Оптическая система глаза

Оптическая система глаза — строение и функции, диагностика и заболевания — сайт

Оптическая система глазного яблока представляет собой несколько образований, участвующих в преломлении световых волн. Это необходимо для того, чтобы лучи, идущие от предмета, сфокусировались четко на плоскости сетчатки. В результате появляется возможность получить ясное и четкое изображение.

Строение оптической системы глаза

В состав оптической системы глаза входят следующие элементы:

При этом у всех структурных компонентов глаза имеются свои характерные особенности:

  • Форма глаза не абсолютно сферична;
  • В наружных отделах преломляющая сила хрусталика меньше, нежели во внутренних слоях;
  • Глаза могут несколько различаться по форме и размерам.

Физиологическая роль оптической системы глаза

Основные функции, которые обеспечивает оптическая система глаза, представлены ниже:

  • Необходимая степень преломления лучей;
  • Фокусировка изображения и предметов строго в плоскости сетчатки;
  • Создание необходимой длины оси зрения.

В результате человек может воспринимать предметы в объеме, четко и в цвете, то есть к мозговым структурам поступают сигналы о реалистичном изображении. При этом глаз способен воспринимать темное и светлое, а также цветовые показатели, то есть обладает функцией светоощущения и цветоощущения, соответственно.

Для оптической системы глаза человека присущи следующие характеристики:

1. Бинокулярность – способность воспринимать объемное изображение обоими глазами, при этом предметы не раздваиваются. Это происходит на рефлекторном уровне, один глаз выступает в качестве ведущего, второй – ведомого.2. Стереоскопичность позволяет человеку определить приблизительное расстояние до предмета и оценить рельеф и очертания.

3. Острота зрения определяется способностью различить две точки, которые находятся друг от друга на определенном расстоянии.

Видео о строении оптической системы глаза

Симптомы поражения оптической системы глаза

Все эти состояния могут сопровождаться нижеприведенной симптоматикой:

  • Затуманивание зрения;
  • Снижение общей остроты зрения;
  • Невозможность четко различить предметы, которые расположены вблизи или вдали;
  • Двоение в глазах вследствие нарушения бинокулярности;
  • Перенапряжение и головная боль;
  • Повышенная утомляемость.

Методы диагностики при поражении оптической системы глаза

При оценке работы оптической системы в целом необходимо четко определить, какой из глаз является ведущим, а какой – ведомым.

Это легко определить путем простого теста. При этом необходимо смотреть сквозь отверстие в темном экране попеременно правым и левым глазом. В том случае, если глаз ведущий, то картина не перемещается. Если же глаз ведомый, то происходит смещение картинки.

Для диагностики заболеваний необходимо выполнить ряд методик:

  • Визометрия необходима для определения остроты зрения. Ее можно проводить и на фоне очковой коррекции, чтобы подобрать линзы.
  • Скиаскопия помогает получить объективные данные о величине рефракции.
  • Автоматическая рефрактометрия.
  • Офтальмометрия позволяет определить преломляющую силу роговицы.
  • Пахиметрия измеряет толщину роговицы на разных участках.
  • При кератоскопии врач рассматривает роговицу сквозь линзу.
  • УЗИ глазного яблока.
  • Фотокератотопография.
  • Офтальмоскопия изучает глазное дно и сетчатую оболочку.
  • Биомикроскопическое исследование.

Следует еще раз напомнить, что оптическая система глаза является важнейшей в структуре этого органа. Она позволяет получить качественное изображение на сетчатой оболочке.

Это возможно за счет реализации нескольких механизмов, к которым относят бинокулярность, рефракцию, стереоскопичность и некоторые другие. При поражении хотя бы одной структуры этой сложной системы, работа ее нарушается.

Поэтому так важна ранняя диагностика. Только при таком условии можно сохранить насыщенное и четкое зрение.

Заболевания оптической системы глаза

Среди заболеваний, которые приводят к поражению оптической системы, выделяют следующие:

Источник: https://mosglaz.ru/blog/item/1025-opticheskaya-sistema-glaza.html

Оптическая система глаза

Хрусталикразделяетвнутреннюю поверхность глаза на двекамеры:переднююкамеру, заполненную водянистой влагой,и заднюю камеру, заполненную стекловиднымтелом.Хрусталик представляет собой двояковыпуклуюэластичную линзу, которая крепится намышцах ресничного тела. Ресничное телообеспечивает изменение формы хрусталика.

Сокращениеили расслабление волокон ресничноготела приводит к расслаблению илинатяжению цинновых связок, которыеотвечают за изменение кривизны хрусталика.

Глазпозвоночных часто сравнивают сфотокамерой, так как система линз(роговица и хрусталик) дает перевернутоеи уменьшенное изображение объекта наповерхности сетчатки.( Герман Гельмгольц).

Количествопроходящего через хрусталик светарегулируется переменной диафрагмой (зрачком),а хрусталик способен фокусировать болееблизкие и более удаленные объекты.

Оптическаясистема- диоптрический аппарат- представляетсобой сложную, неточно центрированнуюсистему линз, которая отбрасываетперевернутое, сильно уменьшенноеизображение окружающего мира на сетчатку(мозг «переворачивает обратноеизображение, и оно воспринимается какпрямое) Оптическуюсистему глаза составляют — роговица,водянистая влага, хрусталик и стекловидноетело.

Припрохождении лучей через глаз онипреломляются на четырех поверхностяхраздела:

1. Между воздухом и роговицей

2. Между роговицей и водянистой влагой

3. Между водянистой влагой и хрусталиком

4.Между хрусталиком и стекловидным телом.

Преломляющиесреды имеют разные показатели преломления.

{Сложностьоптической системы глаза затрудняетточную оценку хода лучей внутри него и оценку изображения на сетчатке.Поэтому пользуются упрощенной моделью- «редуцированным глазом», в которомвсе преломляющие среды объединяют вединую сферическую поверхность и ониимеют один и тот же показатель преломления.

Большаячасть преломления происходит припереходе из воздуха в роговицу — этаповерхность действует как сильная линзав 42 D, а также на поверхностях хрусталика.

