第二章攝影原理

1、v 透鏡成像透鏡成像v 光的性質(zhì)光的性質(zhì)v光的傳播規(guī)律光的傳播規(guī)律u光是攝影的必要條件，是攝影的光是攝影的必要條件，是攝影的基礎(chǔ)?；A(chǔ)。u照相機(jī)通過(guò)照相機(jī)通過(guò)光光的作用把物體的影像的作用把物體的影像記錄記錄在感光片在感光片上，并經(jīng)過(guò)上，并經(jīng)過(guò)化學(xué)處理化學(xué)處理，得到影，得到影像。像。電磁波范圍及可見(jiàn)光電磁波范圍及可見(jiàn)光可見(jiàn)光范圍內(nèi)，不同頻率或波長(zhǎng)的光，使人產(chǎn)生不可見(jiàn)光范圍內(nèi)，不同頻率或波長(zhǎng)的光，使人產(chǎn)生不同的色感。同的色感。2.1.1 光與色光與色利用棱鏡分解白光利用棱鏡分解白光n在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，不同頻率或波長(zhǎng)的光波，使人在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，不同頻率或波長(zhǎng)的光波，使人產(chǎn)生不同的色感。產(chǎn)生不同的色感。

2、光的傳播規(guī)律光的傳播規(guī)律n光的傳播規(guī)律：光的傳播規(guī)律：n光在均勻透明介質(zhì)中按直線傳播。光在均勻透明介質(zhì)中按直線傳播。n光在兩種均勻透明介質(zhì)面上的傳播遵守光在兩種均勻透明介質(zhì)面上的傳播遵守反射定律和折射定律。反射定律和折射定律。反射定律反射定律折射定律折射定律v入射角正弦與折射角正弦之比等于一個(gè)入射角正弦與折射角正弦之比等于一個(gè)常數(shù)。常數(shù)。2.2 透鏡成像透鏡成像n攝影鏡頭攝影鏡頭:若干片簡(jiǎn)單透鏡組合而成。若干片簡(jiǎn)單透鏡組合而成。n簡(jiǎn)單透鏡：簡(jiǎn)單透鏡：不僅是鏡頭的組成部分，且其不僅是鏡頭的組成部分，且其性能在有些方面與復(fù)雜的攝影鏡頭相似，性能在有些方面與復(fù)雜的攝影鏡頭相似，為研究復(fù)雜鏡頭提供了必

3、要基礎(chǔ)。為研究復(fù)雜鏡頭提供了必要基礎(chǔ)。2.2.1 透透鏡鏡n1. 透鏡的種類透鏡的種類n由由兩球面組合成兩球面組合成的中間與邊緣厚薄不的中間與邊緣厚薄不同的同的透明體透明體，分為，分為凸透鏡凸透鏡與與凹透鏡凹透鏡。2. 透鏡的主軸和光心透鏡的主軸和光心n主軸或主光軸：主軸或主光軸：通過(guò)透鏡兩球面中通過(guò)透鏡兩球面中心的線稱為主軸或主光軸。心的線稱為主軸或主光軸。n光心：光心：射入透鏡的光線通過(guò)射入透鏡的光線通過(guò)光心光心時(shí)，射出的時(shí)，射出的光線不改變?cè)瓉?lái)的入射方向，即光線不改變?cè)瓉?lái)的入射方向，即射出透鏡的光射出透鏡的光線和射入透鏡的光線保持平行線和射入透鏡的光線保持平行，這一特殊點(diǎn)稱，這一特殊點(diǎn)稱

