工程光学第六章人眼的光学结构1.
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第六章 眼睛和放大镜
2019/6/29
1
§6-1 人眼的结构
眼睛是一个完整的成 像光学系统，同时又 是目视光学系统的接 收器，可以看成是整 个光学系统的一个组 成部分。
2019/6/29
2
人眼的构造剖视图
瞳孔 虹膜 角膜
巩膜
网膜 脉络膜 黄斑中心凹
前室
1.3374
晶状体
视轴 盲斑
后室 1.336
脉络膜：网膜的外面包围着一层黑色膜，它的作 用是吸收透过视网膜的光线，把后室变成一个暗 室。
巩膜：它是一层不透明的白色外皮，将整个眼球 包围起来。
黄斑：视网膜上视觉最灵敏的区域。 盲点：神经纤维的出口，由于没有感光细胞，所
以不能产生视觉。
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5
巩膜
脉络膜 网膜
角膜
虹彩 前室
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。
2019/6/29
15
眼睛在不同年龄时的调节能力和调节范围
年 龄 10 20 30 40 50 60 70 80
近点距 (mm)
-7 -10 -14 -22 -40 -200 100 40
远点距 （mm)
200 80 40
人眼的调节范围是用远点距r的倒数和近点 距p的倒数之差来描述，用A来表示，即
A 1 1 RP rp
A称为眼睛的视度调节范围或调节能力。
A的单位：屈光度（D）， 1D=m-1
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14
其中，远点距倒数 1
度，
r
R
称为远点视
1
近点距倒数
P
p
称为近点视度。
在医院和眼镜店通常把1屈光度称为100度。
1．眼睛的调节
对远近不同的物体，人眼能够自动地调节眼睛 中水晶体的焦距，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。
明视距离：是指正常的眼睛在正常照明下，最 舒服的距离，为250mm。
2019/6/29
12
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，
虹彩：它在水晶体前，中央是一个圆孔，它能限制进入眼 睛的光束口径，称为瞳孔。随着被观察物体的亮暗程度， 它能相应地改变瞳孔直径，以调节进入眼睛的光能量。
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4
后室：水晶体后面的空间称为后室，里面充满着 一种与蛋白质类似的透明液体，叫做玻璃液，它 的折射率为1.336。
视网膜：后室的内壁为一层由视神经细胞和神经 纤维构成的膜，称为视网膜，它是眼睛的感光部 分。
矫正方法：配戴 f lr 的凹透镜。
原理：加凹透镜使无限远物体经凹透镜后 成像于该近视眼的远点处。
其它矫正方法：角膜激光手术。
3 2019/6/29
F’ F’
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2、远视眼及矫正方法 远视眼：人眼在完全放松情况下， 无限远物体成像于视网膜后。 或：人眼在完全放松情况下，眼后 有限远物体成像于视网膜上。 不恰当描述：远视眼就是越远的 物体越能看清楚。
矫正方法：配戴 f lr 的凸透镜。
其它矫正方法：角膜激光手术。
n=1.0
n=1.33
R =9.7
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8
人眼与照相机
眼睛如同一只自动变焦和自动改 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。
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9
从光学角度看，眼睛中最主要的是： 水晶体、视网膜和瞳孔。
视轴
水晶体 后室
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黄斑 盲点
6
简约眼
眼睛简化成一个折射球面的模型，即简约眼
折射面的曲率半径 像方介质的折射率 网膜的曲率半径 物方焦距 像方焦距 光焦度
5.56mm 1.333 9.7 mm -16.70mm 22.26 mm 59.88D
201源自文库/6/29
7
简约眼
R =5.56
眼睛的像方节点与中心凹的连线为眼睛的视轴, 在观察物体时眼睛本能 地把物体瞄准在这根轴上。
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3
角膜：角膜是由角质构成的透明球面，厚度约为0.55毫米， 折射率为1.3771，外界的光线就是首先通过角膜进入眼睛 的。
前室：角膜后面的一部分空间称为前室。前室中充满了折 射率为1.3374的透明液体，称为水状液，前室的深度大约 为3.05毫米。
正常眼在肌肉完全放
松的自然状态下，能
够看清楚无限远处的
物体，即远点应在无
F'
限远（R = 0）。
像方焦点正好和视网膜重合 。
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二、人眼的缺陷及矫正
正常眼：完全放松时，能看清∞处的物体。
1、近视眼及矫正方法 近视眼：人眼在完全放松情况下， 无限远物体成像于视网膜前。 或：人眼在完全放松情况下，眼前 有限远物体成像于视网膜上。 不恰当描述：近视眼就是越近的 远点 物体越能看清楚。
水晶体：它是由多层薄膜构成的一个双凸透镜。中间较硬， 外层较软，在自然状态下，其前表面的半径为10.2毫米， 后表面的半径为6毫米。各层的折射率不同，中央为1.42， 最外层为1.373。借助于水晶体周围肌肉的作用，可以使 前表面的半径发生变化，以改变眼睛的焦距，使不同距离 的物体都能成像在视网膜上。
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。
正常眼睛的近点距约为眼前100mm。
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2.视度调节范围
A=R-P (屈光度)
14
10
7
4.5 2.5
1 0.25 0
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3.人眼的适应
眼睛能适应不同亮暗环境的能力称为适应。
适应可分为明适应和暗适应。前者发生 在由暗处到亮处时，适应时间大约几秒钟； 后者发生在由亮处到暗处时，适应时间大 约30-60秒钟。
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4.眼睛的缺陷和矫正
眼睛和照相机很相似，如果对应起来看：
人眼 水晶体 视网膜
瞳
孔
↕
↕
↕
照相机 镜头
底片
光阑
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人眼相当于一架照相机，它可以自动对 目标调焦
人眼在视网膜上成的是倒像。 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。
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§6-2 眼睛的缺陷及矫正
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§6-1 人眼的结构
