奧林巴斯顯微鏡：人類視覺對顏色的感知

人類立體視覺是一個非常復雜的過程，是不能完全理解，盡管數百多年的緊張學習和建模。視覺涉及幾乎同時通過網絡的神經元，受體，和其他專門細胞相互作用的兩只眼睛和大腦。在這種感官過程的*個步驟是在眼睛的光受體的刺激，光刺激或圖像轉換成信號，包含從每只眼睛的視覺信息通過視神經向大腦傳輸電信號。此信息的處理分幾個階段進行，*終到達大腦的視覺皮質。

人類的眼睛是配備的各種光學元件，包括角膜，虹膜，瞳孔，水和玻璃體液，一個可變聚焦透鏡，和視網膜（圖1中所示）。這些元素共同工作以形成圖像的對象落入該字段為每只眼睛的視圖。當一個對象被觀察到的，它首先集中通過凸狀角膜和透鏡元件，形成一個倒置的圖像的視網膜的表面上的多層膜，包含數以百萬計的光敏感的細胞。為了到達視網膜，角膜聚焦光線必須依次遍歷房水前房中，晶狀體，凝膠狀玻璃體，視網膜血管和神經元的層才到達感光外錐和視桿細胞的分類。這些照片的感覺細胞檢測圖像，并把它翻譯成一系列的電信號傳輸到大腦。

盡管有一些誤解，由于廣泛的術語用于描述眼睛的解剖學，它是角膜，而不是鏡頭，這是負責的總的屈光力的眼睛的主要部分。流暢，清晰如玻璃，靈活和耐用塑料，外墻的眼球前，強烈彎曲，透明部分使圖像形成的光線通過內部。角膜也提供了一個物理屏障，保護眼睛防護罩的內側的眼睛從微生物，灰塵，纖維，化學，和其它有害物質。雖然薄得多的寬度比的晶狀體，角膜提供眼睛的折射光焦度的65％左右。大部分的電源光線彎曲駐留的角膜的中心附近，這是比組織的外周部的圓，窄。

窗口，控制光線進入眼睛，良好的視力角膜（圖2）是必不可少的，也作為紫外線過濾器。在角膜中刪除一些*具破壞性的紫外線的波長存在于太陽光，從而進一步保護高度易感的視網膜和結晶損壞鏡頭。如果角膜彎曲太多，在近視的情況下，遠處的物體會出現模糊的圖像，由于不完善的光線折射到視網膜。在一個條件被稱為散光，角膜導致不平等的折射，產生失真的圖像投射到視網膜的缺陷或違規行為。

不像大多數的身體組織，角膜不包含血管的營養以保障其免受感染。即使是*小的毛細血管會妨礙精確的折射過程。角膜接收其營養眼淚和房水，填充商會背后的結構。外的角膜上皮細胞層是擠滿了成千上萬的小神經末梢，使角膜疼痛極為敏感，當刮擦。它包括大約10％的組織的厚度，上皮細胞層的角膜阻止異物進入眼內，同時提供了一個平滑的表面的氧和營養物質的吸收。角膜的中心層，稱為基質，包括約90％的組織，并包括一個水飽和的纖維狀蛋白質網絡，提供的強度，彈性，和形式的支持上皮。滋養細胞完成剩余的基質層。由于基質會吸收水，內皮組織的首要任務是從基質泵多余的水。沒有這個抽水行動，基質與水膨脹，變得朦朦朧朧，并*終把角膜不透明，渲染眼睛瞎。

晶狀體透明度的部分或完全喪失，或它的日本，在一個共同的條件稱為白內障的結果。白內障是全球失明的首要原因，并代表在美國視覺障礙的一個重要原因。發展成人白內障與正常老化，日光曝曬，吸煙，營養差，眼外傷，全身性疾病，如糖 尿病和青光眼，一些藥品，包括類固醇和不良的副作用。在早期階段，個別患有白內障的感知世界，模糊或失焦。清晰的視野，防止到達視網膜的光的量減少，并通過混濁的圖像（通過X射線衍射和光散射），就像個人霧或霧度（參見圖3）通過觀察環境。去除白內障手術過程中的不透明的鏡頭，隨后更換塑料透鏡（人工晶體植入），結果往往無關的條件，如近視或遠視的矯正視力。

