Острота зрения поле зрения и объем зрительного восприятия относятся

Острота зрения – это возможность глаза видеть раздельно две точки при максимальном их сближении. Размер изображения зависит от угла зрения, который образуется между узловой точкой глаза и 2 крайними точками рассматриваемого предмета. Остроту зрения обеспечивают колбочки, находящиеся в центральной ямке желтого пятна сетчатки.

Эталоном нормальной остроты зрения принят угол зрения в одну минуту (Неаполь, 1909 год, Международный конгресс офтальмологов), которому соответствует величина равная 0,004 мм и соответствующая диаметру одной колбочки. Для раздельного восприятия 2 точек надо, чтобы в глазном дне между двумя колбочками была хотя бы одна промежуточная, она и будет препятствовать слиянию изображений.

В чем же выражается разница в остроте зрения? Главное отличие — расстояние, с которого человек одинаково хорошо видит один и тот же объект. К примеру, люди имеющие зрение 1,0, могут прочитать номер машины приблизительно с сорока метров. В офтальмологии существует такое понятие, как диоптрии. В них выражают оптическую силу контактных линз и очков. Поэтому следует знать, что острота зрения и диоптрии (рефракция) — это разные показатели.

Оборудование для проверки зрения

Для выявления остроты зрения применяются специальные таблицы, которые состоят из отдельного ряда символов, различных по размерам. Ширину каждой буквы или знака видно с расстояния под углом зрения в одну минуту, а всю букву — под углом зрения в пять минут. В таблицах остроты зрения напротив каждого ряда стоят цифры. Ты, что справа она указывает остроту зрения читающего этот ряд. Цифра слева указывает расстояние, с которого данная строка видна под углом в 1 минуту. В таблицах Головина-Сивцева есть 12 рядов букв и разрезанных колец Ландольта.

Для обследования детей дошкольного возраста применяется таблица остроты зрения Орловой, состоящая из рисунков знакомых детям предметов. К таблицам предъявляются определенные требования, чтобы исследование остроты зрения было наиболее правильным. Знаки (оптотипы) должны быть черного цвета и напечатаны на чистой белой бумаге. Освещение должно быть постоянным с яркостью 700 люксов, что достигается с помощью лампочки 40 Вт, которая распологается на расстоянии 25 см и прикрывается от больного непрозрачным щитком в осветительном аппарате Рота. Таблица остроты зрения должна быть размещена на стене напротив окна, на высоте 1,2 м от пола (для взрослых).

Обследование зрения

Определение остроты зрения проводится с расстояния пять метров. Пациент садится спиной к окну напротив таблиц. Каждый глаз обследуется отдельно — сначала исследуется правый глаз, затем — левый. По очереди, начиная с первого ряда, окулист показывает буквы, предлагая больному их называть. Принято считать, что если при проверке человек видит предмет размером 1,4 мм при освещении 700 лк, то у него зрение 1,0. Т. е. это нормальный показатель для среднестатистического человека. Десятый ряд под углом зрения в 1 минуту видно с расстояния пять метров, что подтверждается цифрой напротив этого ряда, расположенной слева. Определение остроты зрения записывают так: VIS OU = 1,0. Если левым глазом больной видит только первый ряд, показатель записывается так: VIS = 0,1. Вместо букв первого ряда можно показывать на фоне черного щитка широко расставленные пальцы, предлагая больному перечесть. Если больной видит их ближе 0,5 м, то его остроту зрения записывают так: VISUS = пересчета пальцев.

В таких случаях когда пациент не видит их количество ближе 0,5 м, проводится движение руки перед глазом в разных направлениях напротив источника света. Если больной правильно называет направление движения руки, показатель записывают так: VISUS = движения руки. Когда обследуемый не способен определять направление движения руки, то проводится исследование светоощущения. Для этого настольную лампу ставят слева и немного позади от больного на уровне его головы. Зеркальным офтальмоскопом наводят на глаз яркий пучок света. Наводя в глаз это луч с разных направлений (справа, слева, сверху, снизу), определяют способность отдельных участков сетчатки воспринимать яркость. Когда больной правильно указывает направление пучка света, то это записывается так: VISUS = 1 / ∞ P. L. C. Отсутствие правильной проекции записывается: VISUS = 1 / ∞ P. L. IC. Полное отсутствие светоощущения записывается так: VISUS = 0 (ноль).

Влияние остроты зрения на формирование понятий

Фазовая динамика формирования понятий здоровыми учениками и учениками, имеющими нарушения остроты зрения, одинакова. Но понятия детей с нарушением зрения количественно и качественно отличается от понятий детей массовой школы. Острота зрения (норма 1) в пределах 0,05-0,2 резко влияет на формирование зрительных представлений. Эти ученики ограничены в восприятии предметов, удаленных от глаз на расстоянии больше 5 метров. Это приводит к тому, что у них формируются понятия на основе словесного описания, которые не подкреплены зрительным образом. Это приводит к схематичности, бедности понятий. Есть серьезные нарушения в представлении величин отдельных предметов, пространственных соотношений. Дети с остротой зрения более 0,2 не относятся к тем, у кого есть строгая закономерность между остротой зрения и формированием понятий. С возрастом влияние остроты зрения на формирование представлений уменьшается. В 4-м, 5-м, 6-м классах она оказывает существенное влияние, а с 7-го класса уже ее роль ослабевает. Если острота зрения больше 0,2, она не влияет прямо на сохранение представлений. В основном причина, вызывающая понижение зрения, не влияет на формирование понятий. У учеников с дефектами зрения установлена предметная бедность, фрагментарность понятий, недостатки в отображении формы и величины объектов. Серьезные нарушения понятий влияют на мысленные операции в сложных ситуациях.

