«Схематический глаз» и его модификации

Описание

Вариабельность элементов глаза. Размеры элементе» оптической системы глаза отличаются большим разбросом. Отчасти разница в приводимых размерах зависит от погрешностей методов измерений. Так, одни исследователи производили измерения на энуклеированных глазах, другие — на живых, применялся как рентгенографический, так и эхобиометрический метод, между которыми нет полной корреляции.

«Схематический глаз» по Гульстранду. Гульстранд еще в 1909 г. создал модель глаза — «схематический глаз». Эта модель позволяет получать ориентировочные данные о положении и величине изображения на сетчатке глаза, работающего как без каких-либо дополнительных систем, так и совместно с оптическими приборами. В модели использованы усредненные значения основных параметров глаза: показателей преломления прозрачных сред, их толщины (расстояния от вершины роговицы), радиусов кривизны поверхностей. Для большего упрощения расчета Гульстранд вычислил для «усредненного» глаза положения главных и узловых точек, переднее и заднее фокусные расстояния и преломляющую силу роговицы, хрусталика и полной системы глаза. Так как для глаза пространство предметов (воздух) и пространство изображений (среды глаза) заполнены веществами с различными показателями преломления, то главные и узловые точки не совпадают друг с другом, а переднее и заднее фокусные расстояния отличаются между собой. Узловые точки неаккомо-дированного глаза лежат на расстоянии 7 и 7,7 мм от вершины роговицы, главные точки — на расстоянии 1,35 и 1,65 мм от этой вершины.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Редуцированный глаз. Еще более упрощенной моделью является редуцированный глаз, в котором две главные точки заменены одной. В ,этом случае вся оптическая система глаза изображается эквивалентной системой, имеющей лишь одну преломляющую поверхность, которая разделяет две среды — воздух и стекловидное тело. В часто используемом при расчетах редуцированном глазу по Вербицкому радиус кривизны роговицы r = 6,8 мм, показатель преломления n' = 1,4, а длина глаза — 23,4 мм. Следует отметать, что эти величины выбраны не совсем точно. Действительно, пусть на редуцированный глаз падает пучок света от бесконечно удаленного объекта, т. е. s = бесконечность. Очевидно, что изображение этого объекта будет находиться на заднем фокусном расстоянии от вершины, т. е. s'=f'. Подставляя в формулу (14) значения n', n и r, получим s'= 23,8 мм. Это означает, что для того, чтобы изображение на сетчатке было резким, длина редуцированного глаза должна быть не 23,4, а 23,8 мм. Принятой в модели длине 23,4 мм соответствует показатель преломления n' 1,39, а не 1,4. При этом переднее фокусное расстояние f редуцированного глаза будет равно 17 мм. Как редуцированный, так и «схематический» глаз по Гульстранду не воспроизводит аберраций живого глаза. Вопрос о совпадении значений аберраций «схематического глаза» с реальными величинами аберраций живого глаза при расчете большинства визуальных оптических приборов: микроскопов, телескопов, спектроскопов и пр. — не имеет большого значения. Многочисленными исследованиями доказано, что коррекция аберраций глаза наблюдателя не повышает существенным образом качества изображения. Иначе дело обстоит в офтальмоскопах, где принимают во внимание не аберрации глаза наблюдателя, а аберрации глаза, являющегося объектом исследования. Особое значение приобретают аберрации глаза при офтальмоскопии с повышенным увеличением. Для расчета приборов такого типа желательно учитывать реальные или близкие к реальным аберрации глаза.

Модель глаза с аберрациями, близкими к реальным. Если сравнить с усредненной кривой экспериментальных аберраций аберрации, вычисленные для схематического глаза по Гульстранду, то станет очевидно, что расхождение очень велико. В среднем живой глаз «исправлен» значительно лучше, чем схематический. Чтобы приблизить модель Гульстранда к реальному глазу, была найдена асферическая поверхность, воспроизводящая усредненные аберрации живого глаза., При этом все параметры «схематического» глаза, в том числе и радиуе при вершине передней поверхности роговицы, были сохранены. но форма передней поверхности принималась не сферической, а параболической. Усредненные аберрации реального глаза хорошо воспроизводятся моделью в том случае, если передняя поверхность роговицы принята параболоидом вращения с уравнением образующей:


Хроматическая аберрация (Тамарова Р. М., Гребенников Б. В., 1973) в «схематическом глазу» Гульстранда не предусмотрена, так как даются только показатели преломления сред без дисперсии. Для воспроизведения хроматической аберрации в модифицированной модели дисперсию сред выбрали близкой к дисперсии флинтов (Дп = 0,0134). Модифицированная модель глаза, воспроизводящая сферическую и хроматическую аберрации усредненного глаза, приведена в табл. 1.



---

Статья из книги: Оптические приборы для исследования глаза | Тамарова Р.М.