的視網膜的功能是相似的數字圖像傳感器（例如電荷耦合器件（CCD））的一個模擬-數字轉換器，在現代的數碼相機系統“的組合。圖像拍攝的眼睛，被稱為桿和視錐細胞，受體連接的視神經束的纖維通過一系列協調的信號傳輸到大腦的特殊細胞。允許進入每只眼睛的光量控制光圈，在低光照水平敞開和關閉，以保護瞳孔圓形膜片（光圈）和視網膜照明在非常高的水平。

的瞳孔的直徑（位于前面的晶狀體）作為照明的變化，反射性地約2至8毫米，調節到達視網膜的光的量之間的大小而變化。當照明很亮，瞳孔縮小和折光元素的外圍部分被排除從光學通路。其結果是，較少的畸變所遇到的圖像形成的光線，并在視網膜上的圖像變得更清晰。一個非常狹窄的學生（約2毫米）產生衍射文物，傳播形象在視網膜上的一個點源。

在大腦中，從每只眼睛交叉從兩個視網膜旅客在平行路徑相關的視覺信息，有點像一個時基校正發生器的功能在數字磁帶錄像機視交叉視神經神經纖維。視覺信息從那里，每一半的大腦后下部分位于兩個視皮層通過光纖輻射的信號被分配在丘腦，膝形的外側膝狀核通過視束行進。在皮質的下層，從每只眼睛的信息保持為柱狀的眼優勢條紋。作為視覺信號傳送給上層的皮質，從兩只眼睛的信息合并，形成雙眼單視。異常眼科疾病，如phorias（失調）的目光，包括斜視（更好地稱為交叉眼），立體視覺是個人的軸承和深度知覺，被打亂。在眼科手術的情況下，是不值得的，棱形透鏡安裝在眼鏡可以糾正這些異常。中斷雙眼融合的原因可能是頭部或產傷，神經肌肉疾病或先天性缺陷。

位于中心凹視網膜中心附近的區域中，并放置在沿光軸的每只眼睛。也稱為“黃點”，中心凹是小（小于1平方毫米），但非常專業的。這些地區*包含高密度，排列緊密的視錐細胞（大于200,000視錐細胞在成人體內的每平方毫米;見圖4）。中心凹是該地區*銳利的視力，并產生*大分辨率為空間（空間分辨率），對比度和色彩。每只眼睛中填充了約700萬個視錐細胞，這是非常薄的（直徑為3微米）和細長。視錐細胞的密度減小的黃斑中心凹視錐細胞的視桿細胞的比例逐漸增加（圖4）的外面。在視網膜的周邊，這兩種類型的光受體的總數大幅減少，在視網膜的邊界的視覺靈敏度造成巨大的損失。這是偏移由人類不斷掃描中的對象的視場（由于非自愿的快速眼球運動），導致在感知的圖像均勻尖銳。事實上，當圖像被防止相對移動到視網膜（經由光學的固定裝置），眼睛不再檢測在幾秒鐘后的圖像。

感受器的視網膜中的外段的配置的部分確定在眼睛的不同區域的分辨率的極限了。為了解決以下刺激的感光體的圖像，一排，必須插入的兩行之間的高度刺激的光感受器。否則，它是不可能區分刺激是否源于兩個緊密間隔的圖像，或從一個單一的圖像，跨越兩個受體行。在中心凹錐，具有分離約3至4微米的光刺激，在視網膜上的強度應該產生一個組解析的范圍在1.5和2微米之間的中心到中心的間距。為了便于參考，在視網膜上形成的衍射圖案的**小值的半徑大約是4.6微米，550納米的光的光瞳直徑為2毫米。因此，安排在視網膜上的感官元素將確定的眼睛的極限分辨率。另一個因素，被稱為視力（眼檢測小物體的能力和解決他們的分離），隨許多參數，包括一詞的定義和測量方法，其中視力。在視網膜上，視力通常是*高的，跨度為約1.4度的視場的中心凹。

