人眼的光學(xué)系統(tǒng)介紹 
   
 
眼睛的聚焦能力主要來自角膜，但為了對不同距離的物體聚焦，眼睛經(jīng)常需要改變其屈光力，這是靠改變晶狀體的兩表面，主要是改變前表面的曲率來實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)過程稱為調(diào)節(jié)。當(dāng)眼的調(diào)節(jié)放松時(shí)，如果眼軸的長度和屈光系統(tǒng)的屈光力能使眼的后焦點(diǎn)落在視網(wǎng)膜上的話，便為正視眼。同樣在調(diào)節(jié)放松時(shí)，如果屈光系統(tǒng)的后焦點(diǎn)落在視網(wǎng)膜之后的稱為遠(yuǎn)視眼，相反落在視網(wǎng)膜之前的稱為近視眼。若包含視軸的各個(gè)切面的屈光狀態(tài)不同，則稱為散光。一般可用配眼鏡的方法加以矯正。

眼內(nèi)的虹膜像照相機(jī)的光圈一樣，調(diào)節(jié)進(jìn)入眼睛的光量。虹膜中央的小圓孔稱為瞳孔。除了光量引起瞳孔大小變化，眼的調(diào)焦過程也會(huì)影響瞳孔的大小，當(dāng)視距變近時(shí)，瞳孔會(huì)稍微縮小。對所見物的心理情緒反應(yīng)，也能引起瞳孔的變化。一般人眼在白天的瞳孔大小為2，3毫米，在黑暗的環(huán)境，可以達(dá)到6，7毫米，但隨著年齡的增長，眼睛的*大瞳孔直徑會(huì)下降到5毫米左右。

　　由三組眼外肌支配的眼球運(yùn)動(dòng)，除了用以改變視線外，還對于正常的視知覺起著重要的作用。眼球運(yùn)動(dòng)可以分為共扼運(yùn)動(dòng)、分離運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)三大類：共軛運(yùn)動(dòng)即雙眼同時(shí)以相同方式運(yùn)動(dòng)，其中又可分為掃視運(yùn)動(dòng)和平穩(wěn)追隨運(yùn)動(dòng)，前者是從一個(gè)注視點(diǎn)移向另一個(gè)注視點(diǎn)時(shí)的雙眼運(yùn)動(dòng)，后者則是當(dāng)眼睛追蹤一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體時(shí)所發(fā)生的運(yùn)動(dòng)；分離運(yùn)動(dòng)是指在交替注視較遠(yuǎn)或較近的物體時(shí)，使得兩眼視軸的夾角發(fā)生相應(yīng)的變化的運(yùn)動(dòng)；穩(wěn)態(tài)注視過程中的運(yùn)動(dòng)，包括震顫、微掃視及慢漂移。如果用某種特殊的光學(xué)系統(tǒng)使刺激像“穩(wěn)定”在視網(wǎng)膜上完全不動(dòng)時(shí)，則在幾秒鐘內(nèi)，刺激像的輪廓和顏色便會(huì)消褪，所以這些微小的眼運(yùn)動(dòng)對于視知覺是至關(guān)緊要的。

　　人眼的視網(wǎng)膜上有兩種光感受器：視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞。視桿細(xì)胞的非常靈敏，在很暗的光照下還能工作，但不能區(qū)別顏色，在較暗的環(huán)境亮度下主要是視桿細(xì)胞的活動(dòng)，稱暗視覺，；視錐細(xì)胞不夠靈敏，只有在較強(qiáng)的光照下才能工作，能區(qū)別顏色。在明亮的環(huán)境中主要是視錐細(xì)胞的活動(dòng)，稱明視覺；在中等亮度范圍，兩種感光細(xì)胞均參與視覺稱間視覺。當(dāng)從亮處突然進(jìn)入暗處時(shí)，視覺系統(tǒng)對光的敏感度是隨時(shí)間逐漸升高的，這個(gè)過程稱為暗適應(yīng)。反之則稱為明適應(yīng)。明適應(yīng)的進(jìn)程要快得多，通常在幾秒內(nèi)敏感度就逐漸恒定。光感受器對光的敏感性還與光線的入射方向有關(guān)。正入射時(shí)敏感性*高，隨入射角增加迅速下降。

　　視覺系統(tǒng)的空間分辨能力常用視敏度來表示，其定義為眼能夠分辨的*小細(xì)節(jié)所對應(yīng)的視角(以分為單位)的倒數(shù)。一般用蘭多爾特環(huán)或斯內(nèi)勒字符來檢查人眼的視敏度。正常人眼的視敏度約對應(yīng)視角1'～30"。從生理解剖角度，視敏度可以解釋為是由視錐細(xì)胞在視網(wǎng)膜上的鑲嵌排列的精細(xì)程度所決定；而從光學(xué)角度，則可以認(rèn)為是受到眼光學(xué)系統(tǒng)的衍射極限的限制。研究結(jié)果表明兩者都與以上實(shí)際值相符。

