第七章典型光学系统36页PPT
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校正：加圆柱面或双心圆柱面透镜。
三、眼睛的分辨率：
眼睛的分辨率：眼睛能分辨开两个最靠近点的能力。 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。分辨率与分辨角成反比。 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。 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。
10
§7.2 放大镜
一、视觉放大率
人眼感觉物体的大小取决于其像在视网膜上的大小，当光 学系统的焦距一定时，也取决于物对人眼的张角的大小。
物对人眼的视角取决于距离，二者之间成反比。 目视光学仪器，可以扩大人眼的视觉能力；其像对人眼的
张角大于人眼直接观察时物对眼的张角。 视觉放大率：用仪器观察物体时，视网膜上的像高y'i与人眼
7
四、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 对准平面前后某一距离的物体，称作眼睛的景深。 远景和近景到人眼的距离分别为：
P1
PDP DP P
P2
PDP
DP P
所以，远、近景 深度分别为：
1
PP1
P2 DP P
2
P2
P
P2 DP P
8
五、双目立体视觉：
1. 立体视觉：对于物体位置的空间分布及对物体的体积感觉。 ①单目视觉： 单眼观察物体不能产生立体视觉。 单目对物体远近的判断，是通过眼睛（水晶体曲率的变化）
显微镜的组合焦距为： f'＝－ f'0 f'e / Δ，则
250mm f
故可以把显微镜看作是组合放大镜。 机械筒长：物镜支承面到目镜支承面之间的距离；
我国规定160mm。 光学筒长：物镜像方焦点到目镜物方焦点之间的距离Δ。
16
光学筒长Δ的选择：
光学筒长Δ的选择应满足齐焦条件 ①不同焦距或放大率的物镜，由物平面到像平面的距离（共 轭距）均应相等，我国规定195mm。
1. 眼睛的适应能力（动态范围） 眼睛对空间光亮情况的自动适应程度——适应。 适应分为暗适应和明适应两种： 暗适应：发生在由明→暗时，眼睛的瞳孔放大，敏感度提高， 经一定时间才能适应，约60分钟后，敏感度达最大。 明适应：适应过程较快，几分钟即可，但敏感度大大降低。 *眼睛能感受的光亮变化非常大，可达1012:1。
眼睛的调节能力用能清晰调焦的极限距离表示，即远点距离 lr和近点距离lp 。 令：R=1/ lr ，P=1/lp 。分别为远点和近点的会聚度，则调节能 力为：
5
2） 眼睛的缺陷及校正：
明视距离：在阅读或通过目视光学仪器观测物像时，为了 工作舒适，习惯上把物或像置于眼前250mm处，这个距 离即为明视距离。
简约眼模型
f ' = 23mm
视网膜上所成的像是倒像，由于神经系统的作用，使感觉仍为 正立。 人眼的视场达150°，但只在视轴周围6°～8°的范围内能清晰识 别，其他部分较模糊。观察物体时，眼球会自动转动。
3
二、眼睛的功能：
视网膜是由锥状细胞和杆状细胞组成的辐射接收器。 杆状细胞对光刺激非常敏感，但完全不感色； 锥状细胞的感光能力差很多，但对各色光有不同的感受。
直接观察时的视网膜上的像高y'e之比。
yi tg ye tg
11
由上图可知：
tg y p l
而以眼睛直接观察时：
tg y D
所以，视觉放大率为： yP yD lPf llD f
式中，D为明视距离，250mm。
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（1）在实际使用中，物大致位于物方焦点处：l' =∞
0
D f
250 f
（2）有时，人眼把物Βιβλιοθήκη Baidu调焦到明视距离： P' －l' =D
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
1
§7.1 眼睛及其光学系统
一、眼睛的构造
2
人眼是与目视光学系统配合一起使用的，眼睛相当于目视 光学系统的光能接收器，它本身相当于摄影光学系统。
人眼光学系统的模型：
f = -17mm
4
2. 眼睛的调节能力
1） 调节： 眼睛本能地改变光焦度（焦距）以看清不同远近物 体地过程。
在眼球内，水晶体到视网膜的距离时不变地，在观察远近物 体时，必须自动调焦来改变水晶体的焦距。肌肉用力，曲率增 大，可看清近物；肌肉放松，曲率减小，可看清远物。
远点：f '≈23mm； 近点：f '≈18mm。
眼睛光学系统的后焦点在视网膜上，称为正常眼；反之， 称为反常眼。
①近视眼及校正：远点位于眼前有限远处。 由于眼球过长，后焦点位于视网膜之前所致。 校正：加负透镜。
