眼睛的目視光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用光學(xué)演示文稿

眼睛的目視光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用光學(xué)演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)眼睛的目視光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用光學(xué)目前二頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)本章主要解決的問題：眼睛的構(gòu)造望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡的工作原理眼睛與目視光學(xué)儀器配合的問題、眼睛缺陷及調(diào)整目前三頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)第一節(jié)人眼的光學(xué)特性人眼的構(gòu)造從光學(xué)角度看，主要有三部分：水晶體視網(wǎng)膜瞳孔－－－－鏡頭－－－－底片－－－－光闌人眼相當(dāng)于一架照相機(jī)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)目前四頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)問題：照相機(jī)使物成倒像，人眼是否成倒像？視軸：黃斑中心與眼睛光學(xué)系統(tǒng)的像方節(jié)點(diǎn)連線視場(chǎng)：觀察范圍可達(dá)150゜頭不動(dòng)，能看清視軸中心6゜－8゜，要看清旁邊物體，眼睛在眼窩內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，頭也動(dòng)目前五頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)眼睛的調(diào)節(jié)：視度調(diào)節(jié)、瞳孔調(diào)節(jié)1、視度調(diào)節(jié)定義：隨著物體距離改變，人眼自動(dòng)改變焦距，使像落在視網(wǎng)膜上的過程。F’目前六頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)調(diào)節(jié)量的表示：視度與網(wǎng)膜共軛的物面到眼睛的距離的倒數(shù)明視距離和近點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)明視距離：眼睛前方250mm，SD=(1/(-0.25))=-4

l單位為米近點(diǎn)：眼睛通過調(diào)節(jié)能看清物體的最短距離遠(yuǎn)點(diǎn)：眼睛能看清物體的最遠(yuǎn)距離最大調(diào)節(jié)范圍＝近點(diǎn)視度－遠(yuǎn)點(diǎn)視度目前七頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)2、瞳孔調(diào)節(jié)

虹膜可以自動(dòng)瞳孔大小，以控制人眼的進(jìn)光量強(qiáng)光下，白天D=2mm;夜晚，D=8mm設(shè)計(jì)光學(xué)儀器時(shí)，儀器的出射瞳孔要和人眼瞳孔大小配合，白天使用的可以小些，夜晚使用的則要大一些目前八頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)人眼的分辨率人眼剛能分清兩物點(diǎn)在網(wǎng)膜上的像點(diǎn)之間的距離對(duì)兩物點(diǎn)的分辨率：目前九頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)視神經(jīng)細(xì)胞直徑約為0.001-0.003mm，取0.006為眼睛的分辨率。通常用此距離在物空間對(duì)應(yīng)的張角表示，稱為視角分辨率。ω-y’目前十頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)

以上是對(duì)應(yīng)視軸周圍很小范圍內(nèi)的視角分辨率。當(dāng)物體偏離視軸時(shí)，視神經(jīng)細(xì)胞加大，分辨率迅速下降，如圖中曲線所示。圖中橫坐標(biāo)代表物點(diǎn)和眼的連線與視軸之間的夾角，縱坐標(biāo)代表相對(duì)分辨率（假定黃斑的分辨率等于1）。圖5-4耳側(cè)黃斑鼻側(cè)視角分辨率（相對(duì)值）目前十一頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)對(duì)線的分辨率：一直線的像刺激著一系列視神經(jīng)細(xì)胞，而另一直線的像又刺激著旁邊的另一列視神經(jīng)細(xì)胞，所以眼睛能夠敏銳地感覺到它們之間的位移。分辨率可以提高到10’’目前十二頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)在瞄準(zhǔn)測(cè)量中常常把對(duì)線的分辨率叫做對(duì)準(zhǔn)精度。綜合一下，看得清的條件：必要條件：成像在視網(wǎng)膜上充分條件：對(duì)二點(diǎn),視角》60”對(duì)二線,視角》10”目前十三頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)第二節(jié)放大鏡和顯微鏡的工作原理人眼的視角分辨率（60”）。物高y和物距l(xiāng)滿足關(guān)系：y/L≥0.0003（≈60“）如果通過儀器以后的像對(duì)人眼所張的視角大于用人眼直接觀察時(shí)的視角，就有可能看清楚更加細(xì)微的物體。擴(kuò)大人眼視覺能力的光學(xué)儀器，稱為“目視光學(xué)儀器”。望遠(yuǎn)鏡，顯微鏡等與眼睛配合的儀器稱為目視光學(xué)儀器對(duì)各類目視光學(xué)儀器的共同要求目前十四頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)對(duì)各類目視光學(xué)儀器的共同要求1、擴(kuò)大視角直接觀察：用儀器觀察：－y’眼－y’儀ω眼π’π’ω儀-y’眼=π’tgω眼-y’儀=π’tgω儀目前十五頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)用儀器觀察時(shí)網(wǎng)膜上的像高和人眼直接觀察時(shí)網(wǎng)膜上的像高之比表示了儀器的放大作用，稱為視角放大率，用Г表示。2、成像在無限遠(yuǎn)（出射平行光）目前十六頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)目視光學(xué)儀器的視放大率大于1目視光學(xué)儀器所成的像應(yīng)該位于無限遠(yuǎn)。這是對(duì)目視光學(xué)儀器的兩個(gè)共同要求。根據(jù)所觀察目標(biāo)的情況不同，目視光學(xué)儀器分為兩大類：一類叫望遠(yuǎn)鏡，它是用于觀察遠(yuǎn)距離目標(biāo)的；另一類叫顯微鏡，它是用于觀察近距離微小目標(biāo)的。目前十七頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)放大鏡工作原理只要物體對(duì)人眼的張角大于人眼的視角分辨率即可看清楚

