工程光学设计 第3章 眼睛和目视光学系统.ppt

第五讲 第三章 眼睛和目视光学系统 §3.1 眼睛的光学特性 2、眼睛的成像：人眼是一个类似的摄影系统 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 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） 三、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。 §3.2 放大镜和显微镜的工作原理 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： 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G0＝D/f ＝250/f 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， 这个公式适于小放大倍率（长焦距）的放大镜，即看书用的放大镜。若眼睛紧靠着放大镜，即P≈0，则 三、显微镜系统 1、显微镜的工作原理 二、显微镜的视觉放大率 若把显微镜看作一个组合系统，其组合焦距为： f ＝－f 0f e /△，则Г＝250/f §3.3??? 望远镜系统 二、望远系统的参数（视角放大率） 其它形式的望远系统： 加入棱镜转像系统的军用望远镜 1、非正常眼及其校正 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 1 平面反射镜像差 2 加工或装配误差产生像差 五 球面反射镜的像差 光阑在反射镜球心 光阑在反射镜顶点 六 棱镜或平面平行板的像差 平行光路中的棱镜 非平行光路中的棱镜 - i1 lp - up u1 N1=1 N2′=1 N1′= N2 =N - i′ u2′ - i2 - i2′ u1′=U2 光阑 图 2-21 棱镜初级像差和数 * * 一、眼睛的结构 巩膜 人眼-照相机 水晶体-镜头 网膜-底片 瞳孔-光阑 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 意义:眼睛的调节能力表示为能清晰调焦的极限距离范围。 2、眼睛的调节能力： f1的变化范围是18mm~23mm 影响因素：调节能力随年龄增大而减少调节能力随 年龄增大而减少 0 0.25 1 2.5 4.5 7 10 14 (dpt) 40 80 200 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ lr (cm) 40 100 -200 -40 -22 -14 -10 -7 lp (cm) 80 70 60 50 40 30 20 10 年龄 2、视角：物体对人眼的张角称作视角。 3、视角分辨率ω 或ε ω -y’ 在眼睛没有调节的松弛状态下，f ≈23mm，ε≈60″。 一、视觉放大率 ω眼 -y’ ω仪 -y’ Г＝yi /ye 设人眼后节点到网膜的距离为l，上式又可写作 二、放大镜的工作原理 ω仪 -y’ 一、工作原理（伽利略望远镜） ?????????????????????Г＝－f 0/f e＝－D/D Г＝1/β §3.4??? 眼睛的调节 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 - i′ - i - u u′ 第四章??? 平面镜棱镜系统 仪器的主光轴 反射镜光轴 像点 h - i′ - i u=0 - u′ 球心 r 球心 阑 l lp 球心 阑 l lp ip