Острота зрения у детей

С первого дня рождения зрение человека дает ему познавать все окружающее. Глаз имеет форму шара, он защищен плотной оболочкой, которая называется склерой. Передняя ее часть — радужная оболочка, под радужной оболочкой размещен хрусталик. В роговице имеется отверстие — зрачок, диаметр которого в зависимости от освещенности может изменяться от 2 мм до 8 мм. Задняя часть склеры покрыта сетчатой оболочкой. Способность хрусталика изменять свою кривизну при изменении расстояния до предмета называют инерцией зрения. Новорожденный с первой недели жизни считается зрячим, если у него есть реакция зрачка на свет и общая подвижная реакция. Со второй недели младенец способен на кратковременное наблюдение за движением предмета. Со второго месяца жизни малыш реагирует на грудь мамы. На третьем узнает мать и фиксирует глазами предметы. Слепой младенец может реагировать только на звук. Для обследования детей 3-5 лет применяются таблицы Орловой, которые состоят из рисунков разных размеров.

У детей в раннем возрасте зрительные функции пластичны и поддаются влиянию, поэтому коррекция зрения, а именно специальные упражнения, во многих случаях позволяет восстановить нормальное зрение. Но подходить к этому надо достаточно серьезно не только в детском саду, но и в домашних условиях. Упражнения выполнять систематически и последовательно, правильно чередовать различные виды деятельности ребенка с отдыхом для глаз. Использовать яркие игрушки, предметы, чтобы ребенку было интересно заниматься полезным делом. Такая коррекция зрения начинается с выполнения упражнений по расслаблению скелетных мышц. Самая удобная для этого — «поза кучера». Ребенок сидит на стульчике, кисти висят свободно, ноги на ширине плеч, плечи немного сгорблены, голова лежит на груди. В такой позе расслабляется самое большое количество мышц. Очень эффективным и полезным упражнением для достижения максимальной степени расслабления глаз является «пальминг» (прогревание зрительного тракта теплом руки).

Обследование поля зрения

Больной и окулист располагаются друг против друга на расстоянии 70-100 см и закрывают глаза: пациент — левый, окулист — правый, либо наоборот. В разных направлениях врач перемещает руку с растопыренными пальцами, предлагая пациенту сказать о появлении пальцев, как только он их увидит. Рука при этом должна перемещаться в плоскости, находящейся на середине расстояния между ним и обследуемым.

Если больной и окулист одновременно замечают появление пальцев, то это свидетельствует о нормальном поле зрения. Обследование поля зрения с помощью периметра называется «периметрия». Основное преимущество периметрии в том, что проекция поля зрения осуществляется на вогнутую сферическую поверхность сетчатки, что позволяет получить точную информацию о функции сетчатки на периферии.

Особенности зрения

Периферическое зрение — это зрение человека периферическими участками сетчатки. Обследование проводится при помощи проекционных периметров, в которых световой объект проецируется на внутреннюю поверхность дуги или гемисферу. Периферия дополняет центральное зрение, улучшает возможности ориентирования в пространстве. Набор светофильтров и диафрагм, позволяет быстро и дозировано менять размер, яркость и цвета объекта.

Сферопериметрия — дневное, сумеречное и ночное поле зрения.

Кинетическая периметрия характеризуется простотой исполнения и сопоставляется с периметрией по Lister и по Goldman.

Кампиметрия — способ обследования поля зрения на плоскости. Она позволяет определить центральные границы в пределах 30-40 °. Широко применяется для определения скотомы — слепого участка в поле зрения. Это область сетчатой оболочки глаза с частично изменённой или полностью выпавшей остротой зрения, окружённая относительно сохранными или нормальными световоспринимающими элементами глаза («колбочками» и «палочками»).

Решетка Амслера — один из методов проверки особенности зрения, возможность протестировать мельчайшие изменения центрального и периферического зрения. Техника проведения:

1. При необходимости надеть очки.

2. Закрыть один глаз.

3. Смотреть на точку в центре и сфокусировать взгляд на ней в течение всего периода исследования.

4. Смотреть только в центр, убедиться, что видно только прямые линии, а все квадраты имеют одинаковый размер.

Методика периметрии

По методике периметрии каждый глаз исследуется отдельно. Больному закрывают один глаз (сначала левый) и сажают спиной к окну перед периметром, который должен быть освещен и находиться напротив окна. Подбородок больной ставит на подставку периметра, упираясь в ее выступ нижним краем орбиты обследуемого глаза. Медсестра становится напротив пациента, наблюдает за ним, чтобы больной все время фиксировал центральную метку периметра. Больному объясняется, что он должен сказать о моменте появления предмета, который перемещается по дуге от периферии к центру, в поле зрения.

Можно делать движения от центра к периферии. В таких случаях пациент должен немедленно сказать о моменте исчезновения объекта. Движение объекта должно быть плавным, без рывков, примерно 2-3 см/с. Для большей точности движение объекта можно повторить несколько раз. Отсчет проводят на дуге периметра, когда больной указывает момент исчезновения или появления объекта. Возвращая дугу периметра вокруг оси, постепенно исследуют поле зрения по 8-12 меридианам с промежутками 30-45°. Увеличение количества меридианов обследования увеличивает точность периметрии, но одновременно затягивается время исследования. На современных проекционных периметрах регистрация полученных данных осуществляется автоматически. При отсутствии такой возможности запись результатов периметрии проводится на чистом листе бумаги, где от руки заготавливается схема из 8 меридианов и против каждого записывают данные периметрии.

