第一章光学测量基础第二节目视光学仪器的对准误差和调焦误差光学 .PPT

第一章 光学测量基础 第二节 目视光学仪器的对准误差和调焦误差 人眼是非常精密的成像光学系统，（动物眼睛？） 但并非理想系统，也存在像差，以及缺陷 眼睛的调节 眼睛有两类调节功能：视度调节和瞳孔调节。 正常人眼在完全放松的自然状态下， 明视距是指正常的眼睛在正常照明（约50勒克斯）下最方便和最习惯的工作距离，约250mm。 近点距倒数 称为近点视度。 正常眼在肌肉完全放松的自然状态下，能够看清楚无限远处的物体，即远点应在无限远（R = 0）， 像方焦点正好和视网膜重合 所谓近视眼就是其远点在眼睛前方有限距离处（r 0） 所谓远视眼就是其远点在眼睛之后（r 0）， 瞳孔调节（适应特性） 三、眼睛的分辨率（分辨本领） 所谓人眼的分辨能力指的是成像在中央凹区时的分辨能力。 人眼刚能将两点分开的视角称为眼睛的极限分辨角 如果这两点的像分别落在被分隔开的两个视网膜细胞上，即得到两个点的视觉 所以人眼的极限分辨角可表示为 可以看出，极限分辨角不仅与入射光线的波长有关，而且还与眼睛的瞳孔直径有关。 立体视觉 眼睛在观察物体时，除了一般的物体特征外，还能够产生远近的感觉，被称为“空间深度感觉” 单眼或双眼都能产生这种感觉 单眼深度感觉来源： 1）物体高度已知，它所对应的视角大小来判断其远近 2）物体之间的遮蔽关系和阳光的阴影来判断它们相对位置 3）对物体细节的鉴别程度和空气的透明度所产生的深度感觉 4）眼睛的调节程度来判断物体的远近。 视力锐度、视力表 眼镜能分辨两物点的最小距离的能力，视角来衡量。 通常以1分视角的标志为基本标志，例如E Snellen 视力表，对数视力表 视力的表示方法： 小数法，分数法，5分纪录法 经常需要将一条直线重合到另一条直线，但是，要使两条直线完全重合是不可能的 即两线宽的几何中心线对人眼的张角小于某一角度值α时，虽然还存在着不重合，但眼睛已经认为是完全重合的，这时α角度值即为人眼瞄准精度。 形成对眼睛瞄准有利的条件。 2. 光电对准 光电探测不仅可以代替眼睛进行对准、定焦和读数；还可以大大提高对准、定焦准确度；实现测量的自动化，提高工作效率，而且是实现计算机实时控制和处理的前提。 目前，光电对准装置可分为光电显微镜和光电望远镜两大类，两类仪器对准标准不确定度分别达到 0.01μm~0.02μm和0.05″~0.1″ 光电对准分类： 光度式：普通光度式、差动光度式 相位式 光电对准 光电定焦 光电定焦 光电定焦的方法有多种，如 扇形光栅法 小孔光阑法 刀口检验法 MTF法等。 这里以扇形光栅法为例介绍光电定焦方法。该方法已广泛用于测量照相物镜的工作距离（从最佳像面到物镜框端的距离）。同时，还能测量和研究其它光学特性，如弥散斑直径、OTF、焦距等。 光电定焦 当物点对应的视角差α等于 时，人眼刚能分辨出它和无限远物点之间的距离差别 即反映了人眼可能分辨出物点远近的最大距离 人眼瞳孔之间的平均距离为b=62mm， Lmax称为立体视觉半径 眼睛虽具有发现一个平面上两根平行直线的不重合能力，但也有一定的限度 这个不重合限度的极限值称为人眼的对准精度。 人眼的瞄准精度一般用角度值来表示 对准精度 人眼对于线条的变形或两条线错开造成的外形变化或比较两条线宽的变化具有很高的灵敏度。 人眼通过两物的比较发现它们外形变化的能力比分辨它们要强得多。 瞄准精度和分辨率是两个概念。 又有一定的联系，经验证明，人眼的最高瞄准精度约为分辨率的1/6至1/10。 1、两实线瞄准 ±60 2、两实线端部瞄准±10~20 3、双线平分或对称瞄准±5~10 4、虚线压测件轮廓边缘±20~30 8. 眼睛的横向对准误差 眼睛的对准误差与对准方式有关 叉丝对准 狭缝夹线 叉丝对准 夹线对准 游标 压线 对准与调焦的概念 对准：垂直于瞄准轴方向上目标比较标记重合或置中的过程 调焦：目标和比较标记在沿瞄准轴方向上重合或置中的过程 2.对准误差 1）、用望远镜观察 2）、 用显微镜观察 在明视距离，人眼直接观察对准误差 通过显微镜观察 二　眼睛通过光学系统观测时对准误差和调焦误差 3.对准误差与鉴别率的关系 对准：目标和分划线的重合和置中的问题 分辨：分辨两个靠近标记的能力 （1）望远镜的理论分辨率 （2）显微镜的理论分辨率 4、调焦误差 A.望远镜观察 1)、清晰度法 a D b. 物理景深(视觉深度) R h R 眼睛处于放松状态可同时看清5米至无限远的物体 A.望远镜观察 2)、消视差法 B. 显微镜观