第十四章 眼睛

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1、第十四章目视光学系统§14－1眼睛的结构及其特性(精巧的照相机)1.眼睛的结构感光:由视网膜上的锥状细胞以及杆状细胞完成对外界的感光功能黄斑(只有锥状细胞,大小1×0.8:对外界感应最敏感,黄斑中央有中心凹0.3×0.2),盲点:视神经入口,没有两种感光细胞,该处不能感知外界物体水晶体前后有前室和后室(玻状液),折射率都是1.336(约1.34)视轴:节点与中心凹的连线简约眼眼睛简化成一个折射球面的模型称为简约眼n1.33n1.0R5.56R9.7FF’物方焦距:-16.7mm像方焦距:22.26mm光焦度:59.88D折射面曲率半径:5.56mm像方介质折射率:1.33

2、3视网膜曲率半径:9.7mm2.眼睛的调节水晶体到网膜的距离是不变的。观察不同距离的物体，水晶体折射率n和视网膜的球面曲率半径r可以自动改变,由透镜焦距公式可知可以改变眼睛的焦距,水晶体的焦距自动改变，使象清晰地成在网膜上。眼睛对不同距离的物体的自动调焦的过程称为眼睛的调节。从而可以看到距离人体不同距离的物体（调焦、变焦）调节：眼睛通过睫状肌作用改变光焦度的大小,以看清不同距离物体的过程称为调节。：(r:远点距、p:近点距)明视距离：正常眼最方便和最习惯的工作距离，它等于-250mm。眼睛如同一只能自动变焦、自动对焦和自动改变光圈大小的照相机。从光学角度看，眼睛中三个最重

3、要的部分是水晶体、瞳孔和网膜，它们分别对应与照相机中的镜头、光阑和底片。眼睛与照相机眼睛照相机角膜和晶状体（相当于一个凸透镜）镜头（相当于一个凸透镜）瞳孔光圈视网膜（有感光细胞）底片（有感光材料）缩小、倒立、实像缩小、倒立、实像像距不变，当物距减小（或增大）时，增大（或减小）晶状体的曲率以减小（或增大）焦距，使物体在视网膜上成清晰的像焦距不变，当物距增大（或减小）时，减小（或增大）镜头到底片间的距离，使物体在底片上成清晰的像结构与成像调节作用远点：眼睛睫状肌放松后能看清的最远点(眼睛肌肉完全放松)远点距：用r表示，近点：眼睛睫状肌调节后能看清的最近点(眼睛肌肉最紧张)。r

4、表示远点到眼睛物方主点的距离;近视眼r<0,远视眼r>0p表示近点到眼睛物方主点的距离;称为远点视度(屈光度）称为近点视度（屈光度）眼睛的调节能力A表示为A、R、P的单位是屈光度（D），3.眼睛的缺陷及校正正常眼：远点在无限远（r=∞，R=0），水晶体的像方焦点F′在视网膜上。年龄大后失去正常反常眼：近视眼：远点位于眼前有限距远视眼：远点位于眼后有限距散光眼、斜视眼、散光近视近视眼：F′在视网膜前，戴负透镜校正，让无穷远物点成像在眼前面有限远(R不等于0，F′不在视网膜上）近视眼的矫正近视眼的成像校正要求:眼镜片的像方焦点正好和非正常眼的远点重合。远视眼：F′在视网膜后，

5、戴正透镜校正，让无穷远物点成像在眼后有限远(R不等于0，F′不在视网膜上）r远视眼的矫正斜视一个方向能会聚，一个方向不能会聚加柱面透镜矫正,圆柱面或双心圆柱面透镜散光眼(水晶体两表面不对称，使细光束在两个主截面的光线不交于一点)加光楔矫正4.眼睛的适应适应：眼睛对周围空间光亮情况的自动适应程度，通过瞳孔的自动增大或缩小完成。明适应：暗——亮，瞳孔自动缩小。暗适应：亮——暗，瞳孔自动增大。对外界光亮环境的适应能力亮适应:暗处到亮处,几分钟,快暗适应:亮处到暗处,慢,可以最慢到60分钟适应锥状细胞:555nm最敏感,感受强光杆状细胞:510nm最敏感,感受微光能力好.分辨细节

6、能力差5.眼睛的视角物体在网膜上所成象的大小决定于物体对人眼的张角，称之为视角。同一位置，不同大小的物视角不同；同一物体，不同位置视角不同；视网膜上两个像大小的比值等于相应的两个视角正切的比值。6.眼睛分辨率(适用观察仪器)眼睛能分辨两个很靠近的点的能力称为眼睛的分辨率。极限分辨角为1′=60"=0.00029弧度(或0.0003弧度)在明视距离250mm处对应的线距离约为0.0725毫米刚刚能分辨开的两点对眼睛物方节点所张的角度——极限分辨角。白天：2mm——70”——0.006mm眼睛在松弛状态：f’=23mm得=a/f’=0.006/2360"（良好照明）眼

7、睛的极限分辨角计算极限分辨角所能辨别靠近的两个点的极限值称为分辨率。这刚能被眼睛分辨开的两个点对眼睛的物方节点所张的角度，称为极限分辨角。眼睛的分辨率和极限分辨角成反比。由衍射理论：若取λ=0.00055mm，则眼睛的极限分辨角为：7.视角放大率Γ目视光学仪器是帮助人眼扩大视觉功能的，它的作用大小用视角放大率来描述。视角放大率实际表示了用仪器观察和用人眼直接观察时，视网膜上像的大小之比，它描述了仪器放大作用的大小。视网膜上像的大小和视角的正切成正比，同一目标用目视光学仪器观察时其物体成的像对眼睛视角ω仪人眼直接观察物体的视角