光学系统简介剖析.ppt

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，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。 （二） 人眼的视觉 人眼视网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，而自行调节，其调节能力随年龄的增加而减弱。 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 （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。 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 第四节 望远系统 （二）分辨率和工作放大率 分辨率 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。 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 反远距摄影物镜 鱼眼物镜 标准镜头的视场角和人眼相当，可以拍出人眼看起来很自然的照片，而不会在照片上附加任何感觉。 广角镜头具有更大的视场角，善于营造方向线，拍出的照片具有空间延伸感。由于近大远小的透视效果，用于拍摄人物要注意人物的变形。 鱼眼镜头是广角镜头的极端，它不满足理想的物像关系，而是具有很大的负畸变，可以把180度甚至更大的视场摄入画面。 远摄镜头具有把距离拉近的效果，并且由于景深小，可以突出画面上的被摄主体，而使背景变得简洁。 焦距在70mm至100mm左右的镜头在远摄镜头家族中焦距算是短的，特别适合拍摄人像特写，又叫人像镜头。 焦距在100mm至135mm的中等焦距远摄镜头在微距下特别善于表现物体的细节与质感。 焦