眼球光学:光与眼的屈光

眼是以光作为适宜刺激的视觉生物器官,l因此从光学角度可将眼看作一种光学器具,l即一种复合光学系统。眼球光学系统的主要成分由外向里:i角膜、i房水、i晶状体、i玻璃体。从角膜到眼底视网膜前的每一界面都是该复合光学系统的组成部分,l如同一件精密的光学仪器,l包含着复杂的光学原理。当光从一种介质进入另一种不同折射率的介质时,l光线将在界面发生偏折现象,l该现象在眼球光学中称为屈光,l光线在界面的偏折程度,l可用屈光力的概念来表达,l屈光力取决于两介质的折射率和界面的曲率半径。屈光力大小可以用焦距(f)来表达,l即平行光线经某透镜后聚焦为一点,l该点离透镜中心的距离为焦距。在眼球光学中,l应用屈光度(Diopter,lD)作为屈光力的单位,l屈光度为焦距(以米为单位)的倒数,l即屈光度(D)=1/f。如一透镜的焦距为0.5m,l则该透镜的屈光力为:i1/0.5=2.00D。

视觉信息的获得首先取决于眼球光学系统能否将外部入射光线清晰聚焦在视网膜上,l即眼的屈光状态是否正常。眼的屈光力与眼轴长度匹配与否是决定屈光状态的关键。

为了便于分析眼的成像和计算,l人们常用Gullstrand精密模型眼(Gullstrand1exact1model1eye)(图17-1)和简易模型眼(Gullstrand1simplified1eye),l后者将眼球复杂的多个光学界面简化,l其特点是将角膜和晶状体分别简化为单一球面,l其参数见下表。为了便于理解,l还可将模型眼进一步简化为单一光学面,l这种简化的眼球称为“简略眼”(reduced1eye)(图17-2),l即将眼球总屈光力(非调节状态下)定为60D,l眼球屈光介质的折射率为1.336,l前焦距为-16.67mm,l后焦距为22.27mm。

根据Gullstrand精密模型眼,l眼球总屈光力在调节静止状态下为58.64D,l最大调节时为70.57D。眼屈光系统中最主要的屈光成分是角膜和晶状体,l角膜的屈光力约为43D,l晶状体约为19D。眼轴长度为24mm。