通常将接收装置是一张感光底片的成像系统叫做摄影系统。如普通(民用)照相机、电影摄像机、以及生产和科研中所用的显微照相机系统、制版光学系统、航空摄影系统、水下摄影系统、空中侦察光学系统、测绘光学系统及信息处理系统等等。
2.什么叫摄影镜头?
摄影系统的物镜俗称为镜头,它是摄影系统的主要组成部分。镜头的光学性能(光学特性)常以三大本领来描述。三大本领为:分辨本领(分辨率)、放大本领(放大率)和聚光本领(常用像面的照度来量度)。
3.摄影镜头的三个参量是什么?
描述摄影镜头光学性能的参量为:焦距、相对孔径和视场角。
(a)为什么镜头的焦距能决定成像的大小?对同一位置的同一物体拍照,使用焦距不同的镜头可获得大小不同的像。焦距大时像亦大,焦距小时像则小。为了说明像跟焦距的关系,简略回顾一下光具组成像的知识(镜头都可认为是光具组)。
①当物在有限远时,由(2-21)式、(2-23)式的关系:
②当物在无限远时,物位于主光轴上的点其通过镜头的光束,可认为是跟主光轴平行的光束;其轴外不同点的入射光束,都是跟主光轴成不同角度的斜平行光束。无限远物体的像一定成在像方焦平面内。图2-
75所示的入射光束是来自物体的边缘点的,利用焦平面的性质或节点的性质便可确定与其共轭的出射光束,出射光束的顶点即为物体边缘点的像。如图所示,像的大小跟焦距的关系为
y'==-f'tgw'
可见,在底片尺寸一定时,镜头的视场角取决于焦距的大小,摄影镜头的应用条件不同,焦距的长短差别很大。最小的焦距只有几毫米如显微摄影镜头或鱼眼摄影镜头;长者可达几米,如远距离和高空摄影用的镜头的焦距;普通风景相机的镜头其焦距介于两者之间,小者十几毫米,大的可达几百毫米。变焦镜头其焦距是可变的(在一定范围内变化)。
(b)什么叫镜头的相对孔径?
镜头的入瞳孔径(直径)D跟焦距的比,即D/f'叫做镜头的相对孔径,它是决定像面照度(聚光本领)和分辩本领的参量(参数)。相对孔径越大,像面照度越大,理论分辨率越高。现在的摄影镜头其相对孔径都比较大。如普通风景相机的相对孔径可达1:2.8,有的可达1:1.20,
这样大的相对口径,对一般摄影的分辨率要求是足够的。对于在特殊条件下的摄影如拍摄高速运动的物体,室内拍照等条件下也能满足照度的需要,但是,对于制版镜头、信息处理镜头、显微照相镜头等,就必须根据分辨率的要求来选择相对孔径。
(c)物镜(镜头)的视场角2ω决定了成像的空间范围。视场角越大,能够拍摄的范围就越大。这个参数是由底片尺寸决定的,底片框就是镜头的视场光阑。如图2-61所示的对角线视场角,若ι=2y′时,则:
y¢=-f¢tgw¢=--f¢tgw(物在无限远)
y¢=by=fx¢y(物在有限远)
可见,底片尺寸一定时,镜头的视场角(或线视y)取决于焦距的大小,焦距越短,视场角越大,或物方线视场(y)越大;反之亦然。两者同时都大(或小)那是不可能的。
摄影镜头可按视场的大小,或按焦距的长短分为一般镜头、广角镜头和长焦镜头。摄影镜头的光学特性直接影响着摄影系统的特性。其光学特性常以它的分辨率、聚光本领像面照度)、放大本领以及景深、焦深等来表示。