Система линз: Оптическая сила линзы и системы тонких линз — урок. Физика, 9 класс.
Пероксидная система Alcon Aosept Plus HydraGlyde для ухода за линзами
Глубокая очистка46 и увлажнение линз47
Где купить?
Ключевые особенности
Комфорт в течение дня
45 Контейнер с диском-катализатором, содержащим платину, превращает пероксид водорода в мягкий раствор без консервантов, по составу близкий к слезе.45
Не содержит консервантов! Подходит для чувствительных глаз!
Технология используемая в AOSEPT® PLUS HYDRAGLYDE®
— Запатентованная формула49 глубоко очищает46
— Удаляет загрязнения46
— Способствует устранению белковых отложений46
— Комфорт без раздражения*
— Отсутствие консервантов46
— Минимальное количество остаточного пероксида46
— Обеспечивает длительное увлажнение всех видов мягких контактных линз. Специально разработана для силикон-гидрогелей47
Видео
Как использовать AOSEPT® plus HydraGlyde®?
Как очистить линзы с помощью пероксидной системы AOSEPT® PLUS
Шаг 1
Промойте линзы
Поместите контактные линзы в линзодержатель, закройте крышку и промывайте раствором AOSEPT®PLUS в течение 5 секунд.
Шаг 2
Наполните контейнер
Наполните контейнер раствором AOSEPT®PLUS до уровня отметки. Поместите линзодержатель в контейнер и плотно закройте.
Шаг 3
Оставьте на 6 часов
Оставьте линзы в контейнере минимум на 6 часов или на всю ночь. Раствору AOSEPT® PLUS нужно время для очищения, дезинфекции и нейтрализации.
Через 6 часов AOSEPT® PLUS превращается в нейтрализованный раствор, безопасный для глаз.
4 важных правила ухода за контактными линзами
Никогда не используйте плоские или иные контейнеры для хранения контактных линз. Раствор AOSEPT® PLUS можно использовать только со специальным контейнером.
Не оставляйте линзы в растворе менее чем на 6 часов. Это минимум, необходимый для нейтрализации раствора.
Не промывайте линзы раствором AOSEPT® PLUS перед тем, как их надеть. Если нужно промыть линзы, используйте стерильный солевой раствор.
Никогда не закапывайте раствор AOSEPT® PLUS в глаза.
С этим товаром также покупают
Технические характеристики
Бренд | AOSEPT® plus HydraGlyde® |
---|---|
Производитель | Alcon® |
Страна производства | США |
Подходит для | Мягких и жестких контактных линз |
---|---|
Объем, мл | 360 |
Содержание пероксида водорода | 3% |
Регистрационное удостоверение
Система Линз, Крепящаяся К Фотоаппарату
Решение этого кроссворда состоит из 8 букв длиной и начинается с буквы О
ответ на кроссворд и сканворд
Пятница, 6 Ноября 2020 Г.
CodyCross В кинотеатре Rруппа 391
ОБЪЕКТИВ
предыдущий следующий
ты знаешь ответ ?
CODYCROSS В кинотеатре Группа 391 ГОЛОВОЛОМКА 3
- Сторона подряда, формирующая задание
- Бразильское боевое искусство с музыкой и танцами
- Российский юморист по имени михаил из юрмалы
- Христианский обряд бракосочетания
- Женщина в период родов
- Имя агента старлинг из «молчания ягнят»
- Искусственная кожа на основе хб ткани
- Российский фильм » спасибо, что живой»
Длинноногая розовая тропическая птица- Тушёное мясо с перцем
- Зажигательный испанский танец из андалусии
- Механизм лебёдочного типа для подъёма якорей
- Первый период кайнозойской эры
- Чертёжная линейка для создания параллельных линий
связанные кроссворды
- Объектив
- Главная оптическая система фотокамеры
- «глаз» фотоаппарата
- Объектив
- Входная система линз фотоаппарата и других оптич
- приборов
- Линзовая система в оптическом приборе
Тонкие линзы и системы линз
Введение
Когда свет от объекта проходит через линзу, обычно формируется изображение объекта. расстояние q изображения от линзы определяется фокусным расстоянием f линзы и расстояние, p , объекта от линзы. Для параксиальных лучей (лучи, лежащие близко к главной оси), эти параметры связаны соотношением Уравнение тонкой линзы.( 1 )
+ =
Если известны расстояния до изображения и объекта, фокусное расстояние можно определить экспериментально. Экспериментальное определение фокусного расстояния несколько усложняется сферическим и хроматические аберрации. Сферическая аберрация возникает из-за того, что лучи света вдали от главная ось не фокусируется в той же точке, что и лучи, близкие к оси. Хроматическая аберрация Это связано с тем, что свет с разной длиной волны преломляется в разной степени и, поэтому фокусируйтесь на разных точках. Для понимания физики линз часто полезно рисовать диаграммы лучей, которые показывают, где находится линза. будет формироваться изображение, будь то прямое или перевернутое, и увеличение изображения.
