Oko ako optický systém. Téma: Pohyb svetla v oku
29-04-2012, 14:11
Popis
Vnímanie predmetov vo vonkajšom svete vykonávané okom analýzou obrazu predmetov na sietnici. V sietnici dochádza ku komplexnému fotochemickému procesu, ktorý vedie k transformácia vnímanej svetelnej energie V nervové impulzy. Tieto impulzy sú prenášané pozdĺž nervových vlákien do vizuálnych centier mozgovej kôry, kde sa premieňajú na zrakový vnem a vnímanie. Nižšie uvažujeme iba o prvej časti procesu - tvorbe obrazu optickým systémom oka. V tomto prípade sa berie do úvahy rušenie obsiahnuté v tomto systéme. Údaje o morfologická štruktúra oči sú uvedené len v rozsahu potrebnom na pochopenie vlastností optického systému oka,Optické prvky oka
Optický systém oka možno považovať za systém šošoviek tvorený rôznymi priehľadnými tkanivami a vláknami. Rozdiel v „materiáli“ týchto prirodzených šošoviek spôsobuje rozdiel v ich optických charakteristikách a predovšetkým v indexe lomu. Optická sústava oka vytvára reálny obraz pozorovaného predmetu na sietnici.
Tvar normálneho oka je blízky gule. U dospelého človeka je priemer gule očnej gule približne 25 mm. Jeho hmotnosť je asi 78 g.Pre ametropiu guľovitý tvar zvyčajne porušované. Predozadný rozmer osi, nazývaný aj sagitálny, s krátkozrakosťou zvyčajne presahuje vertikálny a horizontálny (alebo priečny). V tomto prípade už oko nemá guľovitý, ale elipsovitý tvar. Naopak, pri hypermetropii je oko spravidla trochu sploštené v pozdĺžnom smere, sagitálna veľkosť je menšia ako vertikálna a priečna.
Intravitálne meranie predozadná os oči momentálne nespôsobuje žiadne problémy. Na tento účel sa používa echobiometria(metóda založená na použití ultrazvuku) alebo röntgenová metóda. Stanovenie tejto hodnoty je dôležité pre riešenie množstva diagnostických problémov. Je tiež potrebné určiť skutočný význam mierka obrazu fundusových prvkov.
Uvažujme o hlavných prvkoch optického systému oka z hľadiska geometrickej a fyzikálnej optiky.
Rohovka. Priemer rohovky dospelého človeka sa pohybuje od 10 do 12 mm. Rohovka je konvexnejšia ako zvyšok povrchu očnej gule. Polomer zakrivenia predného povrchu rohovky je v priemere 7,6-7,8 mm, jeho zadný povrch je asi 6,8 mm a hrúbka v centrálnej časti je 0,5-0,9 mm. Tvar predného povrchu rohovky sa líši od gule. Jediná vec, ktorá sa prakticky zhoduje s guľou, je centrálna časť asi 4 mm v priemere. Ďalej od stredu sa objavuje množstvo nepravidelností, zakrivenie sa citeľne zmenšuje, čo dáva dôvod považovať tvar rohovky za blízky elipsoidu alebo inej krivke druhého rádu. K otázke tvaru rohovky sa ešte vrátime pri zvažovaní aberácií oka, keďže práve tvar prednej plochy rohovky, lemujúcej vzduch, najviac ovplyvňuje sférická aberácia oči.
Rohovka je škrupina s takmer rovnakou hrúbkou, ktorá sa smerom k periférii mierne zhrubňuje.
To znamená, že izolovaná rohovka pôsobí ako slabá negatívna (rozptylová) šošovka, čo na prvý pohľad pôsobí akosi nečakane. Ako ukazujú výpočty, refrakčná sila izolovanej rohovky priemerného oka sa rovná: 5,48 dioptrií a jej predná a zadná ohnisková vzdialenosť f=f" = -1825 mm. Tieto údaje platia len pre izolovanú rohovku obklopenú na oboch stranách vzduchom.V živom oku Rohovka je v úplne iných podmienkach: iba jej predná plocha je vystavená vzduchu, zatiaľ čo zadná plocha je v kontakte s komorová voda predná komora, ktorej index lomu sa len málo líši od indexu lomu rohovky. Výsledkom je, že lúče dopadajúce na oko, ktoré prejdú rohovkou, ktorá ich odkloní k optickej osi, pri vstupe do komorovej vody takmer nemenia svoj smer. Za týchto podmienok rohovka funguje ako silná pozitívna (kolektívna) šošovka, pričom jej predná a zadná ohnisková vzdialenosť sa líši: f = -17,055 mm a f - 22,785 mm. Refrakčná sila rohovky ako zložky optického systému oka (Dp) je 43,05 dioptrií. Čo je vpredu ohnisková vzdialenosť negatívny a zadný pozitívny, znamená, že šošovka pôsobí ako pozitívna. Zmenu refrakčnej sily rohovky v závislosti od okolitého prostredia možno ilustrovať na príklade človeka plávajúceho pod vodou. Pre plavca strácajú všetky predmety svoje obrysy a zdajú sa byť rozmazané. Vysvetľuje to skutočnosť, že refrakčný účinok rohovky sa znižuje, keď nehraničí so vzduchom, ktorého index lomu je 1, ale s vodou, ktorej index lomu je 1,33. V dôsledku toho sa optická sila oka vo vode znižuje a obraz predmetu sa už nevytvára na sietnici, ale za ňou. Oko sa stáva hypermetropickým. Na získanie ostrého obrazu predmetu na sietnici musí plavec pri ponorení do vody nosiť okuliare s pozitívnymi šošovkami. Vzhľadom na to, že rozdiel v indexoch lomu skla a vody je malý, optická sila šošoviek by mala byť veľmi veľká – asi 100 dioptrií, teda ohnisková vzdialenosť 1 cm.
Aby sme pochopili niektoré vlastnosti oka, najmä jeho reakciu na polarizované svetlo, je potrebné vedieť, že niektoré skupiny rohovkových vlákien majú rôzne typy optická anizotropia.
Objektív.Šošovka má tvar bikonvexnej šošovky so zaoblenými okrajmi. U detí je bezfarebný a elastický, u dospelých pružnejší a v starobe tvrdne, zakaluje a získava žltkastý odtieň. Šošovka je tvorená priehľadnými epiteliálnymi vláknami, hustejšími v centrálnej časti a mäkšími na periférii. V tomto smere je v strede jadra index lomu vyšší ako na periférii o 1,5 %. Bežne sa predpokladá, že oba povrchy šošovky sú časťami pravidelnej gule. V skutočnosti sú bližšie ku krivkám druhého rádu; zakrivenie oboch plôch v strede je väčšie ako na periférii, t.j. rovnako ako rohovka je stredná časť šošovky takmer sférická a na okrajoch sa splošťuje.
Refrakčná sila Izolovaná šošovka má 101,8 dioptrií, jej ohnisková vzdialenosť je 9,8 mm. Objektív umiestnený v prírodné podmienky, obklopený komorovou vodou a sklovcom, má ohniskovú vzdialenosť 69,908 mm a optickú silu iba 19,11 dioptrií.
