¿Qué es la potencia óptica de un sistema óptico y por qué es un indicador muy importante de un sistema óptico? ¿Cómo se define la unidad de potencia óptica?

1. ¿Cuál es la configuración óptica ideal?

Un sistema óptico que puede formar una imagen ideal se denomina sistema óptico ideal o sistema óptico ideal, o sistema óptico para abreviar.

1. ¿Qué condiciones se requieren para que un grupo de luces ideal forme una imagen perfecta?

Las condiciones para una imagen perfecta de un grupo de luz ideal son: el haz de luz concéntrico en el espacio del objeto se puede convertir en un haz de luz concéntrico en el espacio de la imagen, es decir, la imagen compuesta de luz de un el punto en el espacio del objeto sigue siendo un punto, es decir, la suma del espacio del objeto y el espacio de la imagen es una correspondencia entre líneas;

2. ¿Cuál es la diferencia entre el llamado grupo de luz ideal en óptica paraxial (gaussiana) y el grupo de luz ideal en óptica aplicada?

Los grupos ópticos en la óptica paraxial (como la combinación de esferas refractivas o grupos de lentes, etc.) no están estrictamente diseñados. Sólo en la región paraxial se puede formar una imagen perfecta, es decir, la formación de imágenes. El alcance y el ancho del haz son infinitos.

En los grupos de luz reales, como las imágenes de lentes de fotografía, los objetos siempre tienen un tamaño determinado y también se requiere que el haz de cada punto del objeto tenga un ancho determinado. En óptica aplicada se define como un sistema óptico ideal en el que un haz de luz arbitrariamente grande forma una imagen perfecta dentro de un rango arbitrariamente grande. Los grupos ópticos en óptica aplicada, como las lentes fotográficas, aunque están diseñados rigurosamente, todavía no pueden formar imágenes perfectas. Por tanto, los sistemas ópticos ideales en óptica aplicada son sólo aproximaciones de grupos ópticos reales. Sin embargo, la calidad de imagen de los sistemas ópticos reales se puede comparar y estimar utilizando las características de la luz ideal para sintetizar imágenes.

En un sistema óptico ideal en un medio homogéneo, la luz tanto en el espacio del objeto como en el espacio de la imagen es una línea recta. Un poco en el espacio de objetos o un poco en el espacio de imágenes. Por tanto, la posición de objetos e imágenes puede ser determinada por la luz mediante relaciones geométricas. Esta relación geométrica de las imágenes de objetos se denomina imagen lineal (o transformación lineal y óptica lineal).

3. ¿Cuáles son los principales contenidos de la teoría óptica lineal?

* * *Los contenidos principales de la teoría óptica lineal son los siguientes:

(1) Cada punto en el espacio de objetos corresponde a un punto en el espacio de imágenes, y solo hay un punto ; this Los dos puntos se denominan * * * puntos de yugo del espacio objeto-imagen;

(2) Cada línea recta en el espacio objeto corresponde a una línea recta en el espacio imagen, y este par de líneas rectas correspondientes se llama imagen-objeto dos La * * * línea de yugo del espacio;

(3) Si cualquier punto en el espacio del objeto está en una línea recta, entonces el * * * punto de yugo en el espacio de la imagen también debe estar en el yugo * * * de la línea recta en línea;

④Cualquier plano en el espacio de objetos corresponde a un plano en el espacio de la imagen.

2. ¿Cuál es el significado del grupo de luces ideal?

A la hora de diseñar un sistema óptico, el diseñador primero debe tener una idea clara y plantear requisitos específicos en función de las condiciones de uso. Como por ejemplo la posición de objetos e imágenes, ampliación, corrección de imágenes, dimensiones longitudinales y laterales de sistemas ópticos, etc. Los requisitos anteriores deben calcularse en función de la teoría del grupo de luz ideal para obtener datos.

Para estudiar o analizar un sistema óptico existente, como la lente fotográfica que nos ocupa, es necesario aplicar la teoría de un sistema óptico ideal, determinar el papel de cada elemento óptico y comprender la relación entre cada elemento.

3. ¿Cuáles son los puntos básicos de un grupo de luces ideal?

