第19次课(第八章)工程光学分析
工程光学与技术完整课件
天体
遥远的距离
观察者
任何被成像的物体， 是由无数个发光点组成
1、本身发光。 2、反射光。
因此研究物体成像时，可以用某些特征点的 成像规律来推断整个物体的成像。
二 光线
发光点向四周辐射光能量，在几何光 学中将发光点发出的光抽象为带有能 量的线，它代表光的传播方向。
的深度与入射角i 的关系。
（注：水相对空气的折射率为n 4 3）
§1-3 全反射和光路可逆
全反射现象
n n'
一般情况下，光线射至透明介质的分界面时将发 生反射和折射现象。
由公式 nsinIn'sinI' 可知，若： nn
则： sinIsinI'
即折射光线较入射光线偏离法线
θC
n1
n2
Incident beam Reflected beam Refringent beam
将上式代入 sin I
并设
sin I ' nab
na n, nb n
有： nsinIn'sinI'
真空折射率为1，在标准压力下，20摄氏度时空气折射 率为1.00028，
通常认为空气的折射率也为1，把其他介质相对于空 气的折射率作为该介质的绝对折射率。
提示：但是在设计高精度的太空中的光学仪器 时，就必须考虑空气和真空折射率的不同。
大于临界角时，就发生全发射。
na
i0
S
n' B
n
i '0 2 i'0
A
根据折射定律，又有： nasini0nsini'0
《工程光学与技术》课件
智能制造需要高精度、高效率的光学检测和测量技术，工程光学将大有可为。
医疗健康
光学成像、光谱分析等技术将为医疗健康领域带来更多创新。
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《工程光学与技术》ppt课件
目录
• 工程光学概述 • 光学基础知识 • 工程光学技术 • 现代光学技术 • 工程光学实验 • 工程光学前沿与展望
01
工程光学概述
光学的基本概念
光的本质
光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光的传播
光在真空中沿直线传播，在其他介质中传播方向会发生改变。
光的反射、折射和散射
04
现代光学技术
非线性光学
非线性光学效应
非线性光学效应是光与物质相互作用时产生的非线性现象，如倍频 、和频、差频等。
非线性光学材料
非线性光学材料是实现非线性光学效应的关键，如晶体、玻璃、聚 合物等。
非线性光学应用
非线性光学在激光技术、光电子学、光通信等领域有广泛的应用，如 光参量振荡器、光倍频器等。
光子学与光子技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光子学基本概念
光子学是研究光子的产生、传播、相互作用和应 用的科学。
光子器件
光子器件是实现光子技术的关键，如激光器、光 放大器、光调制器等。
光子技术的应用
光子技术在通信、信息处理、传感等领域有广泛 的应用，如光纤通信、光计算等。
光学信息存储与处理
01
光学信息存储
光学信息存储是利用光的干涉、 衍射等光学效应实现信息的存储 和读取。
工程光学的研究内容
光学系统设计
研究光学系统的基本理论和设 计方法，涉及光学仪器、摄影
镜头、显微镜等。
光学材料与制造
工程光学课后答案解析完整版机械工业出版社第二版郁道银
第一章习题1、已知真空中的光速c＝3m/s，求光在水（n=1.333）、冕牌玻璃（n=1.51）、火石玻璃（n=1.65）、加拿大树胶（n=1.526）、金刚石（n=2.417）等介质中的光速。
解：则当光在水中，n=1.333时，v=2.25m/s,当光在冕牌玻璃中，n=1.51时，v=1.99m/s,当光在火石玻璃中，n＝1.65时，v=1.82m/s，当光在加拿大树胶中，n=1.526时，v=1.97m/s，当光在金刚石中，n=2.417时，v=1.24m/s。
