光学设计-第18章--摄影和投影物镜设计

第十八章 摄影和投影物镜设计 摄影物镜通常是指照相机、电影和电视摄像机中的镜头。摄影物镜的作用是把外界的景物成像在感光胶片、电荷耦合器件(CCD)等接收器上。胶片、CCD以及其他接收器的尺寸通

第十八章摄影和投影物镜设计 摄影物镜通常是指照相机、电影和电视摄像机中的镜头。摄影物镜的作用是把外界的景 (CCD)CCD 物成像在感光胶片、电荷耦合器件等接收器上。胶片、以及其他接收器的尺寸通 常比外界景物小得多，因此，摄影物镜是使物体缩小成像的。另外，摄影物镜的焦距通常在 几毫米到几百毫米之间，而要拍摄的外界景物与摄影物镜的距离跟物镜的焦距相比是相当大 的。当物距大于焦距的以上时就可视为无穷远成像。在绝大多数状况下，外界景物是大 于这个距离的，因此摄影物镜可视为对无穷远目标成像。 还有一类物镜，它与摄影物镜相反，是把记录在胶片或其他介质中的图样或图像放大 成像到屏幕上，这类物镜称之为投影物镜或放映物镜，电影放映物镜就是其中典型的例子。 除一般照相物镜外，摄影物镜还包括用于航空测量和空中侦察的航空照相物镜、把实物和画 面用照相腐蚀方法制成印刷用版的制版物镜等。 1 §摄影物镜的光学性能 确定摄影物镜光学特性的参数有三个：焦距，相对孔径，视场。 1 焦距 摄影物镜的焦距，确定了物体所成像的大小，或者说确定了照片上的像与实际物体 之间的比例。用不同焦距的摄影物镜对同一位置的某物体进行摄影，焦距大者，所拍摄得的 像也大。这可以从放大率公式看出， 可知当大时，垂轴放大率大，即得到比较大的像。 事实上由于摄影物镜的物距一般状况下都很大，可按物在无限远考虑，此时成像于焦 面上，则有： 可见，对肯定大小的物体，像的大小和物镜的焦距成正比，对于远距离摄影和航空摄影，若 利用一般短焦距照相物镜，由于成像比例小，所成像太小，难以分辨目标，这时需用长焦距 1 物镜，焦距可达米以上。由于摄影物镜用途不同，焦距范围也不一样。一般用照相机焦距 多在以下。相机的常用镜头焦距为，相机常用镜头焦距为。 2 视场 摄影物镜的视场，确定了所拍摄的物空间范围。一般用物空间的角度范围表示。在 照相机内，底片框起着视场光阑的作用，视场即由其确定。此框多是长方形的，故视场有时 也用像平面被框所限定的底片的长和宽表示。 例如：电影摄影机，电影摄影机， 照相机，照相机。 在肯定的底片大小条件下，摄影物镜的焦距和视场二因素是冲突的。焦距大，则视场小，反 之视场大，则焦距小。要依据物镜用途确定视场值。一些长焦距物镜视场只有几度。在计算 摄影物镜的视场角时，一般按画面的对角线计算像高，即按最大的视场角计算。 通常视场超过，可称为广角物镜。航空摄影测量用物镜须要一次拍摄较大的幅面， 视场很大，可达。 3 相对孔径 相对孔径，确定了像面照度。像面上照度与物镜相对孔径的平方成正比。在摄影