Urządzenia do wykonywania pomiarów optycznych na potrzeby klienta
MEP.03. Wykonywanie i naprawa pomocy wzrokowych - Technik Optyk 325302
Urządzenia do wykonywania pomiarów optycznych na potrzeby klienta
E‑BOOK
Spis treści
WprowadzenieWprowadzenie
Układ wzrokowy
Soczewki i narzędzia optyczneSoczewki i narzędzia optyczne
Netografia i bibliografiaNetografia i bibliografia
Układ wzrokowy
Układ wzrokowy i budowa oka
Najwięcej informacji o otaczającym świecie człowiek odbiera za pośrednictwem układu wzrokowego. W skład tego układu wchodzą: gałki oczne, drogi wzrokowe oraz korowe ośrodki wzrokowe. Receptorem odbierającym fale świetlne są komórki wzrokowe siatkówki.
Narząd wzroku, czyli oko, składa się z gałki ocznej wraz z nerwem wzrokowym.

Schemat drogi wzrokowej: siatkówki oczu są połączone z obydwoma połówkami kory wzrokowej ( - siatkówka, - nerw wzrokowy, - skrzyżowanie wzrokowe, - droga wzrokowa, - ciało kolankowate boczne, - kora wzrokowa).
Schemat drogi wzrokowej: siatkówki oczu są połączone z obydwoma połówkami kory wzrokowej. Po lewej stronie dominuje kolor niebieski, po prawej czerwony. Kolejno zaznaczone są - siatkówka, - nerw wzrokowy, - skrzyżowanie wzrokowe, - droga wzrokowa, - ciało kolankowate boczne, - kora wzrokowa.
Budowa gałki ocznej
Gałka oczna ma w przybliżeniu kształt elipsoidalny, zbliżony do kulistego. Najdłuższy wymiar przednio‑tylny (oś gałki) wynosi średnio - , najmniejszy pionowy - , natomiast poprzeczny - . Przeciętna objętość gałki mieści się w przedziale od do , a masa od do .
Gałkę oczną tworzą trzy koncentrycznie ułożone błony, które budują ściany gałki ocznej i trzy komory, w których jest rozmieszczona zawartość gałki ocznej. Błony gałki ocznej to:
błona zewnętrzna, zwana błoną włóknistą,
błona środkowa, zwana błoną naczyniową,
błona wewnętrzna, zwana błoną nerwową.
Rogówka jest przeźroczysta, dzięki czemu widać przez nią barwną tęczówkę i źrenicę. Średnica mierzona w poziomie wynosi , w pionie jest o około mniejsza. Jej grubość w części środkowej wynosi około , w obwodzie wynosi około . Promień krzywizny powierzchni zewnętrznej części środkowej rogówki wynosi średnio . Część obwodowa rogówki jest nieco spłaszczona. Dokładnego pomiaru rogówki pozwala dokonać oftalmometr Javal lub inne urządzenia do keratometrii.
Rogówka, jako część błony włóknistej, nadaje kształt gałki ocznej i chroni jej wnętrze, a wraz z soczewką tworzy układ optyczny oka. Współczynnik załamania rogówki wynosi , a jej zdolność akomodacji w oku miarowym to około . Rogówka nie jest wyposażona we własne naczynia krwionośne, a substancji odżywczych i tlenu dostarczają jej twardówka, ciecz wodnista komory przedniej oka i łzy.
Błona środkowa jest błoną naczyniową gałki ocznej, tkanką bogato unaczynioną i składa się z trzech części: naczyniówki, ciała rzęskowego i tęczówki.
Naczyniówka to największy odcinek błony naczyniowej, położony z tyłu. Ma za zadanie odżywiać zewnętrzne warstwy siatkówki oraz zabezpieczać siatkówkę przed urazami mechanicznymi, dzięki temu, że stanowi miękkie podłoże dobrze amortyzujące wstrząsy.
Ciało rzęskowe jest środkową częścią błony naczyniowej. W tylnej części ciało rzęskowe przechodzi w naczyniówkę, natomiast przednią część tworzy około promieniście ułożonych wyrostków rzęskowych, od których odchodzą cienkie włókna, połączone z obwodem soczewki. To one tworzą obwódkę rzęskową i są zawieszeniem dla soczewki. W ciele rzęskowym swoje miejsce ma mięsień rzęskowy, biorący udział w akomodacji. Skurcz jego włókien okrężnych zmniejsza naprężenia obwódki rzęskowej, dzięki czemu soczewka uwypukla się. Innymi słowy soczewka zmniejsza promień krzywizny swojej powierzchni, przez co zwiększa swoją zdolność skupiającą. Wzrost naprężenia obwódki rzęskowej i rozciąganie oraz spłaszczanie soczewki odpowiada za skurcz włókien południkowych mięśnia rzęskowego, co sprawia, że zdolność skupiająca soczewki maleje i pozwala na ostre widzieć przedmiotów położonych w oddali. Ciało rzęskowe produkuje też ciecz wodnistą.