2、一物体经针孔相机在屏上成一60mm大小的像，若将屏拉远50mm，则像的大小变为70mm,求屏到针孔的初始距离。
解：在同种均匀介质空间中光线直线传播，如果选定经过节点的光线则方向不变，令屏到针孔的初始距离为x，则可以根据三角形相似得出：所以x=300mm即屏到针孔的初始距离为300mm。
3、一厚度为200mm的平行平板玻璃（设n=1.5），下面放一直径为1mm的金属片。
若在玻璃板上盖一圆形纸片，要求在玻璃板上方任何方向上都看不到该金属片，问纸片最小直径应为多少？解：令纸片最小半径为x,则根据全反射原理，光束由玻璃射向空气中时满足入射角度大于或等于全反射临界角时均会发生全反射，而这里正是由于这个原因导致在玻璃板上方看不到金属片。
而全反射临界角求取方法为：(1)其中n2=1,n1=1.5,同时根据几何关系，利用平板厚度和纸片以及金属片的半径得到全反射临界角的计算方法为：(2)联立（1）式和（2）式可以求出纸片最小直径x=179.385mm，所以纸片最小直径为358.77mm。
4、光纤芯的折射率为n1、包层的折射率为n2,光纤所在介质的折射率为n0，求光纤的数值孔径（即n0sinI1,其中I1为光在光纤内能以全反射方式传播时在入射端面的最大入射角）。
解：位于光纤入射端面，满足由空气入射到光纤芯中，应用折射定律则有：n0sinI1=n2sinI2(1)而当光束由光纤芯入射到包层的时候满足全反射，使得光束可以在光纤内传播，则有：(2)由（1）式和（2）式联立得到n0 sinI1.5、一束平行细光束入射到一半径r=30mm、折射率n=1.5的玻璃球上，求其会聚点的位置。
《工程光学》-物理光学-课件
第一节 光的电磁性质 三、球面波（点光源）和柱面波（线光源） A 1、球面波 E＝ exp[i( kr t )] r ~ A 发散的球面波： E ＝ e xp( ikr ), r ~ A 会聚的球面波： E ＝ e xp(ikr ) r A i( kr t )] 2、柱面波 E＝ e xp[ r ~ A 发散的柱面波： E＝ e xp( ikr ), r ~ A 会聚的柱面波： E＝ e xp(ikr ) r
2 2
z z 令 ＝ t , t，则有 v v z z z z E＝f1 ( t ) f 2 ( t )，和 B＝f1 ( t ) f 2 ( t ) v v v v
第一节 光的电磁性质 （一）波动方程的平面波解
z z z z E＝f1 ( t ) f 2 ( t ) f1 和 f2 是以( t )和( t ) v v v v z z 为变量的任意函数。 B＝f1 ( t ) f 2 ( t ) v v z z f1 ( －t )表示沿 z轴正向传播， f 2 ( ＋t )表示沿 z轴负向传播。 v v z 取正向传播：E＝ f1 ( t ) －－行波的表示式。 v 源点的振动经过一定的时间 z B＝f1 ( t ) 推迟才传播到场点。 v
第一节 光的电磁性质 （二）平面简谐电磁波的波动公式
沿空间任一方向 k 传播的平面波的波动公式：
E＝A cos(k r t ) E＝A cosk x cos y cos z cos t
x P(x,y,z) k
平面波的复数形式： E＝A e xp[ i( k r t )] 复振幅： ~ E＝A e xp( ik r )
2 E 2 结果： E 2 0 t 2 B 2 B 2 0 t
第21次课(第八章)工程光学
远摄物镜
工程光学 （上）
★焦距变化的变倍比为 ★焦距为
第六节 摄影系统
第五级北航仪器 光电学院
MA fmax 23 k max
f min
23 k min
f'
f
' 1
2
3
k
变焦物镜
工程光学
第八节 变焦距光学系统
（上） 一、变焦距光学系统的原理
第五级北航仪器 光电学院
