Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. - Теория оптических систем (1060803), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Точка предмета, которую видит глаз при отсутствии напряжения аккомодации, называется дальней точкой зрения. При наибольшем ыапряжении аккомодационных мышц заднее фокусное расстояние глаза уменьшается до 18,93 мм, что соответствует получению на сетчатке изображения точки Б оптической оси, находящейся на расстоянии 92 мм от вершины первой поверхности роговицы (рис. 136, б).
Эта точка называется ближней точкой ясного зрения '. Расстояние между ближней и задней точками зрения, выраженное в диоптриях, называют силой, или объемом, аккомодаг(ии. Для рассматриваемого схематического глаза объем аккомодацин равен приблизительно 11 дптр е. Объем аккомодации меняется с возрастом человека. При старении расстояние до ближней точки ясного зрения увеличивается, например, в возрасте 50 лет ближняя точка ясного зрения находится на расстоянии 400 мм, следовательно, объем аккомодации равен 2,5 дптр. Для нормального глаза при хорошем освещении ( 50 лк) наиболее удобным расстоянием для чтения, работы с мелкими предметами и т. п.
является расстояние 250 мм, которое ыазывается расстоянием наилучшего зрения. Глаз имеет большой угол обзора, достигающий 125' по верти-' кали и 150' по горизонтали, однако лишь небольшая его часть обеспечивает резкое изображение. Эта часть определяется областью желтого пятна (6 ... 8'). Периферийная часть поля зрения используется для ориентации. Благодаря большой подвижности глаза изображения ыаблюдаемых предметов быстро переводятся на область желтого пятна.
В течение одной минуты глаз может отметить до 120 точек наблюдения, причем для фиксации каждой из них требуется время 0,2 ... 0,3 с. Если глаз рассматривать как идеальную оптическую систему, предел разрешения которой ф = !40'/В, (291) где )9 — диаметр зрачка глаза, мм, то при Р 1,5 ... 2,5 мм предел разрешения ф 60 1'.
Это же зыачение углового разрешения глаза получим, рассматривая размеры чувствительных элементов в пределах центральной ямки (днаметры колбочек 5 мкм, заднее фокусное расстояние глаза 20 мм). х По Гульстравду, бляжияя точка ясного зреиия схематического глаза иаходится иа расстоянии ) 02,3 мм ог вершяиы роговицы, что, очевидно, является результатом статистических исследоваияд.
Вычисления же дашт зиачеияе 92 мм. ь По иекоторым данным (Э. С. Авегвсов, Ю. 3. Розеиблшм. Вопросм офтальмологии в кибериетяческом осаещеиии. М.; Медицииа„!973). аккомодация за счет язмеиеяия радиусов кривязиы поверхиостеа хрусталика достигает б литр с одиовремеияым удзлеиием сетчатки иа рассгояиие, соответствующее 3 дптр. 173 Изложенное позволяет заключить, что угол разрешения глаза составляет примерно 1'.
В разных условиях наблюдения значение разрешающей способности глаза может меняться. Так, при наблюдении изображений на экране ф = 2 ... 3', при наблюдении в обычные оптические приборы Ц~ = 1', в высококачественные приборы ф = 30", а в дальномеры ф = 10". Высокая разрешающая способность в последних случаях объясняется тем, что глаз обладает большой чувствительностью в отношении деформации линий, например, их поперечного сдвига. Эта повышенная чувствительность в отношении линий связана с мозаичным расположением чувствительных элементов сетчатки (колбочек) и непрерывными малыми движениями глаза, приводящими смещенные части линии на разные колбочки. В соответствии с формулой (291) разрешающая способность глаза должна повышаться с увеличением диаметра зрачка О. Однако это справедливо для !7 ~( 3 ...
4 мм. Дальнейшее увеличение диаметра зрачка не приводит к повышению разрешающей способности, так как она определяется диаметром колбочек. Кроме того, с ростом 17 увеличиваются аберрации оптической системы глаза и разрешающая способность глаза уменьшается. Разрешающая способность глаза достигает предельного значения при освещенности 50 лк и излучении с длиной волны Х = = 0,55 мкм. Глаз человека реагирует на очень большой перепад яркостей: от 10-' до 1У кд/м'. Такая способность органа зрения приспосабливаться к различной интенсивности светового воздействия, которая выражается в изменении световой чувствительности, называется зрительной адаптацией. При яркости фона /.в = !О ' кд/м' диаметр зрачка 0 = 7 мм, при /.э — — 0,1 кд/м' /7 = 5,7 мм, при /.э = 10 кд/м' и прн /.в —— = 104 кд/м' /7 = 2,3 мм.
