工程光學(xué)-第六章

1、1 幾何光學(xué)與成像理論工 程 光 學(xué) 2第六章 典型光學(xué)系統(tǒng) 熟悉：成像特性、結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)。眼睛，放大鏡，顯微鏡，望遠(yuǎn)鏡攝影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)這類光學(xué)系統(tǒng)是直接擴(kuò)大人眼的視覺能這類光學(xué)系統(tǒng)是直接擴(kuò)大人眼的視覺能力的，稱為目視光學(xué)系統(tǒng)力的，稱為目視光學(xué)系統(tǒng) 3一一、眼睛的結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 眼睛及其光學(xué)系統(tǒng) 1、結(jié)構(gòu)與組成：角膜、前室（水狀液）、水晶體和后室（玻璃體）、視網(wǎng)膜、瞳孔、黃斑、視軸與眼軸 人眼本身相當(dāng)于攝影光學(xué)系統(tǒng)人眼本身相當(dāng)于攝影光學(xué)系統(tǒng)4眼睛的結(jié)構(gòu)在角膜和視網(wǎng)膜之間的生物構(gòu)造在角膜和視網(wǎng)膜之間的生物構(gòu)造均可以看作成像元。均可以看作成像元。52、眼睛的成像：人眼相當(dāng)于一個攝影系統(tǒng)，角膜相當(dāng)

2、于一個凸凹鏡，水晶體相當(dāng)于一個雙凸鏡。物點在視網(wǎng)膜上形成一個倒立的實像，但這一倒像的感覺經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)的作用，給人以正像的視覺。 6眼睛的物方和像方焦距不相等。f=-17.1mm f =22.8mm在調(diào)焦范圍內(nèi)，-f=14.217.1mm f =18.922.8mm7虹膜的作用:孔徑光闌，自動調(diào)節(jié)進(jìn)入人眼的光能。瞳孔直徑的調(diào)解范圍：28mm.直視太陽或正視激光束能在視網(wǎng)膜上燒成一盲斑，使人在觀看任何景象時，總有一塊或數(shù)塊區(qū)域是黑斑。 8二、眼睛的調(diào)節(jié)及校正 1、眼睛的調(diào)節(jié)：眼睛成像系統(tǒng)對任意距離的物體自動調(diào)焦的過程2、眼睛的調(diào)節(jié)能力： f的變化范圍約為18mm23mm9眼睛的調(diào)節(jié)能力：能清晰調(diào)焦的

3、極限距離范圍表示。其中，lr、lp分別為遠(yuǎn)點距離和近點距離；R1/lr，1/lp為遠(yuǎn)點和近點的發(fā)散度（或會聚度）；單位為折光度（或稱屈光度） 11rpRPAll10影響因素：調(diào)節(jié)能力隨年齡增大而減少 明視距離：習(xí)慣上把物置于眼前250mm處，稱作明視距離。 113、非正常眼及其校正：正常眼和反常眼：正常眼：眼睛的遠(yuǎn)點在無限遠(yuǎn)眼睛光學(xué)系統(tǒng)的后焦點在視網(wǎng)膜上;反常眼：眼睛光學(xué)系統(tǒng)的后焦點不在視網(wǎng)膜上;近視眼和遠(yuǎn)視眼（老花眼）：近視眼：遠(yuǎn)點位于眼前有限距離遠(yuǎn)視眼：遠(yuǎn)點位于眼后有限距離 12校正方法： 13視度：遠(yuǎn)點發(fā)散度遠(yuǎn)點距離lr（單位為m）的倒數(shù)表示近視眼或遠(yuǎn)視眼的程度，稱為視度,單位為折光度（

4、或屈光度）。 通常醫(yī)院和眼鏡店把一屈光度(1D=1m-1) 稱作100度。 14三、眼睛的輻射接收作用視網(wǎng)膜：由錐狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞組成，兩種細(xì)胞各有不同的任務(wù)；桿狀細(xì)胞：對光刺激極敏感，但完全不感色；錐狀細(xì)胞：感光能力差，但能對各色光有不同的感受。15適應(yīng)：眼睛對周圍空間光亮情況的自動適應(yīng)程度。明適應(yīng)和暗適應(yīng)：由暗處進(jìn)入亮處，瞳孔自動縮??；由亮處進(jìn)入暗處，瞳孔自動放大。16四、眼睛的分辨率1、眼的分辨能力：眼能夠分辨最靠近的兩相鄰點的能力稱為眼的分辨能力，或視覺敏銳度。2、視角：物體對人眼的張角稱作視角。3、視角鑒別率:人眼能分辨的最小視角.由于眼睛具有較大色差，視角分辨隨光譜而異，連續(xù)光譜中

5、間部分的視角鑒別率高于紅光和紫光部分的鑒別率。 4、視角敏銳度： 極限鑒別能力的倒數(shù).17第二節(jié) 放大鏡 目視光學(xué)儀器的基本工作原理：物體通過儀器，其像對人眼的張角大于人眼直接觀察物體時對人眼的張角。 18一、視覺放大率: 用儀器觀察物體時視網(wǎng)膜上的像高yi與用人眼直接觀察物體時視網(wǎng)膜上的象高ye之比，用表示 ie/yy 上式又可寫作視角放大率的形式 ietantanyy 19放大鏡的視覺放大率： flDplf D為明視距離25cm20第三節(jié) 顯微鏡系統(tǒng) 一、顯微鏡的視覺放大率1、顯微鏡：物鏡和目鏡構(gòu)成,其間隔比它們各自的焦距大得多. 212、視覺放大率ieoetantanyDyff 為物鏡像方焦點到目鏡物方焦點距離（光學(xué)間隔）;fo物鏡焦距,fe目鏡焦距.22第四節(jié) 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) 望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)與顯微鏡類似，也是先由物鏡成中間像，再通過目鏡來觀察。不同的是，望遠(yuǎn)鏡所要觀察的是很遠(yuǎn)的物體，中間像成在物鏡的像方焦面上。所以，望遠(yuǎn)鏡的物鏡焦距較長，而物鏡的像方焦點和目鏡的物方焦點幾乎重合。23一、望遠(yuǎn)鏡的視角放大率：開普勒望遠(yuǎn)鏡 oetantanfDfD D和D分別為望遠(yuǎn)鏡的入瞳和出瞳孔徑.24上式表明：物鏡的焦距愈長，放