眼应用光学基础160页PPT

常用的光学元件：Fra bibliotek2、反射镜
球面反射镜： 凹面镜：其作用相当于凸透镜。 凸面镜：其作用相当于凹透镜。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
常用的光学元件：
P
3、棱镜
反射棱镜 折射棱镜
A B

F
C -I2
I1
-I2
I 1
E n R D
Q
折射棱镜
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
物、像的虚实：
4）实像与虚像的区别 实像可以由人眼或接收器件接收，而虚像却只能被人眼 所观察，不能被接收器件接收。 5）物空间和像空间 物空间：通常把物（包括虚物）所在的空间称为物空间 像空间：像（包括虚像）所在的空间称为像空间。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律

光的反射定律： 反射光线位于入射光线和法线所决定的平面 反射光线和入射光线位于法线的两侧 反射角=入射角 符号相反
1)求作反射光线
2)已知物像，求作镜面
3）（如图）太阳光与水平面成60°角，要用一平 面镜把 太阳光反射到竖直的井底，画出平面镜放置的位置.
60O
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
二、基本定律 4、光的折射定律 光的折射现象： 光由一种物质进入另一种物质时传播方向发生改变的 现象，叫做光的折射。如：插在水中的筷子变弯折了，就 是由于光的折射的缘故。
第一章
几何光学的基础知识
第一节 几何光学的基本定律
光的折射定律：
折射光线、入射光线、法线在同一平面时，折 射光线和入射光线分别位于法线两侧。

4)若视阑为长方形或正方形,其线视场按对角线计算。
5)入射窗、出射窗、视阑之间得相互共轭关系。
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
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例:有一光学系统,透镜O1、O2得口径D1=D2=50mm,焦距 f1′= f2′=150mm,两透镜间隔为300mm,并在中间置一光 孔O3,口径D3=20mm,透镜O2右侧150mm处再置一光孔O4,口 径D4=40mm,平面物体处于透镜O1左侧150mm处。求该系统 得孔径光阑、入瞳、出瞳、视场光阑、入窗、出窗得位 置与大小。
两正薄透镜组L1与L2得焦距分别为100mm与50mm,通光口径 分别为60mm与30mm,两透镜之间得间隔为50mm,在透镜L2之 前30mm处放置直径为40mm得光阑,问 1)当物体在无穷远处时,孔径光阑为哪个？ 2)当物体在L1前方300mm处时,孔径光阑为哪个？
4、说明: 1)物体位置改变,原孔阑可能失去控制轴上点孔径角得作用,要重复上述 三个步骤确定孔阑。
工具显微镜中(β 准确)被测物得像与刻度尺相比较,可测物之长度。
物体不论处于何位 置,发出得主光线 都不随物体位置得 移动而变化;读出 刻尺面上光斑得中 心示值,即可求出 准确得象高。
三、 象方远心光路
1、 概念: 某些大地测量仪器或投影仪器中,为了消除像平面与标尺分划刻
线面不重合而引起得测量误差,在物镜得物方焦平面上加入一个光 阑作为孔径光阑,出瞳则位于像方无穷远,称为“像方远心光路”。 2、 应用:
3)物点在无限远时,各光孔像中,直径最小者即为入瞳。入瞳对应得实际 光孔即为孔径光阑。
例:有两个薄透镜L1与L2 ,焦距分别为90mm与30mm,孔径分 别为60mm与40mm,相隔50mm,在两透镜之间,离L2为 20mm处放置一直径为10mm得圆光阑,试对L1前120mm处 得轴上物点求孔阑、入瞳、出瞳得位置与大小。

➢ 正常眼睛的远点距为负的无限远，非正常眼睛（远 视或近视）的远点距为一正/负的有限值。
➢ 这里必须指出，近点距离并不是明视距离
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哈工大光电测控技术与装备研究所
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➢ 后者是指正常的眼睛在正常照明
（约50勒克斯）下最方便和最习惯 的工作距离，它等于250mm。
➢ 它不同于人眼的近点距，两者不能混淆
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人眼的构造剖视图
巩膜 角膜
脉络膜
*巩膜是眼球的第一层保护膜，白色、不透明、坚硬；
*角膜是巩膜的最前端部分，无色而透明；
眼睛内的折射主要发生在角膜上；
*脉络2/膜27是/20眼21 球的第二哈层工膜大，光上电面测有控供技给术眼与睛装营备养研的究网所状微血管；
4
人眼的构造剖视图
*网膜是眼球的第三层膜，上面布满着感光元素，即锥状细胞和杆状
细胞，锥状细胞直径约5微米，长约35微米；杆状细胞直径约2微米
，长约60微米。它们在网膜上的分布式不均匀的。在黄斑中心凹处
是锥状2/2细7/2胞021的密集区哈而工大没光有电杆测状控细技术胞与，装由备中研心究向所外，逐渐相对变6 化；
人眼的构造剖视图
瞳孔 虹膜 角膜
巩膜
网膜 脉络膜 黄斑中心凹
晶状体
盲斑
黄斑中心凹是人眼视觉最灵敏的地方。
光 视神经细胞
神经纤维
盲斑
大脑
盲斑是网膜上没有感光元素的地方，不能引起光刺激。
晶状体在虹膜后面，是由两个不同曲率的面组成的透明体，
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人眼的构造剖视图
瞳孔 虹膜 角膜
应用光学第九章

