VÍZUÁLIS OPTIKA. A szem és a látás. Dr Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2018

Hasonló dokumentumok
LÁTÁS FIZIOLÓGIA A szem és a látás

Fénytechnika. A szem, a látás és a színes látás. Dr. Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

LÁTÁS FIZIOLÓGIA II.RÉSZ

LÁTÁS FIZIOLÓGIA I.RÉSZ

VÍZUÁLIS OPTIKA. A színlátás. Dr Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2018

LÁTÁS FIZIOLÓGIA. A szem; a színes látás. Dr Wenzel Klára. egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Élettani ismeretek A fény érzékelése és a látás

Orvosi Fizika 2. Az érzékszervek biofizikája: a látás. Bari Ferenc egyetemi tanár. SZTE ÁOK-TTIK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

Látás Nyelv - Emlékezet. ETE47A001/2016_17_1/

A látás alapjai. Látás Nyelv Emlékezet. Általános elv. Neuron idegsejt Neuronális hálózatok. Cajal és Golgi 1906 Nobel Díj A neuron

Váz. Látás-nyelv-emlékezet Látás 2. A szemtől az agykéregig. Három fő lépés:

A látás élettana II.

Intelligens Rendszerek Elmélete. Biológiai érzékelők és tanulságok a technikai adaptáláshoz. Az érzékelés alapfogalmai

A látás. A szem anatómiája

Szabályozás - összefoglalás

Orvosi Fizika. Az érzékszervek biofizikája: a látás. Bari Ferenc egyetemi tanár. SZTE ÁOK-TTIK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

OPTIKA. Optikai rendszerek. Dr. Seres István

Vizuális illúziók. Gátlás Kontraszt illúziók III. Kontraszt illúziók - Gátlás. A vizuális feldolgozásért felelős területek

Szem, látás. 4.ea BME - VIK

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Inger Modalitás Receptortípus. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Némethné Vidovszky Ágens 1 és Schanda János 2

Sáry Gyula SZTE ÁOK Élettani Intézet

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Receptor felépítése. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Alapfogalmak folytatás

Szem, látás. 4.ea BME - VIK

Látás. Látás. A környezet érzékelése a látható fény segítségével. A szem a fényérzékelés speciális, páros szerve (érzékszerv).

Az érzékelés biofizikájának alapjai. Érzékelési folyamat szereplői. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

10/8/ dpr. n 21 = n n' r D = Néhány szó a fényről nm. Az elektromágneses spektrum. BÓDIS Emőke Október 2.

Érzékelési folyamat szereplői. Az érzékelés biofizikájának alapjai. Inger Modalitás Receptortípus. Az inger jellemzői MILYEN? HOL? MENNYI? MEDDIG?

Gyakorló ápoló képzés

Szem járulékos szervei. A szem védőkészüléke

Élettan írásbeli vizsga (PPKE BTK pszichológia BA); 2014/2015 II. félév

A LÁTÁS BIOFIZIKÁJA AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA. A szem törőközegei. D szem = 63 dioptria, D kornea = 40, D lencse = 15+

Jármű optika Dr. Ábrahám, György Dr. Kovács, Gábor Dr. Antal, Ákos Németh, Zoltán Veres, Ádám László

Csapok és pálcikák. Hogyan mûködik? A RETINÁTÓL AZ AGYIG

A látás. A látás specialitásai

OPTIKA. Szín. Dr. Seres István

Fénynek, vagyis az emberi szem számára látható fénynek az elektromágneses hullámok kb nm-es tartományát nevezzük. A 400 nm-nél rövidebb

OPTIKA. Hullámoptika Diszperzió, interferencia. Dr. Seres István

11/23/11. n 21 = n n r D = Néhány szó a fényről nm. Az elektromágneses spektrum. BÓDIS Emőke november 22.

1. sz. ábra. A szemgolyó

Az emberi test. 23. Megnyílik a világ A látás

Max. inger. Fotopikus ERG. Szkotopikus ERG. Oscillatorikus potenciál Flicker (30Hz) ERG

OPTIKA. Hullámoptika Színek, szem működése. Dr. Seres István

fogalmak: szerves és szervetlen tápanyagok, vitaminok, esszencialitás, oldódás, felszívódás egészséges táplálkozás:

IX. Az emberi szem és a látás biofizikája

Érzékszervek gyakorlat. Dr. Puskár Zita (2018)

A LÁTÁS BIOFIZIKÁJA AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA FOTORECEPTOROK A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA A SZÍNLÁTÁS ELMÉLETE ELEKTRORETINOGRAM

Az érzékszervek feladata: A környezet ingereinek felvétele Továbbítása a központi idegrendszerhez. fény hő mechanikai kémiai

Mikroelektródás képalkotó eljárások Somogyvári Zoltán

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított szakmai és vizsgakövetelmény alapján.