1
Луч, параллельный оптической оси и пересекающий линзу, преломится (изогнется) так, что проходит через фокус F на противоположной стороне линзы. (это определение фокус.)2
Луч, проходящий через фокальную точку объектива со стороны объекта и пересекающий линза будет преломляться и выходить параллельно оси. (По сути, это та же физика, что и № 1, но с другим фокусом.)3
Луч, проходящий через центр линзы, не отклонится от своего пути. (Это потому что центр линзы практически плоский, так как кривизна в этой точке изменяется.)
Рисунок 1
На рисунке 2 расстояние до объекта меньше фокусного расстояния объектива. Обратите внимание, что реальный свет лучи, идущие от предмета, после прохождения линзы расходятся. Они кажутся исходящими из точку позади объекта. Здесь формируется образ. Поскольку видимые световые лучи не на самом деле проходят через изображение, говорят, что этот тип изображения равен виртуальный . Виртуальный образ не может быть проецируется на экран, но кажется парящим в пространстве, если смотреть справа.Рисунок 2
Увеличение изображения определяется следующим уравнением. объект =Для тонких линз можно показать следующее.
( 3 )
м = —
Увеличение изображения пропорционально соотношению расстояний между изображением и объектом. Знак (+ или –) увеличения указывает на ориентацию изображения:•
m > 0 (положительное увеличение) означает, что изображение прямое .•
m (отрицательное увеличение) означает, что изображение перевернутое .
Процедура
Часть 1. Измерение фокусных расстояний с помощью луча-бокса
Объектив в первую очередь характеризуется своим фокусным расстоянием , поэтому стоит научиться измерять фокусное расстояние линзы. Хотя фокусное расстояние немного различается для разных частот или цвета света, в этой лабораторной работе мы будем использовать источники видимого белого света в соответствии с тем, что производители обычно предполагают, когда продают объективы с уникальным фокусным расстоянием. Держите в помните, что по соглашению выпуклый ( собирающая ) линза имеет положительное фокусное расстояние и вогнутую ( рассеивающая ) линза обозначается отрицательным фокусным расстоянием .А. Выпуклая (собирающая) линза
1
Используйте лучевую коробку и черную пластиковую карту с разным количеством прорезей, чтобы сформировать 3 или 5 параллельных линий . световых лучей. Вам нужно будет переместить корпус блока лучей относительно источника света, чтобы сделать выходящие лучи параллельны (не сходящиеся и не расходящиеся). Важно, чтобы эти лучи были параллельны, иначе расстояние до изображения не будет фокусным расстоянием объектива! Какое измерение будет вы делаете, чтобы определить, параллельны ли выходящие лучи?2
Поместите пластиковую двояковыпуклую линзу на лист бумаги и выровняйте лучи по нормали. (перпендикулярно) линзе так, чтобы преломленные лучи сходились на противоположной стороне в точке фокуса. Перемещайте линзу и лучевой ящик по мере необходимости, чтобы центрировать линзу и фокусную точку на бумаге.3
Проследите падающие и преломленные лучи на бумаге вместе с контуром линзы. Быть уверенным рисовать стрелки на лучах, чтобы указать их направление (без стрелок, лучей — это просто линий ).4
С помощью линейки измерьте расстояние от центра линзы до точки, где лучи крестиком и обозначьте это фокусное расстояние f на бумаге. Не забудьте включить оценку неопределенности в этом измерении при сообщении фокусного расстояния. Соответствует ли ваше измерение фокусного расстояния с другими учениками? (Все линзы сделаны одинаково, поэтому размеры должны совпадать.)
