Контрольные вопросы.

1. Перечислите основные оболочки глаза и их функции.

2. Сколько слоев имеет роговица и их назначение.

3. Основные зрительные функции глаза.

4. В чем состоит механизм аккомодации.

5. Дайте определение монокулярной остроте зрения.

6. Преимущества бинокулярного зрения и условия, необходимые для его возникновения.

7. Перечислите механизмы адоптации.

8. Какие светоприемники наиболее чувствительны к свету.

9. Дайте определение поля зрения.

10. Какие рефракционные операции вы знаете.

2. Принципы очковой коррекции зрения.

План – конспект.

В этой лекции представлены основные законы геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света, закон независимости распространения световых лучей и пучков, закон отражения и преломления света.

Рассмотрены основные постоянные оптических материалов очковых линз: показатель преломления и средняя дисперсия.

Описаны формы преломляющих поверхностей линз: сферические, торические, цилиндрические, аторические и параболические.

Указаны конструктивные параметры линз и основные характеристики: рефракция и задняя вершинная рефракция.

Освещены различные виды клинической рефракции: эмметропия, миопия и гиперметропия. Дано понятие степени аметропии, рассмотрены виды и степени гиперметропии и миопии, ход лучей в миопическом и гиперметропическом глазу и схемы коррекции этих видов аметропии.

Представлена коррекция астигматизма с указанием параметров астигматического глаза: степеней аметропии в главных меридиональных сечениях, астигматической разности, направлений главных меридианов глаза относительно градусной шкалы ТАВО.

Приведена классификация астигматизма и примеры прописи рецептов.

Лекция 2

Принципы очковой коррекции зрения.

Основные законы геометрической оптики.

- Закон прямолинейного распространения света.

В однородной, прозрачной среде свет между двумя точками распространяется по прямой линии, соединяющей эти точки.

- Закон независимого распространения лучей и пучков.

Если в пространстве встречаются лучи или пучки лучей, то они распространяются независимо друг от друга, как будто других лучей и пучков не существует.

- Закон отражения.

Луч падающий, нормаль в точке падения и луч отраженный лежат в одной плоскости, а угол падения равен углу отражения и противоположны по знаку.

.

Рис. 9 Отражение луча от плоской поверхности.

- Закон преломления.

Луч падающий, нормаль в точке падения и луч преломленный лежат в одной плоскости, а произведение показателя преломления среды на синус угла между лучом и нормалью – это величина постоянная при переходе из одной среды в другую.

Рис. 10 Преломление луча на границе раздела двух сред.

Основные постоянные оптических материалов.

Чаще всего для изготовления оптических деталей используется стекло (минеральное или органическое). Основными параметрами (постоянными) оптических материалов являются: - основной показатель преломления ne;

- основная средняя дисперсия nF` - nc`;

- основной коэффициент дисперсии (число Аббе) - γе.

Показатель преломления (абсолютный), это отношение скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в прозрачной среде.

n= c/v

где С- скорость света в вакууме:

V- скорость света в прозрачной среде.

Он показывает во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в прозрачной среде.

Практически показатель преломления указывают по отношению к вакууму.

Чем выше показатель преломления, тем сильнее отклоняется луч на границе раздела двух сред от первоначального направления распостранения.

Для стекла оптического нормируется:

Основной показатель преломления nе для зеленой длины волны.

λе =546,1 нм;

Основная средняя дисперсия – разность показателей преломления для синей и красной длины волны

nF` - nc` ;

λF` = 480 нм; λС` = 643,8 нм;

Основной коэффициент дисперсии γе = ne -1/ nF` – nc`

Чем выше число Аббе (γе), тем лучше качество изображения, т.е. уменьшаться хроматические аберрации (окрашенность изображения по краю).

Линзы.

Линзой называется оптическая деталь, ограниченная двумя преломляющими поверхностями, при этом хотя бы одна из них, является поверхностью вращения.

По форме преломляющие поверхности линзы могут быть: сферические, плоские, торические, цилиндрические, аторические, параболические и т.д

Формы преломляющих поверхностей линз.

Сферическая поверхность образуется вращением дуги окружности радиуса кривизны r вокруг прямой линии, походящей через центр кривизны этой дуги.

