第7章眼睛及目视光学系统

NA n sinU n' sinU' x' D' 2 D' D' D'
f1' f2
f1' f2' 2 2f' 500
D 500 NA
21
2、显微镜的视场光阑
显微镜系统
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：
2 y 2y' 2 fetg 500tg 500tg
-14 -10 -7 -4.5 -3.5 -2.5 -0.5 1
2.5
∞
∞
∞
∞
∞
∞ 2000 800 400
0
0
0
0
0
0
0.5 1.25 2.5
14 10
7
4.5 3.5 2.5
1 0.25 0
3
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。
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：
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眼睛及其光学系统
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。
±60"
±10~20"
±10"
不同瞄准方式的瞄准精度
±5~10"
10
七. 双目立体视觉
P'l f
1) 当l’= ∞，或P’=f’时，0=250/f ’
2)
正常视力的眼，
P’-l’= 250， 1
l f
1
250 f
P' f
如果眼睛紧贴放大镜，即P’=0，则
1
250 f
放大镜
看书用
y’ ’ y
-l’
P’
F’ f’
14
放大镜
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
yi le' tg tg ye le' tg tg
人眼直接观察时： tg y L y 250
通过放大镜观察时：tg
y P' l
f l y f P'l
放大镜
P’ F’ f’
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f l 250
P'l f
放大镜
并非常数
y’
P’
’ y
F’
-l’
f’
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结论
f l 250
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’
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
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
虚像平面
（视场光阑与物面不重合）
KD=0
KD=0.5
KD= 1
场阑
出瞳
y
1’ 2’ ’
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• 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’
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2 y 2 f tg 500 h a'
的角度——极限分辨角 。
1.2——0.006mm
眼睛在松弛状态：
f ’ =23mm 得= a /f ’= 0.006 /2360"（良
好照明）
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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。
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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
a 0.61 0.61 n sin u NA
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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。
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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' ：
0.145mm ' 0.29mm
' = = 0.85a =0.5/NA =555nm
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
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。
250
fo fe
250 f
0e
250 f
0e
场阑
眼瞳
y’
’
-y
Fo’
Fe
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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
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•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