Sabemos que * * * la teoría óptica de líneas es el punto entre el objeto y la imagen, y la línea corresponde a la línea. Utiliza principalmente la luz para determinar la posición del objeto y la imagen a través de formas geométricas. relaciones. La relación geométrica entre el objeto y la imagen generalmente está formada por varios pares de rayos de luz típicos con propiedades ópticas especiales, y luego la posición y el aumento (aumento horizontal y aumento angular) del objeto y la imagen se determinan en función de la relación de esquina de la figura. Hay tres pares de puntos de yugo en el eje óptico principal del grupo óptico: foco, punto principal y nodo, denominados colectivamente puntos base.

1. ¿Cuáles son el foco y el plano focal de un grupo óptico ideal?

Ya sea que un grupo de luces sea simple (como una esfera refractiva y una lente delgada) o complejo (como una lente fotográfica compuesta por múltiples lentes), siempre que se considere un grupo de luces ideal, el objeto se verá así * * *La relación de yugo puede ser determinada por algunos puntos base y planos base. En cuanto a los detalles del grupo de luces, como la curvatura y el espaciado de la superficie refractiva y los materiales ópticos que componen la lente, no es necesario considerarlos, como se muestra en la Figura 2-21. La Figura 2-21 (a) muestra el grupo de luces positivas (grupo de luces convergentes), el foco del objeto está en el espacio del objeto y el foco de la imagen está en el espacio de la imagen. La Figura (b) muestra el grupo de luces negativas (divergentes); donde el foco del objeto está en el espacio de la imagen y la imagen El foco está en el espacio del objeto. Varios rayos de luz incidentes divergen después de atravesar el grupo de luz negativo. En la figura solo se muestran la primera y las dos últimas superficies refractivas del grupo óptico y el eje óptico principal. El haz de luz incidente paralelo al eje principal (el punto del objeto está infinitamente lejos en el eje principal del espacio del objeto) y el haz de luz saliente que pasa a través del grupo óptico se cruzan con un punto F' en el eje principal del espacio de la imagen. F' se denomina foco de imagen (o difocal o bifocal) del grupo óptico. El plano vertical que pasa por F' se denomina plano focal cuadrado de la imagen del grupo óptico (el segundo plano focal y el plano focal posterior, el punto del objeto F del punto de yugo * * * en el infinito se denomina foco del objeto (el); primer enfoque y el enfoque frontal), el plano del eje vertical que pasa por F se llama plano de enfoque del objeto (plano de enfoque frontal y primer plano de enfoque), (Figura (a), (b)).

F y F' no son * * * puntos de yugo, porque el punto del objeto está colocado en F y la imagen no está en F', y viceversa. Al igual que el plano focal cuadrado, el plano yugo es un plano de eje vertical ubicado en el infinito del objeto. Los rayos de luz paralelos desde cualquier dirección provenientes de un objeto en el infinito convergerán hacia un punto (foco secundario) en el plano focal de la imagen después de pasar por el grupo óptico, el plano focal del objeto se conjuga con un plano perpendicular al principal; eje en el infinito, por lo tanto, el haz de luz emitido desde cualquier punto del plano focal del objeto será paralelo al eje óptico secundario que pasa por ese punto después de pasar por el grupo óptico. Las propiedades del plano focal mencionadas anteriormente se utilizan a menudo al dibujar círculos ópticos.

2. ¿Cuáles son los puntos principales y los planos principales del grupo de luces ideal?

①¿Qué son los puntos principales y los planos principales?

Cualquier grupo óptico ideal tiene un par de planos de yugo con un aumento lateral igual a más uno. El plano principal del objeto pertenece al objeto, y los puntos sobre su eje se denominan puntos principales del objeto (o el primer punto principal, el antiguo punto principal de la imagen se denomina plano principal de); la imagen, y los puntos sobre su eje se denominan plano principal de la imagen. H y H' representan el punto principal delantero y el punto principal trasero respectivamente. Las figuras 2-22 (a) y (b) muestran los puntos principales y los planos principales de la lente convexa. El haz de luz emitido desde el foco f del objeto se refracta dos veces y luego se vuelve paralelo al eje óptico principal; el haz de luz paralelo al eje óptico principal se refracta dos veces y luego pasa a través del foco de la imagen. En ambas figuras, cada par de líneas de yugo * * * se extiende y se cruza. El lugar geométrico de estos puntos de intersección es el plano del eje longitudinal, que es el plano principal, y su intersección con el eje principal es el punto principal.

