Лекции по ИТЗИ / Дополнение / 18.Устройство зрительного аппарата человека и его Характеристики

18. Устройство зрительного аппарата человека и его характеристики.

Наиболее совершенным средством наблюдения в видимом диапазоне является зрительная система человека, включающая глаза и области мозга, осуществляющие обработку сигналов, поступающих с сетчатки глаз.

Восприятие окружающего мира через органы зрения является сложным психофизиологическим процессом. В нём задействована как физиологическая сторона, т.е. непосредственное восприятие рецепторами и психологическая обработка сигналов рецепторов головным мозгом.

Органы зрения человека парные, что обеспечивает человеку стереоскопическое зрение. Глаз имеет сложное строение. Основу составляет глазное яблоко, которое имеет сферическую форму. С передней стороны располагаются 2 элемента: хрусталик и зрачок.

Конструктивно, зрачок представляет собой диафрагму, которая позволяет регулировать световой поток, а хрусталик представляет собой прозрачное тело, напоминающее двояковыпуклую линзу. Мышцы могут сжимать и разжимать хрусталик, что обеспечивает изменение фокусировки.

Глазное дно состоит из большого количества светочувствительных клеток, и от каждой из них идет зрительный нерв в головной мозг (сетчатка). Глазное дно пронизано большим количеством мелких кровеносных сосудов.

Светочувствительные клетки, которые составляют сетчатку, неоднородны. Различают палочки и колбочки.

Палочки обладают высокой чувствительностью во всём диапазоне длин волн, которые воспринимает человеческий глаз.

Колбочки обладают свойством частотной селекции, и их существует 3 вида.

Одни реагируют на синюю, другие на зеленую, третьи на красную длину волны. Чувствительность колбочек в несколько раз меньше чувствительности палочек. При низких уровнях освещенности человек не может различать цвета.

Возможности зрения человека характеризуются следующими показателями:

• глаз воспринимает световые лучи в диапазоне 0.4-0.76 мкм, причем максимум его спектральной чувствительности в светлое время суток приходится на голубой цвет (0.51 мкм), в темноте - на зеленый (0.55 мкм);

• порог угловых размеров, которые глаз различает как две раздельные точки на объекте наблюдения, составляют днем - 0.5-1 угл. мин., ночью-ЗОугл. мин.;

• порог контрастности различимого объекта по отношению к фону составляет днем - 0.01 -0.03, ночью - 0.6;

• диапазон освещенности объектов наблюдения, к которым адаптируется глаз, чрезвычайно широк - 60-70 дБ;

• при освещенности менее 0.1 лк (в безоблачную лунную ночь) глаз перестает различать цвет.

Уникальные возможности глаз человека достигаются благодаря совершенству, в том числе, его оптической системы-хрусталика, выполняющей функции объектива. Совершенство хрусталика проявляется, прежде всего, тем, что его кривизна с помощью специальных глазных мышц изменяется таким образом, чтобы обеспечить на сетчатке глаза максимально четкое изображение объектов, расположенных на различных расстояниях от наблюдателя. Хотя ведутся исследования по созданию подобных искусственных объективов, но приблизиться к возможностям хрусталика глаза пока не удается.