眼睛和目视光学系统.pdf

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1、第三章眼睛和目视光学系统微电子技术系王昱琳2013/12/61第三章眼睛和目视光学系统2013/12/62第三章眼睛和目视光学系统3.1人眼的光学特性3.2放大镜和显微镜的工作原理3.3望远镜的工作原理3.4眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节3.5空间深度感觉和双眼立体视觉3.6双眼观察仪器2013/12/63§3.1人眼的光学特性请大家思考：•为什么我们在暗处难以分辨物体的颜色？•为什么从暗处突然走到明亮的室外，我们要眯起双眼？•眼睛最小能分辨多大的物体？•余光可以看到多大的范围？为什么能看清楚的只有中央附件的一小部分

2、？2013/12/64人眼成像过程倒立的像成像物体光学视网感光系统膜视神经信号传输正立的像大脑信号处理和显示2013/12/65§3.1人眼的光学特性一、人眼的构造1、角膜：透明球面薄膜，光线首先通过角膜进入眼睛。2、前室：角膜后面的一部分空间，充满水状液,对光线起会聚作用3、水晶体：双凸透镜，借助周围肌肉的收缩及松弛，前表面半径可减小或加大，改变焦距，使不同距离的物体在视网膜上成像4、虹膜：水晶体前面的薄膜，中心有一圆孔，称为瞳孔，随着入射光能量的多少，瞳孔直径可放大/缩小。2013/12/66§3.1人眼的光学特性一

3、、人眼的构造瞳孔巩膜虹膜2013/12/67§3.1人眼的光学特性一、人眼的构造5、视网膜：视神经细胞和神经纤维构成的膜6、黄斑：位于视网膜中部的椭圆形区域，并且中心还有一凹部，是视觉最灵敏的区域。7、盲点：视神经纤维的出口，没有感光细胞，不产生视觉.2013/12/68§3.1人眼的光学特性一、人眼的构造眼睛像个能自动对焦、变焦、自动改变光圈的超级照相机水晶体－－镜头网膜－－底片瞳孔－－光阑2013/12/69§3.1人眼的光学特性一、人眼的构造视网膜的神经细胞:锥状细胞:具有高分辨力和颜色分辨能力—明视觉杆状细胞

4、：视觉灵敏度比锥状细胞高几千倍，但不能分辨颜色—暗视觉2013/12/610§3.1人眼的光学特性二、人眼的光学参数视轴：黄斑中心与眼睛光学系统像方节点的连线人眼视场：观察范围可达150º能看清视轴中心6º－8º要看清旁边物体，眼睛在眼窝内转动，头也动2013/12/611§3.1人眼的光学特性二、人眼的光学参数•眼睛像个能自动对焦、变焦、自动改变光圈的超级照相机•眼睛的物方和像方焦距不相等。f=-17mmf¹=23mm•在调焦范围内，-f=14.2~17.1mmf¹=18.9~22.8mm•瞳孔起着孔径光阑的作用

5、，自动调节进入人眼的光能，调节范围：2~8mm2013/12/612§3.1人眼的光学特性三、人眼的调节1、视度调节定义：随着物体距离改变，人眼自动改变焦距，使像落在视网膜上的过程。F’2013/12/613四、人眼的调节1、视度调节明视距离：正常眼睛在正常照明下最方便的操作距离，规定为眼睛前方250mm近点：眼睛通过调节能看清物体的最短距离远点：眼睛能看清物体的最远距离——正常为无限远视度：与视网膜共轭的物面到眼睛的距离的倒数调节量的表示，绝对值越大，调节量越大1SD=l单位为米，有正有负l最大调节范围＝近点视度－远

6、点视度2013/12/614不同年龄正常人眼的调节能力年龄最大调节范围/视度近点距离/mm10-147015-128320-1010025-7.813030-7.014035-5.518040-4.522045-3.529050-2.54002013/12/615四、人眼的调节2、适应调节外界物体的亮暗随物体，天气，时间而不同•虹膜可以自动改变瞳孔大小，以控制人眼的进光量：强光下，白天D=2mm;夜晚，D=8mm•12亮度动态范围：10:1•最低照度：10-6lx•设计目视光学仪器时，仪器的出射孔径要和人眼瞳孔大小配合，

7、白天使用的可以小些，夜晚使用的则要大一些2013/12/616§3.4眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节一、眼睛的缺陷和校正1、正常人眼的焦点F’、远点和近点正常人眼在自然状态下，无限远物体成像在网膜上，即像方焦点F’与网膜重合F’正常人眼观察近距离物体时，依靠人眼视度调节可以将F’点前移，使像成在网膜上人眼能看清的最远距离称为远点，远点是人眼自然状态下与网膜像相共轭的物平面位置人眼依靠调节能看清的最近距离称为近点2013/12/617§3.4眼睛的缺陷和目视光学仪器的视度调节一、眼睛的缺陷和校正2、近视眼的特点

8、近视眼的像方焦点在视网膜前方，无限远物不能成像在网膜上F’•近视眼看不清无限远目标，看到的最远距离（远点）是有限的，这个距离是近视眼视网膜的物方共轭面；眼睛依靠调节只能看清远点以内的物体2013/12/618一、眼睛的缺陷和校正2、近视眼的特点近视程度用远点距离对应的视度表示比如远点距离在眼睛前方0.5m，对应的视度