Takže, hoci izolovaná šošovka je silnejšia pozitívna šošovka ako izolovaná rohovka, prvok je najväčší optická sila Rohovka slúži v ľudskom oku.
Šírenie spektrálnej priepustnosti pre iné oči veľmi významné. Závisí to aj od veku. Zistilo sa, že v starobe, keď šošovka zožltne a prepustí menej modrého a zeleného svetla, sa objekty pozorovateľovi javia viac žlté. To niekedy vysvetľuje zmenu farebná škála v obrazoch v závislosti od veku umelca.
Predná a zadná komora sú naplnené priehľadnou komorovou vodou. Veľmi podobné v chemické zloženie s komorovou vlhkosťou sklovca, ich indexy lomu sú tiež rovnaké.
Membrány oka. Analógia medzi okom a fotoaparátom je dobre známa. Rovnako ako vo fotoaparáte sú v oku časti, ktorých funkciou je vytvárať a prijímať obraz, oddelené od vonkajšieho svetla „puzdrom“ - stenami očnej gule. Tieto steny tvoria tri membrány: vonkajšia - skléra, stredná - cievnatka (cievnatka) a vnútorná - sietnica, ktorá slúži ako fotosenzitívna vrstva.
Avšak na rozdiel od fotoaparátu, ktorého steny sú úplne nepriehľadné a svetlo vstupuje do fotocitlivej vrstvy filmu iba cez šošovku, membrány oka prenášajú časť svetla na sietnicu nie cez zrenicu, ale cez skléru - a tvrdá väzivová membrána s hrúbkou 0,5 až 1 mm. Pri osvetlení: skléra veľmi jasným svetlom (napríklad pri diafanoskopii) môžete jasne vidieť, ako vnútorný povrch očnej gule svieti. Toto svetlo zvyčajne nestačí na oftalmoskopiu, ale úplne stačí na detekciu nádorov a iných zmien v hustote, hrúbke a pigmentácii očných membrán. Tento rozdiel v priehľadnosti „puzdra“ oka a fotoaparátu je veľmi významný, keď sa oko považuje za optický systém. Je tiež zaujímavé, že nízka priehľadnosť očnej gule je spôsobená najmä optickou hustotou nie skléry, ale cievovky.
Choroid- je to mäkká cievnatka pozostávajúca zo siete cievy, vyživuje oko. Na strane obrátenej k sietnici je pokrytá vrstvou pigmentového epitelu, ktorý slúži ako hlavná ochrana oka pred vonkajším svetlom. Je to kvôli absorpcii v pigmentovom epiteli, že vnútorný povrch očnej gule má veľmi nízky koeficient odrazivosti (5-10%). Zvyšok dopadajúceho svetla je absorbovaný touto vrstvou. Pigmentácia sa líši v rôznych častiach cievovky. Teda v oblasti zadného pólu, kde sú cievy hustejšie, je pigmentácia silnejšia, takže voľným okom sa táto časť membrány javí ako škvrnitá hnedá. tmavá škvrna vyniká aj v oblasti centrálnej fovey. Pri zväčšení, napríklad oftalmoskopiou, je tu badateľná jemná škvrnitosť spôsobená nerovnomernou pigmentáciou buniek. Stupeň pigmentácie závisí od všeobecná farba. Brunetky majú silnejšiu pigmentáciu, albíni nemajú žiadnu pigmentáciu, čo vedie k prudký pokles videnie, pretože obraz objektu tvorený optickým systémom oka je superponovaný na jasné vonkajšie svetlo prechádzajúce cez skléru.
Jedným z podstatných rozdielov medzi optickým systémom oka a fotoaparátom je teda čiastočná priepustnosť membrány oka pre svetlo, ktoré za určitých podmienok spôsobuje rušenie vo forme závoja a znižuje kontrast primárny obraz sietnice. Táto vlastnosť oka má pozitívna stránka, je široko používaný v oftalmológii na diagnostiku, napríklad počas diafanoskopie, na lokalizáciu lézií na očnom pozadí atď. Nie všetky zvieratá majú pigmentový epitel (napríklad krokodíl má biele pozadie). Dôsledok tohto rozdielu v štruktúre očnej gule je zrejmý z nasledujúcej úvahy. Pri absencii pigmentu je vnútorný povrch očnej gule svetlý, to znamená, že má vysokú odrazivosť. Výsledkom je, že svetlo vstupujúce do oka cez malý otvor - zrenicu - podlieha viacnásobným odrazom od vnútorného povrchu očnej gule a osvetlenie celého jej vnútorného povrchu sa stáva takmer rovnomerným. Kontrast obrazu objektu na tomto svetlom pozadí prudko klesá a vnímanie sa zhoršuje. Práca oka bez pigmentového epitelu sa podobá práci známej v osvetľovacej technike Ulbricht integračná guľa, ktorej vnútorný povrch je pokrytý bielou matnou farbou. Svetlo vstupujúce do loptičky cez malý otvor podlieha viacnásobným odrazom a integrálny koeficient odrazu dosahuje 90 %. Skúsenosti ukazujú, že ľudské oko takto nefunguje. Pri pozorovaní objektu nie je závoj cítiť. To je uľahčené prítomnosťou pigmentového epitelu.
Výrazná absorpcia svetla pigmentovým epitelom je jednoznačne potvrdená oftalmoskopiou. Ak je pole osvetlené oftalmoskopom obmedzené membránou, potom lekár vidí jasne osvetlený kruh na tmavom poli na pozadí pacienta. Neexistuje žiadne viditeľné podsvietenie.
Skutočná schéma osvetlenia oka svetlom prechádzajúcim cez zrenicu oka je znázornená na obrázku. Svetlo dopadajúce cez zrenicu a lámané priehľadným médiom oka vytvára obraz predmetu na niektorej časti sietnice N. V tomto prípade je väčšina svetelnej energie sústredenej v obraze absorbovaná pigmentom, transformovaná na nerv impulzy a premenené na vizuálny vnem. Obraz je teda vnímaný a analyzovaný vyššími centrami. Avšak vzhľadom na to, že pigment nie je úplne čierne teleso, časť svetelnej energie (asi 5-10%) sa difúzne odráža na neosvetlený povrch očného pozadia. Toto odrazené svetlo je reabsorbované pigmentovým epitelom a vytvára slabý závoj. Približne 1 % svetla sa odrazí druhýkrát a opäť dosiahne povrch očného pozadia. Sekundárny odraz má veľmi malý vplyv na kvalitu obrazu a ďalšie odrazy nemajú praktický význam.
Teda vplyv osvetlenia celého povrchu ľudskej sietnice odrazeným svetlom v dôsledku vysoký koeficient absorpcia pigmentového epitelu je nevýznamná, no napriek tomu by sa pri zvažovaní práce oka nemala zanedbávať.
Článok z knihy: .