A Planck-eloszlásokról és a fényforrások ekvivalens színhőmérséklet -eiről Erbeszkorn Lajos

Világítástechnika I. VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés

TANULÓI KÍSÉRLET (45 perc) Az emberi szem optikai leképezési hibái és korrigálásuk

3.1 Bevezetés, a felhasználó követelményei

TANULÓI KÍSÉRLET (45 perc) Az ember egyik legfontosabb érzékszerve a szem, amely feladata a tökéletes látás biztosítása.

Látás. Az emberi szem a kb 400 nm 800 nm közötti tartományt érzékeli, ez a látható elektromágneses tartomány.

Az idegrendszer és a hormonális rednszer szabályozó működése

A szem anatómiája 1. rész 2008-

Készítette: Bujnóczki Tibor Lezárva:

Sejtek közötti kommunikáció:

Nagy János. PROLUX Kft ügyvezető Világítástechnikai Társaság elnöke

CARE. Biztonságos. otthonok idős embereknek CARE. Biztonságos otthonok idős embereknek Dr. Vajda Ferenc Egyetemi docens

AZ ELŐADÁS CÍME. Stromájer Gábor Pál

Pontosítások. Az ember anatómiája és élettana az orvosi szakokra való felvételi vizsgához cím tankönyvhöz

Intelligens Rendszerek Elmélete

A kutyafélék összehasonlító neurobiológiája- Szenzoros képességek

I. Szín és észlelet Tartalom

A látás és látásjavítás fizikai alapjai. Optikai eszközök az orvoslásban.

Fizikai hangtan, fiziológiai hangtan és építészeti hangtan

Az elektromágneses spektrum

II. félév, 8. ANATÓMIA elıadás JGYTFK, Testnevelési és Sporttudományi Intézet. Idegrendszer SYSTEMA NERVOSUM

A szem anatómiája 1. rész. Fordította: Dr. Szabó Áron, SZTE

A SZÍNEKRŐL III. RÉSZ A CIE színrendszer

Szilárd testek sugárzása

Hogyan és mivel világítsunk gazdaságosan?

Színes gyakorlókönyv színtévesztőknek

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított szakmai és vizsgakövetelmény alapján.

Világosság, vizuális komfort és munkavégzés. Brightness, visual comfort and task performance N. Vidovszky Á-Schanda J

Például vezetés közben.

Foglalkozási napló. Látszerész és optikai árucikk-kereskedő

Intelligens Rendszerek Elmélete. Biológiai érzékelők és tanulságok a technikai adaptáláshoz

Magyar Képzőművészeti Egyetem Doktori Iskola TRANSZPARENCIA. A fény műve és a mű fénye. DLA értekezés tézisei. Madácsy István.

Benapozásvédelmi eszközök komplex jellemzése

4. Egy szarkomer sematikus rajza látható az alanti ábrán. Aktív kontrakció esetén mely távolságok csökkenése lesz észlelhető? (3)

Lencse típusok Sík domború 2x Homorúan domború Síkhomorú 2x homorú domb. Homorú

AZ AKKOMODÁCIÓ. 1. ábra. A szemlencse akkomodációja. Kapcsolódó részek: Rontó, Tarján: A biofizika alapjai Függelék: A2, A3, A4

Vízuális optika. Szemészeti optika I.-II. Dr. Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem.

5.1. ábra. Ábra a 36A-2 feladathoz

Az akciós potenciál (AP) 2.rész. Szentandrássy Norbert

Hallás időállandói. Következmények: 20Hz alatti hang nem hallható 12Hz kattanás felismerhető

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Egy idegsejt működése. a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Érzékszervi receptorok

Autonóm idegrendszer

a. Nyugalmi potenciál b. Transzport proteinek c. Akciós potenciál. Nyugalmi potenciál. 3 tényező határozza meg:

Vizuális komfort. Filetóth Levente PhD. Vizuális komfort

Transzportfolyamatok a biológiai rendszerekben

IRREGULÁRIS SZINTÉVESZTÉSI TIPUSOK

Átírás:

VÍZUÁLIS OPTIKA A szem és a látás Dr Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2018

Az emberi szem

Az emberi szem felépítése Az emberi szem akárcsak a legtöbb összetett látószerv - felépítését tekintve két részre bontható. Optikai rendszerre, amely a fényingerek összegyűjtéséért és fókuszálásáért felelős, valamint Neurális rendszerre, amely az optikai elemeken keresztüljutó ingerek előfeldolgozását, és az agyba való továbbítását végzi.

