《几何光学第十二讲》PPT课件

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1、第七章　　典型光学系统概述典型光学系统：成象系统与非成象系统：目视仪器后系统：非成像光学系统我们把不以成像为目的的光学系统统称为非成像光学系统。照明系统、光束的整形与变换系统都属于非成像光学系统的范畴。相比于传统的成像光学而言，非成像光学所关心的不是能否在目标平面上成像以及成像质量如何，而是关注光源的能量利用率以及能量分布情况。照明系统：普通照明系统、显微照明系统、LED照明系统光束的整形与变换系统：分光、准直、扩束、扫描、会聚、整形成像光学系统与非成像光学系统成像光学系统传递了物点的位置信息和光强度信息,而非成像光学

2、系统则是对能量进行了重新分配和组合。光学设计基本步骤球差曲线像散、场曲、畸变曲线常用评价函数点列图调制传递函数MTF曲线一、光学系统图一、光学系统图一、光学系统图1、激光光学系统2、付里叶光学系统3、扫描光学系统4、光纤光学系统5、光电光学系统现代光学系统现代光学系统激光光学系统:高斯光束傅里叶（Fourier）变换光学系统：4f相干光学信息处理系统扫描光学系统：激光显示、存储器、激光打印机、激光扫描、激光雷达和高速摄影系统阶跃型光纤光学系统：梯度折射率光纤光学系统4f系统激光平面干涉仪光电光学系统现代光电系统无一不把光

3、学、精密机械、光电转换、电子和计算机技术结合起来，实现其系统的数字化、图像化、智能化和自动化。为达到上述目的，除设计各种不同用途的光电光学系统外，光电能量转换或光电图像转换、数据信号采集与处理、模数转换和计算机处理与分析等都是实现上述目的所不可缺少的重要环节。光电光学系统红外夜视光学系统红外雷达、光电报警、激光制导、光电检测光电检测系统原理框图相关技术：激光原理（光源、激光器）;应用光学（照明、成像）图象传感器（固体：CCD）;测控仪器电路数字信号处理;微机接口（D/A、A/D）自动控制、反馈;机械传动光电检测系统的光学

4、系统§７-1人眼及其光学系统一、眼睛的结构——成像光学系统1）水晶体——变折射率——校正球差2）视网膜——表面为匹兹伐曲面——校正匹兹伐场曲3）盲点——神经纤维的出口，由于没有感光细胞而不能产生视觉4）倒立的实像——与感觉神经分布有关——正像视觉5）类似的摄影系统6）虹膜——控制眼瞳大小（瞳孔）——孔径光阑人眼的构造剖视图人眼的构造剖视图巩膜*巩膜是眼球的第一层保护膜，白色、不透明、坚硬；角膜*角膜是巩膜的最前端部分，无色而透明；眼睛内的折射主要发生在角膜上；脉络膜*脉络膜是眼球的第二层膜，上面有供给眼睛营养的网状微血管

5、；人眼的构造剖视图巩膜角膜脉络膜虹膜*虹膜是脉络膜的最前端部分，含有色素细胞，决定眼的颜色；瞳孔*瞳孔是虹膜中间的小孔，随着外界明亮程度的不同，虹膜肌肉能使瞳孔的直径在2~8mm范围内变化；它是人眼的孔径光阑。人眼的构造剖视图巩膜角膜细胞，锥状细胞直径约5微米，长约35微米；杆状细胞直径约2微米脉络膜，长约60微米。它们在网膜上的分布式不均匀的。虹膜瞳孔视网膜*网膜是眼球的第三层膜，上面布满着感光元素，即锥状细胞和杆状黄斑中心凹人眼的构造剖视图巩膜角膜光脉络膜盲斑是网膜上没有感光元素的地方，不能引起光刺激。虹膜瞳孔黄斑中

6、心凹是人眼视觉最灵敏的地方。视神经细胞晶状体在虹膜后面，是由两个不同曲率的面组成的透明体，黄斑中心凹神经纤维盲斑大脑盲斑视网膜水晶体人眼的构造剖视图巩膜角膜率都是不均匀的，由里层到外层逐渐减少，有利于提高脉络膜成像质量。水晶体的平均折射率为1.40，其周围是毛状肌虹膜瞳孔似双凸透镜，是眼睛光学系统的成像元件，其密度和折射能改变水晶体的表面曲率，使人眼在看远近不同的物体时，黄斑中心凹盲斑水晶体视网膜人眼的构造剖视图巩膜角膜角膜和晶状体之间的空间称为前室；充满1.336的水状液；脉络膜晶状体和网膜所包围的空间称为后室;充满1

7、.336的玻状体虹膜瞳孔总能将像成在网膜上。黄斑中心凹盲斑前室后室视网膜水晶体人眼的构造剖视图巩膜角膜脉络膜眼睛的像方节点与中心凹的连线为眼睛的视轴,在观察物虹膜瞳孔体时眼睛本能地把物体瞄准在这根轴上。黄斑中心凹盲斑前室后室1.3761.3361.336光轴视轴视网膜水晶体眼睛的视场很大，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˚。从光学角度看，眼睛中最主要的是：水晶体、视网膜和瞳孔。正立的人在底片上成倒像，人眼也是成倒像,但我们感觉为什么还是正立的？人眼本身相当于摄影

8、光学系统★静态简约眼★人眼的光学参数介质折射率：n=1.3333折射面半径：r1=5.77mm物方焦距：f'≈-17mm像方焦距：f'≈23mm光焦度：D=58.48(1/m)网膜半径：r2=9.7mm眼睛的物方和像方焦距不相等★人眼的成像特点人眼是一个类似的摄影系统，角膜相当于一个凸凹镜，前室亦如此，水晶体相当于一