镜镜的像方焦点重合于目的像方焦点重合于目镜镜的物方焦点。的物方焦点。无焦系无焦系统统改改变目目镜位置可以位置可以观察近距离物体察近距离物体望望远系系统的分的分类开普勒型开普勒型特点：目特点：目镜焦距焦距为正光正光组，有中，有中间实像，成倒像像，成倒像结构构长伽利略型伽利略型特点：目特点：目镜焦距焦距为负

23、光光组，无中，无中间实像，成正立像像，成正立像结构短构短开普勒型开普勒型伽利略型伽利略型8.4.2 望望远系系统的的视觉放大率放大率人眼直接人眼直接观观察察时时物体物体对对人眼的人眼的张张角与物体角与物体对仪对仪器的器的张张角相等角相等望望远远系系统统的的视视放大率等于放大率等于仪仪器的角放大率器的角放大率视视放大率放大率还还可以表示可以表示为为 8.4.3 望望远镜的分辨力的分辨力理理论论极限分辨角（瑞利判据）极限分辨角（瑞利判据） 望望远镜远镜的分辨力取决于入瞳直径的分辨力取决于入瞳直径D（MM）=120/D(道威判据）有效放大率和工作放大率有效放大率和工作放大率 有有效效放放大大率率：是

24、是指指望望远远系系统统的的分分辨辨角角经经放放大大后后也也恰恰能能被被人人眼眼极极限限分分辨辨角角分分辨辨的的放放大大率率，即即望望远远系系统统的的分分辨辨率率与与人人眼眼分辨率相匹配的放大率分辨率相匹配的放大率。 工作放大率：工作放大率：是指是指满满足人眼极限分辨率足人眼极限分辨率23倍倍时时的放大率的放大率. 相相对对孔径：孔径：D/F 。 F 为物镜焦距，为物镜焦距， D为为入瞳直径入瞳直径=60/=D/2.3=D【例例题】 经纬仪望望远镜满足足视觉放大率，使用放大率，使用夹线瞄准形瞄准形式，求望式，求望远镜的瞄准精度的瞄准精度。解：解：夹线瞄准形式下眼睛的瞄准精度瞄准形式下眼睛的瞄准精

25、度则望望远镜的瞄准精度的瞄准精度8.4.4 望望远系系统的光束限制的光束限制孔孔径径光光阑阑 ：望望远远镜镜的的物物镜镜框框就就是是孔孔径径光光阑阑，也也是是入入瞳瞳，出瞳位于目出瞳位于目镜镜像方焦点外像方焦点外侧侧附近。附近。视视场场光光阑阑 ：物物镜镜像像方方焦焦面面上上的的分分划划板板是是视视场场光光阑阑，直直径径为为： 或：或：开普勒型和伽利略型开普勒型和伽利略型光束限制的比光束限制的比较 孔径光孔径光阑阑： 物物镜镜框框 眼瞳眼瞳视场视场光光阑阑： 分划板分划板 物物镜镜框（有框（有渐晕渐晕）渐晕渐晕光光阑阑： 目目镜镜 视场视场大小大小： 类类型：型： 开普勒型开普勒型 伽利略型伽

26、利略型8.4.5 望望远镜中的中的辅助系助系统转像系像系统 透透镜转镜转像像 一般有两种形式，一般有两种形式，单组单组正透正透镜镜和双和双组组正透正透镜镜 棱棱镜转镜转像像透透镜转像系像系统单透透镜组转像像双透双透镜组转像像棱棱镜转像系像系统8.4.6 望望远镜中的中的辅助系助系统场镜场镜是一个正透是一个正透镜组，将其放置在物，将其放置在物镜的焦面上，可以的焦面上，可以在不改在不改变系系统放大率的前提下，改放大率的前提下，改变轴外光束的走向，外光束的走向，降低其在目降低其在目镜上的高度，或上的高度，或让更多的光更多的光线通通过系系统， 场镜物物镜目目镜目镜目目镜的放大率的放大率目目镜的孔径与的

27、孔径与视场目目镜的的视度度调节目目镜的放大率的放大率目目镜镜相当于放大相当于放大镜镜 将位于焦点附近的物体成像于无限将位于焦点附近的物体成像于无限远远至至250MM处处。目目镜的孔径和的孔径和视场目目镜镜用反向光路来分析用反向光路来分析 入瞳即入瞳即为为望望远远系系统统的出瞳，略大于人眼的瞳孔直径，焦距的出瞳，略大于人眼的瞳孔直径，焦距为为25MM左右。左右。目目镜镜相相对对孔径孔径 较较小，属小孔径系小，属小孔径系统统 目目镜视场为镜视场为 较较大，属大大，属大视场视场系系统统目目镜的的视度度调节目目镜的的调节是是为了适了适应不同不同视度的人眼需要度的人眼需要目目镜的前后的前后调节可以可以让

28、物体的物距物体的物距发生生变化而化而获得不同得不同远近距离的近距离的像，与人眼的像，与人眼的远点距相匹配。点距相匹配。目目镜的的调节量量8.5 照相和投影系照相和投影系统摄摄影（照相）系影（照相）系统统 包括包括光学照相机、光学照相机、电视摄电视摄像机、像机、CCD摄摄像机和数像机和数码码照相机等照相机等 投影系投影系统统 幻灯机、幻灯机、书书写投影写投影仪仪、液晶投影、液晶投影仪仪、放映机等、放映机等8.5.1 照相系照相系统组组成成 由由摄摄影物影物镜镜和感光器件和感光器件组组成成 感光器件：感光器件：感光胶片、感光胶片、CCD、电电子光学子光学变变像管、像管、 电视摄电视摄像管像管 物物

