Оптична система ока - функції, відділи, аберації

Оптична система ока - це складна система, що виконує певні функції і складається з декількох відділів. Оптична система людського ока включає:

• рогівку ока;
• вологу передньої камери ока;
• кришталик;
• тіло склоподібне.

Всю заломлення силу очі визначає загальна величина радіусів (це відноситься до передньої поверхні рогівки), величина задньої і передньої поверхонь кришталика, загальна відстань між ними, а також показники рівня заломлення водянистої вологи, рогівки, склоподібного тіла і кришталика. Чи не враховують тільки оптичну силу, що відноситься до задньої поверхні рогівки, так як показники заломлення у водянистої вологи і тканин рогівки практично однакові. Як з'ясовано, переломлення світлових променів можливо тільки на кордоні середовищ, що відрізняються коефіцієнтом заломлення.

Умовно вважається, що заломлюють поверхні всього очі мають форму сфери і їх осі оптичні повністю збігаються. З цього випливає, що око людини є центрованої системою. Насправді оптична система очі не позбавлена ​​від похибок, їх види різні. Наприклад, рогівка повністю сферична тільки в своїй центральній частині, загальний показник заломлення внутрішніх шарів кришталика більше, ніж його ж зовнішніх шарів. У двох розташованих перпендикулярно один одному площинах ступінь заломлення променів буде неоднакова. Відрізняються і оптичні характеристики обох очей людини, причому дана відмінність істотно, але визначити це точно не завжди вдається. Всі ці особливості в будові оптичної системи очі ускладнюють точне обчислення констант очі людини.

Переломлюються здатність всієї оптичної системи ока людини оцінюється з використанням умовної одиниці, яка позначається терміном «діоптрій». Скорочено в офтальмології діоптрій позначається «дптр». Одна дптр умовно відповідає силі лінзі з головним відстанню в фокусі в 1 метр. Діоптрія (D) - це величина, зворотна очному фокусної відстані, яке позначається літерою F. Формула цього співвідношення D = 1 / F.

З цього випливає, що лінза з величиною фокусної відстані в 0,5 метра має здатність заломлення силу в 2,0 дптр, величина 2 м відповідає 0,5 дптр, що можна розрахувати за формулою. Опуклі (тобто збирають) лінзи мають здатність заломлення силу, яка позначається знаком «+». Переломлюються сила увігнутих (тобто розсіюють) лінз позначається знаком «-». Самі види лінз за рахунок цієї властивості називають позитивними або негативними.

Негативну лінзу від позитивної можна відрізнити за допомогою найпростішої маніпуляції. Досліджувану лінзу потрібно розташувати від очі на відстані в кілька сантиметрів, після чого її потрібно переміщати горизонтально. Якщо при проведенні цього експерименту ви будете розглядати предмет крізь позитивну лінзу, то його зображення буде одночасно з рухом лінзи зміщуватися в протилежний бік. Якщо перевіряється негативна лінза, то предмет, що розглядається крізь лінзу, зміщується в ту ж сторону, куди вона вами пересувається.

Як і будь-яким іншим оптичним системам, людському оку властиво виникнення дефектів, які призводять до зниження і зміни якісних характеристик зображень об'єкта на очній сітківці. Дефекти, характерні для оптичної системи очі, - це аберація ока.

Сферична аберація ока виникає завжди внаслідок того, що промені, що виходять з точкового світлового джерела, збираються не в одній потрібній точці, а в невеликій зоні, яка знаходиться на оптичній осі ока. Для нормально функціонуючого очі людини глибина цієї зони варіюється від 0,5 і до 1,0 дптр.

Хроматична аберація ока призводить до того, що промені, що відносяться до короткохвильової частини спектра, тобто синьо-зелені, перетинаються на меншій відстані від рогівки ока, якщо порівняти їх з променями довгохвильової частини спектра, тобто червоними. Проміжок між фокусами цих двох груп променів може доходити до 1,0 дптр.

Також практично у кожної людини є ще один вид аберації ока, обумовлена ​​вона тим, що немає ідеальної сферичності у переломлюються поверхонь кришталика і рогівки. Асферічность рогівки умовно усувається накладенням на рогівку уявної пластинки, яка перетворює очі людини в повністю ідеальну і завершену сферичну систему.

Відсутність сферичності визначає нерівномірний розподіл світла ззовні на сітківці - крапка, що світиться призводить до утворення на сітківці складного по виду зображення. На цьому зображенні можуть виділятися зони максимальної освітленості.