眼睛是一个完整的成 像光学系统，同时又 是目视光学系统的接 收器，可以看成是整 个光学系统的一个组 成部分。
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人眼的构造剖视图
瞳孔 虹膜 角膜
巩膜
网膜 脉络膜 黄斑中心凹
前室
1.3374
晶状体
视轴 盲斑
后室 1.336
脉络膜：网膜的外面包围着一层黑色膜，它的作 用是吸收透过视网膜的光线，把后室变成一个暗 室。
巩膜：它是一层不透明的白色外皮，将整个眼球 包围起来。
黄斑：视网膜上视觉最灵敏的区域。 盲点：神经纤维的出口，由于没有感光细胞，所
以不能产生视觉。
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巩膜
脉络膜 网膜
角膜
虹彩 前室
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。
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眼睛在不同年龄时的调节能力和调节范围
年 龄 10 20 30 40 50 60 70 80
近点距 (mm)
-7 -10 -14 -22 -40 -200 100 40
远点距 （mm)
200 80 40
人眼的调节范围是用远点距r的倒数和近点 距p的倒数之差来描述，用A来表示，即
A 1 1 RP rp
A称为眼睛的视度调节范围或调节能力。
A的单位：屈光度（D）， 1D=m-1
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其中，远点距倒数 1
度，
r
R
称为远点视
1
近点距倒数
P
p
称为近点视度。
在医院和眼镜店通常把1屈光度称为100度。
1．眼睛的调节
对远近不同的物体，人眼能够自动地调节眼睛 中水晶体的焦距，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。
明视距离：是指正常的眼睛在正常照明下，最 舒服的距离，为250mm。
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12
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，
虹彩：它在水晶体前，中央是一个圆孔，它能限制进入眼 睛的光束口径，称为瞳孔。随着被观察物体的亮暗程度， 它能相应地改变瞳孔直径，以调节进入眼睛的光能量。
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4
后室：水晶体后面的空间称为后室，里面充满着 一种与蛋白质类似的透明液体，叫做玻璃液，它 的折射率为1.336。
视网膜：后室的内壁为一层由视神经细胞和神经 纤维构成的膜，称为视网膜，它是眼睛的感光部 分。
矫正方法：配戴 f lr 的凹透镜。
原理：加凹透镜使无限远物体经凹透镜后 成像于该近视眼的远点处。
其它矫正方法：角膜激光手术。
3 2019/6/29
F’ F’
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2、远视眼及矫正方法 远视眼：人眼在完全放松情况下， 无限远物体成像于视网膜后。 或：人眼在完全放松情况下，眼后 有限远物体成像于视网膜上。 不恰当描述：远视眼就是越远的 物体越能看清楚。
矫正方法：配戴 f lr 的凸透镜。
其它矫正方法：角膜激光手术。
n=1.0
n=1.33
R =9.7
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人眼与照相机
眼睛如同一只自动变焦和自动改 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。
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从光学角度看，眼睛中最主要的是： 水晶体、视网膜和瞳孔。
视轴
水晶体 后室
2019/6/29
黄斑 盲点
6
简约眼
眼睛简化成一个折射球面的模型，即简约眼
折射面的曲率半径 像方介质的折射率 网膜的曲率半径 物方焦距 像方焦距 光焦度
5.56mm 1.333 9.7 mm -16.70mm 22.26 mm 59.88D
201源自文库/6/29
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简约眼
R =5.56
眼睛的像方节点与中心凹的连线为眼睛的视轴, 在观察物体时眼睛本能 地把物体瞄准在这根轴上。
2019/6/29
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角膜：角膜是由角质构成的透明球面，厚度约为0.55毫米， 折射率为1.3771，外界的光线就是首先通过角膜进入眼睛 的。
前室：角膜后面的一部分空间称为前室。前室中充满了折 射率为1.3374的透明液体，称为水状液，前室的深度大约 为3.05毫米。
正常眼在肌肉完全放
松的自然状态下，能
够看清楚无限远处的
物体，即远点应在无
F'
限远（R = 0）。
像方焦点正好和视网膜重合 。
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二、人眼的缺陷及矫正
正常眼：完全放松时，能看清∞处的物体。
1、近视眼及矫正方法 近视眼：人眼在完全放松情况下， 无限远物体成像于视网膜前。 或：人眼在完全放松情况下，眼前 有限远物体成像于视网膜上。 不恰当描述：近视眼就是越近的 远点 物体越能看清楚。
水晶体：它是由多层薄膜构成的一个双凸透镜。中间较硬， 外层较软，在自然状态下，其前表面的半径为10.2毫米， 后表面的半径为6毫米。各层的折射率不同，中央为1.42， 最外层为1.373。借助于水晶体周围肌肉的作用，可以使 前表面的半径发生变化，以改变眼睛的焦距，使不同距离 的物体都能成像在视网膜上。
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。
正常眼睛的近点距约为眼前100mm。
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2.视度调节范围
A=R-P (屈光度)
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7
4.5 2.5
1 0.25 0
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3.人眼的适应
眼睛能适应不同亮暗环境的能力称为适应。
适应可分为明适应和暗适应。前者发生 在由暗处到亮处时，适应时间大约几秒钟； 后者发生在由亮处到暗处时，适应时间大 约30-60秒钟。
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4.眼睛的缺陷和矫正
眼睛和照相机很相似，如果对应起来看：
人眼 水晶体 视网膜
瞳
孔
↕
↕
↕
照相机 镜头
底片
光阑
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人眼相当于一架照相机，它可以自动对 目标调焦
人眼在视网膜上成的是倒像。 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。
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§6-2 眼睛的缺陷及矫正