典型光學系統(tǒng)-眼睛與放大鏡課件

眼睛與放大鏡

§７-1人眼及其光學系統(tǒng)一、眼睛的結構——最高級的攝影系統(tǒng)視網(wǎng)膜表面為匹茲伐曲面變折射率;校正球差孔徑光闌:受虹膜控制黃斑中心凹是人眼視覺最靈敏的地方。倒立的實像——與感覺神經(jīng)分布有關——正像視覺神經(jīng)纖維的出口，沒有感光細胞，不能產(chǎn)生視覺人眼的構造剖視圖鞏膜角膜脈絡膜虹膜*虹膜是脈絡膜的最前端部分，含有色素細胞，決定眼的顏色；瞳孔*瞳孔是虹膜中間的小孔，隨著外界明亮程度的不同，虹膜肌肉能使瞳孔的直徑在2~8mm范圍內(nèi)變化；它是人眼的孔徑光闌。人眼的構造剖視圖鞏膜角膜細胞，錐狀細胞直徑約5微米，長約35微米；桿狀細胞直徑約2微米脈絡膜，長約60微米。它們在網(wǎng)膜上的分布式不均勻的。虹膜瞳孔視網(wǎng)膜*網(wǎng)膜是眼球的第三層膜，上面布滿著感光元素，即錐狀細胞和桿狀黃斑中心凹人眼的構造剖視圖鞏膜角膜

光脈絡膜

虹膜瞳孔視神經(jīng)細胞晶狀體在虹膜后面，是由兩個不同曲率的面組成的透明體，黃斑中心凹神經(jīng)纖維盲斑大腦盲斑視網(wǎng)膜水晶體人眼的構造剖視圖鞏膜角膜率都是不均勻的，由里層到外層逐漸減少，有利于提高脈絡膜成像質(zhì)量。水晶體的平均折射率為1.40，其周圍是毛狀肌虹膜瞳孔似雙凸透鏡，是眼睛光學系統(tǒng)的成像元件，其密度和折射

能改變水晶體的表面曲率，使人眼在看遠近不同的物體時，黃斑中心凹

盲斑水晶體視網(wǎng)膜人眼的構造剖視圖鞏膜角膜

脈絡膜眼睛的像方節(jié)點與中心凹的連線為眼睛的視軸,

在觀察物虹膜瞳孔

體時眼睛本能地把物體瞄準在這根軸上。黃斑中心凹

盲斑前室后室1.3761.3361.336光軸視軸視網(wǎng)膜水晶體★人眼的光學參數(shù)

★靜態(tài)簡約眼f’=18.9~22.8mm，-f=14.2~17.1mm眼睛的物方焦距和像方焦距不相等人眼的調(diào)節(jié)能力表示為能清晰調(diào)焦的極限距離范圍，用遠點距r的倒數(shù)和近點距p的倒數(shù)之差來描述，用A來表示，即單位為折光度（或稱屈光度）R——遠點視度P——近點視度2、眼睛的缺陷和校正正常眼睛的遠點距為無限遠，非正常眼睛（遠視或近視）的遠點距為一有限值。2、眼睛的缺陷和校正正常眼在肌肉完全放松的自然狀態(tài)下，能夠看清楚無限遠處的物體，即遠點應在無限遠（R=0），像方焦點正好和視網(wǎng)膜重合F'