(2) ¿Por qué el plano principal es un yugo * * * con un aumento lateral igual a más uno?

En la Figura 2-23, H1 es el punto de intersección de dos líneas de yugo con flechas dobles en el plano principal del objeto; H'1 es la intersección de las dos líneas de yugo con una sola flecha en el; plano principal de la imagen. Se puede ver en la Figura 2-22 que no importa si es la luz emitida desde F o la luz incidente paralela al eje óptico principal. La altura incidente (la distancia desde la intersección del rayo de luz incidente y el plano principal del objeto hasta el eje principal) es arbitraria; el rayo saliente en la Figura 2-22(a) es exactamente el rayo incidente en la Figura (b). ; si la luz incidente en las dos imágenes tiene alturas iguales, la altura del rayo saliente (la distancia desde la intersección del rayo saliente y el plano principal de la imagen hasta el eje principal) debe ser igual. Por lo tanto, la situación que se muestra en la Figura 2-23 es completamente alcanzable. En este caso, H1 puede considerarse como el punto de convergencia de dos rayos incidentes: un punto de objeto virtual en el plano principal del objeto, y H'1 puede considerarse como el punto de imagen virtual de H1. El par de puntos de yugo * * * están en el mismo lado del eje principal y a la misma altura del eje principal, por lo que el aumento lateral es positivo. De manera similar, los dos segmentos de línea H1H y H'1H' también son *yugo. Si esta figura gira alrededor del eje, los dos planos donde se encuentran H1H y H'1H' también son yugos.

La distancia focal y la distancia al objeto se basan en el punto principal H del objeto, siendo el derecho positivo y el izquierdo negativo, la cantidad de imagen toma H' como origen de las coordenadas; , que también es positivo a la derecha y negativo a la izquierda. Sin embargo, el volumen de materia no se puede calcular a partir de H'; la cantidad de imagen no se puede calcular a partir de h.

4. ¿Cuál es la relación entre los objetos del grupo de luces ideal y la imagen?

Para encontrar la imagen de un objeto conocido en un grupo de luces ideal, puedes utilizar el método gráfico (dibujo) y el método analítico (algebraico):

1. método gráfico?

De acuerdo con las propiedades del foco y punto principal del grupo de luces y la posición del punto, línea y superficie en el espacio del objeto, la posición del * * * punto de yugo, línea y La superficie se puede obtener utilizando métodos gráficos, lo que se denomina método gráfico.

(a) En condiciones de imagen ideales, los rayos de luz emitidos desde un punto se encontrarán en un punto después de ser refractados por el grupo de lámparas. Entonces, para determinar la posición del punto de la imagen, solo necesitamos encontrar los rayos de yugo * * * de dos rayos típicos en el espacio de la imagen, y su intersección es el punto de la imagen. Como se muestra en la Figura 2-24, se conocen los puntos clave h y h ′ del sistema; se conocen las posiciones de los puntos de enfoque F y F ′, y también se conocen la posición y el tamaño del objeto del eje vertical PQ. Encuentra la posición y el tamaño de su imagen. Primero, el rayo QM paralelo al eje óptico principal pasa por el punto Q y pasa por el plano principal del objeto en el punto M. Según las propiedades del foco y del plano principal, el rayo de salida M’p’ del rayo QM refractado por el sistema óptico debe pasar por el foco posterior F’. Luego se dibuja un rayo desde el punto Q a través del foco del objeto. La superficie principal frontal está en el punto N, por lo que su rayo yugo N'Q' debe ser paralelo al eje principal. El punto de intersección Q' de las dos líneas de refracción es el punto imagen del punto Q; el segmento del eje vertical Q'P' que pasa por Q' es la imagen de PQ.