Tęczówka ma kształt krążka o średnicy ok. i grubości ok. i stanowi frontową część błony naczyniowej. Pełni ona rolę przesłony z otworem źrenicznym o zmieniającej się szerokości. Barwa tęczówki jest zależna od ilości zawartego w jej zrębie barwnika: od błękitu przy małej zawartości barwnika do brunatnej, gdy barwnika jest dużo. Tęczówkę tworzą dwa mięśnie: zwieracz i rozwieracz, a ich działanie jest przeciwne: zwieracz zawęża, a rozwieracz poszerza źrenicę. Zawężenie źrenicy chroni oko przed nadmiernym strumieniem światła, zmniejsza rozmycie spowodowane aberracją sferyczną oraz wadami refrakcji. Źrenice zwężają się nie tylko pod wpływem światła, lecz także pod wpływem wpatrywania się w przedmioty bliskie (współruch towarzyszący konwergencji i akomodacji).
Siatkówka to błona wewnętrzna przylegająca do naczyniówki, będąca wewnętrzną wyściółką dla gałki ocznej. W otoczeniu bieguna tylnego grubość siatkówki wynosi ok. , w okolicy równika ok. , a przy rąbku zębatym ok. . Różnice w grubości wynikają z budowy mikroskopijnej siatkówki. Cechą specyficzną budowy siatkówki są występujące w niej trzy neurony, co wiąże się z istnieniem trzech różnych rodzajów komórek nerwowych i spełnianymi przez nie odrębnymi zadaniami. Pierwszym z nich to neuron, który jest receptorem odbierającym widzialne fale świetlne (). Tworzą go komórki z wypustkami w kształcie czopków i pręcików. Pręciki i czopki są położone zewnętrznie i odbierają impulsy poprzez nabłonek barwnikowy przylegający do siatkówki. Natomiast impulsy z komórek wzrokowych są odbierane przez komórki nerwowe dwubiegunowe, stanowiące drugi neuron. Jedna z wypustek komórki dwubiegunowej odbiera impuls z komórki wzrokowej, druga natomiast łączy się z komórką zwojową, która stanowi trzeci neuron czuciowy. W siatkówce wypustki komórek nerwowych formują warstwę włókien nerwowych, które razem tworzą nerw wzrokowy, łączący siatkówkę z mózgiem. Miejsce, w którym zbiegają się włókna nerwowe w siatkówce, jest widoczne na dnie oka i opisywane jako tarcza nerwu wzrokowego, tzw. plamka ślepa. W jej pobliżu znajduje się plamka żółta, najbardziej wrażliwe miejsce siatkówki. Natomiast w jej centralnym punkcie znajduje się dołek środkowy, przez który przebiega oś wzrokowa.
W pręcikach i czopkach są zmagazynowane fotopigmenty, które pozwalają na absorpcję światła i odpowiadają za jego bodźcotwórcze działanie. W pręcikach funkcję tę pełni rodopsyna, zaś w czopkach trzy inne rodzaje fotopigmentów, dlatego zgodnie z teorią poczucia barw Younga‑Helmholtza‑Heringa przyjmuje się istnienie trzech rodzajów czopków. Ludzką siatkówkę tworzy około milionów komórek czopkowych i milionów pręcikowych. Dołek środkowy jest zbudowany wyłącznie z czopków. Zespół receptorów czopkowych odbiera bardzo zróżnicowane bodźce, co pozwala na najwyższą ostrość wzroku, dokładne widzenie nawet drobnych kształtów oraz postrzeganie barwne. Liczba czopków maleje wraz z oddalaniem się od obwodu siatkówki, a w tym miejscu wzrasta liczba pręcików. Pręciki odbierają impulsy o niskim natężeniu światła, a także biorą udział w powstawaniu wrażeń prostych oraz odpowiadają za orientację w przestrzeni.