Нормированные послабления остроты зрения

При использовании комбинированных очков с микропризменными линзами не происходит значительного уменьшения освещенности и остроты образа, который наблюдает пациент через линзу. Очень эффективным для лечения амблиопии при анизометрии и косоглазия является методика с использованием оптических элементов, которые влияют на снижение остроты зрения фиксирующего или доминирующего глаза. Для этого используются соответствующие нормированные ослабители остроты зрения, которые представляют собой прозрачную пластинку диаметром 30-40 мм и толщиной 0,5-2,0 мм, изготовленную из оптического стекла или пластмассы. На нее нанесен соответствующий микрорельеф таким образом, что интенсивность света уменьшается на строго определенную величину. Офтальмологическая практика показывает, что целесообразно иметь градуированные степени уменьшения: 10, 20, 30, 40, 50, 60 и 80%. Пластинки могут непосредственно закрепляться на внутренней поверхности сферической линзы или стекла в форме сферической линзы, которая затем устанавливается в очную оправу и используется пациентом при постоянном ношении очков.

Компьютерный синдром

Так называемый «компьютерный синдром» все чаще приводит к потере остроты зрения в современном мире. Согласно статистике, 80% пользователей страдает этим недугом. Не так давно появились новые проблемы зрения под названием «компьютернозависмый синдром», то есть синдром усталости глаз у тех, кто работает с электронными гаджетами. А это не только компьютеры, но и вся современная техника. Уже доказано пагубное влияние синего спектра излучения, которое получает человек при работе с такими устройствами. Для лучшего понимания, синий спектр — это наиболее короткая волна, которая негативно влияет на зрительный аппарат.

К тому же изображение на экране монитора состоит из пикселей, которые сразу не увидишь глазами. Но наш мозг воспринимает их, что в конечном итоге его утомляет: столько мелких точек надо собрать в голове и подать в аппарат зрения, как некий объект! Получается, что такие действия — постоянный стрессовый фактор, в результате которого появляются раздражительность и бессонница. В группу риска входят люди в возрасте от 15 до 34 лет, потому что они больше связаны с электронными приборами, переходя от одного к другому: от монитора компьютера к телевизору, от телевизора до планшету, затем к мобильному телефону. Такое непрерывное изменение не позволяет человеку оторвать взгляд.

Лекции — Инженерная психология — файл Инженерная психология.doc

Доступные файлы (1):

содержание

Смотрите также:
• Алефиренко В.М. Инженерная психология[ документ ]
• Маркелова Т.В. Теоретико-методологические основы заблаговременной устойчивости будущих офицеров запаса к условиям военно-профессиональной деятельности[ документ ]
• Артамонова Л.Н. Комплексная диагностика организационного стресса как средство оптимизации деятельности персонала[ документ ]
• Гайдаржи Е.С. Влияние корпоративной культуры на эффективность деятельности коллективных субъектов труда[ документ ]
• Горобец Н.Л. Специфика профессиограммы деятельности психотерапевта в контексте интегративного подхода к психотерапии[ документ ]
• Гайдаржи Е.С. Влияние корпоративной культуры на эффективность деятельности коллективных субъектов труда[ документ ]
• № 5 — Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств[ лекция ]
• Психология общения[ лекция ]
• Учебник Юнита — Инженерная психология[ лекция ]
• Сборник материалов по психологии труда (для заочников)[ лекция ]
• Билеты к государственному экзамену по психологии управления[ документ ]
• Юридическая психология[ лекция ]

Инженерная психология.doc

Тема 2.3 Характеристики зрительного анализатора

^ 2.3.1 Общая характеристика зрительного анализатора

Раздражителем зрительного анализатора является световая энер­гия, а рецептором – глаз. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. Человек-оператор около 90% всей информации получает через зрительный анали­затор.

Глаз человека работает по принципу фотографической камеры, роль объектива в которой выполняет хрусталик. Световые лучи, проходя через хрусталик, преломляются и создают уменьшенное обратное изображение на внутренней стенке глазного яблока (сетчатке). На сетчатке находятся светочувствительные нервные окончания (рецепторы), которые носят название палочек (черно- белое зрение) и колбо­чек (цветное зрение). Рецепторы поглощают падающий на них световой поток и преобразуют его в нервные импульсы, которые передаются по зри­тельному нерву в мозг. Величина этих импульсов зависит от осве­щенности сетчатки на том ее участке, на котором получается изо­бражение рассматриваемого предмета.

Возможность зрительного восприятия определяется энергети­ческими, информационными, пространственными и временными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. Совокуп­ность этих характеристик и их численные значения определяют видимость объекта (сигнала) для глаза. В соответствии с назван­ными характеристиками сигналов можно выделить четыре группы характеристик зрительного анализатора:

^ 2.3.2 Энергетические характеристики

Энергетические характеристики зрительного анализатора опре­деляются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся: яркость, слепящая яркость, адаптирующая яркость, контраст, спектральная чувствительность.

