ระบบการมองเห็นของดวงตา

ดวงตาของมนุษย์เป็นระบบแสงที่ซับซ้อนประกอบด้วยกระจกตา ของเหลวในห้องหน้า เลนส์ และวุ้นตา กำลังหักเหของดวงตาขึ้นอยู่กับขนาดของรัศมีความโค้งของพื้นผิวด้านหน้าของกระจกตา พื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังของเลนส์ ระยะห่างระหว่างเลนส์ทั้งสอง และดัชนีหักเหของกระจกตา เลนส์ ของเหลวในห้องหน้า และวุ้นตา กำลังหักเหของพื้นผิวด้านหลังของกระจกตาไม่ได้ถูกนำมาพิจารณา เนื่องจากดัชนีหักเหของเนื้อเยื่อกระจกตาและของเหลวในห้องหน้ามีค่าเท่ากัน (ตามที่ทราบกันดีว่าการหักเหของแสงทำได้เฉพาะที่ขอบเขตของตัวกลางที่มีดัชนีหักเหต่างกันเท่านั้น)

โดยทั่วไปแล้วอาจถือได้ว่าพื้นผิวการหักเหของแสงของดวงตาเป็นทรงกลมและแกนแสงของพวกมันตรงกัน กล่าวคือดวงตาเป็นระบบที่มีศูนย์กลาง ในความเป็นจริงระบบแสงของดวงตามีข้อผิดพลาดมากมาย ดังนั้นกระจกตาจึงเป็นทรงกลมเฉพาะในบริเวณส่วนกลาง ดัชนีการหักเหของเลนส์ชั้นนอกน้อยกว่าชั้นใน ระดับการหักเหของแสงในระนาบที่ตั้งฉากกันสองระนาบไม่เท่ากัน นอกจากนี้ ลักษณะทางแสงในดวงตาแต่ละข้างมีความแตกต่างกันอย่างมาก และไม่ง่ายที่จะกำหนดค่าได้อย่างแม่นยำ ทั้งหมดนี้ทำให้การคำนวณค่าคงที่ทางแสงของดวงตามีความซับซ้อน

ในการประเมินกำลังหักเหแสงของระบบออปติกใดๆ จะใช้หน่วยปกติ คือ ไดออปเตอร์ (ย่อว่า dptr) โดยที่ 1 dptr จะใช้กำลังของเลนส์ที่มีระยะโฟกัสหลัก 1 เมตร ไดออปเตอร์ (D) คือค่าส่วนกลับของระยะโฟกัส (F)

D=1/องศา

ดังนั้น เลนส์ที่มีระยะโฟกัส 0.5 ม. จึงมีกำลังหักเหแสงเท่ากับ 2.0 dptrs, 2 ม. มีกำลังหักเหแสงเท่ากับ 0.5 dptrs เป็นต้น กำลังหักเหแสงของเลนส์นูน (เลนส์รวมแสง) จะแสดงด้วยเครื่องหมายบวก เลนส์เว้า (เลนส์แยกแสง) จะแสดงด้วยเครื่องหมายลบ โดยตัวเลนส์เองจะเรียกว่าเลนส์บวกและเลนส์ลบตามลำดับ

มีวิธีง่ายๆ ที่จะช่วยให้คุณสามารถแยกแยะเลนส์บวกจากเลนส์ลบได้ โดยคุณต้องวางเลนส์ให้ห่างจากดวงตาประมาณไม่กี่เซนติเมตร แล้วเลื่อนเลนส์ไปในทิศทางแนวนอน เช่น เมื่อมองวัตถุผ่านเลนส์บวก ภาพของวัตถุจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของเลนส์ และเมื่อมองผ่านเลนส์ลบ ภาพของวัตถุจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน

เพื่อดำเนินการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับระบบแสงของดวงตา จึงมีการเสนอโครงร่างที่เรียบง่ายของระบบนี้ โดยอ้างอิงตามค่าเฉลี่ยของค่าคงที่แสงที่ได้จากการวัดจำนวนมากของดวงตา

แบบจำลองตาลดลงที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดคือแบบแผนที่เสนอโดย V.K. Verbitsky ในปี 1928 ลักษณะสำคัญคือระนาบหลักสัมผัสจุดยอดของกระจกตา รัศมีความโค้งของกระจกตาคือ 6.82 มม. ความยาวของแกนหน้า-หลังคือ 23.4 มม. รัศมีความโค้งของเรตินาคือ 10.2 มม. ดัชนีการหักเหของสื่อในตาคือ 1.4 กำลังหักเหรวมคือ 58.82 ไดออปเตอร์

