1、1,几何光学与成像理论,工 程 光 学,2,第六章 典型光学系统,熟悉：成像特性、结构和主要参数。 眼睛，放大镜，显微镜，望远镜摄影系统，投影系统,这类光学系统是直接扩大人眼的视觉能力的，称为目视光学系统,3,一、眼睛的结构,第一节 眼睛及其光学系统,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,人眼本身相当于摄影光学系统,4,眼睛的结构,在角膜和视网膜之间的生物构造均可以看作成像元。,5,2、眼睛的成像： 人眼相当于一个摄影系统，角膜相当于一个凸凹镜，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，
2、给人以正像的视觉。,6,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=14.217.1mm f =18.922.8mm,7,虹膜的作用:孔径光阑，自动调节进入人眼的光能。 瞳孔直径的调解范围：28mm.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。,8,二、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：f的变化范围约为18mm23mm,9,眼睛的调节能力： 能清晰调焦的极限距离范围表示。,其中，lr、lp分别为远点距离和近点距离； R1/lr，1/lp
3、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）,10,影响因素： 调节能力随年龄增大而减少 明视距离： 习惯上把物置于眼前250mm处，称作明视距离。,11,3、非正常眼及其校正： 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; 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,12,校正方法：,13,视度：远点发散度 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屈光度(1D=1m-1) 称作100度
4、。,14,三、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，但能对各色光有不同的感受。,15,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。,16,四、眼睛的分辨率 1、眼的分辨能力：眼能够分辨最靠近的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:人眼能分辨的最小视角.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。
5、 4、视角敏锐度： 极限鉴别能力的倒数.,17,第二节 放大镜,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。,18,一、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，用表示,上式又可写作视角放大率的形式,19,放大镜的视觉放大率：,D为明视距离 25cm,20,第三节 显微镜系统,一、显微镜的视觉放大率 1、显微镜：物镜和目镜构成,其间隔比它们各自的焦距大得多.,21,2、视觉放大率,为物镜像方焦点到目镜物方焦点距离（光学间隔）;fo物镜焦距,fe目镜焦距.,22,第四节 望远镜系统,望远镜的结构与显微镜类似，也是先由物镜成中间像，再通过目镜来观察。不同的是，望远镜所要观察的是很远的物体，中间像成在物镜的像方焦面上。所以，望远镜的物镜焦距较长，而物镜的像方焦点和目镜的物方焦点几乎重合。,23,一、望远镜的视角放大率：开普勒望远镜,D和D分别为望远镜的入瞳和出瞳孔径.,24,上式表明： 物镜的焦距愈长，放大倍率愈高； 物镜孔径越宽，放大倍率越高。 因此高倍率望远镜采用大孔径长焦距物镜。,25,2、其它形式的望远系统： 加入棱镜转像系统的军用望远镜,26,伽利略望远镜：,
