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光学设计--浅谈光学调焦

2022-3-18 13:44| 发布者:Davis| 查看:2770| 评论:0|原作者: Fun光学设计

摘要:本文介绍了光学设计中关于调焦的概念和原理,通过几何光学的公式和共轭距离的概念来计算准确调焦量。同时还介绍了一些光学系统的调焦方式和实现方法,让读者更好地理解调焦的本质。

今天和大家谈一谈调焦方面的东西


比如我用一个光学系统对远处物体成像,当我把光学系统对准近处时,为了看清近处的物体,我需要通过调节镜头来实现画面的清晰,这个过程可以理解为调焦,我们先看一个简单的模型,如图

我把无穷远的物体物体拉近到距离镜头L处,需要像面移动多远的距离呢?根据几何光学里面的公式(随便找一本几何光学的书籍都有)


那么我们就获得了像面或者是镜头整体移动的距离,这里的L具体应该指的是物体到光学系统主面的距离,这个距离我们一般确定不了,特别是在一些摄远结构或者变焦系统当中。


为了解决这个问题我们利用共轭距离的概念来重新变化一下这个公式,我们用倍率来描述物距


注意一下这里面的符号法则,这里的L是正值
反推出倍率的公式

共轭距离S已知,用倍率描述为下式(这里不做过多的推

再结合第一个公式,整理得到


这样的话我们就得到了相对准确调焦量,当然这里做了一个假设,就是光学系统的两个主面的距离相对与共轭距离比较小,认为两主面之间的距离为0

我们刚才看到的调焦方式是整个光学系统,或者是像面进行移动,还有一些光学系统通过移动靠近物面的透镜来实现调焦,比如说早期的Cook_Triplet和Tessar,由于前面正透镜占据了整个系统光焦度的三倍,当调节这片透镜的时候可以将调焦距量缩短为正常情况下的1/9,因此更加方便,但是这样做有一个弊端就是像差要经过精心的设计。

既然可以调节靠近物面的透镜,那么靠近像面的距离也是可以调焦的,这个要结合具体的光学系统,不可拘泥于形式,因为调焦的本质在于调焦距,根据下面公式,可以通过调节任意在边缘光线高度来调节焦距



路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

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