(b) Si el punto del objeto está en el eje principal, los dos rayos típicos anteriores se superponen para formar un rayo que se propaga a lo largo del eje principal. Por lo tanto, la luz debe introducirse en cualquier dirección y, para determinar la dirección de la luz, es necesario aplicar las propiedades del plano focal. Como se muestra en la Figura 2-25(a), utilice el método gráfico para encontrar el punto de imagen del punto A en el eje: si A se considera como cualquier luz incidente AM, entonces la luz se puede considerar como un haz paralelo (oblicuo). haz) emitido desde un punto de objeto infinitamente alejado del eje ), y luego use un rayo auxiliar paralelo a él detrás del foco frontal F. Estos dos rayos forman un haz paralelo oblicuo. Deben converger en un punto del plano focal de la imagen. Esto puede determinarse mediante la luz auxiliar, porque después de que la luz auxiliar sale del sistema, debe ser paralela al eje óptico principal y cruzarse con el plano focal posterior en B'. A partir de aquí, se puede determinar la dirección de la luz. y su intersección con el eje principal A' es el Se requiere un punto de imagen. También puede usar el método que se muestra en la Figura 2-25 (b) para encontrar el punto de imagen A';

2. ¿Cuál es el método de análisis?

Si se conoce la posición del objeto con respecto al grupo óptico, el método de utilizar fórmulas para calcular la posición y el tamaño de la imagen se denomina método analítico.

Este método no es tan conveniente e intuitivo como el método de dibujo, pero es más preciso. Debido a los diferentes orígenes de las coordenadas, se puede dividir en fórmula de Newton y fórmula de Gauss. Como se muestra en la Figura 2-26. x es la distancia del objeto focal, con el punto F como origen, x' es la distancia de la imagen focal y el punto F' es el origen. Los símbolos son negativo izquierdo y positivo derecho. Todas las marcas en la figura son posiciones geométricas (valores positivos).

(1) ¿Cómo derivar la fórmula de Newton?

Como se muestra arriba, hay cuatro triángulos: 1, 2, 3, 4. Se puede utilizar la siguiente fórmula:

La tasa de aumento lateral relativa a la fórmula de Newton

(2) ¿Cómo derivar la fórmula gaussiana?

Como se muestra en la figura anterior, S representa la distancia (distancia del objeto) desde el punto del objeto P hasta el punto principal del objeto H, S 'representa la distancia desde el punto de la imagen P' hasta el punto de la imagen principal H ', y S y S ' El símbolo toma los puntos principales (H y H') como origen de las coordenadas, que siguen siendo negativas izquierda y positivas derecha. Se puede ver en la figura: x = s-f usado. En este momento, la fórmula f =-f=-f ' se convierte en:

Suma f ' en ambos lados, luego sustituye x'+f' = s ' y x+f = s, y ordena out:

La fórmula gaussiana anterior y su ampliación lateral se derivan de la fórmula de Newton. A su vez, la fórmula de Newton también puede derivarse de la fórmula de Gauss o puede derivarse directamente de la relación de las esquinas en el diagrama de trayectoria de la luz;

Cualquier tipo de lente fotográfica, siempre que se considere un grupo de luz ideal, se puede dibujar según el método de la Figura 2-26 para encontrar la posición de la imagen después de obtener el punto base.

5. ¿Por qué el aumento del conjunto de luces combinado es igual al producto del aumento de cada parte?

Un sistema óptico puede estar compuesto por un componente o por varios componentes, y cada componente puede estar compuesto por una lente y varias lentes. Cada componente puede verse individualmente como un grupo óptico. Por ejemplo, la lente de zoom de una cámara generalmente consta de cuatro partes: un grupo fijo frontal, un grupo de zoom, un grupo de compensación y un grupo fijo trasero. El aumento de una lente zoom es igual al producto de sus cuatro partes. A continuación, derivamos el aumento de un sistema óptico que consta de tres elementos. Si la longitud del objeto es y, las alturas de imagen a través de los tres componentes son y'1, y'2 e y'3. Demuestre:

β=β1β2β3 (2-24)(b)

Porque la imagen del primer grupo de luces es el objeto del segundo grupo de luces, es decir:

y2=y'1

La imagen del segundo grupo de luces es el objeto del tercer grupo de luces, es decir:

y3=y'2

El tercero La imagen de cada grupo de luces es también la imagen del grupo de luces combinado, es decir:

y'3=y '

6. potencia del grupo de luces combinado?