Преломляющая сила

Преломляющаясила линзы измеряется ее фокуснымрасстоянием (f). Это то расстояние позади линзы, накотором параллельные пучки светасходятся в одной точке.

Узловаяточка-точка в оптической системе глаза черезкоторую лучи идут не преломляясь.

Преломляющаясила рефракций любой оптической системывыражается в диоптриях.

Диоптрия-равна преломляющей силе линзы с фокуснымрасстоянием 100см или 1 метр

Оптическаясила глаза вычисляется как обратноефокусное расстояние:

1/f=D

гдеf-заднее фокусное расстояние глаза(выраженное в метрах)

Внормальном глазу общая преломляющаясила диоптрического аппарата составляет59Dприрассматривании далеких предметови 70,5D —при рассматриванииблизких предметов.

Аккомодация

Дляполучения четкого изображения предметана каком-то определенном расстоянииоптическая система должна бытьперефокусирована. Для этого существуют2-а простых способа –

а)смещениехрусталика относительно сетчатки, какв фотокамере (у лягушки); -( УильямБейц–американский офтальмолог –теориясвязана с поперечными и продольнымимышцами -19 век)

б)или увеличение его преломляющей силы(у человека)– ( Герман Гельмгольц).

Приспособлениеглаза к ясному видению удаленных наразное расстояние предметов называют- аккомодацией.

Аккомодацияпроисходит путем изменения кривизныповерхностей хрусталика при помощинатяжения или расслабления ресничноготела.

Усилениерефракции хрусталика при аккомодациина ближнюю точку достигается увеличениемкривизны его поверхности, т.е. онстановится более округлым, а на дальнююточку плоским.Изображение на сетчатке получаетсядействительным уменьшенным и обратным.

Приаккомодации происходят изменениякривизны хрусталика, т.е. его преломляющейспособности.

Изменениякривизны хрусталика обеспечиваетсяего эластичностьюи цинновыми связками,которые прикреплены к ресничному телу.В ресничном теле находятся гладкомышечныеволокна.

Приих сокращении тяга цинновых связокослабляется (они всегда натянуты ирастягивают капсулу сжимающую иуплощающую хрусталик). Хрусталиквследствие своей эластичности принимаетболее выпуклую форму, если происходитрасслабление цилиарной мышцы (ресничноетело) — цинновые связки натягиваются ихрусталик уплощается.

Такимобразом,ресничныемышцы являются аккомодационными мышцами.Онииннервируются парасимпатическиминервными волокнамиглазодвигательного нерва. Если закапатьатропин(выключается парасимпатическая система)нарушаетсяближнее зрение,так как происходит расслаблениересничного тела и натяжение цинновыхсвязок — хрусталик уплощается.Парасимпатическиевеществапилокарпини эзерин-вызываютсокращение ресничной мышцы и расслабление цинновых связок.

Хрусталикимеет выпуклую форму.

Вглазу с нормальной рефракцией резкоеизображение далекого объекта на сетчатке образуется только в том случае,если расстояние между передней поверхностироговицы и сетчаткой составляет 24,4 мм(в среднем 25-30см)

Расстояниенаилучшего зрения— это расстояние, на котором нормальныйглаз испытывает наименьшее напряжениепри рассматривании деталей предмета.

Длянормального глаза молодого человекадальняяточка ясного видения лежит в бесконечности.

Ближняяточка ясного видения находится нарасстоянии 10 см от глаза(ближе четко видеть нельзя лучи идутпараллельно).

Свозрастом из-за отклонения формы глазаили преломляющей силы диоптрическогоаппарата эластичность хрусталикападает.

Впожилом возрасте ближняя точка сдвигается(старческая дальнозоркость илипресбиопия),так в25 лет ближняяточка располагается на расстоянии ужеоколо 24см,а к 60годам уходит на бесконечность.

Хрусталик с возрастом становится менееэластичным и при ослаблении цинновыхсвязок его выпуклость или не изменяетсяили изменяется незначительно. Поэтомуближайшая точка ясного виденияотодвигается от глаз. Коррекция этогонедостатка за счет двояковыпуклых линз.

Существуют еще две аномалии преломлениялучей (рефракции) в глазу.

1.Близорукость или миопия (фокусперед сетчаткой в стекловидном теле).

2.Дальнозоркость или гиперметропия (фокусперемещается за сетчатку).

Основнойпринцип всех дефектов состоит в том,чтопреломляющаясила и длина глазного яблоканесогласуется между собой.

Примиопии— глазноеяблоко слишком длинно, а преломляющаясила имеет нормальную величину.Лучисходятся перед сетчаткойв стекловидном теле, а на сетчаткевозникает круг расстояния. У близорукогодальняя точка ясного видения находитсяне в бесконечности, а на конечном, близкомрасстоянии. Корректирование — необходимоуменьшитьпреломляющую силу глаза, используявогнутые линзы с отрицательнымидиоптриями.

Пригиперметропиии пресбиопии(старческая),т.е.дальнозоркости,глазноеяблоко является слишком коротким ипоэтому параллельные лучи отдалекихпредметов собираются сзади сетчатки,а на ней получается расплывчатоеизображение предмета. Этот недостатокрефракции может быть компенсированпутем аккомодационного усилия, т.е.увеличением выпуклости хрусталика.Коррекцияс помощью положительных диоптрий, т.е.двояковыпуклых линз.

Астигматизм— (относится к аномалиям рефракции)связан с неодинаковымпреломлением лучейв разных направлениях (н-р по вертикальномуи горизонтальному меридиану). Все людив небольшой степени являются астигматиками.Это связано с несовершенством строенияглаза в результате нестрогой сферичности роговицы(используют цилиндрические стекла).

Источник: https://StudFiles.net/preview/5244686/page:2/

Оптическая система глаза — строение и функции, симптомы и болезни

Человек способен воспринимать предметы внешнего мира посредством анализа их изображений на сетчатке. До того как на сетчатке сформировалось изображение, поток света проходит достаточно длинный путь.

