照相机镜头的光学特性

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1、照相机镜头及其光学特性复习相机的基本组成:镜头(Lenses)光圈(Aperture)快门(Shutter)取景器(Viewfinder)调焦系统(FocusingSystem)暗盒复习普通相机的基本类型120相机135相机110相机一步成像照相机机背取景照相机数码相机多镜头相机主要内容一、镜头及其基本功能二、焦距和像比例尺三、相对孔径和光圈系数四、像面上的照度分布五、视场角和像场角六、镜头分解力七、景深和超焦点距离八、镜头的加膜九、色差与畸变差所有镜头具备的基本功能都是相同的，让光线进入照相机并聚焦光线在感光介质上形成清晰的影像。一、镜头及其基本功能1、镜头的基本功能2、镜头

2、的组成一、镜头及其基本功能2、镜头的组成一、镜头及其基本功能1、焦距(FocalLength)从镜头的物方节点到物方焦点的距离叫做物方焦距。从镜头的像方节点到像方焦点的距离叫做像方焦距。镜头的焦距基本上就是从镜头的中心点到胶片平面上所形成的清晰影像之间的距离。二、焦距和像比例尺二、焦距和像比例尺2、影像比例尺3、对影像大小的影响当a一定时，即在物距相等的条件下，f长，比例尺就大；f短，比例尺就小。为得到比例尺较大的影象，可以采用长焦距镜头摄影，如航空摄影，新闻摄影。在航空摄影中的像片比例尺为二、焦距和像比例尺焦距与影像大小的关系3、镜头按焦距分类按镜头的焦距与像幅对角线长度的比

3、值f/d，分为：标准镜头d/f=1短焦（广角）镜头d/f>1长焦（望远）镜头d/f<1变焦镜头二、焦距和像比例尺标准镜头135相机，40-58mm的镜头称为标准镜头。120相机，75-85mm的镜头称为标准镜头。其透视关系与人眼看物体相同，因而应用最广。短焦（广角）镜头24-35mm的镜头称为广角镜头。优点：景物空间范围很大，所摄景深很大，空间视觉效果明显。缺点：易产生影像透视变形，存在畸变像差。长焦（望远）镜头f>100mm，适用于远距离摄影。首先，质量上乘的长镜头价格昂贵；其次，长镜头往往又大又笨重；第三，镜头的焦距越长,照相机就必须把握得越稳定；第四，成像质量受大气环境的

4、影响比较大。变焦镜头在一定的范围内焦距可变。1、相对孔径(RelativeAperture)定义：镜头的有效孔径d与焦距f的比值，即d／f。最大相对孔径三、相对孔径和光圈系数结论：当景物亮度B一定时，像面照度与相对孔径的平方成正比。像面中心照度2、像面中心照度与相对孔径的关系三、相对孔径和光圈系数像面中心照度公式推导三、相对孔径和光圈系数光通量(F):单位时间内通过某一面积的光能称为通过该面积的光通量。照度(E):用来反映物体表面被照明程度的物理量，实际上是单位面积的光通量：E=F/S。亮度(B):光源表面沿某个方向上单位面积的发光强度叫做光源的亮度。像面中心照度公式推导三、相

5、对孔径和光圈系数dBab进入镜头的光通量：影像的光通量：影像的照度：由于：三、相对孔径和光圈系数像面中心照度公式推导由此可得：对于照相机来说3、镜头的光强度光强度：表达镜头产生光学影像亮度的能力。超强光强度镜头1：2.8以上强光强度镜头1：3.5—1：5.8普通光强度镜头1：6.3—1：9弱光强度镜头1：9以下三、相对孔径和光圈系数4、光圈系数定义：相对孔径的倒数为光圈系数。国际系统——多数国家与我国采用这种系统：1.0、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32．．．．。设计原则：相邻二光圈的平方相差一倍。结论：相邻的光圈系数所对应的曝光时间相差一倍。三、相对

6、孔径和光圈系数光圈系数例：对某一景物摄影时，f/为4，t=1/100秒，可使胶卷得到合适的曝光量，若条件不变，f/调整为8，此时的曝光时间为多少？结论：1）f/数值越大，d就越小，进入镜头的光线越少，所需的曝光时间越长。2）相邻的光圈系数所对应的曝光时间相差一倍。四、像面上的照度分布ddθθopS1、公式推导四、像面上的照度分布2、分布规律θ°051015202530cos4θ10.990.940.870.780.680.56θ°35404550556065cos4θ0.450.350.250.170.110.060.03四、像面上的照度分布3、控制措施及校正方法(1)设计物镜

7、时，使物镜的入射光瞳随光束倾角的增大而增大，即让dθ=d，此时(2)使用密度从中心向边缘减小的滤光片(3)上述两种方法一般可使均匀性达到40%，还要根据厂家提供的不均匀性数据或实测参数进行最后的校正(4)对均匀的白板照相可测出像面上每一点的校正参数(5)数码相机的校正五、镜头的视场角和像场角fL五、镜头的视场角和像场角视场角：镜头能在像面上构成影像的范围称为视场，其直径对镜头中心所成的角称为视场角。像场角：影像清晰的圆形范围称为像场，其直径对镜头中心的张角为像场角。像幅和像场角的关系：像