眼镜光学基础知识
01
02
03
眼镜片类型
球面镜片、非球面镜片、 双光镜片、渐进多焦点镜 片等。
眼镜的光学参数
球面顶焦度、棱镜度、光 焦度等。
眼镜的配戴与调整
根据不同人群的视力状况 选择合适的眼镜，并进行 适当的调整以保证舒适度 和视觉效果。
CHAPTER
04
眼镜的光学参数与选择
眼镜的光学参数
球面镜片的光学参数
避免眼镜受到冲击
避免眼镜受到撞击或摔落 ，以免损坏镜片或框架。
定期更换眼镜配件
定期更换眼镜的配件，如 鼻托、螺丝等，以确保眼 镜的正常使用和安全性。
CHAPTER
05
眼应用光学在生活中的应用
眼镜在生活中的应用
眼镜是矫正视力最常见的工具 ，通过镜片的光学原理，使光 线正确地投射到视网膜上，从 而改善视力。
视神经将物像转化为神经信号，通过视神经通路传递到大脑皮层进行处理和分析。
大脑皮层将接收到的信号进行加工和整合，最终形成我们所看到的清晰、立体的视 觉图像。
CHAPTER
03
眼应用光学基础知识
光的折射与反射
光的折射
光在两种不同介质中传播时发生 的方向改变。折射率是描述介质 对光折射能力的物理量。
光的反射
《眼应用光学基础》ppt 课件
CONTENTS
目录
• 眼应用光学概述 • 眼球结构与功能 • 眼应用光学基础知识 • 眼镜的光学参数与选择 • 眼应用光学在生活中的应用 • 眼应用光学的发展趋势与展望
CHAPTER
01
眼应用光学概述
眼应用光学定义
眼应用光学是一门研究眼睛与光学系统相互作用的科学，主要探讨眼睛的生理结 构和光学特性，以及如何利用光学原理和方法改善视觉功能、预防和治疗视觉障 碍。

90年代初，美国FDA开始PRK的临床实验，开启了近代激光近视手术的 序幕。
1993年中国北京首先开始应用 1995年10月FDA正式批准PRK手术 1996年台湾通过人体试验而正式使用
眼球光学的基本概
常用准分子激光仪
眼球光学的基本概
目前国内使用的准分子激光治疗仪主要品牌有：
博士伦（美国博士伦公司）主要型号：Technolas217，117。 尼德克NIDEK（日本NIDEK公司）主要型号：EC-5000，EC-5000CX，
轴性 各屈光成分基本正常，眼轴延长。如大多数单纯性近视眼
及病理性近视眼。
眼球光学的基本概
按病程进展和病理变化分类
单纯性近视眼： 屈光度＜-6.00D,成人后稳定，配镜可矫正。 病理性近视眼：又称进行性近视眼。20岁后眼轴仍在增长，眼部组
织会发生一系列变性，如视网膜的退行性改变。
按有无调节作用参与分类
晶状体 屈光力约为21D，中央厚度 可变化，对不同距离物体提供聚焦作 用（调节）
玻璃体 透明凝胶，屈光力轻微 视网膜 眼光学系统的成像屏幕。
眼球光学的基本概
模型眼 将眼球的屈光介质都纳入理论研究和计算的光学结构 简略眼 将眼的光学系统简略为仅有一个折射面的光学结构
眼球光学的基本概
光学像 物体经过光学系统所成的清晰像，可位于视网膜上或 者其前、后
右；戴镜第一夜可降低300度左右；以后每日戴镜1周后可达最大降幅；
戴镜2周后可维持一天稳定清晰的裸眼视力，即矫治期结束。
之后进入维护期：患者可根柜自身反弹的快慢情况定时配戴，以
维持矫治效果。
停戴后角膜复原周期： 塑型镜没有破坏角膜的解剖结构。如要停戴
镜片，角膜将在30天内恢复到原有的形态，快的只需7-10天。所以长期戴镜

