工程光学第7章

第7章

眼睛及目视光学系统§7.1 眼睛的光学成像特性§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2令表示其发散度（会聚度）1D=1m-1年龄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)32、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。4三、眼睛的缺陷及校正正常眼：眼睛的远点在∞,或眼睛光学系统的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角度——极限分辨角

。 白天：2mm——70”——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8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。9眼睛及其光学系统±60"±10~20"±5~10"±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。10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11人眼直接观察时：通过放大镜观察时：放大镜-L-w-yABye’yy’-l’f’P’F’w’ §7.2放大镜

一、视觉放大率-

’-y’yi’12放大镜并非常数yy’-l’f’P’F’w’13放大镜当l’=∞，或P’=f’时，G0=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yy’-l’f’P’F’w’14 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’w1’w2’2a’2hP’场阑出瞳yKD=1KD=0.5KD=0二．光束限制和线视场152hyFP’f’F’w’当物面位于放大镜前焦面时，其线视场2y（50%渐晕）:16w’2hP’yFf’w’2hyFP’f’F’17§7.3显微镜系统18显微镜系统-yw’Fo’Fe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）

191．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’AB’B-UU’FeFo’二、显微镜的光束限制和线视场20显微镜系统物镜满足正弦条件：显微镜的出瞳直径21显微镜系统-yw’Fo’Fe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：22三．显微镜的分辨本领、有效放大率

1．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

/n’sinu’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显微镜系统 两相邻像点间隔0.85a时，被系统分辨：

=0.85a=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：25 便于眼睛分辨的角距离为2'~4'，在明视距离上对应的线距离s'：

'=

=0.85a=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26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Δ随f’不同而不同）27四、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、G28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。29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