Szem, látás 4.ea
2015.12.07.
BME - VIK
1
Látószervünk működése • bemenő optikai rendszer • fiziológiai - biológiai jelfeldolgozás • agyi mechanizmusok: pszichológiai jelfeldolgozás • környezetből származó fény-inger, vagy -stimulus • idegi gerjesztések: fény-érzet • feldolgozott információ: fény- észlelet 2015.12.07.
BME - VIK
2
2015.12.07.
BME - VIK
3
Látószervünk működése, 2 • a szem leképező mechanizmusa • retina: csapok és pálcikák: a fényinger ideg ingerületté való alakítása • az agy felé továbbítandó ingerületek kialakulása a retinában • idegpályák mechanizmusa • agyi feldolgozás: észlelet kialakulása – a mentális kép összetevői:forma, mozgás, szín információk – asszociációk kialakulása: tárgy (pl. betűkép) azonosítása
2015.12.07.
BME - VIK
4
Az emberi látórendszer felépítésének sematikus ábrája
2015.12.07.
BME - VIK
5
A szem fizikai szempontból lencse rendszer (szaruhártya (cornea) - lencse – csarnokvíz) Kép keletkezése retinán – film, CCD érzékelő
Pupilla - fényrekesz 2015.12.07.
BME - VIK
6
Látótér
Egy szemmel (jobb)
Két szem esetén
2015.12.07.
BME - VIK
7
Látószerv: szem (fizikai inger, elsődleges feldolgozás) + idegpályák (közvetítés) +agy (feldolgozás, észlelet, értelmezés)
24 mm 2015.12.07.
Szem felépítése: szem lencse tartó és mozgató izmok (szivárványhártya szemszín) pupilla retina (érzékelők, csapok pálcikák) fényérzékeny ganglion sejtek sárga folt (fovea centrális) szem lencse Vakfolt BME - VIK
8
A szem szerkezete
2015.12.07.
BME - VIK
9
Vakfolt helyének megkeresése
•
2015.12.07.
+
BME - VIK
♦
10
Képalkotás a szemben • a szaruhártya (cornea) és szemlencse képezi le a külvilágot a retinára • dioptria: d = 1/f f: fókusztávolság m-ben mérve • leképezési hibák a szemben – határvonal élessége – kromatikus aberráció
2015.12.07.
BME - VIK
11
Purkinje jelenség
2015.12.07.
BME - VIK
12
Az optikai jel feldolgozása a retinán • A cornea és szemlencse leképezi a külvilágot a retinára: fény inger kép • A retinán fényérzékelők: csapok (nappali és színes látás) és pálcikák alakítják az ingert ideg-ingerületté • további sejtek a retinában előföldolgoznak, majd az agy felé továbbítják a jelet, ahol kialakul a fény észlelet kép
2015.12.07.
BME - VIK
13
A retina szerkezete
2015.12.07.
BME - VIK
14
Csapok és pálcikák elhelyezkedése a retinán
2015.12.07.
BME - VIK
15
Csapok elhelyezkedése a foveában
2015.12.07.
BME - VIK
16
Látásélesség változása a retinán
Fovea centralis kb. 0,50-s látószöghöz tartozik 2015.12.07.
BME - VIK
17
Csapok hullámhossz függése
2015.12.07.
BME - VIK
18
A fovea szerkezete • ~ 10°-os tartományban még elsősorban csap látás, de van pálcika kölcsönhatás is (lásd majd CIE színmérés); L:M:S = 40:20:1 • ~ 4°-os tartományban sárga pigmentáció: macula lutea, szelektív szűrő • 2°-on belül jó szín és éleslátás • ~ 1°alatt foveola: nincs S-csap: kék-sárga színtévesztő (tritanop), saccadok (éleslátás) miatt látunk
2015.12.07.
BME - VIK
19
Világosban – sötétben látás • világosban-, fotopos-látás: csap látás; 3 cd/m2 felett • sötétben-, szkotopos-látás: pálcika látás; 10-3 cd/m2 alatt • alkonyi-, mezopos-látás: a két tartomány között, mind a csapok, mind a pálcikák aktívak
2015.12.07.
BME - VIK
20
Retinális előfeldolgozás • bipoláris-, amakrin- és ganglion sejtek előfeldolgozzák a csapok és pálcikák nyújtotta jelet: – centrum-környezet szembe kapcsolódó jel – L, M, S csap jel átkódolása: • világos - sötét (achromatikus) jelpár • vörös - zöld • sárga - kék antagonisztikus jel
2015.12.07.
BME - VIK
21
Retinális előfeldolgozás
2015.12.07.
