Optická zobrazovací soustava

Transkript

1 Optická zobrzovcí soustv v. 202 Mteriál je určen pouze jko pomocný mteriál pro studenty zpsné v předmětu: Videometrie bezdotykové měření, ČVUT- FEL, ktedr měření, přednášející Jn Fischer Jn Fischer, 202

2 Měření rozměru měřítko objekt ) b) hledný rozměr bod pozorování měřený objekt hledný rozměr měřítko 2

3 Osvětlení obrzového senzoru zářícím objektem v přípdě bez projekční soustvy diuzní povrch - Lmbertovský (kosinový) zářič zářící objekt snímč CCD Situce podobná jko při vyjmutí objektivu z kmery diskuse: rozměry objektu, jeho vzdálenost od senzoru, rozměry senzoru, umístění senzoru n desce (výhled 80 0 bez clonění snímče), rozložení osvětlení senzoru stínění snímče smítko n senzoru promítnutí jeho obrzu Možnost využití pro snímání obrzu objektu 3

4 Měření rozměru nlogie s pozorování objektu z měřítkem bod pozorování měřený objekt senzor - jko měřítko porovnání rozměru objektu rozměru senzoru bodový zdroj záření snímný objekt hledný rozměr měřítko senzor 4 Ee x β

5 Promítání telecentrickým svzkem Měření rozměru promítáním stínu objektu telecentrickým svzkem bodový zdroj záření snímný objekt 5 senzor x lser. diod F kolimátor objekt CCD Ee

6 Měření rozměru promítáním stínu telecentrickým svzkem kolimátorem s objektivem 6

7 Promítání kruhovým otvorem Promítání obrzu zářícího objektu mlým otvorem, viz cmer obscur zářící objekt clon snímč CCD S Z 7

8 senzor CCD senzor CCD Promítání kruhovým otvorem bodové zdroje záření v prostoru S Z Promítání kruhovým otvorem plošný zářící objekt bodové zdroje záření v rovině rovnoběžné s rovinou senzoru y - vzdálenosti bodu v rovině zdroje záření od osy y - vzdálenosti obrzu bodu v rovině senzoru zářící rovinný objekt y y β clon S Z 8

9 Ohyb záření kruhovým otvorem S Z δ m Z Z O Z l S 9 Dm DS D VP Ee pro vzdálený bod rovnoběžný svzek pprsků, ohyb n kruhovém otvoru (výkld podstt ohybu dirkce n otvoru) D VP průměr kruhového otvoru δ m úhel odpovídjící místu prvního minim D m průměr ohybového kroužku prvního minim D S průměr světlé části ohybového kroužku prvního minim δ m λ λ,22 D m 2,44 ls D D VP VP l D D S,22 λ s VP

10 Reltivní otvor, clonové číslo Reltivní otvor poměr průměru vstupní pertury D VP (průměr otvoru) vzdálenosti l s k VP - clonové číslo D S průměr světlé části ohybového kroužku prvního minim závisí n clonovém čísle pltí stejně i u objektivu!!! l k D VP s VP D,22 k S λ VP 0

11 Promítání kruhovým otvorem čočkou Spojná optická soustv čočk lom pprsků vycházejících z bodového zdroje záření do bodu O 2 výhod čočky: větší svzek pprsků větší zářivý tok nevýhod čočky: vytvoření obrzu ve ormě bodu pouze v jediné vzdálenosti ) Z Z 2 Ω z clon clon S Z S Z2 b) v osttních polohách je obrzem bodu kroužek Ω clon O 2 z nutné zostření objektivu nstvení senzoru do vhodné polohy vzdálenosti O senzor CCD O 2

12 Zvětšení projekční soustvy F z 2 ds y ω Z S Z ω Z F z y Z Z zvětšení β záporné β symbolizuje převrácení obrzu oproti předmětu β - stejná velikost obrz β < obrz je menší než předmět, obvyklá situce ( kmer, otoprát) O Z senzor CCD y y β

13 Promítání obrzu mimoosového bodového zdroje záření spojnou optickou soustvou S Z Ω Z F F 3 snímč Z z OZ z DVP

14 Promítání obrzu více mimoosových bodových zdrojů záření v různé vzdálenosti Z z Z z2 OZ Z 2 F S Z F 2 A 2 A OZ Z2 4

15 Zobrzení vzdáleného bodového zdroje záření Zobrzení velmi vzdáleného bodového zdroje záření telecentrický (rovnoběžný) svzek pprsků obrz v ohniskové rovině z z F Obrzem bodu v nekonečnu je bodový obrz v ohniskové rovině objektivu!!! Obrzem bodu v nekonečnu n optické ose je bodový obrz v obrzovém ohnisku F!!! F 5