Яркость. Световой поток, излучаемый источником или отражаемый поверхностью, попадая в глаз наблюдателя, вызывает зрительное ощущение. Оно будет тем сильнее, чем больше плотность светового потока, излучаемого или отражаемого по направлению к глазу. Следовательно, источник света или освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент поверхности в направлении глаза. Яркостью пред­мета называется величина /Pict 8-01/

,

где I – сила света в рассматриваемом направлении (световой поток, излучаемый на единицу телесного угла); ^ S – площадь светящейся поверхности; α – угол, под которым рассматривается поверхность.

Единицей яркости является кандела на метр квадратный (кд/) или нит (нт). Яркостью в 1 кд/ обладает равномерно светящаяся плоская поверхность, излучающая в перпендикулярном к ней направлении свет силой 1 кд на каждый квадратный метр. Яркость является основной характери­стикой света. Величиной яркости определяется величина нервных импульсов, возникающих в сетчатке глаза.

В общем случае яркость предмета определяется двумя состав­ляющими — яркостью излучения и яркостью отражения: /Pict 8-02/

.

Яркость излучения определяется силой света источника и площадью светящейся поверхности: /Pict 8-03/

.

Яркость отражения опре­деляется уровнем освещенности данной поверхности и ее отражаю­щими свойствами: /Pict 8-04/

,

где ^ Е – освещенность поверхности в люксах; ρ – коэффициент отраже­ния поверхности.

Освещенностью называется величина /Pict 8-05/

,

где I – сила света источника; S – площадь освещаемой поверхности.

Единицей освещенности является люмен на метр квадратный (лм/) или люкс (лк). Освещенность поверхности определяется по формуле /Pict 8-06/

,

где R – расстояние от освещаемой поверхности до источника освещения, α – угол, под которым на поверхность падает свет.

Коэффициент отражения во многом определяется цветом поверх­ности (табл. 8.1). /Pict 8-07/ Он показывает, какая часть падающего на по­верхность светового потока отражается ею.

Таблица 8.1 Приближенные значения коэффициентов отражения поверхностей различного цвета

^ Слепящая яркость . В ряде случаев в поле зрения оператора могут попадать сигналы разной интенсивности. При этом сигналы с большей яркостью могут вызвать нежелательное состояние глаз – ослепленность. Слепящая яркость определяется адаптирующей яркостью и размером светящейся поверх­ности : /Pict 8-08/

,

где В_А – адаптирующая яркость, – телесный угол, под которым оператору видна светящаяся поверхность (в стерадианах).

Для создания оптимальных условий зритель­ного восприятия необходимо не только обеспечить требуемую яркость и контраст сигналов, но также и равномерность распре­деления яркостей в поле зрения. В случаях, когда невозможно рассчитать слепящую яркость, необходимо обеспечить перепады яркостей не более 1 к 30 , то есть /Pict 8-09/

.

^ Адаптирующая яркость. Так как в поле зрения оператора могут попадать предметы с различной яркостью, в инженерной психологии вводится также понятие адаптирующей яркости. Под ней понимают ту яркость, на которую адаптирован (настроен) в данный момент времени зрительный анализатор. Приближенно можно считать, что для изображений с прямым контрастом (предмет темнее фона) адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контра­стом (предмет ярче фона) – яркости предмета.

Диапазон чувствительности зрительного анализатора лежит в пределах от 10 -6 до 10 6 кд/, то есть /Pict 8-10/

.

Наилучшие же условия для работы будут при уровнях адаптирующей яркости, лежащей в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен кд/, то есть для n = 1–10 /Pict 8-11/

.

Контраст. Видимость предметов определяется также их контрастом по отношению к фону: /Pict 8-12/

,

где В_max и B_min – максимальная и минимальная яркость.

Различают два вида контраста: прямой контраст (пред­мет темнее фона) и обратный контраст (предмет ярче фона). Количественно величина контраста оценивается как отношение разности в яркости предмета и фона к большей яркости: /Pict 8-13/ и /Pict 8-14/

; ,

где В_ф и В_п– соответственно яркость фона и предмета.

Оптимальная величина контраста должна лежать в пределах 0,60–0,95,то есть /Pict 8-15/

Работа при прямом контрасте является более благоприятной, чем работа при обратном контрасте.

Однако обеспечение требуемой величины контраста является только необходимым, но еще недостаточным условием нормальной видимости предметов. Необходимо знать также, как этот контраст вос­принимается в конкретных условиях. Для этого вводится поня­тие порогового контраста, который равен /Pict 8-16/

,

где ΔВ_пор – пороговая разность яркости (минимальная раз­ность яркости предмета и фона, впервые обнаруживаемая глазом).

Величина К_пор определяется дифференциальным порогом раз­личения яркости. Для получения оперативного порога необходимо, чтобы фактическая величина разности яркости предмета и фона была в 10–15 раз больше пороговой. Это означает также, что для нор­мальной видимости рассчитанная величина контраста должна быть больше пороговой К_пор в 10–15 раз, то есть /Pict 8-17/

Величина порогового контраста зависит от яркости адаптации (яркости фона Bф) и угловых размеров предметов α (рис. 8.1) /Pict 8-18/.

^ Рис. 8.1 Зависимость порогового контраста от яркости адаптации и угловых размеров предметов

Из рисунка видно, что предметы с боль­шими размерами видны при меньших контрастах и что с увеличе­нием яркости уменьшается значение порогового контраста.

