眼球的生物和光学特性课件

1 聚散度是指在特定位置 的程度 距离光束交点越近 聚散度越 距离光束交点越远 聚散度越 2 几何光学符号规则是 假定所有光线都从向 所有距离从透镜向左量为 向右量为 所有距离从光轴向下量为 向上量为 所有角度由光线向光轴顺时针量为 逆时针为 南阳医专医学技术系 南阳医专医学技术系 南阳医专医学技术系 南阳医专医学技术系 南阳医专医学技术系 南阳医专医学技术系 眼球的生物和光学特性 一 眼的生物特性 二 眼的光学特性 三 眼的屈光问题 一 眼的生物特性 眼睛是以光作为适宜刺激的视觉生物器官 外界物体发出或反射出来的光线 经过正常眼的屈光系统将发生折射 在视网膜上形成清晰缩小的倒像 眼睛生理上的变化和屈光方面的变化将会改变人的视觉状况或质量 因此 了解眼球的生物特性和光学特性至关重要 眼球的牛物结构和功能是了解眼球屈光状况和解决屈光问题的知识基础 同时 眼球作为人的整体中的一部分 人体的任何变化 如大脑 肢体 内脏 内分泌 心理因素等或不健康均会引起眼球或者视觉的变化 因此 在学习和工作中必须建立眼睛与人的整体概念 一 眼的生物特性人眼包括眼球 视路和眼附属器三部分 眼球近似球形 有如两个不同曲率半径的球而对合而成 其最外层的前表面 中央部分是透明的角膜 其余大部分为白色的巩膜 正常成人的眼球前后径平均为24mm 垂直径为23mm 水平径为23 5mm 眼球由眼球壁和眼球内容物构成 从外至里 与视觉信息传递和反应有关的主要结构如下 一 泪膜泪膜被吸附在球结膜 睑结膜和角膜上皮上 面积约为16cm2 它润滑了整个眼球前表面 形成角膜光滑的光学表面 泪膜本身是透明的 并保持一定的厚度 从光学的角度看 相当于一个透镜 根据泪液的性质分为三层 最外层是脂质层 主要由睑板腺分泌 中层是水层 又名浆液性泪液 主要由泪腺分泌 其中含无机盐 葡萄糖 微量元素和以蛋白 糖蛋白形式存在的各种表面活性生物聚合物 其中乳铁蛋白和溶菌酶是主要蛋白成分 最内层是黏液层 主要来自结膜的环状细胞 二 角膜角膜为稍向前凸的透明组织 略呈横椭圆形 横径为11 5 12mm 垂直径为10 5 11mm 直径小于10mm或大于13mm均为异常 角膜中央部厚度为0 5 0 55mm 从中央3度外开始增厚 周边部约lmm 角膜内无血管 以保持角膜的透明性 准分子激光通过对角膜瓣下基质层进行屈光性切削 从而降低瞳孔区的角膜曲率 达到矫正近视的目的 之所以产生称为准分子 是因为产生激光的不是稳定的分子 是在混合气体受到外来能量的激发所引起的一系列物理及化学反应中曾经形成但转瞬即逝的分子 其寿命仅为几十毫微秒 此种激光是一种超紫外线光波 此波长的激光吸收范围窄 激光的能量几乎完全被角膜上皮细胞和基质吸收 超过这个范围的组织不会吸收到激光 每一个激光脉冲可以切削0 2到0 25um厚度的生物组织 所以周围的组织不会损伤 三 巩膜巩膜质地坚韧 呈乳白色 由致密且相互交错的胶原纤维组成 前接角膜 在后部 与视神经交接处 巩膜分为内外两层 外2 3移行于视神经鞘膜 内1 3呈网眼状 称为巩膜筛板 四 虹膜虹膜为一圆盘状膜 自睫状体伸展到晶状体前面 虹膜的中央有一2 5 4mm的圆孔 称为瞳孔 受交感神经和副交感神经支配 瞳孔可以扩大或缩小 以调节进入眼内的光线 因此 从光学角度看 瞳孔类似光学仪器中的全自动光圈 五 前房和后房前房的前界为角膜的后面 后界为虹膜和瞳孔区晶状体的前面 前房内充满房水 容积约为0 2ml 前房中央部深为2 5 3mm 后房为虹膜后面 睫状体内侧 晶状体悬韧带前面和晶状体前侧面的环形间隙 后房通过瞳孔与前房相通 因此也充满房水 容积约0 06ml 房水的功能为营养角膜 晶状体及玻璃体 维持一定的眼内压 六 晶状体晶状体形如双凸透镜 富有弹性 由晶状体悬韧带 与睫状体联系 使其固定于虹膜后面 玻璃体前面 前后两面交接处称晶状体赤道部 两面的顶点分别为晶状体的前极和后极 晶状体相当于变焦镜头 七 玻璃体玻璃体为透明的胶质体 充满于玻璃体腔内 主要成分为水 玻璃体为重要的屈光介质 此外 它还对视网膜和眼球壁起支持作用 八 视网膜是一层透明的膜 后界位于视乳头周围 前界位于锯齿缘 视网膜后极部有一直径约2mm的浅漏斗 状凹陷区 称为黄斑 其中央有一小凹 称为黄斑中心凹 是视网膜上视觉最敏锐的部位 视网膜有丰富的血管 神经和视觉色素 两个图像相距十五厘米 右眼看左边的图 前后移动距离 左边的会消失 左眼反之 网膜上无感光细胞的部位称为盲点 