当前课程知识点:光学工程基础 > 上篇:应用光学——人眼 > 2.8.2 人眼的缺陷与校正 > 2.8.2 人眼的缺陷与校正
刚才我们介绍完了
人眼的一个光学模型
接下去 我们开始讲解讨论
人眼的缺陷与校正
首先讲一下
什么叫眼睛的调节
所谓眼睛的调节
就是为了看清不同距离的物体
调节眼睛中的晶状体
改变它的光焦度
这个过程我们称之为眼睛的调节
我们通常用远点和近点
来表示人眼的调节的能力
那什么叫远点呢
远点就是肌肉完全放松时
眼睛能看清楚的最远的点
正常人的眼睛处于完全放松的
无调节状态时
无穷远的物体
正好能成像在视网膜上
这时候人眼的像方焦点
也正好位于人眼的视网膜上
那么这个时候
我们可以认为是 人眼处于最放松
看物体也最不容易疲劳的状态
因此我们在设计目视光学系统时
一般都把像成像在无穷远处
那什么叫近点呢
近点是肌肉最紧张时
眼睛能看清楚的最近的那个点
如果我们把远点距离用lr表示
近点距离用lp表示
那么远点和近点的发散度
我们可以表示为
lr分之一应该等于R
这个R表示远点的发散度
近点的发散度是等于lp分之一
那么眼睛的调节能力
是它们两者之差
R减P 我们称之为A杠
我们接下来介绍一下明视距离
所谓明视距离是指
在50勒克斯的正常照明下
眼睛最方便最习惯的工作距离
国际上规定的
人眼的明视距离在250毫米
随着年龄的增加
肌肉调节能力会衰退
近点会变远 远点会变近
45岁以后
近点在明视距离250毫米以外
接下去 我介绍一下
眼睛的缺陷与校正
首先给大家介绍一下
什么叫正常眼
正常眼就是刚才所说的
人在自然状态下
无穷远的平行光经眼睛的折射
正好会聚在视网膜的中心处
那么这样的折光状态
我们称之为正视或者正常眼
近视眼就是
若平行光经眼的折射后
会聚在视网膜中心凹的前方
也就是没有会聚在视网膜上
我们称之为近视
近视 我们可以认为是
它的折光能力太强 提前会聚
没有把光会聚在视网膜上
它会聚在这儿
这点其实就是近视眼的焦点
它并不在视网膜上
根据我们前面
关于远点和近点的知识
那么我想问
近视眼的远点在什么地方
大家可以这么理解
无穷远过来的光
它成像在视网膜前面
按照我们以前的光学知识 我们知道
近视眼的远点应该在有限距离处
根据高斯成像公式 我们也能知道
我们希望的像面是在一倍焦距以外
那么它的物面必然是在有限距离处
因此近视眼的远点是在有限距离处
那么接下去我们来看一下远视眼
那什么叫远视眼
若平行光线经眼睛的折光系统以后
会聚在视网膜的后方
大家看这个图
相当于这是远视眼的焦点
我们可以认为
远视眼是折光能力不足造成的
那么远视眼的远点在哪里呢
还是根据高斯成像公式
我们可以这么理解
我们希望在物空间找一个点
它经过眼睛以后
成像在视网膜上
刚才我们讨论知道
也就是说 希望成像在一倍焦距以内
根据我们前面的知识
可以得到
远视眼的远点应该在视网膜的后方
我们把远视眼和近视眼
统称为非正视或者折光不正
那接下去我们想讨论一下
我们如何来校正人眼的缺陷
首先来探讨一下如何校正近视
我们大家都知道
人得了近视必须戴一副眼镜
而且我们也知道
我们戴的眼镜是负透镜
我们可以这么理解
近视眼是人眼的屈光能力过大
根据我们以往学过的知识
我们可以得到
那么就在人眼前
加一个负的光焦度的透镜
来减小整体的光焦度
这就是近视眼校正的原理
当然我们也可以用另外一种方法来
理解这个问题
刚才我们知道
近视的远点在有限距离处
为了使近视眼在完全放松状态下
看到无穷远处的目标
那么我们佩戴一副负透镜
那么这个负透镜的作用是什么呢
是将无穷远处的物体
成像在近视眼的远点处
那么近视眼就可以
在完全放松的状态下
就可以清晰地观测到无穷远处的物体了
那接下去我们再探讨一下
怎么校正远视眼
它是因为由于光焦度不足造成的
那么比较简单
我们可以按照刚才的那种思维方式
我们可以在远视眼的前面
加一个正的光焦度的透镜
也就是正透镜
来补偿这种光焦度的不足
当然我们也同样
可以另外一种方式来理解这个问题
我们大家知道
远视的远点在视网膜的后方