Большое влияние на условия видимости предметов оказывает величина внешней освещенности. Однако это влияние будет различ­ным при работе оператора с изображениями, имеющими прямой и обратный контраст. Увеличение освещенности при прямом контрасте приводит к увеличению условий видимости (величина к_п увеличивается), при обратном контрасте – к ухудшению видимости (вели­чина к_о уменьшается).

Спектральная чувствительность. Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапа­зоне 380–760 нм, то есть /Pict 8-19/

Однако чувствительность глаза к волнам различ­ной длины неодинакова. Наибольшую чувствительность глаз имеет по отношению к волнам в середине спектра видимого света (500–600 нм). Этот диапазон соответствует излучению желто-зеленого цвета. Важной характеристикой глаза является спектральная чувствительность или относительная видность /Pict 8-20/

,

где Е_λ – ощущение, вызываемое источником излучения c длиной волны λ; Е₅₅₅ – ощущение, вызываемое источником излучения той же мощности с длиной волны 555 нм.

Кривая спектральной чувствительности глаза приведена на рис. 8.2. /Pict 8-21/ Из рисунка, например, видно, что для обеспечения одинакового зри­тельного ощущения необходимо, чтобы мощность синего излуче­ния была в 16,6 раза а красного – в 9,3 раза больше мощности желто-зеленого излучения. По этой причине цветоощущение (относительная видность) условно также может быть отнесено к энергетиче­ским характеристикам зрительного анализатора.

Рис. 8.2 Кривая спектральной чувствительности глаза

При недостатке освещения (сумеречное зрение) кривая спектральной чувствительности смещается влево приблизительно на 50 нм (эффект Пуркинье) (рис. 8.3). /Pict 8-22/

Рис. 8.3 Кривая спектральной чувствительности глаза при нормальной и недостаточной освещенности

Следует отметить, что влияние цвета в деятельности оператора очень велико. Во-первых, он может использоваться как один из способов кодирова­ния информации, во-вторых, – для эстетического оформления помещений и пультов управления с точки зрения улучшения зри­тельного восприятия.

^ 2.3.3 Информационные характеристики

Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность , то есть то количество информации, которое анализатор способен принять в единицу времени. Зрительный анализатор можно представить в виде канала связи, состоящего из нескольких участков передачи информации (рис. 8.4). /Pict 8-23/ Очевидно, что пропускная способность канала в целом будет определяться пропускной способностью того участка, для которого она минимальна.

^ Рис. 8.4 Информационная воронка в зрительном анализаторе

Наибольшая пропускная способность (≈дв.ед./с) имеет место на уровне фоторецепторов (сетчатки). По мере про­движения к более высоким уровням приема информации пропуск­ная способность уменьшается, составляя на корковом уровне лишь 20–70 дв.ед./с. Еще меньше пропускная способность на уровне реакций. Здесь она составляет 2–4 дв.ед./с.

Приведенные данные позволяют представить зрительный ана­лизатор в виде информационной «воронки», широкая часть которой соответствует сетчатке, (нижний уровень), а узкая – зрительной области коры головного мозга (верхний уровень).

В подобном принципе работы зрительной системы заложен глубокий биологический смысл – информационная «воронка» по­вышает надежность линии передачи и резко сокращает вероятность посылки в мозг ошибочного сигнала. Благодаря этому сообщения, характеризующиеся в нижних отделах зрительного анализатора значительной статистической избыточностью, по мере передачи в вышележащие отделы принимают все более и более экономную форму.

^ 2.3.4 Пространственные характеристики

Пространственные характеристики зрительного анализатора опре­деляются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их месторасположением в пространстве. К ним относятся: острота зрения, поле зрения, объем зрительного восприятия.

Острота зрения. Остротой зрения называется способность глаза различать мел­кие детали предметов. Она определяется величиной, обратной тому минимальному угловому размеру предмета в минутах, при котором он различим глазом. Угол зрения равный 1΄ соответ­ствует единице остроты зрения. Острота зрения зависит от уровня освещенности, расстояния до рас­сматриваемого предмета, его по­ложения относительно наблюдате­ля и возраста наблюдателя.

Размеры предметов выражаются в угловых величинах, которые связаны с линейными размерами следующим соотноше­нием: /Pict 8-24/

,

где h и α – соответственно линейный и угловой размеры предмета; l– расстояние от глаза до предмета (рис. 8.5). /Pict 8-25 /

Рис. 8.5 Взаимосвязь между угловыми (α) и линейными (h) размерами предметов

Острота зрения характеризует абсолютный пространственный порог восприятия. Минимально же допустимые размеры элементов изображения, предъявляемого оператору, должны быть на уровне оперативного порога и составлять не менее 10–15΄. Однако это спра­ведливо только для предметов простой формы. Для сложных пред­метов, опознавание которых ведется не только по внешним, но и по внутренним признакам, оптимальные условия восприятия будут в том случае, если их размеры составляют не менее 30–40΄. /Pict 8-26/

Эта величина принимается в инженерной психологии в качестве реко­мендуемого размера отдельных знаков и элементов изображения.