La potencia óptica de un sistema óptico es una representación numérica del grado de convergencia o divergencia de un sistema óptico. Su valor se mide mediante n'/f' o n/f. representa la luz del grupo óptico Potencia focal, entonces:

Si el grupo de luz se coloca en el aire

La fotografía ordinaria es aplicable a la situación que se muestra en la fórmula (2-27) . La potencia positiva del sistema óptico significa que es un grupo positivo, que tiene un efecto convergente sobre la luz; una J negativa significa que el grupo de luz es un grupo negativo, que tiene un efecto divergente sobre la luz. La lente de una cámara suele ser un grupo óptico combinado que consta de un grupo luminoso con potencia positiva y negativa. La potencia de este grupo óptico combinado debe ser positiva. La lente de distancia focal corta de la cámara (lente ojo de pez, lente gran angular) es más potente, lo que hará que el haz saliente tenga un efecto de desviación muy grande en relación con el haz incidente. Los sistemas de teleobjetivo (sistemas afocales) no desvían el haz (solo cambian la apertura del haz), la potencia óptica es cero y la distancia focal es infinita.

7. ¿Cuál es la fórmula general de un grupo de luces ideal para visualizar un objeto de cualquier tamaño con un haz de cualquier ancho?

En la Figura 2-27, el rayo PM emitido por el punto P del objeto forma un ángulo U con el eje óptico. El plano principal de intersección está en el punto M, y la altura incidente es la. * * * yugo de h..PM Ray M'P' corta el plano principal en el punto M', y su ángulo con el eje óptico es u'. Compuesto por los triángulos rectángulos △PMH y △P'M'H'

Para un grupo óptico ideal, la fórmula anterior es aplicable a cualquier valor de u (o y) y u' (o y'), por supuesto cuando También se aplica cuando u (o u') tiende a cero:

Comparado con el invariante lagrangiano muy' = n' u' y ' en la fórmula (2-6), podemos obtener:

Si el objeto y la imagen son los mismos:

f=-f '

Reemplace (2-29) con (2-28):

El grupo óptico utiliza un haz ancho arbitrario para obtener imágenes de un objeto de cualquier tamaño usando una fórmula general: la fórmula de Lah.

8. ¿Qué es la ampliación angular?

Como se muestra en la Figura 2-27, al pasar por un par de * * * puntos de yugo en el eje óptico, tome un par de * * * rayos de yugo PM y P'M ', que son consistentes con el eje óptico. Los ángulos son U y U' respectivamente. La relación de las tangentes de estos dos ángulos se llama ampliación angular de un par de * * * puntos de yugo, es decir:

Sustituye la relación entre tgu ' y tgu en la fórmula (2-28) para get

p>

Si los sistemas ópticos están en el mismo medio, entonces

Obviamente, el aumento angular no tiene nada que ver con los ángulos u y u', sino solo la posición del objeto.

En el mismo par de puntos de yugo, la relación tangente de todos los rayos del yugo al eje óptico es constante.

9. ¿Cuáles son los nodos del grupo óptico?

1. ¿Cuáles son los nodos del grupo de luces?

Sobre el eje principal del grupo óptico, se encuentran un par de puntos de yugo con aumento diagonal igual a positivo 1, que se denominan nodos del grupo óptico. Los que pertenecen al lado del objeto se denominan nodos del lado del objeto y los que pertenecen al lado de la imagen se denominan nodos del lado de la imagen. Representado por K y K’ respectivamente. El ángulo es igual a más uno, lo que significa que un par de líneas de yugo * * * que pasan por el nodo son paralelas y en la misma dirección, como se muestra en la Figura 2-28.

2. ¿Cómo determinar la ubicación del nodo?

Los resultados anteriores muestran que la distancia entre el nodo del objeto y el foco del objeto es igual al valor del enfoque de la imagen, como f '

Si el grupo óptico está en el mismo medio , el nodo coincide con el punto principal. En la fotografía normal, la lente está en el mismo medio: el aire. Si se trata de una lente delgada, los cuatro puntos de los puntos principales delantero y trasero y los nodos delanteros y traseros se combinan en uno, llamado centro óptico, representado por O, por lo que el punto O tiene las propiedades de ambos puntos principales y nodos.