4、為光心。為光心。2. 透鏡的主軸和光心透鏡的主軸和光心2. 透鏡的主軸和光心透鏡的主軸和光心n對(duì)一球面對(duì)稱的透鏡，其透鏡中心即是光心。對(duì)一球面對(duì)稱的透鏡，其透鏡中心即是光心。n光心在主軸上。光心在主軸上。n通過(guò)光心的光線傳播方向不變。通過(guò)光心的光線傳播方向不變。3. 透鏡的光線會(huì)聚與發(fā)散透鏡的光線會(huì)聚與發(fā)散n根據(jù)光的折射定律，光線通過(guò)凸透鏡（根據(jù)光的折射定律，光線通過(guò)凸透鏡（聚光透鏡聚光透鏡）能使之會(huì)聚，通過(guò)凹透鏡（能使之會(huì)聚，通過(guò)凹透鏡（發(fā)散透鏡發(fā)散透鏡）能使之發(fā)）能使之發(fā)散。散。透鏡的焦點(diǎn)和焦距透鏡的焦點(diǎn)和焦距v焦點(diǎn)至透鏡中心的距離稱為焦點(diǎn)至透鏡中心的距離稱為焦距焦距。v通過(guò)焦點(diǎn)垂直于主軸

5、的平面稱為通過(guò)焦點(diǎn)垂直于主軸的平面稱為焦平面焦平面。2.2.2 透透鏡鏡成成像像n用針孔成像的原理制成的針孔成像箱，將暗箱后端用針孔成像的原理制成的針孔成像箱，將暗箱后端的白紙光屏換成底片，這就是現(xiàn)代照相機(jī)的前身。的白紙光屏換成底片，這就是現(xiàn)代照相機(jī)的前身。1. 針孔成像和透鏡成像針孔成像和透鏡成像針孔成像針孔成像2.2.2 透透鏡鏡成成像像透鏡成像透鏡成像n把把透鏡透鏡裝在針孔的位置上裝在針孔的位置上代替針孔代替針孔，調(diào)整被攝物，調(diào)整被攝物體、光屏與透鏡之間的距離，即可在光屏上得到體、光屏與透鏡之間的距離，即可在光屏上得到一一倒立的實(shí)像倒立的實(shí)像。2.2.2 透透鏡鏡成成像像n透鏡成像與針孔

6、成像的差別：透鏡成像與針孔成像的差別：n針孔成像影像比較模糊，透鏡成像比較清晰。針孔成像影像比較模糊，透鏡成像比較清晰。n針孔必須相當(dāng)小才能成像，且亮度很低，而透針孔必須相當(dāng)小才能成像，且亮度很低，而透鏡孔徑閉針孔大得多，結(jié)成的影像較亮。鏡孔徑閉針孔大得多，結(jié)成的影像較亮。n針孔成像中物、像與針孔的距離無(wú)嚴(yán)格要求，針孔成像中物、像與針孔的距離無(wú)嚴(yán)格要求，而透鏡成像時(shí)必須調(diào)整其距離才能成像清晰。而透鏡成像時(shí)必須調(diào)整其距離才能成像清晰。n像大小與焦距、物距的關(guān)系像大小與焦距、物距的關(guān)系n物距不變的情況下，透鏡焦距的長(zhǎng)短與成像大小物距不變的情況下，透鏡焦距的長(zhǎng)短與成像大小成正比。成正比。n焦距不變情

7、況下，物距大小與成像大小成反比。焦距不變情況下，物距大小與成像大小成反比。2.2.2 透透鏡鏡成成像像n像的放大率是像大小與物大小的比值。像的放大率是像大小與物大小的比值。 放大率像大小物大小放大率像大小物大小2.2.2 透透鏡鏡成成像像u3.透鏡的像差（光行差）透鏡的像差（光行差）u鏡頭的像差：鏡頭的像差：是指鏡頭所成影像的清晰度、明是指鏡頭所成影像的清晰度、明暗層次、顏色、幾何形狀、比例等方面與實(shí)物的暗層次、顏色、幾何形狀、比例等方面與實(shí)物的差別。差別。u產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)透鏡時(shí)，因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)透鏡時(shí)，折射折射和和衍射衍射而而影響成像質(zhì)量的物理現(xiàn)象，是無(wú)法消除的成像不影響成像質(zhì)量的