Орган зрения, в функциональном отношении, подразделяется на светопроводящий и световоспринимающий отделы. Светопроводящий отдел включает прозрачные среды органа зрения — хрусталик, роговицу, влагу передней камеры, а также стекловидного тела. Сетчатка глаза является световоспринимающим отделом. Изображение любого из окружающих нас предметов оказываются на сетчатке пройдя оптическую систему глаза.

Луч света, отраженный от рассматриваемого предмета, проходит 4 преломляющие поверхности. Это поверхности роговицы (задняя и передняя), а также поверхности хрусталика (задняя и передняя). Каждая такая поверхность несколько отклоняет луч от его начального направления, собственно поэтому на конечном этапе зрительного пути — в фокусе появляется перевернутое, но реальное изображение наблюдаемого предмета.

Путь световых лучей и величины

Преломление света в средах глазной оптической системы носит название процесса рефракции. Учение о рефракции основано на законах оптики, дающих характеристики распространению световых лучей в различных средах.

Оптической осью глаза принято называть прямую линию, проходящую через центральные точки всех преломляющих поверхностей. Световые лучи, которые падают параллельно данной оси, преломляются и сходятся в основном фокусе зрительной системы. Лучи эти отражены от бесконечно удаленных объектов, поэтому, главным фокусом оптической системы, принято называть точку оптической оси, где возникают изображения бесконечно удаленных объектов.

Световые лучи, отраженные от предметов, находящихся на конечных расстояниях, сходятся в дополнительных фокусах. Дополнительные фокусы локализуются дальше основного, ведь фокусировка расходящихся лучей происходит с применением дополнительной преломляющей силы. При этом, чем сильнее расходятся лучи (чем ближе линза к источнику данных лучей), тем большая сила преломления необходима.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Доппельгерц для глаз

Основными характеристиками оптической системы глаза, принято считать: радиус кривизны поверхностей хрусталика и поверхностейроговицы, длину оси глаза, глубину передней камеры, показатели толщины хрусталика и роговицы, а также индекс преломления прозрачных сред.

Измерение данных величин (кроме данных преломления) выполняются с помощью методов офтальмологического обследования: ультразвуковых, оптических и рентгенологических. Ультразвуковые и рентгенологические исследования позволяют выявить длину оси глаза. Посредством оптических методов проводят измерение составляющих преломляющего аппарата, длина оси определяется путем вычислений.

В связи с широким распространением оптико-реконструктивной микрохирургии: лазерной коррекции зрения ( Lasik либо кератомилез, оптической кератотомии, имплантаций искусственного хрусталика, кератопротезирования), расчеты элементов оптической системы глаза необходимы в работе офтальмохирургов.

Видео об оптической системе глаза

Формирование оптической системы

Давно доказано, что глаза новорожденных детей, обычно, имеют слабую рефракцию. Усиление ее происходить только в процессе развития. Таким образом степень дальнозоркости уменьшается, затем слабая гиперметропия постепенно становится нормальным зрением, а иногда переходит в миопию.

В течение первых трех лет жизни орган зрения ребенка интенсивно растет, увеличивается рефракция роговицы, вследствие удлинения переднее-задней глазной оси. К семи годам глазная ось достигает 22 мм, что составляет уже 95% размера глаз взрослого человека.

При этом, глазное яблоко продолжает расти до 15 лет.

Симптомы поражения оптической системы глаза

  • Снижение остроты зрения вблизи или вдаль.
  • Появление искажений зрения.
  • Боль в глазах.
  • Астенопия.
  • Диплопия.
  • Затуманивание зрения.
  • Вспышки в глазах.

Болезни оптической системы глаза

Источник: https://mgkl.ru/patient/stroenie-glaza/opticheskaya-sistema-glaza

Оптическая система глаза — функции, отделы, аберрации

Оптическая система глаза – это сложная система, выполняющая определенные функции и состоящая из нескольких отделов. Оптическая система человеческого глаза включает:

  • роговицу глаза;
  • влагу передней камеры глаза;
  • хрусталик;
  • тело стекловидное.

Всю преломляющую силу глаза определяет общая величина радиусов (это относится к передней поверхности роговицы), величина задней и передней поверхностей хрусталика, общее расстояние между ними, а также показатели уровня преломления водянистой влаги, роговицы, стекловидного тела и хрусталика. Не учитывают только оптическую силу, относящуюся к задней поверхности роговицы, так как показатели преломления у водянистой влаги и тканей роговицы практически одинаковы. Как выяснено, преломление световых лучей возможно только на границе сред, отличающихся коэффициентом преломления.

Условно считается, что преломляющие поверхности всего глаза имеют форму сферы и их оси оптические полностью совпадают. Из этого следует, что глаз человека является центрированной системой. На самом деле оптическая система глаза не избавлена от погрешностей, их виды различны.

Например, роговица полностью сферична только в своей центральной части, общий показатель преломления внутренних слоев хрусталика больше, чем его же наружных слоев. В двух расположенных перпендикулярно друг другу плоскостях степень преломления лучей будет неодинакова.

Отличаются и оптические характеристики обоих глаз человека, причем данное отличие существенно, но определить это точно не всегда удается. Все эти особенности в строении оптической системы глаза затрудняют точное вычисление констант глаза человека.

Преломляющая способность всей оптической системы глаза человека оценивается с использованием условной единицы, которая обозначается термином «диоптрия». Сокращенно в офтальмологии диоптрия обозначается «дптр». Одна дптр условно соответствует силе линзе с главным расстоянием в фокусе в 1 метр. Диоптрия (D) – это величина, обратная глазному фокусному расстоянию, которое обозначается буквой F. Формула этого соотношения D = 1/F.

Из этого следует, что линза с величиной фокусного расстояния в 0,5 метра имеет преломляющую силу в 2,0 дптр, величина 2 м соответствует 0,5 дптр, что можно рассчитать по формуле. Выпуклые (то есть собирающие) линзы имеют преломляющую силу, которая обозначается знаком «+». Преломляющая сила вогнутых ( то есть рассеивающих) линз обозначается знаком «–». Сами виды линз за счет этого свойства называют положительными или отрицательными.

