常用多媒体设备_照相机和投影仪
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• 本章首先讨论照相机，然后讨论投影仪。照相 机通常由照相物镜、取景器、调焦系统三部分 组成，下面分别进行讨论。
$10-1 照相物镜的光学特性
• 照相物镜的作用是把外界景物成像在感 光底片上，使底片曝光产生景物象。照 相物镜的光学特性一般用焦距 f '、相对孔 径 D / f '、视场角2 表示。此外还提出分辨 率的要求，作为保证产品质量的技术条 件。下面分别进行说明。
照相机和投影仪
• 照相机和投影仪广泛应用于社会生活的各个领 城，已成为科研、国防、生产、教育以及文化 生活各领域中的重要手段。例如军事上的高、 低空侦察摄影、航空测量摄影、科学研究中的 记录摄影和高速摄影、生物学中的显微摄影、 印刷业中的照相制版、文艺方面的电影电视摄 影等仪器都属照相机一类;而电影放映机、幻灯 机、计量用投影仪等都属投影仪一类。
• 三、视场角 2
• 照相物镜的视场角决定了被摄景物的范围。不同照相机画面的尺 寸是一定的，例如：
• 16mm电影摄影机
l0.4*7.5 mm2
• 35mm 电影使影机
22*16 mm2
• 135#照相机
36*24 mm2
• 120#照相机
55*55 mm2
• 用于航空摄影的照相机，画面要大得多，常用的有180*180 mm2、 240*240 mm2、360*360 mm2。
• 四、鲁沙广角照相物镜
•
图10-8
图10-9
• 如图10-8所示。鲁沙广角物镜视场角2 =120º，相对孔径l:8，主要 用于航测相机。它的复杂化目的，一是增大相对孔径，如如图109示，相对孔径可达l:5.6，但视场角减小为100º；另一目的是更好 地校正像差，以获得更高的成像质量。
• 图2(a)称为天塞照相物镜，它用一个胶合面改善成像质量，应用 也很广泛。(b)中加入两个胶合面的结构，可以使像质进一步提高。
• 二、双高斯照相物镜
• 图10-3
图10-4
图10-5
• 如图10-3所示。双高斯物镜是具有较大视场[大约2=45º左右]的物 镜，相对孔径最先达到1:2，海鸥DF相机中使用此种物镜。双高
• 一、焦距 f ' • 根抿光学系统垂轴放大率公式
y' l'
yl
• 对一般照相物镜来说，物距 l 通常在lm以上，l 10 f '
• 因此像平面十分靠近照相物镜的像方焦平面，即 l' f '，
所以有 f ' / l 。由此可见，物镜焦距的大小，决定了
底片上的像和实际被摄物体之间的比例尺，在物距一
N总 N物 N底
• 随着感光材料不同，底片分辨率差别很大，例如普通
话21°胶片的分辨率约为80lp/mm，而精密制版用的超 微粒干版的分辨率可达1000~2000lp/mm。
• 在前面$8-l0曾介绍过，照相物镜的照相分辨率也可以 根据物镜的MTF曲线和底片的阈值曲线求得。
$10-2 照相物镜的基本类型
定的情况下，欲得到大比例尺的照片，则必须增大物
镜焦距。例如用于拍摄数千米甚至上万米的远距离照
相机，为了获得足够大的比例尺，必须采用长焦距照
相物镜，其焦距一般为数百毫米，甚至可达数米。
• 二、相对孔径 D / f '
• 照相物镜像平面的光照度和相对孔径的平方成 正比，听以照相物镜的相对孔径主要影响
• 像平面光照度。为了满足对较暗景物的摄影， 或者对高速运动物体的摄影，都需要采用大相 对孔径的物镜，以提高像平面上的光照度。根 据相对孔径大小不同，普通小型照相机物镜可 分为:弱光照相物镜（ D / f ' 在1:6.3以下）、 普通物镜（ D / f ' 在1:5.6~1:3.5）、强光物镜 （ D / f ' 在1:2.8~1:1.4）、超强光物镜 （D / f ' 在1:1~1:0.8）。
斯照相物镜的演变型式很多，它的复杂化目的是为了改善成像质 量，如图10-4所示，或者是为了增大相对孔径，如图10-5所示， 相对孔径可达1:0.95。
• 三、托卜岗照相物镜
•
图10-6
图10-7