Emmetropia lub miarowość oczu. Za oko miarowe uznaje się takie, w którym moc optyczna jest dopasowana do długości gałki ocznej. To oznacza, że obrazy przedmiotów, leżących w oddali, w oku miarowym tworzą się właśnie na siatkówce. Moc oka jest zależna od dwóch podstawowych parametrów: rogówki i soczewki. Rogówka odgrywa tu najważniejszą rolę. Przyjmuje się, że moc oka przez nie zmienia się w trakcie trwania dorosłego życia człowieka. Zmieniać się może natomiast długość gałki ocznej, co decyduje o tym, czy oko zachowuje miarowość.
Układ optyczny oka tworzą dwa elementy:
Rogówka o mocy ;
Soczewka o mocy ( - akomodująca).
Oko ma moc ( akomodujące).

Nadwzroczność (ang. hypermetropia, hyperopia) to ogniskowanie przez oko równoległych promieni świetlnych za siatkówką. Powodem może być zbyt słaba moc łamiąca układu optycznego. Biorąc pod uwagę wielkość wady, wyróżnia się nadwzroczność małą (do ), średnią ( do ) lub dużą (ponad ). Nadwzroczność zwykle występuje naturalnie i u małych dzieci, za co odpowiada bardziej kulisty kształt soczewki. Nadwzroczność jest korygowana za pomocą soczewek skupiających o znaku plus (), czyli okularów lub soczewek kontaktowych. U dorosłych pacjentów można też przeprowadzić operacje refrakcyjne, które modelują rogówkę, wykorzystując energię odpowiedniego typu lasera. U dzieci mała nadwzroczność nie wymaga korygowania, jeśli nie wiąże się z zaburzeniami widzenia i zezem. W takich przypadkach zaleca się jedynie okresową kontrolę okulistyczną.



Krótkowzroczność (ang./łac. miopia) to dysfunkcja, która polega na tym, że równoległe promienie świetlne są ogniskowane przed siatkówką. Odpowiada za to nadmierna siła załamująca światło, czyli tzw. siła łamliwości rogówki lub soczewki. Powodem krótkowzroczności może też być zbyt wydłużona gałka oczna. Biorąc pod uwagę przyczyny, można wyróżnić się kilka rodzajów krótkowzroczności:
Krótkowzroczność rogówkowa to rzadko występująca wada. Jej powstanie warunkuje zbytnia kulistość rogówki, np. w miejscu, gdzie rozpoczyna się stożek rogówki.
Krótkowzroczność soczewkowa powstaje na skutek pęcznienia soczewki i jej zbytniej kulistości. To powoduje zmianę mocy łamiącej soczewki. Powstanie takiej wady może być związane z początkową fazą zaćmy, pojawia się również w przebiegu cukrzycy.
Jeśli chodzi o wielkość wady wzroku, wyróżnia się trzy stopnie krótkowzroczności: małą do , średnią , dużą ponad . Wada powiększa się do momentu ukończenia przez pacjenta około roku życia, czyli do czasu, kiedy oko przestaje rosnąć.
Mała krótkowzroczność rozpoczyna się często około roku życia i jest zwana krótkowzrocznością szkolną. Może się ona powiększać z powodu stałego napięcia akomodacji przy zbyt długiej pracy wzrokowej z bliska. Natomiast duża krótkowzroczność osiowa (ponad , a może to być kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt dioptrii) jest powodowana budową gałki ocznej: w tym przypadku gałka jest zbyt długa, a wada powiększa się wraz z wydłużaniem się gałki i jej rozciąganiem się w tylnym biegunie twardówki, naczyniówki i siatkówki. Wysoka krótkowzroczność jest uwarunkowana genetycznie lub spowodowana postępującą zwyrodnieniową (degeneracyjną) chorobą oka, której powikłania mogą powodować utratę widzenia. Krótkowzroczność koryguje się przy pomocy soczewek rozpraszających, oznaczonych znakiem minus ().



