opti čna preslikavalab.fs.uni-lj.si/kolt/datoteke/laserski/opticna preslikava.pdf · naloga 2:...
Post on 25-Dec-2019
0 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Optična preslikava
Namen vaje:
�Spoznavanje s pojmom optična preslikava
�Spoznavanje optičnih komponent, ki sodelujejo pri optični preslikavi (leča-objektiv, zaslonka)
�Uporaba metode optične preslikave za brezdotično merjenje dimenzij objekta
�Spoznavanje s pojmom globinska ostrina
�Spoznavanje osnovnih napak leče
Optična preslikava
� Optična preslikava je pojem, s katerim označujemo preslikavo predmeta v njegovo sliko. Pri obravnavi optične preslikave se pokoravamo zakonom geometrijske optike – zanemarjena sta uklon in interferenca.
� Najpogostejša je preslikava z zbiralno lečo, ki je postavljena v objektiv optične naprave.
Lečo karakterizira njena
fokusna razdalja f, in njen
premer D.
Numerična odprtina leče:
NA = n sin θNA
D
n
Optična preslikava
Optična preslikava s tanko zbiralno lečo:
Na zaslonu se pojavi realna in obrnjena slika!
Enačba leče:
Povečava:
2 2
1 1
s hm
s h= =
1 2
1 1 1
f s s= +
�Tanka leča – razdalji s1 in s2 merimo od sredine leče
�Realna leča – razdalji s1 in s2
merimo od glavnih ravnin leče
Shema fotoaparata:Na mestu nastanka slike je nameščeno
slikovno tipalo – CMOS senzor.
Ostrenje slike pomeni nastavljanje
razdalje s2 (z vzdolžnim premikanjem
leče) glede na razdaljo s1.
Optična preslikava
Čas osvetlitve:
Optična preslikava
Ojačenje / občutljivost:
500 ms
1 ms
� Z bolj zaprto zaslonko (višje zaslonsko število N = f /R), se predmeti preslikajo v ostro sliko v večjem razponu razdalj do objekta s1; globinska ostrina (DOF) je večja.
� Z zapiranjem zaslonke se hkrati manjša intenziteta vpadle svetlobe na zaslon, kar rešujemo z močnejšo osvetlitvijo oz. daljšo ekspozicijo.
Optična preslikava
Vpliv zaslonke na ostrino slike – globinska ostrina DOF
H.....hiperfokalna razdalja (razdalja, od katere naprej
lahko izostrimo do neskončnosti)
N.....številka zaslonke (N = 1,7 .... 16)
c.....dimenzija razpršilnega kroga (ločljivost senzorja)
f..... goriščna razdalja (50 mm)
s1.....oddaljenost predmeta od leče
2
1
2 2
1
2HsDOF
H s≈
−
2f
HN c
≈
⋅
Optična preslikava
Vpliv oblike zaslonke na neostre dele slike
Optična preslikava
Napake leč (aberacije)
Distorzija - na robovih slike se pojavi ukrivljenost. Ravni predmeti se vidijo na sliki kot ukrivljeni
sodčkasta blazinastanepopačena
Optična preslikava
Napake leč (aberacije)
Kromatična aberacija – gorišče ni isto za vse
valovne dolžine (barve) svetlobe. Slika bele točke
je mavričasta.
Sferična aberacija – obrobni žarki se zberejo
bliže leči kot obosni žarki. Slika točke je
razmazana.
Koma - slika točke je v
obliki “kometa”
Ukrivljenost polja
ostrine – žarki se
združujejo na sferi in
ne v ravnini. Slika ob
robovih izgublja ostrino.
Optična preslikava – praktični poizkusi
Postavitev optičnega merilnega sistema
�Fotoaparat je postavljen
na tronožno stojalo
�Osvetlitev objekta se
prilagodi potrebam
meritve
�Večje razdalje merimo s
tračnim merilom, manjše
razdalje merimo s
kljunastim merilom
Naloga 1: določitev dimenzij objekta na podlagi optične preslikave; fokusna razdalja f = 50mm
� Na razdalji približno 1,0 m od objektiva fotoaparata postavi merjeni objekt in izostri sliko.
� Izmeri razdaljo L med objektom in sliko (L=s1 + s2 + d), pri čemer upoštevamo, da je: d = 25 mm za dani objektiv. Položaj senzorja v fotoaparatu je označen z belo nalepko na vrhu ohišja.
� Iz zgornje enačbe izrazi s1 in jo vstavi v enačbo leče. Izrazi s2. Ker rešujemo kvadratno enačbo sta rešitvi dve; določite, katera od obeh velja za našsistem. Izračunaj še razdaljo s1.
� Izračunaj povečavo m.
� Slikaj merjeni objekt. Določi, koliko slikovnih elementov (pikslov) meri karakteristična dimenzija. Z upoštevanjem dimenzije slikovnega elementa v tipalu (5,5 µm za Nikon D90) določi velikost slikemerjenega objekta [mm].
� Z upoštevanjem povečave izračunajkarakteristično dimenzijo objekta v naravi. Dimenzijo objekta, določeno z optično metodo, primerjaj z dimenzijo, izmerjeno v naravi. Določi absolutno [mm] in relativno [%] napako optične meritve.
Optična preslikava – praktični poizkusi
� Merilno ploščo s številkami postavi pred fotoaparat na oddaljenosti približno 0,5 m. Površina s številkami mora biti nagnjena za 45˚ glede na optično os fotoaparata –številke tedaj predstavljajo odmik površine od srednje razdalje od objektiva [mm] (500 mm ± odmik).
� Zajemi tri slike z nastavitvijo zaslonke f/1.8, f/9.5 in f/16. Sliko vsakič izostri tako, da bo idealno ostra številka 0 (sredina merilne plošče).
� Zajete slike prenesi na računalnik in določi polje globinske ostrine (oceni območje, kjer je slika ostra) pri posamezni nastavitvi zaslonke. Meritve dokumentiraj!
� Izračunaj globinsko ostrino. Predpostavi velikost razpršilnega kroga c = 4·5,5 µm (4-kratnik dimenzije slikovnega elementa v tipalu).
Optična preslikava – praktični poizkusi
Naloga 2: merjenje globinske ostrine (DOF)
� Primerjaj izračunane in izmerjene vrednosti in določi relativne napake meritev (η=DOFizmerjeni/DOFizračunani). Premisli, kateri parameter v uporabljenih enačbah za izračun DOF je vir odstopanj. Oceni dejansko vrednost tega parametra, pri kateri bi bila relativna napaka manjša
Optična preslikava – praktični poizkusi
Naloga 3: primerjava kvalitete fotografskega objektiva in enostavne leče
� Fotografiraj dva objekta:
- od zadaj osvetljena plošča z luknjicami
- šahovnica
� Fotografiranje opravi s fotografskim objektivom in z enostavnim objektivom. Med menjavo objektiva naj se ohišje fotoaparata ne premakne.
� Primerjaj fotografije posnete z obema objektivoma in navedi napake leč, ki jih opaziš na slikah, posnetih z enostavnim objektivom. Ugotovitve dokumentiraj!
šahovnica
plošča z luknjicami
fotoaparat z
nameščenim
enostavnim
objektivom
top related