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第7章眼睛及目视光学系统 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 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、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。 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 四、眼睛的视角 五、眼睛的分辨率 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） 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。 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。 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 §7.2 放大镜一、视觉放大率 二．光束限制和线视场 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） 当物面位于放大镜前焦面时，其线视场2y（50%渐晕）: §7.3 显微镜系统 一．显微镜的视觉放大率（物体一次像位于目镜物方焦面） 二、显微镜的光束限制和线视场 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 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： 三．显微镜的分辨本领、有效放大率 1．显微镜的分辨本领 瑞利判断： 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?： 道威判断： 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。 2．显微镜的有效放大率 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 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） 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 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。 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” 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” 暗视场照明：光线倾斜入射，在物体旁侧向通过。 §7.4 望远镜系统一、望远系统的视觉放大率 开普勒望远镜 二. 望远镜系统的分辨率和工作放大率 望远镜的分辨率用极限分辨角?表示。艾里斑半径 a=0.61? /n’sinu’ 1. 按瑞利判断 2. 按道威判断 三.望远镜的视场 1