工程光學(xué)第七章典型光學(xué)系統(tǒng)(已修改)
2025-02-13 06:41 本頁面
【正文】 第七章 典型光學(xué)系統(tǒng) ? 167。 71 眼睛及其光學(xué)系統(tǒng) ? 167。 72 放大鏡 ? 167。 73 顯微鏡系統(tǒng) ? 167。 74 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng) ? 167。 75 目鏡 ? 167。 76 攝影系統(tǒng) ? 167。 77 投影系統(tǒng) 1 主要介紹以下成像光學(xué)系統(tǒng)的成像特征和設(shè)計(jì)方法 ①成虛象的目視光學(xué)系統(tǒng)（放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡） ②成實(shí)像的眼睛、攝影和投影系統(tǒng)。 167。 71 眼睛及其光學(xué)系統(tǒng) 眼睛既是一個(gè)完整的成像光學(xué)系統(tǒng)，又是一個(gè)目視光學(xué)系統(tǒng)的接受器，可以看成整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，因此它的構(gòu)造和成像特性在設(shè)計(jì)和研究目視光學(xué)系統(tǒng)時(shí)要考慮。 一、眼睛結(jié)構(gòu) 2 ①角膜和鞏膜 眼球被一層堅(jiān)韌的膜所包圍，前面凸出的透明部分稱為角膜，其余為鞏膜，光線首先經(jīng)過角膜。 ②前室 角膜后充滿透明液體的空間。 ③虹膜和瞳孔 前室的后壁為虹膜，中間的圓孔為瞳孔，其直徑能隨外界景物亮暗程度的變化而本能的改變大小，以調(diào)節(jié)進(jìn)入眼睛的光能量，是孔徑光闌。 ④水晶體 在虹膜之后，它是由多層折射率不同的薄膜構(gòu)成的，可看成一個(gè)雙凸透鏡，水晶體周圍睫狀肌的緊張和松弛能使其表面的曲率半徑發(fā)生改變，從而使不同距離的物體都能清晰成像在網(wǎng)膜上。 ⑤后室 水晶體后面的空間，充滿著膠狀透明液體。 3 ⑥網(wǎng)膜 后室內(nèi)壁一層由神經(jīng)末稍組成的視網(wǎng)膜，是感光部分。物體成像在其上是倒像，但由于神經(jīng)的內(nèi)部作用，感覺仍然是正像。 ⑦黃斑 網(wǎng)膜上視覺最靈敏的區(qū)域。 ⑧盲點(diǎn) 視神經(jīng)的出口，沒有感光細(xì)胞，不產(chǎn)生視覺。 因此，眼睛如同一個(gè)自動(dòng)調(diào)焦和自動(dòng)改變光圈大小的照相機(jī)，從光學(xué)角度看，眼睛中的 水晶體、瞳孔、網(wǎng)膜 分別對(duì)應(yīng)于照相機(jī)中的 鏡頭、光闌和底片 。 二、眼睛的調(diào)節(jié)及校正 （一）調(diào)節(jié) 指眼睛通過睫狀肌的作用，本能地改變水晶體光焦度的大小，以看清不同距離物體的過程。 4 遠(yuǎn)點(diǎn)： 肌肉完全放松時(shí)，眼睛能看清的最遠(yuǎn)點(diǎn)。 近點(diǎn)： 肌肉處于最緊張狀態(tài)時(shí)，能看清的最近點(diǎn)。 近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)到眼睛物方主點(diǎn)的距離，稱為 遠(yuǎn)點(diǎn)距離和近點(diǎn)距離 。則眼的調(diào)節(jié)能力為： 11rpA R Pll? ? ? ?遠(yuǎn)點(diǎn)距離 近點(diǎn)距離 R為 遠(yuǎn)點(diǎn)視度 ， P為 近點(diǎn)視度 ，單位為屈光度（ D） =1/m。 醫(yī)學(xué)上， 1D=100度。 隨著年齡增大，肌肉調(diào)節(jié)能力下降，調(diào)節(jié)范圍減小。 （二）眼的缺陷及校正 眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)在無限遠(yuǎn)或眼光學(xué)系統(tǒng)的后焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜上，稱為 正常眼 。 正常眼觀察近物時(shí)，物體距眼最適宜的距離是 250mm，稱為 明視距離 M。 5 ①近視 眼 近視眼的網(wǎng)膜離水晶體太遠(yuǎn)或水晶體表面曲率太大，無限遠(yuǎn)物點(diǎn)成像在網(wǎng)膜之前，遠(yuǎn)點(diǎn)在眼前有限遠(yuǎn)。 需配一負(fù)光角度凹面透鏡，透鏡的像方焦點(diǎn)與眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)重合，這樣，無限遠(yuǎn)物點(diǎn)就能成像在網(wǎng)膜上。 rfl??6 ②遠(yuǎn) 視眼 其網(wǎng)膜離水晶體太近或水晶體表面曲率不夠大，導(dǎo)致明視距離處物點(diǎn)成像在網(wǎng)膜的后面，其遠(yuǎn)點(diǎn)在眼睛之后，近點(diǎn)在眼前較遠(yuǎn)處或眼睛之后。 配一正光焦度凸面透鏡，使明視距離處物點(diǎn)能成像在網(wǎng)膜上，其焦距恰好等于遠(yuǎn)點(diǎn)距。 rfl??7 ③散光 眼 眼的水晶體或角膜表面的不對(duì)稱，眼的光焦度在不同方向上不同，造成一物點(diǎn)發(fā)出的光束經(jīng)眼睛不能相交于一點(diǎn)。散光眼在觀看輻射狀直線圓形時(shí)只能看清某個(gè)方向的線條，與此垂直的線條則覺得模糊。在兩個(gè)相互垂直的方向上（散光軸），光焦度分別有最大、最小值，兩者差稱為 散光度 。 散光眼需用柱面透鏡校正。如為近視散光或遠(yuǎn)視散光用球柱面透鏡校正。 8 三、眼睛對(duì)光強(qiáng)度變化的適應(yīng) 眼對(duì)不同亮暗環(huán)境的適應(yīng)能力稱為眼的 適應(yīng) 。 主要原因 ： ①當(dāng)亮照明時(shí)，起作用的視細(xì)胞是靈敏度高的錐狀細(xì)胞；②暗照明時(shí)，起作用的視細(xì)胞是靈敏度低的柱狀細(xì)胞。 次要原因 ：瞳孔的自動(dòng)增大和縮小。 適應(yīng)分為：① 明適應(yīng) ：由暗處到亮處，適應(yīng)時(shí)間大約幾分鐘；② 暗適應(yīng) ：由亮處到暗處，適應(yīng)時(shí)間大約 30～ 60分鐘。 四、眼睛的分辨率和瞄準(zhǔn)精度 眼能分辨兩個(gè)很靠近點(diǎn)的能力，為眼的 分辨率 ；能分辨的兩個(gè)最近兩點(diǎn)對(duì)眼的張角，為其 最小分辨率 （ ε ′ ），在明視場中 ε′=1 ′。 9 在光學(xué)測量中，用某種標(biāo)志對(duì)目標(biāo)在垂直于光軸的方向上進(jìn)行重合或置中，這一過程為 瞄準(zhǔn) 。瞄準(zhǔn)后，偏離完全重合或置中的程度
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