第七章视觉的空间和时间分辨

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通常用的闪烁融合频率指在一定的时间调制对比度下，随 着闪烁频率的增加，一个闪烁光给人的主观感觉从闪烁变 为稳定的临界的临界频率。 正常人眼的闪烁融合刺激为60Hz或更高。

（一）影响闪烁融合频率的主要因素 1.背景光强度 随着背景光强度的增加，在低频段，相对 敏感度略有升高但并不明显；而在高频段，相对敏感度的 升高非常显著。

3.刺激光斑的大小 刺激光斑的大小与闪烁融合频率的关 系遵循Granit-Harper法则：闪烁融合频率与刺激面积的对 数成正比。在适当的光强度范围内，中心在中心凹的刺激 光斑，当其直径在50°以内时，该法则均适用。

4.光的波长 根据光谱敏感曲线，能量相同而波长不同的 光，对视杆细胞、视锥细胞的刺激效应不同，产生的亮度 也不一致。因此，按照费瑞-帕特法则，不同的亮度会有 不同的闪烁融合频率，所以能量相同而波长不同的光，也 会产生不同的闪烁融合频率。在明视状态下，不同波长光 经过亮度匹配，可产生相同的闪烁融合频率。而在暗视状 态下，原明视下的亮度匹配关系不再有效，需经过重新亮 度匹配，才能得到相同的融合频率。


（五）几种常用的对比敏感度检查方法 1.Vistech对比敏感度检查表和在其基础上改进后 的功能性视力表为最常用的对比敏感度检查表， 由不同对比度、不同朝向和不同空间频率的圆形 光栅组成。


2.Adams AJ对比敏感度检查表 3.Bailey-Lovie表 4.Pelli-Robson表 5.Regan表


正常眼的视力是1.0，分辨力是1′视角，相当于 视网膜上4.96um的距离。 通常视力以Snellen分数表示，即V=d/D，公式中d 是视标与被检者的距离，通常检查距离为5m、 6m或20呎；D为设计距离，即不同大小的视标其 最小分辨细节的视角为1′时所对应的距离。



（一）广泛视力分类 1.最小可见力：指发现最小单个目标存在的能力。通过改 变目标的大小，可以测量最小可见力。 2.最小分辨力或视力：又称视锐度，指分辨出两点或两条 线的能力。点或线在视网膜像的光能分布呈点扩散或线扩 散函数，当两点或两线很靠近时，两个分布函数重叠形成 一个大点和一条粗线，而不能被分辨开。 3.最小空间可辨力或超变力：有些空间差异，其视角低于 常规视力阈值也能分辨，称为最小空间可辨力或超视力， 例如游标视力和立体视觉。

二、对比敏感度
在日常生活中，人眼不但需要分辨边界清晰、高 对比度的物体，也需要分辨边界模糊的多种对比 度物体。前一种分辨能力对应于临床上通用的视 力检查，常用高对比度的方波视标（如Snellen视 标）来检测；后一种分辨能力成为对比敏感度 （contrast sensitivity, CS），常用不同对比度正弦 光栅视标来检测。

（三）影响对比敏感度曲线的生理因素 1.年龄 儿童的CSF值比成人低，青年人的CSF值较 高，20-30岁最高，在视觉系统发育完全后，CSF 曲线随着年龄的增长而有下降的趋势。主要表现 为高频段下降，低频段改变不明显。



2.屈光因素 屈光不正患者在高频段的CSF有明显 下降。 3.瞳孔 瞳孔扩大使高频段的CSF下降，可能与高 阶像差的增加和杂散光的干扰有关。 4.视网膜受刺激部位

（一）Ricco法则 当刺激时间不变，光斑的刺激范围以黄斑中心凹为中心， 其强度与刺激面积有下列关系： A×I=C 其中，A为刺激范围，I为刺激强度，C为视觉阈值。在一 定的临界范围内，引起一个视觉阈值的刺激光总量是恒定 的，刺激强度的变化可由刺激范围的大小得到补偿，这一 规律称为Ricco法则。换句话说，如果刺激强度下降，我 们可以通过刺激范围的增大而得到同样的视觉阈值，反之 亦然。



1.时间调制对比度 与空间调制对比度相仿，是指闪烁光和 背景的光强相比，是在时间上变化的光强对比度，可用公 式表示： C=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin) 公式中，C代表时间调制对比度，Lmax代表时间上分布的 最高光强度，Lmin代表时间上分布的最低光强度。时间调 制对比度等于时间正弦波最高光强度与最低光强度的差值 和最高光强度与最低光强度之和的比值。C值越大，对比 度越大，越容易被发现在闪烁。



