1、工程光學(xué)第10章第1頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三第一節(jié) 攝影光學(xué)系統(tǒng)照相物鏡的作用是把外界景物成像在感光底片上，使底片曝光產(chǎn)生景物像。照相物鏡的光學(xué)參數(shù)有：1、焦距f 2、相對(duì)孔徑D/f 3、視場(chǎng)角2 4、分辨率N第2頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三一、焦距f 在物距l(xiāng)一定的情況下，欲得到大比例尺的照片，必須增大物鏡的焦距。 例如：用于拍攝數(shù)千米甚至上萬(wàn)米的遠(yuǎn)距離照相機(jī)，為了獲得足夠大的比例尺，必須采用長(zhǎng)焦距照相物鏡，其焦距一般為上百mm，甚至可達(dá)數(shù)米二、相對(duì)孔徑 照相物鏡像平面光照度和相對(duì)孔徑的平方成正比，所以照相物鏡的相對(duì)孔徑主要影響像平

2、面的光照度。為了滿(mǎn)足較暗景物的攝影，或?qū)Ω咚龠\(yùn)動(dòng)的物體攝影，都需要采用大相對(duì)孔徑的物鏡，以提高像平面上的光照度。第3頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三三、視場(chǎng)角2 照相物鏡的視場(chǎng)角決定了被攝景物的范圍。不同照相機(jī)畫(huà)面的尺寸是一定的，例如： 16mm的電影攝影機(jī)：10.4*7.5mm 35mm的電影攝影機(jī)：22*16mm 135#照相機(jī) ：36*24mm 120#照相機(jī) ：55*55mm 由無(wú)限遠(yuǎn)焦距公式： 照相機(jī)的幅面一定時(shí)f越小，則越大，因此短焦距鏡頭，也就是大視場(chǎng)鏡頭。根據(jù)視場(chǎng)角的大小，照相物鏡可分為：窄角鏡頭（2在40以下）、常角鏡頭（ 2在45-60）、廣角鏡頭（

3、 2=70-100）、超廣角鏡頭（ 2在100以上） 第4頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三四、分辨率 照相物鏡分辨率表示照相物鏡分辨被攝物體細(xì)節(jié)的能力是衡量照相物鏡成像質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，通常用像平面上每mm能分辨開(kāi)的黑白線條對(duì)數(shù)來(lái)表示，照相物鏡的理想分辨率N物經(jīng)推導(dǎo)得： 照相分辨率用N總來(lái)表示，他由照相物鏡本身的分辨率N物和底片的分辨率N底決定，三者之間的關(guān)系：第5頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三例：照相物鏡的作用是什么？表征照相物鏡光學(xué)特性的是哪些參量？ 答：照相物鏡的作用是把外界景物成像在感光底片上，使底片曝光產(chǎn)生景物像。照相物鏡的光學(xué)參數(shù)

4、有：1、焦距f 2、相對(duì)孔徑D/f 3、視場(chǎng)角2 4、分辨率N第6頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三第二節(jié)、投影光學(xué)系統(tǒng)投影儀是將一定大小的物體用光源照明后，成像在屏幕上進(jìn)行觀察或測(cè)量的一種光學(xué)儀器，除了要求物象相似，成像清晰，還要求有一定的光照度，并且整個(gè)像面得光照度盡可能一致. 投影系統(tǒng) 投影物鏡 照明系統(tǒng) 投影物鏡的作用是把投影物體成像在屏幕上，并保證成像清晰，物像相似，投影物鏡的光學(xué)參數(shù)為：視場(chǎng)、相對(duì)孔徑、放大率和工作距離表示 照明系統(tǒng)的作用是把光源的光通量盡可能多的聚焦到投影物鏡中去，并使被投影物體照明均勻第7頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星

5、期三一、投影物鏡 視場(chǎng) 投影系統(tǒng)中成像的范圍不用視場(chǎng)角表示，而直接用投影物體的最大尺寸線視場(chǎng)來(lái)表示。 屏幕框?qū)嶋H上就是投影系統(tǒng)的視場(chǎng)光闌，它的大小決定了投影物鏡的線視場(chǎng)。 根據(jù)放大率公式： 將已知屏幕尺寸帶入y，便可根據(jù)放大率求出投影物鏡的最大線視場(chǎng)。第8頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三相對(duì)孔徑 投影物鏡的像平面光照度經(jīng)過(guò)推導(dǎo)可由下式表達(dá)： D/f稱(chēng)為投影物鏡的相對(duì)孔徑，光照度與相對(duì)孔徑的平方成正比，相對(duì)孔徑是投影物鏡的一個(gè)重要光學(xué)性能。 照度與放大率的平方成反比，當(dāng)放大率增大時(shí)，為保證屏幕上有一定的光照度，必須加大相對(duì)孔徑。第9頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3

