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1、第 4章 習 題1. 設 照 相 物 鏡 的 焦 距 等 于 75mm,底 片 尺 寸為 55mm55mm， 求 該 照 相 物 鏡 的 最 大視 場 角 等 于 多 少 ？2. 設 照 相 物 鏡 焦 距 f 75mm， 在 明 視 距 離觀 察 時 容 許 的 彌 散 斑 直 徑 Z 0.02175mm,試 分 析 光 圈 數(shù) F 2.8、 5.6和 11時 ， 對 于對 準 平 面 P=10m的 景 深 情 況 。 O2O4A F1B O1 O3F1F2 ABF23. 如 圖 所 示 ， 有 一 光 學 透 鏡 組 O 1 ,O 2 的 口 徑D1=D2=50mm,焦 距 f1=f2=1
2、50,兩 透 鏡 間 距 為 300mm,并在 中 間 置 以 光 孔 O3,口 徑 D3=20mm,透 鏡 O2右 側(cè) 150mm出 置 一 光 孔 O4,孔 徑 D4=40mm,平 面 物 體 處 于 透 鏡 O1左側(cè) 150mm處 。 1） 求 孔 徑 光 闌 和 入 瞳 出 瞳 的 大 小 和 位 置 ？2） 求 視 場 光 闌 和 入 窗 出 窗 的 大 小 和 位 置 ？ O4 首 先 ， 將 系 統(tǒng) 中 所 有 零 件 的 光 孔 成 像 到 物 空 間 ，用 計 算 方 法 確 定 其 位 置 和 大 小 。第 二 步 ， 由 物 面 中 心 A點 對 各 個 像 的 邊 緣
3、引 直 線 ， 入射 光 瞳 是 其 中 張 角 最 小 者 ， 對 應 的 物 為 孔 徑 光 闌 。O2 A O1 O2 PP1P2F1P1P2 (2)計 算 這 些 像 的 邊 緣 對 入 瞳 中 心 的 張 角 大 小 。 張 角 最小 者 即 為 入 射 窗 ， 入 射 窗 對 應 的 光 學 零 件 2入 射 窗 邊 緣 對 入 瞳 中 心 的 張 角 為 物 方 視 場 角 ， 同時 也 決 定 了 視 場 邊 緣 點 。 視 場 光 闌 經(jīng) 后 面 光 學 零 件 所成 的 像 即 為 出 射 窗 ， 出 射 窗 對 出 瞳 中 心 的 張 角 即 為 像方 視 場 角 。2視
4、 場 光 闌 的 確 定 方 法 ： (1)將 所 有 光 孔 經(jīng) 前 面 的 光 學 系 統(tǒng) 成 像 到 物 空 間 ， 確定 入 瞳 中 心 位 置 (實 際 上 在 確 定 孔 徑 光 闌 時 這 一 步 驟已 完 成 )。 例 1： 有 一 個 由 三 個 光 學 零 件 組 成 的 光 組 ， 透 鏡O1,其 口 徑 D1 4mm f1=36mm， 透 鏡 O2， 其口 徑 D2 12mm， f2=15mm,二 透 鏡 間 隔195mm， 在 離 透 鏡 O1右 180mm處 設 有 一 光 孔D3 10mm， 物 點 離 透 鏡 Ol為 -45mm 1） 求孔 徑 光 闌 和 入
5、瞳 出 瞳 的 大 小 和 位 置 ?2)求 視 場 光闌 和 入 窗 出 窗 的 大 小 和 位 置 ？A O 1 O2D3180195 F245 D1=4m m D3=10m m D2=12m m 解 ： 光 孔 D3經(jīng) O1成 像 mmfl fll 4536180 36180 13 133 在 O1左 方 與 物 點 重 合 mmDllD 5.21018045 3 333 A O1 O2D3180195 F245 D1=4m m D3=10m m D2=12m m A O1 O2D3180195 F245 D1=4m m D3=10m m D2=12m m透 鏡 O2經(jīng) O1成 像 mm
6、fl fll 15.4436195 36195 12 122 mmDllD 72.21219515.44 2222 A O1 O2D3180195 F245 D1=4m m D3=10m m D2=12m m（ 1） 求 孔 徑 光 闌 、 入 瞳 、 出 瞳044.0452 1 tgU 6.115.4445 2/72.22 tgU 0 2/5.23tgUU1最 小 ， 故 物 鏡 框 O1是 入 瞳 ， 也 是 孔 徑 光 闌 。 它 經(jīng)O2的 像 為 出 瞳 。 mmfl fll 25.1615195 15195 21 211 mmDllD 33.0419525.16 1111 A O1
7、O2D3180195 F245 D1=4m m D3=10m m D2=12m m（ 2） 求 視 場 光 闌 、 入 窗 、 出 窗 0616.015.4472.2055.0455.2 23 tgtg故 光 孔 O3為 視 場 光 闌 ， 入 窗 與 物 平 面 重 合 ， 大小 為 2.5mm， 出 窗 在 無 窮 遠 。 afF 2/照 相 機 的 光 圈 數(shù) 定 義 為 ： 2222 2 2 pFf Fpf影 響 攝 影 鏡 頭 景 深 的 因 素 ：(1)、 鏡 頭 光 圈 數(shù) ：光 圈 數(shù) 越 大 ， 景 深 越 大 ； 光 圈 數(shù) 越 小 ， 景 深 越 小 ；(2)、 鏡 頭
8、焦 距鏡 頭 焦 距 越 長 ， 景 深 越 小 ； 焦 距 越 短 ， 景 深 越 大 ；(3)、 拍 攝 距 離距 離 越 遠 ， 景 深 越 大 ； 距 離 越 近 ， 景 深 越 小 。 例 2： 已 知 =0.00029rad,對 準 平 面 P=10m， 設 照 相物 鏡 光 圈 數(shù) F 2.8， 試 求 焦 距 f為 56mm時 的 景 深情 況 。解 1： 由 afF 2/ 64.972200029.0100008.2104 00029.0100008.21044 4 2222 2222 2 pa ap ： Ffa 2/ 當 56f 106.5/562/ Ffa 64.972200029.0100008.256 00029.0100008.2562 2 2222 22222 2 pFf Fpf解 2：
《工程光學教學課件》第4章習題
