眼球生物和光学特性

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、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
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
以上两题所涉及的眼睛，具有平均的屈光力（60D），属 于轴性非正视眼。
相反的，拥有平均眼轴长度，但屈光力偏高或偏低的，属 于屈光性非正视眼。
实际是近视，还是远视，要看眼的屈光力 （60D）与眼轴长度一对矛盾的统一。
练习题
1、简述眼球的结构 2、简述简略眼的参数
同学们辛苦了！
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。
l´ y´
节点
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）
tanθ=y´/l´ y´= tanθ. l´ = tanθ.(22.22-5.55) = tan5´.(22.22-5.55) =0.024×10-3mm
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。
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
1 1 l l
1 f
1 k
1
1 f
F=1/k
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，。
焦点；主点、节点
1.像方焦点、焦平面；物方焦点、焦平面。
物空间
像空间
像方焦点、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
物方主平面 像方主平面 物方主点 像方主点
(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。
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，
这对放大率为1的共轭平面叫主平面。
4. 节点
（一）角膜的屈光力 角膜折射率1.376，房水折射率1.336
前表面曲率半径7.7mm：
n n
F r
=（1.376-1）/7.7×10-3 =+48.83D
后表面曲率半径6.8mm ：
F n n r
=（1.336-1.376）/6.8×10-3 =-5.88D
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。
4/3 = 60 D R
例题2-2：如果眼的非正视度是+5.00D，则眼 轴长度为？
4/3
L=
60 D R
=……
=20.51mm
简化为单一折射面（主点）， 位置在角膜后1.67mm处
例题ຫໍສະໝຸດ Baidu-3 某近视眼，R=-5D，则眼轴长度为：
4/3
L=
60 D R
=……
=24.24mm
简化为单一折射面（主点）， 位置在角膜后1.67mm处
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。
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。
1.聚散度是指在特定位置， 离光束交点越近，聚散度越 远，聚散度越 ；
的程度。距 ；距离光束交点越
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 。
眼球的生物和光学特性
南阳医专 医学技术系
(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。
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
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。
n n nn l l r
n n l l
F
4/3 1 F
l k
简化为单一折射面（主点）， 位置在角膜后1.67mm处
l´=
4/3 60D 1/ k
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)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。
(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。
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
n n nn l l r
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
n n n l l f
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。
3.简略眼
1.67mm
r=5.55mm
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
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
(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。
F总= F前+ F后=+42.95D
（二）晶状体 n=1
3.6mm
n=1.44
作用：折射、滤紫外线，调节
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