1、 光圈變化對成像質量的影響? doc5;?6
由于光闌限制光學系統(tǒng)的成像光束口徑,從像差的角度考慮,當光圈變化時,凡是與口徑有關的像差,如球差(與口徑有關)、彗差(既與口徑又與視場有關)將會發(fā)生變化。小光圈時,由于光闌擋去了遠軸光線,彌散圓的直徑就小,圖像就會清晰。大光圈時彌散圓直徑就大,圖像就會比較模糊,從而直接影響成像質量。 T'XAcH
在照相鏡頭中,光圈數(shù)增加一檔(光孔縮小一檔,此時通光面積減小一倍),球差就縮小一半。因此在拍攝時,只要光線條件允許,可以考慮使用較小的光圈來減小球差的影響。 2EE/xnwX
同樣,在拍攝時也可以采取適當采用較小的光圈來減少彗差對成象的影響。 "+nURdicO
與彗差不同,像散僅僅與視場有關,與孔徑?jīng)]有關系。即使光圈開得很小,在子午和弧矢方向仍然無法同時獲得非常清晰的像。在廣角鏡頭中,由于視場角比較大,像散現(xiàn)象就比較明顯。 !dhZs?/UI
場曲是一種與孔徑無關的像差。靠減小光圈并不能改善因場曲帶來的模糊。 PyYKeo=
畸變并不會影響像的清晰度,而只影響像與物的相似性。畸變與鏡頭的光圈大小無關,只與鏡頭的視場有關。因此,縮小光圈并不能改善畸變。 a,cDj
結論:當光圈變化時,由于球差和慧差發(fā)生變化,導致成像質量也隨之變化。(瞳像差) R$,`}@VqZ3
2、 相對口徑與數(shù)值孔徑的區(qū)別在哪里? 1I3u~J3]/
相對口徑即F數(shù)的倒數(shù),其值為: =入瞳直徑/系統(tǒng)的有效焦距; \07Vh6cj
數(shù)值孔徑定義為: /UyW&]nK
表示最后一個光學表面與后焦點之間的介質折射率; "G6d'xkP
表示會聚在焦點的光錐的半角。 ::H jpM
數(shù)值孔徑和F數(shù)都可用來表示物鏡的聚光能力。物在有限遠時(如顯微系統(tǒng))較多用數(shù)值孔徑。物在無窮遠時(如望遠系統(tǒng))較多用F數(shù)。 7M;Y#=sR
若光學系統(tǒng)在空氣中使用, 。故F數(shù)和數(shù)值孔徑可通過以下關系換算: *kyy''r
理論上數(shù)值孔徑的最大值為1,即F數(shù)為0.5,其物理意義是在焦點形成的光錐具有 :Yz.Bfli
180°的角度。由于像質太差,F(xiàn)數(shù)為0.5的光學系統(tǒng)是沒有實用價值的。 =Bo0Oei
3、 隨著光線高度和視場角的改變,光線入射角如何變化? DA@
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當標準光學表面上的入射光角度開始增大時,像差就產(chǎn)生了。對于給定的曲率,它可以在兩種方式下產(chǎn)生。 #s
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對于與光軸平行的光線,如圖a和b所示,入射高度的增加也就使光線角度的增加(從圖a的3.5°到圖b中的17°)。 PYz| d
如果光線來自不同視場角,但是到達相同高度,那么入射角會有所增加(如圖所顯示的,上部光線從圖a的3.5°到圖c的23°)。當兩種情況同時發(fā)生時,入射角甚至會變得更大(從圖a的3.5°到圖d中的37°)。對于圖c和圖d的下部光線,入射角是有所減小的。下部和上部光線之間的不對稱就會表示為離軸像差。 fE7WLV2I>
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隨著光線高度和視場角改變的入射角 dje3&a
當一個系統(tǒng)的F數(shù)減少,視場角增加,還有光譜帶寬增加時,(需要保持好的成像質量的)光學系統(tǒng)的復雜性也會增加。 kIWQ`)'
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越小的 f/# 意味著越大的光學直徑(f/#1小,口徑大于f/#2)