盲点是视神经穿过的地方 这个地方没有视觉细胞 物体的影像落在这个地方也不能引起视觉 由于人眼的视神经是在视网膜前面 它们汇集到一个点上穿过视网膜连进大脑 如果一个物体的像刚好落在这个点上就会看不到 称为盲点 九 大脑视觉中枢外界物体在视网膜上成像后 通过光 化学反应 形成视觉神经冲动 经过多个神经元传递 沿视路将视觉信息传递到视觉中枢 形成视觉 从视网膜图像到大脑视皮质的视觉形成 其过程不足一个简单的传递 而是一个错综复杂的信息处理过程 其中包含图像的点点对应 左右眼的图像融合等 视网膜感受细胞之间拥有非常复杂的连接 大脑对外界景物的各种点 线 空间频率 水平或垂直方向等均有特定的渠道或区域进行识别 因此眼睛和大脑是目前任何电脑无法比拟的信息处理器 人类拥有两只眼睛 两只眼睛分别以细微偏差的角度注视物体 获得三维空间信息 形成立体视 两只眼睛在注视外界物体时 或静态注视 或运动扫视 或会聚阅读 双眼非常协同 大脑同时获得分别来自左右眼的信息 进行融合后获得精细的视觉 这就是双眼视 任何破坏双眼协同的问题 如斜视 隐斜视等都会产生严重的视觉问题 角膜巩膜虹膜前房和后房晶状体玻璃体视网膜大脑视觉中枢 二 眼的光学特性 复习回顾 1 单折射面的高斯公式 等号后边部分叫屈光力 体现了聚光本领的大小 单位屈光度D 2 透镜的高斯公式 等号后边部分叫屈光力 体现了聚光本领的大小 单位屈光度D 焦点 主点 节点 1 像方焦点 焦平面 物方焦点 焦平面 像方焦点 焦平面 推论A 物方的任意方向的平行光束 必汇聚于焦平面上 物方焦点 焦平面 物方焦点 焦平面 推论B 物方焦平面上任意一点发出的光束 会平行射出 2 物方主平面 主点 像方主平面 主点 物 像 这对放大率为1的共轭平面叫主平面 像方主平面像方主点 物方主平面物方主点 4 节点 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 后表面曲率半径6 8mm F总 F前 F后 42 95D 前表面曲率半径7 7mm n 1 44 3 6mm 二 晶状体 作用 折射 滤紫外线 调节 n 1 无调节时 前面曲率半径10mm 后前面曲率半径5mm 屈光力 19 00D最大调节时 前面曲率半径5 33mm 后前面曲率半径5mm 屈光力增加 三 模型眼1 精密模型眼 角膜 晶状体 曲率半径 可定出主点 节点 焦点2 简化模型眼 单一曲面 A 简化为单一折射面 主点 位置在角膜后1 67mm处 B 折射面前折射率1 后4 3 曲率半径5 55mm 前焦距 16 67mm 后焦距22 22mm F 60D 节点在折射面后5 55mm处 即折射面球心 正视状态 无穷远处成像于视网膜从折射面到视网膜22 22mm故视网膜到角膜距离22 22 1 67 23 89mm各个位置如图 节点 焦点 3 简略眼 y 例题 某物在5m处对眼的光心所成角度为5 求它在眼中视网膜像的大小 tan y l y tan l tan 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 曲率半径5 55mm 前焦距 16 67mm 后焦距22 22mm F 60D 节点在折射面后5 55mm处 即折射面球心 三 眼的屈光问题 一 球性屈光不正基础知识1 正视 不调节时 5m外平行光聚焦于视网膜上2 远视 不调节时 5m外平行光聚焦于视网膜后 屈光力不够或眼轴短3 近视 不调节时 5m外平行光聚焦于视网膜前 屈光力过大或眼轴长 4 远点与屈光不正远点 能看清的最远距离 正视 远点在 近视 屈光力过强 远点小于 远视 屈光力过弱 远点大于 虚的 矫正视力用的眼镜 以近视为例 若远点距离为k 眼镜把 处的物体成像于k处 这个像再作为物 在眼中成像于视网膜上 眼镜 把 处的物体成像于k处 把这个需要佩戴的眼镜屈光力叫非正视度 眼屈光 用R表示 R 1 k近视300度 远点在处 近视400度 远点在处 远点在50cm处 近视度 F 1 k 眼轴长度 主点到视网膜 的计算 眼球 把远点k处的像成像于视网膜上 l 折射面前折射率1 后4 3 曲率半径5 55mm 前焦距 16 67mm 后焦距22 22mm F 60D 节点在折射面后5 55mm处 即折射面球心 简化为单一折射面 主点 位置在角膜后1 67mm处 例题2 2 如果眼的非正视度是 5 00D 则眼轴长度为 L 20 51mm 简化为单一折射面 主点 位置在角膜后1