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1、第二节目视光学仪器的对准误差和调焦误差 、与光学测量有关得人眼特性1、 眼睛的瞳孔 De 与视场亮度有关 （18mm），（1.52）mm 成象 e质量最好，D小视差小，一般测量仪器出瞳12mm。e2、视场 2W 不动50 动 上600 下 720 外950 内 6503、眼睛的调节能力 与年龄有关 成年正常人250mm, -4 （屈光度）0 调节-5米，-0.20不用调节4、眼睛的光谱灵敏度大照度0.570|J中照度0.555|J小照度0.512|j5、眼睛对衬度的灵敏度AB/B AB目标与背景亮度差B 背景亮度在正常情况下为1.7%心2%6、眼睛的分辨率人眼能分辨两个邻近点的能力 正常照度瞳
2、孔直径2毫米时 = 12 与瞳孔直径、照度、衬度、波长有关参考公式a（分）10.618 - 0.13/De7、 双眼视觉2）、体视锐度A0 =9 -9129 = B ,9 =-B1 D 2 D129 , 9视差角：物体对双眼的张角，A9眼睛能分辨两个物体有远近差别时, 12所对应的示差角之差值。称为体视锐度。一般30 60经过训练可达10 。 8、 眼睛的横向对准误差眼睛的对准误差与对准方式有关游标6021015610、眼睛通过光学系统观测时的对准误差和调焦误差1、对准与调焦的概念对准：在垂直于瞄准轴方向上时目标和比较标记重合或置中的过程，横向对准调焦：目标和比较标记在沿瞄准轴方向上重合或置中
3、的过程，纵向对准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a = 250 x= 0.0735 （mm）y3438通过显微镜观察a0.0735a = - =(mm)x r r例：万能工具座的测量显微镜，其物镜的轴向放大率0二10x, NA=0.25,目镜放大率r = 10x,用叉丝对准方式5 = 0.1测量显微镜的对准误差为0.1= ZE = 0.0073(mm)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问题 均受衍射影响有一定的联系 140120秒）或aD一般应保证仪器和人眼能同时鉴别120 a140 aa
4、 =或=望 DrDr2）、显微镜的理论分辨率人0.52九0.61九A = 或A =,入的单位p mNANA设计显微镜时一般应保证仪器和人眼能同时鉴别】）、望远镜的理论分辨率% =D （秒）设计望远镜时人 0.52 九 73aA _NA r对准只有一个目标经物镜成像因此受衍射影响比较小同时对准是目标和分划 线的重合和置中所以对应误差小于理论分辨率值。实验证明 11 11( )a ； a _ ( )A10 6a.a4、调焦误差1)、清晰度法A 望远镜观察几何景深3438a _ 目 3438_ 物”目a3438Df 3438D物f a目TD3438ASD11000a0.29a =D3438 VD（b
5、 _sin u（D/2 广）2D2106 望 x 1064九ASD =)D 2b. 物理景深(视觉深度)眼睛处于放松状态可同时看清 5米至无限远的物体（度差为 0.2 屈光度）hd /2d2沁 n h =取d二2mm则d/2 2 R8Rh = 807 = -0001mm =八/6，当 D-d 时D2上,l =弩ASD亠8l 64 九2 3D 2ASD =ASD +ASD =(29； + g)极限误差i 2rD3D 2a = 丄戶)2 +dSsd 、3rD3D 2D 2IT注意:景深的概念是错误的:人眼分辨角的物理含义是a是由衍射得出 的b.反映人眼分辨两个靠近物点的能力所以计算景深应该根据瑞利
6、九判断的像方景深A1=，然后除以物镜的沿轴放大率Q得出n sm 2 u物方的景深Al清晰度法定焦过程为先调节目镜使眼睛看清分划板刻0.5九线在范围内人眼感觉不到中心亮度的变化，然后用眼睛观察sm2 u物体成的像同样在范围内人眼感觉不到中心亮度的变化。所sin2 u以调焦误差应为一倍焦深九sin2 u望远系统的调焦误差应为ASD = sin2u例：D = 20, f = 100, r = & a = 2a ASD = . 9 % 2 += 0.003625 + 0.003 = 0.006625(-)8 x 2022m4九1b. ASD =0.006()D 2mB、显微镜观察a.几何景深物sm u
7、 n sm uAx2Ax物物D 2” -=tgu u -2AxAx物f a目 -2 sin u 由于显微镜满足正弦条件ny1 sin u = ny sin usinunysin u n y1= n sin u =PAx物2 NAa = tp 2nAxnf a250na250na250na0.073naAx = = 目物 a2 PNA 2r PNA 2rNA2 x 3438TNA2NA目b.物理景深NA = sin u = p sin u ysinu目NA弋2 fsD，=沁PDS8xs九=_6= 竺= 3 x 4 = 注4九4 -sP 2九-sP 2九Ax物f 卩2入 叶=x3 NA 2xsAx
8、物2Ax=物anAx= 物卩23NA总的调焦误差Ax二物:Ax物 2 +Ax物 2 二 ；（207）2 +（3NA）2（mm）极限误差s 物1物2 2TNA3 NA 2% 存00晋+將）如）标准偏差物 、：32TNA 3 NA22）消视差法A 望远镜观察D d2 - 4D _ d）c 1 （2 -忑）7 f f 5bf物r（ D -d）24/ 2 f 2 -物rx物yDDdsin u= sin ub_NA D - d 2_ c0 D bb = Ax物cp -NA-匚 xPNA D - d 2250 1x250 3438Ax = .73n5物rNA1 0.073n5DGX -物 3 rNAD -
9、d 25 提高定焦精度的方法1）利用游标对准，将纵向调焦变成横向对准（半透镜视角筒）2）利用人眼衬度灵敏度（可辨别 2%相对亮度差），采用等亮度定焦（双 星点法）3）利用人眼体视锐度（10）将双目观察变成双目观察（立体视差仪）4）光电对准消除人眼主观误差使对准自动化例1以测量显微镜NA - 0.2,5 - lr - 100x九-0.55, f - 12.5,5 - 1，用双夹线对准求 m对准误差和分别用清晰度法和消视差法调校的调焦误差.解:1、a0.0735y =r r0.073 x 丄GX物 1（ 0.073a不 2rNA旦）亠o073 x1 +3NA2v3 2 x 100 x 0.20.5
10、5 X10-3）二 3.700 x 10-3 （mm）3 x 0.223、D 2f n sin u / B 2 x 12.5 x 0.2 / 5 1 Bmwwr 1005r 250250/12.52D = 2 x 250兰500 0.2r1 0.073n5Gx 物 v3 rNA=1mm100D10.073D-訂 100 x 0.22=g1 - 22= - = 0.12 x 10-3（mm）因出瞳直径太小无法发现视差此显微镜只能用清晰度法调焦 光学系统出瞳直径较大则消视差法的调焦精度高，出瞳直径眼瞳直径的1/2 还是清晰度法的 调焦精度高 作业：一望远镜D = 30mm,r = 16x,九=0.55p,5 = 1用双夹线对准球对准误差及清晰度10法以及消视差法调焦精度解：丫= 0.625r 16g 丄（坯+空）丄（空+注）0.008卩SD .3rD3D 23 16 x 303 x 302s咅占=肯占=0-0015（屈光度）