Отрицательную линзу от положительной можно отличить с помощью самой простой манипуляции. Исследуемую линзу нужно расположить от глаза на расстоянии в несколько сантиметров, после чего ее нужно перемещать горизонтально.

Если при проведении этого эксперимента вы будете рассматривать предмет сквозь положительную линзу, то его изображение будет одновременно с движением линзы смещаться в противоположную сторону.

Если проверяется отрицательная линза, то предмет, рассматриваемый сквозь линзу, смещается в ту же сторону, куда она вами передвигается.

Как и любым другим оптическим системам, человеческому глазу свойственно возникновение дефектов, которые приводят к снижению и изменению качественных характеристик изображений объекта на глазной сетчатке. Дефекты, характерные для оптической системы глаза, – это аберрация глаза.

Сферическая аберрация глаза возникает всегда вследствие того, что лучи, выходящие из точечного светового источника, собираются не в одной нужной точке, а в небольшой зоне, которая находится на оптической оси глаза. Для нормально функционирующего глаза человека глубина этой зоны варьируется от 0,5 и до 1,0 дптр.

Хроматическая аберрация глаза приводит к тому, что лучи, относящиеся к коротковолновой части спектра, то есть сине-зеленые, пересекаются на меньшем расстоянии от роговицы глаза, если сравнить их с лучами длинноволновой части спектра, то есть красными. Промежуток между фокусами этих двух групп лучей может доходить до 1,0 дптр.

Также практически у каждого человека есть еще один вид аберрации глаза, обусловлена она тем, что нет идеальной сферичности у преломляющихся поверхностей хрусталика и роговицы. Асферичность роговицы условно устраняется наложением на роговицу воображаемой пластинки, которая превращает глаза человека в полностью идеальную и завершенную сферическую систему.

Отсутствие сферичности определяет неравномерное распределение света извне на сетчатке – светящаяся точка приводит к образованию на сетчатке сложного по виду изображения. На этом изображении могут выделяться зоны максимальной освещенности.

В настоящее время много исследований проводится для изучения влияния последней аберрации на максимально достижимую остроту зрения. Ученые пытаются так скорректировать зрение в нормальном глазу, чтобы добиться еще большего процента четкости изображения и видимости максимально дальнего объекта. То есть исследования ученых сводятся к возможности создать «суперзрение».

Клиническая и физическая рефракция

Рефракция глаза имеет следующее определение: «преломляющая сила глаза, обозначаемая в диоптриях». Рефракция глаза физическая у человека может варьироваться от 51,8 и до 71,3 дптр, это определено с помощью многочисленных исследований.

Для четкого изображения любой внешней картинки важна не только преломляющая сила всей оптической системы, но и способность этой силы фокусировать световые лучи на сетчатке. Поэтому в офтальмологии также используется такой термин, как рефракция глаза.

Клиническая рефракция глаза – это соотношение, возникающее между положением сетчатки и преломляющей силой или, иначе говоря, соотношение между длиной переднезадней оси глаза и задним фокусным расстоянием всей оптической системы. Клиническую рефракцию глаза подразделяют на динамическую и статическую.

Статическая рефракция позволяет получить изображение на сетчатке в момент максимального расслабления аккомодации. Статическую рефракцию можно воспринимать как условный символ, который отражает структурные особенности глаза человека как оптической камеры, ответственной за формирование изображения на сетчатке.

Знания обо всех функциональных особенностях, относящихся к оптической системе глаза, позволяют офтальмологам решать многие вопросы о характеристиках зрительной деятельности в обычных условиях. Судить об оптической системе глаза позволяет динамическая рефракция. Этим термином обозначают преломляющую силу в оптической системе глаза относительно сетчатки при функционирующей аккомодации.

Аккомодация и динамическая рефракция

В привычных, естественных для глаза условиях преломляющая сила в оптической системе постоянно меняется в соответствии с выполняемыми задачами зрения. То есть в это время действует не статическая рефракция, а динамическая. Такие изменения в рефракции достигаются за счет механизма аккомодации, который запускается при определенных обстоятельствах.

Динамическую рефракцию и аккомодацию глаза считают близкими, но не совсем идентичными понятиями. Аккомодация – это главный механизм развития динамической рефракции глаза. Проще говоря, недействующая аккомодация и сетчатка – это статическая рефракция, тогда как о динамической рефракции можно говорить тогда, когда аккомодация начинает действовать.

Аккомодация – это латинское слово, и обозначает оно приспособление. Иначе говоря, аккомодация – это приспособительная глазная функция, которая обеспечивает четкость предметов, расположенных на самых разных расстояниях от глаза.

Динамическую рефракцию можно рассматривать как функциональную систему, работа которой основана на принципах саморегулирования. Назначение этой динамической рефракции – обеспечение четкого фокусирования на сетчатке поступающих изображений, независимо от изменения расстояний от глаза до воспринимаемого им объекта.

Если на определенном расстоянии до видимого объекта кривизна хрусталика становится недостаточной для того, чтобы четко спроектировать картинку на сетчатку, то информация об этом изменении поступит по каналам обратной связи в центр, где происходит аккомодационная иннервация. Из этого центра к самому хрусталику и цилиарной мышце поступит сигнал, который состоит из информации, влияющей на изменение преломляющей силы.

Произойдет соответствующая коррекция, и изображение объекта в глазу совпадет с плоскостью сетчатки. После этого необходимость в дальнейшем воздействии на цилиарную мышцу устранится. Под влиянием различных изменений может измениться тонус цилиарной мышцы, в результате этого картинка на сетчатке расфокусируется, что приведет к формированию сигнала о появлении ошибки.

За этим сигналом вновь возникнет корректирующее воздействие на весь хрусталик.

Под динамической рефракцией можно понимать следящую систему в момент перемещения видимого объекта в переднезаднем направлении. Стабилизирующая функция рефракции возникает, когда фиксируется неподвижный объект.

В ходе исследований установлено, что порог ощущения нечеткого изображения на глазной сетчатке, при котором возникает регулирующее воздействие на цилиарную мышцу, составляет примерно 0,2 дптр.

