第7章眼睛及目视光学系统

虚像平面
（视场光阑与物面不重合）
KD=0
KD=0.5KD= 1Fra bibliotek场阑出瞳
y
1’ 2’ ’
15
• 当物面位于放大镜前焦面时，其线视场2y （50%渐晕）:
K D 0.5 :
tg h P'
y
2 y 2 f tg 500h
F
o P'
’
F’
f’
P’
16
2 y 2 f tg 500 h a'
a 1.22 140
fo D
D
2. 按道威判断
0.85a 120
fo
D
37
望远镜系统
最小视觉放大率min；（有效放大率或正常放大率） min=60″
min=60″/ =D/2.3 瑞利判断
（道威判断：min=D/2）
一般取
=（2~3）min
常取 =D （工作放大率）
38
结论
望远镜系统
目镜型式较多，设计时在满足光学特性要求时，要兼 顾成像质量和结构的简单化。
广角目镜
52
踏 实 ， 奋 斗 ，坚持 ，专业 ，努力 成就未 来。20.12.920.12.9Wednesday, December 09, 2020
弄 虚 作 假 要 不得， 踏实肯 干第一 名。05:10:5605:10:5605:1012/9/2020 5:10:56 AM
y ltg l y lztg lz
1
lz 2l 2 ( lz'－Li' )
tg
D
D
D
2 ( Lz Li ) 2 ( Lz Li ) 2 ( Lz L )
(2)当K=0时，由入窗边缘和入瞳边缘的光线决定。
tg max
D DP 2 (L lz )
42
目镜
§7.5 目镜
e
场阑
眼瞳
y’
’
-y
Fo’
Fe
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
瑞利判断：
显微镜系统
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：
的角度——极限分辨角 。
1.22 140 ( )
D
D
白天：2mm——70”——0.006mm
眼睛在松弛状态：
f ’ =23mm 得= a /f ’= 0.006 /2360"（良
好照明）
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。
0.145mm ' 0.29mm
' = = 0.85a =0.5/NA =555nm
按道威判断，得： 523NA≤ ≤ 1046NA 取 500NA ≤ ≤ 1000NA
min = 0.0725mm
26
常用的：物镜4个：4 、10 、40 、100 目镜3个：5 、10 、15
90х~100х 1.25~1.4(1.5) 2. 复消色差物镜
90х
1.3
• 平视场复消色差物镜
40х
0.85
显微镜系统
33
望远镜系统
§7.4 望远镜系统 一、望远系统的视觉放大率
tg tg
fo fe D D 1
34
fo fe D D 1
望远镜系统
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
2g
p
m
250n NA
n
NA2
250n
2
NA、
28
五. 显微镜的照明方法
显微镜系统
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。
250
fo fe
250 f
0e
250 f
0e
场阑
眼瞳
y’
’
-y
Fo’
Fe
19
显微镜系统
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
A -U B
B’
’
Fo’U’
A’
Fe
20
•显微镜的出瞳直径
显微镜系统
物镜满足正弦条件：ny sinU ny sinU
y
’
o P'
F f’
KD 1:
tg1
h
a P'
2 y 2 f tg 500 h a'
y
o P'
F
KD 0 :
tg2
h a P'
’
F’ f’
P’
17
§7.3 显微镜系统
18
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）
tg y' tg fe
y 250
y'250 y fe
a 0.61 0.61 n sin u NA
24
道威判断：
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。
25
显微镜系统
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' ：
结论
与物体的位置无关。仅取决于望远镜系统的结构。 随fo’、fe’符号不同而不同。0正像， <0倒
像。
35
1. 开普勒望远镜
2. 伽利略望远镜
Fo’ Fe
望远镜系统
36
望远镜系统
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
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
tg y y
l le' 7
五、眼睛的分辨率
眼睛及其光学系统
刚刚能分辨开的两点对眼睛物方节点所张
48
目镜
4. 凯涅尔目镜
2’=450~500 p’/ fe’ =1/2
49
5. 无畸变目镜
2’=480 p’/ fe’ =0.8
50
目镜
6.长出瞳距目镜
2’=500~700
p’/ fe’ =1/1.7
51
7.艾尔弗目镜
2’＝650 ~720
目镜
lz’/ fe’=3/4
另外，还有广角目镜、超广角目镜。
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)
令 R 1 lr P 1 lP表示其发散度（会聚度）
A RP 1 1 lr l p
1D=1m-1
年龄
10 20 30 40 45 50 60 70 80
Lp(mm)
P(D) lr(mm) R(D)
A
-70 - 100 -143 -222 -286 -400 -2000 1000 400
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
眼睛及其光学系统
11
§7.2 放大镜 一、视觉放大率
A -
-y
B
-L
-y’
-’
ye’ yi’
y’ ’ y
-l’
安 全 象 只 弓 ，不拉 它就松 ，要想 保安全 ，常把 弓弦绷 。20.12.905:10:5605:10Dec-209-Dec-20
重 于 泰 山 ， 轻于鸿 毛。05:10:5605:10:5605:10Wednesday, December 09, 2020
不 可 麻 痹 大 意，要 防微杜 渐。20.12.920.12.905:10:5605:10:56December 9, 2020
加 强 自 身 建 设，增 强个人 的休养 。2020年 12月 9日上午 5时10分 20.12.920.12.9
追 求 卓 越 ， 让自己 更好， 向上而 生。2020年 12月 9日星 期三上 午5时 10分56秒 05:10:5620.12.9
1物镜；2小灯泡；3物体；4载物台 工具显微镜反射照明
亮视场照明图
单向暗视场照明
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。 光源表面亮度的 不均匀性影响观察效果。
“窗对窗，瞳对瞳”
30
显微镜系统
b. 柯勒照明：光源成像于物镜的入瞳面上。
x fe2
1000 x Nfe2 5 fe2
1000 1000
44
45
目镜
三.目镜类型
1. 惠更斯目镜 2’=400~500 p’/ fe’ =1/3