第八章

实用 光 学 系 统

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8.1 眼睛的光学成像特性

人眼的构造剖视图瞳孔 角膜 前室 晶状体 虹膜

巩膜

网膜 脉络膜 黄斑中心凹

盲斑 后室

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8.1 眼睛的光学成像特性 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，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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8.1 眼睛的光学成像特性 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重庆工商大学计算机科学与信息工程学院4

后者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。 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

1 1 A R P r p重庆工商大学计算机科学与信息工程学院5

8.1 眼睛的光学成像特性

A称为眼睛的调节范围或调节能力。

如果 l 的单位为米，则其倒数称为视度，单位为屈光度

1 SD l 如观察眼前10米的物体，对应的视度为

1 SD 0.1 屈光度。 l重庆工商大学计算机科学与信息工程学院6

8.1 眼睛的光学成像特性

远点距倒数

1 R r1 P p

称为远点视度，

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。

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8.1 眼睛的光学成像特性

年 龄 (岁) 10 20

近点距p (米) -0.071 -0.100

P (屈光度) -14 -10

远点距r (米) ∞ ∞

R (屈光度) 0 0

A (屈光度) 14 10

3040 60

-0.143-0.222 -0.400

-7-4.5 -2.5

∞∞

00 0

74.5 2.5

∞

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2.瞳孔调节(适应特性) 人眼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)。 适应有暗适应和亮适应两种，前者发生在自亮处到暗处时，过程较慢， 极限为60分钟；后者发生在自暗处到亮处时，过程较快，只需要几分钟。 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~8 mm)。在设计目视光学仪器时要充分考虑与眼瞳的配合。

人眼能感受到的最低照度值称为绝对暗阈值，约为10-9勒克斯。它相当 于蜡烛在30公里远处所产生的照度。

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3、眼睛的缺陷和矫正 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 应在无限远(R = 0), 像方焦点正好和视网膜重合

F'

若不符合这一条件就是 非正常眼，或称视力不正常

最常见的有近视眼和远视眼

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所谓近视眼就是其远点在眼睛前方有限距离处(r < 0)

这是由于眼球太长，像方焦点位于视网膜的前 面所致。因此，只有眼前有限距离处的物体才 能成像在视网膜上。

对应着负视度，配上适当的负光焦度眼 镜后，即可使无限远物体成像于眼睛的 远点上，然后再经眼睛成像于网膜上， 因而眼镜矫正了眼睛的缺陷。

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所谓远视眼就是其远点在眼睛之后(r > 0),

这是由于眼球偏短，像方 焦点位于视网膜的之后所 致。因此，射入眼睛的光 束只有是会聚时，才能正 好聚焦在视网膜上。

对应着正视度，需以正透镜来使其远点恢复到无限远。12

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近视眼或远视眼的远点视度可通过仪器来测得， 知道此值后即可求得所需眼镜的焦距。 例如：有一近视眼，通过验光得知其远点视度为2个屈光度(眼镜行业称近视200度) 则其远点距r = - 0.5 m,

需配焦距为-500mm的近视眼镜。13

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目视光学仪器视度调节 人眼的视觉缺陷可以在眼前加以透镜可以矫正 目视光学仪器要适应不同视力的人使用 为此，目镜可以改变其前后的位置，使仪器所 成的像不再位于无限远，而位于目镜的前方或 后方一定的位置 这就是目视光学仪器的视度调节

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目镜 F眼’ 正常眼

物镜

F眼’ 近视眼

F眼’远视眼

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4、眼睛的分辨率(分辨本领) 人眼的分辨率是眼睛的重要光学特性，同时也是目视光学 仪器设计的重要依据之一。 用其它观测设备(如照相机、CCD等)替代人眼时也可据 此作为参考。

所谓人眼的分辨能力指的是成像在中央凹区时的分辨能力。 眼睛能分辨出两个非常近的点的能力称为眼睛的分辨率(分辨本 领) 人眼的分辨率一般用极限分辨角来表示。重庆工商大学计算机科学与信息工程

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