Аномалии рефракции, возникающие при заболеваниях и повреждениях, приводят к зрительному утомлению. Это так называемая астенопия. Проявляться астенопия может различными симптомами – слезотечением, резью в глазах, затуманиванием зрения, головной болью.

Источник: http://samvizhu.ru/stroenie-glaza/rabota-opticheskoj-sistemy-glaza-refrakciya.html

Оптическая система глаза

Оптическая система глаза

Глаз – сложная оптическая система.

В отличие от других, созданных руками человека, оптических систем, она является саморегулирующейся. Хрусталик самостоятельно изменяет свою форму для фокусировки изображения объекта на сетчатке. Кроме этого, глаз человека – очень компактная оптическая система, она обеспечивает широкий обзор, работает в широком диапазоне освещенности, отсутствуют проблемы с центровкой изображения.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Таблица для определения остроты зрения

К структурам оптической системы относятся:

  • Роговица, обеспечивающая первичное преломление лучей;
  • Передняя камера, незначительно преломляющая лучи;
  • Радужная оболочка и зрачок, регулирующие освещенность сетчатки;
  • Стекловидное тело, пропускающее лучи через себя;
  • Сетчатка, получающая и первично обрабатывающая изображение.

Оптическая система глаз

Один из самых главных показателей работы оптической системы – это сила преломления (рефракция), которая отображает степень изменения угла падения лучей.

Рефракция происходит в оптической системе 4 раза в передних и задних поверхностях роговицы и хрусталика и незначительно в жидких средах глаза. Чем выше рефракционная способность глаза, тем сильнее преломляются лучи в оптической системе. Средняя сила преломления глаза – 60 м-1 или 60 диоптрий (D).

В оптической системе человека есть несколько осей. Главные – это оптическая ось и зрительная ось.

  1. Оптическая ось – это длина между наиболее отдаленными точками глазного яблока, передним и задним полюсами, проходящая через центр хрусталика.
  2. Зрительная ось – расстояние между видимым объектом и серединой центральной ямки. Разница между ними – 5º.

Роговица глаза

Расстояние между передними полюсами глаз, составляющее около 60 мм, делает возможным видеть окружающий мир в 3D (стереоскопическое зрение) и иметь обзор по горизонтали чуть больше 200º, по вертикали – около 120º. Поля зрения человека: в области виска – 105º, в области носа – до 60º, вверх/вниз – по 90º, кроме случаев анатомических затруднений.

Роговица

Это прозрачная структура оптической системы, изогнутая в поперечном сечении. 40 D, почти 2/3 преломляющей силы глаза, приходится на роговицу, которая включает несколько слоев с тонкой слезной пленкой впереди. Передняя поверхность роговицы, находящаяся в контакте с воздухом, более изогнута и обладает большей преломляющей силой (48 D) по сравнению с задней (-8 D), которая имеет малую разницу преломляющей способности с водянистой влагой.

Передняя камера

Заполненная водянистой влагой, на 98% состоящей из воды, передняя камера как структура оптической системы обеспечивает преломление приблизительно в 1,33 D. Углубление камеры при какой-либо патологии на каждый миллиметр приводит к увеличению преломления на 1 D.

Радужка и зрачок

Благодаря мышечным волокнам радужной оболочки возможно изменение диаметра зрачка, т. е. регулирование количества света, проходящего сквозь оптическую систему. При высокой освещенности зрачки сужены, что обеспечивает попадание прямых лучей на центральную ямку (область лучшего зрения в оптической системе). В норме при суженных зрачках улучшается зрение у больных с астигматизмом. Если в этом случае зрение ухудшается, это может говорить о дегенеративных процессах в макуле.

В сумерках/в темноте зрачки расширяются, что приводят к двум эффектам:

  1. Оптическая система и сетчатка, в частности, получает больше света, что обеспечивает лучшую видимость.
  2. На большую площадь сетчатки падают прямые лучи, т. е. в процесс зрения вовлекаются и палочки.

Оптическая система теряет способность к саморегуляции под воздействием эмоций, лекарственных веществ, наркотиков, при травмах, инфекциях нервной системы, что отображается на зрении. Чрезмерное расширение зрачка приводит к размыванию изображения при астигматизме, т. к. в зрении начинают участвовать участки роговицы с неодинаковой преломляющей силой.

Хрусталик

Эта сложная линза состоит из множества радиально расположенных волокон (клеток, утративших свои ядра) и выполняет две главные функции в оптической системе: преломляет лучи (рефракция хрусталика составляет около 1/3 силы глаза) и обеспечивает фокусировку изображения с помощью аккомодации. Аккомодация – изменение фокуса – происходит следующим путем:

  1. Цилиарные мышцы сокращаются, и зонулы, поддерживающие хрусталик, расслабляются.
  2. Хрусталик становится округлым больше в передней части, утолщается в центре, изменяет кривизну.
  3. Уменьшается глубина передней камеры.

Рост хрусталика продолжается всю жизнь. Новые волокна укладываются поверх старых, поэтому с возрастом увеличивается его толщина: при рождении это 3,5 мм, у взрослого – до 5 мм. Передняя кривизна больше задней: 11-12 мм против 6 мм. В молодом возрасте рефракционные возможности хрусталика как части оптической системы варьируются от 20 до 33 D.

Крупнейшая остаточная аберрация хрусталика – это хроматическая аберрация, что объясняется разным преломлением волн разной длины. При одинаковой интенсивной освещенности наибольшая хроматическая аберрация будет для синих и фиолетовых частей изображения и наименьшая – для желтого и зеленого цветов, находящихся в середине видимого спектра.

Объекты, окрашенные в фиолетовый и желтый или фиолетовый и синий цвета, могут выглядеть расплывчатыми, потому что изображения в двух различных цветах не могут быть в отличном фокусе оптической системы одновременно. С возрастом эта особенность усиливается. Если в 20 лет хрусталик поглощает 30% волн синего спектра, то к 60 годам – это целых 60%.

Еще одна особенность хрусталика – это большее преломление лучей на периферии.