Az emberi szem legfontosabb részei

A szemlencse optikai hatása A Gullstrand-féle háromrétegű szemlencse Elülső görbülti sugár 10 mm (valójában 7.9 12.7 mm) Hátulsó görbületi sugár 6 mm (valójában 5.13 9.05 mm) n1 = 1.386; n2 = 1.406 A lencse törőereje Gullstrand szerint 20.53 dioptria

A szemlencse akkomodációja A zonula rostok megfeszülése ellaposítja a lencsét, míg a ciliáris izmok megfeszülése kidomborítja.

A látvány képe a retinán és a tudatban A szem képalkotó rendszere fordított állású, kicsinyített, reális képet alkot a retinán. Agyunk ezt a képet helyes irányban értelmezi (tanulás!) A retinális kép sok hibával terhelt: -Életlenség, főleg a széleken -Perspektívikus torzítás -Egyenetlen megvilágítás -Vak-folt Az agy korrigálja a hibákat

A retina

A szem és a retina

A retina felépítése

A retina felépítése A retina vastagsága kb. 0.5 mm. Öt rétegből áll: Receptor-réteg (Csapok és pálcák) Bipoláris sejtek rétege (A csapok és pálcák idegi jeleit továbbítják a ganglion sejtekhez) Horizontális sejtek rétege (A csapok illetve a pálcák között létesítenek összeköttetést) Ganglion sejtek rétege (A bipoláris sejtektől a látóideghez továbbítják az idegi jeleket; frekvencia-modulációval) Amacrine sejtek rétege (A ganglion sejtek között létesítenek kapcsolatot) Axon: hosszú ideg nyúlvány, amely az idegi jeleket továbbítja Szinapszis: kapcsoló felület az idegsejtek között Dendrit: fogadja a bemeneti jeleket a többi idegsejttől

A fotoreceptor sejtek felépítése

A retina elektronmikroszkópos képe

A retina idegsejt típusai

A retina metszete

A retina rétegei

Emberi retina foveájának metszete

Majom retina foveájának metszete

A receptor sejtek eloszlása a retinán

Csapok és pálcikák eloszlása a retinán

A pálcák (Rods) kb 1000 x érzékenyebbek, mint a csapok (Cones)

A retina idegsejtjeinek működése

A vízuális információ útja a retinán keresztül A retina jelfolyamának bemeneti pontja: a fotoreceptor kimeneti pontja: a ganglion sejt A ganglion sejt és fotoreceptor között két útvonal lehetséges: direkt (vagy vertikális): Fotoreceptor Bipoláris sejt Ganglion sejt indirekt (vagy horizontális): Fotoreceptor Horizontális sejt Bipoláris sejt Amakrin sejt Ganglion sejt

Csapok alkotta retinális receptor mezők felépítése (On-centrum) A fotoreceptorok a ganglion sejtekhez koncentrikus felépítésű receptormezőkbe rendeződve kapcsolódnak, melyek akár át is lapolódhatnak egymáson. A receptor mező két részből áll: - centrális szegmens - perifériális szegmens

A retinasejtek különböző típusai A receptor sejtek kétfélék: - csapok (a nappali látást biztosítják) - pálcikák (az éjszakai látást biztosítják) A horizontális sejtek kereszt-kapcsolatokat biztosítanak a fotoreceptorok kimeneti jelei között. A bipoláris sejtek kétfélék: - on-típusú bipoláris sejt (ingerlés) - off-típusú bipoláris sejt (gátlás) Az amakrin sejtek újabb kereszt-kapcsolatokat biztosítanak A ganglion sejtek négyfélék: - PC (vagy P parvocelluláris kis sejtes) - MC (vagy M magnocelluláris nagy sejtes) - KC (vagy K koniocelluláris) - iprgc (Photosensitive, azaz fényérzékeny) típust. Az axonok továbbítják az információt az agyba (Axonok kötege: látóideg)

