第二講:眼睛

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在2010年9月30日 (四) 11:34所做的修訂版本

目錄

眼睛 The Human Eye

開始之前

  • 視覺的厲害
    • 墾丁沙灘上欣賞美女
    • 戲院已開演後找座位
      • 你都可以做得到
      • 但亮度差1億倍
  • 課本第二、第三、第四章
    • Eye
    • Visual pathway
    • Visual centers of the brain
      • 其中包括
        • anatomy
        • physiology

各種眼睛

  • 演化的「眼睛」
    • 單眼vs複眼
    • compound eye vs chambered eye
  • 單眼的「演變」
  • 毛毛蟲為何有假眼?
  • Evolution!?

Electromagnetic radiation

  • 電磁輻射
    • 光譜(spectrum)
  • 可見光?
  • Visible light?
    • 快速:每秒300,000Km
    • 直進:穿透、繞射
  • 但又為何?
    • 到達地面最多
    • 在地面上大多數物質上反射(reflection)及吸收(absorption)狀態理想
    • surface偵測最有利
  • Message and Messenger
    • Inverse Optics
    • 順/逆?

Where should the eyes be placed?

  • predators vs prey
    • 兩種眼睛位置
    • frontal vs lateral
  • 眼睛為何要動?
    • 每種動物眼睛都會動嗎?
      • 不一定
      • owls的眼睛不會動
        • 但頭可以動
      • 但動有好處
        • 歐洲椋鳥(European starling)兩眼分別動,可以有效避天敵已經有效適應北美洲
  • 人眼也很會動
    • 過馬路才不會危險
    • 才可以讀書
    • 最左到最右只要200msec
  • 動眼肌肉
  • extraocular muscles
    • rectus muscles
      • medial / lateral
      • superior / inferior
    • oblique
      • superior / inferior
  • 眼睛運動
    • conjugate
      • saccade
      • pursuit
      • drift see box 2.1

利用afterimage及由側照眼底血管

    • vergence
      • convergence
      • divergence
    • Ernst Mach
      • 只有動眼不能滿足視野

Mach (1838-1916)的單眼視野

眼球的保護

  • orbit(眼窩)
    • cushion of fat
  • eyelids
    • 每四秒眨一次
    • 眨一次約三分之一秒
  • tears
    • 由eyelids上邊分泌
    • 由鼻腔排出
  • 為何不察覺眨眼
    • Volkmann, Riggs, and Moore (1980)
      • 假設眨眼時視覺系統暫時降低處理能力
      • 如何同等條件下測量眨眼時與不眨眼時的視覺能力?
      • 他們利用從口腔頂部光照眼睛
      • 當光線足夠可以「看」到
      • 不經正面(即eyelids),所以不受眨不眨眼的影響
      • 同時記錄控制eyelids肌肉的電位
      • 以利不同時間照射光線
      • 結果
      • 眨眼時比較不能察覺光線,沒有眨眼時可以察覺到
  • 眼裂
    • 眼瞼的開口
      • 一般平均8mm
      • 睜大一點10mm
        • 對事物有興趣
        • 興奮
        • 集中注意
      • 變小
        • 愛睏....mm
    • 持續睜大
      • dry eyes

眼睛的構造

  • 直徑約24mm,稍小於乒乓球
  • 眼球外層
    • fibrous tunic
      • sclera (Greek: hard)‏
        • 密實的纖維
        • 可抗眼壓(2倍大氣壓)
      • cornea (like an animals horn)‏
        • 透明
        • 光學力
    • vascular tunic
      • choroid
        • blood vessels:供給營養
        • pigment:防止光散漫反射(scatter)
    • retina(後述)
  • anterior chamber, iris, pupil
    • Anterior chamber
      • ciliary body
      • aqueous humor
        • 供給養份及代謝
      • 排泄不順:glaucoma
    • Iris(虹膜)
      • Greek word for rainbow
      • 因為西方人各種顏色
    • Pupil(瞳孔)
      • 不是組織,是iris所張開的孔
      • 調節進入光線量
  • Pupil size and age
    • 隨著年齡增長變小
  • depth of field
    • 瞳孔大小影響景深
  • Lens
    • crystalline lens (直徑9mm X 厚度4mm)
      • capsule
      • epithelial layer
      • 上皮組織會持續成長
      • 引發sclerosis(硬化症)
      • 質變(可能因UV)導致
      • cataract(白內障)
    • 作用
      • accommodation
  • Vitreous chamber
    • lens之後
    • 充滿vitreous
      • 類似蛋白
    • 封閉空間
      • 不代謝、流通
      • 會累積不透明物質
        • floaters
        • 多了變成一種飛蚊症
  • Retina
    • 構造
      • Retina有什麼?
        • photoreceptors
          • cones
          • rods
        • bipolar, amacrine, horizontal cells
        • retinal ganglion cells
  • 衛教插播
    • Retina的細胞不能再生
    • 一定要保護!
  • 觀察眼底
    • Hermann von Helmholtz (1821-1894)
      • physicist, physician, mathematician, philosopher
    • Ophthalmoscope

光學工具

  • 網膜成像與視覺
    • pinhole camera
    • 針孔相機
  • focus
    • 閱讀與成像
    • image formation
      • 擴散光(divergent light)需要調焦才能看
      • focusing the diverging light
    • 利用凸透鏡(convex lens)
      • focal point
        • 透鏡的focal power
        • 像距、物距、焦距
        • 1/f= 1/u + 1/v
  • 三種「視力」狀態
    • emmertopic
    • 正常視力
      • 平行光距焦於網膜
    • myopic
    • 近視
      • 平行光距焦於網膜之前
    • hyperopic
    • 遠視
      • 平行光距焦於網膜之後
  • Hyperopia
    • 可能眼球過短
  • Myopia
    • 眼球可能過長
  • Presbyopia
    • 老花眼
  • astigmatism
    • 散光,角膜曲度不均勻
  • LASIK
    • laser-assisted in situ keratomileusis
      • 原理是用laser重新將角膜塑形,使改變角膜的optical power,讓視力不正常者恢復正常
      • 但仍可能有危險性
    • check list如下

FDA檢查表

再看網膜

  • 橫斷面
    • Photoreceptors
      • cones & rods
  • distribution of rods and cones
    • distribution over retina
    • 接受器分佈特徵與盲點
      • rods的分佈較為廣
        • 最週邊也有100,000/mm2
      • cones集中在fovea
        • 密度約為150,000/mm2
    • fovea中心附近只有cones沒有rods
    • optic disk處沒有rods及cones
      • 形成盲點
        • 參見box 2.4
  • Outer segment
    • photopigment
      • opsin: very large protein
      • retinal: derived from vitamin A
  • 當光線進來
    • bleaching(漂白)
      • 形成isomerize
      • 在synapses分泌transmitter
    • phototransduction
  • computing visual angle
    • visual angel=57.3*object size/viewing distance

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