摄影光学基础

第一章 光学基础
第一节 理想光学系统
一、理想光学系统的概念 能成完善像（没有像差) 能成完善像（没有像差)的光学系统。 对于摄影光学系统，我们可以认为是一个理 想光学系统。 2、理想光学系统的出发点： (1) 物空间每一点对应于象空间一点，且只有一点。 这两个对应点称为物、象空间的共轭点。 (2) 物空间中每一条线对应于象空间一条线，这一 对相应的线称为物、象空间的共轭线
第一节 理想光学系统
(3) 在实像区域内又可分为三个区域 A、 当物体位于无穷远与二倍物方焦距处（ 不包含该 当物体位于无穷远与二倍物方焦距处（ 点）之间 像就位于像方焦点与二倍像方焦距处（ 像就位于像方焦点与二倍像方焦距处 （ 不包含该 点）之间，得到的象是一个缩小的倒立的象，可 之间，得到的象是一个缩小的倒立的象， 称为缩小的像区域，如图中的I区域。 称为缩小的像区域，如图中的I区域。
3、光学系统的成像规律
(1) 物体位于物方焦点左边 得到的是一个实像。 (2) 物体位于物方焦点左边 得到的是一个虚像。 因此，可以将系统的左边以物方焦平面为分界面， 划分成两个区域 在物方焦平面的左边称为实像区域 右边称为虚像区域，如图所示。
成像规律图
成实像区域 成虚像区域
F
H
要使底片能记录 下物体的形象， 就必须使物体通 过镜头所成的像 为实像，这样就 应使物体位于光 学系统的实像区 域内。
二、景深产生的原因
（一）分散圈的存在。 分散圈： 又称 “模 糊 圈 ” 清晰度的标准 分散圈的含义：物点所对应的圆形光斑。 分散圈的含义：物点所对应的圆形光斑。
二、产生景深的原因
（二）由于人眼存在所谓的“视角鉴别率”。
δ
大量的实验证明，当物体的两端或两个点状物对人眼的视 大量的实验证明， 角小于1 角小于1´时，人眼就分辨不出物体的大小而误认为一个点 状物体，或者将两个点状物体误认为一个点状物体。 状物体，或者将两个点状物体误认为一个点状物体。把人 眼能区分两点的能力称为“视角鉴别率” 眼能区分两点的能力称为“视角鉴别率”
成像规律图
物方I 区域 像方I 区域
F
H
H'
F'
二倍物 方焦点
-2f
2f '
二倍像 方焦点
第一节 理想光学系统
B、物体位于二倍物方焦距处 像就位于二倍象方焦距，得到的 是一个同大的 就位于二倍象方焦距，得到的像是一个同大的 倒立的像，可称为同大的 区域，如图中的II区 倒立的 ，可称为同大的像区域，如图中的II区 域。
F
H
H'
F'
第二节 景深
一、景深的概念
景深 能清晰成像的物空间纵向范围 能清晰成像的物空间纵向范围 远景深 远景平面与对准平面的距离，用“∆ 远景平面与对准平面的距离，用“∆1”表示 近景深 近景平面与对准平面的距离，用 近景平面与对准平面的距离，用“∆2”表示 全景深 远景深与近景深之和，用 远景深与近景深之和，用“∆”表示。
第一节 理想光学系统
二、理想光学系统的物像关系 1图解法 根据光学系统主点和焦点的性质，由已知的物空 间的任意点、线和面的位置，通过作图确定出共 轭点、线和面的位置。
第一节 理想光学系统
作图时光线的选择
① 通过物点和物方焦点 的光线，经系统折射后 的出射光线平行于光轴； ② 通过物点且平行光轴 的光线，经系统折射 后的出射光线通过象 方焦点。
成像规律图
I 区域 III区域 I 区域 III区域
F
H
H'
F'
II 区域
II 区域
第一节 理想光学系统
(4) 根据上述可知 ， 物体向光学系统方向移动时 ， 象 根据上述可知， 物体向光学系统方向移动时， 就向背离系统方向移动，也就是说， 就向背离系统方向移动，也就是说，在光学系统不 动的情况下，象的移动方向与物的方向是一致的。 动的情况下，象的移动方向与物的方向是一致的。
成像规律图
物方II 区域 象方II 区域
F
H来自百度文库
H'
F'
-2f
2f '
第一节 理想光学系统
C、物体位于二倍物方焦距处（不包含该点）与物方 焦点之间 像就位于二倍 方焦距处（不包含该点）与无穷 就位于二倍像方焦距处（不包含该点）与无穷 远之间，得到的象是一个放大的倒立的像，可称 远之间，得到的象是一个放大的倒立的 ，可称 为像的放大区域，如图中的III区域。 的放大区域，如图中的III区域。
H F H' F'
H F
H'
F'
第一节 理想光学系统
2、解析法
B -y H F N N' H' F' A' y' B' M M'
由于 A ∆BAF ∆FHN ∆H′M′F′ ∆F′A′B′
S S S
则 故有
第一节 理想光学系统
由于光学系统在同一介质中 即 从而
这就是高斯公式 放大率公式为
第一节 理想光学系统