桿和視錐細胞和它們在視網膜內的神經元的連接的空間排列，如圖5所示。僅包含感光色素視紫紅質，視桿細胞，有一個峰值靈敏度至藍綠色的光（波長約500納米），盡管它們顯示在整個可見光譜范圍廣泛的響應。它們是*常見的視覺感受細胞，每只眼睛含有約125-130萬個視桿細胞。視桿細胞的光的靈敏度大約是1000倍的視錐細胞。然而，單獨棒刺激所產生的圖像相對銳化和密閉色調的灰色，黑色和白色的軟聚焦攝影圖像中發現的類似。桿的愿景是通常被稱為暗光或黃昏的眼光，因為在低光照條件下，形狀和物體的相對亮度可以區分，但不是他們的顏色。暗適應這種機制能夠通過廣泛的脊椎動物中的形狀和運動的潛在獵物和捕食者的檢測。

人的視覺系統響應是對數，不是線性的，導致在感知的能力令人**的亮度范圍*過10十年（動態范圍interscene ）。在光天化日之下，人類可以可視化對象從太陽刺目的光芒，同時在夜間大型對象可以被檢測到時，星光月亮是暗。在閾值的敏感性，人的眼睛可以檢測約100-150光子進入瞳孔的藍綠光（500納米）的存在。對于上七十年的亮度，白晝視覺占主導地位，它是視網膜視錐細胞主要負責光感受。相比之下，亮度較低的四十年，被稱為暗光視力，控制桿細胞。

適應的眼睛，使視覺功能在這種極端的亮度。然而，在適應發生之前的時間的時間間隔，個人可以感知的亮度的范圍內，覆蓋大約只有三十年。有多個機制負責眼的能力，以適應高亮度水平范圍內。的適應可以發生在幾秒鐘內（由初始瞳孔反應），或可能需要幾分鐘（暗適應），取決于亮度變化。全錐形靈敏度達到約5分鐘，而需要約30分鐘，以適應從溫和的明視靈敏度充分的靈敏度暗視桿細胞產生的。

當充分地適應光，人眼具有從約400至700納米的波長響應，在555納米（在可見光光譜中的綠色區域）的*高靈敏度。適應黑暗的眼睛到一個較低的380和650納米之間的波長范圍內，發生高峰在507納米。這些波長對于既視和暗視的眼光，不是*的，但隨光線的強弱。通過眼睛的光的透射波長更短的逐漸降低。在藍綠色區域（500納米），只有約50％的光線進入眼內到達視網膜上的圖像的點。在400納米，這個值被減少到不足10％，即使是在一個年輕的眼睛。元素在晶狀體的光散射和吸收，有助于進一步在遙遠的藍色的靈敏度損失。

錐包括三個類型的細胞，每一個“調整”，以不同的波長響應的*大集中在任430，535，或590納米。個別的*大值的基礎是利用三個不同的光合色素，每一個的特性的可見光吸收譜。光合色素改變其構象時，光子被檢測到，使它們反應的轉導，啟動一個級聯的視覺事件。轉導素是一種蛋白質，它駐留在視網膜上，能夠有效地將光能轉換成一個電信號。視錐細胞的人口遠遠小于視桿細胞，每只眼睛含有在5和7之間百萬這些顏色受體。真彩色視覺的刺激引起的視錐細胞。的相對強度和光的波長分布的影響的每個三個錐受體類型確定的彩色成像（馬賽克）的方式與添加劑RGB視頻顯示器或CCD彩色攝像機。

主要包含短波長的藍色輻射光束的光刺激視錐細胞，回應到430納米的光在更大的程度上比其他兩種類型的圓錐。此光束將在特定的視錐細胞，激活藍色顏料，光被認為是藍色。圍繞550納米的波長的光，且大部分被看作是綠色的，并大多含有或更長的600納米波長的光束為紅色可視化。如前所述，純錐體視覺稱為明視覺，在正常的光照水平，包括室內和室外是顯性的。大多數哺乳動物是dichromats，通常能夠只能分辨藍色的和綠色的顏色分量之間。與此相反，一些靈長目動物（特別是人類）表現出三基色的色覺，具有顯著的紅色，綠色和藍色的光刺激的反應。

