08应用光学2011-09级(第十四章)上课-课件.ppt

§14-1 概 述 欲看清物体或景物，其前提是眼睛能够将物体或景物清晰地成像到眼睛的视网膜上 眼睛是一个非常复杂的光学成像系统 不是理想的光学系统 这类光学系统是直接扩大人眼的视觉能力的，称为目视光学系统 眼睛的视场很大，可达150?，但只有黄斑附近才能清晰识别，其他部分比较模糊， 所以能看清物体的角度范围为6 ~ 8?。 人眼相当于一架照相机，它可以自动对目标调焦 §14.2.2 标准眼 眼睛是一个光学系统，其有关参数有专用仪器测出 §14.3 眼睛的调节和聚散 眼睛有两类调节功能：视度调节 和瞳孔调节。 正常人眼在完全放松的自然状态下 当肌肉完全放松时（通过调节），眼睛所能看清的最远的点称为远点，其相应的距离称为远点距，以 r 表示（米） 后者是指正常的眼睛在正常照明（约50勒克斯）下最方便和最习惯的工作距离，它等于250mm。 A称为眼睛的调节范围或调节能力。 近点距倒数 称为近点视度。 §14.4 眼睛的适应 §14.5 眼睛的视角分辨率 所谓人眼的分辨能力指的是成像在中央凹区时的分辨能力。 人眼刚能将两点分开的视角称为眼睛的极限分辨角 如果这两点的像分别落在被分隔开的两个视网膜细胞上，即得到两个点的视觉 可以看出，极限分辨角不仅与入射光线的波长有关，而且还与眼睛的瞳孔直径有关。 经常需要将一条直线重合到另一条直线，但是，要使两条直线完全重合是不可能的 即两线宽的几何中心线对人眼的张角小于某一角度值α时，虽然还存在着不重合，但眼睛已经认为是完全重合的，这时α角度值即为人眼瞄准精度。 形成对眼睛瞄准有利的条件。 §14.6 眼睛像差 眼睛光学系统中存在单色像差和色差 当校正了离焦和像散，正常眼中的球差和色差是影响视网膜成像质量的最重要因素 人眼单色像差主要来源： 角膜和晶状体表面不理想，其表面曲率存在局部偏差 角膜和晶状体及玻璃体不同轴 角膜和晶状体及玻璃体的内含物不均匀，导致折射率局部偏差 人眼色差的来源是： 人眼屈光系统由不同波长色光引起的折射率变化 §14.8 眼睛的缺陷和校正 正常眼在肌肉完全放松的自然状态下，能够看清楚无限远处的物体，即远点应在无限远（R = 0）， 像方焦点正好和视网膜重合 14.8.1 近视 通常采用近视眼的远点距离所对应的视度来表示近视程度 近视眼的明视距离等于近视的视度加上-4（正常眼的明视距离视度） 近视眼的近点视度等于近视的视度加上正常眼的近点视度 14.8.2 远视 近视眼或远视眼的远点视度可通过仪器来测得，知道此值后即可求得所需眼镜的焦距 目视光学仪器视度调节 人眼的视觉缺陷可以在眼前加以透镜可以矫正 目视光学仪器要适应不同视力的人使用 目镜可以改变其前后的位置，使仪器所成的像不再位于无限远，而位于目镜的前方或后方一定的位置 这就是目视光学仪器的视度调节 §14.9 双目立体视觉 眼睛在观察物体时，除了一般的物体特征外，还能够产生远近的感觉，被称为“立体视觉或空间深度感觉” 单眼或双眼都能产生这种感觉 单眼深度感觉来源： 1）物体高度已知，它所对应的视角大小来判断其远近 2）物体之间的遮蔽关系和阳光的阴影来判断它们相对位置 单眼深度感觉来源： 3）对物体细节的鉴别程度和空气的透明度所产生的深度感觉 4）眼睛的调节程度来判断物体的远近。 当物点对应的视角差α等于 时，人眼刚能分辨出它和无限远物点之间的距离差别 即反映了人眼可能分辨出物点远近的最大距离 人眼瞳孔之间的平均距离为b=62mm， Lmax称为立体视觉半径 §14.10 体视测距原理 利用仪器观察物体时，必须采用双眼仪器来保持人眼的体视能力，这种仪器称为“双眼望远镜”和“双眼显微镜” 利用体视仪器可以提高人眼的体视能力 双眼仪器的体视放大率 人眼直接观察时的视角差α眼为 假设双眼望远镜的二个入射光轴之间为距离B,称为该仪器的基线长，则同一物体对仪器的二入射瞳孔所构成的视角差α为 若系统的视放大率Г为，则物方视角差α和像方视角差α’在不大条件下存在以下关系 对双目视觉仪器中两个光学系统要求 1）双目视觉仪器左右两个光学系统的光轴要保持平行 2）两个光学系统的视放大率要一致 3）两个光学系统之间不应该有相对的像倾斜 首先从人眼的视网膜结构上来分析： 现在从两个不同的角度来分析眼睛的极限分辨角的大小。 由此可见，眼睛的分辨率与视网膜上两像点距离及视觉细胞的直径大小有关 当两像点的间距大于（或等于）视觉细胞的直径时，就认为眼睛可以分辨。 理想像高： 视网膜上两像点间的距离 眼睛的节点到视网膜的距离 ω是两物点对