為什麼我們看見的東西會近大遠小,是跟我們眼睛的構造有關嗎?能用光的原理解釋嗎?

時間 2021-05-31 14:38:24

1樓:Mr.Signal

有關,人眼某種意義上可以簡化成乙個標準的球面光學系統,這個透視特性是球面光學系統的特性。

不寫公式簡單解釋下,一般的近大遠小的透視關係源於球面光學系統的垂軸放大率特徵,物距越小垂軸放大率越大,這個特徵同樣導致了當透鏡移動時遠處物體移動慢,近處物體移動快的視差效應。

遠心光路,或者說物方遠心光路就沒有這種性質。遠心光路的特徵在於入曈位於無窮遠處,這對應鏡頭的孔徑光闌(出瞳)位於焦面處,而光學設計中選擇出瞳中心的光線為主光線計算像的位置。這個特徵導致了主光線一定經過焦點,簡單畫圖可以看出對於同樣高度y,不同物距s並不影響像高度y'。

這樣的投影性質保證了原空間內的正交性,適用於測量。

2樓:李恆

近大遠小,是乙個我們習以為常的光學現象,不論是眼睛看到的,還是普通相機拍到的,一般情況下都是近處的物體顯得大,遠處的物體顯得小。這裡所謂的「大小」,如果仔細分析,就是在人眼視網膜或者相機底片上所成的像的大小。

但是,近大遠小的就是成像固有的屬性嗎?就是一成不變的嗎?

我這麼說了,那顯然不是嘛。

遠心鏡頭(telecentric lens),在機器視覺工業檢測中有著重要的應用。

(這個鏡頭是大恆光電的產品,來自其官網)

我們可以看到左邊的入射光,每個顏色的光束代表了每個視場點,即發光物體的不同位置。每一束光的中間那根光線都是平行於光軸入射的,這就是「遠心」的定義。這種鏡頭的特點就是,被攝物體,不論遠近,成像的大小都是一樣。

可以想象一下,把物面前後移動,所成的像可能會由於失焦而模糊,但是大小卻不會發生變化。這對於機器視覺和工業檢測至關重要,因為這樣就可以保證測出來物體的尺寸是正確的,不會因為近大遠小的效應而出錯。

能不能再給力一點?近小遠大,有沒有?

還真有。

Pericentric Lens - 我還真不知道中文標準翻譯為什麼。

)它的特點就是近小遠大,也是應用於某些特別的機器視覺和工業檢測領域。譬如以俯視的視角給可樂罐外壁拍照,那只有符合近小遠大才能拍全,如上圖所示。

Telecentric Lens和Pericentric Lens都很重要,有其特定的應用場景。但是由於其特別光學構造,也會有一些侷限。主要是兩點。

(1)都只能對有限遠成像 (2)鏡頭的直徑一定會大於被測物體的直徑。造成以上兩個侷限的原因,就交給讀者自己思考了吧。

當我講完Telecentric和Pericentric之後,對於原問題,眼睛看到的東西為何近大遠小,讀者也就應該有了更深的認識了。

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