, šošovka a sklovec. Ich kombinácia sa nazýva dioptrický aparát. IN normálnych podmienkach Refrakcia (refrakcia) svetelných lúčov od zrakového terča nastáva rohovkou a šošovkou, takže lúče sú zaostrené na sietnicu. Refrakčná sila rohovky (hlavný refrakčný prvok oka) je 43 dioptrií. Konvexnosť šošovky sa môže meniť a jej refrakčná sila sa pohybuje medzi 13 a 26 dioptriami. Vďaka tomu šošovka poskytuje akomodáciu očnej buľvy objektom umiestneným na blízku alebo vzdialenú vzdialenosť. Keď vstúpia napríklad lúče svetla zo vzdialeného objektu normálne oko(s uvoľneným ciliárnym svalom), cieľ je zameraný na sietnicu. Ak je oko nasmerované na blízky predmet, zaostrí sa za sietnicu (to znamená, že obraz na nej sa rozmaže), kým nedôjde k akomodácii. Ciliárny sval sa sťahuje, čím sa oslabuje napätie vlákien pletenca; Zakrivenie šošovky sa zväčšuje a v dôsledku toho sa obraz zaostrí na sietnicu.
Rohovka a šošovka spolu tvoria konvexnú šošovku. Lúče svetla z predmetu prechádzajú uzlovým bodom šošovky a vytvárajú na sietnici prevrátený obraz ako vo fotoaparáte. Sietnicu možno prirovnať k fotografickému filmu v tom, že oba zaznamenávajú vizuálne obrazy. Sietnica je však oveľa zložitejšia. Spracováva nepretržitú sekvenciu obrázkov a tiež posiela správy do mozgu o pohyboch vizuálnych objektov, hrozivé znaky, periodické zmeny svetla a tmy a iné vizuálne údaje o vonkajšom prostredí.
Hoci optická os ľudského oka prechádza uzlovým bodom šošovky a bodom sietnice medzi foveou a optickým diskom (obr. 35.2), okulomotorický systém orientuje očnú buľvu do oblasti objektu nazývanej fixácia. bod. Od tohto bodu prechádza lúč svetla cez uzlový bod a je zameraný na fovea; teda prebieha pozdĺž vizuálnej osi. Lúče z iných častí objektu sú zaostrené v oblasti sietnice okolo centrálnej fovey (obr. 35.5).
Zameranie lúčov na sietnici závisí nielen od šošovky, ale aj od dúhovky. Clona funguje ako clona fotoaparátu a reguluje nielen množstvo svetla vstupujúceho do oka, ale čo je dôležitejšie, hĺbku zorného poľa a sférickú aberáciu šošovky. So znižovaním priemeru zrenice sa zväčšuje hĺbka zorného poľa a svetelné lúče smerujú cez centrálnu časť zrenice, kde je sférická aberácia minimálna. Zmeny v priemere zrenice sa vyskytujú automaticky (t. j. reflexne), keď sa oko prispôsobí (akomoduje) na skúmanie blízkych predmetov. Preto pri čítaní alebo iných očných činnostiach zahŕňajúcich rozlišovanie malých predmetov sa kvalita obrazu zlepšuje optickým systémom oka.
Ďalším faktorom, ktorý ovplyvňuje kvalitu obrazu, je rozptyl svetla. Je minimalizovaná obmedzením svetelného lúča a jeho absorpciou pigmentom cievnatka a pigmentová vrstva sietnice. V tomto smere oko opäť pripomína fotoaparát. Tam sa rozptylu svetla bráni aj obmedzením lúča lúčov a jeho absorpcie čiernym náterom vnútorný povrch kamery.
Zaostrovanie obrazu je narušené, ak veľkosť zrenice nezodpovedá refrakčnej sile dioptrie. Pri myopii (krátkozrakosti) sú obrazy vzdialených predmetov zaostrené pred sietnicou, bez toho, aby ju dosiahli (obr. 35.6). Vada sa koriguje pomocou konkávnych šošoviek. Naopak, pri hypermetropii (ďalekozrakosti) sú obrazy vzdialených predmetov zaostrené za sietnicou. Na odstránenie problému sú potrebné konvexné šošovky (obr. 35.6). Je pravda, že obraz môže byť dočasne zaostrený kvôli akomodácii, ale to spôsobuje únavu ciliárnych svalov a únavu očí. Pri astigmatizme dochádza k asymetrii medzi polomermi zakrivenia povrchov rohovky alebo šošovky (a niekedy aj sietnice) v rôznych rovinách. Na korekciu sa používajú šošovky so špeciálne vybranými polomermi zakrivenia.
Elasticita šošovky vekom postupne klesá. Účinnosť jeho akomodácie sa znižuje pri pozorovaní blízkych predmetov (presbyopia). IN v mladom veku Refrakčná sila šošovky sa môže meniť v širokom rozsahu až do 14 dioptrií. Vo veku 40 rokov sa tento rozsah zníži na polovicu a po 50 rokoch na 2 dioptrie a menej. Presbyopia je upravená konvexné šošovky.
Ľudské oko sa často uvádza ako príklad úžasného prírodného inžinierstva - ale súdiac podľa skutočnosti, že je to jeden zo 40 variantov zariadení, ktoré sa objavili v procese evolúcie rôzne organizmy, mali by sme mierniť svoj antropocentrizmus a priznať, že zámerne ľudské oko nie je niečo dokonalé.
Najlepšie je začať príbeh o oku s fotónom. Kvantum elektromagnetického žiarenia pomaly letí priamo do oka nič netušiacemu okoloidúcemu, ktorý žmúri pred nečakaným pohľadom z niečích hodiniek.
Prvou časťou optického systému oka je rohovka. Mení smer svetla. Je to možné vďaka takej vlastnosti svetla, ako je lom svetla, ktorý je zodpovedný aj za dúhu. Rýchlosť svetla je vo vákuu konštantná – 300 000 000 m/s. Ale pri pohybe z jedného média do druhého (v tomto prípade zo vzduchu do oka) svetlo mení svoju rýchlosť a smer pohybu. Vzduch má index lomu 1,000293 a rohovka má index lomu 1,376. To znamená, že svetelný lúč v rohovke sa spomalí faktorom 1,376 a je vychýlený bližšie k stredu oka.
Obľúbený spôsob, ako rozdeliť partizánov, je svietiť im do tváre jasnou lampou. Bolí to z dvoch dôvodov. Jasné svetlo je silné elektromagnetická radiácia: Bilióny fotónov útočia na sietnicu a to nervových zakončení sú nútení prenášať šialené množstvo signálov do mozgu. Z prepätia vyhoria nervy ako drôty. To núti svaly dúhovky sa sťahovať tak silno, ako len môžu, v zúfalej snahe uzavrieť zrenicu a chrániť sietnicu.
A letí až k žiakovi. S ním je všetko jednoduché - je to diera v dúhovke. Pomocou kruhových a radiálnych svalov môže dúhovka zodpovedajúcim spôsobom zužovať a rozširovať zrenicu, čím reguluje množstvo svetla vstupujúceho do oka, podobne ako membrána vo fotoaparáte. Priemer ľudskej zrenice sa môže meniť od 1 do 8 mm v závislosti od osvetlenia.