圖6中所示的人類視覺的四個顏料，顯示極大值在預期的紅色，綠色，和藍色區域的可見光光譜的吸收光譜。當所有三種類型的視錐細胞的刺激同樣，被看作是消色差的或白色的光。例如，中午的陽光下顯示為白色的光對人類，因為它含有約等量的紅色，綠色和藍色光。來自太陽光的顏色頻譜的一個很好的示范，是截取的光通過玻璃棱鏡，折射出不同的波長（或彎曲）不同程度地鋪開它的組成顏色的光線進入。人類顏色感知是取決于所有受體的細胞與光的相互作用，而這種組合的查詢結果在近trichromic刺激的。有顏色敏感性的變化與光照水平的變化，使藍色的顏色看起來比較亮，在昏暗的燈光下，在明亮的光線，紅色的顏色看起來更明亮。指著一個手電筒到彩色打印，這將導致在突然出現更明亮，更飽和的紅色，可以觀察到這種效應。

近年來，考慮的人文色彩的視覺靈敏度，導致在長期的實踐中繪制緊急車輛，如消防車和救護車，完全紅色的變化。雖然顏色是用于車輛可以很容易地看到并回答，不是很顯眼的波長分布在低光照水平，并在夜間出現接近黑色。人類的眼睛是黃綠色或類似的色調更加敏感，特別是在晚上，而現在大多數新的緊急車輛至少部分地描繪了一幅生動的黃綠色或白色，常保留了一些傳統的利益的紅色亮點在。

當只有一個或兩個類型的視錐細胞的刺激，感知的顏色的范圍是有限的。例如，如果窄頻帶的綠色光（540至550納米），用來刺激所有的視錐細胞，只包含綠色光感受器的響應產生看到的顏色的綠色的感覺。人類視覺感知的主減法顏色，如黃色，可能會出現以下兩種方式之一。如果被同時刺激單色的黃色光，具有波長為580納米的紅色和綠色視錐細胞，視錐細胞受體反應幾乎是同樣的，因為它們的吸收光譜重疊是大致相同的，在這個區域的可見光光譜。可以通過刺激的紅色和綠色視錐細胞分別與不同的紅色和綠色的波長的混合物選自受體的吸收光譜，不具有顯著的重疊區域的相同顏色的感。在這兩種情況下，其結果，是同時的紅色和綠色視錐細胞的刺激，產生黃色感覺，即使*終的結果是通過兩種不同的機制。其他的顏色感知的能力要求的刺激的一個，兩個或所有三種類型的視錐細胞，在不同程度上，用適當波長的調色板。

雖然它們各自的顏色顏料加光接受暗視覺的視桿細胞的視錐細胞與人類的視覺系統設有三種，它是人的大腦，用于補償其對顏色的感知光的波長和光源的變化。的 耕犁metamers是對人腦視為相同的顏色不同的光的光譜。有趣的是，由一個人的被解釋為相同或類似的顏色，有時容易被其他動物，*顯著的鳥區分。

中介神經元渡輪之間的視網膜和腦的視覺信息，不是簡單地連接到一與感覺細胞。黃斑中心凹每個錐和視桿細胞在將信號發送給至少三個雙極細胞，而在周邊區域的視網膜，視桿細胞從大量的信號收斂到一個單一的神經節細胞。具有大量供給一個單一的通道的視桿細胞的視網膜中的外側部分的空間分辨率受到損害，但具有許多感覺細胞參與捕捉微弱的信號顯著提高了閾值的眼睛的靈敏度。此功能的人的眼睛是有點類似于在慢掃描CCD數碼相機系統的分檔的后果。

的感覺，雙極細胞，神經節細胞的視網膜也是相互關聯的，提供到其他神經元的抑制和興奮通路的復雜網絡。其結果是，在人的視網膜錐從500到700萬和125萬棒的信號進行處理，并運送到視覺皮層只有約1萬有髓視神經纖維。眼睛的肌肉的外側膝狀體，它作為一個反饋控制之間的視網膜和視覺皮層神經節細胞的刺激和控制。