B. Вогнутая (рассеивающая) линза
Следуйте той же процедуре, что и в части А, но на этот раз с вогнутой линзой. Так как эта линза рассеивает световых лучей, вам нужно будет найти точку фокусировки, растянув реальные лучи назад пунктирными линии, чтобы показать, где находится виртуальное изображение. Это означает, что вам нужно будет сместить объектив вперед. на бумаге, чтобы было достаточно места для размещения фокуса на передней стороне объектива. Как только вы измерьте фокусное расстояние, не забудьте использовать знак минус, чтобы указать, что это рассеивающая линза.Примечание: Часть света отражается от передней поверхности вогнутой линзы, которая в данном случае действует как зеркало. Эти лучи формируют реальное изображение, которое является фокусом зеркала, а не линзы.
Часть 2. Проверка изображений с помощью оптической скамьи
В этом разделе вы будете использовать выпуклую линзу с фокусным расстоянием f = 7,5 см и исследовать, как изменения изображения для нескольких различных расстояний объекта. Скамья для оптики обеспечивает удобный способ просмотрите изображение и сделайте замеры.A. Проверьте фокусное расстояние объектива с помощью удаленного объекта
Перед съемкой данных с помощью объектива рекомендуется измерить или, по крайней мере, проверить его фокусное расстояние. Самый простой способ сделать это для выпуклой линзы — найти яркий удаленный объект (например, солнце или лампочку), и результирующее расстояние изображения будет почти равно фокусному расстоянию. Используя предмет, который находится очень далеко далеко, падающие лучи почти параллельны, как и лучи, создаваемые лучевым ящиком в Части 1. Это взаимосвязь также можно увидеть с помощью тонкой линзы уравнение (1)+ =
когда расстояние до объекта установлено на бесконечность.
( 4 )
+ = ⇒ = ⇒ f = q
Даже если расстояние до объекта не бесконечно, а просто велико по сравнению с фокусным расстоянием, изображение расстояние очень близко к фокусному расстоянию. Например, если объект находится через лабораторию, так что расстояние до объекта 750 см, а f ≈ q = 7,5 см, то член
1/p = 1/750
отличается от слагаемого 1/ q = 1/7,5 всего на 1%, а f = q с погрешностью всего 1%.1
Снимите источник света с оптической скамьи. Поместите экран просмотра примерно на 10 см от объектива. Направьте оптическую скамью на удаленный источник света и медленно перемещайте поворачивайте экран к объективу до тех пор, пока изображение не станет в фокусе. Запишите расстояние изображения и приблизительное расстояние до объекта. Равно ли расстояние изображения фокусному расстоянию, отмеченному на объективе?2
Замените источник света перед началом следующей процедуры.
B. Изучение изображений, формируемых выпуклой линзой
1
Используйте уравнение тонкой линзы, чтобы рассчитать расстояние до изображения и увеличение, которые вы должны ожидать и записывать результаты в следующую таблицу данных. Не забудьте приложить копию этого таблицу в итоговом отчете.
2
Поместите источник света с перечеркнутой стрелкой на одном конце оптической скамьи. Позиция выпуклая линза перед объектом для первого расстояния до объекта в таблице 1. Найдите изображение предмета с помощью экрана, медленно отодвигая экран от объектива. изображение будет уменьшаться в размере и сфокусироваться по мере приближения экрана просмотра к изображению расположение. После этого изображение становится нечетким, а его размер увеличивается. (Обратите внимание, что из-за аберраций в объективе есть диапазон, в котором изображение попадает в фокус. Учитывать этот диапазон, когда вы определяете неопределенность ваших измерений.) Когда изображение находится в точке оптимальной фокусировки, измерьте как можно точнее расстояние от от центра объектива до экрана и запишите это расстояние до изображения в таблицу данных.3
Измерьте как можно точнее высоту перечеркнутой стрелки, ч .4
Измерьте как можно точнее высоту изображения, h’ . (По соглашению, ч’ отрицательно, если изображение перевернуто по сравнению с объектом. )5
Повторите вышеуказанный процесс для остальных расстояний до объектов, перечисленных в таблице 1.6
Предсказать, что произойдет с изображением, если вы накроете верхнюю половину объекта куском бумаги. Проверьте свой прогноз и объясните свои выводы.7
Предскажите, что произойдет с изображением, если вы накроете верхнюю половину линзы куском бумага. Проверьте свой прогноз и объясните свои выводы.