• 如图10-6所示。托卜岗物镜是一种较早使用的广角物镜，视场角2 可达90º，相对孔径为1:6.5，主要用于大幅面的航空投影机上，它 的复杂化目的是为了减小剩余畸变，如图10-7(a)所示，或增大相 对孔径，如图10-7(b)所示，相对孔径可达1:5.6。
• 照相物镜分辨率的测量方法有两种，一种是直接用显 微镜采观察分辨率板通过照相物镜
• 所成的像，称为目视分辨率；另一种是用显微镜来观
察分辨率板通过照相物镜拍摄的底片，称为照相分辨
率。照相分辨率用N总表示，它由照相物镜本身的分辨
Baidu Nhomakorabea
率的经N物验和公底式片表分示辨率1N底决1定，1三者之间的关系可用下面
•
•
照相机的视场角和画面尺寸之间的关系，可由无限远物体理
想像高公式表示 y' f 'tg
• 相机的幅面一定，即 y' 一定，只要焦距确定，视场角便随之而定。 由上式可看到，当相机幅面一定时，f ' 越小，则 越大，因此短 焦距镜头，也就是大视场镜头。根据视场角的大小，照相物镜可
分为:窄角镜头（ 2 在40°以下）、常角镜头（2 =45）、广角 镜头（2 =70°~100°）、超广角镜兴（ 2 在100°以上）。
• 照相物镜的结构型式很多，而月不断有 新的型式出现。选用照相物镜的原则应 该是:既能满足光学性能和成像质量的要 求，而结构又最简单。为此本节介绍一 些基本类型照相物镜和它们的复杂此结 构型式，以及它们所能达到的光学性能。
• 一、三片型照相物镜
• 图10-1
图10-2
• 图1（a）所示的简单三片型照相物镜，视场角2=40~50º，相对孔 径 D / f '=1/4~1/5，是具有中等光学特性的照相物镜中结构最简单、 像质较好的一种，广泛应用于廉价的135#和120#相机中。(b)、(c)、 (d)进一步复杂化是为了增大相对孔径或提高视场边缘成像质量。
• 四、分辨率
• 照相物镜分辨率表示照相物镜分辨被摄物 体细节的能力，是衡量照相辨成像质量的重
• 要指标之一，通常用像平面上每毫米能分辨开 黑白线条的对数表示，照相物镜的理想分辨率
• •
N物由公式（8-11）得
N物
1500 lp / mm F
• 由公式可见，照相物镜分辨率越小，即相对孔
径越大，分辨率越高。由于实际照相物镜存在 像差，实际分辨率比理想分辨率低。
$10-1 照相物镜的光学特性
• 照相物镜的作用是把外界景物成像在感 光底片上，使底片曝光产生景物象。照 相物镜的光学特性一般用焦距 f '、相对孔 径 D / f '、视场角2 表示。此外还提出分辨 率的要求，作为保证产品质量的技术条 件。下面分别进行说明。
照相机和投影仪
• 照相机和投影仪广泛应用于社会生活的各个领 城，已成为科研、国防、生产、教育以及文化 生活各领域中的重要手段。例如军事上的高、 低空侦察摄影、航空测量摄影、科学研究中的 记录摄影和高速摄影、生物学中的显微摄影、 印刷业中的照相制版、文艺方面的电影电视摄 影等仪器都属照相机一类;而电影放映机、幻灯 机、计量用投影仪等都属投影仪一类。
• 三、视场角 2
• 照相物镜的视场角决定了被摄景物的范围。不同照相机画面的尺 寸是一定的，例如：
• 16mm电影摄影机
l0.4*7.5 mm2
• 35mm 电影使影机
22*16 mm2
• 135#照相机
36*24 mm2
• 120#照相机
55*55 mm2
• 用于航空摄影的照相机，画面要大得多，常用的有180*180 mm2、 240*240 mm2、360*360 mm2。
• 四、鲁沙广角照相物镜
•
图10-8
图10-9
• 如图10-8所示。鲁沙广角物镜视场角2 =120º，相对孔径l:8，主要 用于航测相机。它的复杂化目的，一是增大相对孔径，如如图109示，相对孔径可达l:5.6，但视场角减小为100º；另一目的是更好 地校正像差，以获得更高的成像质量。
• 图2(a)称为天塞照相物镜，它用一个胶合面改善成像质量，应用 也很广泛。(b)中加入两个胶合面的结构，可以使像质进一步提高。
• 二、双高斯照相物镜
• 图10-3
图10-4
图10-5
• 如图10-3所示。双高斯物镜是具有较大视场[大约2=45º左右]的物 镜，相对孔径最先达到1:2，海鸥DF相机中使用此种物镜。双高