^ Поле зрения . Поле зрения человека показано на рис.8.6. /Pict 8–27/ Условно все поле зрения можно разбить на три зоны: цент­рального зрения (4–10°), где возможно наиболее четкое различе­ние деталей; ясного видения (30–35°), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различения мелких деталей; периферического­ зрения (75–90°), где предметы обнаруживаются, но не опознаются. Зона периферического зрения играет большую роль при ориентации во внешней обстановке. Объекты, находя­щиеся в этой зоне, легко и быстро могут быть перемещены в зону ясного видения с помощью установочных движений (скачков) глаз и головы (рис. 8.7) – (рис. 8.9). /Pict 8-28/ – /Pict 8-30/

Рис 8.6 Поле зрения человека

Рис 8.7 Оптимальные и максимальные углы обзора в вертикальной и горизонтальной плоскости при повороте глаз

Рис 8.8 Оптимальные и максимальные углы обзора в вертикальной и горизонтальной плоскости при повороте головы

Рис 8.9 Оптимальные и максимальные углы обзора в вертикальной и горизонтальной плоскости при повороте головы и глаз

Необходимо также учитывать и дифференцирование цвета в различных областях поля зрения (рис. 8.10) и (рис. 8.11). /Pict 8-31/ и /Pict 8-32/

Рис. 8.10 Пределы нормальной дифференциации цвета в вертикальной плоскости

Рис. 8.11 Пределы нормальной дифференциации цвета в горизонтальной плоскости

Объем зрительного восприятия. Объем зрительного восприятия определяется числом объектов, которые может охватить и запомнить человек в течение одной зрительной фиксации. При предъявлении не связанных между собой объектов объем зрительного восприятия составляет 4–8 элементов. Следует отметить, что объем воспроизведенного материала определяется не столько объемом восприятия, сколько объемом памяти. В зрительном образе может отражаться значительно большее число объектов, однако они не могут быть воспро­изведены из-за ограниченного объема памяти. Следова­тельно, практически важно учитывать не столько объем восприятия, сколько объем памяти. Для нормальной работы оператора необходимо, чтобы в центральное поле зрения, ограниченное углом 4–10°, попадало не более 6±2 элемента (рис. 8.12). /Pict 8-33/

^ Рис. 8.12 Объем зрительного восприятия

Тогда размер центрального поля зрения может быть определен по формуле /Pict 8-34/

,

где l – расстояние до рассматриваемого предмета (элемента); α_пз – угол центрального поля зрения.

^ 2.3.5 Временные характеристики

Временные характеристики зрительного анализатора определя­ются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при тех или иных условиях работы оператора. К ним относятся: латентный (скрытый) период, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации, время информационного поиска.

Латентный период и длительность инерции ощущения. Временная диаграмма работы зрительного анализатора показана на рис. 8.13. /Pict 8–35/ В промежутке времени t–t₃ на глаз человека действует световой сигнал. Зрительное ощущение этого сигнала начинается не в момент времени t, а в момент t₁.

Рис. 8.13 Временная диаграмма работы зрительного анализатора: а – входной сигнал; б – принятый сигнал

Промежуток времени t–t₁ представляет собой латентный (скрытый) период зрительного анализатора. Латентным периодом называется промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. Это время зависит от интенсивности сигнала (чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), его угловых размеров, зна­чимости сигнала (реакция на значимый для оператора сигнал короче, чем на сигналы, не имеющие значе­ния для оператора), сложности ра­боты оператора (чем сложнее выбор нужного сигнала среди осталь­ных, тем реакция на него будет больше), возраста и других индивидуальных особенностей человека. В среднем для большин­ства людей латентный период зри­тельной реакции лежит в пределах 160–240 мс.

Зрительное ощущение, возникнув в момент времени t_1, развивается не сразу, а постепенно и достигает своего максималь­ного значения в момент t₂, после чего оно сохраняется в течение всего времени действия сигнала (раздражителя). После окончания воздействия раздражителя (момент t₃) зрительное ощущение исче­зает не сразу, а также постепенно и заканчивается в момент t₄. Промежуток времени t₃– t₄ носит название длительности инерции ощущения. Длительностью инерции ощущения называется промежуток времени от момента прекращения действия сигнала до момента полного отсутствия ощущения. Для большинства людей длительность инерции ощущения составляет 10–120 мс.

Рассмотренные особенности работы зрительного анализатора следует учитывать при организации деятельности оператора. Прежде всего, время действия сигнала не должно быть меньше латентного периода. В противном случае воспринимаемый конт­раст и интенсивность сигнала будут во столько раз меньше действительных значений, во сколько раз время действия сигнала меньше латентного периода.

Однако этого еще не достаточно для правильного опознания сигнала. Для опознания необходимо дополнительное время, так называемый «выяснительный период», который обычно не может быть меньше 0,1 с. При трудном различении (сложности знаков) процесс опознания становится еще более медленным, составляя для знаков средней сложности более 0,2 с, а для знаков повышенной сложности – более 0,6 с.

Если же возникает необходимость в последовательном реа­гировании оператора на дискретно появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть не меньше времени сохранения ощущения, равного 0,2–0,5 с. В противном случае будет замед­ляться точность и скорость реагирования, поскольку во время прихода нового сигнала в зрительной системе оператора еще будет оставаться образ предыдущего сигнала.

^ Критическая частота мельканий . Критической частотой мельканий называется та минимальная частота проблесков, при которой возникает их слитное восприятие. Эта частота зависит от яркости, размеров и конфигурации знаков (рис. 8.14) и (рис. 8.15). /Pict 8–36/ и /Pict 8–37/ Зависимость критической частоты мельканий от яркости подчинена основному психофизическому закону /Pict 8-38/

,

где к и с – константы, зависящие от размеров и конфигурации знаков, а также от спектрального состава мелькающего изображения.

