Острота зрения

Острота зрения – одна из важнейших функций зрения, обеспечивающая возможность обнаруживать объекты, определять их форму и взаимное расположение в поле зрения. Острота зрения V – величина, обратная предельному углу разрешения со между двумя объектами, которые глаз еще может воспринимать раздельно. В основе остроты зрения лежит контрастная чувствительность глаза. Если яркостный контраст ниже порогового контраста, то объекты неразличимы независимо от их размеров и в этом случае V = 0.

Теоретически верхний предел остроты зрения ограничивается дифракцией света на зрачке, аберрациями оптической системы глаза, квантовыми флуктуациями света и структурой сетчатки [2].

Острота зрения определяется по таблицам с тестовыми знаками. В нашей стране получила распространение таблица тестов Головина-Сивцева, состоящая из двух частей: одна содержит ряд строк с печатными буквами русского алфавита, другая – с кольцами Ландольта*. В верхнем ряду расположены самые крупные знаки, и разрывы в них наибольшие, в каждом последующем ряду они становятся меньше. Против каждого ряда тестовых знаков указаны значения остроты зрения от 0,1 до 2,0, рассчитанные для расстояния, равного 5 м. Контраст тестовых знаков близок к единице, яркость подсветки фона должна быть около 300 кд/м². Задача испытуемого, находящегося на расстоянии 5 м от таблицы, сказать, в каком ряду он еще может различать разрывы в кольцах Ландольта или буквы. По разрыву в кольце находят угол разрешения со и остроту зрения V:

(8)

Обычно полагают, что в числителе стоит не просто единица, а одна минута, и разрыв со определяется в минутах. Тогда острота зрения получается безразмерной величиной. За норму принято значение V = l, что соответствует предельному углу (ω = 1′. Существуют, однако, значительные индивидуальные различия, значение V = 1,5 встречается очень часто, иногда оно доходит до V = 2. Бинокулярная острота зрения выше монокулярной примерно в 1,3 раза [8].

Факторы, которые влияют на остроту зрения, разделяют на две группы: эндогенные, характеризующие зрительный аппарат наблюдателя, и экзогенные, характеризующие условия исследования [2]. К эндогенным относятся рефракция, аккомодация, размер зрачка глаза. Они оказывают существенное влияние на остроту зрения, так как определяют четкость изображения объектов на сетчатке глаза. Наличие аметропии снижает остроту зрения. Остроту зрения можно повысить корригирующими линзами, исправляющими аметропию. Максимальная острота зрения обеспечивается лишь в пределах области аккомодации и значительно снижается за ее пределами.

Острота зрения зависит от возраста: примерно к 17 годам она достигает максимума и на этом уровне сохраняется до 60 – 65 лет, после чего довольно резко падает. В молодом возрасте при отсутствии аметропии или правильной ее коррекции, а также нормальной аккомодации острота зрения вдаль и вблизь обычно одинакова; у некорригированных аметропов острота зрения вдаль и вблизь может резко отличаться (на порядок и более).

Максимальная острота зрения наблюдается в центральной зоне сетчатки (фовеа). Чем дальше от центральной ямки, тем ниже острота зрения; на расстоянии 20° от центра она составляет всего 0,1 от максимального значения.

На рис.18 приведена зависимость остроты зрения от места на сетчатке, контраста и времени наблюдения, полученная для круглого объекта светлее фона при бинокулярном наблюдении на фоне 100 кд/м² [16]. Видно, что острота зрения в центре фовеа (0°) оказывается максимальной для всех контрастов. По мере перехода к периферическим зонам сетчатки острота зрения монотонно и симметрично убывает. Острота зрения тем выше, чем больше контраст объекта.

Рис. 18 – Зависимость бинокулярной остроты зрения от места на сетчатке для объектов разного контраста К

Острота зрения зависит от яркости фона и контраста объекта с фоном. На рис. 19 приведена зависимость остроты зрения от яркости фона и контраста объекта, полученная для темных объектов (колец Ландольта), наблюдаемых на светлом фоне [4]. Видно, что с увеличением яркости фона и контраста острота зрения возрастает (предельный угловой размер объекта, разрешаемый глазом, уменьшается). На результаты определения остроты зрения влияет и форма тест-объекта (рис.20) [1].

Рис. 19 – Зависимость остроты зрения от яркости фона К при различении темных объектов на светлом фоне

Рис. 20 – Зависимость порога разрешения от яркости фона для штриховой миры (1) и колец Ландольта (2)

Обычно для расчетов удобнее пользоваться значением предельного угла разрешения. На основании анализа экспериментальных данных многих авторов в работе [6] Луизовым А.В. была предложена эмпирическая формула, связывающая предельный угол разрешения ω при фовеальном зрении, яркость фона L и контраст объекта с фоном К:

(9)

Формула (9) применима только в тех случаях, когда на сетчатке получается четкое изображение тест-объектов, т.е. для эмметропа или аметропа с правильной коррекцией. Расстояние до тест-объекта должно находится в пределах его аккомодационных возможностей.

«Нормальная» острота зрения вдаль (т.е. от 1 и выше) способна обеспечить следующие пороги различения при сравнительной оценке формы и размера удаленных неподвижных объектов [4]: по сравнительной оценке длины вытянутых объектов – от 1/40 до 1/100; по оценке площадей – от 1/50 до

Все эти «пороговые» свойства нормальной остроты зрения могут учитываться в той или иной мере при создании различных оптических приборов. Однако следует иметь в виду, что при ухудшении внешних условий зрительной работы перечисленные выше пороговые значения у различных людей могут значительно и очень неравномерно ухудшаться.

В различных измерительных приборах используется высокая чувствительность зрения к оценке смещения прямой линии (порог восприятия сдвига прямой), когда при снятии отсчета приходится совмещать индекс – указатель с делениями шкалы, так чтобы один штрих составлял как бы продолжение второго. Установлено, что при таком совмещении погрешность составляет не более 10″, т.е. предельный угол разрешения ω = 0,17′ и, следовательно, острота зрения V = 6. Можно еще более повысить точность совмещения (установки) двух отрезков штрихов в одну прямую, если вместо одного индекса – указателя установить дополнительную, соприкасающуюся с первой, шкалу (нониус). Частота штрихов (делений) на шкалах различна, например, на одной наносится 10 делений на длине 10 мм, а на другой – 9 делений на на той же длине. Наблюдая всю картину, измеритель находит пару особенно точно совпадающих штрихов. Оказывается, в таких условиях глаз обнаруживает еще более высокую остроту. Ошибка установки не превышает 6″. Такое повышение остроты зрения называют нониальным эффектом или нониальной остротой зрения.

* Ландольт Ханс Генрих (1831-1910) - немецкий физико-химик, член-корр. Петербургской академии наук. Основные труды по соотношению состава, строения и оптических свойств органических соединений