工程光學(xué)第7章

第7章

眼睛及目視光學(xué)系統(tǒng)§7.1 眼睛的光學(xué)成像特性§7.2 放大鏡§7.3 顯微鏡系統(tǒng)§7.4 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)§7.5 目鏡1第7章眼睛及目視光學(xué)系統(tǒng)

§7.1眼睛的光學(xué)成像特性一、眼睛的結(jié)構(gòu) 精巧的照相機(jī)2令表示其發(fā)散度（會(huì)聚度）1D=1m-1年齡102030404550607080Lp(mm)-70-100-143-222-286-400-20001000400P(D)-14-10-7-4.5-3.5-2.5-0.512.5lr(mm)∞∞∞∞∞∞2000800400R(D)0000000.51.252.5141074.53.52.510.250二.眼睛的調(diào)節(jié)及適應(yīng)1、視度調(diào)節(jié)

視度——與視網(wǎng)膜相共軛的物面到人眼距離的倒數(shù)。SD=1/l眼睛的調(diào)節(jié)：眼睛成像系統(tǒng)對(duì)任意距離物體自動(dòng)調(diào)焦的過(guò)程。調(diào)節(jié)能力用能清晰調(diào)焦的極限距離表示：lr、lp(遠(yuǎn)點(diǎn)距、近點(diǎn)距)32、瞳孔調(diào)節(jié)

3、適應(yīng) 適應(yīng)：眼睛對(duì)周?chē)臻g光亮情況的自動(dòng)適應(yīng)程度，通過(guò)瞳孔的自動(dòng)增大或縮小完成。明適應(yīng)：暗——亮，瞳孔自動(dòng)縮小。 暗適應(yīng)：亮——暗，瞳孔自動(dòng)增大。4三、眼睛的缺陷及校正正常眼：眼睛的遠(yuǎn)點(diǎn)在∞,或眼睛光學(xué)系統(tǒng)的像方焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜上。反常眼：近視眼：遠(yuǎn)點(diǎn)位于眼前有限距 遠(yuǎn)視眼：遠(yuǎn)點(diǎn)位于眼后有限距

散光眼、斜視眼、散光近視

5眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)6四、眼睛的視角7 剛剛能分辨開(kāi)的兩點(diǎn)對(duì)眼睛物方節(jié)點(diǎn)所張的角度——極限分辨角

。 白天：2mm——70”——0.006mm眼睛在松弛狀態(tài)：f’=23mm得

=a/f’=0.006/23

60"（良好照明）眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)五、眼睛的分辨率8眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目視光學(xué)儀器時(shí)，必須考慮眼睛的分辨率。應(yīng)滿足：

儀=tan/tan/：被觀察物體所需的分辨角。9眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)±60"±10~20"±5~10"±10"不同瞄準(zhǔn)方式的瞄準(zhǔn)精度六、眼睛的瞄準(zhǔn)精度（對(duì)準(zhǔn)精度）分辨：眼睛能區(qū)分開(kāi)兩個(gè)點(diǎn)或線之間的線距離或角距離的能力。對(duì)準(zhǔn)：垂直于視軸方向上的重合或置中過(guò)程。對(duì)準(zhǔn)誤差(精度)：對(duì)準(zhǔn)后，偏離置中或重合的線距離或角距離。10眼睛及其光學(xué)系統(tǒng)七.雙目立體視覺(jué) 對(duì)物體位置在空間分布以及對(duì)物體體積的感覺(jué)——立體視覺(jué)。1.單眼觀察

2．雙眼觀察 雙像 單一像 物在兩眼視網(wǎng)膜上的像必須位于視網(wǎng)膜的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，即相對(duì)于黃斑中心的同一側(cè)時(shí)，才有單像的印象11人眼直接觀察時(shí)：通過(guò)放大鏡觀察時(shí)：放大鏡-L-w-yABye’yy’-l’f’P’F’w’ §7.2放大鏡