（一）变焦距的物理意义 ★焦距连续变化，物、像面保持不动。
❖ 目镜只是把物镜的像放大，放大倍率再高也不能把物镜不能分辨的物 体细节看清。
有效放大率：为充分利用物镜的分辨率，使被物镜分辨出的细节同 时能被眼睛看清，满足这一条件的放大率。
前面我们介绍人眼的角分辨为：60〞。为了使人眼观察比较舒服， 一般取2'~4'，照明波长为0.555μm，可得：
工程光学 （上）
双高斯物镜
工程光学 （上）
★广角摄影物镜
第六节 摄影系统
焦距：f 70.4mm 相对孔径：D / f 1: 6.8 视场角： 122o
第五级北航仪器 光电学院
广角物镜
工程光学 （上）
★远摄摄影物镜
第六节 摄影系统
焦距：f 3m 相对孔径：D / f 1: 6
视场角：2<30o
第五级北航仪器 光电学院
500NA 1000NA
工程光学
第四节 望远镜系统
（上）
一、一般特性
第五级北航仪器 光电学院
望远镜的组成：由物镜和目镜组成。
物镜的像方焦点与目镜的物方焦点重合，光学间隙Δ=0。
开普勒望远镜
工程光学 （上）
第四节 望远镜系统
工程光学第八章知识点
⼯程光学第⼋章知识点第⼋章典型光学系统●通常把光学系统分为10个⼤类：（1）望远镜系统（2）显微镜系统（3）摄影系统（4）投影系统（5）计量光学系统（6）测绘光学系统（7）物理光学系统（8）光谱系统（9）激光光学系统（10）特殊光学系统（光电系统、光纤系统等）第⼀节眼睛的光学成像特性1.眼睛的结构⽣理学上把眼睛看作⼀个器官眼睛包括⾓膜、⽔晶体、视⽹膜等部分⼈眼的光学构造：●⾓膜：由⾓质构成的透明的球⾯薄膜，厚度为0.55mm，折射率为1.3771；●前室：⾓膜后的空间，充满折射率为1.3774的⽔状液体；●虹彩：位于前室后，中间有⼀圆孔，称为瞳孔，它限制了进⼊⼈眼的光束⼝径，可随景物的亮暗随时进⾏⼤⼩调节；●⽔晶体：由多层薄膜组成的双凸透镜，中间硬外层软，各层折射率不同，中⼼为1.42，最外层为1.373，⾃然状态下其前表⾯半径为10.2mm，后表⾯半径为6mm，⽔晶体周围肌⾁的紧张和松驰可改变前表⾯的曲率半径，从⽽改变⽔晶体焦距；2.眼睛的视觉特性●应⽤光学把眼睛看作⼀个光学系统●⼈眼对不同波长的光的敏感度不同，就形成了视觉函数●⼈眼灵敏峰值波长在555nm（黄绿光）3.眼睛的调节和适应1．调节●眼睛成像系统对任意距离的物体⾃动调焦的过程称为眼睛的调节●眼睛所能看清的最远的点称为“远点”，远点距⽤lr表⽰，正常眼lr = ∞●眼睛所能看清的最近的点称为“近点”，近点距⽤lp表⽰，正常眼的近点距随年龄⽽变化●眼睛的调节能⼒⽤“视度”来表⽰，远点视度⽤R表⽰，近点视度⽤P表⽰：●11r pR Pl l= =（8-2）●视度的单位是“屈光度”，屈光度（D）等于以⽶为单位的距离的倒数，即1D=1m-1 ●如某⼈的近点为-0.5m，则⽤视度表⽰为P=1/(-0.5)=-2D●眼睛的调节能⼒A R P=-（8-3）●在正常照明条件下，眼睛观察近物最适宜的距离为-250mm，称为“明视距离”●在明视距离下观察物体，眼睛能长时间⼯作⽽不疲劳●年龄超过45岁后，眼睛的近点远于明视距离，这时称为⽼年性远视眼即⽼花眼2．适应●眼睛能在不同亮暗条件下观察物体，这种能⼒称为“适应”●眼睛瞳孔在外界光强变化时能⾃动改变孔径，⽩天瞳孔为2mm左右，夜晚为8mm左右●当光线较暗时，杆状细胞取代锥状细胞感光，进⼀步提⾼灵敏度●从暗处到亮处称为亮适应，适应较快；从亮处到暗处称为暗适应，需较长时间3.眼睛的缺陷与矫正●正常眼的远点在⽆限远处，即眼睛光学系统的像⽅焦点位于视⽹膜上●对于⾮正常眼来说，其远点位置发⽣变化●若远点位于眼前有限远处（lr <0），只能清晰接收发散光束，眼睛的像⽅焦点位于视⽹膜之前，称为近视眼●为了使近视眼的⼈能看清⽆限远点，须在近视眼前放置⼀负透镜，负透镜的像⽅焦点F ’与远点重合● f ’= lr●即负透镜的折光度与眼睛的视度相等●φ = R●折光度的单位为屈光度（D）●同理，若远点位于眼后有限远处（lr >0），只能清晰接收会聚光束，眼睛的像⽅焦点位于视⽹膜之后，称为远视眼。