A szemtől az agyig A ganglion sejtek nyúlványai, az axonok alkotják a szemideget (nervus opticus). A szemideg közvetíti a látási információt az agyba. Az agyban az oldalsó geniculatus mag (lateral geniculatus nucleus, LGN) fogadja az információt. Az LGN a talamuszban található réteges szerkezetű sejtcsoportosulás, mely fontos szerepet játszik a vizuális információ-feldolgozó rendszerek között. Az LGN mindkét agyféltekében megtalálható. Embernél hat, egymás felett elhelyezkedő rétegből áll. Lentről felfelé haladva: Az első és második réteg nagyobb sejtekből áll, innen ered a nagysejtes (magnocelluláris) elnevezés. A nagy-sejtes réteg bemenetét az M típusú retinális ganglionsejtek adják. A fölötte elhelyezkedő kisebb sejtek alkotják a kissejtes (parvocelluláris) réteget (3-6. réteg). A P sejtek a kis-sejtes réteget látják el információval.

Receptív mezők az agyban Az LGN sejtjei a retinális ganglionsejtekhez hasonlóan kör alakú receptív mezővel rendelkeznek, melyek központi és környéki részre oszthatók. Magnocelluláris sejtek (1 2. réteg) A magnocelluláris sejtek receptív mezője kétszerese, sőt háromszorosa is lehet a parvocelluláris réteg sejtjeinek, így az információt sokkal elnagyoltabban elemzik. A sejtek válasza a receptív mező központi-környéki részének megvilágításbeli különbségétől függ, melyet a szín egyáltalán nem befolyásol. Parvocelluláris sejtek (3 4. réteg) Mivel ezek a sejtek kis receptív mezővel rendelkeznek, aprólékosan elemzik a téri információt. A színnek fontos szerepe van a sejtek válaszában. A parvocelluláris sejtek színopponensek, azaz az ellentétes színekre sajátos választ adnak.

Az iprgc típusú ganglion sejtek Működésük elsősorban a cirkádián ritmusra, vagyis a napszakokkal változó életritmusunkra van hatással, leginkább a melatonin hormon vérbe való kiömlésének elősegítésével és gátlásával. A melatonin mennyisége határozza meg éberségi szintünket - ha ezen hormon szintje magas a véráramban, szervezetünk pihenő üzemmódba kapcsol, elálmosodunk és végül elalszunk. A cirkádián ritmus számos életfunkció váltakozását foglalja magában. Tartalmazza a pulzusszám, vérnyomás és testhőmérsékletet változását Az iprgc típusú ganglion sejtek a kék fényre érzékenyek A melatonin szint és a cirkádián ritmus

Az iprgc típusú ganglion sejtek jel-képzése

On- és Offcentrum típusú receptor mezők működése

A retina betegségei

Egészséges retina képe oftalmoszkópon nézve

Öregkori macula degeneration

Diabetikus retina

Retinitis pigmentosa

Glaucoma (zöldhályog)

A szem és a látás

Látási jelenségek Világos adaptáció sötét adaptáció Szín adaptáció A kontraszt jelenség Káprázás és vakítás Sztereo látás Akkomodáció

Az adaptáció: a szem alkalmazkodása a változó fény-viszonyokhoz. A szem adaptációs mechanizmusai: A pupilla méretének változása (2 10 mm átmérő: kb 25-szörös fénymennyiség változás) A nappali receptorok (csapok) és az éjszakai receptorok (pálcikák) átváltása (kb 1000-szeres érzékenység változás) Fotopikus látás: csak a csapok működnek Scotopikus látás: csak a pálcikák működnek Mezopikus látás: a csapok és a pálcikák is működnek

A pigmentek mennyiségének változása A pigmentek llandóan termelődnek, de fény hatására bomlanak is. A bomlás sebessége a megvilágítás erősségével arányos. Egyensúlyi állapot alakul ki a folytonos bomlás és termelődés során. Ha nagy a megvilágítás erőssége, a pigmentek nagy része lebomlik, az érzékenység alacsony lesz. Mintegy 12 nagyságrendnyi érzékenység változást jelent. Világosság adaptáció/sötét adaptáció Tartománya: 2 foton...100 000 lx) Színadaptáció (Színkonstancia) Von Kries törvény Inger * érzékenység = const (adaptációs idő!) A három csap-típus egymástól függetlenül adaptál

Az adaptáció dinamikai lefolyása Világos adaptáció - sötét adaptáció

A színadaptáció A Von Kries törvény: Inger * érzékenység = const A Von Kries törvény csak teljes adaptáció esetén érvényes! (Az adaptációs idő letelte után) A három csap-típus egymástól függetlenül adaptál A szín-konstancia: Különböző megvilágítások mellett a felületszíneket azonosnak látjuk, ha beállt a teljes szín-adaptáció. A szín-konstancia csak Planck-sugárzókkal történő megvilágításokra igaz, extrém (pl. vonalas spektrumú) fényforrásokra nem!

