안과 (3) 눈의 영상 촬영 및 조정

1. 인간의 눈 이미징 원리

인간의 눈은 카메라에 해당하고, 렌즈는 카메라 렌즈에 해당하며, 망막은 카메라의 필름에 해당합니다. 인간의 눈 보기와 볼록렌즈 이미징의 원리는 마찬가지로 볼록렌즈인 눈의 구조를 보여줍니다. 물체는 촬영 조건에 따라 망막에 반전되고 축소된 실상을 형성하게 되는데, 물체에서 나오는 빛은 동공을 통과하여 수정체를 통해 망막에 맺힌 후 신경계를 통해 뇌로 전달됩니다. 뇌가 처리한 후 우리는 물체를 봅니다.

인간의 눈은 물체를 관찰할 때 물체에서 나오는 빛이 먼저 각막, 전안방액, 동공, 수정체, 후안방액을 통과하여 최종적으로 망막에 도달합니다. 눈의 안저가 맑아진다. 이미징 과정에서 눈은 자동으로 확대되고 조리개 크기를 변경하는 카메라와 같습니다. 눈의 망막에 외부 물체를 이미지화하고 이를 인간 두뇌의 생물학적 기능과 결합하여 객관적인 외부에 대한 감각적 이해를 형성합니다. 것들. 광학적 관점에서 볼 때, 눈의 각막 수정체는 카메라의 렌즈에 해당하고, 홍채와 동공은 조리개에 해당하며, 망막은 필름 또는 영상 수신기에 해당합니다.

인간의 눈의 시축은 황반의 중심과 눈의 광학 시스템의 이미지 사각형 노드를 연결하는 선입니다. 안구의 회전은 관찰된 물체와 시축을 정렬하고 이를 황반 중심 영역에 영상화합니다. 시각 세포는 빛에 의해 자극되어 시각 정보를 생성하고, 이 정보는 시신경을 통해 뇌로 전달됩니다. 가장 명확한 비전. 눈에 보이는 사물의 상은 사물의 실제 상이므로 망막에 맺히는 상은 항상 신경계와 뇌의 영향을 받아 정립된 상으로 느껴집니다.

사람이 사물을 관찰할 때 화각(화각) 범위는 수평 방향으로 150°에 도달할 수 있으며, 수직 화각은 150°에 도달할 수 있습니다. 130°, 왼쪽 및 오른쪽 시야는 150°에 도달할 수 있습니다. 약 70°에서 가장 선명한 시야는 시야 축을 중심으로 6°~8°입니다.

인간 눈의 구조적 매개변수와 광학적 매개변수인 굴절률을 표 6-1에 나타내었다.

2. 인간의 눈의 조정과 적응

인간의 눈은 가까운 물체와 먼 물체를 선명하게 볼 수 있어야 하며, 밝은 환경과 어두운 환경에서도 물체를 구별할 수 있습니다. 이는 주로 모양체근의 수축과 수정체의 고유한 탄력성에 의해 이루어집니다. 인간 눈의 조절에는 동공 조절과 디옵터 조절의 두 가지 주요 유형이 있습니다.

1) 동공 조정

인간의 눈의 동공은 홍채의 중앙 원형 구멍으로, 눈으로 들어오는 광속을 자동으로 조절합니다. 직경 범위는 2~8mm 사이입니다. 낮에 빛이 강하고 밝기가 높을 때는 홍채가 수축하여 동공이 2mm로 작아지며, 빛이 어두울 때는 조리개가 빛의 일부를 눈으로 차단하여 동공이 8mm로 커집니다. , 더 많은 빛이 눈에 들어갈 수 있도록 합니다. 인간의 눈은 동공의 조정으로 인해 넓은 범위의 밝기 변화를 감지할 수 있습니다. 시각 광학 기기를 설계할 때 사람 눈의 동공 크기를 일치시키는 것을 고려해야 합니다.

외부 빛이 너무 강해서 동공이 2mm로 줄어들어도 여전히 동공이 적응하지 못하면 망막에 손상을 주기 쉽습니다. 태양이나 레이저 광선을 직접 보면 망막의 사각지대가 생길 수 있으므로 사람이 어떤 장면을 볼 때 항상 하나 또는 여러 개의 어두운 점이 있는 영역이 있게 됩니다.

다양한 빛과 어둠의 환경에 적응하는 눈의 능력을 적응이라고 합니다. 이러한 적응은 주로 인간 눈의 동공이 자동으로 증가하거나 감소하기 때문에 발생합니다. 적응은 빛순응과 어둠순응으로 나눌 수 있다. 빛 순응은 어두운 곳에서 밝은 곳으로 갈 때 발생하며, 순간적으로 눈부심을 유발합니다. 자동으로 동공이 수축되어 빛이 덜 들어오게 됩니다. 빛 적응 과정은 몇 분밖에 걸리지 않지만 감도는 크게 감소합니다. 암순응은 밝은 곳에서 어두운 곳으로 갈 때 발생하는데, 눈은 처음에는 어두우며, 암순응 과정이 점차 완료되면서 눈에 들어오는 빛의 에너지가 증가하고 눈은 감각에 적응하게 됩니다. 약한 빛 에너지에 따라 감도도 높아지며, 눈은 어두운 환경에 적응하면서 주변 환경을 또렷하게 볼 수 있습니다. 사람이 어두운 환경에 오래 머무를수록 눈의 어둠 적응이 더 잘되고 감도가 좋아집니다. 약 60분 후에 감도가 최대에 도달합니다. 이때 막대세포는 매우 중요한 역할을 한다. 눈이 인지할 수 있는 밝기 변화는 매우 커서 1012:1의 범위에 이릅니다.