第19次课(第八章)工程光学分析
工程光学 （上）
第一节 眼睛及其光学系统
北航仪器 光电学院
眼睛的分辨率：
眼睛的分辨率：眼睛能区分两个点或线之间的线距离或角距离的能力。
极限分辨角：刚好能分辨开的二点对眼睛物方节点所张的角。视网膜 上的最小鉴别距离至少等于两个视神经细胞的直径，约0.006mm。
分辨率与分辨角成反比。
物体对人眼的张角，称作视角；人眼能分辨的物点间最小视角，称作 视角分辩率ε。（点目标：60 ″；线目标：10 ″ ）
f 16.68mm
0.006 206000 60
16.68
工程光学
第一节 眼睛及其光学系统
（上） 四、眼睛的对准精度
第五级北航仪器 光电学院
★对准——垂直于视轴方向的重合 或置中过程
★若眼睛调节在无限远 p P1 DP / P2 DP /
工程光学
第一节 眼睛及其光学系统
（上） 七、双目立体视觉
第五级北航仪器 光电学院
1、视差角：双目观察物点A时，两眼视轴的夹角。 A b / L
2、立体视差 min
★不同距离物体对应不同的视差角
3、体视锐度 ★视差角的极限：10 ″，训练后可 达5 ″ -3 ″
第三节 显微镜系统
1 0.00029弧度
第五级北航仪器 光电学院
★则在明视距离上对应的线距离
22500.00029mm 42500.00029mm
★把 ' 换算到显微镜的物空间，按道威判断取
22500.00029mm 0.5 / NA• 42500.00029mm
★设照明光的平均波长为555.0nm，得
2 fo' fe'
工程光学11年秋季第八章
注意：焦距一般用毫米作单位，式中mm不能漏掉。 原则上，焦距越短放大倍率越高；但因受限于像差并 考虑实用，倍率较大的放大镜由组合透镜组成。
三、眼睛与放大镜联用——观察近距离小物体
1、眼瞳——孔径光阑；放大镜——视场光阑、渐晕光阑
2、渐晕与光束限制
1 ） 无 渐 晕 视 场 ： 1 以 内 的 各 物 点 均 以 充 满 眼 瞳 的 全 光 束 成 像 。
2 ） 5 0 % 渐 晕 视 场 ： 对 应 于 成 像 光 束 刚 好 充 满 眼 瞳 的 一 半 。
3 ） 最 大 像 方 视 场 角 2 ： 放 大 镜 所 可 能 成 像 的 范 围 。
P2 '
P'
tanh/P
P1'
各虚线为对应像点 成像光束最上沿的光线
3、50%渐晕的线视场
tanh/P
二、眼睛——共轴光学系统
1、成像过程： ——折射球面：外界光线经角膜折射 ——孔径光阑：瞳孔自动调节直径控制入射光能 ——变焦系统：水晶体自动调节，保证成像于视网膜上 ——成像面： 视网膜
2、视轴：黄斑中心与眼睛光学系统像方节点的连线。
——眼球转动，使视轴对准观察物体并成像于黄斑上，视觉最清晰。
3、 视场(角度) 水平视场约达160°
五、眼睛的分辨率
1、概念
★ 眼睛的分辨能力：人眼能分开最靠近两个相邻点的距离. ★ 视角：物体对人眼的张角。
★ 眼睛的极限分辨角 ：
刚能分辨开的两点对人眼的张角，即人眼最小的视角。
补充：根据瑞利判据计算理想光学系统分辨率（波动性）
= 1.22 D
0.555m
1弧 度 1803600206265 3.1415926
y i
工程光学-第八章-望远系统课件
入射窗和出射窗分别位于系统的物方和像方无限远，
分别与物平面和像平面重合。可消除渐晕。
→ 视场光阑半径
视场大小2 w: tg
F—f.→
10/12/2023
9
五、 望远镜的分辨率、有效和工作放大率
1、望远镜的分辨率
B
影响望远镜分辨率的因素
入瞳衍射效应 各类剩余像差 其它制造缺陷