C. Изучение изображений, формируемых вогнутой линзой
1
Поместите вогнутую линзу ( f = –15,0 см) примерно в 10 см перед источником света. Переместите Отведите экран от объектива и опишите, что вы видите.2
Посмотрите через вогнутую линзу на источник света. Увеличено ли виртуальное изображение или минифицированный? Он прямой или перевернутый?
Часть 3: Система линз и корректирующие линзы
Когда две или более линзы используются вместе для создания изображения, такая комбинация называется 9. 0011 объектив система . Обычная система линз встречается, когда очки или контактные линзы используются в комбинации. с роговицей глазного яблока для коррекции близорукости или дальнозоркости. Человеческий глаз действует почти так же, как выпуклая линза в Части 2B, за исключением того, что глаз использует мышцу для изменения. фокусное расстояние линзы для фокусировки изображения на сетчатке в задней части глазного яблока. Поскольку изображение расстояние для глазного яблока фиксировано, существует ограниченный диапазон, в котором роговица может изменить свое фокусное расстояние. Большинство глазных яблок могут комфортно фокусироваться на объектах от бесконечности до 9.0011 вблизи точки около 25 см, но у некоторых людей глазные яблоки плохо фокусируются вблизи или вдали. Люди с близорукостью могут видеть объекты, которые находятся близко, но им трудно сфокусироваться на удаленных объектах, потому что их глазное яблоко имеет тенденцию формируют изображение перед сетчаткой. Дальнозоркость возникает, когда можно видеть удаленные предметы, но объекты, находящиеся поблизости, трудно рассмотреть четко, потому что глазное яблоко имеет тенденцию формировать изображение позади сетчатка. Следующее упражнение покажет, как корректирующие линзы могут изменить точку фокусировки для эти два общих состояния зрения.1
Поместите выпуклую линзу ( f = 7,5 см) на расстоянии 25 см от предмета. Эта линза представляет собой роговицу глаз. Используйте уравнение линзы, чтобы найти положение изображения этой линзы.2
Предсказать, где должно сформироваться изображение, когда вторая выпуклая линза ( f = 15,0 см) представляющие собой корректирующие очки, помещаются на 5 см впереди «роговицы» (между «роговицей» и объект). Для этого пусть изображение корригирующей линзы будет объектом «роговицы». (Примечание: это расстояние до объекта должно быть отрицательным, поскольку оно находится на дальней стороне «роговицы». Также не забудьте учесть расстояние между двумя линзами. Расстояние изображения для этого систему линз следует измерять от центра корректирующей линзы.)3
Экспериментально проверьте свой прогноз. Соответствует ли ваше измерение расстояния изображения с вашим рассчитанным прогнозом в пределах неопределенности ваших измерений?4
Повторите шаги 2 и 3 для вогнутой линзы ( f = –15,0 см).5
Какие линзы нужны для коррекции близорукости? Объяснять.6
Какие линзы нужны для коррекции дальнозоркости? Объяснять.
Убедитесь, что и вы, и ваш ассистент инициализировали свои данные и передали копию данные перед выходом из лаборатории. Не забудьте заявить о своей работе.
Анализ
Не забудьте охарактеризовать неопределенность ваших измерений, чтобы вы могли судить, действительно ли они соглашаться или не соглашаться с вашими теоретическими предсказаниями. Вы должны объяснить, как вы оценили общую неопределенность ваших результатов и попытаться определить основной источник неопределенности для ваших результатов. каждый.Обсуждение
Обсудите результаты каждой части эксперимента и оцените, были ли они в соответствии с вашими предсказаниями. Объясните, как части этой лабораторной работы связаны с вашей жизнью.Визуализация с помощью линзы, объяснение RP; объектив, фокус, поле зрения, глубина резкости, увеличение изображения, разрешение, светосила, аберрации
В этой статье объясняются основные рабочие принципы создания оптических изображений с помощью одного объектива, например. используется в различных типах камер. Большинство аспектов практически одинаковы при использовании системы с несколькими объективами, например, фотографического объектива или объектива микроскопа.
По существу, генерация оптического изображения означает, что свет, полученный от точек объекта, направляется в разные точки на некоторой плоскости изображения, где можно разместить, например, фотопленку, электронный датчик изображения или экран. (Трехмерное изображение в этой статье не рассматривается.)
