[精选]工程光学眼睛及目视光学系统11548.pptx
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1、第第7章章眼睛及目视光学系统眼睛及目视光学系统7.17.1 眼睛的光学成像特性眼睛的光学成像特性7.27.2 放大镜放大镜7.37.3 显微镜系统显微镜系统7.47.4 望远镜系统望远镜系统7.57.5 目镜目镜1第第7章章眼睛及目视光学系统眼睛及目视光学系统7.1眼睛的光学成像特性眼睛的光学成像特性一、眼睛的结构一、眼睛的结构精巧的照相机精巧的照相机2令令 表示其发散度(会聚度)表示其发散度(会聚度)1D=1m-1二二.眼睛的调节及适应眼睛的调节及适应1、视度调节、视度调节视度视度与视网膜相共轭的物面到人眼距离的与视网膜相共轭的物面到人眼距离的倒数倒数。SD=1/l眼睛的调节:眼睛成像系统对
2、任意距离物体眼睛的调节:眼睛成像系统对任意距离物体自动调焦的过程自动调焦的过程。调节能力用能清晰调焦的极限距离表示:调节能力用能清晰调焦的极限距离表示:lr、lp(远点距、近点距远点距、近点距)32 2、瞳孔调节、瞳孔调节3 3、适应、适应适应:眼睛对周围空间光亮情况的自动适应:眼睛对周围空间光亮情况的自动适应程度,通过瞳孔的自动增大或缩小完适应程度,通过瞳孔的自动增大或缩小完成。成。n 明适应:暗明适应:暗亮,瞳孔自动缩小。亮,瞳孔自动缩小。n 暗适应:亮暗适应:亮暗,瞳孔自动增大。暗,瞳孔自动增大。4三、眼睛的缺陷及校正三、眼睛的缺陷及校正n正常眼:正常眼:眼睛的远点在眼睛的远点在,或眼睛
3、光学系或眼睛光学系统的像方焦点在视网膜上。统的像方焦点在视网膜上。n反常眼:反常眼:近视眼:近视眼:远点位于眼前有限距远点位于眼前有限距 远视眼:远视眼:远点位于眼后有限距远点位于眼后有限距 散光眼、斜视眼、散光近视散光眼、斜视眼、散光近视5眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统6四、眼睛的视角7刚刚能分辨开的两点对眼睛物方节点所张的刚刚能分辨开的两点对眼睛物方节点所张的角度角度极限分辨角极限分辨角 。白天:白天:2mm70”0.006mm眼睛在松弛状态:眼睛在松弛状态:f =23mm得得=a/f=0.006/23 60(良好(良好照明)照明)眼睛及其光学系统眼睛及其
4、光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统五、眼睛的分辨率五、眼睛的分辨率8眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统设计目视光学仪器时,必须考虑眼睛的分设计目视光学仪器时,必须考虑眼睛的分辨率。应满足:辨率。应满足:仪仪=tan/tan /:被观察物体所需的分辨角。被观察物体所需的分辨角。9眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统60102051010不同瞄准方式的瞄准精度不同瞄准方式的瞄准精度六、眼睛的瞄准精度(对准精度)六、眼睛的瞄准精度(对准精度)n分辨:分辨:眼睛能区分开两个点或线之间的线距离或眼睛能区分开两个点或线之间的线距离或角距离的能
5、力。角距离的能力。n对准:对准:垂直于视轴方向上的重合或置中过程。垂直于视轴方向上的重合或置中过程。n对准误差对准误差(精度精度):对准后,偏离置中或重合的线对准后,偏离置中或重合的线距离或角距离。距离或角距离。10眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统眼睛及其光学系统七七.双目立体视觉双目立体视觉对物体位置在空间分布以及对物体对物体位置在空间分布以及对物体体积的感觉体积的感觉立体视觉。立体视觉。1.单眼观察单眼观察2双眼观察双眼观察双像双像单一像单一像物在两眼视网膜上的像必须位于视物在两眼视网膜上的像必须位于视网膜的对应点,即相对于黄斑中心网膜的对应点,即相对于黄斑中心的同一侧时,