Po prelete cez zrenicu narazí fotón na šošovku - druhú šošovku zodpovednú za jeho trajektóriu. Šošovka láme svetlo slabšie ako rohovka, ale je pohyblivá. Šošovka visí na ciliárnych svaloch, ktoré menia jej zakrivenie, čím nám umožňujú zaostrovať na predmety v rôznych vzdialenostiach od nás.
Zrakové postihnutie je spojené so zameraním. Najčastejšie ide o krátkozrakosť a ďalekozrakosť. V oboch prípadoch nie je obraz zaostrený na sietnicu, ako by mal, ale pred ňou (krátkozrakosť) alebo za ňou (ďalekozrakosť). Môže za to oko, ktoré zmení tvar z okrúhleho na oválny a následne sa sietnica vzdiali od šošovky alebo sa k nej priblíži.
Po šošovke preletí fotón cez sklovec (priehľadné želé - 2/3 objemu celého oka, 99% tvorí voda) priamo na sietnicu. Tu sa detegujú fotóny a prichádzajúce správy sa posielajú pozdĺž nervov do mozgu.
Sietnica je vystlaná fotoreceptorovými bunkami: keď nie je svetlo, produkujú špeciálne látky – neurotransmitery, no akonáhle na ne zasiahne fotón, fotoreceptorové bunky ich prestanú produkovať – a to je signál pre mozog. Existujú dva typy týchto buniek: tyčinky, ktoré sú citlivejšie na svetlo, a čapíky, ktoré lepšie zisťujú pohyb. Máme asi sto miliónov prútov a ďalších 6-7 miliónov šišiek, spolu viac ako sto miliónov fotosenzitívne prvky- to je viac ako 100 megapixelov, o ktorých sa žiadnemu „Hasselovi“ ani nesnívalo.
Slepý uhol – bod prelomu, kde nie je fotosenzitívne bunky. Je pomerne veľký - 1-2 mm v priemere. Našťastie máme binokulárne videnie a existuje mozog, ktorý spája dva obrázky so škvrnami do jedného normálneho.
V momente prenosu signálu vzniká v ľudskom oku problém s logikou. Podmorská chobotnica, ktorá nepotrebuje špeciálne videnie, je v tomto zmysle oveľa konzistentnejšia. U chobotníc narazí fotón najskôr na vrstvu čapíkov a tyčiniek na sietnici, bezprostredne za nimi čaká vrstva neurónov a prenáša signál do mozgu. U ľudí svetlo najskôr preráža vrstvy neurónov – a až potom dopadá na fotoreceptory. Z tohto dôvodu je v oku prvý bod - slepý bod.
Druhá škvrna je žltá, je to centrálna oblasť sietnice priamo oproti zrenici, tesne nad zrakovým nervom. Oko na tomto mieste vidí najlepšie: koncentrácia svetlocitlivých buniek je tu značne zvýšená, takže naše videnie v strede zorného poľa je oveľa ostrejšie ako periférne.
Obraz na sietnici je prevrátený. Mozog vie, ako správne interpretovať obrázok, a obnoví pôvodný obrázok z prevráteného. Prvých pár dní deti vidia všetko hore nohami, kým si ich mozog nainštaluje Photoshop. Ak si nasadíme okuliare, ktoré obrátia obraz (prvýkrát sa to podarilo už v roku 1896), po niekoľkých dňoch sa náš mozog naučí takýto prevrátený obraz správne interpretovať.
Začať.
Viditeľné svetlo je elektromagnetické vlny, na ktorú je naladená naša vízia. Ľudské oko môžete prirovnať k rádiovej anténe, len bude citlivé nie na rádiové vlny, ale na iné frekvenčné pásmo. Ako svetlo ľudia vnímajú elektromagnetické vlny s vlnovou dĺžkou približne 380 nm až 700 nm. (Nanometer sa rovná jednej miliardtine metra). Vlny v tomto konkrétnom rozsahu sa nazývajú viditeľné spektrum; na jednej strane susedí s ultrafialovým žiarením (tak drahé srdcu milovníkov opaľovania), na druhej strane s infračerveným spektrom (ktoré sme sami schopní vytvárať vo forme tepla generovaného telom). Ľudské oko a mozog (najrýchlejší existujúci procesor) vizuálne rekonštruujú viditeľné v reálnom čase svet(často nielen viditeľné, ale aj imaginárne, ale o tom viac v článku o Gestalte).
Pre fotografov a amatérskych fotografov sa zdá porovnanie s rádiovým prijímačom bezvýznamné: ak nakreslíme analógie, potom s fotografickým vybavením existuje určitá podobnosť: oko a šošovka, mozog a procesor, mentálny obraz a obraz uložený v súbor. Vízia a fotografia sa často porovnávajú na fórach a vyjadrujú sa veľmi odlišné názory. Rozhodol som sa zostaviť nejaké informácie a nakresliť analógie.
Pokúsme sa nájsť analógie v dizajne:
Rohovka pôsobí ako predný prvok šošovky, láme prichádzajúce svetlo a zároveň ako „UV filter“, ktorý chráni povrch „šošovky“,
Dúhovka funguje ako bránica – rozširuje sa alebo sťahuje v závislosti od požadovanej expozície. V skutočnosti je dúhovka, ktorá dáva očiam farbu, ktorá inšpiruje poetické prirovnania a pokusy „utopiť sa v očiach“, len sval, ktorý sa rozširuje alebo sťahuje a tým určuje veľkosť zrenice.
Zrenica je šošovka a v nej je šošovka - zaostrovacia skupina šošoviek objektívu, ktorá môže meniť uhol lomu svetla.
Sietnica, umiestnená na zadnej strane vnútorná stena oka, funguje de facto ako matrix/film.
Mozog je procesor, ktorý spracováva dáta/informácie.
A šesť svalov zodpovedných za pohyblivosť očnej gule a pripojených k nej zvonku - s natiahnutím - je porovnateľných so systémom sledovania automatického zaostrovania a systémom stabilizácie obrazu a dokonca aj s fotografom namiereným objektívom fotoaparátu na scénu. ktoré ho zaujímajú.
Obraz skutočne vytvorený v oku je prevrátený (ako v dierkovej komore); Jeho korekciu vykonáva špeciálna časť mozgu, ktorá otáča obraz „od hlavy po päty“. Novorodenci vidia svet bez tejto korekcie, takže niekedy posúvajú pohľad alebo siahajú opačným smerom pohybu, ktorý sledujú. Experimenty s dospelými, ktorí nosili okuliare, ktoré obrátili obraz na „neopravený“ pohľad, ukázali, že sa ľahko prispôsobili obrátenej perspektíve. Subjekty, ktoré si zložili okuliare, potrebovali podobný čas na opätovné „prispôsobenie“.
