Разрешающая способность и острота глаза

Разрешающей способностью глаза называют способность раздельно восприни- мать (различать) близко расположенные друг к другу точки, линии или другие фигуры. Разрешающую способность характеризуют величиной минимального угла между конту- рами раздельно воспринимаемых объектов или числом раздельно видимых линий на 1°. Способность глаза различать две точки с минимальным углом между ними в 1секунду считается нормой.

Остротой зрения называют способность глаза замечать мелкие детали или различать их форму. Остроту зрения чаще всего определяют величиной минимального углового размера объекта, воспринимаемого глазом при максимальном контрасте.

Для нормального глаза в оптимальных условиях осмотра острота зрения составляет 1 секунду. Средняя острота зрения равна 2-4 секунды. При остроте зрения 2 секунды на расстоянии наилучшего зрения (250 мм) глаз может различать детали размером не ме- нее 0,15 мм. Острота зрения и разрешающая способность характеризуют возможность глаза видеть мелкие объекты.

Острота зрения и разрешающая способность зависят от освещенности объекта, диа- метра зрачка глаза, продолжительности осмотра, спектральной характеристики объекта и других факторов. Но в первую очередь эти свойства глаза обусловлены структурой сетчатки и дифракцией света в глазных средах.

Если изображение предмета умещается в одном элементе сетчатки, глаз восприни- мает этот предмет в виде точки, не различая его формы. Две точки глаз различает раз- дельно, если изображения их на сетчатке будут находиться на разных ее элементах, разделенных не менее чем одним нераздраженным элементом.

При дневном зрении разрешающая способность максимальна в центральной ямке сетчатки, где наиболее плотно расположены колбочки. Здесь разрешающая способность достигает в оптимальных условиях 50 - 70 линий на 1º. С удалением от центральной ям- ки сетчатки разрешающая способность быстро падает, составляя 0,33 от максимальной в 5° от центра и 0,1 от максимальной в 20° от центра. Это связано с изменением струк- туры сетчатки, увеличением диаметра палочек и колбочек, а также с увеличением ре- цептивных полей: к одному нервному волокну здесь сходятся сигналы от сотен палочек и десятка колбочек. Кроме того, уменьшение разрешающей способности связано с меньшей резкостью изображения, создаваемого хрусталиком в периферийных участках сетчатки.

Каждая рассматриваемая точка вследствие дифракции и рассеяния света в глазных средах воспринимается глазом в той или иной степени не резко, в виде дифракционного кружка рассеяния.

Дифракционный кружок при средней освещенности и средней длине волны 550 нм, составляет 0,009 мм. Так как диаметр самых маленьких рецепторов зрения - колбочек в центральной ямке сетчатки составляет около 0,001 мм, то разрешающая способность глаза и острота зрения в таких условиях, как видно, ограничиваются только дифракцией света.

Наиболее высокая острота зрения наблюдается при диаметре зрачка 3-4 мм, что со- ответствует общей освещенности от 100 до 1000 лк. При диаметре зрачка больше 4 мм острота зрения снижается из-за погрешности (аберрации) оптики глаза, при диаметре 2,5 - 3 мм (что соответствует общей освещенности 2000 - 2500 лк) она падает из-за ди- фракции света. В связи с этим при осмотре деталей нет необходимости делать общую освещенность более 2000 - 2500 лк. Местная освещенность в системе комбинированно- го освещения при этом может быть больше до 4000 - 5000 лк. Но для уменьшения отри- цательного влияния дифракции света на остроту зрения в этих случаях принимают меры для снижения отражающей способности фона.

Минимальное расстояние между точками, воспринимаемыми глазом раздельно равно

R = L Sinα,

где L - расстояние от глаза до плоскости точек;a- минимальный разрешаемый угол поля зрения.

Для нормального глаза с разрешающей способностью 1(a = 1 сек; L = 250 мм) при хорошей освещенности расстояние между раздельно воспринимаемыми точками со- ставляет 0,075 мм. Приближенно эту величину принимают равной 0,1 мм.

При снижении общей адаптирующей освещенности разрешающая способность уменьшается. При сумеречном (палочковом) зрении она в 15 - 20 раз ниже, чем при дневном. Минимальный интервал между раздельно воспринимаемыми точками, нахо- дящимися на расстоянии наилучшего зрения (250 мм), в этом случае составляет 0,9 - 1,15 мм. Этим явлением объясняется снижение разрешающей способности зрения при люминесцентном и магнитно-люминесцентном контроле при отсутствии дополнительной подсветки контролируемой поверхности видимым излучением, хотя чувствительность к обнаруживаемым дефектам при этом остается высокой.

На разрешающую способность и остроту зрения оказывает влияние также иррадиа- ция, которая заключается в кажущемся увеличении размеров светлых предметов на темном фоне. Чем светлее предмет, тем он кажется крупнее. Это явление при нормаль- ной освещенности повышает остроту зрения, однако снижает разрешающую способ- ность глаза. Мелкие светлые одиночные объекты, например, тонкий рисунок трещины при люминесцентном контроле, из-за иррадиации легко обнаружить. Однако две близко расположенные линии могут быть восприняты как одна. Изломы, изгибы люминесци- рующего рисунка трещин скрадываются, что затрудняет их анализ, определение харак- тера дефекта и различение действительных дефектов среди ложных.

При осмотре деталей в условиях малой освещенности возможна отрицательная ир- радиация - кажущееся уменьшение размеров светлых объектов на темном фоне.

Вследствие этого затруднено обнаружение мелких светлых несветящихся объектов при освещенности ниже рекомендуемой.

На остроту зрения влияет также цвет объектов и фона. Высокая острота зрения при наблюдении желто-зеленых объектов на темном фоне и красных объектов на белом яв- ляется одной из причин применения именно этих цветов при люминесцентной и цветной дефектоскопии.

Цветоощущение

Цвета делят на ахроматические (черный, белый, серые) и хроматические (все прочие цвета) (рис.2.32). Хроматические цвета отличаются цветовым тоном, яркостью (свет- лотой) и насыщенностью. Под насыщенностью цвета понимают степень отличия данного цвета от одинакового по светлоте серого цвета.

Рис. 2.32. Хроматические (сверху) и ахроматические (снизу) цвета

При некотором повышении освещенности объекта, находящегося, первоначально в полной темноте, он становится видимым. Наименьшее значение освещенности, созда- ваемой объектом на зрачке наблюдателя, при котором объект становится заметен, на- зывают световым порогом. При дальнейшем увеличении освещенности глаз начинает различать цвет. Наименьшее значение освещенности на зрачке наблюдателя, соответ- ствующее этому моменту, называют цветовым порогом. Каждой длине волны света со- ответствует разное значение светового порога: раньше других становятся заметными синие объекты, позже всех - красные. Цветовой порог также зависит от цвета объекта: сначала обнаруживают цвет красных объектов, позже других - сине-фиолетовых и жел- тых.

Отношение величины цветового порога к соответствующему значению светового по- рога называют ахроматическим интервалом. Значения ахроматического интервала для некоторых цветов приведены в табл. 2.3.