如果物體對(duì)人眼張角小于60”，人眼看不見，則可以考慮借用儀器來觀察。1.物體必須放在系統(tǒng)的物方焦平面處，使得出射光為平行光。2.從儀器出射的光線對(duì)人眼的張角必須大于人眼直接觀察時(shí)物體對(duì)人眼的張角，人眼直接觀察時(shí)物體放在250毫米處目前十八頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)F-f=f’－y’

ω儀

目前十九頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)放大鏡的視放大率只與放大鏡的焦距有關(guān)

注意，這里統(tǒng)一規(guī)定人眼直接觀察時(shí)，物體放在離人眼250毫米處，如果不能滿足這個(gè)條件，公式就不是250除以焦距

要提高放大鏡的倍率，就必須減小透鏡的焦距，單個(gè)透鏡的焦距不可能做的很小，為什么？例如：15倍的放大鏡，焦距為16.6，假設(shè)雙凸，則兩個(gè)半徑為17毫米左右，若平凸，則半徑為8.5毫米左右。

為此，設(shè)計(jì)了顯微鏡，即復(fù)雜化的放大鏡目前二十頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)顯微鏡的工作原理F’物F目-y

y’

ω儀

目鏡物鏡f’物-f目Δ顯微鏡同放大鏡一樣，需將物體放在物方焦平面處，為提高放大率，先將此物體放大，經(jīng)過兩次放大，放大率就有很大提高。前面的系統(tǒng)叫物鏡，后面的系統(tǒng)叫目鏡目前二十一頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)物鏡所成的放大的實(shí)像位于目鏡的物方焦平面處F’物F目-y

y’

ω儀

目鏡物鏡f’物-f目Δ目前二十二頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)顯微鏡的視放大率

目前二十三頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)物鏡的垂軸放大率和目鏡的視放大率的數(shù)值分別刻在鏡管上，把它們相乘，就是顯微鏡的視放大率

這個(gè)公式同單個(gè)放大鏡的視放大率一樣，因此顯微鏡可看成一個(gè)復(fù)雜化的放大鏡

不同倍率的物鏡和目鏡都可以互換，為保證互換性，要求顯微鏡物鏡的物平面到像平面的距離都等于195毫米目前二十四頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)第三節(jié)望遠(yuǎn)鏡的工作原理F’物F目目前二十五頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)F’物F目f’物－f目y’

ω’

-ω

用了儀器以后目標(biāo)像對(duì)人眼的張角儀器的像方視場(chǎng)角人眼直接觀察物體時(shí)對(duì)人眼的張角

目前二十六頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)

目前二十七頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)要增大視角成正像成反像兩類系統(tǒng)1?？滩防胀h(yuǎn)鏡2。伽利略望遠(yuǎn)鏡目前二十八頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)開普勒望遠(yuǎn)鏡：Г<0，成倒像，系統(tǒng)中存在實(shí)像伽利略望遠(yuǎn)鏡：Г>0，成正像，系統(tǒng)中存在虛像F’物F目F’物F目目前二十九頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)性質(zhì)：

y-y’Г=γ=1/β=D/D’目前三十頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)第四節(jié)眼睛的缺陷和目視光學(xué)儀器的視度調(diào)節(jié)1、正常人眼的焦點(diǎn)F’、遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)一、眼睛的缺陷和校正正常人眼在自然狀態(tài)下，無限遠(yuǎn)物體成像在網(wǎng)膜上，即焦點(diǎn)F’與網(wǎng)膜重合F’目前三十一頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)

正常人眼觀察近距離物體時(shí)，依靠人眼視度調(diào)節(jié)可以將F’點(diǎn)前移，使像成在網(wǎng)膜上

人眼能看清的最遠(yuǎn)距離稱為遠(yuǎn)點(diǎn)，遠(yuǎn)點(diǎn)是人眼自然狀態(tài)下與網(wǎng)膜像相共軛的物平面位置

人眼依靠調(diào)節(jié)能看清的最近距離稱為近點(diǎn)目前三十二頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)F’2、近視眼的特點(diǎn)近視眼像方焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜前方，無限遠(yuǎn)物不能成像在網(wǎng)膜上近視眼看不清無限遠(yuǎn)目標(biāo)，看到的最遠(yuǎn)距離（遠(yuǎn)點(diǎn)）是有限的，這個(gè)距離是近視眼視網(wǎng)膜的物方共軛面；眼睛依靠調(diào)節(jié)只能看清遠(yuǎn)點(diǎn)以內(nèi)的物體目前三十三頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)近視程度用遠(yuǎn)點(diǎn)距離對(duì)應(yīng)的視度表示比如遠(yuǎn)點(diǎn)距離在眼睛前方0.5m，對(duì)應(yīng)的視度