復雜網絡的興奮性和抑制通路在視網膜上被布置在三個層的神經元細胞，胚胎發育過程中產生的一個特定區域的大腦。這些電路和邊緣銳化，對比度增強，空間總和，噪聲平均，和其他形式的信號處理，可能包括一些尚未被發現的效果，產生的組合結果的反饋回路。在人的視覺中，一個顯著的程度的圖像處理發生在大腦中，但視網膜本身也涉及范圍廣泛的處理任務。

在被稱為顏色不變性的人類視覺的另一個方面，一個對象的顏色或灰度值不會出現變更，在寬范圍內的亮度。在1672年，艾薩克·牛頓爵士證明在人類的視覺感受色彩不變性，并提供線索，色覺和神經系統的經典理論。，寶麗來公司創始人埃德溫H.土地，提出了Retinex的色覺理論，根據他的觀察顏色不變性。只要如顏色（或灰度值）是足夠的照明下觀察，色塊不改變它的顏色，即使當亮度改變的場景。在這種情況下，不改變整個場景的照明梯度的感知的顏色或灰度級的音調的一個補丁。如果亮度水平達到閾值暗光或黃昏視覺，色彩的感覺就消失了。在土地使用的算法中，彩色區域的亮度值的計算，并在場景中該波段的所有其他區域相比，在一個特定的場景中的區域的能量。執行計算三次，為每個波段（長波，短波，中波），以及由此產生的三重峰的亮度值來確定位置的區域在三維顏色空間定義的Retinex理論。

長期色盲是用詞不當，被廣泛使用在口語談話指任何困難區分顏色的東西。真正的色盲，或無法看到任何顏色，是極其罕見的，雖然多達8％的男性和0.5％的女性是天生的某種形式的色覺缺陷（見表1）。色覺的繼承的不足之處，通常是由于在視網膜中的光感受器細胞的缺陷，神經膜的功能作為成像在眼睛后部的表面。色覺缺陷也可以被收購，作為結果的疾病，某些藥物的副作用，或通過正常的老化過程，這些不足之處，可能會影響部分的眼睛以外的光感受器。

正常的視錐細胞和色素敏感性使個人來區分各種不同的色彩和微妙的色調混合。這種類型的正常色覺被稱為三原色依賴的相互作用，從重疊的靈敏度范圍的所有三種類型的感光體錐。輕度色覺缺陷發生中的色素之一，三牙輪類型時，有一個缺陷，其峰值靈敏度被轉移到另一個波長，產生視覺缺陷被稱為三原色異常，色覺缺陷三大類之一。 Dichromacy色盲或色覺障礙的更嚴重的形式下，發生顏料之一，是嚴重的偏差在其吸收特性，或特定的顏料并沒有在所有生產。完全沒有色彩感，或monochromacy，是極為罕見的，但與全色盲（桿monochromats）個人只能看到不同程度的亮度，黑色，白色和灰******調的世界中出現。這種情況只發生在個人誰繼承了來自父母雙方的基因紊亂。

可以區分一些顏色Dichromats，因此比monochromats在日常生活中受影響較小，但他們通常都知道他們有一個問題，他們的顏色視覺。Dichromacy被分為三種類型：紅色盲，綠色盲，藍色盲（見圖7）。約百分之二的男性人口將繼承前兩種類型之一，與第三更很少發生。

紅色盲是一個紅色綠色的缺陷，從而從紅色敏感的損失，這會導致缺乏可感知的差異之間的紅色，橙色，黃色，綠色。此外，紅色，橙色和黃色的顏色的亮度顯著降低到正常水平相比。降低強度的效果，可能會導致在紅燈出現黑暗（不亮），紅色（一般），出現黑色或暗灰色。經常學習Protanopes正確區分紅色和綠色，紅色，黃色，主要是基于其明顯的亮度，而不是任何可察覺的色調差異。綠色一般出現這些人比紅色輕。發生，因為紅色光的可見光譜的一端，有與其他兩種類型的圓錐的靈敏度幾乎沒有重疊，有紅色盲的人對光線的敏感度在長波長（紅色）端的頻譜有顯著的損失。這種顏色的視覺缺陷的個人可以區分的藍色和黃色，但無法區分來自不同色調的藍色，由于在這些色調中的紅色成分的衰減薰衣草，紫羅蘭，和紫色。