16 Chod pprsků objektivem ve zvláštních přípdech Rovnoběžný telecentrický svzek vstupuje do objektivu F F α F F P y ) b) y tgα Obrz bodů z nekonečn se tvoří v obrzové ohniskové rovině objektivu Rovnoběžnému svzku pprsků vstupujícímu do objektivu odpovídá v obrzové ohniskové rovině jeden bod. 6

17 Chod pprsků objektivem ve zvláštních přípdech Bodový zdroj záření v projektoru F F y P F α F α rctg y ) b) Kždému zářícímu bodu obrzové ohniskové rovině odpovídá n výstupu jeden svzek rovnoběžných pprsků Kolimátor, kolimční objektiv přípd lserového ukzovátk Lup předmět v předmětové ohniskové rovině, pozorovteli se jeví v nekonečnu ( kždý je bod předmětu je zobrzen telecentrickým svzkem) 7

18 Relizce jednoduchého kolimátoru Stndrdní objektiv jko jednoduchý kolimátor 8

19 Zobrzovcí soustv význmné body P- mimoosový bod předmětu, O osový bod předmětu, O, P obrzy Zobrzovcí soustv jko tenká čočk F předmětové ohnisko, F obrzové ohnisko, H, H hlvní body optické soustvy ( pro tenkou čočku H, H totožné), ohnisková vzdálenost předmětová, obrzová (, shodný index lomu v předmětovém obrzovém prostoru obvyklá situce) pozor odlišnost tzv. imerzní mikroskopický objektiv předmět v kplině, pk odlišnost ), P y F H O O H F y z z P 9

20 Výpočty pro výběr objektivu Zobrzovcí rovnice Newtonov zobrzovcí rovnice z z 2 z z Gussov zobrzovcí rovnice + Zvětšení objektivu - obecně pltí i pokud není splněn zobrzovcí rovnice neostrý obrz, le velikost podle vzthu β y y pozn. znménková konvence vlevo dolu záporné, doprv nhoru kldné vzdálenosti pro zjednodušení- nedodržujeme znm. konvenci pouze záporné zvětšení převrácení. obrzu 20

21 Výpočty pro výběr objektivu 2 Zvětšení objektivu při splnění zobrzovcí rovnice pro soustvu ve vzduchu, + y + z β z y + z + z náhrd z zvětšení objektivu z z z + z + z z + z + z pro výpočet volbu ohniskové vzdálenosti objektivu při dné vzdálenosti předmětu z objektivu volb předmětové vzdálenosti z při dné dné předmětové vzdálenosti z použitém objektivu s ohniskovou vzdáleností z β β z β z β z 2

22 Výpočet výthu objektivu velikosti mezikroužku Zvětšení objektivu, při splnění zobrzovcí rovnice z β 2 z z Výpočet potřebného výthu objektivu, příp. velikosti mezikroužku Pro zvětšení β - je výth roven ohniskové vzdálenosti β z z z 2 Pro zvětšení β - 0, je výth roven desetině ohniskové vzdálenosti Velikost mezikroužku ( příp. výthu objektivu) odpovídá ohniskové vzdálenosti objektivu násobené zvětšením z β 22

23 Soustv s jednotkovým zvětšením P y HH F O F z z 2 2 sum 4 symetrické postvení předmětu jeho obrzu, nejmenší vzdálenost předmětu jeho obrzu O y P 23

24 Chyby zobrzení sérická vd Relizce projekční soustvy - pouze čočky s dvěm kulovými lámvými plochmi optické vdy (berce). Sérická vd lámvost okrje čočky je větší než lámvost střední části obrzem bodu z nekonečn prxiální pprsky- (blízké ose) je bod O pprsky vzdálené od optické osy bod O α V k n D n 2 S Zmenšit průměr svzku zclonění Rozdělit optickou mohutnost lámvou schopnost do více ploch vícečlenný objektiv Příp. použití sérických ploch poloměr křivosti v krjích je větší než ve středu objektiv s sérickými plochmi, náročná výrob 24 r y α V k D S S 2 r r 2 n n 2 O O F