6、點(diǎn)44分，星期三放大率 上述討論已知，放大率和投影物鏡的最大線視場(chǎng)以及相對(duì)孔徑有關(guān)。除此之外還和測(cè)量精度、投影儀的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。由放大率的公式， 當(dāng)投影物體尺寸一定時(shí)，放大率越高，在屏幕上的像就越大，測(cè)量精度則越高。投影物鏡的物距： 當(dāng)物鏡的焦距一定時(shí)，放大率增加，像距l(xiāng)加大，物像之間的共軛距加大，整個(gè)投影儀的結(jié)構(gòu)尺寸加大。第10頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三工作距離 投影儀的屏幕距離是確定的，我們把與屏幕共軸的物平面到投影物鏡第一面的距離叫做工作距離。工作距離得大小將直接影響投影儀的使用范圍，如果工作距離太小，則投影儀的使用范圍必將受到限制。第11頁(yè)，共20頁(yè)，20

7、22年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三二、照明系統(tǒng)作用：）提高光源利用率，使光源發(fā)出的光盡可能多 的進(jìn)入投影物鏡 ）充分發(fā)揮投影物鏡的作用，使照明光束能充 滿(mǎn)物鏡口徑 ）投影物平面照明均勻，即物平面上個(gè)點(diǎn)照明 光束的口徑一致。分類(lèi)： 臨界照明 柯拉照明第12頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三臨界照明 照明系統(tǒng)中的光學(xué)鏡頭稱(chēng)為聚光鏡，為了照明物面，最簡(jiǎn)單的方式就是將光源通過(guò)聚光鏡成像在物平面上，這種照明方式稱(chēng)為臨界照明。適用于小面積投影缺點(diǎn)：光源像的亮度不均勻?qū)⒅苯臃磻?yīng)到物面上，造成像面照度不均勻第13頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三柯拉照明 照明系

8、統(tǒng)將光源成像在投影物鏡的入瞳上，投影物體位于聚光鏡附近，能夠使像面照度均勻化，適用于大面積投影。一般在燈泡后面放一個(gè)球面反射鏡，以增加光能的利用率。第14頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三例1：用一個(gè)250W的溴鎢燈作為16mm電影放映機(jī)的光源，光源的光視效能為30 lm/W，燈絲外形面積為5*7mm，可以近似看做一個(gè)兩面發(fā)光的發(fā)光面，采用第一種照明方式。燈泡的后面加有球面反射鏡，使燈絲的平均光亮度提高50%，銀幕寬度為4m，放映物鏡的相對(duì)孔徑為1：1.8，系統(tǒng)的透過(guò)率為0.6，求銀幕的光照度。（16mm放映機(jī)的片門(mén)尺寸為10*7mm）。 解： 采用了反光鏡，所以光亮度提

9、高50% 2第15頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三例2：投影儀的光源使用40W的燈泡，燈泡的光視效能為20 lm/W，各方向均勻發(fā)光，照明范圍對(duì)應(yīng)的有效孔徑角為20，被照明物體表面為30mm圓面積，采用柯拉照明方式。求：被照明物體表面的光照度（ ） 像平面的光照度（ ）第16頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三解：物體被照明表面的面積聚光鏡接收到得光通量：通過(guò)聚光鏡后的光通量：第17頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三求投影儀像平面上的光照度經(jīng)過(guò)物鏡的光通量：被照像平面的半徑為像平面的光照度為第18頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月2

10、0日，3點(diǎn)44分，星期三題型及分值分配：1、填空（10分) 2、作圖（15分）3、簡(jiǎn)答（30分） 4、計(jì)算（45分）復(fù)習(xí)范圍：1、高斯公式牛頓公式（要求會(huì)利用符號(hào)規(guī)則畫(huà)出光路，在光路上標(biāo)出各量進(jìn)行計(jì)算）2、作圖法求像（要求理解并掌握課上練習(xí)及作業(yè)本上的作業(yè)）3、平面鏡棱鏡系統(tǒng)的作用，屋脊棱鏡的定義及方法，掌握棱鏡展開(kāi)的方法并掌握典型棱鏡展開(kāi)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，掌握棱鏡出射方向的判斷方法。4、掌握視場(chǎng)光闌孔徑光闌的定義，出瞳入瞳的概念，以及在望遠(yuǎn)系統(tǒng)和顯微系統(tǒng)中光闌的設(shè)置情況，漸暈的概念及表示方法。5、掌握物方遠(yuǎn)心光路和像方遠(yuǎn)心光路的定義6、掌握光視效能的定義。能夠根據(jù)給出條件求光強(qiáng)度、光亮度、光照度等。理解主觀光亮度的概念。（主要掌握書(shū)上126頁(yè)作業(yè)題第2、3題，以及課件上的習(xí)題，ppt上34頁(yè)例4以及56頁(yè)、58頁(yè)、62頁(yè)、68頁(yè)例題不用掌握）第19頁(yè)，共20頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)44分，星期三7、像差的概念，軸上點(diǎn)像差有哪些，軸外點(diǎn)像差有哪些，什么叫球差，哪些像差不影響成像的清晰度。8、典型光學(xué)系統(tǒng)：眼睛視度的定義和求法，理想光學(xué)系統(tǒng)的衍射分辨率的值；顯微鏡望遠(yuǎn)鏡的工作原理、視覺(jué)放大率、衍射分辨率、有效視覺(jué)放大率、孔徑和視場(chǎng)的表示方法（