应用光学简明教程 课件【ch12】眼睛

应用光学简明教程光电&仪器类专业教材眼睛第十二章眼睛构造和标准眼01一、眼睛构造和标准眼眼睛的构造01人的眼睛本身相当于一个光学成像仪器，外表大体为球形，直径约25mm。它的内部构造如图12.1所示。通常的光学系统的折射面可以认为是近于理想的球面，而人眼光学系统的折射面不是理想的球面，有诸多的缺陷，因此眼睛的像差有诸多不同于通常光学系统的特点。眼睛的结构主要包括：一、眼睛构造和标准眼标准眼02眼睛作为一个光学系统，由专门仪器测出有关参数。根据测量结果，定出眼睛的各光学常数，满足这些光学常数的眼模型称为标准眼。标准眼设计的目的是建立眼球光学系统研究的模拟人眼的光学结构，由于所针对的研究领域上的差异，不同的标准眼所简略部分有所不同。眼睛的调节和聚散02二、眼睛的调节和聚散眼睛的调节01为使不同距离的物体都能在视网膜上成清晰的像，随着物体距离的改变，相应地改变眼睛中晶状体的折光度。这种过程称为眼睛的调节。眼睛所能看清楚的最近的点称为近点。正常人眼处在没有调节的自然状态时，无限远物体正好成像在视网膜上，即眼睛的像方焦点正好与视网膜重合。眼睛观察无限远物体时通常不出现眼疲劳。晶状体的前表面曲率半径随调节刺激的变化，其中调节刺激以折光度D表示。二、眼睛的调节和聚散眼睛的调节01以p表示近点到眼睛物方主点的距离，以r表示远点到眼睛物方主点的距离，其倒数为分别是近点和远点发散度(或会聚度)的折光度数，其差以字母

表示，即就是眼睛的调节范围或调节能力。近点距离和远点距离是随年龄而变化的。随着年龄的增大，肌肉调节能力衰退，近点逐渐变远，而且调节范围变小。二、眼睛的调节和聚散眼睛的聚散02眼睛除了有调节能力外，还有双眼聚散功能。如图12.2所示，聚散是指双眼视轴相互向内或向外的协同运动的能力，目的是使被注视目标处于双眼视轴交点处。当物体从远处慢慢移近，两眼能保持集合的最近点，称为集合近点。二、眼睛的调节和聚散眼睛的聚散02集合的计量单位是以视轴和双眼间的中线相交之角表示的，称为集合角N。常用测量单位有两种：米角和棱镜度。棱镜度(△)单位：1△为光线通过1m远的距离产生1cm的垂直偏离。当注视双眼中线前0.5m的物点时，则每只眼向内转6△，双眼集合为12△。米角和棱镜度的换算为双眼调节与集合是互相协同联合运动的，视近物时，调节增加，双眼眼轴内聚。眼睛的视角分辨率03三、眼睛的视角分辨率眼睛刚能分清的两物点在视网膜上成像之间的距离称为眼睛的分辨率。眼睛分辨率主要由视神经细胞的尺寸决定的奈奎斯特极限(Nyquistlimitation，一个图像传感器能分辨的最高空间频率等于其空间采样频率的一半，该频率就称为奈奎斯特极限频率)、由光瞳直径决定的衍射极限及眼睛光学系统及其像差三者决定。根据视网膜上理想像高的计算公式三、眼睛的视角分辨率眼睛的缺陷与校正04四、眼睛的缺陷与校正近视可分为折光性近视和轴性近视。前者是由于角膜或晶状体曲率过大，折光能力超出正常值，而眼轴长度在正常范围内；后者是由于角膜和晶状体曲率在正常范围内，但是眼轴长度超出正常值。由于近视眼的像方焦点位于视网膜的前方，视网膜上不能获得无限远物体清晰的像，只能看清一定距离以内的物体。眼睛能看清的最远的距离称为远点。正常人眼远点在无限远，近视眼的远点却在有限远处。1.近视四、眼睛的缺陷与校正2.远视远视也可分为折光性远视和轴性远视。前者是由于眼的折光能力下降，如扁平角膜，而眼轴长度在正常范围内；后者是由于眼轴长度偏短，而角膜和晶状体的曲率在正常范围内。远视眼远点为一虛像点，位于网膜之后。为矫正远视，可以在眼睛前面加一个凸透镜。凸透镜的像方焦点和远视眼的远点相一致，这样无限远的物体通过凸透镜以后，正好成像在眼睛的远点上，再通过眼睛成像在视网膜上，此时与正视眼一样，远视眼的视网膜与无限远处互为共轭关系。四、眼睛的缺陷与校正由于眼睛结构上的其他缺陷，如晶状体位置不正，角膜和晶状体等各折射面的曲率不对称，都会造成散光。散光分为规则散光和不规则散光。矫正散光可采用柱面透镜、球柱透镜和环曲面透镜。如果散光眼的两条主截线中的一条不需要矫正，则可使用柱面透镜。但是多数散光眼是两条主截线都需要矫正的，此时可用球柱面透镜。将透镜的一面制成球面，另一面制成柱面，就得到了一个球柱面透镜。3.散光双目立体视觉05五、双目立体视觉对物体远近的估计是空间深度感觉。对物体空间位置分布以及对物体体积的感觉，即为立体视觉。单眼观察时，对物体的距离和大小的估计极为粗略。形成单一的印象是有一定条件的，可以用下述实验来说明。若在双眼连线的垂直平面上一前一后放两根针，当两眼注视其中一根针时，就会感到另一根针在两只眼中各有一个像，见图12.6(a)。双目视觉特征01五、双目立体视觉双目空间视觉02如图12.8所示，两眼节点O1和O2的连接线称为视觉基线，以b表示。注视点为A，即两眼视轴通过点A；∠O1AO2称为立体视差角，以θA表示。以L表示点A到基线O1O2的距离，则有一般情况下把人眼体视锐度定为1.基线和体视锐度五、双目立体视觉双目空间视觉02此Lm值称为体视半径。观察者用双眼能分辨空间两点间的最短空间深度距离以△L表示，称为“立体视觉阈值”，当定位点在不同距离处，即L取值不同时，立体视觉阈值有不同数值。2.体视半径和立体视觉阈值体视测距原理06六、体视测距原理体视测距原理概述01六、体视测距原理体视测距原理概述01六、体视测距原理体视测距原理概述01六、体视测距原理体视光学系统02双眼仪器的立体视觉阈值公式：为了使人眼能够形成良好的体视感觉，双眼仪器左右两个光学系统必须满足：双眼仪器的光轴要平行；两个光学系统的视放大率应该一致；两个光学系统之间不应