25 Význmné body optické soustvy Tenká čočk střed S, totožný s hlvními hody H, H uzlovými body U, U obecná soustv - tyto body nejsou totožné b c d F n n 2 U U H H F c pprsek vstupuje do soustvy rovnoběžně s osou - pokrčuje do obrzového ohnisk F pprsek b procházející předmětovým ohniskem F pokrčuje rovnoběžně s osou v obrzovém prostoru pprsek d směřující do předmětového uzlového bodu U opouští obrzový uzlový bod U pod stejným úhlem b d 25

26 Objektiv, mechnické připojení Připojení typu C, závit průměr (25,4mm) stoupání 32 závitů n plec Z V 7,52 mm ( C Mount ) Objektiv připojení CS, stejný závit, le vzdálenost Z V 2,5 mm. Objektivy závitem M 42 (oto - kinoilm) Z V 45,75 mm Ostření objektivu posun Dlší mechnická připojení, bjonet _Nikon, F Mount., clon zdní dosedcí ploch objektivu F připojovcí závit objektivu Prvidlo: Objektivy se stejným mechnickým připojením mjí stejnou vzdálenost Z v ostření H H Z V CCD snímč Tkto je možná záměn objektivů jedné řdy 26

27 Objektivy objektiv irmy Pentx 2 mm, připojení typu CS, redukční kroužek n C (prodloužení o 5 mm) 27

28 Objektiv, hlvní roviny Objektiv z hledisk výše použitých odvození jko tenká čočk objektivy používné n cvičení OSE blízké modelu tenké čočky, H H totožné, vzdálenost předmětového ohnisk F obrzového ohnisk F je 2 npř. objektivy s připojení M42 o ohniskové vzdálenosti 50 mm, objektivy s připojením C o ohniskové vzdálenosti 25 mm, Širokoúhlé objektivy (o ohniskové vzdálenosti několik mm, jiné chování) Předmětové ohnisko uvnitř soustvy, nelze je určit jednoduchým experimentem (otočení objektivu promítání obrzu) problém při použití mezikroužků předmět velmi blízko čelní čočce objektivu clon zdní dosedcí ploch objektivu F připojovcí závit objektivu ostření H H Z V CCD snímč 28

29 Objektiv, výth objektivu, mezikroužky Objektiv ostření posun objektivu vzhledem ke snímči objektiv zostřen n nekonečno, snímč v obrzové ohniskové rovině z 0, objektiv zostřen n konečnou vzdálenost z > 0, > snímč je umístěn z obrzovým ohniskem F (neposouvá se snímč, le vysouvá se objektiv ve směru od snímče) výth objektivu potřebný výth objektivu je roven z pro objektiv F 25 mm zvětšení β - 0,2 by byl potřebný výth 5 mm (tkový výth všk objektiv nemá), použití mezikroužku L mzk 5 mm předmět bude ve vzdálenosti z 25/0,2 25 mm od předmětového ohnisk F při výthu vlst. objektivu mx. mm by se z nbývlo hodnot 5 ž 6 mm zvětšení hodnot 0,2 ž 0,24, předmět by se mohl ncházet ve vzdálenosti z 25 ž 04 mm z z pozor pro velké zvětšení tké velká citlivost změny zvětšení n změnu z 2 z β z β 29

30 Změn zvětšení objektivu se změnou vzdálenosti z Pro určení citlivosti n změnu předmětové vzdálenosti, vzth: (při shodném zostření konst) pro zjednodušení uvžovt jeho bsolutné hodnotu kldné derivce zvětšení β podle vzdálenosti dβ 2 d určení reltivní změny zvětšení dβ β β β dβ d β β d dz d 2 2 z β reltivní změn ( bsolutní velikosti)zvětšení odpovídá rel. změně vel. vzdálenosti dβ β d pro předchozí příkld, z 25 mm ( 50), změn polohy o mm způsobí reltivní změnu zvětšení 0,66 procent! ( multipliktivní chyb měření) (důvod použití telecentrického objektivu) 30