8、物理現(xiàn)象，是無(wú)法消除的成像不利因素。利因素。2.2.2 透透鏡鏡成成像像球球面面像像差差n產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：透鏡為球形曲面而造成的像差。透鏡為球形曲面而造成的像差。n平行于主光軸的光線，因鏡片各處的曲面厚度不平行于主光軸的光線，因鏡片各處的曲面厚度不一，致使各處透過(guò)光線的折射角不同，產(chǎn)生各處一，致使各處透過(guò)光線的折射角不同，產(chǎn)生各處光線不聚焦于同一焦點(diǎn)的狀況。鏡頭球面凸度越光線不聚焦于同一焦點(diǎn)的狀況。鏡頭球面凸度越大，球差就越大。大，球差就越大。彗形像差（側(cè)球面差）彗形像差（側(cè)球面差）u產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：不在主光軸上的物點(diǎn)發(fā)出的寬光束，不在主光軸上的物點(diǎn)發(fā)出的寬光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)反射或折射后

9、不能聚焦于一點(diǎn)而成模經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)反射或折射后不能聚焦于一點(diǎn)而成模糊像的現(xiàn)象。在垂直于主軸的幕上，可以看到一糊像的現(xiàn)象。在垂直于主軸的幕上，可以看到一個(gè)照度不均勻而形狀似彗星的像。個(gè)照度不均勻而形狀似彗星的像。像像散（縱橫差）散（縱橫差）n產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：n垂直于主光軸的平面物體上的豎線條與橫線垂直于主光軸的平面物體上的豎線條與橫線條不能同時(shí)清晰成像。條不能同時(shí)清晰成像。n豎線條清晰時(shí)，橫線條模糊，反之亦然。豎線條清晰時(shí)，橫線條模糊，反之亦然。n透鏡焦距越短，像散現(xiàn)象越嚴(yán)重。透鏡焦距越短，像散現(xiàn)象越嚴(yán)重。n常發(fā)生在像的邊緣部分。常發(fā)生在像的邊緣部分。畸畸變變n垂直于主光軸的直線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后

10、形成邊垂直于主光軸的直線經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后形成邊緣為緣為弧形曲線弧形曲線的影像變形稱為畸變。常表現(xiàn)為的影像變形稱為畸變。常表現(xiàn)為影像扭曲，這種扭曲越靠近畫面影像扭曲，這種扭曲越靠近畫面邊緣越嚴(yán)重，邊緣越嚴(yán)重，畸變只畸變只影響邊緣的影像變形而不影響中心影像影響邊緣的影像變形而不影響中心影像的清晰度。的清晰度?；冏僾產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：v透鏡中心與周邊部分的放大率不相同透鏡中心與周邊部分的放大率不相同而造成的。而造成的。色色差差n由于由于不同波長(zhǎng)色光的折射率不同波長(zhǎng)色光的折射率不同，致使各色色光不同，致使各色色光通過(guò)透鏡后光線的投射方向產(chǎn)生不同角度的偏差，通過(guò)透鏡后光線的投射方向產(chǎn)生不同角度的偏

11、差，不同的顏色光線有不同的聚焦點(diǎn)，通常紅色光的焦不同的顏色光線有不同的聚焦點(diǎn)，通常紅色光的焦距比藍(lán)光大一些。距比藍(lán)光大一些。v一個(gè)透鏡對(duì)各種色光有一個(gè)透鏡對(duì)各種色光有遠(yuǎn)近不同的焦點(diǎn)，就有遠(yuǎn)近不同的焦點(diǎn)，就有各種長(zhǎng)短不同的焦距，各種長(zhǎng)短不同的焦距，這就是透鏡的這就是透鏡的色差色差。透透鏡鏡組組n為了獲得為了獲得比較清晰比較清晰和和完整完整的影像，的影像，校正校正各各種光行差，鏡頭都是由種光行差，鏡頭都是由片或片以上片或片以上不不同形狀的透鏡復(fù)合而成。同形狀的透鏡復(fù)合而成。n利用各種透鏡的性能互相抵消、減弱像差，利用各種透鏡的性能互相抵消、減弱像差，提高結(jié)像質(zhì)量。提高結(jié)像質(zhì)量。透透鏡鏡組組u同樣性能的鏡頭，一般認(rèn)為同樣性