工程光学 第7章 眼睛及目视

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1、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

2、.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

3、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

4、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

5、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

6、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=

7、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

8、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4DNA、G28显微镜系统亮视场照明图1物镜；