31 Poznámk ke změn zvětšení objektivu Pro dosžení mlé reltivní změny vzdálenosti použití objektivu s velkou ohniskovou vzdáleností Anlogie kmer sportovní záběry dlouhoohniskovým objektivem (teleobj.) n velkou vzdálenost - běžec běžící směrem ke kmeře se jeví stále stejně velký, mlý úhel obrzového pole zdánlivá ztrát perspektivy snímku s teleobjektivem (zdánlivě plochý snímek ) β z Fotogrování objektů z mlé vzdálenosti zkreslení proporcí (osob ležící ve směru osy objektivu snímná ze vzdálenosti,5 m bude mít reltivně velké nohy (velká chodidl) oproti hlvě, problém perspektivy pro zchování proporcí nutno snímt z větší vzdálenosti. Opět pltí vzthy, zvětšení klesá hyperbolicky 3

32 Výpočet průměru svzku Jk velký bude průměr svzku pprsků vycházejícího z objektivu použitého v kolimátoru, pokud bude mít nstveno clonové číslo k 2 jeho ohnisková vzdálenost 50 mm? D VP D VP k D VP k Z předpokldu geometrického clonového čísl k bude průměr 25 mm, v přípdě uvžování eektivního clonového čísl bude průměr ještě větší činitelem k e / k (, 05,), tedy přibližně mm k k e τ obj 32

33 Působení clony objektivu Clon v objektivu snížení množství světl procházející objektivem primárně neovlivňuje rozložení osvětlení snímče (zcloněním objektivu se sníží působení jeho nedokonlosti vinětce) mlé clonové číslo k velké clonové číslo k ) b) mlé clonové číslo k velké clonové číslo k ) b) 33

34 Clonová čísl objektivu Clonová čísl objektivu ptří do geometrické řdy s kvocientem odmocniny ze 2 jsou to ;,4; 2; 2,8; 4; 5,6; 8; ; 6; 22. Jsou volen tk, by změn nstveného clonového čísl objektivu n následující vyšší číslo znmenl dopd polovičního optického výkonu n snímč. clonové číslo v nglosské litertuře F number (F-stop), numericl perture Nejnižší nstvitelné clonové číslo objektivu (při plně otevřené cloně) je tzv. zákldní clonové číslo objektivu udávné n objektivu IRIS ová clon lmely zkrývjí světlost objektivu, AUTOIRIS pojem objektiv s elektromechnicky utomticky řízeným nstvením clony. Není možné ruční nstvení. V režimu bez utomtiky plně otevřená clon. (diskuse hesl videodrive, DC drive objektivy pro CCTV, zbezpečovcí techniku, pro měření se obvykle nepoužívjí) 34

35 Úhel obrzového pole objektivu Objektiv zostřen n nekonečno, obrz je v obrzové ohniskové rovině (s ohniskem F ) F 2w v 2w v CCD d s 2w v 2rctg 2 snímč F d s 35 objekt v nekonečnu úhel obrzového pole je při zostření n nekonečno je u dné soustvy největší d s rozměr snímče

36 Úhel obrzového pole objektivu Objektiv zostřen n konečnou vzdálenost - d o 2w v 2rctg 2 obrz je (nprvo) z obrzovou ohniskovou rovinou (úhel obrzového pole se oproti zostření n nekonečno zmenšuje) CCD snímč 2w 2w vn d O F F d s d O mximální rozměr snímného obrzového pole (snímného objektu) 36

37 Objektivy podle úhlu obrzového pole Objektivy normální, teleobjektivy, širokoúhlé objektivy podle úhlu.op.pole Objektiv je možno používt pouze pro zobrzení do mx. úhlu obrzového pole, pro které je nvržen, jink chyby, pokles, vinětce,.. Výkld, příkldy použití otogrických objektivů, objektivy pro dný ormát senzoru, objektivy pro ormát senzoru /2, 2/3, Objektiv je možno použít pro menší ormát snímče, než pro který je nvržen, opčně to není možné ( přípdně možné využití pouze střední části obrzového pole). Reltivit pojmu, širokoúhlý objektiv, teleobjektiv 50 mm otogrický objektiv (otopráty n kinoilm) se pro CCD ormátu /3 chová jko teleobjektiv. Využije se pouze mlá část obrzového pole. 37

38 Přenos zářivého toku objektivem E eobr - intenzit ozáření snímče E epr - intenzit ozáření snímného objektu (mtný povrch- Lmbert. zářič) β - zvětšení, deinovno β < 0 (záporné) k c - clonové číslo ω - úhel v obrzovém poli ρ - odrzivost povrchu předmětu H epr L epr(ω) ρ pr snímný předmět E epr ω I epr(ω) S z objektiv S O, D VP, k, τ obj S o S z E obr CCD snímč ω S l z L e Ω ω H e I e (ω) 38

