人眼相當於一架照相機，晶狀體相當於照相機鏡頭，視網膜相當於照相機的膠片，人眼看物體和凸透鏡成像的原理是一樣的，如圖是眼睛的構造，就是乙個凸透鏡。根據成像條件可知，物體在視網膜上成的倒立、縮小的實像，來自物體的光線通過瞳孔，經過晶狀體成像在視網膜上，再經過神經系統傳到大腦，經過大腦處理，我們就看到物體而產生視覺了。
圖1人眼成像與照相機照相對比
人眼是乙個共軸光學系統，觀察物體時，物體上的光線先經過角膜、前房水、瞳孔、晶狀體、後房液，最後到達眼底視網膜上，成清晰的像。在成像過程中，眼睛如同乙隻自動變焦和自動改變光圈大小的照相機，它是把外界物體成像在眼底視網膜上，再結合人的大腦的生物作用，形成對外界客觀事物的感觀認識。從光學角度看，眼睛的角膜晶狀體對應照相機中的鏡頭、虹膜與瞳孔相當於孔徑光闌、視網膜如同底片或成像接收器。
人眼視軸，是黃斑中心與眼睛光學系統像方節點的連線。眼球的轉動，使視軸對準觀察物體並成像於黃斑為中心的乙個區域上，視細胞受到光的刺激而產生視覺資訊，通過視神經傳遞到大腦，從而產生最清晰視覺。眼睛對物體的成像是是實物成實像，所以視網膜上的像始終是倒像，在神經系統和大腦的作用下，人的感覺像是像是正立的。
圖2眼睛成像簡圖
圖3眼睛的成像光學系統
人觀察物體時，有一定的視場（角）範圍，其視場角度在水平方向上可以達到150°，在垂直視場角可以達到高水平130°，左右可達70°左右，最清晰的視場範圍是在視軸周圍6°~8°。
人眼結構引數與光學引數折射率如表4所示。
圖4 人眼結構的光學引數
人眼要看清遠近的物體，也能明辨明暗環境下的物體，這種自動調節叫眼睛調節，主要靠睫狀肌的收縮和晶體的固有彈性來實現的。人眼的調節主要有兩種型別：瞳孔調節和視度調節。
（1）瞳孔調節
人眼的瞳孔是虹膜的中心圓孔，瞳孔可以自動調節直徑大小來控制進入眼睛的光通量，直徑變化範圍是2~8mm之間。白天光線較強時，光亮度高時，虹膜收縮，瞳孔變小到2mm，光闌攔住部分光進入眼睛；光線暗時，瞳孔變大到8mm，使進入眼睛的光能多。由於瞳孔的調節，人眼能夠感受很大範圍的光亮度的變化。在設計目視光學儀器時必須考慮和人眼瞳孔大小配合。
若外界光很強，瞳孔縮小到2mm時仍然使人無法適應，就容易使視網膜造成傷害。直視太陽或正視雷射束能在視網膜上燒成一盲斑，使人在**任何景象時，總有一塊或數塊區域是黑斑。
眼睛能適應不同亮暗環境的能力稱為適應。這種適應主要是因為人眼的瞳孔自動增大或縮小完成。適應可分為明適應和暗適應。明適應發生在由暗處到亮處時，會產生瞬間眩目現象，瞳孔自動縮小，導致進光量少，明適應適應過程較快，幾分鐘即可，但敏感度大大降低。暗適應發生在由亮處到暗處時，開始眼睛眼前一片漆黑，瞳孔自動增大並伴隨著暗適應過程的逐漸完成，進入眼睛的光能量增加，眼睛適應於感受微弱的光能，眼睛的敏感度也相應地提高，眼睛適應了暗環境才能看清周圍的環境。人在暗環境裡呆的時間越長，眼睛的暗適應就越好，敏感度也就越好，約60分鐘後，敏感度達最大。此時視桿細胞在起非常大的作用。眼睛能感受的光亮變化非常大，可達1012:1的範圍。
當人眼適應完成後，人眼瞳孔直徑隨所處的環境光亮度值有一對應值表6-2錶出不同亮度條件下，人眼適應後瞳孔直徑的平均取值，設計目視光學系統時要考慮環境與人眼瞳孔之間的大小配合。
（2）視度調節
眼睛是乙個光學成像系統，當觀察物體時，使物體在視網膜上形成乙個清晰的像。在眼球內，眼睛主要折射結構晶狀體到視網膜的幾何距離近似固定，對於眼睛特定的光學系統，在物距不斷改變，像距不變的情況下，唯一能改變的是改變晶狀體的焦距。睫狀肌收縮時，牽拉晶狀體的表面曲率半徑變小，可觀察近處物體；當睫狀肌放鬆時，晶狀體曲率半徑變大，可看清遠處物體。眼睛成像系統對任意距離物體成像時，通過自動改變晶狀體曲率達到調焦用以看清不同距離物體的過程，稱為眼睛的調節。眼睛長時間用眼可發生眼疲勞現象，眼疲勞的症狀表現為：眼睛發脹、頭疼、眼花，眼睛酸澀、眼睛發乾等。
為了描述眼睛看清遠近物體的調節能力，引入了視度的概念。假定人眼能看清的物面位置到人眼的距離為l，單位m，則這距離的倒數就是視度，用sd來表示，單位為屈光度，符號為d，具體計算公式為：
1屈光度=1d
正常眼當肌肉完全放鬆時眼睛看遠處物體，能看清的最遠的點叫遠點；當肌肉收縮時，眼睛看近處時能看清最近的點叫近點。正常眼所能看到的遠點在極遠處，近點在距離眼睛約10厘公尺處。設遠點(far point)距離lr，近點(near point)距離 lp，遠點視度與近點視度的差就是人眼調節的範圍，或者叫人眼的調節能力，用符號表示，其單位為屈光度d。
眼睛是人的重要器官，不同的人眼睛的特點不同，所以近點與遠點均會有差異。隨著年紀的增長，遠點近點都會有所變化，也就是人眼的調節能力會隨著年齡的增長會慢慢變差，肌肉收縮的能力也會衰退，所以近點尤其會變化明顯，往往會近點變遠。年紀增大到一定年紀，會出現老年性遠視眼或老花眼，這種現象的程度也會因人而異。表6-3列出了不同年齡段的眼睛的調節能力情況。
不同年齡段的眼睛的調節能力情況
年齡近點距（cm）p/屈光度遠點距（cm）r/屈光度=r-p/屈光度。通常情況下，人眼有乙個近距離工作的習慣距離，稱為明視距離，即正常視力的眼睛在正常照明（50lx）下的習慣工作距離，長度為250mm，這個距離人眼看物體最舒服，它有別於近點距離，近點距離是人眼能夠看清最近距離物體的極限距離。【例1】：遠點為2m的近視眼，所需眼鏡的光焦度為-0.5d，即50度。根據高斯成像公式可得：眼鏡的度數等於屈光度數×100=-0 .5×100=50度。
（續）
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