内蒙古工业大学 工程光学 第七章 典型光学系统ppt课件.ppt

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1、第七章典型光学系统§7.1眼睛及其光学系统一、眼睛的结构1、结构与组成：角膜、前室（水状液）、水晶体和后室（玻璃体）、视网膜、瞳孔、黄斑、视轴与眼轴。2、眼睛的成像：人眼是一个类似的摄影系统，角膜相当于一个凸凹镜，前室亦如此，水晶体相当于一个双凸镜。水晶体的曲率半径：40mm~70mm孔径直径变化：2mm~8mm眼轴视轴物点在视网膜上形成一个倒立的实像，但这一倒像的感觉经神经系统的作用，给人以正像的视觉。眼睛的物方和像方焦距不相等:f=-17.1mmf’=22.8mm眼睛的调焦范围:-f=14.2~17.1mmf’=18.9~22.8mm

2、瞳孔起着孔径光阑的作用，自动调节进入人眼的光能，它有一定范围，(2~8mm)若外界光很强，即使=2mm时仍然使人无法适应，就很容易使视网膜造成伤害。直视太阳或正视激光束能在视网膜上烧成一盲斑，使人在观看任何景象时，总有一块或数块区域是黑斑。3、眼睛的光学参数：介质折射率：n=1.3333折射面半径：r1=5.77mm物方焦距：f'≈-17mm像方焦距：f'≈23mm光焦度：D=58.48(1/m)网膜半径：r2=9.7mm二、眼睛的调节及校正1、眼睛的调节：眼睛成像系统对任意距离的物体自动调焦的过程。f’的变化范围:18mm~23mm2、

3、眼睛的调节能力：眼睛的调节能力表示为能清晰调焦的极限距离范围。该调节能力的数学描述如下：设人眼能调节清晰成像的极限距离分别为：lr远点,远点发散度（或会聚度）;lp近点，近点发散度（或会聚度）；单位为（D）屈光度（屈光度1D=1m-1）眼睛的调节能力用plP1=a.影响因素：调节能力随年龄增大而减少b.明视距离：在阅读时，或眼睛通过目视光学仪器观测物像时，为了工作舒适，习惯上把物或像置于眼前250mm处，称作明视距离。3、非正常眼及其校正：①正常眼和反常眼：正常眼：眼睛的远点在无限远，眼睛光学系统的后焦点在视网膜上。反常眼：眼睛光学系统的

4、后焦点不在视网膜上。②近视眼和远视眼：近视眼：远点位于眼前有限距离。年龄1020304050607080lp(cm)-7-10-14-22-40-20010040lr(cm)∞∞∞∞∞2008040A(D)141074.52.510.250远视眼：远点位于眼后有限距离③校正方法：④视度：远点距离lr(单位为m)的倒数表示近视眼或远视眼的程度，称为视度，单位为屈光度，通常医院和眼镜店把一屈光度称作100度。三、眼睛的辐射接收作用视网膜：由锥状细胞和杆状细胞组成，两种细胞各有不同的任务；杆状细胞：对光刺激极敏感，但完全不感色；锥状细胞：感光能

5、力差，但它们能对各色光有不同的感受。适应：眼睛对周围空间光亮情况的自动适应程度。明适应和暗适应：由暗处进入亮处，瞳孔自动缩小；由亮处进入暗处，瞳孔自动放大。f‘f‘四、眼睛的分辨率1、眼的分辨能力：眼能够分辨最靠近两相邻点的能力称为眼的分辨能力，或视觉敏锐度。2、视角：物体对人眼的张角称作视角。3、视角鉴别率ε：当两像点落在同一视觉细胞上时，人眼无法分辨，但当两像点距离大于等于φD时，两像点可能落在相邻细胞上，则眼睛就可分辨。Dmin=0.007mm，当时，视角鉴别率五、眼睛的对准精度六、眼睛的景深设Dp为人眼的直径，ε为节点处的人眼分辨

6、角由图可知：ab=-pεΔabA2∽ΔA2cdεcd由ΔA1ab∽ΔA1cd远景深近景深若眼睛调节在无限远，P＝∞，远、近景深距离为P1∞＝+DP/εP2∞＝－DP/ε§7.2   放大镜一、视觉放大率1、目视光学仪器的基本工作原理：物体通过仪器，其像对人眼的张角大于人眼直接观察物体时对人眼的张角。2、视觉放大率：用仪器观察物体时视网膜上的像高y‘i与用人眼直接观察物体时视网膜上的象高y’e之比，用Г表示。Г＝y'i/y'e设人眼后节点到网膜的距离为l’，上式又可写作放大镜的视觉放大率：人眼直接观察物体时，物体对人眼所张的视角为：tgω＝

7、y/D当人眼通过放大镜观察物体时，像对人眼所张的视角为：tgω’＝y’/(p-l’)由垂轴放大率公式-x’=f’-l’讨论：1、当时，相当于把物体放在放大镜的前焦点上。有：放大镜镜筒上，常常标上值，由此可算得值。2、习惯上，常把像调在明视距离上。即：则：若眼睛紧贴着放大镜，即则常用的放大镜，适当选择焦距，使二、光束限制和线视场①孔径光阑②视场光阑③渐晕光阑④渐晕与视场角：由图可知，当渐晕系数K＝100%，50%和0时，像方视场角分别为tgω’1＝(h-a')/P'tgω’＝h/P'tgω'2＝(h+a')/P'⑤线视场当光束以入射时，其k

8、值为50%。用2y来表述视场角：线视场：放大镜倍率越大，其线视场越小。§7.3   显微镜系统一、显微镜的视觉放大率由视觉放大率可知Γ显＝tgω’/tgωtgω’=y’/f’2而β＝y’/y=