To, čo človek „vidí“, možno v skutočnosti prirovnať k neustále aktualizovanému toku informácií, ktoré mozog skladá do obrazu. Oči sú v neustálom pohybe, zbierajú informácie – skenujú zorné pole a aktualizujú zmenené detaily, ukladajú statické informácie.
Oblasť obrazu, na ktorú sa človek môže kedykoľvek zamerať, je len asi polovica stupňa zorného poľa. Zodpovedá „žltej škvrne“ a zvyšok obrazu zostáva rozostrený a smerom k okrajom zorného poľa sa čoraz viac rozmazáva.
Obraz je vytvorený z údajov zozbieraných receptormi citlivými na svetlo oka: tyčinkami a čapíkmi, ktoré sa nachádzajú na zadnej vnútornej ploche oka - sietnici. Prútov je 14-krát viac – asi 110 – 125 miliónov prútov oproti 6 – 7 miliónom čapíkov.
Kužele sú 100-krát menej citlivé na svetlo ako tyčinky, no vnímajú farby a reagujú na pohyb oveľa lepšie ako tyčinky. Tyčinkové bunky - prvý typ buniek - sú citlivé na intenzitu svetla a na spôsob, akým vnímame tvary a obrysy. Preto sú čapíky zodpovednejšie za denné videnie a tyčinky sú zodpovedné za nočné videnie. Existujú tri podtypy kužeľov, ktoré sa líšia citlivosťou na rôzne vlnové dĺžky alebo základné farby, na ktoré sú naladené: kužele typu S pre krátke vlnové dĺžky – modré, typu M pre stredné vlnové dĺžky – zelené a kužele typu L pre dlhé vlnové dĺžky. - červená. Citlivosť zodpovedajúcich kužeľov na farby nie je rovnaká. To znamená, že množstvo svetla potrebného na vytvorenie (rovnakej intenzity expozície) rovnakého pocitu intenzity je rozdielne pre kužele S, M a L. Tu je matrica digitálneho fotoaparátu - dokonca aj fotodiódy Zelená farba každá bunka obsahuje dvakrát toľko fotodiód ako ostatné farby, v dôsledku čoho je rozlíšenie takejto štruktúry maximálne v zelenej oblasti spektra, čo zodpovedá charakteristikám ľudského zraku.
Farbu vidíme predovšetkým v centrálnej časti zorného poľa – tu sa nachádzajú takmer všetky čapíky, ktoré sú citlivé na farby. V podmienkach nedostatočného osvetlenia strácajú kužele svoj význam a informácie začínajú prichádzať z tyčí, ktoré vnímajú všetko monochromaticky. To je dôvod, prečo sa veľa z toho, čo vidíme v noci, javí čiernobielo.
Ale aj pri jasnom svetle zostávajú okraje zorného poľa monochromatické. Keď sa pozeráte priamo pred seba a na okraji vášho zorného poľa sa objaví auto, nebudete vedieť určiť jeho farbu, kým sa vaše oko na chvíľu nepozrie jeho smerom.
Tyčinky sú extrémne fotosenzitívne – sú schopné zaregistrovať svetlo len jedného fotónu. Pri štandardnom osvetlení oko zaznamená asi 3000 fotónov za sekundu. A keďže centrálnu časť zorného poľa vypĺňajú kužele orientované na denné svetlo, oko začína vidieť viac detailov obrazu mimo stredu, keď slnko klesá pod horizont.
To sa dá ľahko overiť pozorovaním hviezd jasná noc. Keď sa vaše oko prispôsobuje nedostatku svetla (úplná adaptácia trvá asi 30 minút), ak sa pozriete na jeden bod, začnete vidieť skupiny slabých hviezd ďaleko od bodu, kam sa pozeráte. Ak pohnete pohľadom smerom k nim, zmiznú a v oblasti, kde bol váš pohľad zameraný pred pohybom, sa objavia nové skupiny.
Mnohé zvieratá (a takmer všetky vtáky) majú oveľa vyšší počet kužeľov ako priemerný človek, čo im umožňuje odhaliť malé zvieratá a inú korisť z veľkých výšok a vzdialeností. Naopak nočné zvieratá a tvory, ktoré lovia v noci, majú viac prútov, čo zlepšuje nočné videnie.
A teraz analógie.
Aké sú ohniskové vzdialenosti ľudského oka?
Vision je oveľa dynamickejší a objemnejší proces na porovnanie s objektívom so zoomom bez ďalších informácií.
Obraz prijímaný mozgom z oboch očí má uhol zorného poľa 120-140 stupňov, niekedy o niečo menej, zriedkavo viac. (vertikálne až 125 stupňov a horizontálne - 150 stupňov, ostrý obraz poskytuje iba oblasť makuly v rozsahu 60-80 stupňov). Preto v absolútne hodnoty Oči sú podobné širokouhlým objektívom, ale celková perspektíva a priestorové vzťahy medzi objektmi v zornom poli sú podobné obrazu získanému z „normálnej“ šošovky. Na rozdiel od tradične uznávaného názoru, že ohnisková vzdialenosť „normálneho“ objektívu leží v rozmedzí 50 – 55 mm, skutočná ohnisková vzdialenosť bežného objektívu je 43 mm.
Prenesením celkového uhla zorného poľa do systému 24*36 mm získame – pri zohľadnení mnohých faktorov, ako sú svetelné podmienky, vzdialenosť od objektu, vek a zdravotný stav osoby – ohniskovú vzdialenosť od 22 do 24 mm. (ohnisková vzdialenosť 22,3 mm získala najväčší počet hlasov ako najbližšia k obrazu ľudského zraku).
Niekedy existujú čísla s ohniskovou vzdialenosťou 17 mm (alebo presnejšie 16,7 mm). Táto ohnisková vzdialenosť sa získa odpudzovaním z obrazu vytvoreného vo vnútri oka. Vstupný uhol dáva ekvivalentnú ohniskovú vzdialenosť 22-24 mm, výstupný uhol je 17 mm. Je to ako pozerať sa cez ďalekohľad opačná strana– objekt nebude bližšie, ale ďalej. Preto ten rozpor v číslach.
Hlavná vec je, koľko megapixelov?
Otázka je trochu nesprávna, pretože obraz zhromaždený mozgom obsahuje časti informácií, ktoré sa nezhromažďujú súčasne, ide o spracovanie prúdu. A stále nie je jasná otázka metód spracovania a algoritmov. A tiež treba brať do úvahy zmeny súvisiace s vekom a zdravotný stav.
Bežne uvádzaný údaj je 324 megapixelov, údaj založený na zornom poli 24 mm objektívu na 35 mm fotoaparáte (90 stupňov) a rozlíšení oka. Ak sa pokúsime nájsť nejaký absolútny údaj, pričom každú tyč a kužeľ vezmeme ako plnohodnotný pixel, dostaneme približne 130 megapixelov. Čísla sa zdajú nesprávne: fotografia sa snaží o detail „od okraja po okraj“ a ľudské oko v určitom okamihu „ostro a detailne“ vidí len malý zlomok scény. A množstvo informácií (farba, kontrast, detaily) sa výrazne líši v závislosti od svetelných podmienok. Uprednostňujem hodnotenie 20 megapixelov: koniec koncov, “ žltá škvrna„odhaduje sa asi 4 - 5 megapixelov, zvyšok plochy je rozmazaný a nedetailný (na periférii sietnice sú najmä tyčinky, zoskupené do niekoľkotisícových skupín okolo gangliových buniek – akési zosilňovače signálu).