3. ¿Cómo dibujar un diagrama de trayectoria de luz utilizando los atributos de los nodos?

En el pasado, usábamos las propiedades de enfoque y puntos principales para encontrar imágenes gráficamente. De manera similar, el uso del foco y las propiedades de los nodos también se puede utilizar para buscar imágenes gráficamente. Como se muestra en la Figura 2-29, cuando la lente de la cámara se coloca en el aire, el punto principal coincide con el nodo y se conocen las posiciones del punto principal y el foco. Si el punto Q del objeto PQ guía un rayo a través del nodo frontal (es decir, el punto principal frontal), entonces * * * el rayo yugo debe pasar a través del nodo posterior (es decir, el punto principal posterior) y ser paralelo al rayo incidente; luego haga un rayo paralelo al eje óptico o a través del foco del objeto, el rayo que emerge de su yugo debe pasar por el foco de la imagen o ser paralelo al eje óptico principal y cruzarse con el rayo que lo atraviesa; el nodo de la imagen en el punto Q', que es la imagen del punto Q, que pasa por El segmento del eje vertical P'Q' del punto Q es la imagen del objeto PQ.

4. ¿Cuáles son las aplicaciones de las propiedades físicas de los nodos?

Las características de los nodos no sólo se utilizan para dibujar diagramas de trayectoria de luz, sino que también se utilizan en cámaras panorámicas, llamados puntos de inflexión. Su principio es girar la lente de la cámara alrededor del eje del nodo de la imagen y cambiar su imagen negativa en un arco con la distancia de la imagen como radio, de modo que se puedan tomar fotografías de escenas grandes.

Como se muestra en la Figura 2-30, la multitud fotografiada está en un arco con el nodo de la imagen K' como centro y la suma de la distancia al objeto y la distancia entre los dos nodos como radio; Se coloca la película. El nodo posterior es el centro y la distancia de la imagen es el radio de la superficie del arco. Las máquinas de transferencia comunes suelen estar equipadas con ranuras (ventanas de exposición) antes y después de la lente. La luz del sujeto debe pasar a través de dos rendijas al mismo tiempo (la primera es la luz incidente y la segunda es la luz de salida) para sensibilizar una pequeña área de la película y formar una imagen clara. Cuando la rendija de la ventana de exposición está ubicada en U, la luz del sujeto superior izquierdo puede formar una imagen clara en un área pequeña de la película A a través de la lente cuando la lente fotográfica y la rendija de la ventana de exposición giran; en el sentido de las agujas del reloj alrededor del punto k' hacia el frente, la luz incidente del sujeto en frente puede formar una imagen clara en un área pequeña B de la película a través de la lente fotográfica mientras la lente de la cámara gira, la rendija de la ventana de exposición escanea la imagen; Película entera en secuencia, y se puede obtener una imagen más grande Fotos de la escena.

X. ¿Cómo determinar el punto base de la lente fotográfica?

Aunque el punto base de la lente fotográfica es invisible e intangible, existe objetivamente y se puede medir. No cubrimos la cuestión de cómo determinar con precisión el punto base, sino que solo presentamos métodos simples y económicos.

1. ¿Cómo determinar el enfoque?

La lente fotográfica en su conjunto es un grupo de luz positiva, que equivale a una lente gruesa y desempeña el papel de condensar la luz. Para una lente expuesta a la luz solar directa, como se muestra en la Figura 2-31, use una pantalla pequeña (como un trozo de papel blanco) para moverse hacia la izquierda y hacia la derecha a lo largo del eje óptico detrás del grupo de luces. Si se mueve a A o B, el diámetro del punto en la pantalla es mayor, excepto que el punto es más pequeño en F', que se puede aproximar como un punto (donde se puede quemar la pantalla de papel), F' es el foco posterior de la lente; de ​​manera similar, se puede cambiar la lente hacia la izquierda y hacia la derecha para medir el enfoque f del objeto.

2. ¿Cómo determinar el punto principal y el nodo principal de la lente?

En la fotografía ordinaria, la lente siempre está colocada en el aire, y el punto principal del objeto coincide con el nodo del objeto; el punto principal de la imagen coincide con el nodo de la imagen. Por lo tanto, siempre que se midan sus nodos, los puntos principales se miden naturalmente. Es necesario medir los nodos en función de sus propiedades.

