工程光学第7章课件.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第7章,眼睛及目视光学系统,7.1 眼睛的光学成像特性,一、眼睛的结构,精巧的照相机,1,令 表示其发散度（会聚度）,1D=1m,-1,年龄,10,20,30,40,45,50,60,70,80,L,p,(,mm,),-70,-100,-143,-222,-286,-400,-2000,1000,400,P(D),-14,-10,-7,-4.5,-3.5,-2.5,-0.5,1,2.5,l,r,(,mm,),2000,800,400,R(D),0,0,0,0,0,0,0.5,1.25,2.5,14,10,7,4.5,3.5,2.5,1,0.25,0,二.眼睛的调节及适应,1、视度调节,视度与视网膜相共轭的物面到人眼距离的,倒数,。,SD=1/l,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,。,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),2,2、瞳孔调节3、适应,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成。,明适应：暗亮，瞳孔自动缩小。,暗适应：亮暗，瞳孔自动增大。,3,四、眼睛的视角,6,刚刚能分辨开的两点对眼睛物方节点所张的角度极限分辨角,。,白天：2mm70”0.006mm,眼睛在松弛状态：,f,=23mm 得,=a/f=,0.006/23,60（良好照明）,眼睛及其光学系统,五、眼睛的分辨率,7,眼睛及其光学系统,设计目视光学仪器时，必须考虑眼睛的分辨率。应满足：,仪,=tan,/,tan,/,：,被观察物体所需的分辨角。,8,眼睛及其光学系统,60,102,0,51,0,10,不同瞄准方式的瞄准精度,六、眼睛的瞄准精度（对准精度）,分辨：,眼睛能区分开两个点或线之间的线距离或角距离的能力。,对准：,垂直于视轴方向上的重合或置中过程。,对准误差(精度)：,对准后，偏离置中或重合的线距离或角距离。,9,眼睛及其光学系统,七.双目立体视觉,对物体位置在空间分布以及对物体体积的感觉立体视觉。,1.单眼观察,2双眼观察,双像,单一像,物在两眼视网膜上的像必须位于视网膜的对应点，即相对于黄斑中心的同一侧时，才有单像的印象,10,人眼直接观察时：,通过放大镜观察时：,放大镜,-L,-,w,-,y,A,B,y,e,y,y,-l,f,P,F,w,7.2 放大镜一、视觉放大率,-,-,y,y,i,11,放大镜,并非常数,y,y,-l,f,P,F,w,12,放大镜,当,l=,，,或,P=f,时,，,G,0,=,250/f,正常视力的眼，,P-l=250,，,看书用,如果眼睛紧贴放大镜，即,P=0,，则,结论,y,y,-l,f,P,F,w,13,眼瞳：,孔径光阑，系统的出瞳,放大镜框：,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,）,放大镜,虚像平面,w,w,1,w,2,2a,2h,P,场阑,出瞳,y,K,D,=1,K,D,=0.5,K,D,=0,二光束限制和线视场,14,2h,y,F,P,f,F,w,当物面位于放大镜前焦面时，其线视场,2y,（,50%,渐晕）,:,15,w,2h,P,y,F,f,w,2h,y,F,P,f,F,16,7.3 显微镜系统,17,显微镜系统,-y,w,F,o,F,e,眼瞳,y,场阑,一显微镜的视觉放大率,（物体一次像位于目镜物方焦面）,18,1显微镜的孔径光阑、出瞳直径,普通显微镜,：物镜框孔径光阑。,测量显微镜,：物镜像方焦面孔径光阑,显微镜系统,w,A,A,B,B,-U,U,F,e,F,o,二、显微镜的光束限制和线视场,19,显微镜系统,物镜满足正弦条件：,显微镜的出瞳直径,20,显微镜系统,-y,w,F,o,F,e,眼瞳,y,场阑,2、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，显微镜的线视场：,21,三显微镜的分辨本领、有效放大率,1显微镜的分辨本领,22,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辨（即,两相邻点之间隔等于艾里斑半径,时）。,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,：,显微镜系统,瑞利判断：,23,显微镜系统,两相邻像点间隔0.85,a,时，被系统分辨：,=0.85,a=,0.5,/NA,以,道威判断,作为系统的目视衍射分辨率或理想目视衍射分辨率。,道威判断：,24,便于眼睛分辨的角距离为24，在明视距离上对应的线距离s：,=,=0.85,a=,0.5,/NA,=555nm,按道威判断，得：,523NA,1046NA,取,500NA,1000NA,min,=0.0725mm,显微镜系统,2显微镜的有效放大率,25,常用的：物镜4个：4,、10,、40,、100,目镜3个：5,、10,、15,组成：20,1500,（光学筒长,随,f,不同而不同）,26,四、显微镜的景深,几何景深,物理景深,调节景深,250mm,调节范围4D,NA、,G,27,显微镜系统,亮视场照明图,1物镜；2小灯泡；3物体；4载物台,工具显微镜反射照明,单向暗视场照明,五.显微镜的照明方法,1反射光照明：,亮视场照明：,一般通过物镜从上面照明。,暗视场照明：,侧面入射，从物镜侧向通过。,进入物镜成像的仅为从物体表面散射的光线。,28,显微镜系统,2.透射光照明：,亮视场照明：,临界照明、柯勒照明（像方远心）,a.临界照明,光源成像于物平面,。,多用于投影物体面积较小的情况。,光源表面亮度的不均匀性影响观察效果。,“窗对窗，瞳对瞳”,29,显微镜系统,显微物镜系统,b.柯勒照明：,光源成像于物镜的入瞳面上,。,多用于大面积的投影情况。,消除了物体平面光照度不均匀的缺点。,“窗对瞳，瞳对窗”,30,显微镜系统,暗视场照明：,光线倾斜入射，在物体旁侧向通过。,31,六、显微镜的物镜,低倍物镜,3,6,0.010.15,中倍物镜,8,10,0.250.30,高倍物镜,40,0.65,浸液物镜,90,100,1.251.4(1.5),复消色差物镜,90,1.3,平视场复消色差物镜,40,0.85,显微镜系统,32,望远镜系统,7.4望远镜系统,一、望远系统的视觉放大率,33,望远镜系统,G,与物体的位置无关。仅取决于望远镜系统的结构。,G,随,f,o,、,f,e,符号不同而不同。,G,0,正像，,G,视度调节的深度,42,眼睛及其光学系统,二.光学仪器中目镜的视度调节,43,44,1.惠更斯目镜,2,=40,0,50,0,p/f,e,=1/3,目镜,三.目镜类型,45,目镜,2.冉斯登目镜,2,=30,0,40,0,p/f,e,=1/31/4,46,目镜,3.对称式目镜,2,=40,0,42,0,p/f,e,=1/1.3,47,目镜,4.凯涅尔目镜,2,=45,0,50,0,p/f,e,=1/2,48,5.无畸变目镜,2,=48,0,p/f,e,=0.8,49,目镜,6.长出瞳距目镜,2,=50,0,70,0,p/f,e,=1/1.7,50,目镜,广角目镜,7.艾尔弗目镜,2,65,0,72,0,l,z,/f,e,=3/4,另外，还有广角目镜、超广角目镜。,目镜型式较多，设计时在满足光学特性要求时，要兼顾成像质量和结构的简单化。,51,