Optický systém oka

Lidské oko je složitý optický systém sestávající z rohovky, tekutiny v přední komoře, čočky a sklivce. Refrakční síla oka závisí na velikosti poloměrů zakřivení předního povrchu rohovky, předního a zadního povrchu čočky, vzdálenostech mezi nimi a indexech lomu rohovky, čočky, komorové vody a sklivce. Optická síla zadního povrchu rohovky se nebere v úvahu, protože indexy lomu rohovkové tkáně a tekutiny v přední komoře jsou stejné (jak je známo, lom paprsků je možný pouze na rozhraní prostředí s různými indexy lomu).

Konvenčně lze uvažovat, že lomné plochy oka jsou sférické a jejich optické osy se shodují, tj. oko je centrovaný systém. Ve skutečnosti má optický systém oka mnoho chyb. Rohovka je tedy sférická pouze ve střední zóně, index lomu vnějších vrstev čočky je menší než vnitřních, stupeň lomu paprsků ve dvou vzájemně kolmých rovinách není stejný. Optické vlastnosti se navíc v různých očích výrazně liší a není snadné je přesně určit. To vše komplikuje výpočet optických konstant oka.

Pro vyhodnocení refrakční síly libovolného optického systému se používá konvenční jednotka - dioptrie (zkráceně - dptr). Za 1 dptr se bere mohutnost čočky s hlavní ohniskovou vzdáleností 1 m. Dioptrie (D) je převrácená hodnota ohniskové vzdálenosti (F):

D=1/F

Čočka s ohniskovou vzdáleností 0,5 m má tedy lomnou sílu 2,0 dptr, 2 m - 0,5 dptr atd. Lomná síla konvexních (konvergujících) čoček se označuje znaménkem plus, konkávních (rozptylujících) čoček znaménkem mínus a samotné čočky se nazývají pozitivní a negativní.

Existuje jednoduchá metoda, pomocí které můžete rozlišit pozitivní čočku od negativní. K tomu je třeba umístit čočku do vzdálenosti několika centimetrů od oka a pohybovat s ní například v horizontálním směru. Při pohledu na objekt skrz pozitivní čočku se jeho obraz bude pohybovat v opačném směru, než je směr pohybu čočky, a skrz negativní čočku naopak ve stejném směru.

Pro provedení výpočtů týkajících se optického systému oka jsou navržena zjednodušená schémata tohoto systému, založená na průměrných hodnotách optických konstant získaných měřením velkého počtu očí.

Nejúspěšnější je schematické zmenšené oko, které navrhl V. K. Verbitsky v roce 1928. Jeho hlavní charakteristiky jsou: hlavní rovina se dotýká vrcholu rohovky; poloměr zakřivení rohovky je 6,82 mm; délka předozadní osy je 23,4 mm; poloměr zakřivení sítnice je 10,2 mm; index lomu nitroočního média je 1,4; celková refrakční síla je 58,82 dioptrií.

Stejně jako jiné optické systémy je i oko náchylné k různým aberacím (z latinského aberratio - odchylka) - vadám optického systému oka, které vedou ke snížení kvality obrazu objektu na sítnici. V důsledku sférické aberace se paprsky vycházející z bodového zdroje světla neshromažďují v bodě, ale v určité zóně na optické ose oka. V důsledku toho se na sítnici vytvoří kruh rozptylu světla. Hloubka této zóny pro „normální“ lidské oko se pohybuje od 0,5 do 1,0 dioptrie.

V důsledku chromatické aberace se paprsky krátkovlnné části spektra (modrozelené) v oku protínají v kratší vzdálenosti od rohovky než paprsky dlouhovlnné části spektra (červené). Vzdálenost mezi ohnisky těchto paprsků v oku může dosáhnout 1,0 Dptr.

