人眼產(chǎn)生視覺的過程

光線通過每個眼睛的凹凸角膜和雙凸水晶體便在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生視見景物的粗糙真實(shí)影像。此種影象之所以稱為粗糙，因?yàn)榫蛢x器的標(biāo)準(zhǔn)來看，它在球面象差和色差方面還是屬于非常差的光學(xué)元件。光學(xué)設(shè)備的孔徑越小，影像就越清晰，這種現(xiàn)象在人的眼睛中，是由比較亮的景物自動在眼中形成的。影象中最清楚的部分是注視中心，因?yàn)檠矍蛑械乃w是針對這個部分來調(diào)節(jié)的。這部分影像是在中央窩上,此處對光線的障礙最小，感受細(xì)胞的結(jié)構(gòu)也分得最細(xì)。

立體影像(Stereoscopy)影像產(chǎn)生在兩眼的視網(wǎng)膜上，由于兩眼注視目標(biāo)的角度稍有不同，因而所產(chǎn)生的影像也不完全一致。大腦能從影像的差別和從兩眼視線交會角度來判斷視覺的深度感覺(即遠(yuǎn)近)，至少在距觀察者六米以內(nèi)的范圍中是可以作到的。兩眼同時看見的視野并不能包括整個視野，而是限制在水平面上190°總視野的中間的120°范圍內(nèi)。單眼視覺也不會完全失去深度感覺，因?yàn)榇竽X還可從透視、陰影和視差等得到很多的暗示，而且大腦原已積累了一些估計一般目標(biāo)大小的經(jīng)驗(yàn)。

感受細(xì)胞的光化學(xué)(Receptor potochemistry)視覺影像在視網(wǎng)膜上的投影意味著感受細(xì)胞已接受到輻射功率。眼睛瞳孔的黑色表明光線已被吸收，實(shí)際上是被感受細(xì)胞內(nèi)的光化學(xué)色素所吸收。這些色素在接受到光的時候，經(jīng)受化學(xué)變化，便會隨著光的波長、照度和曝光的持續(xù)時間等因素而產(chǎn)生一定數(shù)量的“變白產(chǎn)物”。當(dāng)沒有光刺激時，化學(xué)變化將向相反的方向進(jìn)行，所以任何時候感受細(xì)胞都含有原生色素和變白產(chǎn)物二者的混合體。

視網(wǎng)膜的電位波(Retinal potential wave)視網(wǎng)膜電位的形成與光化學(xué)有關(guān),并可能就是光化學(xué)的結(jié)果。圖2-3所示的網(wǎng)膜電波記錄圖表明:不變照度不能不起任何變化,只能產(chǎn)生恒定電位，而大信號一般與照射到感受細(xì)胞的光的改變有關(guān)?，F(xiàn)在已能將這種電位波分析成與視網(wǎng)膜照度、網(wǎng)膜照度的變化和受視覺神經(jīng)沖動來的二級反饋信號等有關(guān)的成分。

視神經(jīng)放電(Optical nervedischarge)視覺過程的第三階段是視覺神經(jīng)纖維產(chǎn)生放電，據(jù)推測是由視網(wǎng)膜電位波所引起的。放電的形式是屬于一種振幅恒定但頻率有變化的脈沖放電。放電記錄可分解成“接通”、“斷”和“連續(xù)”三種信號。從圖中可有趣而清楚地看到，神經(jīng)的沖動就像是視網(wǎng)膜電位波的一種編碼形式，脈沖頻率與電位的大小是對應(yīng)的。

不隨意的眼睛運(yùn)動由于影像在視網(wǎng)膜上不是靜止的，所以由視網(wǎng)膜影像而產(chǎn)生的神經(jīng)沖動也進(jìn)一步復(fù)雜化了。即使當(dāng)觀察者的眼睛盯著一個地方，眼睛也是在不斷的運(yùn)動狀態(tài)中?，F(xiàn)已認(rèn)為有三種類型的運(yùn)動:

(1)頻率為30赫至80赫、振幅等于一個或兩個受感細(xì)胞直徑的顫動;(2)持續(xù)時間在一秒以下，振幅相當(dāng)40個受感細(xì)胞直徑的不規(guī)則漂移;(3) 在每次漂移結(jié)束時使注視點(diǎn)的影像返回中央窩的短促彈動。這些運(yùn)動加重了這樣一個想法:即感受細(xì)胞照度變化對視覺所起的作用要比照度本身更大。

視覺皮質(zhì)(Visual cortex)視覺最終存在于大腦后部的視覺皮質(zhì)中。這里大約有兩百萬個來自眼睛的電信號被揀選整理?，F(xiàn)已證實(shí)，視網(wǎng)膜上的逐點(diǎn)投影是投在各個視覺皮質(zhì)細(xì)胞的特殊表面上。不過，與說明視覺相反的是:在說明知覺時，必須以視覺皮質(zhì)和其他皮質(zhì)具有大量整合能力來解釋。因此許多有關(guān)解釋影象和辨認(rèn)顏色的理論過程仍然有待研究。

視網(wǎng)膜照度(Retinal illuminance)視覺科學(xué)家經(jīng)常采用視網(wǎng)膜照度的單位特羅蘭(Troland)來表示外界光線通過瞳孔(無論是眼睛的瞳孔或人造的瞳孔)時的刺激效應(yīng)。實(shí)用上還必須考慮眼睛中的照度損失，以及光線通過瞳孔中心比通過它的邊緣附近更為有效的這一事實(shí)。但對于大面積的均勻視場，以特羅蘭為單位的視網(wǎng)膜照度是等于以燭光/平方米為單位的外表面亮度和以平方毫米為單位的瞳孔面積的乘積的。