關(guān)于各種光學(xué)儀器成像原理詳解

幾何光學(xué)是光學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)，要做好光學(xué)設(shè)計必須懂得一些光學(xué)儀器的成像原理，今天光電資訊為大家整理了一些關(guān)于各種光學(xué)儀器成像原理內(nèi)容。

光學(xué)成像

利用折射、反射等手段將物的信息再現(xiàn)。成像是幾何光學(xué)研究的核心問題之一。

實像與虛像、實物與虛物

1，物和像都是由一系列的點構(gòu)成的，物點和像點一一對應(yīng)。? 2，實物、實像的意義在于有光線實際發(fā)自或通過該點，而虛物、虛像僅僅是由光的直線傳播性質(zhì)給人眼造成的一種錯覺，實際上并沒有光線經(jīng)過該點。? 3，物和像具有相對性，虛實之間也可以進行轉(zhuǎn)換。? 等光程面和嚴(yán)格成像 理想成像的基本要求是滿足同心光束的不變性，并且從整個物和像的對應(yīng)關(guān)系看，還必須要滿足物像間的相似性。空間上各個點之間的相互位置要一一對應(yīng)，同時每一對物像點的顏色要一一對應(yīng)。要求成像的光學(xué)系統(tǒng)不產(chǎn)生畸變，沒有像差、色差等。理想光具組是嚴(yán)格成像的必要條件。

投影儀

投影儀的結(jié)構(gòu)

投影儀的關(guān)鍵參數(shù) 亮度：家用一般 2000-3000 ANSI 流明（輻射光學(xué)部分細講）標(biāo)準(zhǔn)分辨率（真實分辨率或物理分辨率）對比度：明暗區(qū)域最亮的白色和最暗的黑色之間的不同亮度層級的測量（人眼一般接近2000:1）

投射比：投影距離D / 畫面寬度W。（越小說明在相同距離下，投射的畫面越大）計算投影和幕布大小、距離之間的最佳關(guān)系。

投射比一般在1.5-1.9之間，小于1時一般稱為短焦鏡頭，小于0.6稱為超短焦。投影幕布一般用對角線的英寸數(shù)來標(biāo)識，需要根據(jù)長寬比進行折算。

關(guān)于投影的幕布選擇

玻珠幕，表面增加了光學(xué)晶體玻璃球的涂層。特點是畫面有鮮明的焦點感和活力，增益高、視角小。而最大的特點是“光線回歸性”，即反射光線沿入射光線的方向返回，這也是增益高的一個原因，對光線有一定的“收集”效果。?

白塑幕，直接采用粗白紋面料，不做表面處理。特點是能把投影機的性能，原原本本的表現(xiàn)出來，不加修飾，增益低、視角很大、顏色自然。

照相機

照相機的最簡結(jié)構(gòu)—箱式照相機

特點：無反光鏡，直接取景對焦。?

缺點：早先對焦慢，現(xiàn)代數(shù)碼無反相機（微單）對焦速度可達0.06秒以內(nèi)（sony a6000）！

雙鏡頭反光照相機（ “雙反” Twin-Lens Reflex-TLR）

特點：兩個鏡頭，上面的鏡頭通過固定的反光鏡負責(zé)取景聚焦，與下面鏡頭聯(lián)動；下面的鏡頭負責(zé)將影像傳送到膠片上。?

缺點：體積較大，操作不便，更換鏡頭時需要兩個一起更換。

單鏡頭反光照相機

特點：（1）五棱鏡、（2）反光板。幾乎完美解決了“所見即所得”的問題。? 缺點：（1）活動式反光板使相機體積增大；（2）反光板開啟的振動、機械切換時間等影響相機的性能。

單反到無反的輪回

照相機的幅面與視角

照相機鏡頭的焦距與視場角

照相機鏡頭的焦距與像的大小 焦距越長，像越大（在固定大小的底片上所能收集的圖像比例越小，與視場角的縮小相對應(yīng)）

鏡頭的焦距決定了視場，也就是鏡頭能夠拍到多“寬”的畫面。如果光線的交點離傳感器比較近的情況。

這會讓被攝體的成像較小，反之則會較大。因此，短焦距會產(chǎn)生較寬的視場——這就是短焦距鏡頭被稱作“廣角”鏡頭的原因。?

反之也成立：長焦距產(chǎn)生較窄的視場，這類鏡頭被稱作“長焦”鏡頭。

照相機鏡頭的焦距與縱向間隔

短焦距，縱向間隔大，長焦距，縱向間隔小。

鏡頭的視場與像場

標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的焦距以相機成像面的畫幅對角線長度為準(zhǔn)，當(dāng)鏡頭焦距接近某類相機成像面的畫幅對角線長度時被稱為該類相機的標(biāo)準(zhǔn)焦距鏡頭，簡稱標(biāo)準(zhǔn) 鏡頭或標(biāo)頭。? 標(biāo)準(zhǔn)焦距鏡頭的視角約50° ，焦距通常為45-55mm，畫面透視關(guān)系類似于人眼所感覺到的透視關(guān)系，拍攝效果比較平實。是最基本的攝影鏡頭。 照相機的快門—光闌 光闌的定義：對光具組成像時的光束孔徑、成像點偏離光軸的范圍加以限制的透鏡邊框、框架或特別設(shè)置的帶孔屏障。光闌是球面光具組近似成像的必然要求。孔徑光闌(aperture diaphragm)：決定軸上物點通過光具組光束孔徑的光闌稱為孔徑光闌或有效光闌。被孔徑光闌所限制的物、像方成像光束的張角分別叫做入射孔徑角和出射孔徑角。孔徑光闌是軸上物點傍軸條件的要求。? 入射光瞳(pupil)和出射光瞳：孔徑光闌在物方和像方的共軛。