《視覺(jué)光學(xué)基礎(chǔ)》課件

視覺(jué)光學(xué)基礎(chǔ)探索視覺(jué)世界奧秘理解光學(xué)與視覺(jué)系統(tǒng)關(guān)系課程概述課程目標(biāo)掌握視覺(jué)光學(xué)核心理論學(xué)習(xí)內(nèi)容光學(xué)基礎(chǔ)到臨床應(yīng)用考核方式第一章：光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)光的性質(zhì)同時(shí)表現(xiàn)波動(dòng)性與粒子性電磁波的一種特殊形式光的傳播直線傳播原理光的波動(dòng)性400nm可見(jiàn)光短波長(zhǎng)紫色光波長(zhǎng)范圍700nm可見(jiàn)光長(zhǎng)波長(zhǎng)紅色光波長(zhǎng)范圍3×10^8m/s光速光的粒子性光子概念光的能量最小單位能量與頻率成正比光電效應(yīng)光照射金屬表面釋放電子愛(ài)因斯坦理論基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域太陽(yáng)能電池光的折射1入射光從第一介質(zhì)射向界面2折射現(xiàn)象光線在界面改變傳播方向3折射定律n?sinθ?=n?sinθ?4折射率光的反射反射定律入射角等于反射角鏡面反射光滑表面平行反射漫反射光的散射瑞利散射小顆粒散射短波長(zhǎng)光米氏散射大顆粒對(duì)各波長(zhǎng)散射接近現(xiàn)象解釋藍(lán)天與白云形成原理日落現(xiàn)象夕陽(yáng)呈紅色的散射原理光的干涉相干光頻率相同相位關(guān)系恒定激光為典型相干光干涉條件必須是相干光源光程差決定干涉類型干涉現(xiàn)象明暗相間條紋肥皂泡彩色光的衍射光遇到障礙物邊緣繞射現(xiàn)象衍射圖樣與孔徑形狀相關(guān)第二章：幾何光學(xué)光線追跡預(yù)測(cè)光線傳播路徑成像原理物體成像條件與位置放大率像與物體大小比例平面鏡成像光線入射從物體射向平面鏡反射按反射定律改變方向虛像形成鏡后等距離處形成成像特點(diǎn)等大正立左右相反球面鏡成像凹面鏡反射面向內(nèi)彎曲可形成放大實(shí)像或虛像應(yīng)用于反射望遠(yuǎn)鏡凸面鏡反射面向外彎曲總形成縮小正立虛像應(yīng)用于安全后視鏡球面鏡成像公式成像公式1/f=1/u+1/v物距u物體到鏡面距離像距v像到鏡面距離焦距f焦點(diǎn)到鏡面距離放大率m=-v/u薄透鏡成像凸透鏡會(huì)聚光線凹透鏡發(fā)散光線焦點(diǎn)平行光匯聚點(diǎn)成像實(shí)像或虛像薄透鏡成像公式1/f=1/u+1/v放大率m=v/u光學(xué)系統(tǒng)1復(fù)雜系統(tǒng)多透鏡組合2主面與節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)化復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算3等效焦距系統(tǒng)整體光學(xué)性能4基礎(chǔ)元件各種透鏡和鏡面光闌和瞳孔徑光闌限制通過(guò)光線數(shù)量入瞳從物方看到的光闌像出瞳從像方看到的光闌像第三章：視覺(jué)系統(tǒng)解剖眼球結(jié)構(gòu)前部：角膜、虹膜、晶狀體后部：玻璃體、視網(wǎng)膜視覺(jué)通路視網(wǎng)膜→視神經(jīng)→外側(cè)膝狀體視放射→視覺(jué)皮層眼部附屬結(jié)構(gòu)眼瞼保護(hù)眼球淚腺提供潤(rùn)滑眼球的光學(xué)結(jié)構(gòu)角膜提供約70%眼球屈光力晶狀體可調(diào)節(jié)焦距房水維持眼內(nèi)壓玻璃體維持眼球形狀視網(wǎng)膜視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)十層復(fù)雜結(jié)構(gòu)感光細(xì)胞位于深層視神經(jīng)纖維在表層視桿細(xì)胞約1.2億個(gè)負(fù)責(zé)暗視覺(jué)分布于周邊視網(wǎng)膜視錐細(xì)胞約600萬(wàn)個(gè)負(fù