②远视眼及校正：远点位于眼后有限远处。 由于眼球过短，后焦点位于视网膜之后所致。 校正：加正透镜。
6
③散光及校正：水晶体两表面不对称，使细光束在两个主截面 的光线不交于一点。
0P
14
§7.3 显微镜系统
一、显微镜的组成：
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。
2
p 2 2a p
15
二、显微镜的视觉放大率：
ttgg 2f500f e e
上式中：250mm为明视距离；f'0和f'e为物镜、目镜的焦距； Δ为物镜与目镜的焦点间隔。
为立体视差，简称视差。 视差越大，感觉两物体的纵向深度越大；反之，越小。 体视锐度：人眼能感觉的视差的极限值Δθmin。大约10"。
不能产生体视感觉的几种情况： ①如右图，C、D两点的像在右眼重合； ②两物体横向距离太远； ③物体位于两眼的垂直平分线上； ④两物体之一为直线，且与两眼中心
连线平行。
1l 1250P
f
f f
一般看书时： P'=0 1 2 5 0
f
二、光束限制与视场
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。
13
所以，但50％渐晕时，物位于物方焦点，则视场为： 2y2f tg500h
的调节产生的。所以，判断很粗略，不超过5米。 对远且熟的物体，通过物体的张角来估计； 对非常熟的物体，通过细节来估计。（经验和想象）
②双目视觉：两眼分别产生一个像，
再汇集到大脑称为一个像。这种印象
处于心理和生理。
视差角：双目观察物点A时，两眼
视轴的夹角。
A
b L
9
2. 立体视觉的产生： 立体视差：不同距离的物体对应不同的视差角，其差异称
三、眼睛的分辨率：
眼睛的分辨率：眼睛能分辨开两个最靠近点的能力。 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。分辨率与分辨角成反比。 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。 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。
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§7.2 放大镜
一、视觉放大率
人眼感觉物体的大小取决于其像在视网膜上的大小，当光 学系统的焦距一定时，也取决于物对人眼的张角的大小。
物对人眼的视角取决于距离，二者之间成反比。 目视光学仪器，可以扩大人眼的视觉能力；其像对人眼的
张角大于人眼直接观察时物对眼的张角。 视觉放大率：用仪器观察物体时，视网膜上的像高y'i与人眼
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四、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 对准平面前后某一距离的物体，称作眼睛的景深。 远景和近景到人眼的距离分别为：
P1
PDP DP P
P2
PDP
DP P
所以，远、近景 深度分别为：
1
PP1
P2 DP P
2
P2
P
P2 DP P
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五、双目立体视觉：
1. 立体视觉：对于物体位置的空间分布及对物体的体积感觉。 ①单目视觉： 单眼观察物体不能产生立体视觉。 单目对物体远近的判断，是通过眼睛（水晶体曲率的变化）
显微镜的组合焦距为： f'＝－ f'0 f'e / Δ，则
250mm f
故可以把显微镜看作是组合放大镜。 机械筒长：物镜支承面到目镜支承面之间的距离；
我国规定160mm。 光学筒长：物镜像方焦点到目镜物方焦点之间的距离Δ。
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光学筒长Δ的选择：
光学筒长Δ的选择应满足齐焦条件 ①不同焦距或放大率的物镜，由物平面到像平面的距离（共 轭距）均应相等，我国规定195mm。
1. 眼睛的适应能力（动态范围） 眼睛对空间光亮情况的自动适应程度——适应。 适应分为暗适应和明适应两种： 暗适应：发生在由明→暗时，眼睛的瞳孔放大，敏感度提高， 经一定时间才能适应，约60分钟后，敏感度达最大。 明适应：适应过程较快，几分钟即可，但敏感度大大降低。 *眼睛能感受的光亮变化非常大，可达1012:1。
眼睛的调节能力用能清晰调焦的极限距离表示，即远点距离 lr和近点距离lp 。 令：R=1/ lr ，P=1/lp 。分别为远点和近点的会聚度，则调节能 力为：
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2） 眼睛的缺陷及校正：