SD=1/(-0.5)=-2醫(yī)學(xué)上眼鏡度數(shù)與視度相對(duì)應(yīng)，數(shù)量上的關(guān)系為

1視度＝100゜此人的近視程度為－200゜目前三十四頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)3、近視眼的校正F’遠(yuǎn)點(diǎn)采用負(fù)透鏡，焦距等于遠(yuǎn)點(diǎn)距離例如：某人遠(yuǎn)點(diǎn)距離為眼睛前方200mm，要帶多大度數(shù)的眼鏡？焦距為多少？目前三十五頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)4、遠(yuǎn)視眼的特點(diǎn)遠(yuǎn)視眼像方焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜后方，依靠調(diào)節(jié)有可能看清無限遠(yuǎn)物體F’遠(yuǎn)視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)在眼睛后方；近點(diǎn)距離比正常人眼增加目前三十六頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)F’目前三十七頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)A1A2A3A4目前三十八頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)5、遠(yuǎn)視眼的校正F’遠(yuǎn)點(diǎn)采用正透鏡，焦距等于遠(yuǎn)點(diǎn)距離目前三十九頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)對(duì)于正常人眼，隨年齡增加調(diào)節(jié)能力減弱，如50歲，最大調(diào)節(jié)范圍-2.5,近點(diǎn)距離為0+(-2.5)=-2.5,對(duì)應(yīng)距離為-400mm;看近處(如300mm)需要戴花鏡;對(duì)于近視眼,如原有近視500度，即遠(yuǎn)點(diǎn)視度為-5,對(duì)應(yīng)距離為-200mm,不戴眼鏡最遠(yuǎn)看清前方200mm;戴近視眼鏡后,把無限遠(yuǎn)目標(biāo)成像在-200處。年齡大了，調(diào)節(jié)能力差，50歲僅-2.5，這時(shí)戴上近視鏡也只能看到無限遠(yuǎn)到-2.5視度（-400mm），400mm以內(nèi)近距離目標(biāo)戴近視鏡反倒看不清了；摘了眼鏡，最遠(yuǎn)只能看200mm，所以200到400總看不清；這時(shí)就需要戴花鏡，把200成像到400處。目前四十頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)二、目視光學(xué)儀器的視度調(diào)節(jié)物鏡正常眼目鏡F’F’近視眼F’物F目F目F’遠(yuǎn)視眼F目目前四十一頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)調(diào)節(jié)量的計(jì)算由xx’=ff’，x=-f’目2/x’=-SDf’目2/1000(mm)注意：當(dāng)SD為“－”時(shí)，x為“＋”，x是物相對(duì)于目鏡移動(dòng)量，但此時(shí)移動(dòng)的是目鏡，目鏡移動(dòng)方向?yàn)槌蛭镧R；當(dāng)SD為“＋”時(shí)，x為“－”，x遠(yuǎn)離目鏡，目鏡移動(dòng)方向?yàn)檫h(yuǎn)離物鏡；目前四十二頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)第五節(jié)空間深度感覺和雙眼立體視覺一、單眼深度感覺單眼判斷遠(yuǎn)近的依據(jù)：1、物高已知時(shí)，根據(jù)視角判斷；2、根據(jù)物體之間的遮蔽關(guān)系和日光陰影等；3、根據(jù)對(duì)物體細(xì)節(jié)的分辯程度、空氣透明度；4、根據(jù)眼睛的調(diào)節(jié)程度目前四十三頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)B二、雙眼深度感覺1、轉(zhuǎn)動(dòng)視軸，注視目標(biāo)時(shí)肌肉緊張程度視軸：眼睛像方節(jié)點(diǎn)與黃斑中心連線Aα1α2目前四十四頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)2、立體視覺－－體視體視的產(chǎn)生(視差角)αBBAαAb1b2a2a1A、B離眼睛距離相同，此時(shí)：αA=aBb1、b2都在a1、a2的同側(cè)；a1b1=a2b2目前四十五頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)若A、B離眼睛距離不等，有兩種情況b1、b2位在a1、a2兩側(cè)b1、b2位在a1、a2同側(cè)，但a1b1≠a2b2αAABαBa1b2a2b1αBBAαAb1b2a2a1αAαB＝目前四十六頁(yè)\總數(shù)五十頁(yè)\編于十七點(diǎn)體視銳度、體視半徑、體視誤差視差角之差Δα的大小標(biāo)志著物體遠(yuǎn)近差別的大小Δα≤10″時(shí)，人眼就分不清A、B的遠(yuǎn)近區(qū)別了，這一極限值