)責(zé)色覺(jué)和明視覺(jué)集中于黃斑區(qū)視神經(jīng)視神經(jīng)盤(pán)視神經(jīng)纖維匯集處視交叉內(nèi)側(cè)纖維交叉至對(duì)側(cè)視束傳導(dǎo)信號(hào)至外側(cè)膝狀體大腦視覺(jué)中樞初級(jí)視覺(jué)皮層位于枕葉邊緣視覺(jué)區(qū)初步形狀識(shí)別色覺(jué)區(qū)處理顏色信息3高級(jí)視覺(jué)聯(lián)合區(qū)復(fù)雜圖像識(shí)別第四章：眼睛作為光學(xué)系統(tǒng)58D眼球總屈光力正視眼標(biāo)準(zhǔn)值43D角膜屈光力約占總屈光力74%20D晶狀體屈光力可通過(guò)調(diào)節(jié)改變角膜的光學(xué)作用前表面曲率7.8mm平均曲率半徑屈光力約43屈光度非球面性邊緣較中心平坦晶狀體的光學(xué)作用基礎(chǔ)屈光力約20屈光度隨年齡增長(zhǎng)逐漸增加調(diào)節(jié)作用睫狀肌收縮懸韌帶松弛晶狀體彎曲度增加調(diào)節(jié)范圍年輕約10屈光度45歲降至約4屈光度眼球總折射力角膜晶狀體房水與玻璃體計(jì)算方法：角膜+晶狀體+房水玻璃體正常值：58±2屈光度眼軸長(zhǎng)度測(cè)量方法超聲波測(cè)量光學(xué)相干斷層掃描正常值成人約23.5mm兒童較短隨年齡增長(zhǎng)屈光關(guān)系每1mm變化約3屈光度長(zhǎng)眼軸易近視屈光狀態(tài)正視：光線精確聚焦于視網(wǎng)膜近視：焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜前遠(yuǎn)視：焦點(diǎn)在視網(wǎng)膜后散光：不同子午線焦點(diǎn)不同調(diào)節(jié)1調(diào)節(jié)機(jī)制睫狀肌收縮釋放晶狀體張力調(diào)節(jié)幅度隨年齡減小老視發(fā)生調(diào)節(jié)滯后近距離注視焦點(diǎn)略落后視網(wǎng)膜第五章：視覺(jué)質(zhì)量評(píng)估視力分辨細(xì)節(jié)能力對(duì)比敏感度區(qū)分明暗差異能力像差光學(xué)系統(tǒng)成像缺陷主觀評(píng)價(jià)患者舒適度反饋視力測(cè)量1選擇合適視力表國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)視力表2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量距離遠(yuǎn)視力5米或6米3標(biāo)準(zhǔn)照明條件85-320cd/m2亮度4記錄方式小數(shù)記法或?qū)?shù)記法視力影響因素1心理因素注意力與理解力2神經(jīng)因素視網(wǎng)膜與大腦處理環(huán)境因素照明與對(duì)比度光學(xué)因素屈光不正與像差對(duì)比敏感度定義區(qū)分最小亮度差異能力對(duì)比閾值倒數(shù)測(cè)量方法正弦光柵圖Pelli-Robson表CSV-1000表臨床意義評(píng)估視功能完整性早期發(fā)現(xiàn)病變對(duì)比敏感度曲線空間頻率(cpd)正常人白內(nèi)障患者眼球像差球差邊緣與中心光線焦點(diǎn)不同彗差離軸點(diǎn)成像彗星狀尾跡散光不同子午線焦距不等場(chǎng)曲像面呈曲面而非平面高階像差波前像差理想波前與實(shí)際波前偏差Zernike多項(xiàng)式描述復(fù)雜像差數(shù)學(xué)模型自適應(yīng)光學(xué)通過(guò)可變形鏡校正像差第六章：色覺(jué)光譜感知視錐細(xì)胞響應(yīng)不同波長(zhǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電信號(hào)信息編碼視網(wǎng)膜神經(jīng)元初級(jí)處理大腦解析視覺(jué)皮層形成色彩感知色覺(jué)原理三原色理論三種視錐細(xì)胞響應(yīng)不同波長(zhǎng)對(duì)立色理論紅-綠、藍(lán)-黃、明-暗對(duì)立通道視覺(jué)處理