Soczewki dla kierowcy do jazdy w trudnych warunkach

    Jazda nocna – krótkowzroczność zmierzchowa 

    Aby precyzyjnie odpowiedzieć na pytanie, czym powinny charakteryzować się soczewki dla kierowców poruszających się w trudnych warunkach drogowych, należy poddać analizie szereg czynników obniżających komfort pracy wzrokowej, opisać ich optyczne znaczenie i wskazać metodę umożliwiającą ich całkowite usunięcie lub ograniczenie wpływu.

    Jako pierwszy analizie zostanie poddany negatywny czynnik występujący podczas jazdy samochodem postaci jazdy zmierzchu lub wręcz nocy.

    uproszczeniu, prawidłowo funkcjonujące oko ludzkie nieposiadające wad refrakcji ogniskuje na siatkówce obraz obserwowanego przedmiotu, który jest następnie odbierany dzięki sensorom biologicznym – fotoreceptorom – przekazywany do analizy naszemu mózgowi, czyli swoistego rodzaju komputerowi. Należy jeszcze wspomnieć, że oku ludzkim na siatkówce występują dwa rodzaje sensorów, tj. umieszczone centralnie czopki peryferyjnie pręciki. Różnią się one nie tylko zdolnością odbierania wrażeń barwnych ale również wrażliwością na natężenie promieniowania świetlnego. Dzięki takiemu rozgraniczeniu sensorów miejscu ich rozmieszczenia człowiek może obserwować otaczający go świat różnych warunkach oświetleniowych, czyli dziennych – fotopowych, zmierzchowych – mezopowych nocnych – skotopowych.

    trakcie jazdy nocnej czy zmierzchowej występuje obniżona iluminacja otoczenia wzrokowego, wynikająca oświetlenia ulicy czy kabiny samochodowej. Oko ludzkie takiej sytuacji adaptuje zdolności obserwacji otoczenia do postrzegania słabiej oświetlonych obiektów. Adaptacja ta polega na odsłonięciu położonych bardziej peryferyjnie na siatkówce oka fotoreceptorów wrażliwych nawet na najniższe natężenie światła (pręcików). Odsłonięcie tych fotoreceptorów wiąże się ze zmianą wielkości źrenicy oka. To właśnie ta zmiana jest główną przyczyną formowania się tzw. krótkowzroczności zmierzchowej.

    Aby wyjaśnić mechanizm leżący podstawy tego zjawiska, należy poddać analizie układ optyczny oka. układzie tym jedną wyróżnionych osi jest tzw. oś optyczna, która przechodzi przez środek źrenicy oka. Źrenica oka pełni rolę przysłony, która ogranicza bieg promieni peryferyjnych, czyli leżących daleko od osi optycznej. Promienie paralaksjalne, tzw. przyosiowe, skupiają się dalej, peryferyjne bliżej, licząc od wierzchołka rogówki. efekcie obrazem punktu nie jest punkt, lecz rozmyta plama. Taka niedoskonałość układu optycznego nosi nazwę aberracji sferycznej – tym wypadku oka. Najmniejsze rozmycie obserwowanego punktu występuje obszarze znajdującym się pomiędzy ogniskami promieni brzeżnych przyosiowych, nosi nazwę plamki najmniejszego rozmycia. przypadku oka miarowego dla źrenicy rozmiarze 2 mm, charakterystycznym dla widzenia fotopowego, plamka najmniejszego rozmycia znajduje się na siatkówce.

    Jak już wcześniej wspomniano, gdy pogarszają się warunki świetlne, dochodzi do rozszerzenia źrenicy. Dla warunków widzenia zmierzchowego przybiera ona rozmiar 6 mm. Powoduje to dopuszczenie do udziału formowaniu obrazu nie tylko promieni przyosiowych, ale brzeżnych. Skutkiem tego jest nie tylko wzrost rozmiaru plamki najmniejszego rozmycia, ale również przesunięcie jej położenia kierunku rogówki, co ilustruje rys. 1.


    Rys. 1. Na czarno – wiązka promieni przyosiowych z plamką najmniejszego rozproszenia na siatkówce; na czerwono – wiązka promieni brzeżnych ograniczonych źrenicą z plamką najmniejszego rozproszenia przesuniętą ku rogówce.


    Ponieważ zgodnie definicją wad refrakcji, oku krótkowzrocznym ostry obraz powstaje nie na siatkówce, ale przed nią, zaobserwowana wada ze względu na lokalizację ogniska obrazowego przypisywana jest krótkowzroczności, ze względu na źródło formowania się, opisana jest jako zmierzchowa.

    Obecność krótkowzroczności zmierzchowej po raz pierwszy odnotowana została roku 1798 przez astronoma królewskiego, wielebnego Nevila Maskelynea opublikowana pracy pt. „Próba wyjaśnienia trudności teorii widzenia, zależności od różnej refrakcyjności światła” (ang. „An attempt to explain difficulty in the theory of vision, depending on the different refrangibility of light”). Jednak prace te nie wywołały silnej atencji środowisk naukowych. Wzrost zainteresowania krótkowzrocznością zmierzchową nastąpił po publikacji 1883 r. przez brytyjskiego fizyka, lorda Rayleigh’pracy zatytułowanej „braku widoczności małych obiektów przy słabym świetle” (ang. „On the invisibility of small objects in bad light”). to właśnie lord Rayleigh przez lata uważany był za odkrywcę tego zjawiska, zainteresowanie tą tematyką utrzymuje się po dzień dzisiejszy. ramach zgłębiania zjawiska krótkowzroczności zmierzchowej prowadzone były zarówno badania teoretyczne, jak praktyczne. Badania teoretyczne opierały się analityczny opis zjawiska, bazujący na fizycznych modelach oczu uwzględniających swojej budowie obecność źrenicy oka. Wartości wyznaczonej krótkowzroczności zmierzchowej różniły się zależności od stopnia skomplikowania modelu. kolei badania doświadczalne różniły się od wyników teoretycznych wykazywały wartości krótkowzroczności zmierzchowej nieprzekraczające 4 dioptrii przy widzeniu jednoocznym. Obecność rozbieżności wymagała wyjaśnienia, co wpływa na jej obniżenie po dziś dzień jest przedmiotem prowadzonych badań.

    Reasumując informacje przedstawione niniejszej pracy, wiemy już, że powodu krótkowzroczności zmierzchowej musimy wprowadzić korekcję mocy układu optycznego oka, ale na pytanie, jaką oraz co decyduje jej wartości, odpowiedź znajdą Państwo kolejnym artykule.

     

    Dr Marcin Dośpiał
    Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów
    Politechnika Częstochowska

    Polecamy