-

Рис. 14 Образование сферической поверхности.

Плоская поверхность – это частный случай сферической поверхности, когда радиус r = ∞.

Торическая поверхность образуется вращением дуги окружности с радиусом кривизны r1 вокруг прямой линии, не проходящей через центр кривизны этой дуги.

Рис. 15 Образование торической поверхности.

Торическая поверхность – это поверхность двоякой кривизны. Её действие рассматривается в главных меридиональных сечениях.

Главными меридиональными сечениями торической поверхности называют два взаимоперпендикулярных сечения, в которых радиусы кривизны принимают минимальное и максимальное значение.

Частный случай торической поверхности, когда радиус дуги вращения

r1 = ∞, является цилиндрическая поверхность.

Цилиндрическая поверхность образуется вращением прямой линии вокруг неподвижной прямой, параллельной первой.

Рис. 16 Образование цилиндрической поверхности.

Параболическая поверхность описывается уравнением кривой параболы и образуется вращением параболы вокруг оси симметрии.

Ось симметрии

Рис. 17 Образование параболической поверхности.

Аторическая поверхность.

Для улучшения качества внеосевой оптики линз, корригирующих астигматизм, используют асферические кривые при построении торической поверхности, по одному или обоим меридианам (рис).

Аторическая поверхность образована вращением эллипса и гиперболы относительно взаимоперпендикулярных осей.

Рис. 18 Образование аторической поверхности.

Преломляющие поверхности линзы должны располагаться определенным образом между собой: центры кривизны сферических поверхностей образующих линзу должны лежать на одной прямой линии, которая называется оптической осью линзы. Если одна из преломляющих поверхностей не сферическая, то с оптической осью должна совпадать ось симметрии асферической поверхности вращения.

Точка пересечения поверхности с оптической осью называют вершиной поверхности, и обозначается буквой О.

Конструктивные параметры линзы:

- r1 и r2 - радиусы кривизны преломляющих поверхностей;

- d – толщина линзы вдоль оптической оси;

- n – показатель преломления материала, из которого выполнена линза.

Действие линзы заключается в последовательном преломлении лучей на первой и второй преломляющих поверхностей.

Линзы предназначены для формирования пучков лучей и образования изображений.

Рис. Кардинальные отрезки линзы.

Важнейшими характеристиками линзы являются: рефракция F` и задняя вершинная рефракция F`v.

Преломляющей силой ( рефракцией) линзы называется величина, обратная заднему фокусному расстоянию, измеряемая в диоптриях.

Ф = F`= 1/f ` (дптр)

Задней вершинной рефракцией линзы называется величина, обратная заднему фокальному отрезку.

F`v = 1/S`F` (дптр)

Одна диоптрия – величина, обратная одному метру.

Виды клинической рефракции глаза.

Различают так называемую физическую и клиническую рефракцию глаза. Под физической рефракцией понимают преломляющую силу аппарата глаза, которая изменяется от 52.0 до 71.0 дптр.

Для получения четкого изображения важна не преломляющая сила оптической системы глаза сама по себе, а ее способность фокусировать лучи на сетчатке. Поэтому в офтальмологии пользуются понятием клинической рефракции, под которой понимают соотношение между преломляющей силой глаза и положением сетчатки или, что то же самое, между фокусным расстоянием оптической системы глаза (f `гл)

и длиной переднезадней оси глаза (L).

Если задний фокус оптической системе глаза F`гл в покое аккомодации находится на сетчатке, то клиническая рефракция считается эмметропической или соразмерной.

Если задний фокус оптической системы глаза в покое аккомодации находится за сетчаткой, то клиническая рефракция считается гиперметропической, или дальнозоркой.

Если задний фокус оптической системы глаза в покое аккомодации

Находится перед сетчаткой, то клиническая рефракция миопической, или близорукой.

Итак, существуют три вида клинической рефракции: эмметропия , гиперметропия и миопия. Только первая обеспечивает (при покое аккомодации) четкое изображение удаленных предметов (от которых идут параллельные лучи) на сетчатке и, следовательно, нормальное зрение.