個人與綠色盲，它是綠色的靈敏度的損失，有許多同樣的問題與色調歧視一樣protanopes的，但有一個相當正常的可見光譜范圍內的靈敏度級別。由于綠色光在可見光譜的中心的位置，重疊錐受體的靈敏度曲線，綠色波長的紅色和藍色的光感受器有一些反應。雖然綠色盲相關聯的名稱，并且至少具有亮度響應綠光（有點不正常的強度降低），紅色，橙色，黃色，和綠色的deuteranope似乎是相同的顏色出現太多的術語。以類似的方式，藍色，紫羅蘭，紫色和薰衣草這種顏色視覺缺陷的個人沒有區別。

藍色盲沒有藍色的靈敏度的情況下，上和功能上產生一個藍黃色的色覺缺陷。個人這方面的不足無法分辨藍色和黃色，但不注冊一個紅色和綠色之間的差異。條件是相當罕見的，大約發生在男女雙方平等。通常沒有Tritanopes在執行日常任務，做個人之一的紅綠變種dichromacy盡可能多的困難。因為藍色的波長只在一端的頻譜發生，并且有與其他兩個錐類型，總損耗的靈敏度在整個頻譜的靈敏度幾乎沒有重疊可以有這種情況是相當嚴重的。

時，有一個通過一個錐形受體的靈敏度損失，但功能仍然錐體，得到的色覺缺陷被認為是異常的三原色，以類似的方式，它們被劃分到的dichromacy類型。時常會有困惑，因為這些條件都以相似的形式命名，但異常一詞是來自于帶有后綴附加。因此，紅色覺變常，的綠色弱視產生色調識別問題是類似紅綠dichromacy的缺陷，雖然不是那么明顯。紅色弱視色覺被認為是一個“紅軟肋”，與紅色（或任何顏色有紅色成分）比正常輕，可視化和色調偏向綠色。甲deuteranomalous個別展品“綠色的弱點”，并在區分屬于在可見光譜中的紅色，橙色，黃色，綠色區域的色調的小的變化也有類似的困難。這是因為出現的色調被移向紅色。與此相反，deuteranomalous個人沒有缺陷，伴隨著紅色覺變常的亮度損失。這些反常三原色變種很多人執行的任務，需要正常的色覺有什么困難，有的甚至可能不知道自己的膚色視力受損。 藍色弱視，或藍色的弱點，一直沒有作為一種遺傳缺陷報告。在少數情況下的不足已經確定，它被認為是已被收購，而不是繼承。多種眼疾（如青光眼，攻擊藍色錐體）可以導致在藍色弱視。在這些疾病中*常見的外設藍色錐損失。

盡管設計上的限制，也有一些視力的色盲的優點，如增加的能力區分偽裝對象。輪廓，而不是顏色，是負責模式識別，改善夜視可能會出現因一定的色覺缺陷。在軍事上，的色盲狙擊手和檢舉的高度重視這些原因。在1900年代早期，在努力評估人類色覺異常，格爾色盲。利用這種儀器，觀測操縱控制旋鈕，以配合兩色域色彩和亮度。另一種評估方法，石原pseudoisochromatic的板測試色盲，命名為石原忍博士，區分正常的色覺和紅綠******盲（在本教程和圖7）。色覺正常，可以檢測測試對象的人物和背景的色調之間的差異。紅 - 綠缺乏的觀察員，板塊出現等差之間的數字，沒有任何歧視的設計模式。