Сетчатка

В стекловидном теле преломления не происходит. Изображение на сетчатке после прохождения через все среды оптической системы и преломления в них становится уменьшенным и перевернутым.

Сетчатка глаза

Дальнейшая обработка в зрительной коре приводит к его нормализации. Воспринимается оно фоторецепторами центральной ямки (1,5 мм в диаметре). Здесь находится максимальная концентрация колбочек, поэтому изображение является не только цветным, но и очень четким. В месте выхода из глазного яблока зрительного нерва отсутствуют клетки, имеются только волокна. Эта область именуется слепым пятном (размеры — 2 мм х 1,5 мм).

Оптическая система человека: стереоскопическое или 3D-зрение

Источник: http://GlazKakAlmaz.ru/stroenie-glaza/opticheskaya-sistema-glaza.html

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГЛАЗА И НАРУШЕНИЯ ЗРЕНИЯ

Оптическая система глаза человека состоит из различных элементов, которые преломляют световые лучи, после прохождения по различным средам отклоняющиеся от своей траектории, и механизмов, отвечающих за надлежащую фокусировку изображений на сетчатке: когда эти механизмы перестают функционировать должным образом, появляются проблемы со зрением.

Для четкого восприятия предмета необходимо, чтобы его изображение формировалось на сетчатке, иначе человек будет видеть предмет нечетко. В оптическую систему глаза входят прежде всего роговица и хрусталик, по своей природе приспособленные для созерцания далеко расположенных предметов.

Для того чтобы рассмотреть предмет, находящийся далее чем в пяти метрах от глаза, хрусталик должен принять сплющенную форму — тогда лучи света, исходящие от далеко расположенных предметов, попадут в его фокус и на сетчатке появится их четкое изображение. При рассматривании предметов, расположенных ближе, если форма хрусталика не изменится, изображение на сетчатке будет расплывчатым.

Этого не происходит, поскольку глаз располагает механизмом аккомодации хрусталика, суть которого такова: когда человек смотрит на близкий предмет, цилиарная мышца сокращается и хрусталик меняет свою форму, становится выпуклым — световые лучи, исходящие от предмета, фокусируются на сетчатке.



Близорукость — это дефект зрительной рефракции (преломления), из-за которого лучи света, исходящие от предметов, расположенных далеко, фокусируются перед сетчаткой и как следствие человек видит их нечетко. Это происходит потому, что глазное яблоко имеет больший диаметр, чем в нормальном состоянии.

Близорукость можно легко корректировать, используя вогнутые оптические линзы или нося очки с такими линзами, — они увеличивают фокус глаза, благодаря чему изображение дальних предметов попадает точно на сетчатку.

Также сегодня для коррекции зрения можно прибегнуть к хирургическим методам: с помощью лазера изменить кривизну роговицы, а с ней и способность к преломлению лучей хрусталиком.



Дальнозоркость — это дефект зрительной рефракции, из-за которого лучи света, исходящие от предметов, расположенных близко, фокусируются за сетчаткой и как следствие человек видит их нечетко.

Это происходит потому, что глазное яблоко человека имеет меньший диаметр, чем в нормальном состоянии.

Дальнозоркость можно легко корректировать, используя выгнутые оптические линзы или нося очки с такими линзами, — они уменьшают фокус глаза, благодаря чему изображение близких предметов попадает точно на сетчатку.


Астигматизм — это нарушение зрения, происходящее из-за нарушения кривизны роговицы и провоцирующее появление

искаженного изображения предметов на сетчатке. Здоровая роговица имеет полусферическую форму, и кривизна всех ее меридианов практически одинакова: световые лучи, пересекающие роговицу, собираются в одной плоскости и позволяют получать четкое изображение и форму предмета.

При астигматизме, когда кривизна роговицы по меридианам неодинакова и нарушена осевая симметрия, световые лучи, проникая через роговицу, проецируются в разных плоскостях на сетчатке, — это является причиной того, что человек видит предметы искаженно. Астигматизм корректируется с помощью цилиндрических линз, которые отклоняют в сторону световые лучи на нужной оси, тогда как на другие они не влияют.

Состояние глаза и сама способность видеть могут ухудшиться вследствие самых различных причин. Ухудшение зрения и заболевания глазного яблока могут иметь разные степени тяжести и последствия; некоторые из них встречаются часто, другие очень редко, но все их объединяет одно; из-за болезней глазного яблока наше зрение ухудшается и мы получаем меньше информации из окружающего мира.



Это нарушение заключается в утрате параллельности глазных осей, благодаря которой глаза направлены на один объект, то есть одна глазная ось постоянно отклонена от другой. Проблема заключается в парализации или отсутствии координации внешних мышц глаза, которые отвечают за его движения и позволяют мозгу получать дополняющие образы от обоих глаз.

Последствия косоглазия зависят от возраста, в котором оно появилось у человека. Когда косоглазие появляется в зрелом возрасте, из-за него возникает двойное зрение, поскольку в каждом глазу формируется различный образ и мозг не может слить их в одно изображение.

Когда косоглазие появляется в детстве, из-за него не развивается двойное зрение, поскольку механизм, позволяющий мозгу объединять изображения двух глаз, еще не сформировался, он формируется в течение первых лет жизни: если мозг получает два совсем разных образа, он «устраняет» один из образов и интерпретирует сигнал, идущий лишь от одного глаза.

Вначале два глаза имеют способность к восприятию окружающего мира, но со временем, если косоглазие не лечить, отклоняющийся глаз теряет свою способность к восприятию окружающих объектов, то есть к зрению вообще.

Подвижность каждого глаза зависит от шести глазодвигательных мышц, находящихся в глазном яблоке. Чтобы два глазных яблока двигались в одном направлении, у глазодвигательных мышц должна быть отличная координация. Например, для боковых движений глазами нужно, чтобы внутренние латеральные прямые мышцы напряглись, а наружные расслабились, а затем наоборот.

Чтобы решить проблему косоглазия, нужно «тренировать» слабые глазодвигательные мышцы: такое лечение, называемое ортотопическим, во многих случаях позволяет достичь параллельности двух глазных осей.



