1、 光圈变化对成像质量的影响? Bus]OF>hu
由于光阑限制光学系统的成像光束口径,从像差的角度考虑,当光圈变化时,凡是与口径有关的像差,如球差(与口径有关)、彗差(既与口径又与视场有关)将会发生变化。小光圈时,由于光阑挡去了远轴光线,弥散圆的直径就小,图像就会清晰。大光圈时弥散圆直径就大,图像就会比较模糊,从而直接影响成像质量。 ^r,0aNzAs
在照相镜头中,光圈数增加一档(光孔缩小一档,此时通光面积减小一倍),球差就缩小一半。因此在拍摄时,只要光线条件允许,可以考虑使用较小的光圈来减小球差的影响。 u$FL(m4
同样,在拍摄时也可以采取适当采用较小的光圈来减少彗差对成象的影响。 p
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与彗差不同,像散仅仅与视场有关,与孔径没有关系。即使光圈开得很小,在子午和弧矢方向仍然无法同时获得非常清晰的像。在广角镜头中,由于视场角比较大,像散现象就比较明显。 <zm:J4&>T
场曲是一种与孔径无关的像差。靠减小光圈并不能改善因场曲带来的模糊。 cl`7|;v|?
畸变并不会影响像的清晰度,而只影响像与物的相似性。畸变与镜头的光圈大小无关,只与镜头的视场有关。因此,缩小光圈并不能改善畸变。 WD1>{TSn
结论:当光圈变化时,由于球差和慧差发生变化,导致成像质量也随之变化。(瞳像差) !<out4Mz"
2、 相对口径与数值孔径的区别在哪里? 4I9Yr
相对口径即F数的倒数,其值为: =入瞳直径/系统的有效焦距; z4(`>z2a
数值孔径定义为: -hq^';,
表示最后一个光学表面与后焦点之间的介质折射率; uw/N`u
表示会聚在焦点的光锥的半角。 l[u17,]S
数值孔径和F数都可用来表示物镜的聚光能力。物在有限远时(如显微系统)较多用数值孔径。物在无穷远时(如望远系统)较多用F数。 J #5V>7G
若光学系统在空气中使用, 。故F数和数值孔径可通过以下关系换算: zK>m4+)~
理论上数值孔径的最大值为1,即F数为0.5,其物理意义是在焦点形成的光锥具有 ^CgN>-xZ?#
180°的角度。由于像质太差,F数为0.5的光学系统是没有实用价值的。 SYh>FF"
3、 随着光线高度和视场角的改变,光线入射角如何变化? ;NQ}c"9
当标准光学表面上的入射光角度开始增大时,像差就产生了。对于给定的曲率,它可以在两种方式下产生。 L9oLdWa(C
对于与光轴平行的光线,如图a和b所示,入射高度的增加也就使光线角度的增加(从图a的3.5°到图b中的17°)。 -q8l"i>h=
如果光线来自不同视场角,但是到达相同高度,那么入射角会有所增加(如图所显示的,上部光线从图a的3.5°到图c的23°)。当两种情况同时发生时,入射角甚至会变得更大(从图a的3.5°到图d中的37°)。对于图c和图d的下部光线,入射角是有所减小的。下部和上部光线之间的不对称就会表示为离轴像差。 dc0&*/`:
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随着光线高度和视场角改变的入射角 abv*X1
当一个系统的F数减少,视场角增加,还有光谱带宽增加时,(需要保持好的成像质量的)光学系统的复杂性也会增加。 Z>l|R C
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越小的 f/# 意味着越大的光学直径(f/#1小,口径大于f/#2)