作為一種自然老化過程的一部分，人的眼睛開始感知不同的顏色，在以后的歲月里，但不會成為這個詞的真正意義上的“色盲”。在變黃和發黑的晶狀體和角膜，退化的影響，也伴隨著萎縮的瞳孔大小的老化結果。隨著泛黃，較短波長的可見光吸收，使藍色的色調顯得更暗。因此，老年個體往往遇到困難，區分不同的顏色，主要是在藍色的內容，如藍色和灰色，紅色和紫色。在60歲時，視覺效率相比時，一個20歲，只有33％的入射光在角膜上達到在視網膜上的感光細胞。此值下降到12.5％左右，70年代中期。

眼睛的住宿地點是指生理調節晶狀體元件改變的屈光力，并把成為大家關注的焦點更靠近眼睛的對象的行為。進一步*初在角膜的表面折射的光線通過透鏡后會聚。在住宿期間，睫狀肌的收縮放松鏡頭上的緊張局勢，導致透明的形狀和彈性組織的變化，同時也向前稍微移動。透鏡改變的凈效應是調整眼部帶來準確地聚焦在感光層上的單元格，居住在視網膜上的圖像的焦距。住宿也放寬到透鏡的小帶纖維施加的張力，并允許在透鏡的前表面，以增加它的曲率。增加的折射度，加上有輕微的鏡頭的位置前移，將成為關注的焦點更靠近眼睛的對象。

聚焦在眼控制元素的組合，包括虹膜，晶狀體，角膜，肌肉組織，它可以改變透鏡的形狀，所以眼睛可以專注于附近和遠處的物體。然而，在某些情況下，這些肌肉不正常工作或眼睛的形狀稍有改變，不相交的焦點與視網膜（一種被稱為視覺收斂）。隨著個體年齡的增長，晶狀體變得困難，不能正確聚焦，導致視力低下。如果對焦點落在視網膜短，病情被稱為近視或近視，遠處的物體不能專注于個人與這個痛苦。在著力點的情況下，后面的視網膜，眼睛就會有麻煩聚焦于近處的物體，稱為遠視或遠視創造了條件。這些故障的眼睛，通常可以校正用凹透鏡治療近視治療遠視凸透鏡與眼鏡（圖8）。

收斂的目標是不完全的生理和訓練，如果可以影響眼睛是不是有毛病。重復的程序，可以用來開發**的收斂視覺。運動員，如棒球游擊手，有發達的視覺收斂。在每一個動作，兩只眼睛都有翻譯異口同聲地保持雙眼視力，準確和敏感的神經肌肉裝置通常不是疲勞，控制其運動和協調。眼收斂或頭部運動的變化被認為是由復雜的眼系統在計算中產生適當的眼部肌肉的神經輸入。10度眼球運動完成約40毫秒，計算發生的速度比人眼所能達到其預期的目標。掃視和較大的動作，從一個點到另一個被稱為小眼球運動被稱為版本。

人類的視覺系統必須不僅光檢測和顏色，但作為光學系統中，必須是能夠辨別的對象之間的差異，或一個對象，它的背景。稱為生理對比度或對比度歧視，兩個對象的表觀亮度之間的關系，無論是在同一時間（同時對比）或順序（連續對比）的背景下被看見，可能會或可能不相同的。在人類的視覺系統中，對比度降低在黑暗環境中，彩色可視缺陷，如紅色綠色盲患與個人。對比度是依賴于雙眼視力，視力，大腦皮質視覺和圖像處理。偽裝的，被認為是一個對象，具有低對比度，這是不能被移動，除非它是與背景區分。然而，色盲個人往往能夠探測到偽裝的對象，因為桿增加視覺和損失的誤導顏色提示。增加對比度轉化為增加的可見性和對比度的定量數值通常表示為百分比或比率。在*佳條件下，人的眼睛只能勉強檢測存在兩成對比。

