[工学]工程光学7.ppt

§7.1 眼睛及其光学系统 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。 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 f1=22.8mm 在调焦范围内，-f=14.2~17.1mm f1=18.9~22.8mm 虹膜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，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 2、眼睛的调节能力： f1的变化范围是18mm~23mm 眼睛的调节能力表示为能清晰调焦的极限距离范围。 其中，lr、lp分别为远点距离和近点距离； R＝1／lr，Ｐ＝1／lp为远点和近点的发散度（或会聚度）； 单位为折光度（或称屈光度） 影响因素： 调节能力随年龄增大而减少 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：眼睛光学系统的后焦点不在视网膜上 ②近视眼和远视眼（老花眼）： 近视眼：远点位于眼前有限距离 远视眼：远点位于眼后有限距离 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，单位为折光度（或屈光度）。通常医院和眼镜店把一折光度称作100度。 散光与校正： 散光度AST：AST＝R1－R2 校正方法：可用圆柱面或双心圆柱面透镜 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。 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： 在眼睛没有调节的松弛状态下，f ≈23mm，可得ε≈60″。 若把眼睛看作理想光学系统，则由ε＝140″／D，当D＝2mm时，ε＝70″，当瞳孔直径增大时，眼睛光学系统的像差增大，分辨能力随之减少。 由于眼睛具有较大色差，视角分辨随光谱而异，连续光谱中间部分的视角鉴别率高于红光和紫光部分的鉴别率。 4、视角敏锐度：视角敏锐度＝ 五、眼睛的对准精度 对准形式及其对准误差： 五、眼睛的对准精度 对准形式及其对准误差： 六、眼睛的景深 七、双目立体视觉 单目视觉：不能产生立体的感觉 双目立体视觉： 1 对于空间一点A： 2对于空间不同距离的点： §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yi与用人眼直接观察物体时视网膜上的象高ye之比，用Г表示 放大镜的视觉放大率： 讨论: 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像调焦在明视距离D，则P‘-l’ ＝D，此时， 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 tgω1＝(h-a)/P tgω＝h/P tgω2＝(h+a)/P §7.3??? 显微镜系统 一、显微镜的视觉放大率 1、显微镜的成像与光束限制： 2、显微镜的视觉放大率为 二、显微镜的线视场 三、显微镜的出瞳直径 显微镜的数值孔径：NA＝nsinu 出瞳直径D： D＝500NA/Г 四、显微镜的分辨率和有效放大率 显微镜的分辨率：以能分辨的物方两点间最短距离σ来表示 瑞利判断公式： 五、显微镜的景深 定义：人眼通过显微镜调焦在某一平面（对准平面）上时，在对准平面前和后一定范围内物体也能清晰成像，能清晰成像的远、近物平面之间的距离称作显微镜的景深。 六、显微镜的照明方法 生物显微镜多为透明标本，常用透射光亮视场照明。其照明方式又分为两种，即临界照明和柯勒照明。 临界照明： §7.4??? 望远镜系统 一、望远系统的结构及参数 1、视角放大率： a) b) 七、显微镜的物镜 几种典型物镜的结构型式： c) d) e)