应用光学第九章

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5°
脉络膜
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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。
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二、眼睛的调节

眼睛有两类调节功能：视度调节 和瞳孔调节。
光轴
盲斑
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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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。
晶状体
盲斑
似双凸透镜，是眼睛光学系统的成像元件，其密度和折射 率都是不均匀的，由里层到外层逐渐减少，有利于提高 成像质量。晶状体的平均折射率为1.40，其周围是毛状肌 能改变晶状体的表面曲率，使人眼在看远近不同的物体时， 10/13/2018 9
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人眼的构造剖视图
巩膜 瞳孔 角膜 前室 晶状体 盲斑 虹膜 网膜 脉络膜 黄斑中心凹
眼睛及其光学系统
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人眼的构造剖视图
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人眼的构造剖视图
巩膜 脉络膜
角膜
*巩膜是眼球的第一层保护膜，白色、不透明、坚硬； *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； *脉络膜是眼球的第二层膜，上面有供给眼睛营养的网状微血管； 10/13/2018 南京工程学院自动化学院

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，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。
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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。
*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
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 ，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 10/13/2018 7 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； 南京工程学院自动化学院
人眼的构造剖视图
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人眼的构造剖视图
巩膜 瞳孔 角膜 虹膜 脉络膜
*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范围内变化；它是人眼 10/13/2018 6 南京工程学院自动化学院 的孔径光阑。
人眼的构造剖视图
巩膜 瞳孔 角膜 虹膜 网膜 脉络膜 黄斑中心凹

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。
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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）
眼睛和照相机很相似，如果对应起来看：
人眼 ↕ 照相机
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水晶体 ↕ 镜头 ↕
视网膜 ↕ 底片
瞳孔
光阑
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第七章 典型光学系统
第一节:眼睛及其光学系统
光轴与视轴：光轴是光学上的对称轴；视轴 是眼球光学系统的节点与黄斑中心凹的连线。 两者交角约为5°。对眼睛的光学系统重要的是视 轴而不是光轴。 眼睛的光学系统犹如照相机：其角膜与水 晶体的组合相当于照相机的物镜（不同的是， 它具有调节能力）；其虹膜和瞳孔相当于照相 机的可变光阑；视网膜相当于照相机的感光底 片；脉络膜相当于照相机的暗匣。成像时，来 自物体的光线，经过角膜和水晶体折射后，成 像在视网膜上，使视觉细胞受到刺激，视网膜 将光信号转变为人体电脉冲，并借助于视神经 系统传至大脑的信息处理系统，产生视觉。视 网膜上所成的像为倒像，但由于神经系统内部 作用的结果，人的感觉仍为正立的。
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直接扩大人眼的视觉能力的光学系统， 称为目视光学系统
(§3-1、3- 4)
§9-1 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wk.baidu.com构造均可 以看作成像元。
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第九章 典型光学系统

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）
后室 总能将像成在网膜上。 角膜和晶状体之间的空间称为前室；充满1.336的水状液； 晶状体和网膜所包围的空间称为后室;充满1.336的玻状体
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人眼的构造剖视图
巩膜 瞳孔 角膜
1.376
虹膜
网膜 脉络膜 黄斑中心凹 视轴
前室
1.336
晶状体 后室 1.336
巩膜 瞳孔 角膜 虹膜 网膜 脉络膜 黄斑中心凹
晶状体
黄斑中心凹是人眼视觉最灵敏的地方。
盲斑 神经纤维
盲斑
光
视神经细胞
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大脑
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盲斑是网膜上没有感光元素的地方，不能引起光刺激。 晶状体在虹膜后面，是由两个不同曲率的面组成的透明体，
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人眼的构造剖视图
巩膜 瞳孔 角膜 虹膜 网膜 脉络膜 黄斑中心凹
第九章 典型光学系统
绝大多数光学系统的作用都是成像，按照成像接收器的情况可 将其区分为：如果系统后面直接用眼睛来观察，即眼睛作为系统的 光能接收器，则称其为“目视光学系统”，如放大镜、显微镜和各 类望远系统；另外一类系统则是以感光底片、屏幕等作为光能接收 器，如各类摄影系统、投影系统以及放映系统。 虽然现代光学仪器的理论基础是多方面的，但光学仍是其中的 根本。借助于几何光学，可近似描写光学仪器的主要性能，对于一 般的应用，这种近似描述已足够准确，因而在这种意义上来说，光 学仪器的基础理论主要是几何光学。