眼球的生物和光學(xué)特性

1、眼球的生物和光學(xué)特性,南陽醫(yī)專 醫(yī)學(xué)技術(shù)系,南陽醫(yī)專 醫(yī)學(xué)技術(shù)系,南陽醫(yī)專 醫(yī)學(xué)技術(shù)系,南陽醫(yī)專 醫(yī)學(xué)技術(shù)系,南陽醫(yī)專 醫(yī)學(xué)技術(shù)系,南陽醫(yī)專 醫(yī)學(xué)技術(shù)系,眼球的生物和光學(xué)特性,一、眼的生物特性,二、眼的光學(xué)特性,三、眼的屈光問題,一、眼的生物特性；,眼睛是以光作為適宜刺激的視覺生物器官，外界物體發(fā)出或反射出來的光線，經(jīng)過正常眼的屈光系統(tǒng)將發(fā)生折射，在視網(wǎng)膜上形成清晰縮小的倒像。眼睛生理上的變化和屈光方面的變化將會改變?nèi)说囊曈X

2、狀況或質(zhì)量，因此，了解眼球的生物特性和光學(xué)特性至關(guān)重要。 眼球的牛物結(jié)構(gòu)和功能是了解眼球屈光狀況和解決屈光問題的知識基礎(chǔ)，同時，眼球作 為人的整體中的一部分，人體的任何變化，如大腦、肢體、內(nèi)臟、內(nèi)分泌、心理因素等或不健康均會引起眼球或者視覺的變化。因此，在學(xué)習(xí)和工作中必須建立眼睛與人的整體概念。,一、眼的生物特性 人眼包括眼球、視路和眼附屬器三部分。眼球近似球形，有如兩個不同曲率半徑的球而對合而成，其最外層的前表面，中央

3、部分是透明的角膜。其余大部分為白色的鞏膜。正常成人的眼球前后徑平均為24mm．垂直徑為23mm，水平徑為23.5mm。 眼球由眼球壁和眼球內(nèi)容物構(gòu)成，從外至里，與視覺信息傳遞和反應(yīng)有關(guān)的主要結(jié)構(gòu)如下,(一)淚膜 淚膜被吸附在球結(jié)膜、瞼結(jié)膜和角膜上皮上，面積約為16cm2，它潤滑了整個眼球前表 面，形成角膜光滑的光學(xué)表面。淚膜本身是透明的，并保持一定的厚度，從光學(xué)的角度看，相當(dāng)于一個透鏡。,根據(jù)淚液的性質(zhì)分為三層。最外

4、層是脂質(zhì)層，主要由瞼板腺分泌。中層是水層，又名漿液性淚液，主要由淚腺分泌，其中含無機(jī)鹽、葡萄糖、微量元素和以蛋白、糖蛋白形式存在的各種表面活性生物聚合物，其中乳鐵蛋白和溶菌酶是主要蛋白成分。最內(nèi)層是黏液層，主要來自結(jié)膜的環(huán)狀細(xì)胞。,(二)角膜 角膜為稍向前凸的透明組織，略呈橫橢圓形，橫徑為11．5—12mm。垂直徑為10．5— 11mm。直徑小于10mm或大于13mm均為異常。角膜中央部厚度為0.5—0.55mm，從中央

5、3度外開始增厚，周邊部約lmm。角膜內(nèi)無血管，以保持角膜的透明性。,準(zhǔn)分子激光通過對角膜瓣下基質(zhì)層進(jìn)行屈光性切削，從而降低瞳孔區(qū)的角膜曲率，達(dá)到矯正近視的目的。 之所以產(chǎn)生稱為準(zhǔn)分子，是因?yàn)楫a(chǎn)生激光的不是穩(wěn)定的分子，是在混合氣體受到外來能量的激發(fā)所引起的一系列物理及化學(xué)反應(yīng)中曾經(jīng)形成但轉(zhuǎn)瞬即逝的分子，其壽命僅為幾十毫微秒。 此種激光是一種超紫外線光波，此波長的激光吸收范圍窄，激光的能量幾乎完全被角膜上皮細(xì)胞和基質(zhì)吸收，超過這個范圍

6、的組織不會吸收到激光，每一個激光脈沖可以切削0.2到0.25um厚度的生物組織，所以周圍的組織不會損傷。,(三)鞏膜 鞏膜質(zhì)地堅(jiān)韌，呈乳白色，由致密且相互交錯的膠原纖維組成，前接角膜；在后部，與視神經(jīng)交接處，鞏膜分為內(nèi)外兩層，外2／3移行于視神經(jīng)鞘膜，內(nèi)1／3呈網(wǎng)眼狀，稱為鞏膜篩板。,(四)虹膜 虹膜為一圓盤狀膜，自睫狀體伸展到晶狀體前面。虹膜的中央有一2.5—4mm的圓孔，稱為瞳孔。受交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)支配，