Два других вида клинической рефракции объединяют термином «аметропия», что в переводе на русский язык означает несоразмерное зрение. Характеристикой любого аметропического глаза является степень аметропии (AR) – величина обратная расстоянию до дальнейшей точки (aR), измеряемая в диоптриях:

AR = 1/ aR

Степень аметропии определяется преломляющей силой линзы, корригирующей аметропический глаз, т.е. перемещающей задний фокус глаза на сетчатку.

Аметропия ухудшает зрение, так как изображение предметов, находящихся на бесконечном расстоянии от глаза получается на сетчатке нечетким, а в виде кружка рассеивания.

При гиперметропии ухудшение зрения вызвано недостаточной преломляющей силой глаза и, следовательно, в какаой-то мере может быть исправлена напряжением аккомодации.

При миопии оно вызвано избытком преломляющей силы и, следовательно, не может исправляться аккомодацией.

Гиперметропический глаз.

В гиперметропическом глазу задний фокус в покое аккомодации находится за сетчаткой, дальнейшая точка (R) за глазом на конечном расстоянии.

Степень аметропии (H) – величина положительная. В гиперметропическом глазу рефракция ослаблена по сравнению с эмметропическим глазом при одинаковой их длине.

На сетчатке гиперметропического глаза собираются лучи сходящегося пучка имеющие направление на дальнейшую точку. Лучи параллельного пучка собираются в заднем фокусе глаза.

Рис. 32 Ход лучей в гиперметропическом глазу.

Целью коррекции любого аметропического глаза является получение резкого изображения бесконечно удаленного предмета на сетчатке глаза в покое аккомодации.

Осуществить указанную цель можно, установив перед гиперметропическим глазом положительную сферическую линзу задний фокус которой (F`л) совпадает с дальнейшей точкой глаза (R).

Рис. 33 Схема коррекции гиперметропического глаза.

Задняя вершинная рефракция корригирующей линзы (F`v) зависит от степени аметропии АR и от расстояния δ от глаза до линзы:

F`= AR/(1+ δAR)

Расстояние между глазом и линзой (вертексное) при подборе коррекции принято равным δ =12мм.

Различают следующие виды гиперметропии:

- осевая – рефракция глаза в норме, а длина глаза меньше нормы;

- рефракционная – рефракция глаза меньше нормы, а длина глаза в норме;

- смешанная – рефракция глаза и его длина меньше нормы;

- комбинированная – рефракция глаза и длина в норме при неудачном сочетании параметров.

Различают 3 степени гиперметропии:

от 0.25 до 2.0 дптр – слабая;

от 2.25 до 5.0 дптр – средняя; свыше 5.0 дптр – высокая.

Миопический глаз.

В миопическом глазу задний фокус в покое аккомодации находится перед сетчаткой, дальнейшая точка (R) перед глазом на конечном расстоянии.

Степень аметропии (М) – величина отрицательная. Рефракция миопического глаза усилена по сравнению с эмметропическим при одинаковой их длине.

На сетчатке миопического глаза собираются лучи расходящегося пучка выходящие из дальнейшей точки (R). Лучи параллельного пучка, идущего от бесконечно удаленного предмета, собираются в заднем фокусе глаза, а на сетчатке образуется пятно рассеяния.

Рис. 34 Ход лучей в миопическом глазу.

Для коррекции миопического глаза перед ним следует установить сферическую отрицательную линзу, задний фокус которой (F`л) совпадает с дальнейшей точкой глаза (R).

Рис. 35 Схема коррекции миопического глаза.

Различают четыре вида миопии:

- осевая – рефракция глаза в норме, а длина глаза больше нормы;

- рефракционная – рефракция глаза выше нормы, а длина глаза в норме;

- смешенная – рефракция и длина глаза выше нормы;

- комбинированная – рефракция глаза и длина в норме при неудачном сочетании параметров.

Существует три степени миопии:

от 0.25 до 3.0 дптр – слабая;

от 3.0 до 6.0 дптр – средняя;

свыше 6.0 дптр – высокая.

Астигматизм.

Астигматизм не является самостоятельным видом клинической рефракции. Он может сопутствовать любому виду аметропии.