Это врожденное нарушение цветового зрения, характеризующееся неспособностью различать определенные цвета. Фоторецепторы, чувствительные к цветам, — колбочки, разделяются на три типа, каждый из которых способен различать только один основной цвет: красный, зеленый или синий. У здорового человека одновременная и частичная стимуляция трех видов колбочек позволяет различать широкий цветовой спектр.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Холязионы век у детей

При дальтонизме у человека полностью отсутствует один из видов колбочек, именно поэтому он не может различать цвета, к которым чувствительны отсутствующие колбочки. Зачастую дальтоники не могут отличить красный цвет от зеленого.

Для выявления этого отклонения используются карточки с разноцветными точками на них: точки одного цвета составляют буквы или цифры — люди с нормальным зрением могут различить символы на карточках, тогда как для дальтоников они остаются незамеченными, поскольку они путают цвета и ошибочно их интерпретируют.



Катаракта — это помутнение хрусталика с последующей потерей прозрачности, присущей хрусталику здорового глаза; ее проявления — уменьшение остроты зрения вследствие возникновения и расширения затемненной зоны.

Любое ухудшение состояния составляющих хрусталика может спровоцировать образование затемненной зоны, которая может появиться в центральной части (ядерная катаракта) хрусталика или в периферической (корковая катаракта), что отразится на зрении.

Иногда катаракты бывают врожденными, но в подавляющем большинстве случаев это возрастное заболевание, развивающееся вследствие трансформаций, происходящих с хрусталиком по прошествии лет; основная причина этого — утрата хрусталиком водянистого содержимого и уплотнение тканей. Единственным способом лечения является хирургическое вмешательство.

Источник: http://tardokanatomy.ru/content/opticheskaya-sistema-glaza-i-narusheniya-zreniya

5. Оптическая система и рефракция глаза

Глаз человека представляет собой сложную оптическую систему, которая состоит из роговицы, влаги передней камеры, хрусталика и стекловидного тела.

Преломляющая сила глаза зависит от величины радиусов кривизны передней поверхности роговицы, передней и задней поверхностей хрусталика, расстояний между ними и показателей преломления роговицы, хрусталика, водянистой влаги и стекловидного тела.

Оптическую силу задней поверхности роговицы не учитывают, поскольку показатели преломления ткани роговицы и влаги передней камеры одинаковы (как известно, преломление лучей возможно лишь на границе сред с различными коэффициентами преломления).

Условно можно считать, что преломляющие поверхности глаза сферичны и их оптические оси совпадают, т. е. глаз является центрированной системой. В действительности же в оптической системе глаза имеется много погрешностей.

Так, роговица сферична только в центральной зоне, показатель преломления наружных слоев хрусталика меньше, чем внутренних, степень преломления лучей в двух взаимно перпендикулярных плоскостях неодинакова.

Кроме того, оптические характеристики в разных глазах существенно различаются, причем точно определить их нелегко. Все это затрудняет вычисление оптических констант глаза.

Для оценки преломляющей способности любой оптической системы используют условную единицу — диоптрию (сокращенно — дптр). За I дптр принята сила линзы с главным фокусным расстоянием в I м. Диоптрия (D) — величина, обратная фокусному расстоянию (F):

Следовательно, линза с фокусным расстоянием 0,5 м обладает преломляющей силой 2,0 дптр, 2 м — 0,5 дптр и т. д. Преломляющую силу выпуклых (собирающих) линз обозначают знаком «плюс», вогнутых (рассеивающих) — знаком «минус», а сами линзы называют соответственно положительными и отрицательными.

Существует простой прием, с помощью которого можно отличить положительную линзу от отрицательной. Для этого линзу нужно расположить па расстоянии нескольких сантиметров от глаза и передвигать ее, например, в горизонтальном направлении. При рассматривании какого-либо предмета через положительную линзу его изображение будет смешаться в сторону, противоположную движению линзы, а через отрицательную, наоборот, — в ту же сторону.

Для проведения расчетов, связанных с оптической системой глаза, предложены упрошенные схемы этой системы, основанные на средних величинах оптических констант, полученных при измерении большого количества глаз. На рис. 5.1 представлен схематический глаз, предложенный A.

Gullstrand в 1909 г. Видно, что передняя и задняя главные плоскости пересекают оптическую ось глаза на расстоянии соответственно 1,47 и 1,75 мм от вершины роговицы. Условно можно считать, что эти плоскости расположены в одном месте — на расстоянии 1,6 мм от вершины роговицы.

Переднее и заднее фокусные расстояния, если их отсчитывать от и до главных плоскостей, равны соответственно 16,78 и 22,42 мм. Чаще, однако, определяют передневер-шинное и задневершинное фокусные расстояния, т. е. положение главных фокусов относительно вершины роговицы. Эти расстояния равны соответственно 15,31 и 24,17 мм.

Предложены и более простые схемы оптической системы глаза, в которых имеется только одна преломляющая поверхность — передняя поверхность роговицы и одна среда — усредненная внутриглазная среда. Такой глаз называют редуцированным.

Наиболее удачным является схематический редуцированный глаз, предложенный В. К. Вербицким в 1928 г. Его основные характеристики: главная плоскость касается вершины роговицы; радиус кривизны последней 6,82 мм; длина передне-задней оси 23,4 мм; радиус кривизны сетчатки 10,2 мм; показатель преломления внутриглазной среды 1,4; общая преломляющая сила 58,82 дптр.

Как и другим оптическим системам, глазу свойственны различные аберрации (от лат. aberratio — отклонение) — дефекты оптической системы глаза, приводящие к снижению качества изображения объекта на сетчатке.

Вследствие сферической аберрации лучи, исходящие из точечного источника света, собираются не в точке, а в некоторой зоне на оптической оси глаза. В результате этого на сетчатке образуется круг светорассеяния.

Глубина этой зоны для «нормального» человеческого глаза колеблется от 0,5 до 1,0 дптр.

В результате хроматической аберрации лучи коротковолновой части спектра (сине-зеленые) пересекаются в глазу на меньшем расстоянии от роговицы, чем лучи длинноволновой части спектра (красные). Интервал между фокусами этих лучей в глазу может достигать 1,0 дптр (рис. 5.2).