Из формулы и рисунков видно, что снижение величины f_кр, если это необходимо по каким-либо техническим причинам, может быть достигнуто путем уменьшения яркости знака, уменьшения его размеров или упрощения конфигурации. При обычных условиях наблюдения величина критической частоты мельканий лежит в пределах 15–25 Гц. При зрительном утомлении она несколько понижается.

Вопрос о частоте мельканий имеет большое значение при решении двух видов инженерных задач. В тех случаях, когда необходимо, чтобы мелькания не замечались (например, при проектировании изображения на экран, в технике кино и телевидения), частота смены информации должна превышать f_кр и составлять не менее 40 Гц. При необходимости использовать мелькание для кодирова­ния информации (например, для привлечения внимания оператора) следует иметь в виду, что наименьшее зрительное утомление будет при частоте мельканий 3–8 Гц.

Рис. 8.14. Зависимость критической частоты мельканий от яркости

Рис. 8.15 Зависимость критической частоты мельканий от размеров и конфигурации знаков (1,2,3 – соответственно знаки сложной, средней и простой конфигурации)

Время адаптации. В процессе адаптации в значительной степени (до 10 12 раз) меняется чувствительность зрительного ана­лизатора. Различают два вида адаптации: темновую (при пере­ходе от света к темноте) и световую (при переходе от темноты к свету). Время адаптации зависит от ее вида и составляет десятки минут при темновой адаптации (рис. 8.16) /Pict 8-39/ и единицы минут при свето­вой (рис.8.17). / Pict 8-40/

Рис. 8.16 График изменения чувствительности глаза при темновой адаптации

^ Рис. 8.17 График изменения чувствительности глаза при световой адаптации

Время информационного поиска. Большую роль в процессе зрительного восприятия играют движения глаз. Они делятся на поисковые (установочные) и гностические (познавательные).

С помощью поисковых движений осуществляется поиск задан­ного объекта, установка глаза в исходную позицию и корректировка этой позиции. Длительность поисковых движений определяется углом, на который перемещается взор.

К гностическим движениям относятся движения, участвующие в обследо­вании объекта, его опознании и различении деталей объекта. Основную информацию глаз получает во время фиксации, то есть во время относительно неподвижного положения глаза, когда взор пристально устремлен на объект. Во время скачка глаз почти не получает никакой информации. Если продолжительность скачка в среднем составляет 0,025с, то продолжительность фиксации в зависи­мости от условий восприятия составляет 0,25–0,65с и более. Результаты исследований показывают, что общее время фиксаций составляет 90–95% от общего времени поиска.

Фиксации неотделимы от микродвижений глаз. В ряде опытов при помощи специального устройства изображение объекта стаби­лизировалось относительно сетчатки глаза, то есть изображение не перемещалось по сетчатке. Уже через 2–3 с после стабилизации человек переставал видеть объект. Следовательно, движения глаз являются необходимым условием зрительного восприятия.

Для некоторых видов операторской деятельности процесс вос­приятия сводится к информационному поиску – нахождению на устройстве отображения объекта с заданными признаками. Такими признаками может быть проблесковое свечение, особая форма или цвет объекта, отклонение стрелки прибора за допустимое значение и т. д. Задача оператора заключается в нахождении такого объекта и характеризуется временем, затраченным на поиск.

Общее время информационного поиска равно /Pict 8-41/

,

где t_фi и t_пi– соответственно время i-ой фиксации и i-го перемещения взора; n – число шагов поиска (число фиксаций), затрачен­ных для нахождения нужного объекта.

Время фиксации зависит от целого ряда факторов: свойств информацион­ного поля, способа деятельности наблюдателя, степени сложности искомых элементов. Однако в условиях конкретного информацион­ного поля (особенно при однородности его элементов) и конкрет­ной задачи величина времени фиксации относительно постоянна и является характе­ристикой данных условий работы оператора (табл. 8.2). /Pict 8-42/

^ Таблица 8.2 Средняя длительность зрительной фиксации в различных задачах информационного поиска

Учитывая, что в условиях конкретной задачи, при которых t_ф постоянно и t_п ^ N – общий объем (количество элементов) информационного поля; М – число элементов, обладающих заданным для поиска признаком; А – объем зрительного восприятия.

Объем зрительного восприятия ограничен, с одной стороны, объемом оперативной памяти (4–8 элементов), а с другой стороны – пространственными характеристиками зрения (размерами зоны ясного видения). Следует иметь в виду, что в процессе поиска размеры зоны ясного видения составляют примерно 10°. Поэтому под объемом зрительного восприятия в данном случае следует считать то количество предметов (но не более 4–8), которое одновременно попадает в зону, ограниченную углом 10° в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

На основании сказанного можно определить основные тре­бования к организации информационного поля с точки зрения минимизации времени поиска:

– элементы поля следует располагать так, чтобы в центральное поле зрения, ограниченное зоной 10°, попадало не более чем 4–8 объек­тов;

– следует по возможности уменьшать объем поля, не допуская нахождения в нем ненужных элементов;

– искомые элементы следует выделять таким образом, чтобы обеспечить наименьшее время фиксации.

Очень тесно с временными характеристиками зрительного анализатора связано и восприятие движущихся объектов. Минималь­ная скорость движения, которая может быть замечена глазом, зависит от наличия в поле зрения фиксированной точки отсчета. При наличии такой точки абсолютный порог восприятия скорости равен 1–2 угл. мин/с, без нее – 15–30 угл. мин/с. Эти дан­ные справедливы, когда время предъявления составляет не менее 10–15с.

