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（老花眼）
第二章 几何光学成像
1. 近视眼：远点不是无穷远 矫正目标：将远点矫到无穷远
矫正方法：在近视眼睛前加 一个凹透镜
眼镜的度数：凹透镜的光焦度
D 1 f
光焦度的单位是屈光度( m1 ) 眼镜光焦度的度数是 屈光度×100
照相机的光路图
第二章 几何光学成像
2. 照相物镜的景深
★景深的含义：物镜能够成清晰像的物距范围
★影响景深的因素：光阑大小、焦距和物距
x x
f2 x2
景深 P点的像是点，P1和P2点的像在Ⅱ’平面上是圆斑。只有圆 斑线度小于底片分辨率，像才是清晰的。
第二章 几何光学成像
景深大
景深小
同一位置不同景深的效果 光阑直径缩小，光束变窄，景深加大
第二章 几何光学成像
X（物距）越大，景深越大。拍摄不太近的物体，远的背景 很清晰；
第二章 几何光学成像
景深大
第二章 几何光学成像
拍摄近物，景深小
第二章 几何光学成像
拍摄近物时，景深小，远物变得模糊。
第二章 几何光学成像
三、眼睛
A 眼球的构造
1. 巩膜：最外层，白色， D≈2.4cm
1.33 1.42
但这一倒像经神经系统的作用，给人以正像的视觉。
第二章 几何光学成像 B 简化眼模型
H H
:
/
1.348mm 距O顶 : 1.602mm
点
f 17.1mm 距H
f / 22.8mm 距H / n 4
3 r折 r1 5.7mm r视 r2 9.8mm
角膜顶O
第二章 几何光学成像
C 人眼的调节功能
1. 眼睛像方焦点与视网膜重合
远物：远点(睫状肌完全放松)；近物：近点(睫状肌最大收缩)
幼年 ∞
7～8cm
青中年 ∞
14～25cm ← 明视距离25cm
老年 ∞
约2m
2. 感光范围 390nm ～ 760nm
★D 非正常眼睛及其矫正
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， 像方焦点正好和视网膜重合
2）出瞳：决定光学系统的像方光束的孔径角。
3）孔径光阑：实际起对光束限制作用的元件，决定了 入瞳、出瞳；三者互为物像关系。
第二章 几何光学成像
§5 光学仪器 一、投影仪器
1. 原理 “聚光镜”紧帖画片（画片在聚光镜的像方），经过 画片的出射光是会聚光；会聚光经投影镜头均匀放大 后，呈现在屏幕上；
2. 特点 s≈ f ；s′>> f ；V= –s′/ s ≈ s′/ f
3. 光路
均匀放大
投影仪的光路图
第二章 几何光学成像 二、照相机
照相系统由三部分组成 镜头：将外界景物成像在底片上。 光阑：影响底片上照度，从而影响曝光时间选择；影响景深。 底片架框：确定景物的成像范围。
照相机和光阑的作用
第二章 几何光学成像
1. 原理 相当于单凸透镜成缩小的实像 2. 特点 s >>f ； s′≈ f ′; V=–s′/ s ≈ –f′/ s 3. 光路
第二章 几何光学成像 §6 光阑
一、有效光阑 入射光瞳与出射光瞳 1、有效(孔径)光阑 ★有效(孔径)光阑：真正控制主光轴上入射光孔径的约束物，使 之满足旁轴光线条件。影响像的景深、亮度、分辨率、像差等。 光阑可以是透镜的边缘、框架或特别设置的带孔屏障。 ★入射孔径角、出射孔径角：
透镜的有效(孔径)光阑和孔径角
远视眼睛与眼镜
第二章 几何光学成像
例题 一远视眼的近点在1.2m处，要看清眼前12cm处物体，问 应配戴怎样的眼镜？
1 1 2 f 0.5
戴200度眼镜ຫໍສະໝຸດ 21第二章 几何光学成像
2. 远视眼：近点是2m左右 （非明视距离）
矫正目标：将近点矫到25cm
矫正方法：在近视眼睛前加一个凸透镜
3. 散光眼： 角膜是椭球形状，而正常眼睛 的角膜形状是球型的
矫正比较困难
4. 白内障：晶状体液体浑浊 手术治疗
5. 当今大多数近视者，乃不良习惯 之咎也，非营养、用功之故。
★出射光瞳：孔径光阑经其后面光学系统所成的像（像空间）
孔径光阑
入瞳
孔径光阑
F
前面
光学
整
系统
个
光
孔径光阑 学
系
后面
统
光学
F
系统
物像关系 出瞳
第二章 几何光学成像
★ 孔径光阑、入瞳与出瞳 出瞳
Q1 L1
A
y
) U Q
孔径 光阑
Q1
Q
Q2
入瞳
L2
U (
Q1
B
y
Q A
B
Q2
Q2
1）入瞳：决定光学系统的物方光束的孔径角。
➢ 人眼 瞳孔
↕
↕
↕
➢ 照相机 光阑
水晶体
↕ 镜头
视网膜 底片
➢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，相当复杂，相当奇妙！ ➢为了方便，人们定义了标准眼模型和简约眼模型
第二章 几何光学成像 物体在视网膜上形成一个倒立的实像。
2. 角膜：巩膜中突出 的透明部分，
R≈0.8cm
3. 网膜：巩膜内层，不透光，暗 房，相当于照相机底片
4. 虹膜：网膜前部彩帘，调节瞳孔大小
5. 瞳孔：虹膜中间，调节进入光通量 D≈ 1mm ～8mm很小
眼球横切面
第二章 几何光学成像
6. 晶状体：瞳孔内液体，n不均匀
7. 睫状肌：与虹膜相联， 调节水晶体曲率，看 清远近物体
第二章 几何光学成像
★ 含义1：限制轴上物点成像光束孔径角大小的光阑。
★ 含义2：孔径光阑的位置不同，但都起到了对轴上物点成像 光束宽度的限制作用；只需相应的改变光阑大小，即可保证轴 上物点成像光束的孔径角不变。
第二章 几何光学成像
2. 入射光瞳与出射光瞳（在物方和像方空间虚构的光阑）
★入射光瞳：孔径光阑经其前面光学系统所成的像（物空间）
8. 前房液：水晶体前， 角膜后， n = n(水)
9. 后房液：水晶体后， 网膜前
杆形细胞：黑白明暗； 10. 视网膜： 锥形细胞：色彩，细节
黄斑点：灵敏，1′中央光轴 盲点： 杆锥细胞之间
第二章 几何光学成像
➢ 从光学角度看，最主要的是：水晶体、瞳孔和视网膜。 ➢眼睛和照相机很相似，如果对应起来看：
近视眼睛与眼镜
第二章 几何光学成像
例题 一近视眼的远点在眼前50cm处，今欲使其看清无限远 的物体，则应配戴多少度的镜？
解： 配戴的眼镜必须使无 限远的物体应在眼前50cm 处成一虚象，如图所示。 设 眼 镜 的 焦 距 为 f ， s=∞ ， s’=0.5m,代入薄透镜公式， 得：
1 1 1 0.5 f