（一）对比敏感度 1.对比度：指视标与背景之间的光强度对比，本节讨论的 对比度是指一定空间上的对比度，严格地讲是空间调制对 比度，用公式表示： C=(Lmax-Lmin)/(Lmax+Lmin) 公式中，C=空间调制对比度，Lmax=空间上最高光强度， Lmin=空间上最低光强度。空间调制对比度等于光栅的最 高光强度与最低光强度的差值和最高光强度与最低光强度 之和的比值。视标的空间对比度越大，越容易被视觉系统 识别。


2.空间频率：指单位空间上黑白光栅的周期数。通常用 1°视角内黑白光栅的周期数来表示，周期数越多，条栅 越密集，空间频率越高。 3.对比敏感阈值：指一定空间频率上，分辨光栅的最低对 比度。如在识别一个固定频率的条栅时，当条栅对比度很 低时，对被检者而言像是一个灰面，逐渐增高条栅的对比 度，当被检者刚刚能发现条栅存在时，所对应的条栅对比 度即为该空间频率下的对比敏感度阈值。对于每种空间频 率的条栅，被检者均有与之对应的对比敏感度阈值。

对一个被检者，在不同的时间频率，其视觉系统有对应的 相对敏感度。以闪烁光的时间频率为横坐标，其各时间频 率对应的相对敏感度为纵坐标，可以得到图7-7的曲线， 即为时间对比敏感度曲线。

曲线呈钟形，相对敏感度在中频段最高，即人眼最敏感的 闪烁频率为10Hz，对于这个频率，对比度小于3%就能被 觉察出闪烁，低频段和高频段相对敏感度均有所下降。


4.Talbot-Plateau法则 当闪烁光的闪烁频率超过正常眼的闪 烁融合频率时，该闪烁光给人的亮度感等于与其时间平均 亮度等亮的稳定光。 5.时间对比度阈值 指在一定时间频率时，分辨闪烁光在 闪烁的所需最低时间调制对比度。时间对比度阈值的倒数 是视觉对比敏感度，通常用相对敏感度来表示，而空间对 比敏感度通常简称为对比敏感度。


4.对比敏感度：指对比敏感阈值的倒数，被检者的空间视 觉阈值越低，敏感度越高，越容易分辨低对比度的光栅， 反之亦然。 5.对比敏感度函数：是对比敏感度和空间频率之间的函数， 以空间频率为横坐标，对比敏感度为纵坐标就可以表示为 一条对比敏感度曲线。严格来讲是空间对比敏感度函数。

（二）对比敏感度曲线 对于一个被检者，每种空间频率的条栅，即有与之相对应 的对比敏感度阈值；因此，多种空间频率的条栅就会存在 与之对应的多个对比敏感度阈值。以不同的空间频率为坐 标，可以得到对比敏感度曲线。该曲线呈钟形，在3-5周/ 度的频率时，对比敏感度最高，为曲线的峰值，最能识别 低对比度的条栅。在高频段，曲线急剧下降，提示对高空 间频率的辨认需要较高的对比度。原因可能是眼的光学系 统同所有光学系统一样，具有高频截止现象，对高频段的 通过率下降。高频段与横坐标的交点与常用视力表所测得 的视力有一定的相关性，截止频率越大，意味着细节分辨 能力越强。

（二）常用视力表 有远、近两种，均依据视角大小来设计。 1.Snellen视力表 2.国际视力表 3.标准对数视力表 4.新型E型视力表 5.图形视力表 6.近视力表

（三）影响视力的主要因素 1.屈光状态 2.瞳孔大小 3.屈光间质 4.照明光强度 5.受检的视网膜部位 6.目标运动和眼的运动 7.年龄

对应视觉系统而言，一个神经元的感受野可定义为视网膜 某个特定区域，在该区域上的信号可以各种不同的方式影 响该神经元的活动。在一定的时间内，同一个神经节细胞 感受野上的光感受器将各自的视觉信号都传递给该神经节 细胞，参与同一个视觉阈值形成。即该神经节细胞能将其 感受野上不同空间上各点的信号进行总会后传递，这种年 龄即称为空间总合。研究者发现有以下几个规律：