29、镜镜 主要参数主要参数：焦距：焦距：F ； 视场视场： ； 相相对对孔径：孔径： 或光圈数：或光圈数：摄影物影物镜（一）（一）焦距焦距 焦距决定成像的大小比例焦距决定成像的大小比例 拍拍摄远处摄远处物体物体 拍拍摄摄近近处处物体物体 航航摄镜头摄镜头的焦距可达数百毫米甚至数米的焦距可达数百毫米甚至数米 摄影物影物镜（二）（二）相相对孔径孔径 相相对孔径决定像面照度孔径决定像面照度 中心中心 边缘 光圈分光圈分值的方法：每增大一的方法：每增大一挡光圈光圈值，对应的像平面照度依次减的像平面照度依次减半。半。光圈光圈值按公比按公比的等比的等比级数数变化化 F1.4 22.8 4 5.6 8 11 1

30、6 22摄影物影物镜（三）（三）视场 视场决定决定摄影系影系统成像的范成像的范围，视场的大小由物的大小由物镜的焦距和接收器的焦距和接收器的尺寸决定。的尺寸决定。 长焦距和短焦距物焦距和短焦距物镜分分别称作称作远摄物物镜和广角物和广角物镜。普通照相机。普通照相机标准准镜头的焦距介于两者之的焦距介于两者之间 常用接收器常用接收器规格格 名称名称长长宽宽（mm） 名称名称长长宽宽（mm）135胶片 36 24 1CCD 12.8 9.6 120胶片 60 60 2/3CCD 8.8 6.6 16mm电影胶片 10.4 7.5 1/2CCD 6.4 4.8 35mm电影胶片 22 16 1/3CCD

31、4.4 3.3 航摄胶片 180 180 1/4CCD 3.2 2.4 230 230 同一视场采用不同的接收器，要求的物镜焦距也不相同。胶同一视场采用不同的接收器，要求的物镜焦距也不相同。胶片的尺寸大，要求物镜的焦距也大。片的尺寸大，要求物镜的焦距也大。CCD接收器小，镜头焦接收器小，镜头焦距也小。使用距也小。使用 6-15MM 镜头和一定大小镜头和一定大小CCD的数码相机与使的数码相机与使用用 28-72MM镜头的传统胶卷相机的视场范围可以是完全一镜头的传统胶卷相机的视场范围可以是完全一样的。使问题更复杂化的是，数码相机中使用的样的。使问题更复杂化的是，数码相机中使用的CCD 大小并大小并

32、非完全一样。一般人使用非完全一样。一般人使用 135MM 胶卷的相机时，很容易根胶卷的相机时，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，许多制造商都将识别，许多制造商都将CCD镜头的焦距用等价镜头的焦距用等价135MM胶片的胶片的焦距来标称，称作等价焦距来标称，称作等价135MM典型的值。典型的值。 普通相机与数普通相机与数码相机相机镜头的等价焦距的等价焦距 135mm胶片相机胶片相机 典型的数码相机典型的数码相机 视场范围视场范围 20mm 4.3mm 超广角 2135mm 4.77.5mm 广角 50mm 10.7

33、mm 普通 70200mm 1443mm 远摄 分辨力分辨力摄摄影影系系统统的的分分辨辨率率是是以以像像平平面面上上每每毫毫米米内内能能分分辨辨开开的的线线对对数数来来表表示示，其大小取决于物其大小取决于物镜镜的分辨率和接收器的分辨率的分辨率和接收器的分辨率。摄摄影影胶胶片片的的分分辨辨力力很很容容易易达达到到200L/MM，CCD的的分分辨辨力力取取决决于于象象素素的的大大小小，目目前前CCD的的象象素素尺尺寸寸为为614微微米米，对对应应的的线线对对数数为为8535L/MM。 摄影物影物镜的的调焦焦对不同距离的物体成像不同距离的物体成像时，要保，要保证像面位置不像面位置不变，需要改，需要改

34、变物物镜位位置，置，这一一过程称程称为调焦焦外外调焦焦 整整组调焦焦 前前组调焦焦内内调焦焦例例题有一照相物有一照相物镜镜，焦距，焦距为为50 MM，拍，拍摄摄不同距离不同距离时时需需进进行行调调焦。当焦。当拍拍摄摄距离距离为为1M时时，计计算物算物镜镜相相对对于拍于拍摄摄距离距离时时的的调调焦距离和方向。焦距离和方向。 例例题 上例中上例中 若整若整组组物物镜镜由前片和后片由前片和后片组组成，采用物成，采用物镜镜中的前片中的前片进进行行调调焦，焦，设设前片的焦距前片的焦距为为 MM 。计计算相算相对对于拍于拍摄摄距离距离时时的的调调焦距离焦距离和方向和方向 。例例题两透两透镜组镜组成的系成的

35、系统统，F1=500MM， F2=-400MM ，两透，两透镜间镜间距距D =300MM，求，求组组合透合透镜镜的焦距。若用透的焦距。若用透镜观镜观察察200M处处的的物体，物体，负负透透镜应镜应如何移如何移动调动调焦才能使得焦才能使得像面的位置不像面的位置不变变，此，此时时透透镜组镜组的焦距又的焦距又为为多少多少8.5.2 投影系投影系统组成成照明系照明系统投影物投影物镜照明系照明系统：大多数采用柯拉照明方式：大多数采用柯拉照明方式投影物投影物镜：主要参数：放大率主要参数：放大率焦距焦距相相对孔径孔径视场投影物投影物镜的光学参数的光学参数垂垂轴放大率由放大率由银幕尺寸幕尺寸对图片尺寸之比确定片尺寸之比确定焦距焦距 视场相相对孔径孔径