工程光学第四章_光学系统中的光阑与光束限制典型光学系统ppt课件.ppt

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1、第七章典型光学系统第二节放大镜第三节显微镜系统第四节望远镜系统第一节眼睛及其光学系统目视光学系统第五节目镜调节肌第一节眼睛及其光学系统2、角膜(Cornea)：眼球前突出的透明球面膜，r≈8mm，n≈1.38；——主要折射成像界面(角膜—空气)1、巩膜：包围眼球的白色不透明外层，D≈25mm.眼球横切面一、眼睛(Eyes)的结构3、前室：角膜后水晶体前的空间，充满透明水状液n=1.336。调节肌5、虹膜：脉络膜前方的彩帘（水晶体前），眼球前的颜色。8、后室：水晶体后、由视网膜包围的空间，玻璃液n=1.336。4、脉络膜：巩

2、膜内侧、视网膜外侧包围的黑色膜层，吸收从视网膜透过的光线，把后室变为暗室。6、瞳孔(Pupil)：虹膜中央圆孔，孔径光阑，限制进入人眼光通量，D≈2～8mm.7、水晶体(Crystallinelens)：双凸透镜★调节肌作用改变水晶体曲率(焦距)，不同距离物均成像于视网膜。★自外层至内层的折射率n逐渐增大（1.37→1.41）——校正像差(3)盲斑（点）：视神经的出口，无感光细胞。视网膜的像被传输至大脑形成视觉。辐射接收器杆状细胞：对光刺激极敏感，感光（明暗视觉）.锥状细胞：感色（色视觉）9、视网膜(Retina)：后室内

3、壁、连接脉络膜的一薄膜，由神经细胞和神经纤维构成。——感光和成像的位置。调节肌黄斑(Macula)：视网膜中部、黄色椭圆形区域。中心凹：黄斑点中心D≈0.25mm区域，密集感光细胞，视觉最灵敏。二、眼睛——共轴光学系统2、视轴：黄斑中心与眼睛光学系统像方节点的连线。——眼球转动，使视轴对准观察物体并成像于黄斑上，视觉最清晰。1、成像过程：——折射球面：外界光线经角膜折射——孔径光阑：瞳孔自动调节直径控制入射光能——变焦系统：水晶体自动调节，保证成像于视网膜上——成像面：视网膜3、视场(角度)水平视场约达150°垂直视场约达

4、130°最清晰的视场范围：视轴周围6°～8°3、简化眼模型角膜顶点视网膜眼睛像方焦点与视网膜重合4、物体经眼睛成像于视网膜★视角ω：★人眼对物体大小的感觉，取决于像在视网膜上的大小；或，视网膜上的像对眼睛光心张角（视角）的大小。★视角取决于物的大小和物距，但是物距必须在近点之外。视角大小超过人眼极限分辨角的物体细节，才可被分辨。★眼睛的光心O0：眼睛节点、主点近似看做重合的位置。（进一步简化）三、眼睛的调节及校正1、调节：眼睛成像系统对任意距离物体成像时，通过改变水晶体曲率达到自动调焦的过程。★能清晰调焦的极限距离：远点(

5、farpoint)距离lr近点(nearpoint)距离lp远点lr(调节肌完全放松)近点lp(调节肌最大收缩，曲率半径最小)幼年∞-7～-8cm青中年∞-14→-40cm（明视距离-25cm）老年+200→+40cm约-200cm★远点发散度（会聚度）：★近点发散度（会聚度）：★眼睛的调节能力：眼睛的视度★眼睛的视度(diopter)：通常所说的眼镜度数为对应视度数值×100。2、非正常眼睛及其矫正1）近视眼：无穷远物点成像于视网膜之前，远点为有限远。加正透镜(焦距与远点重合)将远点校正到无穷远2）远视眼：无穷远物点成像

6、于视网膜之后；近点变远，非明视距离。加负透镜(焦距与远点重合)将远点校正到无穷远50岁之后，老花眼！Myopia/NearsightednessHyperopia/Farsightedness近视眼以及远视眼的校正:所配眼镜的焦距与远点距离相等远点为-2m的近视眼，所需眼镜的光焦度为-0.5D，即50度。光焦度近点在眼前1.25m处，应配多少度的眼镜？光焦度将近点校正到250mm处：手术治疗（4）白内障：水晶体变为浑浊而不透明。（3）散光眼(Astigmatism)：★原因：角膜、或水晶体（两表面）不对称，是非球面造成.此

7、时，眼轴上的物点对应有两条像线，眼睛在两个对称主截面上的焦距不同，即远点距离不同。像散导致不同方向的线条不能同时看清。视度★眼睛的散光度：圆柱面透镜可校正散光(5)斜视:水晶体位置不正或折射面曲率异常矫正应配戴光楔四、眼睛的适应能力★适应：眼睛对周围空间光亮情况的自动适应程度。明适应：从暗处到亮处——瞳孔自动缩小暗适应：从亮处到暗处——瞳孔自动增大五、眼睛的分辨率★眼睛的分辨能力：人眼能分开最靠近两个相邻点的距离.★眼睛的极限分辨角：刚能分辨开的两点对人眼的张角，即人眼最小的视角。★视角：物体对人眼的张角。1、概念眼睛的分

8、辨率与视网膜上两像点距离及视觉细胞的直径大小有关眼睛分辨率补充：根据瑞利判据计算理想光学系统分辨率（波动性）2、人眼的分辨能力⑴极限分辨角：白天的瞳孔直径D=2mm对应于视网膜上极限分辨距离：0.006mm约为两个视神经细胞直径，超过该距离的两像点可被分辨.★通常认为，白天人眼的极限分辨角：★照明条件变