Presbiopię nazywa się również starczowzrocznością. Jest wadą wzroku, związaną z zachodzącymi z wiekiem zmianami w obrębie soczewki ocznej. Presbiopia wiąże się ze stopniową utratą wyraźnego widzenia w obszarze bliskim, odczuwanym najczęściej jako utrudnienie czytania. Presbiopia pojawia się zazwyczaj po roku życia. Za akomodację odpowiada soczewka oczna oraz mięśnie rzęskowe, wpływające na kształt soczewki poprzez skurcz. Do korekcji presbiopii stosuje się najczęściej okulary do czytania. Okulary jednoogniskowe dają możliwość widzenia w ograniczonym zakresie odległości np. poprawiają widzenie w odległości czytania, czyli , dlatego nie zawsze mogą sprostać oczekiwaniom pacjenta. Takie okulary nie mogą zapewnić poprawy widzenia podczas pracy przy komputerze. Dlatego na rynku pojawiły się specjalne soczewki okularowe, przeznaczone do pracy biurowej, które dają możliwość wyraźnego widzenia w zakresie od do nawet kilku metrów.
Część pacjentów oprócz presbiopii dodatkowo ma inne wady wzroku, jak krótkowzroczność, dalekowzroczność lub astygmatyzm. Dla nich rozwiązaniem mogą być soczewki progresywne, które zapewnią poprawne widzenie jednocześnie do dali i bliży. Podczas długiej pracy przy komputerze, czyli w odległościach pośrednich, są jednak mało efektywne.
Astygmatyzm (astigmatismus) to wada, która powstaje na skutek różnej siły załamywania równoległych promieni świetlnych w dwóch różnych płaszczyznach (np. pionowej i poziomej) układu optycznego oka. Z tego powodu układ optyczny nie tworzy jednego punktowego ogniska, a obraz na siatkówce nigdy nie jest prawidłowo zogniskowany, przez to jest zawsze nieostry. Rogówka, rzadziej soczewka, nie jest sferyczna, co oznacza, że jej powierzchnie nie są wycinkiem z kuli, więc światło jest załamywane w płaszczyźnie poziomej jest inne niż w płaszczyźnie pionowej. Rozróżniamy astygmatyzm niezłożony (wtedy oko jest nadwzroczne lub krótkowzroczne tylko w jednej płaszczyźnie), złożony (nadwzroczność lub krótkowzroczność pojawia się w obu płaszczyznach, ale w różnej wielkości), mieszany (oko jest nadwzroczne w jednej płaszczyźnie, a w drugiej krótkowzroczne). Jeśli światło jest załamywane w płaszczyźnie pionowej silniej niż w płaszczyźnie poziomej, mamy do czynienia z astygmatyzmem prostym, zwanym niezbornością prostą. W przeciwnym przypadku, tzn. gdy silniejsze jest załamywanie światła w płaszczyźnie poziomej, mówimy o astygmatyzmie odwrotnym. Astygmatyzm nieregularny (niezborność nieregularna) występuje wtedy, gdy w różnych miejscach jednej płaszczyzny światło załamywane jest różnie (np. w bliznach rogówki lub w stożku rogówki).
Astygmatyzm można skorygować soczewkami cylindrycznym o różnej mocy łamiącej w głównych prostopadłych do siebie płaszczyznach, zwanych południkami. Wtedy soczewki ogniskują światło w dwóch różnych punktach. Soczewka cylindryczna w jednym z głównych południków pozostaje obojętna optycznie, czyli nie załamuje światła. Ta płaszczyzna jest nazywana osią cylindra. Pozwala to ustawić przed okiem szkło cylindryczne w taki sposób, by wyznaczonym południku nie zmieniać mocy łamiącej oka, a w innym, prostopadłym do niego, zwiększyć tę moc lub zmniejszyć. Można tutaj zastosować również soczewki sferocylindryczne, które mogą załamywać światło w obu głównych południkach z różną mocą.


