人間の目はどうやって光と色を捉える？視覚のメカニズムを解説

人間の目には桿体(かんたい)と錐体(すいたい)と呼ばれる光受容体があります。桿体は、暗所視と呼ばれる暗い場所でも物を見ることを可能にしますが、色覚は限られています。そのため、夕暮れや夜の風景は、灰色と黒の色合いの限られた色の区別で私たちに見えます。錐体には青、緑、赤に対応した3種類があり、日中の光感知（明所視）と色覚を司っています。人間の目が光と色を捉えるメカニズムについて、わかりやすく解説した記事をご紹介します。

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人間の視覚処理システムは、人類が生き残り、周囲の世界と交流することを可能にする重要な情報を提供します。たとえば、砂漠の風景の中に緑の植物の塊があると、水がどこにあるのかがわかります。また、赤の色合いを区別すると、果物が食べられるほど熟しているかどうかがわかります。

周囲の環境を見るために、人間の目には桿体(かんたい)と錐体(すいたい)と呼ばれる光受容体があります（下図参照）。光が網膜の桿体と錐体に当たり、ロドプシンとフォトプシンというタンパク質が活性化することで、私たちは物を見ることができます。この瞬間的な化学変化により、視神経を介して脳に信号が送られます。その後、脳はそれらの信号を画像として処理します。

桿体と錐体は異なる機能を持っています。桿体は、暗所視と呼ばれる暗い場所でも物を見ることを可能にしますが、限られた色覚を提供するか、あるいは色覚を全く提供しません。そのため、夕暮れや夜の風景は、灰色と黒の色合いで限られた色の区別で私たちに見えます。

錐体は、日中の光感知（明所視）と色覚を司っています。錐体には S、M、L の 3 種類があり、短波長、中波長、長波長の光を受け取るように特化していることを表しています。錐体は、それぞれの波長スペクトルに対応する色として青、緑、赤と呼ばれることもありますが、各錐体の種類は複数の色を認識できます。

図1.人間の目：網膜にある桿体と錐体が光を捉えます。

人間に見える光は、電磁放射線の全スペクトルのほんの一部にすぎません。この放射線は通常、エネルギー、または逆に波長（1 つの波のピークから次の波のピークまでの長さとしてメートル/ミリメートル/ナノメートル単位で測定）で表されます。

電磁スペクトル全体は、短波長の高エネルギーガンマ線から長波長の低エネルギーマイクロ波や電波まで広がっています。スペクトルの中央にある小さな帯域は、人間の目に見える光の範囲です。可視光の波長は、約 380 ナノメートル (nm) から 750 nm の範囲で、下の図に示すように、範囲の下限は紫外線 (UV)、上限は赤外線 (IR) で区切られています。

図2.電磁波の全スペクトル：人間に見える可視光の範囲はほんの一部です。

太陽光はフルスペクトル光の一例です。太陽光にはすべての波長 (すべての光の色) が混ざり合っています。私たちはこれを白色光として見ています。人間が物体や環境の色を認識するのは、物体が特定の波長の光を吸収し、他の波長の光を反射するためです。反射された波長は私たちの目に受け取られ、色として解釈されます。たとえば、赤いリンゴは紫、青、緑の波長のほとんどを吸収し、主に赤みがかった波長を反射するため、私たちはリンゴを赤く認識します。

人間の視覚のメカニズムとは？

人間の目には、桿体と錐体と呼ばれる受光器が含まれています。光はこれらの桿体と錐体に当たり、ロドプシンとフォトプシンというタンパク質が発射されます。この化学変化は、視神経を介して脳に信号を送り、脳はそれを画像として処理します。桿体は暗い場所での視力を可能にし、錐体は日中の光の感知と色の知覚を担当します。錐体には3種類 (S、M、L) あり、短波長(青)、中波長(緑)、長波長(赤)の光を感知します。可視光は電磁スペクトルのほんの一部であり、約 380 ～ 750 ナノメートルの範囲です。私たちは、物体が特定の波長を吸収し、他の波長を反射するため、色を認識します。反射された波長は色として解釈されます。