应用光学课件 (5)[88页]

§7.1.4 眼睛的分辨率
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，即0.006mm。
眼睛能够分辨的最靠近两相邻点的能力称为眼睛 的分辨能力。
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鉴别率ε。
tg 0.006 206265''
f'
设计目视光学仪器应注意的问题：
目视光学仪器的视觉放大率：
yi ' ye '
视觉放大率：使用仪器前后视网膜上的像高之比。
设人眼后节点到网膜的距离为l',上式又可写作： yi ' l 'tg ' tg ' ye ' l 'tg tg
人眼观察时，一般把物体放在明视距离上：
D 250mm
则：
tg y D
§7.2.1 视觉放大率
➢ 主要内容：
§7.1 眼睛及其光学系统 §7.5 目镜
§7.2 放大镜
§7.6 摄影系统
§7.3 显微镜系统
§7.7 投影系统
§7.4 望远镜系统
§7.8 光学系统的外形尺寸计算
§7.1 眼睛及其光学系统
§7.1.1 眼睛的结构——成像光学系统 §7.1.2 眼睛的功能——辐射接收器 §7.1.3 眼睛的调节及校正 §7.1.4 眼睛的分辨率 §7.1.5 眼睛的对准精度 §7.1.6 眼睛的景深 §7.1.7 双目立体视觉
§7.1.5 眼睛的对准精度
对准和分辨是两个不同的概念，分辨是指眼睛能 区分开两个点或线之间的线距离或角距离的能力，而 对准是指在垂直于视轴方向上的重合或置中的过程。
对准后，偏离置中或重合的线距离或角距离称为 对准误差（图7-4）。
§7.1.6 眼睛的景深
当眼睛调焦在某一对准平面时，眼睛不必调节能 同时看清对准平面前和后某一距离的物体，称作眼睛 的景深。如（图7-5）所示。
§7.1.3 眼睛的调节及校正
2、眼睛的缺陷及其矫正
远视眼：远点位于眼后有限距离 近视眼：远点位于眼前有限距离 远视眼与近视眼的矫正：(图7-2a)，(图7-2b)
通常用R表示近视眼或远视眼的程度，称为视度， 单位为折光度。医院和眼镜店把一折光度称作100度。 散光：用圆柱面或双心圆柱面（图7-3）透镜矫正。
P ' l ' D
=1 P ' D 250 1 P '
f' f'
f'
§7.2.1 视觉放大率
3）若眼睛紧靠着放大镜，即P'≈0，则
250 1 f'
常用的放大镜，其倍率在 2.5X ~ 25X 之间。
单透镜不能校正像差，倍率较大的放大镜由组合 透镜组成。若放大镜的物是前面光学系统所成的像， 则把这样的放大镜称作目镜。
工程光学上篇 几何光学
目录
第一章 几何光学基本定律与成像概念 第二章 理想光学系统 第三章 平面与平面系统 第四章 光学系统中的光束限制 第六章 光线的光路计算及相差理论 第七章 典型光学系统 第九章 光学系统的像质评价和像差公差
第七章 典型光学系统
由于成像理论的完善，构成了许多在科学技术和 国民经济中得到广泛应用的光学系统。
对任意距离的物体自动调焦的过程称作眼睛的调节： 远点f'≈23mm，近点f’≈18mm。 倒数1/lr=R表示远点发散度（或汇聚度）； 1/lp=P表示近点的发散度。单位为折光度（1/m） 眼睛的调节能力 1 1 R P A
lr lp
在阅读时，或眼睛通过目视光学仪器观测物体 时，为工作舒适，习惯上把物或像置于明视距离处。 明视距离：物或像位于眼前250mm处。
由此可得远景和近景到人眼的距离
P1
PDP
DP P
远、近景深分别为
P2
PDP
DP P
1
PFra Baidu bibliotek
P1
P2 Dp P
2
P2
P
P2 Dp P
若眼睛调节在无限远，P=∞，远、近景深距离为。
P1 Dp /
P2 Dp /
§7.1.7 双目立体视觉
单眼观察空间物体是不能产生立体视觉的。 当用双目观察物体时，同一物体在左右两眼中分 别产生一个像，这两个像在视网膜上的分布只有适合 几何上某些条件时才可以产生单一视觉。（图7-6）
§7.2.2 光束限制和线视场
放大镜与眼睛组合构成目视光学系统。眼瞳是孔 径光阑，又是出瞳。放大镜框是视场光阑，又是出、 入射窗，同时放大镜本身又是渐晕光阑，（图7-9） 示出像空间光束限制情况。由图可知，当渐晕系数 K=100%，50%和0时，像方视场角分别为：
§7.1.1 眼睛的结构
——成像光学系统
目视光学仪器都要配合人眼使用，以扩大人眼的 视觉能力。人眼本身相当于摄影光学系统，（图7-1） 示出其水平截面。
§7.1.2 眼睛的功能
——辐射接收器
视网膜是由锥状细胞和杆状细胞组成的辐射接收器。 杆状细胞对光刺激极敏感，但完全不感色； 锥状细胞能对各色光有不同感受。
通过双目光学系统来增大基线b或增大体视锐度 Δθmin，则可以增大体视半径和减少立体视觉误差。
§7.2 放大镜
§7.2.1 视觉放大率 §7.2.2 光束限制和线视场
§7.2.1 视觉放大率
人眼感觉的物体大小取决于其像在视网膜上的大 小，由于眼睛光学系统的焦距是一定的，故最终取决 于物体对人眼所张的视角大小。
当人眼通过放大镜观察物体时（图7-8）。
= f ' l ' D P ' l ' f '
放大镜视角放大率不是常数， 取决于观察条件（p'和l')。
下面几种特殊情况是非常重要的：
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。 0 = D f ' 250 f '
2）正常视力的眼睛一般把物象调焦在明视距离D，则：
不同距离的物体对应不同的视差角，其差异 称为“立体视差”，简称视差。
大，人眼感觉两物体的纵向深度大； 小，人眼感觉两物体的纵向深度小。 min 称为“体视锐度”；大约为10″，经训练 可达到5″至3″。（图7-7）示出不同距离的物体对 应的视差角。
§7.1.7 双目立体视觉
人眼两瞳孔间的平均距离b=62mm，则立体视觉半 径 Lmax b / min 62 206265 / 10 '' 1200m 立体视觉阈 Lmin 8104 L2 (m) 立体视觉阈：双眼能分辨的纵向两点间的最短深度距离。
眼睛的适应能力（动态范围）
适应分为明适应和暗适应。
适应：眼睛对空间光亮情况的自动适应程度。 明适应：明适应发生在由暗处到明处时。 暗适应：暗适应发生在由明处到暗处时。
当由暗处进入亮处时，瞳孔自动缩小；反之瞳孔自动增大。 适应要有个过程，最长可达30min。
§7.1.3 眼睛的调节及校正
1、眼睛的调节能力