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球面像差在镜头光圈全开或者接近全开的时候 表现最为明显，口径愈大的镜头，这种倾向愈明显。
在镜头使用上，通过缩小光圈可适当消除球面像 差。
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球差的产生是因为理想的折射镜面不是球面，但 是为了加工方便一般都是用球面来近似，所以引起 球差。解决的方法是采用非球面技术。
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目前主要有三种制造非球面镜片的方法： 1、研磨非球面镜片：在整块玻璃上直接研磨，这 种制造工艺成本相对较高； 2、模压非球面镜片：采用金属铸模技术将融化的 光学玻璃/光学树脂直接压制而成，这种制造工艺 成本相对较低；
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当平行的光线由镜面的边缘(远轴光线)通过时， 它的焦点位置比较靠近镜片；而由镜片的中央通过 的光线(近轴光线)，它的焦点位置则比较远离镜片 (这种沿着光轴的焦点错间开的量，称为纵向球面像 差)。
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由于球面像差的缘故，就会在通过镜头中心部分 的近轴光线所结成的影像周围，形成由通过镜头边 缘部分的光线所产生的光斑(光晕)，使人感到所形 成的影象变成模糊不清，画面整体好象蒙上一层纱 似的，变成缺少鲜锐度的灰蒙蒙的影像。这个光斑 的半径称为横向球面像差。
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3、复合非球面镜片：在研磨成球面的玻璃镜片表 面上覆盖一层特殊的光学树脂，然后将光学树脂部 分研磨成非球面。这种制造工艺的成本界于上述两 种工艺之间。
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像散
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由位于主轴外的某一轴外物点，向光学系统发出 的斜射单色圆锥形光束，经该光学系列折射后，不 能结成一个清晰像点，而只能结成一弥散光斑，则 此光学系统的成像误差称为像散。
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对于理想的反射面而言，镜面表面亮度取决 于视点，观察角度不同，表面亮度也不同；
一个理想的漫射面将入射光线在各个方向做 均匀反射，其亮度与视点无关，是个常量。

由一点A发出的光线经过光学系统后聚交或近似的聚 交在一点A′，则A为物点， A′为物点A通过光学系统 所成的像点。物与象之间的对应关系称为“共轭”。
一个物点，总是发出同心光束，与球面波相对应； 一个像点，理想情况应该由球面波对应的同心光束汇交 而成，称这种像点为完善像点。
3. 成完善象的条件 发光体每一物点发出球面波，通过光学系统后仍为
反射定律可表示为 I I ''
4. 光的折射定律
折射定律可归结为：入射光线、折射光线和投射点
的法线三者在同一平面内，入射角的正弦与折射角正弦
之比与入射角大小无关，而与两介质性质有关。对一定 波长的光线，在一定温度和压力的条件下，该比值为一
常数，等于折射光线所在介质的折射率与入射光线所在
介质折射率之比。
0 i arcsin n12 n2 2 n0
n0 ＝1
n0 sin i n1 cos ic n12 n22
5. 费马原理（光程极值原理）
1）光程— 光在介质中经过的几何路程l与该介质折射率n的乘积。
s=n • l
均匀介质
m层均匀介质
连续变化的非均匀介质
s=n • l=c • t
m
s
波面可分为：平面波、球面波、任意曲面波。 波面法线方向即为光传播方向。
光源
光线
波面
5. 光束— 与波面对应的法线集合。
同心光束— 波面为球面，聚于一点。 发散光束— 光线在前进方向上无相交趋势。 会聚光束— 光线在前进方向上有相交趋势。
平行光束— 波面为平面。 象散光束— 波面为曲面，不聚于一点。
1. 共轴球面系统的结构参量： 各球面半径：r1 、 r2 …… rk-1 、 rk 相邻球面顶点间隔：d1 、 d2 …… dk-1 各球面间介质折射率：n1 、 n2 …… nk-1 、 nk n 、 k+1

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6.眼屈光系统的光学常数
•眼轴长度 24mm
•眼总屈光力（静止时）+58.64D
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7.简化眼： 眼睛是一个复杂的光学系统，
用人眼来研究眼的屈光比较困难， 因此将人眼简化。
•定义： 可将屈光系统结简点 化为单一球
面屈折，并大致保存有原光学 性的简单屈光系统称简化眼。
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临床表现
高度近视眼底改变退行性变（病理性近视）
近视弧形斑：眼轴伸长，巩膜扩张快，脉络膜扩
张慢，而暴露出白色弧形巩膜斑。
豹纹状眼底：后极部巩膜扩张引起视网膜色素上
皮脱失，脉络膜毛细血管伸长，呈豹纹状。
黄斑变性：出血、新生血管、白色萎缩斑、黑色
Fuchs斑。
巩膜后葡萄肿：
网膜周边变性：囊样，格子样，裂孔，网脱。
调节与屈光状态无关：无论正视、远、近
视及散光人其绝对调节力基本相同，但是调节 近点、远点与屈光不正有密切关系（详见各 论）。
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第二节
正视、屈光不正与老视
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一、婴幼儿的屈光状态和发育
新生儿眼轴长度12—16mm，和发育 成熟的眼球相比，需要增长8—11mm。 从数据看，外界光线要聚焦在视网膜之后， 造成20D左右的远视，实际并非如此。
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三对基点：
焦点、主点、结点。
前焦点（距第一主点）-17.05mm 后焦点（距第二主点）+22.78mm 第一主点；1.348mm 第二主点；1.602mm 第一结点；7.078mm 第二结点；7.332mm
前焦点
主点
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结点