Como se muestra en la Figura 2-32: Mantenga el objeto y el plano de la imagen estacionarios. Gire la lente alrededor de un eje perpendicular al papel. Cuando la posición del eje es diferente, la posición del punto de la imagen también lo es. Sin embargo, cuando el eje pasa por el nodo posterior de la lente, la posición del punto de la imagen permanece sin cambios. La lente que se muestra en la Figura (a) está estacionaria y el punto de imagen del haz paralelo es p'; la lente gira un pequeño ángulo en el sentido de las agujas del reloj alrededor del punto de imagen K' como se muestra en la Figura (b), y la posición del punto de imagen permanece. sin cambios; como se muestra en la Figura (b) c). Cuando el eje no pasa por el nodo posterior, la lente gira un pequeño ángulo, pero la posición del punto de la imagen cambia. Debido a que los dos nodos son * * * puntos de yugo con un aumento angular igual a 1 positivo, la dirección de la luz incidente en la Figura 2-32 es a lo largo de la dirección x del eje de abscisas, por lo que la luz saliente del nodo trasero debe ser paralelo a la luz incidente, que es La intersección de los planos de la imagen es el punto de imagen claro de los haces paralelos.

Trasplace lentamente la lente de la cámara a lo largo del eje X mientras la gira suavemente alrededor del eje (O) perpendicular a la superficie del papel hasta que la imagen de un haz paralelo o una escena infinita no se desplace al girar.

En este momento, el centro de rotación O coincide con el nodo trasero, por lo que el punto K' se puede determinar con precisión si se gira la lente, y también se puede medir el nodo frontal de la lente;

XI. ¿Cómo plantear los puntos básicos de un objetivo fotográfico?

Las dimensiones estructurales de varios tipos de cámaras se determinan según los requisitos de uso. El contenido estructural incluye la composición del sistema, la distancia focal de cada componente, la posición relativa y el tamaño lateral de cada componente. Entre ellos, la disposición del punto base de la lente fotográfica afecta directamente el tamaño axial (longitud) de la cámara, y la apertura de la lente afecta directamente el tamaño lateral de la cámara.

1. ¿Cuáles son las partes principales de la dimensión horizontal de la lente fotográfica?

(1) ¿Cuál es la distancia de posicionamiento del plano de la imagen?

La distancia entre la superficie del extremo de posicionamiento axial del cilindro de la lente que coincide con la montura de la lente y el plano focal de la lente (plano de la ventana de exposición) se denomina distancia de posicionamiento del plano de la imagen.

(b) ¿Cuál es la distancia de trabajo posterior (intercepción posterior, distancia focal del vértice posterior, distancia focal del vértice de la imagen)? La distancia desde el vértice posterior de la última lente de una lente fotográfica hasta el foco de su imagen se denomina distancia de trabajo posterior.

(c)¿Cuál es la distancia focal frontal?

La distancia desde el vértice frontal de la lente de la cámara hasta el foco del objeto se llama distancia focal del vértice frontal. Su valor determina la distancia entre la lente frontal y el plano del objeto.

(d)¿Qué es la longitud óptica?

La distancia desde el vértice delante de la primera lente de la lente fotográfica hasta el vértice detrás de la última lente se llama trayectoria óptica de la lente fotográfica.

2. ¿Cuántas categorías de lentes de fotografía se dividen según la distancia focal?

Las lentes fotográficas se pueden clasificar según diferentes criterios. La distancia focal se puede dividir en tres categorías: lente estándar, lente gran angular y teleobjetivo.

(a)¿Qué es una lente estándar?

En las series de lentes utilizadas por las cámaras, las lentes fotográficas con distancias focales cercanas a la diagonal del marco suelen denominarse lentes fotográficas estándar. Por ejemplo, la cámara réflex de lente única Canon 135 tiene un tamaño de marco de 24 mm × 36 mm y su serie de lentes fotográficos * * * está equipada con 55 tipos de lentes fotográficos con diferentes distancias focales y rendimiento. Una lente fotográfica con una distancia focal de 50 mm (longitud diagonal del marco de 43,27 mm) se denomina lente estándar de la cámara 135.

