光学系统简介.ppt

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1、第二章光学系统简介人眼望远镜系统显微镜系统照相系统投影系统第一节人的眼睛一、人眼的结构（一）人眼的结构巩膜：维持眼睛的一定形状，并可保护眼睛内部。角膜：位于巩膜的前部，是一个凸形透明球面，厚度约为0.55mm，折射率为1.3771，外界的光线首先通过角膜进入眼睛。前室：角膜后面的一部分空间称为前室，前室中充满了折射率为1.3374的透明液体，称为水状液，前室的深度约为3.05mm。水晶体：由多层薄膜构成的一个双凸透镜，中间较硬，外层较软，借助于水晶体的周围肌肉的作用，可以使其前表面的半径发生变化，以改变眼睛的焦距，

2、使不同距离的物体能成象在网膜上。虹膜：是限制进入眼睛的光束口径，称为瞳孔。后室：水晶体和视网膜之间的空隙称为后室，里面充满了透明液体，叫作玻璃液。视网膜：后室的内壁是一层由视神经细胞和神经纤维构成的膜，称为网膜或视网膜，它是眼睛的感光部分。脉胳膜：也称黑衣。它的作用是吸收透过网膜的光线，把后室变成一个暗室。黄斑：位于视网膜上，四周略呈黄色，它的中心有一个中心凹，此凹处是网膜上视觉最灵敏的区域，黄斑中心与水晶体象方节点的连线，叫作眼睛的视轴。盲斑：神经纤维的出口，无感光细胞，不能产生视觉。返回（二）人眼的视觉人眼视网

3、膜中有两种感光细胞：一种是杆体细胞，灵敏度高，能感受弱光刺激，但不能分辨颜色和视场中的细节；另一种是锥体细胞，灵敏度低，只能感受较亮的物体，但能很好的区分颜色，辨别细节。正常颜色视觉的人，视网膜中央向外围部分过渡，锥体细胞减少，杆体细胞增多，对颜色的分辨能力逐渐减弱，直到颜色的感觉消失。明视觉：光亮度在几个cd/m2以上时正常人眼的视觉。暗视觉：光亮度在百分之几cd/m2以下时正常人眼的视觉。二、人眼的调节（一）视度调节可以看成是一个变焦距系统。人眼的焦距可以根据物体的远近，通过改变眼中水晶体的曲率半径，而自行

4、调节，其调节能力随年龄的增加而减弱。近点和远点的视度（二）三、30～60分10～20分10分5分系统中的一些固定或可变的带孔屏障或光学元件的边缘——光阑光阑（或其像）对入射光束的限制光阑的像（或光阑）对共轭出射光束的限制光阑孔径光阑视场光阑第二节光学系统中光束的限制一、光阑孔径光阑A.S.的作用：限制成像光束立体角（口径）控制到达像面的光能视场光阑F.S.的作用：限制物面上能成像的范围限制视场的大小孔径光阑和视场光阑判断孔径光阑的方法：1、求出所有光阑被它前面光组在系统物空间所成像的位置及大小；2、求出这些光阑像对

5、轴上物点的孔径角（当物在无限远时，确定所允许的孔径高度）；3、比较得出其中最小孔径角（物在无限远时为孔径高度最小）所对应光阑像的物就是系统的孔径光阑。例：2.1P38光学系统的孔径光阑是随着物体位置变化而改变的！！！三、视场光阑四、景深（二）焦深理论上，物平面一定，像平面就应该确定，但在实际光学系统中，当物是垂直于光轴的一个平面时，接收器不仅在理想共轭像位置处可接收到物体的像，而且在其附近都可接收到清晰的像。一个平面物体对应的是有着一定深度的清晰像空间，把像空间的深度称为焦深。与景深对应五用于显微镜瞄准、读数和精密

6、测量，消除景深引起的测量误差用于大地测量中的测距，消除焦深引起的测量误差第三节放大镜（二）目视光学仪器的作用1、扩大视角人眼的分辨率有一定限制，如观察物的视角小于人眼的极限分辨率，就要借助于目视光学仪器来扩大物体的视角。2、将物体成像在无穷远人眼在正常情况下，无限远目标成像在视网膜上，为使人眼在观察时不至于疲劳，常将目标通过光学仪器后，成像在无限远。二、显微镜系统的成像原理三、显微系统的主要技术参数如采用光电摄影器件(CCD)时的有效放大率：CCD的像素间距第四节望远系统（二）分辨率和工作放大率分辨率瑞利判据道威判

7、据人眼极限分辨角为60秒，因此，两物点满足：三、望远目镜分类：惠更斯目镜冉斯登目镜对称目镜艾弗尔目镜四、反射式与折反式望远系统常见反射式光学系统牛顿卡塞格尔格里高利常见折反式光学系统结合了反射式和透射式的优点。施密特光学系统马克苏托夫光学系统第五节摄影系统摄影系统：指把外界物体缩小成像于感光胶片或光电器件光敏面上的光学系统。包括：传统光学照相机、电视摄像机、CCD摄像机和数码照相机等。焦距决定像的大小：远处近处大视场小：特写镜头，远摄镜头小视场大：全景镜头，广角镜头相对孔径与像面照度有关焦距长时球差大，相对孔径要

8、小些大：强光镜头中等：普通镜头小：弱光镜头视场角能摄入接收面的视场角，由接收面大小决定是接收面的对角线长摄影光学系统的主要参数摄影系统的分辨率：根据光学系统的分辨率，像面上的最小辨距为。摄影系统的分辨率常用每毫米能区分的线条数表示，即对人眼最灵敏的555nm波长，，当然视场边缘的会有所降低。Cooke摄影物镜Tessar摄影物镜双高斯摄影物镜远距型摄影物镜反