摄影光学基础.doc

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1、摄影光学基础光的反射、折射、衍射2摄影镜头调制传输函数MTF解读5图例讲解镜头MTF曲线11景深的概念与计算14漫话APO20色像差(Chromaticaberration)与色散(Dispersion)22球面像差(sphericalaberration)与非球面镜片24AF系统：自动调焦(AF)原理27从固定焦点到自动调焦28主动型自动调焦系统29相位检测被动型自动调焦系统33TCL相位检测原理34透镜分离相位检测原理37测距组件的性能38自动调焦系统框图40复合型自动调焦系统45一些与自动对焦有关的新概念46焦点

2、检测和陷井对焦53焦点预测自动对焦方式53AF不是万能药56微距摄影的基本概念与方法60衡量镜头的绝对权威指标看懂MTF曲线66光的反射、折射、衍射光的传播可以归结为三个实验定律：直线传播定律、反射定律和折射定律。【光的直线传播定律】：光在均匀介质中沿直线传播。在非均匀介质种光线将因折射而弯曲，这种现象经常发生在大气中，比如海市蜃楼现象，就是由于光线在密度不均匀的大气中折射而引起的。【费马定律】：当一束光线在真空或空气中传播时，由介质1投射到与介质2的分界面上时，在一般情况下将分解成两束光线：反射(reflection

3、)光线和折射(refraction)光线。光线的反射光线的反射取决于物体的表面性质。如果物体表面(反射面)是均匀的，类似镜面一样(称为理想的反射面)，那么就是全反射，将遵循下列的反射定律，也称“镜面反射”。入射光线、反射光线和折射光线与界面法线在同一平面里，所形成的夹角分别称为入射角、反射角和折射角。【反射定律】：反射角等于入射角。i=i'对于理想的反射面而言，镜面表面亮度取决于视点，观察角度不同，表面亮度也不同。当反射面不均匀时，将发生漫反射。其特点是入射光线与反射光线不满足反射定律。一个理想的漫射面将入射光线在各个

4、方向做均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。光线的折射一些透明/半透明物体允许光线全部/部分地穿透它们，这种光线称为透射光线。当光线从一种介质(比如空气)以某个角度(垂直情形除外)入射到另外一种具有不同光学性质的介质(比如玻璃镜片)中时，其界面方向会改变，就是会产生光线的折射现象。光的折射是由于光在不同介质的传播速度不同而引起的。光线折射满足下列折射定律：入射角的正弦与折射角的正弦之比与两个角度无关，仅取决于两种不同介质的性质和光的波长，【折射定律】：n1sini=n2sinr任何介质相对于真空的折射率，称为该介质的绝

5、对折射率，简称折射率(Indexofrefraction)。对于一般光学玻璃，可以近似地认为以空气的折射率来代替绝对折射率。公式中n1和n2分别表示两种介质的折射率。当n1=-n2时，折射定律就是变成反射定律了，所以反射定律可以看成是折射定律的特例。折射率：光在两种介质种的传播速度之比，即n2/n1=v1/v2一种介质的绝对折射率为n=c/v式中c是真空中光的速度，v为该介质中光的速度。可以看出：在折射率较大的介质中，光的速度比较低；在折射率较小的介质中，光的速度比较高。作为实验规律，上述几何光学三定律只是在波长λ很小

6、的条件下才近似成立的。在摄影中，用几何光学来描述已经足够精确了。附录：一些光学介质的折射率：玻璃空气冕牌玻璃火石玻璃重火石玻璃折射率≈11.46~1.531.53~1.651.65~1.92光线的衍射在光的传播过程中，当光线遇到障碍物时，它将偏离直线传播，这就是所谓光的衍射。由于光的波长很短，在日常生活中很难察觉出衍射现象。衍射不仅使物体的几何阴影失去清晰的轮廓，在边缘还会出现一系列明暗相间的亮纹。摄影镜头调制传输函数MTF解读镜头是摄影师和摄影爱好者投资最高的设备之一，也是决定拍摄质量的最重要的因素。因此，镜头的质量

7、，历来受到极大的重视。我们当然会很关心摄影镜头的测量方法。摄影的最终产品是照片，所以，根据拍摄照片的质量来评价镜头质量，这是我们最先想到的，也是最基本的测试镜头的方法。实拍照片评价镜头质量的优点是结果直截了当，根据效果判断，比较放心。不过决定照片质量的客观因素很多，而一张照片的“好”与“坏”又需要人的主观判断，很难通过测量得出客观的定量结果。大量的事实表明，影响拍摄质量最重要的因素是镜头的分辨率和反差。反差大小可以通过仪器很容易测量，而分辨率就不那么容易了！现在我们经常采用拍摄标准分辨率板的方法测量镜头的分辨率。将拍摄

8、了标准分辨率板的底片放到显微镜下人工判读，看最高能够分辩多少线条密度。分辨率的单位是线对/毫米(lp/mm)，一黑一白两条线算是一个线对，每毫米能够分辩出的线对数就是分辨率的数值。由于这种方法还是要受到胶片分辨率的客观影响和人工判读的主观影响，所以并不是最准确最理想的方法。现在，让我们从另一个角度出发，将镜头看作一个信息传递系统：