เช่นเดียวกับระบบออปติกอื่นๆ ดวงตาต้องประสบกับความคลาดเคลื่อนต่างๆ (จากภาษาละติน aberratio ซึ่งแปลว่า การเบี่ยงเบน) ซึ่งเป็นข้อบกพร่องของระบบออปติกของดวงตา ส่งผลให้คุณภาพของภาพวัตถุบนจอประสาทตาลดลง เนื่องจากความคลาดเคลื่อนทรงกลม รังสีที่เปล่งออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงจุดเดียวจะไม่ถูกเก็บรวบรวมไว้ที่จุดใดจุดหนึ่ง แต่จะถูกเก็บรวบรวมไว้ที่โซนใดโซนหนึ่งบนแกนออปติกของดวงตา ส่งผลให้เกิดวงกลมของการกระเจิงแสงบนจอประสาทตา ความลึกของโซนนี้สำหรับดวงตาของมนุษย์ "ปกติ" อยู่ในช่วง 0.5 ถึง 1.0 ไดออปเตอร์

เนื่องจากความคลาดเคลื่อนของสี แสงจากสเปกตรัมช่วงคลื่นสั้น (สีน้ำเงิน-เขียว) จึงตัดกันในตาในระยะห่างจากกระจกตาสั้นกว่าแสงจากสเปกตรัมช่วงคลื่นยาว (สีแดง) โดยระยะห่างระหว่างจุดโฟกัสของแสงเหล่านี้ในตาอาจสูงถึง 1.0 Dptr

ดวงตาแทบทุกดวงมีความคลาดเคลื่อนอีกประการหนึ่งที่เกิดจากการขาดความกลมในอุดมคติของพื้นผิวหักเหของกระจกตาและเลนส์ ตัวอย่างเช่น ความไม่มีทรงกลมของกระจกตาสามารถกำจัดได้ด้วยความช่วยเหลือของแผ่นสมมติฐาน ซึ่งเมื่อวางบนกระจกตาแล้ว ดวงตาจะกลายเป็นระบบทรงกลมในอุดมคติ การไม่มีความกลมทำให้แสงกระจายบนจอประสาทตาไม่เท่ากัน จุดเรืองแสงจะสร้างภาพที่ซับซ้อนบนจอประสาทตา ซึ่งสามารถแยกแยะบริเวณที่มีแสงส่องถึงสูงสุดได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อิทธิพลของความคลาดเคลื่อนนี้ต่อความคมชัดในการมองเห็นสูงสุดได้รับการศึกษาอย่างจริงจัง แม้แต่ในดวงตาที่ "ปกติ" ด้วยจุดมุ่งหมายเพื่อแก้ไขและบรรลุสิ่งที่เรียกว่าการดูแล (เช่น ด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์)

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

การสร้างระบบการมองเห็นของดวงตา

การตรวจสอบอวัยวะการมองเห็นของสัตว์ต่างๆ ในด้านนิเวศวิทยาเป็นหลักฐานถึงธรรมชาติของการปรับตัวของการหักเหแสง กล่าวคือ การก่อตัวของดวงตาเป็นระบบออปติกที่ให้ทิศทางการมองเห็นที่เหมาะสมที่สุดแก่สัตว์สายพันธุ์นั้นๆ ตามลักษณะของกิจกรรมในชีวิตและที่อยู่อาศัยของมัน เห็นได้ชัดว่าไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แต่เกิดจากเงื่อนไขทางประวัติศาสตร์และนิเวศวิทยาที่มนุษย์มีการหักเหแสงที่ใกล้เคียงกับภาวะสายตาเอียงเป็นหลัก ซึ่งช่วยให้มองเห็นวัตถุทั้งที่อยู่ไกลและใกล้ได้ชัดเจนที่สุดตามความหลากหลายของกิจกรรมของพวกมัน