明视距离：在阅读或通过目视光学仪器观测物像时，为了 工作舒适，习惯上把物或像置于眼前250mm处，这个距 离即为明视距离。
简约眼模型
f ' = 23mm
视网膜上所成的像是倒像，由于神经系统的作用，使感觉仍为 正立。 人眼的视场达150°，但只在视轴周围6°～8°的范围内能清晰识 别，其他部分较模糊。观察物体时，眼球会自动转动。
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二、眼睛的功能：
视网膜是由锥状细胞和杆状细胞组成的辐射接收器。 杆状细胞对光刺激非常敏感，但完全不感色； 锥状细胞的感光能力差很多，但对各色光有不同的感受。
直接观察时的视网膜上的像高y'e之比。
yi tg ye tg
11
由上图可知：
tg y p l
而以眼睛直接观察时：
tg y D
所以，视觉放大率为： yP yD lPf llD f
式中，D为明视距离，250mm。
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（1）在实际使用中，物大致位于物方焦点处：l' =∞
0
D f
250 f
（2）有时，人眼把物Βιβλιοθήκη Baidu调焦到明视距离： P' －l' =D
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
1
§7.1 眼睛及其光学系统
一、眼睛的构造
2
人眼是与目视光学系统配合一起使用的，眼睛相当于目视 光学系统的光能接收器，它本身相当于摄影光学系统。
人眼光学系统的模型：
f = -17mm
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2. 眼睛的调节能力
1） 调节： 眼睛本能地改变光焦度（焦距）以看清不同远近物 体地过程。
在眼球内，水晶体到视网膜的距离时不变地，在观察远近物 体时，必须自动调焦来改变水晶体的焦距。肌肉用力，曲率增 大，可看清近物；肌肉放松，曲率减小，可看清远物。
远点：f '≈23mm； 近点：f '≈18mm。
眼睛光学系统的后焦点在视网膜上，称为正常眼；反之， 称为反常眼。
①近视眼及校正：远点位于眼前有限远处。 由于眼球过长，后焦点位于视网膜之前所致。 校正：加负透镜。
②远视眼及校正：远点位于眼后有限远处。 由于眼球过短，后焦点位于视网膜之后所致。 校正：加正透镜。
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③散光及校正：水晶体两表面不对称，使细光束在两个主截面 的光线不交于一点。
0P
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§7.3 显微镜系统
一、显微镜的组成：
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。
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p 2 2a p
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二、显微镜的视觉放大率：
ttgg 2f500f e e
上式中：250mm为明视距离；f'0和f'e为物镜、目镜的焦距； Δ为物镜与目镜的焦点间隔。
为立体视差，简称视差。 视差越大，感觉两物体的纵向深度越大；反之，越小。 体视锐度：人眼能感觉的视差的极限值Δθmin。大约10"。
不能产生体视感觉的几种情况： ①如右图，C、D两点的像在右眼重合； ②两物体横向距离太远； ③物体位于两眼的垂直平分线上； ④两物体之一为直线，且与两眼中心
连线平行。
1l 1250P
f
f f
一般看书时： P'=0 1 2 5 0
f
二、光束限制与视场
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。
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所以，但50％渐晕时，物位于物方焦点，则视场为： 2y2f tg500h
的调节产生的。所以，判断很粗略，不超过5米。 对远且熟的物体，通过物体的张角来估计； 对非常熟的物体，通过细节来估计。（经验和想象）
②双目视觉：两眼分别产生一个像，
再汇集到大脑称为一个像。这种印象
处于心理和生理。
视差角：双目观察物点A时，两眼
视轴的夹角。
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b L
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2. 立体视觉的产生： 立体视差：不同距离的物体对应不同的视差角，其差异称