BME - VIK
22
A pupilla szerepe • adaptáció: a környezeti fénysűrűséghez való igazodás, pupilla átmérő csökken a növekvő fénysűrűséggel: 8 ... 2 mm • látóélesség nő növekvő fénysűrűséggel, csökkenő pupilla átmérővel • a pupilla átmérő változási sebessége fénysűrűség irány változás függvénye
2015.12.07.
BME - VIK
23
A pupilla területének változása az adaptációs fénysűrűség (L) függvényében
2015.12.07.
BME - VIK
24
8
Adaptáció: alkalmazkodás Lav
pupilla átm., mm
7 6 5 4 3 2 0
1
2
3
4
5
T, s
Pupilla átmérő változása sötétből világosra (~300 cd/m2)
8
pupilla átm., mm
7
6
5
4
Pupilla átmérő változása világosról sötétbe
3
2 0.1
1
10
100
1000
T, s
2015.12.07.
BME - VIK
25
Akkomodáció: fókuszálás, élesre állítás A sugárizmok: szemlencse és cornea eredő fókusz távolságát állítják be. A fókusz távolság reciprokával jellemzik a lencse törő képességét= dioptria. (20 cm fókusztávolságú lencse 5 dioptria. Szóró lencse esetén negatív előjellel) 2015.12.07.
BME - VIK
26
Éleslátás • sugárizmok domborítják a szemlencsét, akkomodáció (eltérések: aberráció) – kb. 0,25 dioptriás oszcilláció
• a két szemtengely azonos helyre irányítja a szemet, hibája: phoria – fentiekhez izommozgatás kell: fáradás
• a szem irányításának apró mozgásai: hippus • akkomodációs helyek megkeresése: versio és saccadok – Újra akkomodálás fárasztó, ha új távolságra kell akkomodálni – 10°-os irányváltás kb. 40 ms 2015.12.07.
BME - VIK
27
Látásélesség fénysűrűség függése 1000
L jel , cd/m 2
100 10 1 0,1 0,001 2015.12.07.
0,01
0,1
1
10
L háttér , cd/m 2
BME - VIK
100
• 4 szögperc látószögű, 1/5 s-re felvillantott jel láthatósági határértéke a háttér fénysűrűségének függvényében 28
Az akkomodációs tartomány változása az életkorral életkor, év
2015.12.07.
közeltávolpont, cm pont, cm
megjegyzés
20
11
∞
-
50
50
∞
50
11
50
korr. nélkül korr.-val
BME - VIK
29
Számítógépes munkahely távolságai
2015.12.07.
BME - VIK
30
Mono-, és bifokális szemüveglencsével élesen látott tartományok
2015.12.07.
BME - VIK
31
Bi- és multifokális szemüveglencsével élesen látott tartományok
2015.12.07.
BME - VIK
32
Látásélesség fénysűrűség függése • Weber-Fechner törvény (L = 1 ... 100 cd/m2) ∆L/L = Konst • Észlelhetőség határa ∆L/L = 1,05 : 1, ebből származik a „szürke árnyalat – shade of grey”: éppen észlelhető lépcső:1,057 ∼ 1,41 • Villogó fények: 1,005:1 – leghatékonyabb figyelemfelkeltésre: 1/3°, 1 ... 5 felvillanás/s – optikailag keltett epilepszia ! 2015.12.07.
BME - VIK
33
A szem ill. látás hibái 5S
• A kép leképezés hibái: myopia (rövidlátás) hypermetropia (távol látás)
S
S
Látóélesség: annak a szögnek a reciproka, amely szög alatt még két pontot meg tudunk különböztetni. Látóélesség vizsgálat pl landolt gyűrűkkel, Kettessy féle vizuális táblákkal 2015.12.07.
BME - VIK
34
A szem ill. látás hibái 2. Távolpont:
0 0
• Öreg szeműség Közelpont 11 cm 20 éves
Éleslátás tartománya
0 0
Távolpont: Közelpont 50 cm 50 éves
Éleslátás tartománya
Közelpont 11 cm
Távolpont:50 cm
50 éves 2 dioptria korrekcióval
2015.12.07.
BME - VIK
Éleslátás tartománya
35
A szem ill. látás hibái 3. • Hemeralopia (farkas vakság) • Kromatikus aberráció a rövid és hosszabb hullámhosszak különböző szóródása miatti elmosódás
2015.12.07.
BME - VIK
36
Kromatikus aberráció 2.
2015.12.07.
BME - VIK
37
Kromatikus aberráció hatása látásunkra • rövidhullámhosszú sugarak (kék fény) erősebben törik meg, mint a hosszúhullámhosszú sugarak (vörös fény) • ha a kék fényre fókuszálunk (A), vörös gyűrű jelenik meg • ha a zöld fényre fókuszálunk (B), magenta (bíbor) gyűrűt látunk • ha a vörös fényre fókuszálunk (C), kék gyűrűt látunk • sose használjunk egyszerre vörös és kék színt információ megjelenítésre!