Если одна из преломляющих поверхностей глаза (роговица или хрусталик)имеет не сферическую, а торическую форму, то такой глаз считается астигматическим. Он будет преломлять лучи по-разному в разных сечениях и лучи параллельного пучка, падающие на такой глаз, будут иметь разные точки схода, т.е. оптическая система астигматического глаза преобразует параллельных пучок лучей в коноид Штурма.

Рис. 36 Ход лучей в астигматическом глазу.

Работу астигматического глаза рассматривают в главных меридиональных сечениях (меридианах).

Главными меридиональными сечениями астигматического глаза называются два сечения, в которых рефракция является наибольшей и наименьшей.

Различают астигматизм правильный и неправильный.

Если внутри каждого сечения рефракция остается постоянной и между главными сечениями угол равен 90 гр., то астигматизм считается правильным, а если одно из этих условий не выполняется, то астигматизма считается неправильным.

Различают 3 типа астигматизма:

1. Астигматизм прямого типа – меридиан с более сильным преломлением расположен вертикально или в секторе ± 30º. От вертикали.

2. Астигматизм обратного типа – меридиан с более сильным преломлением расположен горизонтально или в секторе ± 30º от горизонтали.

3. Астигматизм с косыми осями – оба меридиана лежат в секторах от 30º до 60º и от 120º до 15º по шкале ТАВО.

Рис. 37 Типы астигматизма.

По сечению рефракций в главных меридианах различают пять видов астигматизма:

- простой гиперметропический – сочетание гиперметропии в одном меридиане с эмметропией в другом.

- простой миопический – сочетание эмметропии с миопией.

- сложный гиперметропический – в главных меридианах сочетание гиперметропии разной степени.

- сложный миопический – сочетание миопии разной степени в двух меридианах. - смешанный – сочетание гиперметропии в одном меридиане с миопией в другом.

За рефракцию астигматического глаза принимают среднюю арифметическую рефракцию двух главных меридианов. Ее называют сферическим эквивалентом.

Примеры записи и классификации астигматизма.

Sph 0.0 Cyl +3.0 ax 0º

Sph + 3.0 Cyl – 3.0 ax 90º

Cyl 0.0 ax 90º = Cyl + 3.0 ax 0º

0.0 + 3.0 ax 0º

Sph 0.0 Cyl -2.5 ax 0º

Sph -2.0 Cyl + 2.5 ax 90º

Cyl 0.0 ax 90º = Cyl -2.5 ax 0º

-2.5 0.0 ax 90º

Sph +1.0 Cyl +2.0 ax 135º

Sph + 3.0 Cyl -2.0 ax 45º

Cyl +1.0 ax 45º = Cyl +3.0 ax 135º

+ 1.0 +3.0 ax 135º

Sph -1.0 Cyl -1.0 ax 0º

Sph -2.0 Cyl + 1.0 ax 90º

Cyl -1.0 ax 90º = Cyl -2.0 ax 0º

-2.0 -1.0 ax 90º

Sph +1.5 Cyl – 4.5 ax 150º

Sph -3.0 Cyl + 4.5 ax 60º

Cyl +1.5 ax 60º = Cyl -3.0 ax150º

-3.0 + 1.5 ax 60º

Астигматический глаз характеризуется следующими параметрами:

- степенями аметропии в главных меридиональных сечениях

AR1 и AR2;

- степенью астигматизма – разность рефракций в двух главных меридианах AS =AR1- AR2

- положением главных сечений астигматического глаза относительно специальной градусной шкалы ТАВО.

Ход лучей в астигматическом глазу можно корригировать комбинацией сферической и цилиндрической линз.

Сферические линзы перемещают коноид, вдоль оптической оси не изменяя его форму, а цилиндрические линзы изменяют форму коноида, превращая его в конус.

Сферические линзы могут улучшить зрение при астигматизме, хотя и не полностью исправляют его. Наилучшее зрение должна обеспечивать линза, соответствующая сферическому эквиваленту астигматического глаза, помещая на сетчатку круг наименьшего диаметра коноида.

Однако, для полной коррекции астигматизма используют сфероторические линзы, имеющие одну поверхность двоякой кривизны (торическую).

Очковая линза будет правильно корригировать астигматический глаз, если задние фокусы главных сечений линзы будут соответственно совпадать с дальнейшими точками главных сечений корригируемого глаза.