Самый простой из возможных методов получения оптических изображений, не требующий объектива, а только пинхол, был реализован с помощью камеры-обскуры . Однако этот метод имеет серьезный недостаток, заключающийся в серьезном компромиссе между разрешением и светосбором. Обычно требуется какой-то метод, который может собирать свет с большей площади, сохраняя при этом высокое разрешение изображения. Самый простой подход с таким сочетанием качеств основан на использовании одной линзы, как показано на рис. 1.9.0013 Рисунок 1. Отображение точек из плоскости объекта в плоскость изображения. Путь света обозначен разными цветами для двух разных точек объекта.
Часть света, излучаемого из определенной точки на плоскости объекта (например, за счет рассеяния света освещения на объекте), попадает на формирующую линзу, которая фокусирует его в соответствующей точке на плоскости изображения. Обратите внимание, что свет от объекта может излучаться во всевозможных других направлениях; На рис. 1 показан только свет, попадающий на входную апертуру объектива.
Полученное изображение перевернуто ; например, точки в более низком положении на объекте отображаются как точки в более высоком положении на изображении. Эта инверсия изображения не имеет значения для записи изображений на фотопленку или датчик изображения, но может быть проблемой при прямом просмотре. Поэтому можно использовать дополнительную оптику, например в зеркальном фотоаппарате пентапризму для получения прямого изображения в видоискателе. Подобные методы используются в некоторых микроскопах, особенно в манипуляционных микроскопах.
Поле зрения
Для данного размера электронного датчика изображения, например, угловой диапазон, в котором могут быть отображены точки объекта (поле зрения ), приблизительно равен удвоенному арктангенсу половины размера датчика, деленному на фокусное расстояние. Например, датчик изображения шириной 24 мм (формат DX) в сочетании с объективом 25 мм дает поле зрения &приблизительно 0,90 рад, что составляет примерно 51 градус. Это значение аналогично углу обзора человеческого глаза, поэтому стандартные объективы работают с такими значениями.
При использовании того же датчика изображения в сочетании с телеобъективом, имеющим большее фокусное расстояние, поле зрения соответственно меньше, т. е. можно отображать более удаленные объекты.
Рис. 2. Для датчика изображения того же формата объектив с большим фокусным расстоянием приводит к меньшему полю зрения.Если бы можно было соответствующим образом увеличить размер сенсора, сохранив расстояние между пикселями неизменным, можно было бы отображать более широкий диапазон с тем же разрешением. Однако обычно фотокамера работает с фиксированным датчиком изображения, и заменять можно только фотографические объективы. Даже если бы можно было вставить датчик изображения большего размера, объективы могут быть не рассчитаны на хорошую компенсацию во всем его диапазоне.
Расчет поля зрения
Ширина сенсора: | ||||||
Фокусное расстояние: | ||||||
Поле зрения: | расчет |
Внимание: Кнопки не работают, так как в вашем браузере отключен Javascript!
Условия получения четких изображений
Визуализация дает идеально четкие изображения, только если уравнение объектива выполнено:
Рисунок 3: Иллюстрация уравнения линзы. $$\frac{1}{a} + \frac{1}{b} = \frac{1}{f}$$где — расстояние от предмета до линзы, — расстояние от линзы до плоскости изображения, — фокусное расстояние линзы.
Симметричная ситуация с приводит к наименьшему возможному расстоянию между объектом и изображением и к увеличению -1.
Для изображения очень удаленных точек, т. е. случаев с , объект фактически находится «на бесконечности»; тогда уравнение линзы показывает, что плоскость изображения должна лежать в задней фокальной плоскости линзы (). Однако для объектов на конечных расстояниях плоскость изображения должна располагаться на несколько большем расстоянии (f$>). (Можно считать, что расхождение падающего света «поглощает» часть фокусирующей способности линзы, так что для повторной фокусировки луча остается меньше ее.) Устройство формирования изображения, такое как фотоаппарат, часто содержит регулировочную ручку с которой можно немного сдвинуть либо датчик изображения, либо объектив, чтобы выполнить условие фокусировки для конкретного расстояния до объекта. Это важно, например, для фотоаппаратов.
Глубина резкости
Если условие фокусировки не выполняется точно, свет, полученный от конкретной точки объекта, будет направлен в большую область на плоскости изображения, называемую кружком нерезкости (см. рис. 4). Это приводит к уменьшению разрешения изображения, что может быть связано с недостатком качества изображения, но иногда оно намеренно используется в художественных целях (см. в качестве примера рис. 5).