Kde je potom hranica rozlíšenia?
Podľa jedného odhadu 74-megapixelový súbor, vytlačený ako plnofarebná fotografia s rozlíšením 530 ppi a rozmermi 35 x 50 cm (13 x 20 palcov), pri pohľade zo vzdialenosti 50 cm, zodpovedá maximálnemu detailu, ktorý ľudské oko je schopné.
Oko a ISO
Ďalšia otázka, na ktorú je takmer nemožné jednoznačne odpovedať. Faktom je, že na rozdiel od matríc filmu a digitálnych fotoaparátov nemá oko prirodzenú (alebo základnú) citlivosť a jeho schopnosť prispôsobiť sa svetelným podmienkam je jednoducho úžasná – vidíme ako na slnkom zaliatej pláži, tak aj v tienistej uličke za súmraku.
Každopádne sa spomína, že pri jasnom slnečnom svetle sa ISO ľudského oka rovná jednej a pri slabom osvetlení je to asi ISO 800.
Dynamický rozsah
Okamžite odpovedzme na otázku týkajúcu sa kontrastu/dynamického rozsahu: v jasnom svetle presahuje kontrast ľudského oka 10 000 ku 1 – hodnota nedosiahnuteľná ani pre film, ani pre matrice. Noc dynamický rozsah(vypočítané podľa okom viditeľný- pri splne mesiaca v zornom poli - hviezdy) dosahuje milión ku jednej.
Clona a rýchlosť uzávierky
Na základe úplne rozšírenej zrenice je maximálna clona ľudského oka približne f/2,4; ostatné odhady sa pohybujú od f/2,1 do f/3,8. Veľa závisí od veku a zdravotného stavu človeka. Minimálna clona – ako ďaleko je naše oko schopné „zastaviť sa“ pri pohľade na jasný zasnežený obraz alebo pri sledovaní hráčov plážového volejbalu pod slnkom – sa pohybuje od f/8,3 do f/11. (Maximálne zmeny veľkosti zreníc pre zdravý človek- od 1,8 mm do 7,5 mm).
Pokiaľ ide o rýchlosť uzávierky, ľudské oko dokáže ľahko rozpoznať záblesky svetla trvajúce 1/100 sekundy a v experimentálnych podmienkach až 1/200 sekundy alebo kratšie v závislosti od okolitého svetla.
Rozbité a horúce pixely
V každom oku je slepá škvrna. Bod, v ktorom sa informácie z čapíkov a tyčiniek zbiehajú pred odoslaním do mozgu na dávkové spracovanie, sa nazýva vrchol optického nervu. Na tomto „vrchu“ nie sú žiadne tyče a kužele - získate pomerne veľkú slepú škvrnu - skupinu mŕtvych pixelov.
Ak máte záujem, skúste malý experiment: zatvorte ľavé oko a pravým okom sa pozerajte priamo na ikonu „+“ na obrázku nižšie a postupne sa približujte k monitoru. V určitej vzdialenosti - asi 30-40 centimetrov od obrázka - prestanete vidieť ikonu „*“. Môžete tiež nechať „plus“ zmiznúť pohľadom na „hviezdu“ ľavé oko, zatvorením pravého. Tieto slepé miesta nijako zvlášť neovplyvňujú videnie – mozog vypĺňa medzery údajmi – veľmi podobne ako proces zbavovania sa mŕtvych a horúcich pixelov na matrici v reálnom čase.
Amslerova mriežka
Nechcem hovoriť o chorobách, ale nutnosť zahrnúť do článku aspoň jeden testovací cieľ ma k tomu núti. A možno to niekomu pomôže včas rozpoznať začínajúce problémy so zrakom. takže, vekom podmienená degenerácia makuly(AMD) ovplyvňuje makulu, ktorá je zodpovedná za ostrosť o centrálne videnie– v strede poľa sa objaví mŕtvy bod. Je ľahké vykonať test zraku sami pomocou „Amslerovej mriežky“ – hárku kockovaného papiera s rozmermi 10*10 cm s čiernou bodkou v strede. Pozrite sa na bod v strede Amslerovej mriežky. Obrázok vpravo ukazuje príklad, ako by mala vyzerať Amslerova mriežka zdravé videnie. Ak čiary vedľa bodky vyzerajú rozmazane, existuje možnosť AMD a mali by ste sa poradiť s oftalmológom.
Nehovorme nič o glaukóme a skotóme – dosť bolo hororových príbehov.
Amslerova mriežka s možnými problémami
Ak sa na Amslerovej mriežke objaví stmavnutie alebo skreslenie čiar, poraďte sa s oftalmológom.
Zaostrovacie senzory alebo žltý bod.
Miesto najlepšie korenie videnie v sietnici – nazývané „žltá škvrna“ kvôli žltému pigmentu prítomnému v bunkách – sa nachádza oproti zrenici a má tvar oválu s priemerom asi 5 mm. Budeme predpokladať, že „žltá škvrna“ je analógom krížového snímača automatického zaostrovania, ktorý je presnejší ako bežné snímače.
Krátkozrakosť
Úprava – krátkozrakosť a ďalekozrakosť
Alebo viac „fotograficky“: front focus a back focus – obraz sa vytvára pred alebo za sietnicou. Na úpravu buď zájdite do servisného strediska (k oftalmológom), alebo použite mikroúpravu: použite okuliare s konkávnymi šošovkami na predné zaostrenie (krátkozrakosť, alebo krátkozrakosť) a okuliare s konvexnými šošovkami na zadné zaostrenie (ďalekozrakosť, alias ďalekozrakosť).
Ďalekozrakosť
Konečne
Ktorým okom sa pozeráme cez hľadáčik? Medzi amatérskymi fotografmi zriedkavo spomínajú predné a zadné oči. Dá sa to skontrolovať veľmi jednoducho: vezmite si nepriehľadnú obrazovku s malým otvorom (hárok papiera s otvorom vo veľkosti mince) a pozerajte sa cez otvor na vzdialený predmet zo vzdialenosti 20-30 centimetrov. Potom sa bez pohybu hlavy pozerajte striedavo pravým a ľavým okom a zatvorte druhé. Pre dominantné oko sa obraz neposunie. Keď pracujete s kamerou a pozeráte sa do nej svojim dominantným okom, nemusíte žmúriť druhé oko.
A trochu zaujímavejšie samotesty od A. R. Luriu:
Prekrížte si ruky na hrudi v póze Napoleon. Vedúca ruka bude navrchu.
