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  虹膜從前到後粗略可分為兩層:前部含有色素與纖維血管組織,稱作虹膜基質;基質下的色素上皮細胞層,含有致密黑色素細胞,故虹膜後面呈現黑色。  基質中有疏鬆結締組織、血管、色素細胞、受副交感神經支配的環形運動以收縮瞳孔的括約肌(瞳孔括約肌);還有一套擴大肌(瞳孔擴大肌),受交感神經支配的放射狀牽拉以擴大瞳孔。瞳孔可隨光線的強弱而改變其大小,稱瞳孔對光反射。  基質下為重染色的雙層細胞組成的上皮層(虹膜色素上皮層),以阻止光線透過虹膜進入眼睛。 虹膜外緣根部附著在鞏膜與睫狀體前部,稱為虹膜根部。虹膜根部稍後方有虹膜動脈大環。虹膜與睫狀體合稱作前葡萄膜。 虹膜前表面放射狀血管形成凹凸不平的褶皺,有凹陷的隱窩和輻射狀條紋皺褶稱虹膜紋理,可用於虹膜身份識別。  虹膜表面距瞳孔緣約1.5mm處,有一環形鋸齒狀隆起,稱虹膜捲縮輪(iris frill)是虹膜小動脈環所在處。以此為界可以劃分為兩個區域: 虹膜的動脈位於基質層內,從虹膜邊緣到中心呈放射狀,提供了血液供應。虹膜根部和睫狀體前部有一粗大的血管環,稱為虹膜動脈大環。虹膜大環從虹膜周邊發出放射狀分支走向中央,在瞳孔捲縮輪處發出許多小支並改變方向呈環形走行,形成虹膜動脈小環。

  從前到後,虹膜可細分為:

  虹膜有多種顏色,這並不影響視力。虹膜通常帶有色素,人類虹膜中最常見的是褐色 (含黑褐色和棕色)與藍色,另外還有綠色、灰色和琥珀色。白化症患者則有粉紅色、紫色的虹膜,這是由於其虹膜中沒有色素,只能顯示出微血管的顏色。  許多鳥類擁有鮮明的眼睛色彩,這些顏色決定於其他色素,如蝶酸、嘌呤與類胡蘿蔔素。

  兩眼虹膜異色在人類是很罕見的。通常這是眼科疾病的指標,如慢性虹膜炎或瀰漫性虹膜黑色素瘤,但也有可能是正常變體。  虹膜異色在一些特定的狗、貓品種身上比較常見,如西伯利亞雪橇犬、澳大利亞牧羊犬、邊境牧羊犬、白波斯貓等,主要由於品種雜交所造成。
虹膜又稱黃仁,眼睛構造的一部分,虹膜中心有一圓形開口,稱為瞳孔,猶如相機當中可調整大小的光圈,內含色素決定眼睛的顏色。日間光線較為強烈時,瞳孔會變小,只使一小束光線穿透瞳孔,進入眼睛;當進入黑暗環境中,虹膜就會往後退縮,使瞳孔變大,讓更多的光線進入眼睛,多數的脊椎動物的眼睛都有虹膜。因為每個人的虹膜都是不同的,所以也用於身份辨識。