有些患者的闪烁融合频率较高，对闪烁光比较敏感，正常 人看起来是“稳定”的闪烁光，他们可以发现在闪烁，因 此在特定的环境下会出现视疲劳和不适。



2.受检的视网膜部位 如果刺激光局限于中心凹，仅刺激 视锥细胞，那么被检者的闪烁融合频率随亮度而逐渐增高。 在很大的照度范围内（0.5-1000托兰），闪烁融合频率与 亮度的关系遵循费瑞-帕特法则： CFF=aLgI+b a和b为常数，I为亮度，即闪烁融合频率和亮度的对数成 正比，当亮度很高时，该法则不再适用。




（二）Piper法则 当刺激时间不变，在黄斑以外，10°-24°视角时，刺激 强度与刺激范围有下列关系： S1/2×I=C 其中，A为刺激范围，I为刺激强度，C为视觉阈值。在 10°-24°视角范围内，如果刺激强度下降，我们要进一 步增大刺激范围而得到同样的视觉阈值，反之亦然。
一、时间调制对比度 视觉系统有时需要辨别在时间上变化的刺激，很多光源会产 生闪烁刺激光，如阴极射电管、电视机等。 当闪烁光的光强度在时间上逐渐变化，呈正弦分布时间正弦 波刺激光（图7-6），明暗光强在时间上呈瞬时变化为方 波刺激光。 在空间上与前者对应的光强度呈正弦变化为空间正弦波，如 空间对比敏感度检查时所用的光栅；与后者对应的是常规 视力表的方波视标。

5.双眼或单眼 6.眼部疾病 特别是神经源性眼病，如球后视神经 炎、开角型青光眼、多发性硬化等主要累及神经 节细胞的基本，早期就可表现出CSF下降，所以 CSF检查容易发现视神经的早期异常。

（四）对比敏感度检查的优缺点 优点：视标具有多种对比度，而日常生活中的物体也是有 各种对比度的，并非全是高对比，因此对比敏感度检查比 常规视力表更能反映实用视力。应用广泛，可作为白内障 患者手术适应症的依据，对低视力患者和屈光手术患者视 觉质量评价中特别有意义。对发现一些疾病的早期视功能 改变如青光眼等，比常规视力表要敏感。另外，在疾病恢 复的监控中有特殊意义。可见，视力恢复仅仅是视功能恢 复的第一阶段，只有在CSF恢复正常后，视功能才能说较 为完全恢复。 缺点：检查过程相对复杂和耗时，不适于视力普查。

低空间调制对比度阈值的光栅看起来像均匀的灰面，没有 明暗的区别，只有增高对比度后才能分辨存在黑白光栅； 而低时间调制对比度的闪烁刺激看起来是稳定光，只有增 高对比度才能分辨出其在闪烁。


2.时间频率 指在单位时间内光闪烁的次数。一般以1秒内 闪烁的次数来表示，单位为1Hz。50Hz表示在1秒内完成 了50次最亮到最暗的过程，频率越高，闪烁变化越快。 3.闪烁融合频率 当闪烁刺激光的频率增快或减慢至某一 值时，闪烁光可产生稳定光的感觉，不能被分辨出闪烁。 闪烁光从较低频率加快到高频而产生稳定光感觉的最低频 率，或从较快频率减慢到低频而产生稳定光感觉的最高频 率均可被称为闪烁融合频率或临界融合频率（critical fusion frequency, CFF）。

（二）闪烁融合频率的临床意义 闪烁融合频率随年龄的增长而下降，可能与光感受器等神 经元的老化导致对闪烁光的反应能力下降有关。闪烁融合 频率检查不仅对视网膜色素变性和老年性黄斑变性提供有 用的临床信息，而且对某些眼病的早期诊断也有一定的帮 助，如原发性开角型青光眼。

时间总和是指当刺激面积不变，视觉系统可以将在一定的 刺激时间范围内达到光感受器的光能量进行累积，共同参 与视觉阈值效应。 视觉系统可以将在一定的视网膜面积（感受野）上吸收的 光子总合而参与同一兴奋的形成称空间总合；将在一定的 时间内吸收的光子总合而参与同一兴奋的形成称时间总合。
西安医学院第二附属医院 眼科教研室：何 媛 主任医师 副教授 硕士研究生导师

视角的概念和视力的分类 影响视力的因素及影响对比敏 感度的生理因素 对比敏感度相关概念


一、视角和视力
视角：表示从物体的两端点各引直线到眼节点的 夹角。视角大小直接关系视网膜像的大小。最小 视角是指人眼能分辨物体两点间的最小距离对应 的视角。最小视角的倒数是视力，被检者能分辨 的视角越小，其视力越好。