一、視覺(jué)放大率-

’-y’yi’12放大鏡并非常數(shù)yy’-l’f’P’F’w’13放大鏡當(dāng)l’=∞，或P’=f’時(shí)，G0=250/f’正常視力的眼，P’-l’=250，看書(shū)用如果眼睛緊貼放大鏡，即P’=0，則結(jié)論yy’-l’f’P’F’w’14 眼瞳：孔徑光闌，系統(tǒng)的出瞳 放大鏡框：視場(chǎng)光闌，入窗，出窗，同時(shí)也是漸暈光闌 （視場(chǎng)光闌與物面不重合）放大鏡虛像平面w’w1’w2’2a’2hP’場(chǎng)闌出瞳yKD=1KD=0.5KD=0二．光束限制和線視場(chǎng)152hyFP’f’F’w’當(dāng)物面位于放大鏡前焦面時(shí)，其線視場(chǎng)2y（50%漸暈）:16w’2hP’yFf’w’2hyFP’f’F’17§7.3顯微鏡系統(tǒng)18顯微鏡系統(tǒng)-yw’Fo’Fe眼瞳y’場(chǎng)闌一．顯微鏡的視覺(jué)放大率（物體一次像位于目鏡物方焦面）

191．顯微鏡的孔徑光闌、出瞳直徑普通顯微鏡：物鏡框——孔徑光闌。

測(cè)量顯微鏡：物鏡像方焦面——孔徑光闌 顯微鏡系統(tǒng)w’A’AB’B-UU’FeFo’二、顯微鏡的光束限制和線視場(chǎng)20顯微鏡系統(tǒng)物鏡滿足正弦條件：顯微鏡的出瞳直徑21顯微鏡系統(tǒng)-yw’Fo’Fe眼瞳y’場(chǎng)闌2、顯微鏡的視場(chǎng)光闌 顯微鏡的線視場(chǎng)取決于視場(chǎng)光闌的大小。所以，顯微鏡的線視場(chǎng)：22三．顯微鏡的分辨本領(lǐng)、有效放大率

1．顯微鏡的分辨本領(lǐng)23 當(dāng)一個(gè)像點(diǎn)衍射斑中心落在另一像點(diǎn)衍射光環(huán)第一個(gè)暗環(huán)時(shí)，則兩像點(diǎn)剛好能被分辨（即兩相鄰點(diǎn)之間隔等于艾里斑半徑時(shí)）。

艾里斑半徑：a=0.61

/n’sinu’分辨率是能分辨物方兩點(diǎn)間最短距離

：顯微鏡系統(tǒng)瑞利判斷：24顯微鏡系統(tǒng) 兩相鄰像點(diǎn)間隔0.85a時(shí)，被系統(tǒng)分辨：

=0.85a=0.5

/NA 以道威判斷作為系統(tǒng)的目視衍射分辨率或理想目視衍射分辨率。道威判斷：25 便于眼睛分辨的角距離為2'~4'，在明視距離上對(duì)應(yīng)的線距離s'：

'=

=0.85a=0.5

/NA

=555nm

按道威判斷，得：523NA≤

≤

1046NA 取 500NA≤

≤1000NA

min

=0.0725mm

顯微鏡系統(tǒng)2．顯微鏡的有效放大率26常用的：物鏡4個(gè)：4

、10

、40

、100

目鏡3個(gè)：5

、10

、15

組成：20

~1500

（光學(xué)筒長(zhǎng)Δ隨f’不同而不同）27四、顯微鏡的景深幾何景深物理景深調(diào)節(jié)景深 250mm~∞調(diào)節(jié)范圍4D

NA、G28顯微鏡系統(tǒng)亮視場(chǎng)照明圖1物鏡；2小燈泡；3物體；4載物臺(tái)

工具顯微鏡反射照明單向暗視場(chǎng)照明五.顯微鏡的照明方法1．反射光照明：

亮視場(chǎng)照明：一般通過(guò)物鏡從上面照明。 暗視場(chǎng)照明：側(cè)面入射，從物鏡側(cè)向通過(guò)。 進(jìn)入物鏡成像的僅為從物體表面散射的光線。29顯微鏡系統(tǒng)2.透射光照明：

亮視場(chǎng)照明：臨界照明、柯勒照明（像方遠(yuǎn)心）a.臨界照明——光源成像于物平面。

多用于投影物體面積較小的情況。光源表面