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目视光学仪器的视度调节

2022年10月05日 镜头知识 653 views

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目视仪器的目镜这种调节作用即称之为“视度调节”。凡与眼睛配合使用的各类目视光学仪器,无论是望远镜还是显微镜,单眼的或双眼体视的,都应具备视度调节功能。为研究方便,以下以望远镜为例,讨论视度调节的概念与视度调节量的计算。一般目视光学仪器的视度调节范围均为±5视度;绝大多数目视仪器都采用移动目镜来调节视度,视度分划直接刻在目镜圈上,其刻度是等间隔的。

目视光学仪器的视度调节  目视仪器的视度调节是为解决大量具有球面屈光异常的观察者正常使用目视仪器而采取的一种有效解决方案。  对正常人眼其远点在无限远,即R=0。因此,要求物体经目视光学仪器所成的像在无限远,或者说物体经目视仪器的物镜所成的像要落在目镜的前焦面上。这样,自仪器目镜出射的为平行光束,物体经目视仪器将成像在眼睛的视网膜上。  然而,对于具有球面屈光异常的眼——近视与远视眼,为看清物体,必须使物体经目视仪器所成的像落在非正视眼的实际远点处(而非无限远)。这就要求轴向前后移动目镜,即改变目镜后方出射光束的结构。目视仪器的目镜这种调节作用即称之为“视度调节”。  

凡与眼睛配合使用的各类目视光学仪器,无论是望远镜还是显微镜,单眼的或双眼体视的,都应具备视度调节功能。为研究方便,以下以望远镜为例,讨论视度调节的概念与视度调节量的计算。图6.26(a)、(b)、(c)分别表示望远镜的正视眼、近视眼与远视眼三种情况下的目镜移动与视度调节状态。其中: 

 图(a)为正视眼,因而望远镜不需视度调节,即为视度零位,其光学间隔Δ=0; 

 图(b)为近视眼,f是其远点,在眼前方,lf代表远点距离(lf<0),望远镜为适应近视眼的屈光状态,目镜后需出射发散光束。为此,应将目镜前(左)移Δ值,此时系统Δ<0; 

 图(c)为远视眼,其远点f在眼后方,远点距离lf>0,望远镜为适应远视眼的屈光状态,应使目镜后出射为会聚光束。为此,目镜应后(右)移,此时系统Δ>0。  

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  图6.26 正视、近视与远视三种状态下的视度调节  

由上可见,适应于非正视眼需要而作视度调节后的望远镜,其光学系统将偏离望远系统,即Δ≠0。相应地,系统的放大率、视场、出瞳位置与直径等均要引起一定的变化,但此变化量很小,可不予考虑。  

为导出视度调节量的计算公式,以图6.26(b)近视眼的视度调节为例进行分析。为使无限远物体A经望远镜物镜和目镜所成的二次像A″成在近视眼的实际远点f处,所需目镜的位移量Δ(也就是物镜后焦点到目镜前焦点的距离),可通过对目镜应用牛顿公式得到:

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其中,x2=-Δ,x2'≈lf×1000。  以上,x2(Δ)、x2'、f2'均是以mm为单位;另外,lf是以m为单位的远点距离,且有以屈光度为单位的远点表示形式:

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将上述关系代入牛顿公式中,可以得到:

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 R表示眼近视或远视的度量,以屈光度(或称视度)为单位。因此R也称为“视度值”。对近视眼来说,R<0,因而Δ<0;对远视眼来说,R>0,因而Δ>0;

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 是一个视度目镜的位移量(以毫米为单位),对确定的目镜,该量为一常数;  Δ表示目镜轴向位移量,对望远镜Δ就是物镜后焦点F1'到目镜前焦点F2的距离。如果Δ<0,则目镜应前移;如果Δ>0,则目镜应后移。  式(6.32)即为目镜的视度调节公式。它表明,视度调节量即目镜轴向位移量Δ,由非正视眼的视度值R决定,两者的符号一致,视度单位值(mm):

一般目视光学仪器的视度调节范围均为±5视度;绝大多数目视仪器都采用移动目镜来调节视度,视度分划直接刻在目镜圈上,其刻度是等间隔的。如果观察者眼睛的非正视程度R已知,则可预先将目镜的视度值R装定好。 

 例如已知f目'=20(mm),近视眼的视度值R=-2(视度),则目镜轴向位移量Δ=-0.8(mm),即目镜应前移0.8(mm)。

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