A
均与物镜部分相关联， 衍射效应是主要因素。
划板大，放大率不能太大。
高斯型主要应用于普通光学自准直仪的光学系统。
10/12/2023
17
、阿贝型自准直平行光管
· 优点：光强度大，亮度损失小，10~15%,适用 于反射面弱，反射面小的情况。
· 缺点：它的一半视场被45 0棱镜遮挡，物镜孔径利 用率不高。
阿贝型应用于光学计的光学系统。
10/12/2023
一般天文望远镜的口径都很大， 世界上最大的天文望远镜在智利， 直径16米。美国最大的望远镜直径 为200英寸。
11
§8-2 望远物镜系统
1、望远物镜的技术参数
焦距 — —参与决定系统的视觉放大率和视场；
通光孔径——影响分辨率和工作放大率；
相对孔径
影响像面亮度和像差大小；
2、望远物镜的种类： (1).折射式；(2).折反式；(3).反射式
18
三、 双分划板型立方棱镜型自准直平行光管
优点： 视场不被遮挡；设置于目镜前面的分划板的 刻化线与自准直像(十字影像)形成反差区别， 便于观测； 目镜焦距短，放大率可以提高。
缺点： 光亮度损失较大，达50~60%。
10/12/2023
19
§8-5 平直度测量仪光路系统
10— 目镜：11一千分螺丝：12—读数鼓轮
工程光学第8章
6
2、远视眼及矫正方法 远视眼：人眼在完全放松情况下， 完全放松情况下 远视眼：人眼在完全放松情况下， 无限远物体成像于视网膜后 无限远物体成像于视网膜后。 人眼在完全放松情况下， 完全放松情况下 或：人眼在完全放松情况下，眼后 有限远物体成像于视网膜上。 有限远物体成像于视网膜上。 不恰当描述： 不恰当描述：远视眼就是越远的 物体越能看清楚。 物体越能看清楚。 矫正方法： 凸透镜。 矫正方法：配戴 f ′ ≈ lr 的凸透镜。 其它矫正方法：角膜激光手术。 其它矫正方法：角膜激光手术。 3、散光眼 散光眼：不同主截面内光线汇聚点不同。 散光眼：不同主截面内光线汇聚点不同。 正常和非正常散光眼 和非正常散光眼。 有正常和非正常散光眼。 双心柱面透镜矫正正常散光眼 矫正正常散光眼。 双心柱面透镜矫正正常散光眼。
远点 不恰当描述： 不恰当描述：近视眼就是越近的 物体越能看清楚。 物体越能看清楚。 矫正方法： 凹透镜。 矫正方法：配戴 f ′ ≈ lr 的凹透镜。
F’
F’
原理： 原理：加凹透镜使无限远物体经凹透镜后 成像于该近视眼的远点 远点处 成像于该近视眼的远点处。 其它矫正方法：角膜激光手术。 其它矫正方法：角膜激光手术。
9
课程设计（几何光学部分） 课程设计（几何光学部分）
题目一：设计一用于中小学生观察月球、 题目一：设计一用于中小学生观察月球、近距彗星等较大 天体，中低倍率(30 60倍 的简易天文望远镜。 (30— 天体，中低倍率(30—60倍)的简易天文望远镜。 题目二：设计一用于野外中远距离( 500米左右 题目二：设计一用于野外中远距离( 500米左右 )测距的测 距仪。倍率和测量精度自行确定。 距仪。倍率和测量精度自行确定。 题目三：同学们可根据自己的兴趣和能力自行拟订设计题目。 题目三：同学们可根据自己的兴趣和能力自行拟订设计题目。
工程光学完整课件1
光学测量技 术的特点与 优势 光学 测量技术的
应用
光学测量技术的应 用
光学测量技 术在工业领
域的应用
输入你的正文，文 字是您思想提炼请 尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技 术在医疗领
域的应用
输入你的正文，文 字是您思想提炼请 尽量言简意赅的阐
述观点
光学测量技 术在军事领
域的应用
输入你的正文，文 字是您思想提炼请 尽量言简意赅的阐
实践环节的安排与要求
实验课程设置：包括实验项目、 实验内容、实验目的等