那么我们可以通过加一个透镜 正透镜
将无穷远的物体成像在视网膜的后方
那么这样
眼球就可以在完全放松的状态下
看清楚无穷远处的物体
这就是远视眼校正的一个原理
人眼的另外一种缺陷叫散光
散光是眼睛的晶状体的位置不正
或者角膜 晶状体
等各折射面的曲率不对称造成的
既然是一种不对称的缺陷
那么校正的时候
也会用不对称的元件去校正
我们常用的校正的方法是
在眼镜中加入柱面透镜
球柱透镜或者环曲面的透镜
关于眼睛的缺陷及其校正
我们就介绍到这儿
-1.1.1 课程背景和内容简介
-1.1.2 光学工程的特点
--光学工程的特点
-1.1.3 本课程的学习方法
--本课程的学习方法
--外部链接
-1.2.1 微积分基础知识
--微积分基础知识
-1.2.2 光学工程中的常用函数
-1.2.3 常用函数的运算与变换
-扩展阅读
--SPIE课程:Light in Action-Lasers,Cameras&Other Cool Stuff
--SPIE课程:A Day Without Photonics-A Modern Horror Story
--SPIE课程:Advice to Students from Leaders in the Optics&Photonics Community
--版权说明
-2.1.1 基本概念和光线传播基本定律
-2.1.2 成像基本概念
--成像基本概念
-2.1.3 费马原理
--费马原理
-2.1.4 等光程成像
--等光程成像
-2.1.5 常用曲面形状
--常用曲面形状
-第一次作业--作业
-2.2.1 近轴光学基本概念
--近轴光学基本概念
-2.2.2 近轴球面成像
--近轴球面成像
-2.2.3 近轴球面成像放大率
-2.2.4 物像空间及光学不变量
-2.2.5 矩阵光学简介
--矩阵光学简介
-2.2.6 矩阵光学应用
--矩阵光学应用
-第二次作业--作业
-2.3.1 理想光学系统基本概念
-2.3.2 理想光学系统的基点与基面
-2.3.3 图解法求像
-2.3.4 解析法求像
-2.3.5 理想光学系统的放大率
-2.3.6 理想光学系统焦距关系
-2.3.7 理想光学系统组合
-2.3.8 透镜与薄透镜
-2.3.9 远摄型光组和反远距型光组
-第三次作业--作业
-2.4.1 平面反射镜及双平面反射镜
-2.4.2 反射棱镜及其展开和平行平板成像
-2.4.3 反射棱镜成像方向
-2.4.4 棱镜转动定理
-2.4.5 角锥棱镜和折射棱镜
-2.4.6 光学材料简介
-第四次作业--作业
-2.5.1 光阑简介与孔径光阑
-2.5.2 视场光阑与渐晕
-2.5.3 远心光路
-2.5.4 景深
--2.5.4 景深
-第五次作业--作业
-2.6.1 光度学与色度学基础
-2.6.2 视见函数和光度学
-2.6.3 光传播过程中光学量的变化规律
-2.6.4 色度学基本概念
-2.6.5 CIE标准色度学系统
-第六次作业--作业
-2.7.1 球差
--2.7.1 球差
-2.7.2 色差
--2.7.2 色差
-2.7.3 子午像差和弧矢像差
-2.7.4 彗差、像散、场曲、畸变
-2.7.5 垂轴像差、波像差
-2.7.6 光学传递函数
-第七次作业(像差)--作业
-2.8.1 人眼的光学模型
-2.8.2 人眼的缺陷与校正
-2.8.3 人眼的景深
-2.9.1 光学系统的分辨率
-上篇:应用光学——光学系统的分辨率(光学系统分辨率)
-2.9.2 人眼的分辨率
-上篇:应用光学——光学系统的分辨率--第八次作业(人眼)
-2.10.1 放大镜
-上篇:应用光学——放大镜--第八次作业(放大镜)
-2.10.2 放大镜的光束限制和视场及目镜
-2.11.1 望远系统
-2.11.2 望远镜的放大倍率
-2.11.3 望远镜的视觉放大率
-2.11.4 望远镜的分辨率
-第九次作业(望远镜)--作业
-2.12.1 显微镜及其放大率
-2.12.2 显微镜的视觉放大率