與人的視覺，對比度顯著提高，被認為在不同的亮度和/或色度的兩個區域之間的邊界的每一側上的一個狹窄的區域。在十九世紀結束時，法國物理學家米歇爾·尤金謝弗勒爾發現同時對比。作為一個特殊的功能，人的視覺感知，一個對象的邊緣或輪廓被突出顯示時，設置對象從它的背景和寬松的空間取向。當放置在明亮的背景，出現在黑暗的物體的邊緣區域比其他背景（實際上，增強對比度）輕。隨著這種感知現象，創建具有*強對比度的互補色的顏色的（大腦）的邊緣。同時被認為因為顏色和它的補，效果被稱為同時對比。邊框和分界線，單獨對比鮮明的地區往往通過消除邊緣的對比度以減輕效果（或錯覺）。許多形式的光學顯微鏡，*顯著的相襯照明，利用人類視覺系統的這些功能。通過增加圖像的對比度，而無需通過染色或其他技術來改變對象的物理，相位對比試樣保護，免受損傷或死亡（活標本的情況下）。

中的人眼的空間頻率響應可以進行評估，確定能夠檢測到的一系列條帶中的調制的正弦光柵。測試光柵設有交流區（帶），光明與黑暗，由高向低頻率沿水平軸的線性增加，而對比對數減少從上到下。條紋個人視力正常，可以加以區分的邊界是每度7和10之間的周期。消色差的視覺的空間頻率是很低的（寬的線間距）時，高對比度的檢測所需的正弦變化的強度。作為空間頻率上升，人類可以用更少的對比檢測期間，在視覺領域的每度約8個周期達到高峰。除了 這一點，再次需要更高的對比度檢測的更精細的正弦條紋。

人的視覺系統的調制傳遞函數（MTF）的審核揭示了需要檢測的亮度變化，在標準化的正弦光柵的對比度更高和更低的空間頻率的增加。眼睛在這方面，從一個簡單的成像裝置（例如膠片相機或CCD傳感器）的行為完全不同。一個簡單的，聚焦的照相機系統的調制傳遞函數顯示在零空間頻率的*大調制，調制下降或多或少單調相機的截止頻率為零的程度。

當一個場景的亮度呈周期性波動，幾次第二（因為它與電視和電腦顯示器的屏幕），人類感知刺激性連續場景，仿佛被工作脫節。當波動頻率的增加，刺激增加，并在10赫茲左右達到*大，尤其是在明亮的光照與黑暗交替閃爍。在更高的頻率，現場不再出現脫節，從一個場景到下一個流離失所的對象認為現在移動順利。通常簡稱為閃爍，惱人的光飄飄的感覺可以持續50-60赫茲。*出一定的頻率和亮度，稱為臨界閃爍頻率（CFF），屏幕閃爍不再感知。這是主要的原因，增加60至85-100赫茲的電腦顯示器的刷新率產生一個穩定的，無閃爍顯示。

半導體制造技術的進步，尤其是互補金屬氧化物半導體（CMOS）和雙極CMOS（BiCMOS工藝）技術，卻導致了新一代的微型光電傳感器，具有非凡的動態范圍和快速響應。*近，CMOS傳感器芯片的陣列已經被安排用來模擬人的視網膜上的操作。這些所謂的眼芯片，結合光學，人類的視覺和微處理器，前進眼科通過新領域optobionics。與植入眼芯片損壞的視網膜視覺衰弱的疾病，如視網膜色素變性和黃斑變性，以及衰老和傷害到視網膜，其中搶劫視力，造成正在得到糾正。眼的硅芯片包含約3500模仿人類桿和視錐細胞的功能的金屬電極連接到微型光探測器。光檢測器吸收入射的光折射通過角膜和晶狀體，并產生一個小的電荷量，刺激視網膜神經細胞。設有一個直徑為2毫米（參見圖9），替換視網膜的一半作為一個典型的一張紙的厚度和損壞的視網膜下植入的口袋。

眼芯片作為一種替代方法，使用一個數字信號處理器和一臺攝像機的視網膜假體安裝在一對眼鏡，捕獲和發送的物體或場景的圖像。無線方式，圖像被發送到嵌入式接收器芯片附近的視網膜層發送到大腦的神經沖動。然而，人工視網膜，不會治療青光眼或視力缺陷，損傷神經纖維，導致視神經。作為進步optobionics，如此復雜的人類視覺系統的科學的認識。