Рисунок 4. Используя меньшую входную апертуру, можно уменьшить размер кружка нерезкости. Это приводит к увеличению глубины резкости.Глубина резкости (ГРИП) — это диапазон расстояний до объекта, при котором достаточно четкое изображение достигается при определенных настройках камеры, т. е. при определенном расстоянии между объективом и плоскостью изображения. Это зависит от нескольких факторов:
Рисунок 5: Фотография цветка (клематиса), сделанная с большой апертурой, что привело к относительно небольшой глубине резкости. © Кристин Кирхрат Пашотта.Если используется диафрагма (тип апертуры) непосредственно перед или после линзы, это уменьшает площадь, на которую направляется свет от одной точки объекта, по крайней мере, до тех пор, пока эффекты дифракции не являются существенными. Например, уменьшение среднего диаметра в два раза дает вдвое большую глубину резкости. Однако это также подразумевает снижение эффективности светосбора в 4 раза, что, возможно, придется компенсировать увеличением времени экспозиции, т.е. в случае фотоаппарата.
Глубина резкости примерно пропорциональна квадрату расстояния до объекта, т. е. становится очень большой при больших расстояниях до объекта. Это связано с тем, что объекты в этом случае близки к бесконечности, и все это требует, чтобы плоскость изображения была близка к задней фокальной плоскости. Однако допустимый размер кружка нерезкости на самом деле может уменьшиться для удаленных объектов, так что зависимость ГРИП от расстояния на самом деле будет слабее.
- Использование объектива с меньшим фокусным расстоянием также может увеличить глубину резкости. Для фиксированного числа f (фокусное расстояние, деленное на диаметр апертуры) глубина резкости обратно пропорциональна квадрату фокусного расстояния, при условии, что допустимый диаметр кружка нерезкости остается постоянным (например, из-за неизменного размера пикселя детектор изображения). При изменении числа f таким образом, чтобы размер диафрагмы оставался постоянным, глубина резкости пропорциональна только обратному фокусному расстоянию (а не его квадрату). Обратите внимание, однако, что измененное фокусное расстояние также влияет на поле зрения (для данного размера сенсора) и разрешение деталей объекта. При неизменном разрешении деталей объекта и постоянном диаметре диафрагмы глубина резкости больше не зависит от фокусного расстояния.
- Глубина резкости увеличивается, когда допустим больший кружок нерезкости, например. при использовании датчика изображения с более низким разрешением.
На рис. 6 показано, как изменяется диаметр кружка нерезкости для примера случая с фокусировкой на три разных расстояния. Видно, что диапазон расстояний с хорошей резкостью намного больше при фокусировке на большое расстояние.
Рисунок 6: Диаметр кружка нерезкости в зависимости от расстояния до объекта для зеркальной камеры с фокусным расстоянием 38 мм, числом f 5,6 и фокусировкой на трех разных расстояниях.Гиперфокальное расстояние определяется как расстояние, за пределами которого достигается приемлемая фокусировка для всех объектов без дополнительной регулировки фокуса. Объективы с малым фокусным расстоянием имеют маленькое гиперфокальное расстояние. Затем становится легче, например. чтобы получить фотографию с хорошей резкостью как для какого-либо объекта на переднем плане, так и для удаленного фона.
Косвенно формат матрицы может влиять на глубину резкости: чем больше матрица, тем больше требуемое фокусное расстояние для определенного углового диапазона обзора, а это, в свою очередь, уменьшает глубину резкости.
Глубина резкости
Глубина резкости — это диапазон, в котором можно изменять положение датчика изображения без существенной потери фокуса. Он определяет, насколько точно это расстояние должно быть скорректировано для заданного расстояния до объекта. Во многих практических случаях глубина резкости намного меньше глубины резкости.
Глубина резкости также имеет отношение к вопросу о том, какой наклон датчика изображения является допустимым, поскольку он эффективно изменяет расстояние от различных точек изображения до плоскости объектива.