Prepleťte si prsty niekoľkokrát za sebou. Pri vykonávaní malých pohybov vedie palec ktorejkoľvek ruky navrchu.
Vezmite si ceruzku. „Zamerajte“ výberom cieľa a pozeraním sa naň oboma očami cez špičku ceruzky. Zatvorte jedno oko, potom druhé. Ak sa terč pri zatvorenom ľavom oku silne pohybuje, potom je ľavé oko vedúce a naopak.
Vaša vodiaca noha je tá, ktorú používate na odtláčanie pri skákaní.
Vízia je kanál, cez ktorý človek prijíma približne 70 % všetkých údajov o svete, ktorý ho obklopuje. A to je možné len z toho dôvodu, že ľudské videnie je jedným z najkomplexnejších a najúžasnejších vizuálnych systémov na našej planéte. Ak by neexistovala žiadna vízia, všetci by sme s najväčšou pravdepodobnosťou jednoducho žili v tme.
Ľudské oko má dokonalú štruktúru a poskytuje videnie nielen farebne, ale aj trojrozmerne a s najvyššou ostrosťou. Má schopnosť okamžite zmeniť zaostrenie na rôzne vzdialenosti, regulovať objem prichádzajúceho svetla, rozlišovať medzi obrovským množstvom farieb a podobne. veľká kvantita odtiene, správne sférické a chromatické aberácie a pod. Očný mozog je prepojený so šiestimi úrovňami sietnice, v ktorej dáta prechádzajú fázou kompresie ešte predtým, ako sú informácie odoslané do mozgu.
Ako však funguje naša vízia? Ako transformujeme farbu odrazenú od predmetov na obraz zvýraznením farby? Ak to myslíte vážne, môžete dospieť k záveru, že štruktúra ľudského vizuálneho systému je „premyslená“ do najmenších detailov prírodou, ktorá ho vytvorila. Ak radšej veríte, že za stvorenie človeka je zodpovedný Stvoriteľ alebo iná osoba Veľká sila, potom im túto zásluhu môžete pripísať. Ale nerozumieme, ale pokračujme v rozprávaní o štruktúre vízie.
Obrovské množstvo detailov
Štruktúru oka a jeho fyziológiu možno úprimne nazvať skutočne ideálnou. Zamyslite sa sami: obe oči sa nachádzajú v kostených jamkách lebky, ktoré ich chránia pred všetkými druhmi poškodenia, no vystupujú z nich tak, aby zabezpečili čo najširšie horizontálne videnie.
Vzdialenosť očí od seba poskytuje priestorovú hĺbku. A samotné očné gule, ako je s istotou známe, majú guľový tvar, vďaka ktorému sa môžu otáčať v štyroch smeroch: doľava, doprava, hore a dole. Ale každý z nás to všetko berie ako samozrejmosť – málokto si predstaví, čo by sa stalo, keby naše oči boli štvorcové alebo trojuholníkové alebo ich pohyb bol chaotický – to by spôsobilo, že videnie je obmedzené, chaotické a neúčinné.
Takže štruktúra oka je mimoriadne zložitá, ale presne to robí možnú prácu asi štyri desiatky jeho rôznych komponentov. A aj keby aspoň jeden z týchto prvkov chýbal, proces videnia by sa prestal vykonávať tak, ako by sa mal vykonávať.
Aby ste videli, aké zložité je oko, pozývame vás, aby ste venovali pozornosť nižšie uvedenému obrázku.
Povedzme si, ako sa proces zrakového vnímania realizuje v praxi, aké prvky zrakového systému sa na tom podieľajú a za čo je každý z nich zodpovedný.
Priechod svetla
Keď sa svetlo priblíži k oku, svetelné lúče sa zrazia s rohovkou (inak známou ako rohovka). Transparentnosť rohovky umožňuje svetlu prechádzať cez ňu do vnútorného povrchu oka. Transparentnosť je mimochodom najdôležitejšou vlastnosťou rohovky a zostáva transparentná, pretože špeciálny proteín, ktorý obsahuje, bráni rozvoju krvných ciev - proces, ktorý sa vyskytuje takmer v každom tkanive. Ľudské telo. Ak by rohovka nebola priehľadná, ostatné zložky zrakového systému by nemali žiadny význam.
Rohovka okrem iného zabraňuje prenikaniu trosiek, prachu a akýchkoľvek iných látok do vnútorných dutín oka. chemické prvky. A zakrivenie rohovky jej umožňuje lámať svetlo a pomáha šošovke sústrediť svetelné lúče na sietnicu.
Po prechode svetla cez rohovku prechádza cez malý otvor umiestnený v strede dúhovky. Dúhovka je okrúhla clona, ktorá sa nachádza pred šošovkou tesne za rohovkou. Dúhovka je tiež prvkom, ktorý dáva oku farbu a farba závisí od prevládajúceho pigmentu v dúhovke. Centrálny otvor v dúhovke je zrenička známa každému z nás. Veľkosť tohto otvoru je možné zmeniť, aby sa ovládalo množstvo svetla vstupujúceho do oka.
Veľkosť zrenice sa bude meniť priamo dúhovkou, a to vďaka jej jedinečnej štruktúre, pretože pozostáva z dvoch rôznych typov svalového tkaniva (aj tu sú svaly!). Prvým svalom je kruhový kompresor - je umiestnený v dúhovke kruhovým spôsobom. Keď je svetlo jasné, sťahuje sa, v dôsledku čoho sa zrenička sťahuje, akoby ju sval ťahal dovnútra. Druhým svalom je extenzný sval – nachádza sa radiálne, t.j. pozdĺž polomeru dúhovky, ktorý možno prirovnať k lúčom kolesa. Pri tmavom osvetlení sa tento druhý sval stiahne a dúhovka otvorí zrenicu.
Mnohí stále pociťujú určité ťažkosti, keď sa snažia vysvetliť, ako dochádza k formovaniu vyššie uvedených prvkov ľudského zrakového systému, pretože v akejkoľvek inej medziforme, t.j. v akomkoľvek evolučnom štádiu by jednoducho nemohli fungovať, ale človek vidí od samého začiatku svojej existencie. Záhada…
Zaostrovanie
Po obídení vyššie uvedených štádií svetlo začne prechádzať cez šošovku umiestnenú za dúhovkou. Šošovka je optický prvok v tvare konvexnej podlhovastej gule. Šošovka je úplne hladká a priehľadná, nie sú v nej žiadne krvné cievy a samotná je umiestnená v elastickom vaku.
Svetlo sa pri prechode šošovkou láme a potom sa sústreďuje na foveu sietnice - najcitlivejšie miesto obsahujúce maximálne množstvo fotoreceptory.
Je dôležité poznamenať, že jedinečná štruktúra a zloženie poskytuje rohovke a šošovke vysokú refrakčnú silu, ktorá zaručuje krátku ohniskovú vzdialenosť. A aké úžasné je, že taký zložitý systém sa zmestí len do jednej očnej gule (len si pomyslite, ako by človek mohol vyzerať, keby bol napríklad potrebný meter na zaostrenie svetelných lúčov vychádzajúcich z predmetov!).
