第十四章 眼睛.ppt

1、第14章视觉光学系统，141眼结构及其特征，1。眼睛结构。眼睛调节，从晶状体到视网膜的距离是恒定的。观察不同距离的物体时，镜头的焦距会自动改变，这样图像就清晰地形成在视网膜上。用眼睛自动聚焦不同距离物体的过程称为眼睛调节。远点：自动对焦能看到的最远点，近点：自动对焦能看到的最近点，视在距离：正常眼睛最方便和习惯的工作距离，等于-250毫米。眼睛的视角，即物体在视网膜上形成的图像的大小，取决于物体对人眼的张角，称为视角。在同一位置，不同大小的物体有不同的视角；同一对象，不同位置有不同的视角；4。眼睛缺陷和矫正，正常眼睛：远点在无穷远处，晶状体的图像焦点f在视网膜上。近视：F在视网膜前面，通过戴负

2、透镜来矫正。正常眼：F在视网膜后面，通过佩戴正透镜进行矫正。视觉：距异常眼睛远点的距离的倒数，R1/r(单位：折射率)，以及视网膜上两幅图像的大小之比等于两个相应视角的切线之比。眼镜镜片像侧的焦点与异常眼睛的远点重合。4。极限分辨率角度，可以区分两个彼此接近的点的极限值称为分辨率。这两点之间的角度只能由眼睛和眼睛的目标节点来区分，这种角度称为极限分辨率角度。眼睛的分辨率与极限分辨率角度成反比。根据衍射理论，如果=0.00055毫米，眼睛的极限分辨角为：5。视角放大。视觉光学仪器帮助人眼扩展其视觉功能，其功能用视角放大率来描述。视网膜上图像的大小与视角的正切成正比。因此，同一目标观察到的视角仪与

3、人眼直接观察到的视角眼之间的正切比称为视觉光学仪器的“视角放大率”。视角放大率实际上代表了用仪器观察和人眼直接观察时视网膜上图像大小的比值，它描述了仪器放大率的大小。放大镜的放大倍数。注：视觉光学仪器目镜的工作原理和视角放大率的计算与放大镜完全相同。2.放大镜的光束限制和视野。注：放大镜的视野与放大率、放大镜的孔径和观察距离有关。144显微镜系统，1。显微镜的成像原理和视角的放大，例如，用两个焦距为50毫米的正透镜组成一个10倍的显微镜，并要求物镜和目镜的放大倍数以及物镜和目镜的间距。2。显微镜的光束限制，1。光圈：一、单套低倍率显微镜物镜，框架为光圈；复合物镜通常使用最后一组透镜的框架作为孔

4、径光阑；对于测量显微镜，孔径在物镜像侧的焦平面上，以形成物侧的远心光路。用显微镜观察身体时，瞳孔应与出瞳重合。如果孔径设置在物方镜焦平面上，出射光瞳位于显微系统的后焦平面上。如果孔径位置不同，并且与光学镜筒的长度比很小，则出射光瞳可以近似视为目镜图像焦平面附近的固定位置。2。显微镜系统的出瞳直径，显微镜应满足正弦条件，包括：和，NA称为显微镜的数值孔径，它是表征显微镜特性的一个重要参数。3.视场光阑和显微镜的视场，在显微镜物镜的像平面上设置一个视场光阑来限制视场。因为显微镜物镜的视场非常小，并且在图像平面上需要均匀的照明，所以没有渐晕光阑。显微镜的视场由线视场来表示，即，3。显微镜的分辨率和有

5、效放大率，1。分辨率(用分辨率距离表示)，1。两个发光点的分辨率，2。不发光物体的分辨率、垂直照明、倾斜照明、NA、小时、分辨率、(浸没物镜、紫光光源)、2。有效放大率，便于眼睛辨别的角距离。可表示为：转换为物体空间，并假设所用照明的平均波长为0.00055毫米，约为：显微镜的放大率取决于物镜的分辨率或数值孔径。当使用小于有效放大率下限(500纳米)的放大率时，由物镜分辨的一些细节不能清楚地看到。如果放大倍数高于有效放大倍数的上限(1000纳米)，则为无效放大倍数，观察对象的细节无法变得更清晰。4.显微物镜的主要光学特性参数如下：1 .放大倍数：2。数值孔径Na: Na决定物镜的分辨率；4.工

6、作距离：从物镜第一个表面的顶点到物体表面的距离。5。物镜的通过孔径：3。线视野：显微镜物镜的基本类型：5。显微目镜，主要光学特征参数有：1。视觉放大倍数：2。目镜的线视场(由视场光阑的大小决定)，3。眼距(出瞳距离):4。目镜的通光孔径：从渐变到数值孔径为0.2，共轭距离L为180毫米，物框为孔径，目镜焦距为30毫米，计算显微镜的视觉放大倍数，物像与物镜出瞳直径(眼间距)之间的距离被波长为0.55微米的斜入射光照射，计算其分辨率，并通过孔径系统计算物镜的总焦距。1)临界照明：(a)特征：光源通过聚光器形成的图像与物平面重合，这相当于将光源放置在物平面上；(b)光路图：(c)缺点：光源表面亮度不

7、均匀或灯丝结构明显，影响显微镜的观察效果。要求：聚光器应具有与显微镜物镜相同或稍大的孔径。放置在聚光器前面的光圈是聚光器的孔径。通过改变孔径大小，可以改变进入物镜的光束的孔径角，从而使其适应物镜的孔径。2)科拉照明：a)特征：将光源成像在物镜的入射光瞳平面上。b)光路图，c)优点：可以消除关键照明物体平面上的不均匀照明。d)要求：光源通过前镜L成像在聚光器前面的虹膜J2上，聚光器再次将光源成像在物镜的入瞳上；紧接在l后面的是另一个光圈J1，它具有均匀的亮度，并通过聚光透镜成像在物体表面上。调整J2以匹配不同数值孔径的物镜。调整J1可以改变物面上的照明范围，以适应不同放大率的物镜的视场。视野瞳孔

8、，瞳孔视野，2。不透明物体的照明系统：不透明物体由侧面的自然光或侧面的小灯泡照明，并由进入物镜的物体的反射光或散射光成像。此外，物镜本身被用作聚光器。光源通过半透明镜和显微物镜照射物体，物体的反射光通过物镜和半透明镜成像。暗场照明：特殊照明系统用于倾斜照亮样品。主照明光线不能进入物镜的视场，但只有被样品表面的粒子散射或衍射的光线才能进入物镜成像。148伸缩系统，1。工作原理和光学特性参数，光学参数：f1，f2，D/f，2，D，D，D，lZ，2。视觉放大，3。分辨率和工作放大率，望远镜的分辨率用极限分辨率角表示：如果人眼的分辨率是60度，D与它成反比工作放大率：正常放大率的1.52倍，1。开普勒望远镜，1)，2)管长：L=f1 f2，3)出瞳距离(眼距)lz，4。望远镜系统的光束限制。伽利略望远镜，5。望远镜物镜，主要光学参数：D/f，f，2。6.望远镜目镜：1。目镜视场角：2度。眼距：lZ 6mm，3。目镜的透光孔，4。目镜工作距离：从物镜面到目镜前表面的长度，5。视觉调节范围：一个折射率对应的聚焦量：通常，如果视觉调节范围是5个折射率，目镜的调节深度是5倍，目镜的工作距离至少要大于5倍。6.镜头图像转换系统。装有图像转换系统的望远镜可以获得放大倍数加倍的垂直图像。7.场镜：1。孔径