39 Přenos zářivého toku objektivem E eobr - intenzit ozáření snímče E epr - intenzit ozáření předmětu (mtný povrch- Lmbertovský zářič) L epr (ω) zář předmětu v dném směru β - zvětšení, deinováno β < 0 (záporné) (- β ) 2 > při větším zvětšení klesá E eobr k c - clonové číslo ω - úhel v obrzovém poli ρ pr - odrzivost povrchu předmětu úprv pro Lmbertovský kosinový zářič τ π cos ω 4 E obj eobr k c( β) L cos ω E 4 eobr ρ k c ( β) epr(ω) pr E Zjednodušený vzth pro odhd intenzity ozáření středu snímče, pro mlé zvětšení β blízké 0 Pro k c 8 odrzivost 0,5 je E eobr /E epr /52 E eobr_ os ρ 2 pr E epr 4 k c epr 39

40 Vinětce objektivu - geometrická Geometrická vinětce pokles intenzity ozáření do krjů obrzového pole Tbulk hodnot cos 4 ω ω 5 o 0 o 5 o 20 o 25 o 30 o 35 o 40 o 45 o cos 4 ω 0,98 0,94 0,87 0,78 0,67 0,56 0,45 0,34 0,25 Skutečný pokles u reálného objektivu ještě větší, vinětce objektivu roste s otevření clony objektivu n klesjícím clon. číslem k c _ E E eobr os ρ 2 4 k c pr epr cos ω E 4 eobr ρ k c ( β) Zjednodušený vzth pro β blízké 0, v ose pr E epr E _ E 4 eobr os cos ω ρ 2 4 k c Zjednodušený vzth pro β blízké 0, pr epr mimo osu 40

41 Chyby zobrzení objektivem Geometrické chyby, změn zvětšení objektivu s rostoucím úhlem v obrzovém poli Chyby zvětšení větší pro širokoúhlé objektivy, řádu jednotek % C kvlitních objektivů 25 mm (připojení C) chyby řádu 0,2 0,5 % y β konst - zkreslení poduškovité 2- zkreslení soudkovité 2 y 4

42 Telecentrický objektiv Pro zobrzení využívá pouze telecentrický svzek jdoucí rovnoběžně s optickou osou Odstrnění perspektivy zobrzení změny zvětšení se změnou vzdálenosti ( pouze v omezené oblsti, tzv. telecentrickém rozshu) Znedbtelný pokles (vinětce v krjích pole) Telecentrický rozsh (telecentric rnge) oblst, kde se má ncházet snímný předmět je konstntní zvětšení, blízko před objektivem (0 20 cm) Průměr vstupního optického členu objektivu větší, než měřený objekt!!! Zvětšení menší, chyby zvětšení, menší než 0, %, (precizní drhé) Ideové uspořádání oboustrnně F clon telecentrického objektivu F F

43 Optická přenosová unkce objektivu - OTF OTF Opticl Trnser Function unkce přenosu kontrstu (přenos modulce) optickou soustvou OTF ( s ) OTF ( s) K K 0_vyst 0_vstup Přenos kontrstu pro ( s 0) je, proto postčuje porovnávt kontrst obrzu K 0 n výstupu při dné prostorové s při s 0 OTF ( s ) K K 0_vyst 0_vstup ( ( s s ) 0) Rozlišení objektivů - udávné tké pomocí PSF (Point Spred Function) - obdob odezvy soustvy n Dircův impuls v prostorové oblsti - zobrzení zářícího bodového zdroje, přepočet PSF OTF (nlogicky viz předmět signály soustvy) 43

44 Dirkce n kruhovém otvoru Ohyb záření (dirkce) n kruhovém otvoru, postup záření i z kruhovým otvorem pod úhlem prvního mimim δ m δ m,22 λ D VP Obrzem bodu n snímči ve vzdálenosti l s je světlá kruhová stop se světlými mezikružími, D m průměr středu prvního tmv. kruhu mezi světlými částmi 44

45 Dirkční limit rozlišení objektivu Telecentrický svzek n vstupu geometricky zobrzí pouze světlý bod Ohyb záření (dirkce) n cloně objektivu δ m,22 λ D VP světlý bod ohyb pprsků obr. bodu F světlá stop obr. bodu 2 d s 45