-2.12.3 显微镜的孔径光阑
-2.12.4 显微镜的机械筒长
-2.12.5 显微镜的分辨率及有效放大率
-2.12.6 显微镜的景深
-2.12.7 显微镜的照明系统
-第九次作业(显微镜)--作业
-3.1.1 电磁场的波动性
-3.1.2 平面电磁波及其性质
-3.1.3 球面波与柱面波,光波辐射与辐射能
-3.2.1 电磁场的连续条件(边界条件)
-3.2.2 光在两电介质分界面上的折射与反射
-3.2.3 菲涅耳公式
-3.2.4 全反射与倏逝波
-3.2.5 金属表面的反射
-3.2节课后习题--作业
-3.3.1 光的吸收、色散和散射
-3.4.1 光波的叠加
-3.5.1 干涉原理及相干条件
-3.5节课后习题--作业
-3.6.1 干涉图样计算
-3.6.2 分波阵面干涉装置的特点
-3.6节课后习题--作业
-3.7.1 时间相干性
-3.7.2 空间相干性
-下篇:物理光学——干涉条纹的对比度及其影响因素
-3.8.1 干涉条纹的定域
-3.8.2 平行平板产生的等倾干涉
-3.8.3 楔形平板产生的等厚干涉
-下篇:物理光学——平板的双光束干涉--3.8节课后习题
-3.9.1 斐索干涉仪
-3.9.2 迈克尔逊干涉仪
-下篇:物理光学——典型的双光束干涉系统及其应用
-3.10.1 平行平板的多光束干涉
-3.10.2 F-P 干涉仪
-3.10.3 光学薄膜基础
-3.10.4 单层膜与多层膜
-3.10课后习题--作业
-3.11.1 惠更斯—菲涅耳原理
-3.11.2 菲涅耳—基尔霍夫衍射公式及衍射分类
-3.11节习题--作业
-3.12.1 夫朗和费衍射公式的意义
-3.12.2 矩孔衍射和单缝衍射
-3.12.3 圆孔衍射
-3.12节习题--作业
-3.13.1 成像系统的分辨本领
-下篇:物理光学—— 光学成像系统的衍射和分辨本领
-3.14.1 双缝与多缝的夫朗和费衍射
-3.14.2 光栅的分光性能
-3.14.3 几种典型光栅
-3.14节习题--作业
-3.15.1 圆孔和圆屏(盘)的菲涅耳衍射
-3.15.2 菲涅耳透镜
-下篇:物理光学—— 菲涅耳衍射(菲涅耳衍射)
-3.16.1 平面波的复振幅分布和空间频率、复杂复振幅及其分解
--3.16.1 平面波的复振幅分布和空间频率、复杂复振幅及其分解
-3.16.2 光波衍射的傅里叶分析方法
-3.16.3 透镜的傅立叶变换性质
-3.16.4 相干成像系统分析及相干传递函数
-3.16节习题--作业
-3.17.1 非相干成像系统分析及光学传递函数
-3.17.2 阿贝成像理论、波特实验与光学信息处理
-3.17.3 全息术
-3.17节习题--作业
-3.18.1 偏振光概述
-3.18.2 光在晶体中的传播
-3.18.3 单色平面波在晶体中的传播
-3.18.4 单轴晶体中光的传播
-3.18节习题--作业
-3.19.1 光波在晶体表面的折射和反射
-3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(一)
-3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(二)
-3.20.2 偏振光和偏振态的琼斯矩阵表示
-3.20节课后作业--作业
-3.21.1 偏振光的变换
-3.21.2 偏振光的测定
-3.21节课后习题--作业
-3.22.1 平面偏振光的干涉
-3.22.2 会聚偏振光的干涉
-3.22节课后习题--作业
-3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(一)
-3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)
-3.23.2 电光效应(一)
-3.23.2 电光效应(二)
-3.23.3 声光效应
-下篇:物理光学——磁光、电光和声光效应--3.23节课后习题
-期末考试--作业