Глава 7. Способы наблюдения и измерения стереомодели § 46. Глаз – оптическая и физиологическая система

О кружающий мир воспринимается человеком через органы чув­ств, из которых одним из ос­новных является зрение. Глаз – слож­ная и со­вер­шенная система, представ­ляющая со­бой почти правильный шар диа­мет­ром 22–23 мм (рис. 7.1). Его наружная обо­лочка – склера 6 за­щищает глаз от внеш­них воздействий; в пе­редней части склера перехо­дит в прозрач­ную и более проч­ную ро­говицу 2.

Под склерой размещена сосуди­стая оболочка 5 толщи­ной около 0,4 мм, передняя часть которой утол­ща­ется и перехо­дит в непро­зрачную радуж­ную оболочку 4. В ее цен­траль­­ной части имеется отверстие – зрачок 3, регули­рующий коли­че­ство про­ходя­щего света и иг­рающий роль диа­­фрагмы. Уси­лиями глазных мышц диа­­метр зрачка меняется, в зависимо­сти от ярко­сти света, в пределах от 2 до 8 мм.

С внутренней стороны сосудистой оболочки разме­щается сет­чатка 7, состоящая из десяти слоев, два из кото­рых обес­пе­чивают по­­явление зрительных ощущений. Свето­чувст­витель­ный слой состоит из 130 млн пало­чек и 7 млн колбочек, представляющих собой окон­чания разветвлений зрительного нерва. Кол­бочки являются органом днев­ного зрения и поз­воляют воспринимать детали и цвет объекта. Па­лочки обла­дают очень вы­сокой световой чувстви­тельностью и обеспе­чи­вают на­блюдение при низ­кой освещенности (в сумерках, но­чью), но плохо пере­дают детали и цвет объекта. Размер палочки – 60 мкм, кол­бочки – 35 мкм; их диа­метры соот­ветственно 2 мкм и 6–7 мкм.

Место вхождения в глазное яблока зрительного нерва – слепое пятно 9 диаметром 1,3–1,8 мм. Здесь нет ни палочек, ни колбочек, и попа­дающее на слепое пятно изображение не воспри­нимается. Ка­ких-либо неудобств для человека это не вызывает, поскольку попа­даю­щее в дру­гой глаз изображение проектируется на другой участок сет­чатки.

В центральной части сетчатки расположено желтое пятно 8 оваль­ной формы раз­ме­ром 0,60,9 мм (угло­вой размер около 2,5). В его се­редине имеется централь­ная ямка диамет­ром 0,4 мм (угло­вой размер 1,5), состоящая только из колбочек и определяющая зри­тельную ось глаза. Диаметр колбочек здесь наи­мень­ший и лежит в пределах 1–5 мкм, и расположены они бо­лее плотно, чем на дру­гих участ­ках сетчатки. Это наиболее чувствитель­ное место глаза, и при рассматри­вании точек объекта на­блюдатель пово­рачивает глаз так, что­бы они проектиро­вались в центральную ямку.

За зрачком расположен хрусталик 1, представляющий собой двояко­выпуклую линзу, с помощью которой осуществляется построе­ние на сетчатке глаза действительного и обрат­ного изображения на­блюдае­мого предмета.

Кривизна хрусталика под воздействием глазных мышц изменяется, что вызывает из­мене­ние фокусного расстояния глаза и обеспечивает по­лучение резкого изображения объек­тов, удален­ных на различные рас­стояния. Этот процесс называется аккомодацией. Границы, в кото­рых глаз в состоянии аккомодировать и благодаря этому ясно видеть, опре­деляется ближней и дальней точками ясного зрения и называется обла­стью аккомодации. Для нор­мального глаза ближняя точка лежит на рас­стоянии не более 12 см, а дальняя – в бесконеч­ности. Расстоя­ние, при кото­ром глаз при длительном рассматривании не испытывает напря­же­ния, называется расстоянием наилучшего зрения и составляет для нор­мального глаза около 25 см. С возрастом хрусталик те­ряет свою эла­стичность: ближняя точка области ак­комодации отодвигается от 8 см (10 лет) до 100 см (70 лет).

Оптической осью глаза называют прямую, проходящую через цен­тры кривизны по­верх­но­стей роговицы и хрусталика. Зрительной осью глаза на­зы­вают прямую, проходящую через се­редину центральной ямки желтого пятна и заднюю узловую точку оптической сис­темы. Эти оси не совпа­да­ют, и угол между ними равен 5.

Раздражителем глаза, вызывающим зрительные ощущения, явля­ется свет. Глаз вос­при­ни­мает электромагнитные волны только види­мой части спектра, причем максимум цве­товой чув­ствительности ле­жит в желтой его части (рис. 1.5). Восприятие цветов объясняется трех­компо­нентной теорией зрения, согласно которой цветовые ощу­щения возни­кают из-за различного возбуждения колбочек при воздей­ствии на них лучей крас­ного, зеленого и си­него цвета. Соче­тание уровней возбужде­ния всех кол­бочек и обеспечивает ощущение разно­образных цве­товых оттенков.

Нормальный человеческий глаз характеризуется следующими сред­ними параметрами:

Фокусное расстояние глаза, мм …………………….	17,1
Диаметр глазного яблока, мм ……………………….	22,2
Диаметр центральной ямки, мм …………………….	0,4
Поле зрения в горизонтальной плоскости, градусы	150
Поле зрения в вертикальной плоскости, градусы …	120
Длительность аккомодации, сек ……………………	0,5–1,0
Время зрительного ощущения, сек ………………...	0,1–0,25

Как и всякая оптическая система, глазу человека присущи опреде­ленные недостатки: не­пол­ная центрировка, сферическая и хроматиче­ская аберрация. Следствием этих недостат­ков явля­ются следующие яв­ления, с которыми необходимо считаться при выполнении фото­граммет­ри­ческих работ:

• изображение на сетчатке глаза отдельной точки в виде кружка (дифракция);

• смещение границы между светлым и тем­ным тонами в сто­рону более темных (ирра­диа­ция);

• различный масштаб изображения, построенного на сетчатках ле­вого и правого глаза (ани­зейкомия).

Тем не менее, глаз – совершенный зрительный аппарат, позволяю­щий познавать окру­жаю­щие предметы и явления, в том числе – выпол­нять наблюдение и измерения снимков.