7、瞳孔可以擴(kuò)大或縮小，以調(diào)節(jié)進(jìn)入眼內(nèi)的光線，因此，從光學(xué)角度看，瞳孔類似光學(xué)儀器中的全自動光圈。,(五)前房和后房 前房的前界為角膜的后面，后界為虹膜和瞳孔區(qū)晶狀體的前面，前房內(nèi)充滿房水，容積約為0．2ml，前房中央部深為2．5～3mm。后房為虹膜后面、睫狀體內(nèi)側(cè)、晶狀體懸韌帶前面和晶狀體前側(cè)面的環(huán)形間隙，后房通過瞳孔與前房相通，因此也充滿房水，容積約 0．06ml。房水的功能為營養(yǎng)角膜、晶狀體及玻璃體，維持一定的眼內(nèi)壓。,(六)

8、晶狀體 晶狀體形如雙凸透鏡，富有彈性。由晶狀體懸韌帶，與睫狀體聯(lián)系，使其固定于虹膜后面、 玻璃體前面。前后兩面交接處稱晶狀體赤道部，兩面的頂點(diǎn)分別為晶狀體的前極和后極。,晶狀體相當(dāng)于變焦鏡頭,(七)玻璃體 玻璃體為透明的膠質(zhì)體，充滿于玻璃體腔內(nèi)，主要成分為水。玻璃體為重要的屈光介質(zhì)。此外，它還對視網(wǎng)膜和眼球壁起支持作用。,(八)視網(wǎng)膜 是一層透明的膜，后界位于視乳頭周圍，前界位于鋸齒緣。視網(wǎng)膜后極部有一直徑約

9、2mm的淺漏斗·狀凹陷區(qū)，稱為黃斑，其中央有一小凹，稱為黃斑中心凹，是視網(wǎng)膜上視覺最敏銳的部位。視網(wǎng)膜有豐富的血管、神經(jīng)和視覺色素。,兩個圖像相距十五厘米，右眼看左邊的圖，前后移動距離，左邊的會消失，左眼反之,網(wǎng)膜上無感光細(xì)胞的部位稱為盲點(diǎn)，盲點(diǎn)是視神經(jīng)穿過的地方。這個地方?jīng)]有視覺細(xì)胞,物體的影像落在這個地方也不能引起視覺。由于人眼的視神經(jīng)是在視網(wǎng)膜前面，它們匯集到一個點(diǎn)上穿過視網(wǎng)膜連進(jìn)大腦，如果一個物體的像剛好落在這個點(diǎn)上就

10、會看不到，稱為盲點(diǎn),(九)大腦視覺中樞 外界物體在視網(wǎng)膜上成像后，通過光—化學(xué)反應(yīng)，形成視覺神經(jīng)沖動。經(jīng)過多個神經(jīng)元傳遞，沿視路將視覺信息傳遞到視覺中樞，形成視覺。從視網(wǎng)膜圖像到大腦視皮質(zhì)的視覺形成，其過程不足一個簡單的傳遞，而是一個錯綜復(fù)雜的信息處理過程，其中包含圖像的點(diǎn)點(diǎn)對應(yīng)、左右眼的圖像融合等。視網(wǎng)膜感受細(xì)胞之間擁有非常復(fù)雜的連接，大腦對外界景物的各種點(diǎn)、線、空間頻率、水平或垂直方向等均有特定的渠道或區(qū)域進(jìn)行識別，因此眼睛

11、和大腦是目前任何電腦無法比擬的信息處理器。,人類擁有兩只眼睛，兩只眼睛分別以細(xì)微偏差的角度注視物體，獲得三維空間信息，形成立體視。兩只眼睛在注視外界物體時，或靜態(tài)注視、或運(yùn)動掃視、或會聚閱讀，雙眼非常協(xié)同，大腦同時獲得分別來自左右眼的信息，進(jìn)行融合后獲得精細(xì)的視覺，這就是雙眼視。任何破壞雙眼協(xié)同的問題，如斜視、隱斜視等都會產(chǎn)生嚴(yán)重的視覺問題。,角膜鞏膜虹膜前房和后房晶狀體玻璃體視網(wǎng)膜大腦視覺中樞,二、眼的光學(xué)特性,復(fù)習(xí)回顧

12、：1.單折射面的高斯公式,等號后邊部分叫屈光力，體現(xiàn)了聚光本領(lǐng)的大小。單位屈光度D。2.透鏡的高斯公式,等號后邊部分叫屈光力，體現(xiàn)了聚光本領(lǐng)的大小。單位屈光度D。,焦點(diǎn)；主點(diǎn)、節(jié)點(diǎn),1.像方焦點(diǎn)、焦平面；物方焦點(diǎn)、焦平面。,,像方焦點(diǎn)、焦平面,推論A:物方的任意方向的平行光束，必匯聚于焦平面上。,,,,,,,,物方焦點(diǎn)、焦平面,,物方焦點(diǎn)、焦平面,推論B:物方焦平面上任意一點(diǎn)發(fā)出的光束，會平行射出。,,2. 物方主平面、主點(diǎn)；像

