各種類型的物鏡,如用于
光學(xué)儀器的
望遠(yuǎn)鏡、攝影物鏡和
激光掃描儀,都具有遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)。物鏡的遠(yuǎn)心本質(zhì)上意味著對(duì)于遠(yuǎn)處的觀察者來(lái)說(shuō)它具有正投影視角。這意味著主光線水平于
光學(xué)系統(tǒng)的左側(cè)和右側(cè),入瞳和出瞳在無(wú)窮遠(yuǎn)處。通過(guò)使用適當(dāng)放置的光學(xué)孔徑(如光闌)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)心。在某些情況下,由于對(duì)入射光線已經(jīng)給出了限制,這甚至是不必要的。
DFfh!KKR$ 人們區(qū)分物側(cè)和像側(cè)或兩側(cè)的遠(yuǎn)心度;下一節(jié)將解釋這些情況。
Nba1!5:M 實(shí)際上,遠(yuǎn)心條件(例如,通過(guò)水平主光線形成的條件)從未完全滿足。因此,
遠(yuǎn)心鏡頭可能有一個(gè)關(guān)于遠(yuǎn)心角的附加規(guī)范,它表征與完美遠(yuǎn)心的偏差。
s'/_0 CZy!nR! 物方遠(yuǎn)心
透鏡 M+-odLltw JWu0VLo 通過(guò)在后焦平面插入光闌(光圈),可以使透鏡或物鏡在物方空間具有遠(yuǎn)心,如圖1所示為簡(jiǎn)單的單透鏡配置。(同樣的原理可以很容易地應(yīng)用于多鏡頭物鏡——它也有一個(gè)后焦平面。)只有部分光線(顯示為藍(lán)色)可以穿過(guò)光闌并對(duì)圖像產(chǎn)生影響。
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rU>l(O'b 圖1:來(lái)自聚焦平面上的物體的光線部分通過(guò)光闌并在像平面上相遇。
cooicKS7 現(xiàn)在考慮一個(gè)距離更遠(yuǎn)的物體(見(jiàn)圖2),在不調(diào)整焦點(diǎn)的情況下觀察。在這里,透射光線不再在原像面上相遇;如果圖像
傳感器停留在原平面上,圖像會(huì)有些模糊。然而,模糊區(qū)域的中心與之前保持一致。這是因?yàn)楣怅@只選擇那些在透鏡前近似水平的光線。在這些條件下,物體的位置只影響圖像的清晰度,而不影響其位置;模糊關(guān)于常量中心是對(duì)稱的。然而,需要注意的是,只有當(dāng)光闌放置在透鏡的焦平面上時(shí),這種方法才有效。
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=sAOWI,8! 圖2:對(duì)于距離較小的物體,圖像失焦。然而,光斑仍然集中在同一位置。(原始對(duì)象的位置仍然被標(biāo)記,并且我們保持圖像傳感器的位置不變。)
M$v\7vBgO! 光圈如何影響圖像大小?
Q&$2F:4f& 盡管光圈不會(huì)像圖1中那樣影響真實(shí)焦點(diǎn)的位置,但在散焦的情況下,它會(huì)影響模糊區(qū)域的大小和中心。以同樣的方式解釋了攝影鏡頭的孔徑光闌對(duì)景深的影響。若以所選像平面(獨(dú)立于像平面的真實(shí)位置)上的尺寸定義放大率,則放大率與物距無(wú)關(guān)。如果將物體移到離鏡頭較近或較遠(yuǎn)的位置,只會(huì)損失圖像的清晰度,但表觀尺寸保持不變。通過(guò)減小光圈直徑可以減小(即增加了景深)的模糊效應(yīng),但這會(huì)降低圖像的亮度。
0<-A2O), 需要注意的是,如果改變鏡頭的調(diào)焦,放大率當(dāng)然會(huì)發(fā)生變化。因此,人們通常不會(huì)使用這種帶有自動(dòng)對(duì)焦裝置的鏡頭。
>]Mhkf/=) 通過(guò)將光闌向左
成像得到透鏡的入瞳和出瞳。由于光闌在焦平面內(nèi),因此入瞳在無(wú)窮遠(yuǎn)處。這再次強(qiáng)調(diào)了所獲得的正字法視角:對(duì)于無(wú)窮遠(yuǎn)處的觀察者而言,物體縱向位置的變化無(wú)關(guān)緊要。
(eT9N_W 相比之下,大多數(shù)其他(非遠(yuǎn)心)透鏡或物鏡(就像人眼一樣)的入瞳更靠近光學(xué)入口的中心,因此看到的物體就像是從該平面上的參考點(diǎn)看到的一樣(內(nèi)中心透視)。結(jié)果是更遠(yuǎn)的物體看起來(lái)比更近的物體小。此外,一個(gè)小的近距離物體可以完全隱藏一個(gè)更大但更遠(yuǎn)的物體。遠(yuǎn)心系統(tǒng)不是這種情況。
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