視網(wǎng)膜初級(jí)處理再傳至大腦色彩感知綜合兩種理論形成完整感知色覺(jué)檢查石原圖：快速篩查紅綠色盲Farnsworth測(cè)試：精確評(píng)估色覺(jué)異常程度色覺(jué)異常類型全色盲所有視錐缺失僅能感知明暗發(fā)生率極低約0.003%紅綠色盲最常見(jiàn)色盲類型男性約8%發(fā)生率女性約0.5%發(fā)生率藍(lán)黃色盲S型視錐異常極為罕見(jiàn)常為后天獲得性第七章：雙眼視覺(jué)雙眼視差兩眼看同一物體成像略有差異為立體視覺(jué)提供關(guān)鍵信息融像能力大腦融合兩眼圖像形成單一視覺(jué)感知立體視覺(jué)感知深度和距離需要正常雙眼協(xié)調(diào)功能視網(wǎng)膜對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)點(diǎn)兩眼視網(wǎng)膜相應(yīng)位置刺激產(chǎn)生相同方向視感視網(wǎng)膜視差非對(duì)應(yīng)點(diǎn)成像產(chǎn)生深度感知同名視差目標(biāo)在注視點(diǎn)后異名視差目標(biāo)在注視點(diǎn)前融像融像范圍：可被融合最大視差Panum氏融像區(qū)：可產(chǎn)生單視覺(jué)空間區(qū)域立體視覺(jué)雙眼視差輸入兩眼接收略微不同圖像大腦整合處理視覺(jué)皮層計(jì)算深度信息立體感知形成產(chǎn)生三維空間感知體驗(yàn)立體視覺(jué)檢查T(mén)NO立體視檢查隨機(jī)點(diǎn)立體圖Titmus立體視檢查常見(jiàn)"蒼蠅測(cè)試"輪廓立體圖輪廓線提供單眼線索Lang測(cè)試不需特殊眼鏡的立體圖第八章：屈光矯正眼鏡最常用矯正方式隱形眼鏡直接置于角膜上屈光手術(shù)永久性矯正方案角膜塑形夜戴日摘臨時(shí)矯正框架眼鏡鏡片類型單焦點(diǎn)鏡片多焦點(diǎn)鏡片特殊功能鏡片鏡架選擇材質(zhì)：金屬、塑料、鈦重量：輕型更舒適形狀：適合臉型適配要點(diǎn)瞳距準(zhǔn)確測(cè)量鏡架合適大小鼻托正確調(diào)整單焦點(diǎn)鏡片1球鏡矯正近視或遠(yuǎn)視2柱鏡矯正散光3球柱組合鏡同時(shí)矯正兩種屈光不正多焦點(diǎn)鏡片雙焦點(diǎn)鏡片明顯分界線三焦點(diǎn)鏡片近中遠(yuǎn)三區(qū)漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片無(wú)可見(jiàn)分界線職業(yè)型多焦點(diǎn)特定工作距離優(yōu)化特殊功能鏡片防藍(lán)光：過(guò)濾有害藍(lán)光變色鏡片：適應(yīng)不同光線偏光鏡片：消除眩光高折射率：更輕薄舒適隱形眼鏡軟性隱形眼鏡含水量30-80%舒適度高易適應(yīng)日拋月拋多種更換周期硬性透氣性隱形眼鏡高氧透過(guò)率視覺(jué)質(zhì)量更佳適合不規(guī)則角膜特殊隱形眼鏡散光鏡片多焦點(diǎn)鏡片美瞳彩色鏡片角膜塑形鏡0.5D每日矯正度數(shù)初期治療階段6D最大矯正度數(shù)近視矯正上限8-10h夜間配戴時(shí)間維持全天效果1.5D散光矯正上限輕中度散光效果好屈光手術(shù)LASIK制作角膜瓣激光切削SMILE小切口微創(chuàng)手術(shù)PRK去除上皮激光切削第九章：視覺(jué)訓(xùn)練專業(yè)視覺(jué)訓(xùn)練視覺(jué)治療師指導(dǎo)家庭訓(xùn)練日常練習(xí)強(qiáng)化效果訓(xùn)練工具特殊設(shè)備和軟件視覺(jué)功能視力、雙眼協(xié)調(diào)、調(diào)節(jié)弱視屈光不正性斜視性形覺(jué)剝奪性混合型弱視定義：最佳矯正視力低于正常關(guān)鍵期：8歲前治療效果最佳弱視訓(xùn)練方法遮蓋療法遮蓋優(yōu)勢(shì)眼促進(jìn)弱視眼使用藥物治療阿托品使優(yōu)勢(shì)眼視力模糊光學(xué)penalization優(yōu)勢(shì)眼處方不足矯正知覺(jué)學(xué)習(xí)特殊視覺(jué)刺激訓(xùn)練雙眼視功能障礙隱斜視潛在眼位偏斜需融像控制