　　物體的顏色固然取決于照明光的光譜組分、材料對光的反射、透射或吸收特性，但對眼睛而言，它是一種感覺，即色覺。對于人眼主觀感覺到的顏色，可以用色調(diào)、飽和度和亮度這三個(gè)基本屬性來描述。色調(diào)就是顏色的名稱，如紅、綠、藍(lán)、黃等等；飽和度是指一種顏色的有色和無色組分的相對量，即通常所指的顏色的深淺；亮度是指顏色的無色組分在灰度等級(jí)(介于黑白之間)上的相對位置，用來表示顏色是明亮的還是陰暗的。楊-亥姆霍茲的三色理論認(rèn)為，視網(wǎng)膜中有三種光譜敏感峰分別在紅、綠、藍(lán)區(qū)域的感光細(xì)胞，這三種細(xì)胞發(fā)出信號(hào)，經(jīng)過神經(jīng)系統(tǒng)的分析處理，引起不同的顏色感覺。赫林的拮抗色理論則認(rèn)為顏色中有三對單一的感覺反應(yīng)：紅-綠、黃-藍(lán)、黑-白。紅-綠或黃-藍(lán)對組合中，沒有一種顏色能與補(bǔ)色在同一感受器中同時(shí)活動(dòng)，但是黑-白對能發(fā)送組合信號(hào)，產(chǎn)生各種中間色調(diào)的灰色。這個(gè)理論與許多色覺經(jīng)驗(yàn)相符合，特別對于負(fù)后像的解釋簡單而令人信服。這兩種色覺理論在歷史上有過長期爭論，現(xiàn)在可以這樣認(rèn)為：色覺過程至少是一個(gè)二級(jí)過程，在感受器那**與楊-亥姆霍茲學(xué)說一致，而在視神經(jīng)那**又與赫林學(xué)說一致。在色覺的心理學(xué)方面，顏色恒常性是一個(gè)*值得注意的現(xiàn)象。顏色的恒常性是指不管照明光的光譜組分如何變化，人們通常能像在白光下一樣來分辨物體的顏色。對此目前還沒有完滿的解釋。

　　立體視覺就是視覺系統(tǒng)對三維空間的知覺，也就是辨別物體的距離、物體間的前后位置、方向等的能力。在只有單眼信息的情況下，就視覺系統(tǒng)本身而言，造成立體視覺的線索主要是調(diào)節(jié)及單眼運(yùn)動(dòng)視差。調(diào)節(jié)是為了使觀視的物體在視網(wǎng)膜上清晰地成像，因此必然帶來關(guān)于物體距離的信息。單眼運(yùn)動(dòng)視差主要是由觀察者移動(dòng)身體以使空間物體的相對位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生對物體間前后位置的判斷。因?yàn)榭恳暰W(wǎng)膜只能得到外部世界的二維圖像，雙眼視覺才是立體視覺的主要基礎(chǔ)。雙眼視差信息是深度知覺*重要的線索，在一定范圍內(nèi)主觀的深度知覺隨視差量的增大而增強(qiáng)。由于幾何的原因，視差隨物體所處距離的增大而下降，因此對于遠(yuǎn)距離物體不可能有**的深度知覺。

眼睛與照相機(jī)類似,由兩大部分組成:A 光學(xué)成像系統(tǒng)   B 感光認(rèn)知系統(tǒng)

人眼的構(gòu)造    人眼成像:空氣-角膜,水狀液-晶狀體,晶狀體-玻璃三個(gè)界面的折射成像

單球面折射系統(tǒng)
Ⅰ.在視網(wǎng)膜上成倒立的像,感覺正立是神經(jīng)系統(tǒng)的校正
Ⅱ.瞳孔2—8mm,可變光闌,調(diào)節(jié)入射光強(qiáng)弱
Ⅲ.睫狀肌改變晶狀體曲率---調(diào)焦
桿狀細(xì)胞(弱光)和錐狀細(xì)胞(強(qiáng)光)
視網(wǎng)膜中心—黃斑(0.25mm*敏感區(qū))
視神經(jīng)出口區(qū)域無感受器—盲點(diǎn),由于眼球不斷轉(zhuǎn)動(dòng),盲點(diǎn)幾乎無影響

人眼的調(diào)解
遠(yuǎn)點(diǎn)—眼睛完全松弛狀態(tài)下看清楚的*遠(yuǎn)點(diǎn),正常眼的
遠(yuǎn)點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)
近點(diǎn)—睫狀肌*大收縮(焦距*短)看清的*近距離.
一般,人眼*舒適的明視距離為20---30cm.
近視眼—眼球過長,當(dāng)睫狀肌完全松弛時(shí),無窮遠(yuǎn)物體成
像在視網(wǎng)膜的前方,遠(yuǎn)點(diǎn)在有限遠(yuǎn)—凹透鏡矯正
遠(yuǎn)視眼—眼球過短,無限遠(yuǎn)物體成像在視網(wǎng)膜的后方,近
點(diǎn)一般比正常眼要遠(yuǎn)—凸透鏡矯正
散光—角膜的缺陷可能造成眼睛在一個(gè)平面(例如鉛直平面)內(nèi)的折射比另一平面(例如水平面)內(nèi)大,導(dǎo)致眼睛所看到的物像失真—柱面鏡矯正