6、才有单像的印象的同一侧时,才有单像的印象11人眼直接观察时:人眼直接观察时:通过放大镜观察时:通过放大镜观察时:放大镜放大镜放大镜放大镜-L-yAByey yy y-lfP PF 7.2放大镜放大镜一、视觉放大率一、视觉放大率-yyi12放大镜放大镜放大镜放大镜并非常数并非常数y yy y-lfP PF 13放大镜放大镜放大镜放大镜1)当当l=,或或P=f时时,0=250/f 2)正常视力的眼,正常视力的眼,P-l=250,看书用看书用如果眼睛紧贴放大镜,即如果眼睛紧贴放大镜,即P=0,则,则结结论论y yy y-lfP PF 14眼瞳:眼瞳:孔径光阑,系统的出瞳孔径光阑,系统的出瞳放大镜框:
7、放大镜框:视场光阑,入窗,出窗,同时也是渐晕光阑视场光阑,入窗,出窗,同时也是渐晕光阑(视场光阑与物面不重合视场光阑与物面不重合)放大镜放大镜放大镜放大镜虚像平面虚像平面 1 22a2hP场阑场阑出瞳出瞳yKD=1KD=0.5KD=0二光束限制和线视场二光束限制和线视场152hyFPfF 当物面位于放大镜前焦面时,其线视场当物面位于放大镜前焦面时,其线视场2y(50%渐晕)渐晕):16 2hPyFf 2hyFPfF177.3 7.3 显微镜系统显微镜系统18显微镜系统显微镜系统显微镜系统显微镜系统-y FoFe眼瞳眼瞳y场阑场阑一显微镜的视觉放大率一显微镜的视觉放大率(物体一次像位于目镜物方焦
8、面)(物体一次像位于目镜物方焦面)191显微镜的孔径光阑、出瞳直径显微镜的孔径光阑、出瞳直径普通显微镜普通显微镜:物镜框:物镜框孔径光阑。孔径光阑。测量显微镜测量显微镜:物镜像方焦面:物镜像方焦面孔径光阑孔径光阑显微镜系统显微镜系统显微镜系统显微镜系统 AABB-UUFeFo二、显微镜的光束限制和线视场二、显微镜的光束限制和线视场20显微镜系统显微镜系统显微镜系统显微镜系统物镜满足正弦条件:物镜满足正弦条件:显微镜的出瞳直径显微镜的出瞳直径21显微镜系统显微镜系统显微镜系统显微镜系统-y FoFe眼瞳眼瞳y场阑场阑2、显微镜的视场光阑、显微镜的视场光阑显微镜的线视场取决于视场光阑的大小。所以,
9、显微显微镜的线视场取决于视场光阑的大小。所以,显微镜的线视场:镜的线视场:22三显微镜的分辨本领、有效放大率三显微镜的分辨本领、有效放大率 1显微镜的分辨本领显微镜的分辨本领23当一个像点衍射斑中心落在另一像点衍当一个像点衍射斑中心落在另一像点衍射光环第一个暗环时,则两像点刚好能被分射光环第一个暗环时,则两像点刚好能被分辨(即辨(即两相邻点之间隔等于艾里斑半径两相邻点之间隔等于艾里斑半径时)。时)。艾里斑半径:艾里斑半径:a=0.61 /nsinu分辨率是能分辨物方两点间最短距离分辨率是能分辨物方两点间最短距离:显微镜系统显微镜系统显微镜系统显微镜系统瑞利判断:瑞利判断:24显微镜系统显微镜系
10、统显微镜系统显微镜系统两相邻像点间隔两相邻像点间隔0.85a时,被系统分辨:时,被系统分辨:=0.85a=0.5/NA以以道威判断道威判断作为系统的目视衍射分辨率或理想作为系统的目视衍射分辨率或理想目视衍射分辨率。目视衍射分辨率。道威判断:道威判断:25便于眼睛分辨的角距离为便于眼睛分辨的角距离为24,在明视距离,在明视距离上对应的线距离上对应的线距离s:=0.85a=0.5/NA=555nm按道威判断,得:按道威判断,得:523NA 1046NA取取500NA 1000NA min =0.0725mm显微镜系统显微镜系统显微镜系统显微镜系统2显微镜的有效放大率显微镜的有效放大率26常用的:物
11、镜常用的:物镜4个:个:4、10、40、100 目镜目镜3个:个:5、10、15 组成:组成:20 1500(光学筒长(光学筒长随随f 不同而不同)不同而不同)27四、显微镜的景深四、显微镜的景深n几何景深几何景深n物理景深物理景深n调节景深调节景深250mm调节范围调节范围4DNA、28显微镜系统显微镜系统显微镜系统显微镜系统亮视场照明图亮视场照明图1 1物镜;物镜;2 2小灯泡;小灯泡;3 3物体;物体;4 4载物台载物台 工具显微镜反射照明工具显微镜反射照明单向暗视场照明单向暗视场照明五五.显微镜的照明方法显微镜的照明方法1反射光照明:反射光照明:亮视场照明:亮视场照明:一般通过物镜从上
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