实验要求：实验前的准备、实验 过程中的注意事项、实验报告的 撰写等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
实验时间安排：每周实验时间、 实验周期等
实践环节的考核方式：考核内容、 考核方式、评分标准等
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实验设备：光学仪器、光 源、光电探测器等
实验步骤：搭建实验装置、 调整光学参数、记录实验 数据、分析实验结果
注意事项：遵守实验室规 定，注意安全操作，保护 光学仪器
实验设备与操作方法
实验设备介绍：包括光学实验箱、显微镜、望远镜等 操作方法演示：通过图文并茂的方式展示实验步骤和操作技巧 注意事项提醒：强调实验过程中的安全问题和注意事项 实验报告撰写：说明实验报告的撰写方法和要求
述观点
光学检测技术的种类与特点
干涉测量技术：利用光的干涉现象进行测量，具有高精度、高分辨率 和高灵敏度的特点。
衍射测量技术：利用光的衍射现象进行测量，具有测量范围广、测 量精度高和抗干扰能力强的特点。
光学显微技术：利用光学显微镜对微小物体进行观察和测量，具有直 观、快速和简便的特点。
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分辨率与分辨角成反比。
物体对人眼的张角，称作视角；人眼能分辨的物点间最小视角，称作 视角分辩率ε。（点目标：60 ″；线目标：10 ″ ）
f 16.68mm
0.006 206000 60
16.68
工程光学
第一节 眼睛及其光学系统
（上） 四、眼睛的对准精度
第五级北航仪器 光电学院
★对准——垂直于视轴方向的重合 或置中过程
工程光学
第三节 显微镜系统
（上）
显微镜的组成：
第五级北航仪器 光电学院
显微镜是由物镜、目镜和照明系统三部分组成。
物体经显微镜的物镜放大成像后，其像再经目镜放大以
供人眼观察。
工程光学
第三节 显微镜系统
（上） 一、显微镜的视觉放大率：
tan y
L
tan' y' y
fe' fe' fo'
tan' L tan fe ' fo '
4、立体视角半径
Lmax b / min
62mm 206265 /10 1200m
双目观察物体
工程光学 （上）
第五级北航仪器 光电学院
工程光学 （上）
第五级北航仪器 光电学院
工程光学
第一节 眼睛及其光学系统
（上）
5、立体视角阀
★双目能分辨两点间的最短深度距离称为立体视觉阈。
L L2 / b L 8104 L2
250 f
（2）把物像调焦到明视距离： P' －l' =D
北航仪器 光电学院
1 l 1 250 P
f
f f
光束限制与视场
若眼睛紧贴着放大镜： P'=0
1 250 f
人眼的眼瞳可以作为孔径光阑，也是出瞳； 放大镜的镜框作为视场光阑，既是出射窗有时入射窗。 所以，物平面的成像范围（视场）由镜框、眼瞳及它们之间的距离P′决定。
第五级北航仪器 光电学院
工程光学 （上）
第二节 放大镜
第五级北航仪器 光电学院
★孔径角为ω1渐晕系数为1。因为该孔径角的光线在出瞳上端，该方向光 束与平行主光轴的光束的有相同的入射孔径；
★孔径角为ω2渐晕系数为零。因为该孔径角的光线已经抵达出瞳下端； 该方向光束完全不能进入出瞳；
★孔径角为ω渐晕系数为0.5。因为该方向光线在出瞳中心，其入射孔径 角只有平行主光轴光束孔径角的一半。
工程光学
第二节 放大镜
（上） 一、视觉放大率
第五级北航仪器 光电学院
tg y p l
tg y
D
tan y
P l
视觉放大率为：
yD
y P l
f l P l
D f
式中，D为明视距离，250mm。
工程光学
第二节 放大镜
（上） （1）在实际使用中，物大致位于物方焦点处：l' =∞
0
D f
★近点发散度（会聚度） ★眼睛的调节能力
P 1 lp
1 1 RP A lr lp
