几何光学第十二讲.ppt

概述 典型光学系统： 成象系统与非成象系统： 目视仪器后系统： 非成像光学系统 我们把不以成像为目的的光学系统统称为非成像光学系统。照明系统、光束的整形与变换系统都属于非成像光学系统的范畴。相比于传统的成像光学而言，非成像光学所关心的不是能否在目标平面上成像以及成像质量如何，而是关注光源的能量利用率以及能量分布情况。 照明系统： 普通照明系统、显微照明系统、LED照明系统 光束的整形与变换系统： 分光、准直、扩束、扫描、会聚、整形 成像光学系统与非成像光学系统 光学设计基本步骤 现代光学系统 激光光学系统 :高斯光束 傅里叶（Fourier）变换光学系统： 4f相干光学信息处理系统 扫描光学系统：激光显示、存储器、激光打印机、激光扫描、激光雷达和高速摄影系统 阶跃型光纤光学系统： 梯度折射率光纤光学系统 4f系统 激光平面干涉仪 光电光学系统 现代光电系统无一不把光学、精密机械、光电转换、电子和计算机技术结合起来，实现其系统的数字化、图像化、智能化和自动化。为达到上述目的，除设计各种不同用途的光电光学系统外，光电能量转换或光电图像转换、数据信号采集与处理、模数转换和计算机处理与分析等都是实现上述目的所不可缺少的重要环节。 光电光学系统 红外夜视光学系统 红外雷达、 光电报警、 激光制导、 光电检测 光电检测系统原理框图 光电检测系统的光学系统 人眼的构造剖视图 眼睛的视场很大，可达150?，但只有黄斑附近才能清晰识别，其他部分比较模糊， 所以能看清物体的角度范围为6 ~ 8?。 ★静态简约眼 ★人眼的光学参数 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 眼睛的物方和像方焦距不相等 ★人眼的成像特点 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。 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=-17.1mm , f’=22.8mm 在调焦范围内， -f=14.2~17.1mm ，f’=18.9~22.8mm 二、眼睛的调节及校正 2、眼睛的缺陷和矫正 正常眼在肌肉完全放松的自然状态下，能够看清楚无限远处的物体，即远点应在无限远（R = 0）， 像方焦点正好和视网膜重合 所谓近视眼就是其远点在眼睛前方有限距离处（r 0） 所谓远视眼就是其远点在眼睛之后（r 0）， 校正方法 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，单位为折光度（或屈光度）。通常医院和眼镜店把一折光度称作100度。 近视眼或远视眼的远点视度可通过仪器来测得，知道此值后即可求得所需眼镜的焦距。 缺陷： 近视眼和远视眼（先天、后天） 斜视（光楔） 散光（水晶体曲率半径不等，柱面镜，） 老花眼属自然生理现象，不是缺陷 3、目视光学仪器视度调节 人眼的视觉缺陷可以在眼前加以透镜可以矫正 目视光学仪器要适应不同视力的人使用 为此，目镜可以改变其前后的位置，使仪器所成的像不再位于无限远，而位于目镜的前方或后方一定的位置 这就是目视光学仪器的视度调节 四．眼睛的辐射接收器（适应特性） 人眼的适应 适应：眼睛对周围空间光亮情况的自动适应程度。 明适应：由暗处进入亮处，瞳孔自动缩小；——快 暗适应：由亮处进入暗处，瞳孔自动放大。——慢 辐射接收器——视网膜 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； ——明视觉、弱照明 锥状细胞：感光能力差，但它们能对各色光有不同的感受。 ——暗（色）视觉、亮照明 五、眼睛的分辨率（分辨本领） 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。指的是成像在中央凹区时的分辨能力。 人眼刚能将两点分开的视角称为眼睛的极限分辨角 从人眼的视网膜结构上来分析： 如果这两点的像分别落在被分隔开的两个视网膜细胞上，即得到两个点的视觉 眼睛的分辨率（分辨本领） 眼能够分辨两个像点间的最小距离=两视觉神经细胞的直径（瑞利判据） 在眼睛没有调节的松弛状态下，f ‘≈23mm，可得最小分辨角ε≈60″（视角鉴别率ε） ε≈60″。 视角：物体对人眼的张角称作视角。（对物方节点的张角） 视角敏锐