Практически во всех глазах имеется еще одна аберрация, обусловленная отсутствием идеальной сферичности преломляющих поверхностей роговицы и хрусталика. Асферичность роговицы, например, может быть устранена с помощью гипотетической пластинки, которая, будучи наложена на роговицу, превращает глаз в идеальную сферическую систему.

Отсутствие же сферичности приводит к неравномерному распределению света на сетчатке: светящаяся точка образует на сетчатке сложное изображение, на котором могут выделяться участки максимальной освещенности.

В последние годы активно изучается влияние указанной аберрации на максимальную остроту зрения даже в «нормальных» глазах с целью ее коррекции и достижения так называемого суперзрения (например, с помощью лазера).

Источник: http://glazamed.ru/baza-znaniy/oftalmologiya/glaznye-bolezni/5.-opticheskaya-sistema-i-refrakciya-glaza/

Что собой представляет зрительный анализатор и для чего он служит

Зрительный анализатор – парный орган чувств, состоящий из глазного яблока, глазодвигательного и вспомогательного аппаратов. Зрительная сенсорная система помогает получить до 90% информации о мире вокруг. Она позволяет человеку различать форму, оттенок и размер предметов. Это необходимо для оценки пространства, ориентации в окружающем мире. Поэтому стоит детальнее рассмотреть физиологию, строение и функции зрительного анализатора.

Анатомические особенности

Глазное яблоко находится в глазнице, образованной костями черепа. Его диаметр в среднем составляет 24 мм, масса не превышает 8 г. Схема глаза включает в себя 3 оболочки.

Наружная оболочка

Состоит из роговицы и склеры. Физиология первого элемента предполагает отсутствие кровеносных сосудов, поэтому его питание осуществляется посредством межклеточной жидкости. Основная функция – защита внутренних элементов глаза от повреждения. Роговица содержит большое количество нервных окончаний, поэтому попадание пыли на нее приводит к развитию болевого синдрома.

Склера – непрозрачная фиброзная капсула глаза белого или голубоватого оттенка. Оболочка сформирована коллагеновыми и эластиновыми волокнами, расположенными хаотично. Склера выполняет следующие функции: защита внутренних элементов органа, поддержание давления внутри глаза, крепление глазодвигательного аппарата, нервных волокон.

Сосудистая оболочка

В данном слое находятся такие элементы:

  1. сосудистая оболочка, которая питает сетчатку;
  2. ресничное тело, контактирующее с хрусталиком;
  3. радужка содержит пигмент, определяющий оттенок глаз каждого человека. Внутри расположен зрачок, способный определять степень проникновения лучей света.

Внутренняя оболочка

Сетчатка, которая образована нервными клетками, является тонкой оболочкой глаза. Здесь воспринимаются и анализируются зрительные ощущения.

Строение системы преломления

Оптическая система глаза включает в себя такие составляющие.

  1. Передняя камера располагается между роговицей и радужкой. Ее основная функция – питание роговицы.
  2. Хрусталик представляет собой двояковыпуклую прозрачную линзу, которая необходима для преломления световых лучей.
  3. Задняя камера глаза представляет собой пространство между радужкой и хрусталиком, заполненное жидким содержимым.
  4. Стекловидное тело – студенистая прозрачная жидкость, которая заполняет глазное яблоко. Ее основная задача – преломление световых потоков и обеспечение постоянной формы органа.

Оптическая система глаза позволяет воспринимать предметы реалистичными: объемными, четкими и цветными. Это стало возможно благодаря изменению степени преломления лучей, фокусировке изображения, созданию требуемой длины оси.

Строение вспомогательного аппарата

Зрительный анализатор включает в себя вспомогательный аппарат, который состоит из следующих отделов:

  1. конъюнктива — является тонкой соединительнотканной оболочкой, которая расположена с внутренней стороны век. Конъюнктива защищает зрительный анализатор от пересыхания и размножения патогенной микрофлоры;
  2. слезный аппарат состоит из слезных желез, которые продуцируют слезную жидкость. Секрет необходим для увлажнения глаза;
  3. мышцы глаза осуществляют подвижность глазных яблок во всех направлениях. Физиология анализатора предполагает то, что мышцы начинают функционировать с рождения ребенка. Однако их формирование заканчивается к 3 годам;
  4. брови и веки — эти элементы позволяют защитить орган зрения от вредного действия внешних факторов.

Особенности анализатора

Зрительная система включает в себя следующие части.

  1. Периферическая включает сетчатку – ткань, в которой находятся рецепторы, способные воспринимать световые лучи.
  2. Проводниковая включает пару нервов, которые образуют частичный зрительный перекрест (хиазм). Как результат изображения с височной части сетчатки остаются на прежней стороне. При этом сведения от внутренней и носовой зон передаются на противоположную половину коры больших полушарий. Такой зрительный перекрест позволяет сформировать объемное изображение. Зрительный путь – важная составляющая проводящей нервной системы, без которого зрение стало бы невозможным.
  3. Центральная. Сведения поступают в часть коры больших полушарий, где обрабатывается информация. Эта зона находится в затылочной области, позволяет окончательно преобразовать поступившие импульсы в зрительные ощущения. Кора больших полушарий мозга является центральной частью анализатора.

Зрительный путь обладает следующими функциями:

  • восприятие света и цвета;
  • формирование окрашенного изображения;
  • появление ассоциаций.

Зрительный путь – основной элемент передачи импульсов от сетчатки в головной мозг. Физиология органа зрения предполагает, что различные нарушения тракта приведут к частичной или полной слепоте.

Зрительная система осуществляет восприятие света и трансформацию лучей от предметов в зрительные ощущения. Это сложный процесс, схема которого включает в себя большое количество звеньев: проекцию изображения на сетчатку, возбуждение рецепторов, зрительный перекрест, восприятие и обработку импульсов соответствующими зонами коры больших полушарий.

Источник: http://ZrenieMed.ru/xarakteristiki/zritelnyj-analizator.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Декоративные линзы для глаз

Закрыть