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

1 眼睛 The Human Eye

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

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

取自"http://owiki.kmu.edu.tw/index.php/%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E8%AC%9B%EF%BC%9A%E7%9C%BC%E7%9D%9B"

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