В даний час багато досліджень проводиться для вивчення впливу останньої аберації на максимально досяжну гостроту зору. Вчені намагаються так скорегувати зір в нормальному оці, щоб домогтися ще більшого відсотка чіткості зображення і видимості максимально далекого об'єкта. Тобто дослідження вчених зводяться до можливості створити «суперзреніе».

Клінічна і фізична рефракція

Рефракція ока має наступне визначення: «переломлюються сила очі, що позначається в діоптріях». Рефракція ока фізична у людини може варіюватися від 51,8 і до 71,3 дптр, це визначено за допомогою численних досліджень.

Для чіткого зображення будь-якої зовнішньої картинки важлива не тільки переломлюються сила всієї оптичної системи, але і здатність цієї сили фокусувати світлові промені на сітківці. Тому в офтальмології також використовується такий термін, як рефракція очі.

Клінічна рефракція ока - це співвідношення, що виникає між становищем сітківки і заломлюючої силою або, інакше кажучи, співвідношення між довжиною передньозадній осі ока і заднім фокусною відстанню всієї оптичної системи. Клінічну рефракцію ока поділяють на динамічну і статичну.

Статична рефракція дозволяє отримати зображення на сітківці в момент максимального розслаблення акомодації. Статичну рефракцію можна сприймати як умовний знак, який відображає структурні особливості очі людини як оптичної камери, відповідальної за формування зображення на сітківці.

Знання про всі функціональні особливості, що відносяться до оптичної системи очі, дозволяють офтальмологів вирішувати багато питань про характеристики зорової діяльності в звичайних умовах. Судити про оптичній системі ока дозволяє динамічна рефракція. Цим терміном позначають здатність заломлення силу в оптичній системі ока щодо сітківки при функціонуючої акомодації.

Акомодація і динамічна рефракція

У звичних, природних для ока умовах переломлюються сила в оптичній системі постійно змінюється відповідно до виконуваних завдань зору. Тобто в цей час діє не статична рефракція, а динамічна. Такі зміни в рефракції досягаються за рахунок механізму акомодації, який запускається при певних обставинах.

Динамічну рефракцію і акомодацію ока вважають близькими, але не зовсім ідентичними поняттями. Акомодація - це головний механізм розвитку динамічної рефракції ока. Простіше кажучи, недіюча акомодація і сітківка - це статична рефракція, тоді як про динамічну рефракції можна говорити тоді, коли аккомодация починає діяти.

Акомодація - це латинське слово, і означає воно пристосування. Інакше кажучи, акомодація - це пристосувальна очна функція, яка забезпечує чіткість предметів, розташованих на самих різних відстанях від ока.

Динамічну рефракцію можна розглядати як функціональну систему, робота якої заснована на принципах саморегулювання. Призначення цієї динамічної рефракції - забезпечення чіткого фокусування на сітківці надходять зображень, незалежно від зміни відстаней від ока до сприйманого їм об'єкта.

Якщо на певній відстані до видимого об'єкта кривизна кришталика стає недостатньою для того, щоб чітко спроектувати зображення на сітківку, то інформація про цю зміну надійде по каналах зворотного зв'язку в центр, де відбувається акомодаційна іннервація. З цього центру до самого кришталика і війкового м'яза надійде сигнал, який складається з інформації, що впливає на зміну заломлюючої сили. Відбудеться відповідна корекція, і зображення об'єкта в оці співпаде з площиною сітківки. Після цього необхідність в подальшому впливі на циліарного м'яз усунеться. Під впливом різних змін може змінитися тонус циліарного м'яза, в результаті цього картинка на сітківці расфокусируется, що призведе до формування сигналу про появу помилки. За цим сигналом знову виникне коригуючий вплив на весь кришталик.

Під динамічною рефракцією можна розуміти систему, що стежить в момент переміщення видимого об'єкта в передньо-задньому напрямку. Стабілізуюча функція рефракції виникає, коли фіксується нерухомий об'єкт.

В ході досліджень встановлено, що поріг відчуття розмитих знімків на очній сітківці, при якому виникає регулюючий вплив на циліарного м'яз, становить приблизно 0,2 дптр.

Аномалії рефракції, що виникають при захворюваннях і пошкодженнях, призводять до зорового стомлення. Це так звана астенопія. Проявлятися астенопія може різними симптомами - сльозотечею, різзю в очах, затуманення зору, головним болем.