第五节 光学系统的景深
第五节 光学系统的景深
、空间点的象 以入射光瞳中心点P为透射中心,以点P为投影中心,将 空间点沿主光线方向对准平面上投影,则投影点在景象 平面上的共轭点便是空间点的平面象。 入瞳直径减小→弥散斑小 入瞳位置变→景象变→透视失真(景象畸形) 对准平面 景象平面 对准平面 景象平面 S1(S2) 入出 入出 瞳瞳 瞳瞳
一、空间点的象 以入射光瞳中心点P为透射中心，以点P为投影中心，将 空间点沿主光线方向对准平面上投影，则投影点在景象 平面上的共轭点便是空间点的平面象。 入瞳直径减小→弥散斑小 入瞳位置变→景象变→透视失真（景象畸形） 入 瞳 出 瞳 对 准 平 面 景 象 平 面 S1 S2 S1 ’ S2 ’ S2 入 瞳 出 瞳 对 准 平 面 景 象 平 面 S1 S1 ’ (S2 ’)
景深: 在景象平面上获得清淅象的空间深度称为成象空间的景深 (入瞳一定)
2 -p1 -p -p2 p2 ’ p1 ’ p’ 2a 1 z1 z2 z1 ’ z2 ’ 二、景深： 在景象平面上获得清淅象的空间深度称为成象空间的景深 （入瞳一定）
远景 近景 入 出 B 瞳 瞳 - H 对准平面 景 2a 象 面 2 2 远景:能成清晰象的最远的平面近景:能成清晰象的最近的平面 远景深度Δ=有限长 象平面弥散斑对入眼的张角<1分(眼睛最小分辫角)弥散斑 可认为是空间点在平面上所成的像
远景：能成清晰象的最远的平面 近景：能成清晰象的最近的平面 1．远景深度1 =有限长 象平面弥散斑对入眼的张角<1分（眼睛最小分辩角）弥散斑 可认为是空间点在平面上所成的像。 -p1 -p -p2 p2 ’ p1 ’ p’ 2a 1 z1 z2 z1 ’ z2 ’ B1 M H P1 P2 2 对 准 平 面 远 景 近 景 入 瞳 出 瞳 景 象 平 面
远景 近景 入 出 B 瞳 瞳 H 对准平面 景 2a 象 面 2 景深Δ=远景深度,△1+近景深度△2 以入瞳中心为座标原点。 B2 BZ △B,MH △B1PP2 pi-p 2 p-p 2a
以入瞳中心为座标原点。 2 ' 1 2 ' 1 Z = Z , Z = Z B1 MH ～ B1 P1 P2 2 2 2 1 1 1 2 2 p p p a Z p p p a Z − = − = 景深=远景深度，1+近景深度2。 -p1 -p -p2 p2 ’ p1 ’ p’ 2a 1 z1 z2 z1 ’ z2 ’ B1 M H P1 P2 2 对 准 平 面 远 景 近 景 入 瞳 出 瞳 景 象 平 面
远景 近入 出 B 景瞳 瞳 - H 对准平面 景 2a 象 面 2 2 Z,=2a pI-p Z、=2a P 2 2ap 2a-Z 2a+z ZI=BZ=2aB 2=2aB pI
( ) p p p Z a p p p Z β Z aβ ( ) a Z ap p a Z ap p ( ) p p p Z a p p p Z a ' 2 2 32 2 2 2 2 2 2 1 2 ' 2 2 1 1 1 1 1 2 2 1 1 2 2 2 1 1 1 − = − = = + = − = − = − = -p 1 -p-p 2 p 2 ’ p 1 ’ p’ 2 a 1 z 1 z2 z 1 ’ z2 ’ B 1 MH P 1 P 2 2 对准平面 远景 近景 入瞳 出瞳 景象平面
入 出 瞳 瞳 景象平面 对准平面 D 用眼观察照片时,为了得到正确的空间感觉,照片上图象各点对 眼睛的张角应与直接观察空间时各对应点对眼睛的张角相等,满足 这一条件的距离称为正确透视距离,用D表示。 对 首 出瞳 g go P D p=-Bp P
-p p’ -D 对 准 平 面 入 瞳 出 瞳 景 象 平 面 用眼观察照片时，为了得到正确的空间感觉，照片上图象各点对 眼睛的张角应与直接观察空间时各对应点对眼睛的张角相等, 满足 这一条件的距离称为正确透视距离, 用D表示。 p p y y D D y tg p y tg = − − = − − = = − = ' '
照片上弥散斑直径允许值=Z1=Z2=DE=BE E眼睛极限分辩角 对准平面弥散斑的允许值Z==pE=21=Z2 △1=P1-P= pz 2a-z △2=P-P2 2a+z △ a- pa 2a+ pe △=△1+△2=4qp2E/4a2-p2E2) 即当入瞳大小2a和对准平面的位置以及极限角一定时, 远景深度>近景深度
照片上弥散斑直径允许值 Z = Z = Z = D = p ' 2 ' 1 ' 对准平面弥散斑的允许值 1 2 ' 1 p Z Z Z Z = = = = 眼睛极限分辩角 a p p a z pz p p − = − = − = 2 2 2 1 1 1 1 a p p a z pz p p + = + = − = 2 2 2 2 2 2 2 2 4 /(4 ) 2 2 2 2 1 2 1 2 = + = ap a − p 即当入瞳大小2a和对准平面的位置以及极限角一定时， 远景深度>近景深度
用孔径角取代入瞳直径 2a=2ptgu ∵.△ 4 pe tgu 1g 2a→>u→>△个 在照相时,缩小光圈(入瞳直径)匚◆景深大,即获得 大的空间深度的清晰象。 2.远景深度△1=0 若欲使对准平面以后的整个空间都能在景象平面上成清晰 象,即△ 由前面知 d 8 2a- pe 0 2 a- pa 2 E 即从对准平面中心看入瞳时,其对眼睛张角应等于极限分辩角
2a → u → 在照相时，缩小光圈（入瞳直径） 景深大,即获得 大的空间深度的清晰象。 用孔径角取代入瞳直径 2 2 4 4 2 2 − = = tg u p tgu a ptgu 2．远景深度 1 = 若欲使对准平面以后的整个空间都能在景象平面上成清晰 象，即 1 = 由前面知 a p p − = 2 2 1 a p a p 2 2 0 = − = 即从对准平面中心看入瞳时，其对眼睛张角应等于极限分辩角
近景为 P2=P-△2=12a+p 2 2a+pa 2a)2/e 2a+2a 2a 28 8 2 把照相物镜调焦于P=ε处,在景象平面上可以得到自 入瞳前距离为处的平面起至无限远的整个空间内物体的 清晰象
近景为： 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 p ε a ε a a a ( a) /ε a pε ap a pε p ε p p p = = = + = + = + = − = − 把照相物镜调焦于 处，在景象平面上可以得到自 入瞳前距离为 处的平面起至无限远的整个空间内物体的 清晰象。 a p = 2 a