眼睛的目视光学系统应用光学.ppt

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1、第三章眼睛和目视光学系统本章主要解决的问题：眼睛的构造望远镜、显微镜的工作原理眼睛与目视光学仪器配合的问题、眼睛缺陷及调整第一节人眼的光学特性人眼的构造从光学角度看，主要有三部分：水晶体视网膜瞳孔－－－－镜头－－－－底片－－－－光阑人眼相当于一架照相机，能够自动调节问题：照相机使物成倒像，人眼是否成倒像？视轴：黄斑中心与眼睛光学系统的像方节点连线视场：观察范围可达150゜头不动，能看清视轴中心6゜－8゜，要看清旁边物体，眼睛在眼窝内转动，头也动眼睛的调节：视度调节、瞳孔调节1、视度调节定义：随着物体距离改变，人眼自动改变

2、焦距，使像落在视网膜上的过程。F’调节量的表示：视度与网膜共轭的物面到眼睛的距离的倒数明视距离和近点、远点明视距离：眼睛前方250mm，SD=(1/(-0.25))=-4l单位为米近点：眼睛通过调节能看清物体的最短距离远点：眼睛能看清物体的最远距离最大调节范围＝近点视度－远点视度2、瞳孔调节虹膜可以自动瞳孔大小，以控制人眼的进光量强光下，白天D=2mm;夜晚，D=8mm设计光学仪器时，仪器的出射瞳孔要和人眼瞳孔大小配合，白天使用的可以小些，夜晚使用的则要大一些人眼的分辨率人眼刚能分清两物点在网膜上的像点之间的距离对两物点

3、的分辨率：视神经细胞直径约为0.001-0.003mm，取0.006为眼睛的分辨率。通常用此距离在物空间对应的张角表示，称为视角分辨率。ω-y’以上是对应视轴周围很小范围内的视角分辨率。当物体偏离视轴时，视神经细胞加大，分辨率迅速下降，如图中曲线所示。图中横坐标代表物点和眼的连线与视轴之间的夹角，纵坐标代表相对分辨率（假定黄斑的分辨率等于1）。图5-4耳侧黄斑鼻侧视角分辨率（相对值）对线的分辨率：一直线的像刺激着一系列视神经细胞，而另一直线的像又刺激着旁边的另一列视神经细胞，所以眼睛能够敏锐地感觉到它们之间的位移。分辨率

4、可以提高到10’’在瞄准测量中常常把对线的分辨率叫做对准精度。综合一下，看得清的条件：必要条件：成像在视网膜上充分条件：对二点,视角》60”对二线,视角》10”第二节放大镜和显微镜的工作原理人眼的视角分辨率（60”）。物高y和物距l满足关系：y/L≥0.0003（≈60“）如果通过仪器以后的像对人眼所张的视角大于用人眼直接观察时的视角，就有可能看清楚更加细微的物体。扩大人眼视觉能力的光学仪器，称为“目视光学仪器”。望远镜，显微镜等与眼睛配合的仪器称为目视光学仪器对各类目视光学仪器的共同要求对各类目视光学仪器的共同要求1、

5、扩大视角直接观察：用仪器观察：－y’眼－y’仪ω眼π’π’ω仪-y’眼=π’tgω眼-y’仪=π’tgω仪用仪器观察时网膜上的像高和人眼直接观察时网膜上的像高之比表示了仪器的放大作用，称为视角放大率，用Г表示。2、成像在无限远（出射平行光）目视光学仪器的视放大率大于1目视光学仪器所成的像应该位于无限远。这是对目视光学仪器的两个共同要求。根据所观察目标的情况不同，目视光学仪器分为两大类：一类叫望远镜，它是用于观察远距离目标的；另一类叫显微镜，它是用于观察近距离微小目标的。放大镜工作原理只要物体对人眼的张角大于人眼的视角分辨

6、率即可看清楚如果物体对人眼张角小于60”，人眼看不见，则可以考虑借用仪器来观察。1.物体必须放在系统的物方焦平面处，使得出射光为平行光。2.从仪器出射的光线对人眼的张角必须大于人眼直接观察时物体对人眼的张角，人眼直接观察时物体放在250毫米处F-f=f’－y’ω仪放大镜的视放大率只与放大镜的焦距有关注意，这里统一规定人眼直接观察时，物体放在离人眼250毫米处，如果不能满足这个条件，公式就不是250除以焦距要提高放大镜的倍率，就必须减小透镜的焦距，单个透镜的焦距不可能做的很小，为什么？例如：15倍的放大镜，焦距为1

7、6.6，假设双凸，则两个半径为17毫米左右，若平凸，则半径为8.5毫米左右。为此，设计了显微镜，即复杂化的放大镜显微镜的工作原理F’物F目-yy’ω仪目镜物镜f’物-f目Δ显微镜同放大镜一样，需将物体放在物方焦平面处，为提高放大率，先将此物体放大，经过两次放大，放大率就有很大提高。前面的系统叫物镜，后面的系统叫目镜物镜所成的放大的实像位于目镜的物方焦平面处F’物F目-yy’ω仪目镜物镜f’物-f目Δ显微镜的视放大率物镜的垂轴放大率和目镜的视放大率的数值分别刻在镜管上，把它们相乘，就是显微镜的视放大率这个公式

8、同单个放大镜的视放大率一样，因此显微镜可看成一个复杂化的放大镜不同倍率的物镜和目镜都可以互换，为保证互换性，要求显微镜物镜的物平面到像平面的距离都等于195毫米第三节望远镜的工作原理F’物F目F’物F目f’物－f目y’ω’-ω用了仪器以后目标像对人眼的张角仪器的像方视场角人眼直接观察物体时对人眼的张角要增大视角成正