《工程光学与技术》PPT课件

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1、第七章典型光学系统这类光学系统是直接扩大人眼的视觉能力的，称为目视光学系统。§7-1人眼的光学特性一、眼睛的结构——成像光学系统人眼本身相当于摄影光学系统。在角膜和视网膜之间的生物构造均可以看作成像元。人眼的构造剖视图人眼的构造剖视图巩膜*巩膜是眼球的第一层保护膜，白色、不透明、坚硬；角膜*角膜是巩膜的最前端部分，无色而透明；眼睛内的折射主要发生在角膜上；脉络膜*脉络膜是眼球的第二层膜，上面有供给眼睛营养的网状微血管；人眼的构造剖视图巩膜角膜脉络膜虹膜*虹膜是脉络膜的最前端部分，含有色素细胞，决定眼的颜色；瞳孔*瞳孔是虹膜中间的小孔，随着外界明亮程度的不同，虹膜肌肉能使瞳孔的直径在2~8mm范

2、围内变化；它是人眼的孔径光阑。人眼的构造剖视图巩膜角膜细胞，锥状细胞直径约5微米，长约35微米；杆状细胞直径约2微米脉络膜，长约60微米。它们在网膜上的分布式不均匀的。在黄斑中心凹处虹膜瞳孔网膜*网膜是眼球的第三层膜，上面布满着感光元素，即锥状细胞和杆状是锥状细胞的密集区而没有杆状细胞，由中心向外，逐渐相对变化；黄斑中心凹人眼的构造剖视图巩膜角膜光脉络膜盲斑是网膜上没有感光元素的地方，不能引起光刺激。虹膜瞳孔网膜黄斑中心凹是人眼视觉最灵敏的地方。视神经细胞晶状体在虹膜后面，是由两个不同曲率的面组成的透明体，黄斑中心凹神经纤维盲斑大脑盲斑晶状体人眼的构造剖视图巩膜角膜率都是不均匀的，由里层到外层

3、逐渐减少，有利于提高脉络膜成像质量。晶状体的平均折射率为1.40，其周围是毛状肌虹膜瞳孔网膜似双凸透镜，是眼睛光学系统的成像元件，其密度和折射能改变晶状体的表面曲率，使人眼在看远近不同的物体时，黄斑中心凹盲斑晶状体人眼的构造剖视图巩膜角膜角膜和晶状体之间的空间称为前室；充满1.336的水状液；脉络膜晶状体和网膜所包围的空间称为后室;充满1.336的玻状体虹膜瞳孔网膜总能将像成在网膜上。黄斑中心凹盲斑晶状体前室后室人眼的构造剖视图巩膜角膜脉络膜眼睛的像方节点与中心凹的连线为眼睛的视轴,在观察物虹膜瞳孔网膜体时眼睛本能地把物体瞄准在这根轴上。黄斑中心凹盲斑晶状体前室后室1.3761.3361.33

4、6光轴视轴眼睛的视场很大，可达150˚，但只有黄斑附近才能清晰识别，其他部分比较模糊，所以能看清物体的角度范围为6~8˚。从光学角度看，眼睛中最主要的是：水晶体、视网膜和瞳孔。人眼水晶体视网膜瞳孔眼睛和照相机很相似，如果对应起来看：↕↕↕↕照相机镜头底片光阑人眼相当于一架照相机，它可以自动对目标调焦。照相机中，正立的人在底片上成倒像，人眼也是成倒像但我们感觉为什么还是正立的？这是视神经系统内部作用的结果。二、眼睛的调节眼睛有两类调节功能：视度调节和瞳孔调节。1．视度调节远近不同的其他物体，物距不同，则不会成像在视网膜上，这样我们就看不清。要想看清其他的物体，人眼就要自动地调节眼睛中水晶体的焦距

5、，使像落在视网膜上。眼睛自动改变焦距的过程称为眼睛的调节。正常人眼在完全放松的自然状态下，无限远目标成像在视网膜上，即眼睛的像方焦点在视网膜上。在观察近距离物体时，人眼水晶体周围肌肉收缩，使水晶体前表面半径变小。眼睛光学系统的焦距变短，后焦点前移，从而使该物体的像成在视网膜上。当肌肉完全放松时（通过调节），眼睛所能看清的最远的点称为远点，其相应的距离称为远点距，以r表示（米）当肌肉在最紧张时（通过调节），眼睛所能看清的最近的点称为近点，其相应的距离称为近点距，以p表示（米）正常眼睛的远点距为负的无限远，非正常眼睛（远视或近视）的远点距为一正/负的有限值。这里必须指出，近点距离并不是明视距离后者

6、是指正常的眼睛在正常照明（约50勒克斯）下最方便和最习惯的工作距离，它等于250mm。它不同于人眼的近点距，两者不能混淆。人眼的调节能力是用远点距r的倒数和近点距p的倒数之差来描述，用A来表示，即A称为眼睛的调节范围或调节能力。当人眼观察在调解范围内的某一距离l处的物体时，它总能清晰地成像在视网膜上。如果l的单位为米，则其倒数称为视度，单位为屈光度。如观察眼前10米的物体，对应的视度为屈光度。近点距倒数称为近点视度。在医院和眼镜店通常把1屈光度称为100度。人眼的调节能力随年龄的增加而变化。随着年龄的增大，近点位置往远移，远点位置往近移，因而调节范围减少。远点距倒数称为远点视度，2．瞳孔调节（

7、适应特性）人眼还能在不同亮暗程度的条件下工作。这就是人眼的另一个特性，具有对周围空间光亮情况适应的过程称为适应（即为瞳孔的调节）。眼睛的虹膜可以自动改变瞳孔的大小，以控制眼睛的进光亮（2mm~8mm)。在设计目视光学仪器时要充分考虑与眼瞳的配合。适应是一种当周围照明条件发生变化是眼睛所产生的变态过程，可分为对暗适应和对光适应两种，前者发生在光亮处到黑暗处的时候，后者发生在自黑暗处到光亮处的时候。三