(b)¿Qué son los lentes fotográficos de distancia focal larga y de distancia focal corta? Por lo general, una lente con una distancia focal más larga que una lente estándar se llama teleobjetivo; una lente con una distancia focal más corta que una lente estándar se llama lente fotográfica de distancia focal corta.

3. ¿Cuáles son las disposiciones de puntos básicas de las lentes fotográficas?

Las lentes de fotografía comunes se colocan en el aire, y los nodos y puntos clave coinciden, por lo que solo se estudia la distribución del enfoque de la lente y los puntos clave. La distribución de los puntos básicos es diversa, sólo damos algunos ejemplos para ilustrar.

Ejemplo 1: una lente Kirk de 120, el tamaño del marco es de 56 mm × 56 mm y el tamaño de la diagonal es de 79,20 mm. Entre ellos, -lF es la distancia focal del techo frontal, lF es la distancia focal del techo trasero. distancia de trabajo. La distribución del enfoque del objeto (imagen) y los puntos principales del objeto (imagen) se muestra en la Figura 2-33. La Figura 2-34 muestra la distribución del punto base de la lente Nico de 50 mm. f y f' son el foco del objeto y la imagen; h y h' son los puntos principales del objeto y la imagen; -f es la distancia focal del objeto; f' es la distancia focal de la imagen; es la distancia de trabajo inversa; -lF es la distancia de trabajo frontal; △ es la trayectoria óptica; l es la longitud del tubo de la lente; Para lentes de fotografía comunes, f generalmente se ubica antes del vértice frontal.

Para el ejemplo 2, la distribución de puntos básica del teleobjetivo se muestra en la Figura 2-35 (a) y (b). Para fotografiar objetos distantes y hacer que los objetos distantes formen una imagen más grande en el plano de la imagen, se debe utilizar una lente de distancia focal larga. La distancia focal es larga y la estructura de la cámara es correspondientemente mayor. Para acortar la longitud del cañón, a menudo se adopta una estructura en la que los grupos positivo y negativo están separados y el grupo positivo está al frente. La figura (a) muestra un objetivo teleobjetivo Kirk con una distancia focal de 100 mm ~ 500 mm; un campo de visión de 20° ~ 40° y una apertura relativa de 1:8 a 1:3,5; Lente de fotografía de larga distancia focal. Esta estructura de teleobjetivo permite empujar la superficie principal horizontalmente hacia el espacio del objeto. La longitud del tubo (χ) es menor que la distancia focal (f') y generalmente se puede acortar en un tercio.

La Figura 2-35 (b) es el diagrama de la estructura óptica de Nico, Q-Auto 400 mm, teleobjetivo 1:4.5, y la distribución del punto base se muestra en la Figura (b). Se puede ver que la distribución del punto base del mismo teleobjetivo no es exactamente la misma. La imagen (a) H' está ubicada fuera del ápice frontal (izquierda); la imagen (b) H' está ubicada en el medio del grupo de lentes detrás del ápice frontal.

Ejemplo 3: La distribución del punto base de una distancia focal corta (teleobjetivo reflectante) se muestra en la Figura 2-35 (c). En fotografía o cinematografía en general, para obtener imágenes con un gran campo de visión y una rica tridimensionalidad, se debe utilizar una lente gran angular con una distancia focal corta. Dado que es necesario colocar un divisor de haz o un elemento reflectante entre la lente del objetivo y la película, es deseable que la lente tenga una distancia de trabajo trasera larga. Por lo tanto, es aconsejable adoptar la estructura de teleobjetivo inverso que se muestra en 2-35 (c), de modo que se pueda obtener una distancia de trabajo trasera mayor que la distancia focal.

En resumen, las posiciones de los puntos principales H y H' de diferentes lentes fotográficos en relación con el cilindro del objetivo son diferentes: algunos están ubicados cerca de las hojas de apertura, otros están ubicados delante del cilindro del objetivo, y algunos están ubicados detrás del cilindro del objetivo. Otros están fuera del objetivo de la cámara. Por lo general, H se encuentra en el lado del objeto y H’ se encuentra en el lado de la imagen.

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