第十四章 眼睛

1、第十四章 目視光學(xué)系統(tǒng),§ 14－1 眼睛的結(jié)構(gòu)及其特性(精巧的照相機(jī)),1. 眼睛的結(jié)構(gòu),,感光:由視網(wǎng)膜上的錐狀細(xì)胞以及桿狀細(xì)胞完成對(duì)外界的感光功能,,,,黃斑(只有錐狀細(xì)胞,大小1 × 0.8:對(duì)外界感應(yīng)最敏感,黃斑中央有中心凹0.3 × 0.2),盲點(diǎn):視神經(jīng)入口,沒有兩種感光細(xì)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(diǎn)與中心凹的連

2、線,,簡(jiǎn)約眼眼睛簡(jiǎn)化成一個(gè)折射球面的模型稱為簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)改變，使象清晰地成在網(wǎng)膜上。眼睛對(duì)不同距離的

3、物體的自動(dòng)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(yuǎn)點(diǎn)距、p : 近點(diǎn)距)明視距離：正常眼最方便和最習(xí)慣的工作距離，它等于-250mm。,眼睛如同一只能自動(dòng)變焦、自動(dòng)對(duì)焦和自動(dòng)改變光圈大小的照相機(jī)。從光學(xué)角度看，眼睛中三個(gè)最重要的部分是水晶體、瞳孔和網(wǎng)膜，它們分別對(duì)應(yīng)與照相機(jī)中的鏡頭、光闌和底片。,眼睛

4、與照相機(jī),結(jié)構(gòu)與成像 調(diào)節(jié)作用,,遠(yuǎn)點(diǎn)：眼睛睫狀肌放松后能看清的最遠(yuǎn)點(diǎn)(眼睛肌肉完全放松)遠(yuǎn)點(diǎn)距：用r表示，近點(diǎn)：眼睛睫狀肌調(diào)節(jié)后能看清的最近點(diǎn)(眼睛肌肉最緊張)。,,,r表示遠(yuǎn)點(diǎn)到眼睛物方主點(diǎn)的距離;近視眼r0 p表示近點(diǎn)到眼睛物方主點(diǎn)的距離;,稱為遠(yuǎn)點(diǎn)視度(屈光度）,稱為近點(diǎn)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(yuǎn)點(diǎn)在無限遠(yuǎn)（r=∞，R=0），水

5、晶體的像方焦點(diǎn)F′在視網(wǎng)膜上。年齡大后失去正常,反常眼：,近視眼：遠(yuǎn)點(diǎn)位于眼前有限距 遠(yuǎn)視眼：遠(yuǎn)點(diǎn)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(fù)透鏡校正，讓無窮遠(yuǎn)物點(diǎn)成像在眼前面有限遠(yuǎn)(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(diǎn)正好和非正常眼的遠(yuǎn)點(diǎn)重合。,遠(yuǎn)視眼：F′在視網(wǎng)膜后，戴正透鏡校正，讓無窮遠(yuǎn)物點(diǎn)成像在眼后有限遠(yuǎn)

6、(R不等于0， F′ 不在視網(wǎng)膜上）,遠(yuǎn)視眼的矯正,斜視,一個(gè)方向能會(huì)聚，一個(gè)方向不能會(huì)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(duì)稱， 使細(xì)光束在兩個(gè)主截面 的光線不交于一點(diǎn)),加光楔矯正,4.眼睛的適應(yīng),適應(yīng)：眼睛對(duì)周圍空間光亮情況的自動(dòng)適應(yīng)程度，通過瞳孔的自動(dòng)增大或縮小完成。 明適應(yīng)：暗——亮，瞳孔自動(dòng)縮小。 暗適應(yīng)：亮——暗，瞳孔自動(dòng)增大。,對(duì)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(xì)胞:555nm最敏感,感受強(qiáng)光桿狀細(xì)胞:510nm最敏感,感受微光能力好.分辨細(xì)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(duì)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(gè)像大小的比值等于相應(yīng)的兩個(gè)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(gè)很靠近的點(diǎn)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(duì)應(yīng)的線距離約為0.0725毫米,剛剛能分辨開的兩點(diǎn)對(duì)眼睛物方節(jié)點(diǎn)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(jì)算,

9、極限分辨角,所能辨別靠近的兩個(gè)點(diǎn)的極限值稱為分辨率。這剛能被眼睛分辨開的兩個(gè)點(diǎn)對(duì)眼睛的物方節(jié)點(diǎn)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(xué)儀器是幫助人眼擴(kuò)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(shí)際表示了用儀器觀察和用人眼直接觀察時(shí)，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(biāo)用目視光學(xué)儀器觀察時(shí)其物體成的像對(duì)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(xué)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(zhǔn)精度(適用測(cè)量?jī)x器),分辨：眼睛能區(qū)分開兩個(gè)點(diǎn)或線之間的線距離或角距離的能力。對(duì)準(zhǔn)：垂直于視軸方向上的重合或置中過程。對(duì)準(zhǔn)誤差(精度)：

11、對(duì)準(zhǔn)后，偏離置中或重合的線距離或角距離。在光學(xué)測(cè)量中，常用某種標(biāo)志對(duì)目標(biāo)在垂直于光軸的方向上進(jìn)行重合或置中，這一過程稱為瞄準(zhǔn)，此標(biāo)志即瞄準(zhǔn)標(biāo)志。瞄準(zhǔn)后，偏離完全重合或置中的程度稱為瞄準(zhǔn)精度,不同瞄準(zhǔn)圖案的瞄準(zhǔn)精度,,,,,分辨率 和瞄準(zhǔn)精度 的關(guān)系,K=(1～12),不同瞄準(zhǔn)方式有不同的 K 值,對(duì)正常人來說，觀察前方1m遠(yuǎn)的物體時(shí)，眼睛需調(diào)節(jié)多少視度？,解： 應(yīng)用視度公式,一個(gè)人近視程度是-2（屈光度）

12、，調(diào)節(jié)范圍是8D，求：（1）    其遠(yuǎn)點(diǎn)距離； （2）    其近點(diǎn)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(yuǎn)點(diǎn)距離；（5）    戴上該近視鏡后，求看清的近點(diǎn)距離。,解：遠(yuǎn)點(diǎn)距離的倒數(shù)表示近視程度,一雙 2000的近