2、眼睛的散光度
★眼睛的视度 ★眼睛的散光度
SD 1 l
AST R1 R2
工程光学 （上）
第一节 眼睛及其光学系统 第五级北航仪器
光电学院
❖ 明视距离：对于正常人眼，将物或像置于眼前250mm处，这个距离 即为明视距离，通常用D表示。 ①近视眼及校正：远点位于眼前有限远处。 校正：加负透镜。 ②远视眼及校正：远点位于眼后有限远处。 校正：加正透镜。
第五级北航仪器 光电学院
工程光学 （上）
第三节 显微镜系统 tan' L
tan fe ' fo '
北航仪器 光电学院
式中：250mm为明视距离； fo ' 和 fe ' 为物镜、目镜的焦距；Δ
为物镜与目镜的焦点间隔。
显微镜的组合焦距为： f fo ' fe '
光电学院
H=1.3mm，H ′=1.6mm；f=-17mm,f′=23mm(18mm) 水晶体折射率有外层到内层1.37～1.41,前室和后室1.34
水晶体曲率半径40～70mm
工程光学 （上）
第一节 眼睛及其光学系统 第五级北航仪器
光电学院
1、眼睛的调节能力
★远点发散度（会聚度）
R 1 lr
单位为屈光度（D）
工程光学 （上）
第二节 放大镜
北航仪器 光电学院
所以，但50％渐晕时，物位于物方焦点，则视场为：
2 y 2 f tg 500h
0 P
工程光学
第二节 放大镜
（上） 1、视场越小渐晕系数K越大
tan 1 (h a) / P
tan h / P
tan 2 (h a) / P
←K=100% ←K=50% ←K=0
第五级北航仪器 光电学院
100m
8m
0.250m
0.05mm
★上述公式只适用于1/10立体视觉半径内。
Lmax b / min
62mm 206265 /10 1200m
B(mm) 60
1000
Lmax(m) 1200 20,000
B(m) 500 3000
Lmax(m) 10,000 60,000
★若眼睛调节在无限远 p P1 DP / P2 DP /
工程光学
第一节 眼睛及其光学系统
（上） 七、双目立体视觉
第五级北航仪器 光电学院
1、视差角：双目观察物点A时，两眼视轴的夹角。 A b / L
2、立体视差 min
★不同距离物体对应不同的视差角
3、体视锐度 ★视差角的极限：10 ″，训练后可 达5 ″ -3 ″
工程光学 （上）
第七章 典型光学系统
牛燕雄 教授 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院
4 June 2013
工程光学 （上）
主 要 内 容：
一、眼睛及其光学系统 二、放大镜 三、显微镜系统 四、望远镜系统 五、目镜 六、摄影系统 七、投影系统
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工程光学 （上）
第一节 眼睛及其光学系统 第五级北航仪器
★对准误差——偏离置中或偏离 重合的线距离或角距离
±60″
±10″ 对准形式
工程光学 （上）
第一节 眼睛及其光学系统
北航仪器 光电学院
工程光学
第一节 眼睛及其光学系统
（上） 眼睛的景深
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ab P
所以，远、近景深度分别为：
P2 1 P P1 DP P
P2 2 P2 P DP P
③散光及校正：光束在两个主截面的光线不交于一点。 校正：加圆柱面或双心圆柱面透镜。
工程光学 （上）
第Hale Waihona Puke 节 眼睛及其光学系统北航仪器 光电学院
眼睛的分辨率：
眼睛的分辨率：眼睛能区分两个点或线之间的线距离或角距离的能力。
极限分辨角：刚好能分辨开的二点对眼睛物方节点所张的角。视网膜 上的最小鉴别距离至少等于两个视神经细胞的直径，约0.006mm。