若不符合這一條件就是非正常眼，或稱視力不正常（屈光不正）

最常見的有近視眼和遠視眼（先天、后天）斜視（光楔）散光（水晶體曲率半徑不等，柱面鏡，）老花眼屬自然生理現(xiàn)象，不是缺陷

近視眼：遠點在眼睛前方有限距離處（r<0），眼球突起，焦點在視網(wǎng)膜前，用負透鏡校正配上適當?shù)呢摴饨苟妊坨R后，即可使無限遠物體成像于眼睛的遠點上，然后再經(jīng)眼睛成像于網(wǎng)膜上，矯正了眼睛的缺陷。此時，負透鏡的焦距等于遠點距。校正的結果：組合系統(tǒng)的遠點在無窮遠；無窮遠點能在視網(wǎng)膜上成像。遠視眼：遠點在眼睛之后（r>0），眼球扁平，焦點在視網(wǎng)膜后，用正透鏡校正。同時，遠視眼看不清明視距離的近物，近點較正常眼遠。對于遠視眼，射入眼睛的光束只有是會聚時，才能正好聚焦在視網(wǎng)膜上。此時，對應的遠點為虛物點配上適當?shù)恼饨苟妊坨R后，即可使無限遠物體成像于眼睛的遠點上，然后再經(jīng)眼睛成像于網(wǎng)膜上。同時，可以使明視距離的物體成像于近點此時，正透鏡的焦距等于遠點距。校正的結果：組合系統(tǒng)的遠點在無窮遠近視眼或遠視眼的遠點視度可通過儀器來測得，知道此值后即可求得所需眼鏡的焦距。例如：有一近視眼，通過驗光得知其遠點視度為-2個屈光度（眼鏡行業(yè)稱近視200度）則其遠點距r=-0.5m，需配焦距為-500mm的近視眼鏡。一般用遠點視度（遠點距離的倒數(shù)）表示近視或遠視程度，單位為折光度（或屈光度）。通常醫(yī)院和眼鏡店把一折光度稱作100度。例題一個人近視程度是－2D（屈光度），調(diào)節(jié)范圍是8D，求：（1）其遠點距離；（2）其近點距離；（3）配戴100的近視鏡，求該鏡焦距；（4）求戴上該鏡后能看清的遠點距離和近點距離。三．眼睛的適應、感光與感色適應是一種當周圍照明條件發(fā)生變化是眼睛所產(chǎn)生的變態(tài)過程，可分為對暗適應和對光適應兩種。明適應：由暗處進入亮處，瞳孔自動縮??；——快暗適應：由亮處進入暗處，瞳孔自動放大?！龡U狀細胞——明（光）視覺——弱照明——感光錐狀細胞——暗（色）視覺——亮照明——感色

乃奎斯特極限：當兩像點的間距大于（或等于）視覺細胞的直徑時，就認為眼睛可以分辨。眼睛在看物空間兩點時，這兩點對眼睛物方節(jié)點的張角稱為兩點間的角距離或稱為視角極限分辨角Γ系統(tǒng).ε系統(tǒng)=ε人眼即兩線寬的幾何中心線對人眼的張角小于某一角度值α時，雖然還存在著不重合，但眼睛已經(jīng)認為是完全重合的，這時α角度值即為人眼瞄準精度。人眼對于線條的變形或兩條線錯開造成的外形變化或比較兩條線寬的變化具有很高的靈敏度。人眼通過兩物的比較發(fā)現(xiàn)它們外形變化的能力比分辨它們要強得多。

人眼的瞄準精度一般用角度值來表示瞄準精度和分辨率是兩個概念。又有一定的聯(lián)系，經(jīng)驗證明，人眼的最高瞄準精度約為分辨率的1/6至1/10。1、兩實線瞄準±60"

2、兩實線端部瞄準±10~20

"3、雙線平分或?qū)ΨQ瞄準±5~10"

4、虛線壓測件輪廓邊緣±20~30"

六、眼睛的景深眼睛在觀察物體時，除了一般的物體特征外，還能夠產(chǎn)生遠近的感覺，被稱為“空間深度感覺”。單眼或雙眼都能產(chǎn)生這種感覺單眼深度感覺來源：1）物體高度已知，它所對應的視角大小來判斷其遠近2）物體之間的遮蔽關系和陽光的陰影來判斷它們相對位置3）對物體細節(jié)的鑒別程度和空氣的透明度所產(chǎn)生的深度感覺4）眼睛的調(diào)節(jié)程度來判斷物體的遠近。七雙目立體視覺雙眼觀察的深度感覺除上述因素外：5）物體的距離越近，視軸之間的夾角越大，這種感覺使眼球發(fā)生轉(zhuǎn)動的肌肉緊張程度就不同，據(jù)此就能判斷物體的遠近；6）雙眼立體視覺（簡稱體視）α稱為“視差角”BAαBαAa2b2a1b1Aαa1a2立體視差的極限值稱為“體視銳度”當A、B兩點距離不等時，或產(chǎn)生了遠近的感覺被稱為雙眼立體視覺ABαAαBb2a2a1b1lbABαAαBb2a2a1b1約為10”，有可能達到5”或3”雙像與單一像其他概念視覺基線立體視覺半徑立體視覺閾雙目立體視覺誤差體視測距機§7-2放大鏡一、目視光學儀器的基本原理

二、放大鏡的視覺放大率單正透鏡（f’＞0）或組合透鏡式中