• 一、焦距 f ' • 根抿光学系统垂轴放大率公式
y' l'
yl
• 对一般照相物镜来说，物距 l 通常在lm以上，l 10 f '
• 因此像平面十分靠近照相物镜的像方焦平面，即 l' f '，
所以有 f ' / l 。由此可见，物镜焦距的大小，决定了
底片上的像和实际被摄物体之间的比例尺，在物距一
N总 N物 N底
• 随着感光材料不同，底片分辨率差别很大，例如普通
话21°胶片的分辨率约为80lp/mm，而精密制版用的超 微粒干版的分辨率可达1000~2000lp/mm。
• 在前面$8-l0曾介绍过，照相物镜的照相分辨率也可以 根据物镜的MTF曲线和底片的阈值曲线求得。
$10-2 照相物镜的基本类型
定的情况下，欲得到大比例尺的照片，则必须增大物
镜焦距。例如用于拍摄数千米甚至上万米的远距离照
相机，为了获得足够大的比例尺，必须采用长焦距照
相物镜，其焦距一般为数百毫米，甚至可达数米。
• 二、相对孔径 D / f '
• 照相物镜像平面的光照度和相对孔径的平方成 正比，听以照相物镜的相对孔径主要影响
• 像平面光照度。为了满足对较暗景物的摄影， 或者对高速运动物体的摄影，都需要采用大相 对孔径的物镜，以提高像平面上的光照度。根 据相对孔径大小不同，普通小型照相机物镜可 分为:弱光照相物镜（ D / f ' 在1:6.3以下）、 普通物镜（ D / f ' 在1:5.6~1:3.5）、强光物镜 （ D / f ' 在1:2.8~1:1.4）、超强光物镜 （D / f ' 在1:1~1:0.8）。
斯照相物镜的演变型式很多，它的复杂化目的是为了改善成像质 量，如图10-4所示，或者是为了增大相对孔径，如图10-5所示， 相对孔径可达1:0.95。
• 三、托卜岗照相物镜
•
图10-6
图10-7
• 如图10-6所示。托卜岗物镜是一种较早使用的广角物镜，视场角2 可达90º，相对孔径为1:6.5，主要用于大幅面的航空投影机上，它 的复杂化目的是为了减小剩余畸变，如图10-7(a)所示，或增大相 对孔径，如图10-7(b)所示，相对孔径可达1:5.6。
• 照相物镜分辨率的测量方法有两种，一种是直接用显 微镜采观察分辨率板通过照相物镜
• 所成的像，称为目视分辨率；另一种是用显微镜来观
察分辨率板通过照相物镜拍摄的底片，称为照相分辨
率。照相分辨率用N总表示，它由照相物镜本身的分辨
Baidu Nhomakorabea
率的经N物验和公底式片表分示辨率1N底决1定，1三者之间的关系可用下面
•
•
照相机的视场角和画面尺寸之间的关系，可由无限远物体理
想像高公式表示 y' f 'tg
• 相机的幅面一定，即 y' 一定，只要焦距确定，视场角便随之而定。 由上式可看到，当相机幅面一定时，f ' 越小，则 越大，因此短 焦距镜头，也就是大视场镜头。根据视场角的大小，照相物镜可
分为:窄角镜头（ 2 在40°以下）、常角镜头（2 =45）、广角 镜头（2 =70°~100°）、超广角镜兴（ 2 在100°以上）。
• 照相物镜的结构型式很多，而月不断有 新的型式出现。选用照相物镜的原则应 该是:既能满足光学性能和成像质量的要 求，而结构又最简单。为此本节介绍一 些基本类型照相物镜和它们的复杂此结 构型式，以及它们所能达到的光学性能。
• 一、三片型照相物镜
• 图10-1
图10-2
• 图1（a）所示的简单三片型照相物镜，视场角2=40~50º，相对孔 径 D / f '=1/4~1/5，是具有中等光学特性的照相物镜中结构最简单、 像质较好的一种，广泛应用于廉价的135#和120#相机中。(b)、(c)、 (d)进一步复杂化是为了增大相对孔径或提高视场边缘成像质量。
• 四、分辨率
• 照相物镜分辨率表示照相物镜分辨被摄物 体细节的能力，是衡量照相辨成像质量的重
• 要指标之一，通常用像平面上每毫米能分辨开 黑白线条的对数表示，照相物镜的理想分辨率
• •
N物由公式（8-11）得
N物
1500 lp / mm F
• 由公式可见，照相物镜分辨率越小，即相对孔
径越大，分辨率越高。由于实际照相物镜存在 像差，实际分辨率比理想分辨率低。