应用光学-场镜 景深22页PPT
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能在像平面上获得清晰像并沿光轴 方向的物空间深度称为成像空间深
度(景深)
11
B1
z1
A
z2
B2
H1 H1’
D D’ H2 H2’
l’1
z’
B2’
A’
B1’
z’
-l2 -l -l1
l’ l’2
设在B1点和B2点之间的物空间各点均能在
像平面A’成清晰像：两弥散斑直径都为接收
器的分辨率z’
12
B1
z1
统的景深。
讨论: ①景深是相对的，必须有个‘分辨’标准； ②景深内成像清晰、景深外则成像模糊； ③ 景深的计算和影响因素？
10
任何光接收器都不能接受到真正的几何像点，且 分辨本领也不一样，因此只要像的弥散斑足够小 并能满足接受器的分辨本领，就可认为这个弥散 斑是一个点
一个光学系统是能对空间物体 成一个清晰的平面像
A
z2
B2
-l2 -l -l1
总景深 |B1B2| 前景深 |AB2| 后景深 | B1A|
H1 H1’ D D’
H2 H2’
z’
B2’
l’1
l’ l’2
A’
B1’
z’
A为对准平面，其对应的 是景像平面A’13B1z1A
z2
B2
H1 H1’
D D’ H2 H2’
l’1
z’
B2’
A’
B1’
z’
-l2 -l -l1
• 3. 景深最大情况：远景平面位于无限远
17
2. 景深的作用和控制
小景深：凸显目标、细节，营造朦胧视觉 大景深：光学遥感成像，旅游留念…
控制一：入瞳。入瞳大，景深小 控制二：焦距。焦距长，景深小 控制三：物距。物距大，景深大
18
19
例1： P102
例2 ：
照相机物镜焦距为50 mm，相对孔径为1：5，对2 m元的目标照相，假定底 片上像点散斑直径小于0.05mm仍可认为成像清晰，问物空间成清晰成像的 最远、最近距离各为多少米？
l’ l’2
能成清晰像的最远平面（B1）称为远景
能成清晰像的最近平面（B2）称为近景
14
B1
z1
A
z2
B2
-l2 -l -l1
z ' l ' l1 ' D l1 '
H1 H1’ D D’
H2 H2’
z’
B2’
l’1
l’ l’2
A’
B1’
z’
z ' l2 ' l ' D l2 '
15
推导（略）P101
6
7
8
1. 景深的成因
AB—对准平面
B
B1
B01
a
b
A
B2
A’B’—景像平面
入瞳 出瞳
P P’
B2” B2’
A’
a’
B1”
B1’
b’
B’
9
• 根据理想光学系统特性，物空间一个平面，在像空间只 有一个平面与之共轭。
• 对准平面附近的物点在“相片”（像面）上成一个弥散 斑；
• 当弥散斑‘不能被分辨’时，像面上仍能成清晰像点； • 对准平面前后能够在像面成清晰像的物空间范围---系
1111Z'(11) l1 l l l2 Dl f '
11 2Z'(1 1 ) l1 l2 D l f '
16
讨论：
• 1. 以倒数形式近似表示，前后景深相等；实际上，后 景深大于前景深；
• 2. 入瞳直径D：D越小，其景深越大，反之则相反； 从 DF=f ’可知，若想获得较大的景深需要较大的光圈 指数F （在 f ’ 不变的情况下，入瞳较小所进入的光能 也较小，需要较长的曝光时间）
典型光学系统光束选择 望远镜
放大镜
显微镜
1. 场镜的作用
5.7 场镜
3. 场镜焦距的确定
方法： 根据某一条光线通过场镜前后所要求的位置，用成 像关系公式或组合系统的光路计算公式计算。
关键在于：如何找到这条光线？
• 例：有一红外望远物镜，通过口径为25mm，焦距 100mm，视场2w=6,问: 1) 不加场镜时，应选多大尺寸的 探测器？ 2）若探测器的光敏面为3mm,需要在物镜像方 焦面上放置一块场镜，问该场镜的焦距和口径各为多少？ 此时探测器应放在何处，光线才能照满光敏面？
20
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• 例：望远系统由焦距分别为100mm和20mm的两正透镜 构成，全视场角2w=10°, 出瞳直径为5mm，由于目镜 口径的限制，轴外边缘视场渐晕系数为0.5, 为了消除渐 晕，需在中间像平面上加入场镜，问：在不增加目镜口 径的情况下，场镜的焦距等于多大时，可以消除渐晕？
§5.5-2 景深
• 什么是景深？ • 如何控制景深？ • 实际用途？
度(景深)
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B1
z1
A
z2
B2
H1 H1’
D D’ H2 H2’
l’1
z’
B2’
A’
B1’
z’
-l2 -l -l1
l’ l’2
设在B1点和B2点之间的物空间各点均能在
像平面A’成清晰像：两弥散斑直径都为接收
器的分辨率z’