二、角膜接触镜：
优点：减少了框架眼镜所致的“像放大率” 缺点：易影响眼表正常生理 软镜: 验配较简单,配戴舒适。 分传统型、定期更换型和抛弃型 硬镜：硬性透氧性接触镜（RGP)：透氧性强、抗 蛋白沉淀、护理方便、成像质量好，但验 配较复杂，需要一定的适应期 角膜塑型镜：梦戴维
定 义：由于年龄增长所致的生理性调节力减弱。 老视≠远视 一般规律：45岁左右+1.50D； 50岁左右+2.00D； 60岁左右+3.00D。 远视“早花”，近视晚花或不花。 矫正方法：老花镜（凸透镜） 人工晶体植入
假性近视与真性近视:
假性近视： 由于调节紧张，甚至痉挛造成的功能性近视。假性近视可出现在原为正视眼、远视眼甚至近视眼者。 鉴别方法：睫状肌麻痹验光（散瞳验光）
近视临床表现：
视 力：看远不清看近清，常眯眼看远物。 眼位偏斜：易引起外隐斜或外斜视。 视力疲劳：低度近视常见，但较远视眼者轻。 高度近视因注视目标距眼过近而难 于达到相应的集合，故多用单眼注 视，反而不引起视力疲劳。 眼底改变：豹纹状眼底，弧形斑、Fuchs斑
远视临床表现（一）
远视临床表现（二）
视力疲劳: 较近视明显，眼球眼眶和眉弓部胀痛, 甚至恶心、呕吐,尤其近距离阅读时. 内斜视: 调节发生时必然出现集合. 远视→过多的调节→过多的集合→ 调节性内斜视→斜视性弱视. 解剖特点：常伴小眼球、浅前房,视乳头小、色红、 边界不清, “假性视乳头炎”.
概念：双眼屈光度数不等 临床表现 1.轻度屈光参差可无症状。 2.屈光参差超过2.50D时，因融像困难而破坏双眼单视，出现视疲劳和双眼视力降低。（每0.25D的差异产生0.5%的像差，5%范围以内的像差能被主觉上接受） 3.交替视力 4.弱视或斜视。

眼科学基础
主 讲 ：孙 松
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眼科学基础
第一篇：眼球发育 第二篇：眼球解剖
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第一篇：眼球的发育
出生时：眼球小而短，前后径约17.5mm，水 平径约17.1mm，垂直径约16.5mm。
出生后眼球：第一年发育较快，渐成球形，3 岁时平均为22.5~23.0mm,3~14岁之间增长约 1mm，从出生到成熟人体的体积增加21倍，
眶下裂：位于眶外壁及下壁之间，有第Ⅴ脑神经第二支，眶 下动静脉通过
眶上切迹（孔）：有同名神经、血管通过
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总结
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欢迎指导
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连 鼻泪管：位于骨性鼻泪管的管道内，上接泪囊，向下开口于
下鼻道
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（五）眼外机
眼外肌 每眼由四条直肌两条斜肌组成 四条直肌均起于眶尖，向前附着赤道前角膜缘后
不同位置；上斜肌起于总腱环，附着于眼球外上 方；下斜肌起自眶下壁内侧，附着于眼球外侧外 直肌下方。 外直肌受第Ⅵ颅神经支配(外展神经)，上斜肌受 第Ⅳ颅神经支配（滑车神经），余均受第Ⅲ颅神 经支配。 眼球运动
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6》分部：皮质，中央玻璃体，中央管 7》功能： A：起透明中间质作用
B：对眼球的发育起到填充和保护作用 C：对眼球的生长发育保证最大的光通透 D：玻璃体的储备作用 E：抑制新生血管作用 F：对晶体与视网膜的作用 G：调节作用
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第三节：视路
一、视神经 全长42-50mm 眼内段：约1mm，包括视盘及筛板部分 眶内段：约30mm，呈S形弯曲，利于眼球运动 管内段：约6-10mm，鞘膜与眶骨相连,视神经孔处 颅内段：10mm，视交叉前
大脑21Biblioteka 第二节：眼球内容物房水 晶状体 玻璃体