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  虹膜从前到后粗略可分为两层:前部含有色素与纤维血管组织,称作虹膜基质;基质下的色素上皮细胞层,含有致密黑色素细胞,故虹膜后面呈现黑色。  基质中有疏松结缔组织、血管、色素细胞、受副交感神经支配的环形运动以收缩瞳孔的括约肌(瞳孔括约肌);还有一套扩大肌(瞳孔扩大肌),受交感神经支配的放射状牵拉以扩大瞳孔。瞳孔可随光线的强弱而改变其大小,称瞳孔对光反射。  基质下为重染色的双层细胞组成的上皮层(虹膜色素上皮层),以阻止光线透过虹膜进入眼睛。 虹膜外缘根部附着在巩膜与睫状体前部,称为虹膜根部。虹膜根部稍后方有虹膜动脉大环。虹膜与睫状体合称作前葡萄膜。 虹膜前表面放射状血管形成凹凸不平的褶皱,有凹陷的隐窝和辐射状条纹皱褶称虹膜纹理,可用于虹膜身份识别。  虹膜表面距瞳孔缘约1.5mm处,有一环形锯齿状隆起,称虹膜卷缩轮(iris frill)是虹膜小动脉环所在处。以此为界可以划分为两个区域: 虹膜的动脉位于基质层内,从虹膜边缘到中心呈放射状,提供了血液供应。虹膜根部和睫状体前部有一粗大的血管环,称为虹膜动脉大环。虹膜大环从虹膜周边发出放射状分支走向中央,在瞳孔卷缩轮处发出许多小支并改变方向呈环形走行,形成虹膜动脉小环。

  从前到后,虹膜可细分为:

  虹膜有多种颜色,这并不影响视力。虹膜通常带有色素,人类虹膜中最常见的是褐色 (含黑褐色和棕色)与蓝色,另外还有绿色、灰色和琥珀色。白化症患者则有粉红色、紫色的虹膜,这是由于其虹膜中没有色素,只能显示出微血管的颜色。  许多鸟类拥有鲜明的眼睛色彩,这些颜色决定于其他色素,如蝶酸、嘌呤与类胡萝卜素。

  两眼虹膜异色在人类是很罕见的。通常这是眼科疾病的指标,如慢性虹膜炎或弥漫性虹膜黑色素瘤,但也有可能是正常变体。  虹膜异色在一些特定的狗、猫品种身上比较常见,如西伯利亚雪橇犬、澳大利亚牧羊犬、边境牧羊犬、白波斯猫等,主要由于品种杂交所造成。
虹膜又称黄仁,眼睛构造的一部分,虹膜中心有一圆形开口,称为瞳孔,犹如相机当中可调整大小的光圈,内含色素决定眼睛的颜色。日间光线较为强烈时,瞳孔会变小,只使一小束光线穿透瞳孔,进入眼睛;当进入黑暗环境中,虹膜就会往后退缩,使瞳孔变大,让更多的光线进入眼睛,多数的脊椎动物的眼睛都有虹膜。因为每个人的虹膜都是不同的,所以也用于身份辨识。