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B1
z1
统的景深。
讨论: ①景深是相对的，必须有个‘分辨’标准； ②景深内成像清晰、景深外则成像模糊； ③ 景深的计算和影响因素？
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任何光接收器都不能接受到真正的几何像点，且 分辨本领也不一样，因此只要像的弥散斑足够小 并能满足接受器的分辨本领，就可认为这个弥散 斑是一个点
一个光学系统是能对空间物体 成一个清晰的平面像
A
z2
B2
-l2 -l -l1
总景深 |B1B2| 前景深 |AB2| 后景深 | B1A|
H1 H1’ D D’
H2 H2’
z’
B2’
l’1
l’ l’2
A’
B1’
z’
A为对准平面，其对应的 是景像平面A’13B1z1A
z2
B2
H1 H1’
D D’ H2 H2’
l’1
z’
B2’
A’
B1’
z’
-l2 -l -l1
• 3. 景深最大情况：远景平面位于无限远
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2. 景深的作用和控制
小景深：凸显目标、细节，营造朦胧视觉 大景深：光学遥感成像，旅游留念…
控制一：入瞳。入瞳大，景深小 控制二：焦距。焦距长，景深小 控制三：物距。物距大，景深大
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例1： P102
例2 ：
照相机物镜焦距为50 mm，相对孔径为1：5，对2 m元的目标照相，假定底 片上像点散斑直径小于0.05mm仍可认为成像清晰，问物空间成清晰成像的 最远、最近距离各为多少米？
l’ l’2
能成清晰像的最远平面（B1）称为远景
能成清晰像的最近平面（B2）称为近景
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B1
z1
A
z2
B2
-l2 -l -l1
z ' l ' l1 ' D l1 '
H1 H1’ D D’
H2 H2’
z’
B2’
l’1
l’ l’2
A’
B1’
z’
z ' l2 ' l ' D l2 '
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推导（略）P101
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1. 景深的成因
AB—对准平面
B
B1
B01
a
b
A
B2
A’B’—景像平面
入瞳 出瞳
P P’
B2” B2’
A’
a’
B1”
B1’
b’
B’
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• 根据理想光学系统特性，物空间一个平面，在像空间只 有一个平面与之共轭。
• 对准平面附近的物点在“相片”（像面）上成一个弥散 斑；
• 当弥散斑‘不能被分辨’时，像面上仍能成清晰像点； • 对准平面前后能够在像面成清晰像的物空间范围---系
1111Z'(11) l1 l l l2 Dl f '
11 2Z'(1 1 ) l1 l2 D l f '
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讨论：
• 1. 以倒数形式近似表示，前后景深相等；实际上，后 景深大于前景深；
• 2. 入瞳直径D：D越小，其景深越大，反之则相反； 从 DF=f ’可知，若想获得较大的景深需要较大的光圈 指数F （在 f ’ 不变的情况下，入瞳较小所进入的光能 也较小，需要较长的曝光时间）
典型光学系统光束选择 望远镜
放大镜
显微镜
1. 场镜的作用
5.7 场镜
3. 场镜焦距的确定
方法： 根据某一条光线通过场镜前后所要求的位置，用成 像关系公式或组合系统的光路计算公式计算。
关键在于：如何找到这条光线？
• 例：有一红外望远物镜，通过口径为25mm，焦距 100mm，视场2w=6,问: 1) 不加场镜时，应选多大尺寸的 探测器？ 2）若探测器的光敏面为3mm,需要在物镜像方 焦面上放置一块场镜，问该场镜的焦距和口径各为多少？ 此时探测器应放在何处，光线才能照满光敏面？
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• 例：望远系统由焦距分别为100mm和20mm的两正透镜 构成，全视场角2w=10°, 出瞳直径为5mm，由于目镜 口径的限制，轴外边缘视场渐晕系数为0.5, 为了消除渐 晕，需在中间像平面上加入场镜，问：在不增加目镜口 径的情况下，场镜的焦距等于多大时，可以消除渐晕？
§5.5-2 景深
• 什么是景深？ • 如何控制景深？ • 实际用途？