工程光学眼睛和目视光学系统.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,*,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,*,*,*,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眼睛光学成像特征,7.2放大镜,7.3显微镜系统,7.4望远镜系统,7.5目镜,1,第1页,第7章,眼睛及目视光学系统,7.1 眼睛光学成像特征,一、眼睛结构,精巧摄影机,2,第2页,令 表示其发散度（会聚度）,1D=1m,-1,二.眼睛调整及适应,1、视度调整,视度与视网膜相共轭物面到人眼距离,倒数,。,SD=1/l,眼睛调整：眼睛成像系统对任意距离物体,自动调焦过程,。,调整能力用能清楚调焦极限距离表示：,lr、lp,(远点距、近点距),3,第3页,2、瞳孔调整3、适应,适应：眼睛对周围空间光亮情况自动适应程度，经过瞳孔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。,4,第4页,三、眼睛缺点及校正,正常眼：,眼睛远点在,或眼睛光学系统像方焦点在视网膜上。,反常眼：,近视眼：,远点位于眼前有限距,远视眼：,远点位于眼后有限距,散光眼、斜视眼、散光近视,5,第5页,眼睛及其光学系统,6,第6页,四、眼睛视角,7,第7页,刚才能分辨开两点对眼睛物方节点所张角度极限分辨角,。,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、眼睛分辨率,8,第8页,眼睛及其光学系统,设计目视光学仪器时，必须考虑眼睛分辨率。应满足：,仪,=tan,/,tan,/,：,被观察物体所需分辨角。,9,第9页,眼睛及其光学系统,60,102,0,51,0,10,不一样瞄准方式瞄准精度,六、眼睛瞄准精度（对准精度）,分辨：,眼睛能区分开两个点或线之间线距离或角距离能力。,对准：,垂直于视轴方向上重合或置中过程。,对准误差(精度)：,对准后，偏离置中或重合线距离或角距离。,10,第10页,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,物在两眼视网膜上像必须位于视网膜对应点，即相对于黄斑中心同一侧时，才有单像印象,11,第11页,人眼直接观察时：,经过放大镜观察时：,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,12,第12页,放大镜,并非常数,y,y,-l,f,P,F,w,13,第13页,放大镜,当,l=,，,或,P=f,时,，,G,0,=,250/f,正常视力眼，,P-l=250,，,看书用,假如眼睛紧贴放大镜，即,P=0,，则,结论,y,y,-l,f,P,F,w,14,第14页,眼瞳：,孔径光阑，系统出瞳,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,15,第15页,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）:,16,第16页,w,2h,P,y,F,f,w,2h,y,F,P,f,F,17,第17页,7.3 显微镜系统,18,第18页,显微镜系统,-y,w,F,o,F,e,眼瞳,y,场阑,一显微镜视觉放大率,（物体一次像位于目镜物方焦面）,19,第19页,1显微镜孔径光阑、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、显微镜光束限制和线视场,20,第20页,显微镜系统,物镜满足正弦条件：,显微镜出瞳直径,21,第21页,显微镜系统,-y,w,F,o,F,e,眼瞳,y,场阑,2、显微镜视场光阑,显微镜线视场取决于视场光阑大小。所以，显微镜线视场：,22,第22页,三显微镜分辨本事、有效放大率,1显微镜分辨本事,23,第23页,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：,24,第24页,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,作为系统目视衍射分辨率或理想目视衍射分辨率。,道威判断：,25,第25页,便于眼睛分辨角距离为24，在明视距离上对应线距离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显微镜有效放大率,26,第26页,惯用：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,不一样而不一样）,27,第27页,四、显微镜景深,几何景深,物理景深,调整景深,250mm,调整范围4D,NA、,G,28,第28页,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.显微镜照明方法,1反射光照明：,亮视场照明：,普通经过物镜从上面照明。,暗视场照明：,侧面入射，从物镜侧向经过。,进入物镜成像仅为从物体表面散射光线。,29,第29页,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情况。,光源表面亮度不均匀性影响观察效果。,“窗对窗，瞳对瞳”,30,第30页,显微镜系统,显微物镜系统,b.柯勒照明：,光源成像于物镜入瞳面上,。,多用于大面积投影情况。,消除了物体平面光照度不均匀缺点。,“窗对瞳，瞳对窗”,31,第31页,显微镜系统,暗视场照明：,光线倾斜入射，在物体旁侧向经过。,32,第32页,六、显微镜物镜,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,33,第33页,望远镜系统,7.4望远镜系统,一、望远系统视觉放大率,34,第34页,望远镜系统,G,与物体位置无关。仅取决于望远镜系统结构。,G,随,f,o,、f,e,符号不一样而不一样。,G,0正像，,G,视度调整深度,43,第43页,眼睛及其光学系统,二.光学仪器中目镜视度调整,44,第44页,45,第45页,1.惠更斯目镜,2,=40,0,50,0,p/f,e,=1/3,目镜,三.目镜类型,46,第46页,目镜,2.冉斯登目镜,2,=30,0,40,0,p/f,e,=1/31/4,47,第47页,目镜,3.对称式目镜,2,=40,0,42,0,p/f,e,=1/1.3,48,第48页,目镜,4.凯涅尔目镜,2,=45,0,50,0,p/f,e,=1/2,49,第49页,5.无畸变目镜,2,=48,0,p/f,e,=0.8,50,第50页,目镜,6.长出瞳距目镜,2,=50,0,70,0,p/f,e,=1/1.7,51,第51页,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征要求时，要兼顾成像质量和结构简单化。,52,第52页,