Szem, látás 4.ea
2013.03.03.
BME - VIK
1
2013.03.03.
BME - VIK
2
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 2013.03.03.
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
2013.03.03.
BME - VIK
4
Az emberi látórendszer felépítésének sematikus ábrája
2013.03.03.
BME - VIK
5
A szem fizikai szempontból lencse rendszer (szaruhártya (cornea) - lencse – csarnokvíz) Kép keletkezése retinán – film, CCD érzékelő
Pupilla - fényrekesz 2013.03.03.
BME - VIK
6
Látótér
Egy szemmel (jobb)
Két szem esetén
2013.03.03.
BME - VIK
7
Látószerv: szem (fizikai inger, elsődleges feldolgozás) + idegpályák (közvetítés) +agy (feldolgozás, észlelet, értelmezés)
24 mm 2013.03.03.
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
2013.03.03.
BME - VIK
9
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
2013.03.03.
BME - VIK
10
A szemlencse transzmisszió változása az életkorral
Forrás: Schanda: Világítás és az ember élet napi ritmusa ea 2013.03.03.
BME - VIK
11
Vakfolt helyének megkeresése
2013.03.03.
BME - VIK
12
Purkinje jelenség
2013.03.03.
BME - VIK
13
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
2013.03.03.
BME - VIK
14
A retina szerkezete
2013.03.03.
BME - VIK
15
Csapok és pálcikák elhelyezkedése a retinán
2013.03.03.
BME - VIK
16
Látásélesség változása a retinán
Fovea centralis kb. 0,50-s látószöghöz tartozik 2013.03.03.
BME - VIK
17
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
2013.03.03.
BME - VIK
18
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
2013.03.03.
BME - VIK
19
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
2013.03.03.
BME - VIK
20
Retinális előfeldolgozás
2013.03.03.
BME - VIK
21
A különböző fényérzékeny sejtek spektrális érzékenységei
1
rel. sensitivity, 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
2013.03.03.
BME - VIK
22
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 2013.03.03.
BME - VIK
23
Napi biológiai változások főbb jellemzői
Kortizol – stressz hormon; éberséget okoz Stressz: a szervezet nem specifikus válasza az ingerekre 2013.03.03.
BME - VIK
24
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 2013.03.03. BME - VIK Gall: Grundlagen der Lichttechnic 25 szabályozza
A circadian rendszer hatásfüggvénye szélessávú sugárzással mérve
2013.03.03.
BME - VIK
26
Melatonin elnyomásra javasolt fényforrás: 17.000 K színhőmérséklettel
2013.03.03.
BME - VIK
27
Az alvást nem zavaró, melatonin elnyomást nem okozó világítás
2013.03.03.
BME - VIK
28
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
2013.03.03.
BME - VIK
29
A pupilla területének változása az adaptációs fénysűrűség (L) függvényében
2013.03.03.
BME - VIK
30
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
2013.03.03.
BME - VIK
31
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) 2013.03.03.
BME - VIK
32
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 2013.03.03.
BME - VIK
33
Látásélesség fénysűrűség függése • 4 szögperc látószögű, 1/5 s-re felvillantott jel láthatósági határértéke a háttér fénysűrűségének függvényében
1000
L jel , cd/m 2
100 10 1 0,1 0,001 2013.03.03.
0,01
0,1
1
10
L háttér , cd/m 2
BME - VIK
100 34
Az akkomodációs tartomány változása az életkorral életkor, év
2013.03.03.
közeltávolpont, cm pont, cm
megjegyzés
20
11
-
50
50
50
11
50
korr. nélkül korr.-val
BME - VIK
35
Számítógépes munkahely távolságai
2013.03.03.
BME - VIK
36
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 ! 2013.03.03.
BME - VIK
37
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 2013.03.03.
BME - VIK
38
A szem ill. látás hibái 2. T ávo pl on t:
0 0
• Öreg szeműség K öze pl on t 11 cm 20 éves
É el s ál át s at r otm ánya
0 0
T ávo pl on t: K öze pl on t 50 cm 50 éves
É el s ál át s at r otm ánya
K öze pl on t11 cm
T ávo pl on t5: 0 cm
50 éves 2 d oi p trai ko rrekc ói va l
2013.03.03.
BME - VIK
É el s ál át s at r otm ánya
39
A szem ill. látás hibái 3. • Hemeralopia (farkas vakság) • Kromatikus aberráció a rövid és hosszabb hullámhosszak különböző szóródása miatti elmosódás
2013.03.03.
BME - VIK
40
Kromatikus aberráció 2.
2013.03.03.
BME - VIK
41
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!
2013.03.03.
BME - VIK
42
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: 2013.03.03.
BME - VIK
43
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
2013.03.03.
BME - VIK
44
2013.03.03.
BME - VIK
45
Árnyék hatások
2013.03.03.
BME - VIK
46
Látási illúziók Mit látnak? Öreg embert, vagy a természetben csókolódzó párt?
2013.03.03.
BME - VIK
47
Hány emberi arc van a képen?
2013.03.03.
BME - VIK
48
Mit látnak?
2013.03.03.
BME - VIK
49
Zöllner - illúzió
2013.03.03.
BME - VIK
50
A középső körök közül melyik a nagyobb?
2013.03.03.
BME - VIK
51
Út illúzió
2013.03.03.
BME - VIK
52
Ames szoba
2013.03.03.
BME - VIK
53
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 egy2013.03.03. normális, téglalap alakú szobának látja. BME - VIK 54