13、方主平面、主點(diǎn)。,,,,,,,,,,,物,像,,,這對放大率為1的共軛平面叫主平面。,像方主平面像方主點(diǎn),物方主平面物方主點(diǎn),4. 節(jié)點(diǎn),（一）角膜的屈光力角膜折射率1.376，房水折射率1.336,=（1.376-1）/7.7×10-3 =+48.83D,=（1.336-1.376）/6.8×10-3 =-5.88D,后表面曲率半徑6.8mm ：,F總= F前+ F后=+42.95D,前表面曲率半徑7.7

14、mm：,,,n=1.44,3.6mm,（二）晶狀體,作用：折射、濾紫外線，調(diào)節(jié),n=1,無調(diào)節(jié)時，前面曲率半徑10mm，后前面曲率半徑5mm，屈光力+19.00D 最大調(diào)節(jié)時，前面曲率半徑5.33mm，后前面曲率半徑5mm，屈光力增加,,（三）模型眼1.精密模型眼：角膜、晶狀體、曲率半徑、可定出主點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、焦點(diǎn)2.簡化模型眼，單一曲面,,,A.簡化為單一折射面（主點(diǎn)），位置在角膜后1.67mm處;B.折射面前折射率1，后4/3，

15、曲率半徑5.55mm，前焦距-16.67mm ,后焦距22.22mm，F(xiàn)=60D,節(jié)點(diǎn)在折射面后5.55mm處（即折射面球心）正視狀態(tài)：無窮遠(yuǎn)處成像于視網(wǎng)膜 從折射面到視網(wǎng)膜22.22mm 故視網(wǎng)膜到角膜距離22.22+1.67=23.89mm各個位置如圖：節(jié)點(diǎn)、焦點(diǎn),3.簡略眼,y´,例題：某物在5m處對眼的光心所成角度為5´，求它在眼中視網(wǎng)膜像的大小。,tanθ=y

16、´/l´y´= tanθ. l´= tanθ.(22.22-5.55)= tan5´.(22.22-5.55)=0.024×10-3mm,l´,折射面前折射率1，后4/3，曲率半徑5.55mm，前焦距-16.67mm ,后焦距22.22mm，F(xiàn)=60D,節(jié)點(diǎn)在折射面后5.55mm處（即折射面球心）,,三、眼的屈光問題,（一）、球性屈光不正基礎(chǔ)知識1．正視

17、：不調(diào)節(jié)時，5m外平行光聚焦于視網(wǎng)膜上2．遠(yuǎn)視：不調(diào)節(jié)時，5m外平行光聚焦于視網(wǎng)膜后；屈光力不夠或眼軸短3．近視：不調(diào)節(jié)時，5m外平行光聚焦于視網(wǎng)膜前；屈光力過大或眼軸長,4.遠(yuǎn)點(diǎn)與屈光不正遠(yuǎn)點(diǎn)：能看清的最遠(yuǎn)距離,正視： 遠(yuǎn)點(diǎn)在∞,近視：屈光力過強(qiáng),遠(yuǎn)點(diǎn)小于∞,遠(yuǎn)視：屈光力過弱,,遠(yuǎn)點(diǎn)大于∞（虛的）,矯正視力用的眼鏡，以近視為例，若遠(yuǎn)點(diǎn)距離為k，眼鏡把∞處的物體成像于k處

18、，這個像再作為物，在眼中成像于視網(wǎng)膜上。眼鏡：把∞處的物體成像于k處,,把這個需要佩戴的眼鏡屈光力叫非正視度，眼屈光，用R表示，R=1/k近視300度，遠(yuǎn)點(diǎn)在 處。近視400度，遠(yuǎn)點(diǎn)在 處。遠(yuǎn)點(diǎn)在50cm處,近視 度，。,F=1/k,眼軸長度(主點(diǎn)到視網(wǎng)膜)的計(jì)算：眼球：把遠(yuǎn)點(diǎn)k處的像成像于視網(wǎng)膜上。,l´=,=,折射面前折射率1，后4/3，曲率半徑5.55mm，前焦距-16.6

19、7mm ,后焦距22.22mm，F(xiàn)=60D,節(jié)點(diǎn)在折射面后5.55mm處（即折射面球心）,簡化為單一折射面（主點(diǎn)），位置在角膜后1.67mm處,例題2-2：如果眼的非正視度是+5.00D，則眼軸長度為？,L=,=……,=20.51mm,簡化為單一折射面（主點(diǎn)），位置在角膜后1.67mm處,例題2-3 某近視眼，R=-5D，則眼軸長度為：,L=,=……,=24.24mm,簡化為單一折射面（主點(diǎn)），位置在角膜后1.67mm處,以上兩題所