Увеличение изображения
Увеличение фотографического изображения определяется как отношение размера изображения к размеру объекта. Легко видеть, что это равно соотношению , где и определяется, как указано выше. Используя уравнение линзы (т.е. предполагая идеальную фокусировку), можно преобразовать это дальше:
$$M = \frac{b}{a} = \frac{f}{{a — f}} = \frac{{b — f}}{f}$$Это показывает, что увеличение определяется не только фокусным расстоянием. В фотоаппарате, например, это зависит еще и от расстояния до объекта: чем больше это расстояние, тем меньше увеличение. Обратите внимание, что фотографические объективы оптимизированы для работы за пределами определенного минимального расстояния; при попытке сфокусироваться на более близких объектах за счет увеличения расстояния между объективом и датчиком различные виды оптических аберраций могут больше не корректироваться.
В фотографии увеличение обычно намного меньше единицы, поскольку для получения изображений крупных объектов используются относительно небольшие кусочки пленки или датчики изображения. Конечно, позже можно будет производить печатные изображения большего размера или отображать изображения на больших экранах компьютеров или с помощью проекторов изображений. В этом смысле увеличение не имеет значения для пользователя.
Разрешение изображения и аберрации
Конечно, изображение никогда не бывает идеальным, т.е. в том смысле, что свет из одной точки объекта будет направлен точно только в одну точку (бесконечно малого размера) на плоскости изображения. Следовательно, существует минимальное расстояние между точками в плоскости объекта, которое все еще может быть разрешено на изображении.
Датчик изображения с более высоким разрешением может не помочь, если разрешение ограничено дифракцией или оптическим качеством объектива.Основным физическим фактором, ограничивающим разрешение изображения, является дифракция на апертуре. Как уже было сказано выше, работа с малыми диаметрами диафрагмы может серьезно ограничивать разрешение, хотя в то же время приводит к большой глубине резкости. Этот эффект не может быть изменен никаким дизайном оптики.
Другой возможный предел разрешения может быть на стороне извещателя. Фотопленки, особенно с высокой чувствительностью, устанавливают такие ограничения, как и электронные датчики изображения, благодаря ограниченному расстоянию между пикселями.
Кроме того, ограничения оптических характеристик объектива могут вызывать различные виды оптических аберраций, которые также ограничивают разрешение.
Какой фактор является окончательным ограничивающим, например. в фотографии часто зависит от ситуации, например. выбор объектива, настройка масштабирования объектива, выбор диафрагменного числа и т. д.
В некоторой степени оптические аберрации могут быть скорректированы с помощью цифровой обработки изображений, если задействован электронный датчик изображения. Это может работать относительно хорошо, если алгоритм специально оптимизирован для определенной системы обработки изображений.
Эффективность сбора света
Если для простоты предположить, что объект равномерно излучает свет во всех направлениях, оптическая сила, получаемая линзой, пропорциональна полезной входной площади линзы и обратно пропорциональна квадрату расстояния до объекта. Очевидно, что линза большего размера может собрать больше света и, следовательно, создать более яркое изображение. Например, в фотографии это означает, что снимки можно делать с меньшей выдержкой, что может быть выгодно, например. чтобы избежать смазывания изображения, связанного с движением объекта или камеры.
Альтернативные методы визуализации
Визуализация с использованием одной или нескольких линз является наиболее распространенным методом. Однако существуют альтернативные методы, не требующие линз и, таким образом, позволяющие избежать некоторых недостатков и ограничений линз:
- Самый простой метод основан на принципе действия камеры-обскуры ( camera obscura ), где имеется только отверстие и никаких других оптических элементов, таких как линзы или зеркала. Это легко реализовать даже в экстремальных областях спектра (например, для рентгеновских лучей), но страдает от серьезного компромисса между разрешением и эффективностью сбора света.
- Расширенные методы используют определенные амплитудные или фазовые маски перед электронным датчиком изображения. Здесь изображения должны быть вычислены из необработанных данных с использованием сложных алгоритмов. По сравнению с камерой-обскурой возможна гораздо более высокая эффективность сбора света, а оптическая установка может быть намного проще, чем при сборке с несколькими объективами. Дальнейшие достижения в области обработки цифровых изображений могут сделать такой метод пригодным, например. для компактных потребительских устройств.
См. также: объективы, камеры, плоскости изображения, фокусное расстояние, число f, поле зрения, глубина резкости, глубина резкости, гиперфокальное расстояние, оптические аберрации
Вопросы и комментарии от пользователей
Здесь вы можете задать вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев. По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.
Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.