2015.12.07.
BME - VIK
38
A szemlencse transzmisszió változása az életkorral
Forrás: Schanda: Világítás és az ember élet napi ritmusa ea 2015.12.07.
BME - VIK
39
Kontraszt A látómező két vagy több egyidejűleg vagy egymás után látott része közötti megjelenésbeli különbség.
L t − Lb c= Lb
Lt cv = Lb
Kontraszt viszony: 2015.12.07.
BME - VIK
40
Kontraszt érzékenység: valamely adaptációs szintnél a már érzékelhető legkisebb fénysűrűség különbség és az adaptációs fénysűrűség hányadosa.
L1 L1 SC = = (L2 − L1 )min ∆L Negatív kontraszt: L háttér > L tárgy
2015.12.07.
BME - VIK
41
2015.12.07.
BME - VIK
42
Fátyol fénysűrűség kialakulása
2015.12.07.
BME - VIK
43
A különböző fényérzékeny sejtek spektrális érzékenységei
1
rel. sensitivity, nsitivity, arb. units
0,9 0,8 0,7 0,6 Gall-Circ
0,5
l¯(λ) 0,4
m¯(λ)
0,3
s¯(λ)
0,2 0,1 0 350
400
450
500
550
600
650
700
wavelength, nm
2015.12.07.
BME - VIK
44
Cirkadian hatás Az optikai besugárzás hatása (1000 lx, 20-30 perc) • Elnyomja a melatonin kiválasztást • Növeli a cortisol kiválasztást • Növeli a szív ritmust • Emeli a testhőmérsékletet • Csökkenti a pupilla átmérőt • Növeli az elvenséget, élénkséget (alertness) • Hatásos a szezonális hangulati zavar (seasonal affectire disorder – SAD) kezelésére 2015.12.07.
BME - VIK
45
Napi biológiai változások főbb jellemzői
Kortizol – stressz hormon; éberséget okoz Stressz: a szervezet nem specifikus válasza az ingerekre 2015.12.07.
BME - VIK
46
Melatonin – alvás hormon Sötétben keletkezik, a tobozmirigy váltja ki. Vezérlése a hipotalamuszban történik Az információ hordozója a melanopsin nevű fotopigment A melanopsint a látható színképtartomány rövidhullámú részén történő ingerlésre a szuprakiazmatikus mag (SCN) közvetítésével a tobozmirigyben a melatonin kiválasztást 2015.12.07. BME - VIK Gall: Grundlagen der Lichttechnic 47 szabályozza
A circadian rendszer hatásfüggvénye szélessávú sugárzással mérve
2015.12.07.
BME - VIK
48
Melatonin elnyomásra javasolt fényforrás: 17.000 K színhőmérséklettel
2015.12.07.
BME - VIK
49
Az alvást nem zavaró, melatonin elnyomást nem okozó világítás
2015.12.07.
BME - VIK
50
Az agy szerepe a látásban
2007.04.21.
BME VIK
51
Látási illúziók Mit látnak? Öreg embert, vagy a természetben csókolódzó párt?
2015.12.07.
BME - VIK
52
Ki ez? (Szaxofonos, vagy ifjú hölgy)
2007.04.21.
BME VIK
53
Árnyék hatások
2007.04.21.
BME VIK
54
Hány emberi arc van a képen?
2015.12.07.
BME - VIK
55
Hogy lehet ez?
2007.04.21.
BME VIK
56
Mit látnak?
2015.12.07.
BME - VIK
57
Zöllner - illúzió
2015.12.07.
BME - VIK
58
A középső körök közül melyik a nagyobb?
2015.12.07.
BME - VIK
59
Út illúzió
2015.12.07.
BME - VIK
60
Ames szoba
2015.12.07.
BME - VIK
61
Adalbert Ames 1881-1955 festő Kutatásait a perspektíva elméletére alapozta, és kísérletei által bebizonyította, hogy ez az elmélet valóban helytálló, mivel a modelljei által könnyedén becsapható az emberi szem. A megfigyelő egy meghatározott pontból, egy kis lyukon keresztül, egy szemmel néz be a szobába, ahol jelentős méretbeli eltéréseket tapasztal. A jobb oldalon álló személy sokkal nagyobbnak látszik, mint a bal oldalon álló. Valójában a személyek egyforma magasak. A szoba padlója lejt, falai pedig nem derékszögben találkoznak, így az egyik fala közelebb van a nézőhöz. A megfigyelő mégis egy adott szögből egy2015.12.07. normális, téglalap alakú szobának látja. BME - VIK 62