Téměř všechny oči mají další aberaci způsobenou nedostatkem ideální sféričnosti refrakčních ploch rohovky a čočky. Asféričnost rohovky lze například eliminovat pomocí hypotetické destičky, která po umístění na rohovku promění oko v ideální sférický systém. Absence sféričnosti vede k nerovnoměrnému rozložení světla na sítnici: světelný bod vytváří na sítnici komplexní obraz, na kterém lze rozlišit oblasti maximálního osvětlení. V posledních letech se vliv této aberace na maximální zrakovou ostrost aktivně studuje i u „normálních“ očí s cílem její korekce a dosažení tzv. dohledu (například s pomocí laseru).

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Vznik optického systému oka

Zkoumání zrakového orgánu různých živočichů v ekologickém aspektu svědčí o adaptivní povaze refrakce, tj. o takovém formování oka jako optické soustavy, která poskytuje danému živočišnému druhu optimální zrakovou orientaci v souladu s charakteristikami jeho životní činnosti a prostředí. Zřejmě není náhodné, ale historicky a ekologicky podmíněno, že lidé mají převážně refrakci blízkou emetropii, která nejlépe zajišťuje jasné vidění vzdálených i blízkých objektů v souladu s rozmanitostí jejich činností.

Pravidelný přístup refrakce k emetropii pozorovaný u většiny dospělých se projevuje ve vysoké inverzní korelaci mezi anatomickými a optickými složkami oka: v procesu jeho růstu se projevuje tendence kombinovat větší lomovou sílu optického aparátu s kratší předozadní osou a naopak nižší lomovou sílu s delší osou. Růst oka je tedy regulovaný proces. Růst oka by neměl být chápán jako prosté zvětšení jeho velikosti, ale jako řízené formování oční bulvy jako komplexního optického systému pod vlivem podmínek prostředí a dědičného faktoru s jeho druhovými a individuálními charakteristikami.

Ze dvou složek - anatomické a optické, jejichž kombinace určuje refrakci oka, je anatomická výrazně „pohyblivější“ (zejména velikost předozadní osy). Právě jejím prostřednictvím se realizují především regulační vlivy těla na formování refrakce oka.

Bylo zjištěno, že oči novorozenců mají zpravidla slabou refrakci. S vývojem dětí se refrakce zvyšuje: stupeň hypermetropie se snižuje, slabá hypermetropie se mění v emetropii a dokonce i myopii, emetropické oči se v některých případech stávají krátkozrakými.

Během prvních 3 let života dítěte dochází k intenzivnímu růstu oka, stejně jako ke zvýšení refrakce rohovky a délky předozadní osy, která ve věku 5-7 let dosahuje 22 mm, tj. je přibližně 95 % velikosti dospělého oka. Růst oční bulvy pokračuje až do 14-15 let. V tomto věku se délka oční osy blíží 23 mm a refrakční síla rohovky - 43,0 dioptrií.

S růstem oka se snižuje variabilita jeho klinické refrakce: pomalu se zvyšuje, tj. posouvá se směrem k emetropii.

V prvních letech života dítěte je převládajícím typem refrakce hypermetropie. S rostoucím věkem se prevalence hypermetropie snižuje, zatímco emetropická refrakce a myopie rostou. Frekvence myopie se obzvláště znatelně zvyšuje, počínaje 11-14 lety, a ve věku 19-25 let dosahuje přibližně 30 %. Podíl hypermetropie a emetropie v tomto věku je přibližně 30 %, respektive 40 %.

Přestože se kvantitativní ukazatele prevalence jednotlivých typů oční refrakce u dětí, uváděné různými autory, značně liší, zůstává výše uvedený obecný vzorec změny oční refrakce s rostoucím věkem.

V současné době se vyvíjejí pokusy o stanovení průměrných věkových norem refrakce oka u dětí a o využití tohoto ukazatele k řešení praktických problémů. Jak však ukazuje analýza statistických údajů, rozdíly ve velikosti refrakce u dětí stejného věku jsou tak významné, že takové normy mohou být pouze podmíněné.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]