แนวทางปกติของการหักเหของแสงต่อภาวะสายตาเอียงที่สังเกตได้ในผู้ใหญ่ส่วนใหญ่แสดงออกมาในความสัมพันธ์ผกผันสูงระหว่างองค์ประกอบทางกายวิภาคและทางแสงของดวงตา ในกระบวนการเจริญเติบโต แนวโน้มที่จะรวมกำลังการหักเหของแสงที่มากขึ้นของอุปกรณ์ออปติกเข้ากับแกนด้านหน้า-ด้านหลังที่สั้นลง และในทางกลับกัน กำลังการหักเหของแสงที่น้อยลงกับแกนที่ยาวขึ้นจะปรากฏให้เห็น ดังนั้นการเจริญเติบโตของดวงตาจึงเป็นกระบวนการที่ได้รับการควบคุม การเจริญเติบโตของดวงตาไม่ควรเข้าใจว่าเป็นเพียงการเพิ่มขนาดเท่านั้น แต่เป็นการก่อตัวโดยตรงของลูกตาในฐานะระบบออปติกที่ซับซ้อนภายใต้อิทธิพลของสภาพแวดล้อมและปัจจัยทางพันธุกรรมกับสายพันธุ์และลักษณะเฉพาะของดวงตา

จากส่วนประกอบทั้งสองส่วน ได้แก่ กายวิภาคและออปติก ซึ่งการรวมกันของส่วนประกอบเหล่านี้จะกำหนดการหักเหของดวงตา กายวิภาคจะ "เคลื่อนไหว" ได้มากกว่าอย่างเห็นได้ชัด (โดยเฉพาะอย่างยิ่งขนาดของแกนหน้า-หลัง) โดยส่วนใหญ่แล้ว กายวิภาคจะส่งผลต่อการควบคุมของร่างกายต่อการก่อตัวของการหักเหของดวงตา

ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าดวงตาของทารกแรกเกิดมักจะมีการหักเหของแสงที่อ่อนแอ เมื่อเด็กเติบโตขึ้น การหักเหของแสงจะเพิ่มขึ้น ระดับของสายตายาวจะลดลง สายตายาวที่อ่อนแอจะกลายเป็นสายตาเอียงและสายตาสั้น ในบางกรณี ตาที่สายตาเอียงอาจกลายเป็นสายตาสั้น

ในช่วง 3 ปีแรกของชีวิตเด็ก ดวงตาจะเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว รวมถึงการหักเหของกระจกตาและความยาวของแกนหน้า-หลังจะเพิ่มขึ้น ซึ่งเมื่ออายุ 5-7 ปีจะถึง 22 มม. หรือประมาณ 95% ของขนาดตาผู้ใหญ่ การเจริญเติบโตของลูกตาจะดำเนินต่อไปจนถึงอายุ 14-15 ปี เมื่อถึงวัยนี้ ความยาวของแกนตาจะเข้าใกล้ 23 มม. และกำลังหักเหของกระจกตาอยู่ที่ 43.0 ไดออปเตอร์

เมื่อตามีการเจริญเติบโต ความแปรปรวนของการหักเหของแสงทางคลินิกจะลดลง โดยจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ หรือเปลี่ยนไปเป็นภาวะสายตาเอียง

ในช่วงปีแรกของชีวิตเด็ก ภาวะสายตายาวเป็นภาวะที่พบได้บ่อยที่สุด เมื่ออายุมากขึ้น ภาวะสายตายาวจะลดลง ในขณะที่ภาวะสายตาเอียงและสายตาสั้นจะเพิ่มขึ้น ความถี่ของภาวะสายตาสั้นจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด โดยเริ่มตั้งแต่อายุ 11-14 ปี และจะสูงขึ้นถึงประมาณ 30% ในช่วงอายุ 19-25 ปี ภาวะสายตายาวและสายตาสั้นในวัยนี้อยู่ที่ประมาณ 30% และ 40% ตามลำดับ

แม้ว่าตัวบ่งชี้เชิงปริมาณของความชุกของการหักเหของแสงตาแต่ละประเภทในเด็กที่ให้ไว้โดยผู้เขียนต่างกันจะมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ แต่รูปแบบทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงของการหักเหของแสงตาตามอายุที่เพิ่มมากขึ้นดังกล่าวข้างต้นยังคงอยู่

ปัจจุบันกำลังมีการพยายามกำหนดมาตรฐานการหักเหของแสงของดวงตาในเด็กตามอายุเฉลี่ย และใช้ตัวบ่งชี้นี้เพื่อแก้ปัญหาในทางปฏิบัติ อย่างไรก็ตาม จากการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติพบว่า ความแตกต่างในขนาดของการหักเหของแสงในเด็กที่มีอายุเท่ากันนั้นสำคัญมาก จึงสามารถกำหนดมาตรฐานดังกล่าวได้โดยขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเท่านั้น

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ]