Глава 1. Оптическая система глаза

Получение зрительной информации о визуальном мире является сложным процессом, включающим психологические и физические аспекты. Глаз имеет поле ясного зрения, которое определяется размерами желтого пятна и составляет около 80° по горизонтали и 60° по вертикали. Когда предмет попадает на периферическую часть сетчатки, человек видит его в виде нечетких деталей. Тем не менее, глаз обладает удивительной способностью быстро перемещаться и сканировать рассматриваемые объекты. Этот процесс контролируется мозгом, позволяя глазу фокусироваться на интересующих деталях и возвращаться к ним по мере необходимости. Благодаря этому, можно обозревать окружающий мир в секторе примерно 120–150° как по вертикали, так и по горизонтали [1].

Светопроводящий аппарат глаза (рис. 1.1) образован роговицей, жидкостью передней камеры, хрусталиком и стекловидным телом. Первые три элемента можно сравнить с собирающими линзами, в то время как стекловидное тело выполняет функцию рассеивающей линзы. Глаз — центрированная оптическая система, главная оптическая ось которой проходит через центры роговицы, зрачка, хрусталика. Оптическая сила глаза складывается из оптических сил всех перечисленных элементов. Оптическая сила глаза зависит от суммы оптических сил каждого из этих элементов. При расслабленном состоянии кольцевой мышцы, оптическая сила глаза составляет около +60 диоптрий (D, дптр), а при максимальном напряжении этой мышцы (при рассмотрении близких предметов), сила увеличивается до более чем +70 дптр. Направление, в котором глаз обладает наибольшей чувствительностью, определяется его зрительной осью, проходящей через центры роговицы и желтого пятна. В направлении этой оси глаз имеет наилучшую разрешающую способность. Угол между оптической и зрительной осью составляет 5° [1].

Сетчатка глаза является световоспринимающим (рецепторным) аппаратом и содержит светочувствительные клетки, такие как палочки и колбочки. Эта часть мозга отделилась на ранних этапах развития, но все еще связана с ним через зрительный нерв. Сетчатка имеет форму пластинки, толщиной около четверти миллиметра. Палочки и колбочки, которые являются фоторецепторами, расположены на задней поверхности сетчатки и играют важную роль в восприятии света. [1]

Как и у любой оптической системы, у глаза есть свои аберрации, которые могут снижать качество изображения на сетчатке. Аберрации (от лат. aberratio — отклонение) — это дефекты оптической системы глаза, которые могут приводить к искажениям изображения. Одной из таких аберраций является сферическая аберрация, которая проявляется в том, что лучи света, исходящие от точечного источника света, собираются не в точке, а формируют некоторую зону на оптической оси глаза. В результате этого на сетчатке образуется круг светорассеяния. Глубина этой зоны для «нормального» человеческого глаза колеблется от 0,5 до 1,0 дптр [2].