A Weber-Fechner törvény: ΔE = const L E c L L E c ln Lo ΔE az érzékenység küszöb ΔL az éppen érzékelhető megvilágítás különbség L adott megvilágítási szint [asb] A törvény 200 10 000 asb között érvényes A törvény nemcsak a látásra, henem a hallásra és minden más emberi érzékelésre is érvényes

Sötét adaptációs görbék

Adaptációs görbék 1 Troland (Td) a megvilágítása a retinának, ha 1 cd/m 2 fénysűrűségű felületet nézünk 1 mm 2 felületű pupillán kereszutül)

Adaptométer kiértéklése

Világos-adaptáció mérése Küszöbérték növekményméréssel

A világos adaptáció küszöbérték növekmény karakterisztikája

A világos adaptációs görbe finomszerkezete (Pálcikák esetén)

A kontraszt

Szín kontraszt és világosság kontraszt; A szem kontraszt-fokozó mechanizmusa a szomszéd-effektus

A kontraszt definiciója

Egy pont képe Két pont Két pont Az Airy-korong feloldott képe fel nem oldott képe

A kontraszt átviteli függvény

A szem kontraszt érzékenységi függvénye

A káprázás és a vakítás

Mezopos fényhatásfok görbék eltérő fénysűrűség szinteken Walters és Wright mérései alapján

Rontó káprázás: Olyan káprázás, amely rontja a tárgyak látását anélkül, hogy szükségképpen kényelmetlenséget okozna. A szemgolyóban létrejövő fényszórásra vezethető vissza [5.]. Zavaró káprázás: A kápráztató hatások közül azt nevezzük zavaró káprázásnak (vagy pszichológiai káprázásnak), amely látási kényelmetlenséget okoz anélkül, hogy szükségképpen rontaná a tárgy látását. Ilyen zavart okozhat, ha pl. egy nagy fénysűrűségű tárgy van a perifériás látás területén. (Nemzetközi Világítástechnikai Szótár)

Káprázás (egyenetlen fénysűrűség + rossz adaptációs képesség)

A vakítás A vakítás a káprázáshoz hasonló optikai jelenség, de még fokozottabban veszélyes. Ilyen helyzet alakulhat ki a szembejövő jármű tompítatlan fényszóróival való találkozáskor. De olyan vakítás is felléphet, amelyet a síkfelületekről visszavert polarizált fény okoz (például vízfelszínről, autószélvédőről visszaverődő napfény). A vakítás - csökkenti a látáskomfortot - zavarja a színérzékelést - rontja a tér- és mélységérzékelést - extrém diszkomfortot okoz.

Polarizációs szemüveg hatása

A látási információ idegrendszeri feldolgozása

A látás 3 fázisa: 1. Inger (a fizikai környezet fényei, hangjai, illatai) 2. Érzet (az élő szervezetből kiváltott reakció) 3. Észlelet (az ingerület idegrendszeri feldolgozása után létrejött tudatos eredmény)

A szemtől az agyig

A látóközpontok az agyban

Az alakfelismerésre szakosodott területek

A látási információ továbbítása A látási információ az idegpályákon (axonokon) elektromos impulzusok formájában terjed. Az impulzusok frekvenciája arányos az inger erősségével. A frekvenciasáv 110 és 300 Hz között fekszik. Ezért az átvihető információ tartománya 150 200 lehet. Az emberi szem szaruhártyája és a retina (mint pólusok) között sötétben néhány mv potenciálkülönbség (retina potenciál) mérhető. A szaruhártya az anód, a retina a katód. A retinapotenciál a megvilágítás növelésével növekszik. A retinapotenciál változását fényfelvillanás hatására az elektroretinogram mutatja meg. Az elektroretinogram készítése sötét szobában, sötétre adaptált szemmel történik. Az egyik elektróda a szemgolyóra helyezett kontaktlencsén van elhelyezve, a másikat a halántékra tapasztják.

Elektroretinogram

VÉGE