第十四章 眼睛

1、第十四章 目視光學系統(tǒng),§ 14－1 眼睛的結(jié)構(gòu)及其特性(精巧的照相機),1. 眼睛的結(jié)構(gòu),,感光:由視網(wǎng)膜上的錐狀細胞以及桿狀細胞完成對外界的感光功能,,,,黃斑(只有錐狀細胞,大小1 × 0.8:對外界感應(yīng)最敏感,黃斑中央有中心凹0.3 × 0.2),盲點:視神經(jīng)入口,沒有兩種感光細胞,該處不能感知外界物體,水晶體前后有前室和后室(玻狀液),折射率都是1.336(約1.34)視軸:節(jié)點與中心凹的連

2、線,,簡約眼眼睛簡化成一個折射球面的模型稱為簡約眼,物方焦距: -16.7mm像方焦距: 22.26mm光焦度: 59.88D,折射面曲率半徑: 5.56mm像方介質(zhì)折射率:1.333視網(wǎng)膜曲率半徑: 9.7mm,2. 眼睛的調(diào)節(jié),水晶體到網(wǎng)膜的距離是不變的。觀察不同距離的物體，水晶體折射率n和視網(wǎng)膜的球面曲率半徑r可以自動改變,由透鏡焦距公式可知可以改變眼睛的焦距,水晶體的焦距自動改變，使象清晰地成在網(wǎng)膜上。眼睛對不同距離的

3、物體的自動調(diào)焦的過程稱為眼睛的調(diào)節(jié)。從而可以看到距離人體不同距離的物體,（調(diào)焦、變焦）,調(diào)節(jié)：眼睛通過睫狀肌作用改變光焦度的大小,以看清不同距離物體的過程稱為調(diào)節(jié)。 ： (r :遠點距、p : 近點距)明視距離：正常眼最方便和最習慣的工作距離，它等于-250mm。,眼睛如同一只能自動變焦、自動對焦和自動改變光圈大小的照相機。從光學角度看，眼睛中三個最重要的部分是水晶體、瞳孔和網(wǎng)膜，它們分別對應(yīng)與照相機中的鏡頭、光闌和底片。,眼睛

4、與照相機,結(jié)構(gòu)與成像 調(diào)節(jié)作用,,遠點：眼睛睫狀肌放松后能看清的最遠點(眼睛肌肉完全放松)遠點距：用r表示，近點：眼睛睫狀肌調(diào)節(jié)后能看清的最近點(眼睛肌肉最緊張)。,,,r表示遠點到眼睛物方主點的距離;近視眼r0 p表示近點到眼睛物方主點的距離;,稱為遠點視度(屈光度）,稱為近點視度（屈光度）,眼睛的調(diào)節(jié)能力A表示為,A、R、P的單位是屈光度（D），,3. 眼睛的缺陷及校正,正常眼：遠點在無限遠（r=∞，R=0），水

5、晶體的像方焦點F′在視網(wǎng)膜上。年齡大后失去正常,反常眼：,近視眼：遠點位于眼前有限距 遠視眼：遠點位于眼后有限距 散光眼、 斜視眼、 散光近視,近視眼：F′在視網(wǎng)膜前，戴負透鏡校正，讓無窮遠物點成像在眼前面有限遠(R不等于0， F′ 不在視網(wǎng)膜上）,近視眼的矯正,近視眼的成像,校正要求:眼鏡片的像方焦點正好和非正常眼的遠點重合。,遠視眼：F′在視網(wǎng)膜后，戴正透鏡校正，讓無窮遠物點成像在眼后有限遠