При переходе из темного помещения в светлое вначале глаза ослепляются и лишь через некоторое время (20 ... 30 мин) обретают световую чувствительность. Этот процесс называется световой адаптацией. При переходе из светлого помещения в темное глаза также вначале ничего не видят. Лишь через несколько ми'нут они приобретают достаточную чувствительность. Такой процесс называется темновой адаптацией. Для полной темновой адаптации необходимо время около 1 ч. Адаптация обеспечивается, во-первых, тем, что при малых яркостях наблюдаемых предметов (до 10-4 кд/м') световое раздражение действует только на палочки, обладающие высокой чувствительностью, но не различающие цвета — ночное зрение, при повышении яркости в действие вместе с палочками вступают колбочки, различающие цвета, — сумеречное зрение, при дальнейшем повышении яркости (свыше 1 кд/м') действуют только колбочки— дневное зрение.
Во-вторых, адаптация обеспечивается изменением 174 диаметра зрачка: при увели- ягю чении диаметра зрачка от 2 I \ е до 8 мм световой поток, по- I ступающий в глаз, возраста- дв I г ет в 16 раз. в,ь Кроме того, регуляция / светового раздражения обес- в.г / печивается изменением концентрации зрительного лурлура (свет чувствительного ряс. Шт. О но я льяая -я товая эфф явещества) рецепторов й пере- тяяяьять: мещением темного пигмента е — диевяяе яявняе; г — сучеречяяе яреняе в слоях сетчатки, защищающего рецепторы от избыточного светового раздражения.
Наименьшая яркость, вызывающая зрительное ощущение в данных условиях наблюдения, называется пороговой яркостью глаза, а величина, ей обратная, — световой чувствительностью. Последняя характеризуется наименьшим количеством световой энергии, вызывающей световое раздражение. При диаметре зрачка около 8 мм световой поток 2 10Яы лм уже способен вызвать световое раздражение палочек. Спектральное распределение чувствительности глаза зависит от вида адаптации (световой или темновой), Это распределение может характеризоваться относительной световой эффективностью 'я' = 1 (Л) (см. п. 39), график изменения которой для глаза, адаптированного к свету, показан на рис.
137. При малых яркостях, когда световое раздражение действует только на палочки, максимум световой чувствительности смещается в сторону более коротких волн ['я' (Л) = 1 соответствует Л = 0,5! мкм!. Это смещение относительной видности называется эффектом Пуркинье. После прекращения светового воздействия видимые зрительные образы не исчезают. Они сохраняются в течение 0,05 ...
0,2 с в зависимости от яркости и спектрального состава излучения, а также от адаптации глаза. При восприятии периодических световых раздражений имеет место критическая частота, при достижении которой наблюдаемое поле будет иметь постоянную яркость. Эта частота в основном зависит от освещенности фона наблюдаемого объекта.
При освещенности до 0,1 лк критическая частота равна 1О Гц, при 10 лк— 30 Гц и при !00 лк — 40 Гц. Наименьший контраст, воспринимаемый глазом, называется пороговым. Он представляет собой отношение минимальной разности АЕ яркостей предмета и фона к яркости фона Еэ. Так как контрастная чувствительность глаза Я, = 1. /ЬЕ, то она, очевидно. растет при увеличении яркости фона, достигая максимального значения, равного 60, при Е = !30 ... 6400 кд/мэ. Зрение одним глазом не обеспечивает всей полноты информации об объекте наблюдения. В оценке расстояний до близких 175 в дгх дФ двх вв вакх вв з няя в предметов (до 5 м) участвуют мышечный аппарат аккамодации и, кроме того, ся с движения головы и глаэа.
Ббльшие расстояния оценис, ваются па размерам их изображений на сетчатке. В оценке и тех и других расстояний получаются большие субъективные ошибки. При наблюдении двумя глазами два изображения Ь одного и того же объекта соединяются в единый зрительный 'образ (отсутствует двоение иэображения). Васа/ с. Ве приятие объекта в виде еди/ 2 ного образа обеспечивается Рис.
1ЭВ.Схема стсрсосхспячссксгс зрения за счет конвергенции при выцалнении условия, заключающегося в том, что изображения получаются на определенных участках сетчатки — соответственных точках. Как только изображения смещаются с соответственных точек, возникает эффект двоения. Большая подвижность глаз расширяет область пространства предметов, изображения которых сливаются в единый образ. Наблюдение предметов двумя глазами дает также представление о глубине пространства, т. е. делает возможным трехмерное, восприятие пространства, называемое стереоскопическим зрением, которое за счет сравнения изображений в обоих глазах позволяет судить об относительной удаленности объектов наблюдения.
На рис, 138 показана схема, иллюстрирующая возникновение стереоскопического эффекта. Углы еэ и ес, под которыми из точек В и С видны центры зрачков обоих глаз, называются параллактическими. Разность Лз этих углов является стереоскопическим параллаксом и называется бинокулярным параллаксом. При достаточно большом по сравнени|о с глазным базисом Ь удалении гс, наблюдаемой тачки можно считать, что угол Ле =. = ЬЯ, откуда Ле = Ь Лй/ЯЯ. Опытный наблюдатель отмечает различие между изображениями точек в левом и правом глазу (С(В1 = СяВс), пропорциональное стереоскопическому параллаксу я) ~( 10", который определяется как предел стереоскопическою восприятия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