Ilustracja przedstawia astygmatyzm, czyli zaburzenie symetrii obrotowej gałki ocznej, które powoduje powstanie na siatkówce obrazu nie punktowego. Odczuwamy to jako krzywienie obrazu, pogarszanie ostrości i czułości na kontrast.
Podział astygmatyzmu ze względu na oś cylindra ujemnego

Położenie ognisk przekrojów głównych w wybranych typach astygmatyzmu

Konwergencja to inaczej zdolność narządu wzroku do śledzenia obserwowanego przedmiotu. Jest to możliwe dzięki zmianie położenia gałek ocznych, co pozwala nam określać swoją odległość od oglądanego przedmiotu.



Na grafice przedstawiona konwergencja przy emmetropii (oko miarowe), hyperopii (dalekowzroczność) oraz miopii (krótkowzroczność). Schematy pokazują w jaki sposób ma zachowywać się oko przy danej konwergencji.
Działanie pryzmatyczne. Optometryści skupiają się obecnie na tym, by widzenie poprzez okulary było jak najlepsze, a ich noszenie jak najbardziej wygodne. Podczas projektowania i szlifowania soczewek dąży się do optymalnej krzywizny tylnej powierzchni soczewki, co pozwala na zmniejszenie wady astygmatycznej szkła przy patrzeniu poza centralną częścią soczewki. Jednak by było to możliwe, środek soczewki musi być położony przed środkiem obrotu gałki ocznej.


Kiedy patrzymy przez środek soczewki to tak, jakbyśmy używali płytki płasko‑równoległej połączonej z cienką soczewką sferyczną. Gdy jednak spojrzymy poza częścią centralną soczewki, to patrzymy soczewkę cienką, połączoną z pryzmatem. Im większa odległość pryzmatu od środka soczewki, tym pryzmat ma tym większą moc łamiącą.

Przesunięcie soczewki dla wywołania działania pryzmatycznego określa wzór:
gdzie:
- moc działania pryzmatycznego w ,
- moc czołowa soczewki okularowej,
- przesunięcie osi widzenia od środka optycznego soczewki w ,
- odległość powierzchni tylnej soczewki od środka obrotu oka.
W tym aspekcie bardzo ważne staje się określenie odległości środków obrotu oka oraz dokładne ustawienie środków optycznych soczewek okularowych. Dzięki temu podczas patrzenia na wprost promienie światła z dali przechodzą dokładnie przez środek soczewki, rogówki, soczewki oka i padają na plamkę, a działanie pryzmatyczne nie zakłóca widzenia obuocznego. Tolerowana niedokładność ustawienia soczewek jest w różnych krajach zbliżona, optometryści są zdania, że maksymalne przesunięcie soczewki od środka oka może wynosić tyle, by działanie pryzmatyczne, powodowane przez zdecentrowaną soczewkę, nie było większe niż bazą do skroni i bazą ustawioną w pionie. Optometryści europejscy przyjmują jako bezpieczną granicą tolerancji, czyli np. soczewkę o mocy można przesunąć do skroni maksymalnie o , a soczewkę ujemną można przesunąć do środka nie więcej niż ku środkowi nosa. Tymczasem wiele okularów jest dobieranych i wykonywanych nieprawidłowo, co wywołuje i pacjentów zeza rozbieżnego oraz liczne dolegliwości, np. bóle głowy.
Na poniższych rysunkach widać, jak oczy przy złym ustawieniu środków soczewek okularowych muszą się ustawiać, żeby obraz z dali znalazł się na żółtej plamce siatkówki.




Grafika przedstawia wymuszenie zeza zbieżnego i rozbieżnego przez okulary z soczewkami ujemnymi lub dodatnimi o za małym lub za dużym rozstawieniu soczewek. Linie pomagają określić, w jaki sposób oko powinno być ustawione, aby prawidłowo widzieć.
Wykonanie okularów przy ustawieniu soczewek z tak dużą dokładnością jest technicznie możliwe, jednak przy zdejmowaniu pomiarów pacjenta niezwykle trudno jest uzyskać większą dokładność niż i w związku z tym sens dokładniejszego ustawiania soczewek niż jest wątpliwe.
Dokładny wzór daje różne wyniki dla soczewek ujemnych i dodatnich ze względu na to, że powierzchnie sferyczne tworzące pryzmaty są w innej odległości od środka obrotu oka.

Powrót do spisu treściPowrót do spisu treści
Powiązane materiały multimedialne
Wady wzroku i sposoby ich korekcjiWady wzroku i sposoby ich korekcji