6、(R不等于0， F′ 不在視網(wǎng)膜上）,遠視眼的矯正,斜視,一個方向能會聚，一個方向不能會聚加柱面透鏡矯正 ,圓柱面或雙心圓柱面透鏡,散光眼(水晶體兩表面不對稱， 使細光束在兩個主截面 的光線不交于一點),加光楔矯正,4.眼睛的適應(yīng),適應(yīng)：眼睛對周圍空間光亮情況的自動適應(yīng)程度，通過瞳孔的自動增大或縮小完成。 明適應(yīng)：暗——亮，瞳孔自動縮小。 暗適應(yīng)：亮——暗，瞳孔自動增大。,對外界光亮環(huán)境的適應(yīng)能

7、力亮適應(yīng):暗處到亮處,幾分鐘,快暗適應(yīng):亮處到暗處,慢,可以最慢到60分鐘適應(yīng)錐狀細胞:555nm最敏感,感受強光桿狀細胞:510nm最敏感,感受微光能力好.分辨細節(jié)能力差,5. 眼睛的視角,物體在網(wǎng)膜上所成象的大小決定于物體對人眼的張角，稱之為視角。,同一位置，不同大小的物視角不同；,同一物體，不同位置視角不同；,視網(wǎng)膜上兩個像大小的比值等于相應(yīng)的兩個視角正切的比值。,6.眼睛分辨率(適用觀察儀器),眼睛能分辨兩個很靠近的點的

8、能力稱為眼睛的分辨率。極限分辨角?為1′= 60" =0.00029弧度(或0.0003弧度)在明視距離250mm處對應(yīng)的線距離約為0.0725毫米,剛剛能分辨開的兩點對眼睛物方節(jié)點所張的角度——極限分辨角? 。白天：2mm——70”——0.006mm 眼睛在松弛狀態(tài)： f ’ =23mm 得?= a /f ’= 0.006 /23?60"（良好照明）,眼睛的極限分辨角?計算,

9、極限分辨角,所能辨別靠近的兩個點的極限值稱為分辨率。這剛能被眼睛分辨開的兩個點對眼睛的物方節(jié)點所張的角度，稱為極限分辨角。眼睛的分辨率和極限分辨角成反比。,由衍射理論：,若取λ =0.00055mm，則眼睛的極限分辨角為：,7. 視角放大率Γ,目視光學儀器是幫助人眼擴大視覺功能的，它的作用大小用視角放大率來描述。,視角放大率實際表示了用儀器觀察和用人眼直接觀察時，視網(wǎng)膜上像的大小之比，它描述了儀器放大作用的大小。,視網(wǎng)膜上像的大小和視角

10、的正切成正比， 同一目標用目視光學儀器觀察時其物體成的像對眼睛視角ω儀 人眼直接觀察物體的視角 ω眼 二者正切之比稱為目視光學儀器的“視角放大率”。,其它的放大率及應(yīng)用 1、橫向（垂軸）放大率 2、角放大率 3、軸向放大率,眼睛的瞄準精度(適用測量儀器),分辨：眼睛能區(qū)分開兩個點或線之間的線距離或角距離的能力。對準：垂直于視軸方向上的重合或置中過程。對準誤差(精度)：

11、對準后，偏離置中或重合的線距離或角距離。在光學測量中，常用某種標志對目標在垂直于光軸的方向上進行重合或置中，這一過程稱為瞄準，此標志即瞄準標志。瞄準后，偏離完全重合或置中的程度稱為瞄準精度,不同瞄準圖案的瞄準精度,,,,,分辨率 和瞄準精度 的關(guān)系,K=(1～12),不同瞄準方式有不同的 K 值,對正常人來說，觀察前方1m遠的物體時，眼睛需調(diào)節(jié)多少視度？,解： 應(yīng)用視度公式,一個人近視程度是-2（屈光度）

12、，調(diào)節(jié)范圍是8D，求：（1）    其遠點距離； （2）    其近點距離；  （3）    配帶100度的近視鏡，求該鏡的焦距；（4）    戴上該近視鏡后，求看清的遠點距離；（5）    戴上該近視鏡后，求看清的近點距離。,解：遠點距離的倒數(shù)表示近視程度,一雙 2000的近