3. Пространственные и временные характеристики зрительного анализатора

Пространственные характеристики зрительного анализатора определяются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их расположением в пространстве. К ним относятся: острота зрения, поле зрения и объем зрительного восприятия.

Остротой зрения называется способность глаза различать мелкие детали предметов. Она определяется величиной, обратной тому минимальному размеру предмета, при котором он различим глазом. Острота зрения зависит от уровня освещенности, расстояния до рассматриваемого предмета и его положения относительно наблюдателя, возраста. Так, например, острота зрения под углом 10 градусов в 10 раз меньше, а под углом 30 градусов – в 23 раза меньше, чем прямо перед собой.

Важной характеристикой зрительного восприятия является его объем: число объектов, которые может охватить человек в течение одной зрительной фиксации. Обнаружено, что при предъявлении не связанных между собой объектов объем восприятия составляет 4-8 элементов. Последние исследования показывают, что объем воспроизведенного материала определяется не столько объемом восприятия, сколько объемом памяти.

Условно все поле зрения можно разбить на три зоны: центрального зрения (4 градуса), где возможно наиболее четкое различение деталей; ясного видения (30-35 градусов), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различных мелких деталей; периферического зрения (75-90 градусов), где предметы обнаруживаются, но не опознаются. Зона периферического зрения играет большую роль при ориентации во внешней обстановке.

Большую роль в процессе зрительного восприятия играют движения глаз. Они делятся на два больших класса: поисковые (установочные) и гностические (познавательные). С помощью поисковых движений осуществляется поиск заданного объекта, установка глаза в исходную позицию и корректировка этой позиции. Длительность поисковых движений определяется углом, на который перемещается взор.

К гностическим относятся движения, участвующие в обследовании объекта, его опознавании и различении его деталей. Основную информацию глаз получает во время фиксации, т.е. во время относительно неподвижного положения глаз, когда взор пристально устремлен на объект. Во время скачка глаз почти не получает никакой информации. Результаты исследований показывают, что общее время фиксаций составляет 90-95% от времени зрительного восприятия.

Фиксации неотделимы от микродвижений глаз. В ряде опытов при помощи специального устройства изображение объекта стабилизировалось относительно сетчатки глаза, т.е. изображение не перемещалось по сетчатке. Уже через 2-3 секунды после стабилизации человек переставал видеть объект. Следовательно, движения глаз являются необходимым условием зрительного восприятия.

Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при тех или иных условиях работы оператора. К ним относятся: латентный (скрытый) период зрительной реакции, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации, длительность информационного поиска.

Латентным периодом называется промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. Это время зависит от интенсивности сигнала (так называемый закон силы: чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), его значимости (реакция на значимый для оператора сигнал короче, чем сигналы, не имеющие значения для оператора), сложности работы оператора (чем сложнее выбор нужного сигнала среди остальных, тем реакция на него будет больше), возраста и других индивидуальных особенностей человека.

Рассмотренные особенности работы зрительного анализатора следует учитывать при организации деятельности оператора. Прежде всего, время действия сигнала не должно быть меньше времени инерции зрения, которое зависит от яркости и угловых размеров предметов. В противном случае воспринимаемый контраст и интенсивность сигнала будут во столько раз меньше действительных значений, во сколько время сигнала меньше времени инерции.

Если же возникает необходимость в последовательном реагировании оператора на появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть не меньше времени сохранения ощущения, равного 0,2-0,5 сек. В противном случае будет замедляться точность и скорость реагирования, поскольку время перехода нового сигнала в зрительной системе оператора еще будет оставаться в образе предыдущего сигнала.

Частота мелькания зависит от яркости, размеров и конфигурации знаков.

Вопрос о частоте мельканий имеет большое значение при решении двух видов инженерных задач. В тех случаях, когда необходимо, чтобы мелькания не замечались (например, при проектировании изображения на экран, в технике кино и телевидения), частота смены информации должна составлять не менее 40 Гц. При необходимости использовать мерцание для кодирования информации (например, для привлечения внимания оператора) следует иметь в виду, что наименьшее зрительное утомление будет при частоте мельканий 3-8 Гц.

К временным характеристикам зрительного анализатора относится и время адаптации. Различают две формы адаптации: темновую (при переходе от света к темноте) и светловую (при обратном переходе).

Время адаптации зависит от ее вида и составляет десятки минут при темновой адаптации и единицы, и даже доли минут, при cветловой.

Для некоторых видов операторской деятельности процесс восприятия сводится к информационному поиску – нахождению на устройстве отображения объекта с заданными признаками. Такими признаками может быть проблесковое свечение, особая форма или цвет объекта, отклонение стрелки прибора за допустимое значение и т.д. Задача оператора заключается в нахождении такого объекта и характеризуется временем, затраченным на поиск.

Основные требования к организации информационного поля с точки зрения минимизации поиска:

1. Элементы поля следует располагать так, чтобы в объем фиксации, ограниченной зоной 10 градусов, попадало не более чем 4-8 объектов.

2. Следует по возможности уменьшать объем поля, не допуская нахождения в нем ненужных элементов.

3. Искомые элементы следует выделять таким образом: чтобы обеспечить наименьшее время фиксации, наилучшим является выделение искомого элемента другим цветом или с помощью светового маркера; более плохие результаты получаются при его выделении проблесковым свечением или изменением размера и яркости (хотя эти способы более просты с точки зрения их технической реализации).