第七章 典型光学系统课件.ppt

第七章 典型光学系统 第一节 眼睛及其光学系统 第二节 放大镜 第三节 显微镜系统 第四节 望远镜系统 第五节 目镜 第六节 摄影系统 第七节 投影系统 黄斑上的中心凹和眼睛的水晶体的象方节点的连线称为视轴。 眼睛的视场可达150°左右，但只有在视轴周围6~8°的范围内能清晰地观察物体，其他部分只能感觉到模糊的像。 二、眼睛的功能——辐射接收器 视网膜是由锥状细胞和杆状细胞组成的辐射接收器。 杆状细胞对光刺激极敏感，但完全不感色； 锥状细胞对各色光有不同的感受，决定了分辨颜色的能力； 适应是指眼睛对周围空间光亮情况的自动适应程度；是通过瞳孔的自动增大或缩小完成的。 明适应：由暗处到亮处 暗适应：由亮处到暗处 正常眼：眼睛的像方焦点F’与视网膜重合； 远点位于人眼前无限远处。 近视眼：眼睛的像方焦点F’位于视网膜前方； 远点位于人眼前有限距离处。 远视眼：眼睛的像方焦点F’位于视网膜后方； 远点位于人眼后有限距离处。 用来表征远点距离lr（单位为m） 的倒数表示近视眼或远视眼的程 度。单位为屈光度（D）。1D称为100度 散光：若水晶体两表面不对称，则使细光束的两个主截面的光线不交于一点，即两主截面的远点距也不相同，视度R1≠R2，其差作为人眼的散光度AST： 四、眼睛的分辨率 视角：物体对人眼的张角。 视角鉴别率ε：在良好的照明条件下，人眼能分 辨的物点间的最小视角。 眼睛分辨能力（视觉敏锐度）：眼能够分辨最靠近两相邻点的能力。视网膜上最小鉴别距离等于两神经细胞直径，即不小于0.006mm。 视觉敏锐度是极限鉴别率的倒数，定义为： 五、眼睛的对准精度 对准：是指在垂直于视轴方向上的重合或置中过程； 对准误差：对准后，偏离置中或重合的线距离或角距离。 六、眼睛的景深 当眼睛调焦在某一对准平面时，眼睛不必调节能同时看清对准平面前和后某一距离的物体，称作眼睛的景深。 远景和近景到人眼的距离 远、近景深分别为 若眼睛调节在无限远，P=∞，则远、近景深为： 七、双目立体视觉 若物点A到基线的距离为L，则视差角为 立体视差：不同距离的物体对应不同的视差角， 其差异 称为立体视差。 体视锐度：人眼能感觉到 的极限值 称为体视锐度 人眼能分辨远近的最大距离 Lmax称作立体视觉半径 立体视觉阈：双眼能分辨两点间的最短深度距离。 第二节 放大镜 一、 视觉放大率 目视光学仪器的基本工作原理：使物体通过这些仪器后，其像对人眼的张角大于直接观察物体时对人眼的张角。 其放大率用视觉放大率表示： 设人眼后节点到视网膜的距离为l’，上式可写为： (1)当眼睛调焦在无限远，即l’=∞时，物体放在放大镜的前焦点上，则有： (2)正常视力的眼睛一般把物像调焦在明视距离D，则有 P’-l’=D，得 二、显微镜的线视场 显微镜的线视场取决于放在目镜前焦平面上的视场光阑(设直径为D)的大小。 三、显微镜的出瞳直径 对于普通显微镜，物镜框是孔径光阑，复杂物镜是以最后镜组镜框为孔径光阑。用于测量的显微镜，一般在物镜的像方焦平面上设置专门的孔径光阑。孔径光阑经目镜所成的像即为出瞳。 设眼睛容易分辨的角距离为2’~4’，则在明视距离上对应的线距离 为： 设照明光的平均波长为0.000555mm，得： 满足上式的视觉放大率称为显微镜的有效放大率。 五、显微镜的景深 第四节 望远镜系统 一、望远系统的视觉放大率 1、望远系统的分辨率用极限分辨角 表示： 由瑞利判断： 道威判断： 开普勒望远镜 第六节 摄影系统 一、摄影物镜的光学特性 摄影物镜的光学特性参数： 视场大小由物镜的焦距和接收器的尺寸决定。 在拍摄远处物体时，像的大小为： 在拍摄近处物体时，像的大小取决于垂轴放大率： 当拍摄远处物体时，物方最大视场角为： 摄影系统的分辨率取决于物镜的分辨率和接收器的分辨率。分辨率是以像平面上每毫米内能分辨开的线对数表示。 经验公式： 按瑞利准则，物镜的理论分辨率为： 摄影系统的像面照度主要取决于相对孔径，像面照度E’为： 当物体在无限远时， 则： 对大视场物镜，其视场边缘的照度与视场中心照度的关系： 设接收器像平面允许的弥散斑直径为z’，则在对准平面上对应的弥散斑直径z为： 若用眼睛在明视距离来观察所拍摄的照片，z’对人眼的张角为： 景深公式： 摄影物镜属大视场、大相对孔径的光学系统，为了获得较好的成像质量，它