46 Příkld dirkcí n hrně Příkld dirkce monochromtického záření n hrně (polorovin), snímné řádkovým senzorem CCD Sony, ILX bod 46

47 Dirkční limit rozlišení objektivu Telecentrický svzek n vstupu geometricky zobrzí pouze světlý bod Ohyb záření (dirkce) n cloně objektivu δ m,22 λ D VP Odchylk o δ m zobrzení v ohniskové rovině l s, k c clonové číslo obj. λ λ D m 2 l s δ m 2,44 ls 2,44 2,44 k c λ k c D D D VP VP VP světlý bod ohyb pprsků obr. bodu F d s světlá stop obr. bodu 2 47

48 Dirkční limit rozlišení objektivu Telecentrický svzek n vstupu geometricky zobrzí pouze světlý bod Ohyb záření (dirkce) n cloně objektivu δ m,22 λ D VP Odchylk o δ m zobrzení v ohniskové rovině l s, k c clonové číslo obj. λ λ D m 2 l s δ m 2,44 ls 2,44 2,44 k c λ k c D VP D VP D Rozlišení detilů světlých dvou bodů vzdálených n snímči o d s (mximum 2. bodu do minim. bodu) δ s,22 k c minimální úhlové rozlišení limit rozlišení objektivu λ d s VP,22 k c světlý bod ohyb pprsků obr. bodu F d s světlá stop obr. bodu 2 λ 48

49 Předsádková čočk - jko lup Pro snímání blízkých objektů, resp. při potřebě velkého zvětšení Předsádková čočk pro objektiv přirovnání jko použití lupy pro oko viz výkld chod pprsků čočkou ve zvláštních přípdech, lup její použití F F y F P α F ) b) Rovinný předmět je umístěn v předmětové ohniskové rovině předsádkové čočky, kždý bod předmětu je zobrzen promítnut - telecentrickým svzkem pprsků do nekonečn 49

50 Spojná čočk jko lup Pozorování mlých předmětů mlý obrzový úhel α obr. ) přiblížení k oku zvětšení úhlu α, zvětšení obrzu předmětu v oku obr. b) stndrdní vzdálenost n pozorování uvžován 25 cm, y ) α b) y α α příblížení zdánlivý obrz v nekonečnu c) y P F α přiblížení není možno neomezeně, mez komodce ok umístění předmětu do ohnisk F spojné čočky lupy zdánlivý obrz v nekonečnu obr. c) 50

51 Spojná čočk jko lup Pozorování mlých předmětů mlý obrzový úhel α přiblížení zvětšení úhlu α, zvětšení obrzu předmětu v oku zdánlivý obrz v nekonečnu y P F α y P F α 2 umístění předmětu do ohnisk F spojné čočky zdánlivý obrz v nekonečnu umístění předmětu mezi ohnisko F spojné čočky vlstní čočku zdánlivý obrz se vytvoří v konečné vzdálenosti, dlší růst úhlového zvětšení nutná komodce ok n konečnou vzdálenost 5

52 Předsádková čočk Předsádková čočk umístěn těsně před objektivem Typicky je předmět v ohnisku předsádkové čočky objektiv je zostřen n nekonečno. předsádková čočk objektiv O F H F 2 H 2 2 O F 2 Předsádkové čočky udáván optická mohutnost v dioptriích, která odpovídá převrácené hodnotě ohniskové vzdálenosti / Objektiv zostřen n nekonečno čočk o mohutnosti 4 dioptrie, 250 mm 52

53 Předsádková čočk Předsádková čočk umístěn těsně před objektivem Typicky je předmět v ohnisku předsádkové čočky objektiv je zostřen n nekonečno. Předsádková vytváří zdánlivý obrz v nekonečnu předsádková čočk objektiv F O H F 2 α y y α H P 2 O F 2 2 P tg y α tg y y 2 y α 2 2 ohnisk. vzdál. objektivu ohnisk. vzdál. předsádkové čočky Objektiv zostřen n nekonečno předmět je v ohnisku předsád. čočky 53