인간의 눈이 적응할 때 인간의 눈의 동공 직경은 주변 조명 밝기에 따라 해당 값을 갖습니다. 표 6-2는 인간의 눈이 다양한 환경에 적응한 후의 동공 직경의 평균값을 보여줍니다. 밝기 조건 시각 광학 시스템을 설계할 때 환경과 사람 눈의 동공 사이의 크기 조정을 고려해야 합니다.

2) 크기 조정

눈은 물체를 관찰할 때 망막에 선명한 이미지를 형성하는 광학 이미징 시스템입니다. 안구에서는 눈의 주요 굴절 구조인 수정체에서 망막까지의 기하학적 거리가 대략 고정되어 있습니다. 눈의 특정 광학 시스템의 경우 물체 거리가 계속 변하고 상 거리가 변하지 않는 경우, 변경할 수 있는 유일한 것은 렌즈의 초점 거리를 변경하는 것입니다. 모양체근이 수축하면 수정체 표면의 곡률반경이 작아져 가까운 물체를 볼 수 있게 되고, 모양체근이 이완되면 수정체의 곡률반경이 커져 멀리 있는 물체도 선명하게 보입니다. 눈 영상 시스템이 어떤 거리에 있는 물체를 영상화할 때, 서로 다른 거리에 있는 물체를 선명하게 볼 수 있도록 렌즈의 곡률을 자동으로 변경하여 초점을 조정하는 과정을 눈 조정이라고 합니다. 장시간 눈을 사용하면 눈의 피로가 발생할 수 있습니다. 눈의 피로로 인한 증상으로는 눈의 붓기, 두통, 현기증, 눈의 통증, 안구 건조증 등이 있습니다.

가까운 물체와 먼 물체를 볼 수 있도록 조정하는 눈의 능력을 설명하기 위해 시력이라는 개념이 도입되었습니다. 사람의 눈이 선명하게 볼 수 있는 물체 표면 위치로부터 사람의 눈까지의 거리를 l, 단위는 m이라고 가정하고, 이 거리의 역수는 디옵터이며, SD로 표시되며, 단위는 디옵터, 기호는 다음과 같습니다. D, 구체적인 계산 공식은 다음과 같습니다.

정상적인 눈에서는 근육이 완전히 이완되었을 때 명확하게 볼 수 있는 가장 먼 지점을 근육이 수축할 때 가장 가까운 지점을 원거리 지점이라고 합니다. 가까운 것을 볼 때 눈이 명확하게 볼 수 있는 것을 근거리점이라고 합니다. 정상적인 눈이 볼 수 있는 원점은 아주 멀리 떨어져 있고, 근점은 눈에서 약 10cm 정도 떨어져 있습니다. 원점 거리를 lr, 근점 거리를 lp라고 가정하면, 원점 시력과 근점 시력의 차이는 사람 눈의 조정 범위, 즉 사람 눈의 조정 능력이다. 기호로 표시되는 단위는 디옵터 D입니다.

눈은 인간의 중요한 기관입니다. 사람마다 눈이 다르기 때문에 가까운 지점과 먼 지점이 다릅니다. 나이가 들면서 원거리 지점과 근거리 지점이 모두 변하게 됩니다. 즉, 인간 눈의 조정 능력은 나이가 들수록 점차 악화되고 근육 수축 능력도 저하되므로 근거리 지점이 크게 변하게 됩니다. 가까울수록 멀어지는 경우가 많습니다. 특정 연령에 이르게 되면 노인성 원시 또는 노안이 나타나게 되는데, 이 현상의 정도는 사람마다 다릅니다. 표 6-3에는 연령별 눈의 조절 능력이 나열되어 있습니다.

연령 근점 거리(CM) P/디옵터 원점 거리(CM) R/디옵터 = R-P/디옵터. 일반적으로 인간의 눈은 가까운 거리에서 습관적으로 작동하는 거리를 가지고 있는데, 이를 광시 거리(photopic distance)라고 하며, 이는 일반 조명(50lx)에서 정상적인 시력을 갖는 눈의 습관적인 작동 거리인 250mm입니다. 인간의 눈이 물체를 보는 것은 인간의 눈이 가장 가까운 물체를 선명하게 볼 수 있는 한계 거리인 근거리 거리와 다릅니다.

예시 1: 원거리가 2m인 근시의 경우 필요한 안경의 광도수는 -0.5D, 즉 50도입니다. 가우시안 이미징 공식에 따르면 안경의 도수는 디옵터 × 100 = -0.5 × 100 = 50도와 같습니다.

(계속)