54 Předsádková čočk obecné zásdy Předsádková čočk pro objektiv přirovnání jko použití lupy pro oko Předmětový bod P nemůže být dále vzdálen od předsádkové čočky, než je její předmětové ohnisko. P může být i posunut směrem k předsádkové čočce zdánlivý obrz P bude v konečné vzdálenosti P P P P F F F z F z Určení polohy virtuálního obrzu, le z <, (při do dodržení znménkové konvence by výpočet dl vzdálenost z zápornou, tedy polohu P vlevo zdánlivý obrz). Příkld 2, z 4,8 (v obrázku), z 30, měřeno od polohy obrzového ohnisk F!!! (mělo by být z -30) 2 z z 2 2 4,8 z z 30 54

55 Předsádková čočk znčení vzdáleností Pro názornost je možno použít i výpočet se vzdálenostmi, předchozí přípd z 4,8 7,2 P z F P z F + 2 7,2 + 7,2-8 z Při použití předsádkové čočky se předmět umístí do ohnisk předsádkové čočky objektiv zostřen n nekonečno, přípdně i blíže objektivu, le pk zostření n konečnou vzdálenost, předmět nemůže být dále, než je poloh ohnisk předsádkové čočky Použití před. čočky kmery s mlým výthem objektivu, bez možnosti použití mezikroužku 55

56 Předsádková čočk zjednodušený výpočet Objektiv obj 25 mm s výthem v o 2 mm předsád. čočk 4 dioptrie ( 250 mm) je těsně před objektivem. V jkém rozmezí vzdáleností se může předmět ncházet, by jej bylo možno objektivem zostřit. Nejdále bude předmět v předmět. ohnisku předsád. čočky,, z, zdánlivý obrz v nekonečnu. Nejblíže- zdánlivý obrz vytvořený předsádkovou čočkou bude ve vzdálenosti, n kterou je objektiv ještě schopen zostřit. z 2 obj 625 obj_ min obj_ mx 2 z obj_min min 32,5 obj_ min zobj_ min + obj 32, ,5 podmínk zdánlivý obrz vytvořený předsádkovou čočkou ve vzdál. min musí být objektiv schopen zostřit ve vzdálenosti obj_min ( objektiv vidí ostře zdánlivý obrz vytvořený předsádkovou čočkou ) min 337,5 Pozor je nutno uvžovt jko záporné, obrz je n opčné strně čočky předsádkové čočky, než by byl při její stndrdní unkci jko projekční čočky. (Nedodržení znménkové konvence zde přináší komplikce výpočtu. Při dodržení znménkové konvence bezproblémový výpočet) 56

57 Předsádková čočk zjednodušený výpočet - min 337,5 poloh zdánlivého obrzu vytvořeného předsád. čočkou min + min min min ,5 0, min 0, ,6 mm Předmět se může ncházet v rozmezí vzdáleností 250 mm ž 43,6 mm (rozsh polohy. přibl. 07 mm) od předsádkové čočkou nszené n objektivu Se změnou vzdálenosti předmětu od předsádkové čočky se bude součsně měnit i zvětšení (při přiblížení bude růst) Poznámk - jedná se o zjednodušený výpočet, který nezohledňuje skutečnou polohu hlvních rovin objektivu předsádkové čočky) 57

58 Hloubk ostrosti zobrzení Zostřený stv objektivu vstupní pupil D VP objektivu HH F O F z ) snímč O z 58

59 Hloubk ostrosti zobrzení Předmět se přiblížil oproti nstvenému zostření n vzdálenost z Obrz se vzdálil od objektivu Promítnutí bodu jko kroužku neostrosti o průměru u O F D VP vstupní pupil objektivu HH F snímč O z z ) u O O D VP O F F z b) u O 59

60 Hloubk ostrosti zobrzení Předmět se vzdálil oproti nstvenému zostření do vzdálenosti p Obrz se přiblížil k objektivu Promítnutí bodu jko kroužku neostrosti o průměru u 2 D VP vstupní pupil objektivu HH F O F z ) O 2 D VP u 2 F F p c) snímč O z O 2 u 2 60

61 Vliv clony n hloubku ostrosti zobrzení Zcloněním objektivu se zmenší průměr ( kuželového ) svzku tím i průměr promítnutého kroužku neostrosti u z + ku ( ) 2 p ku ( ) 2 Pokud je objektiv zostřen n vzdálenost připustí se nedokonlé zobrzení s průměrem kroužku neostrosti u, může se při nstveném clonovém čísle k ncházet předmět v rozshu vzdáleností p ž z. Větší clonové číslo větší hloubk ostrosti zobrzení le - pozor růst působení ohybových jevů dirkce n kruhovém otvoru, dirkční limit zobrzení objektivem 6