Nemenej zaujímavé je, že kombinovaná refrakčná sila týchto dvoch prvkov (rohovky a šošovky) je vo vynikajúcej korelácii s očnou guľou, čo možno pokojne nazvať ďalším dôkazom, že vizuálny systém vytvorené jednoducho neprekonateľné, pretože proces zaostrovania je príliš zložitý na to, aby sme o ňom hovorili ako o niečom, čo sa stalo iba prostredníctvom postupných mutácií – evolučných štádií.
Ak hovoríme o objektoch umiestnených v blízkosti oka (spravidla sa vzdialenosť menšia ako 6 metrov považuje za blízkosť), potom je všetko ešte zaujímavejšie, pretože v tejto situácii sa lom svetelných lúčov ukáže byť ešte silnejší. . To je zabezpečené zvýšením zakrivenia šošovky. Šošovka je pripojená cez ciliárne pásy k ciliárnemu svalu, ktorý po stiahnutí umožňuje šošovke získať vypuklejší tvar, čím sa zvyšuje jej refrakčná sila.
A tu opäť nemôžeme nespomenúť zložitú štruktúru šošovky: pozostáva z mnohých vlákien, ktoré pozostávajú z buniek navzájom spojených a tenkých pásikov ju spájajú s ciliárnym telom. Zaostrovanie sa vykonáva pod kontrolou mozgu extrémne rýchlo a úplne „automaticky“ - pre človeka je nemožné vykonať takýto proces vedome.
Význam „fotoaparátu“
Výsledkom zaostrenia je koncentrácia obrazu na sietnici, čo je viacvrstvové tkanivo citlivé na svetlo späť očná buľva. Sietnica obsahuje približne 137 000 000 fotoreceptorov (na porovnanie môžeme uviesť moderné digitálne fotoaparáty, ktoré takýchto zmyslových prvkov nemajú viac ako 10 000 000). Takýto obrovský počet fotoreceptorov je spôsobený tým, že sú umiestnené extrémne husto - približne 400 000 na 1 mm².
Nebolo by od veci uviesť slová mikrobiológa Alana L. Gillena, ktorý vo svojej knihe „The Body by Design“ hovorí o sietnici oka ako o majstrovskom diele inžinierskeho dizajnu. Verí, že sietnica je najúžasnejší prvok oka, porovnateľný s fotografickým filmom. Sietnica citlivá na svetlo, ktorá sa nachádza na zadnej strane očnej gule, je oveľa tenšia ako celofán (jeho hrúbka nie je väčšia ako 0,2 mm) a oveľa citlivejšia ako akýkoľvek fotografický film vyrobený človekom. Bunky tejto unikátnej vrstvy sú schopné spracovať až 10 miliárd fotónov, pričom najcitlivejšia kamera dokáže spracovať len niekoľko tisíc. Ale ešte úžasnejšie je, že ľudské oko dokáže rozpoznať niekoľko fotónov aj v tme.
Celkovo sa sietnica skladá z 10 vrstiev fotoreceptorových buniek, z ktorých 6 vrstiev sú vrstvy svetlocitlivých buniek. Existujú 2 typy fotoreceptorov špeciálna forma, preto sa nazývajú šišky a prúty. Tyčinky sú mimoriadne citlivé na svetlo a poskytujú oku čiernobiele vnímanie a nočné videnie. Kužele zase nie sú také citlivé na svetlo, ale sú schopné rozlíšiť farby - optimálny výkon kužeľov je zaznamenaný v denná dni.
Vďaka práci fotoreceptorov sa svetelné lúče premieňajú na komplexy elektrických impulzov a posielajú sa do mozgu neuveriteľnou rýchlosťou. vysoká rýchlosť a samotné tieto impulzy v zlomku sekundy prekonajú viac ako milión nervové vlákna.
Komunikácia fotoreceptorových buniek v sietnici je veľmi zložitá. Kužele a tyčinky nie sú priamo spojené s mozgom. Po prijatí signálu ho presmerujú na bipolárne bunky a signály, ktoré už spracovali, presmerujú na gangliové bunky, viac ako milión axónov (neuritov, pozdĺž ktorých sa prenášajú nervové impulzy), ktoré tvoria jeden optický nerv, cez ktoré sa dáta dostávajú do mozgu.
Dve vrstvy interneuróny pred odoslaním vizuálnych údajov do mozgu uľahčujú paralelné spracovanie týchto informácií šiestimi úrovňami vnímania umiestnenými v sietnici. Je to potrebné, aby boli obrázky rozpoznané čo najrýchlejšie.
Vnímanie mozgu
Potom, čo sa spracovaná vizuálna informácia dostane do mozgu, začne ju triediť, spracovávať a analyzovať a tiež si z jednotlivých údajov vytvorí ucelený obraz. Samozrejme, o práci ľudský mozog Stále je toho veľa neznámeho, ale aj to, čo dnes vedecký svet môže poskytnúť, je celkom dosť na to, aby sme žasli.
Pomocou dvoch očí sa vytvárajú dva „obrazy“ sveta, ktorý obklopuje človeka - jeden pre každú sietnicu. Oba „obrazy“ sa prenášajú do mozgu a v skutočnosti človek vidí dva obrazy súčasne. Ale ako?
Ide však o toto: bod sietnice jedného oka presne zodpovedá bodu sietnice druhého oka, čo naznačuje, že oba obrazy, ktoré vstupujú do mozgu, sa môžu navzájom prekrývať a skombinovať, aby sa získal jeden obraz. Informácie prijaté fotoreceptormi každého oka sa zbiehajú zraková kôra mozgu, kde sa objaví jeden obraz.
Vzhľadom na to, že obe oči môžu mať rôzne projekcie, môžu byť pozorované nejaké nezrovnalosti, ale mozog porovnáva a spája obrazy tak, že človek nevníma žiadne nezrovnalosti. Navyše, tieto nezrovnalosti môžu byť použité na získanie pocitu priestorovej hĺbky.
Ako viete, v dôsledku lomu svetla sú vizuálne obrazy vstupujúce do mozgu spočiatku veľmi malé a hore nohami, ale „na výstupe“ dostaneme obraz, na ktorý sme zvyknutí.
Navyše v sietnici je obraz rozdelený mozgom na dva vertikálne - cez čiaru, ktorá prechádza cez sietnicovú jamku. Ľavé časti obrázkov prijímaných oboma očami sú presmerované na a pravé časti sú presmerované doľava. Každá z hemisfér pozerajúcej osoby teda prijíma údaje len z jednej časti toho, čo vidí. A opäť - „na výstupe“ získame solídny obraz bez akýchkoľvek stôp po spojení.
Vďaka oddeleniu obrazov a extrémne zložitým optickým dráham mozog vidí oddelene z každej svojej hemisféry pomocou každého z očí. To vám umožňuje urýchliť spracovanie toku prichádzajúcich informácií a tiež poskytuje videnie jedným okom, ak osoba z nejakého dôvodu náhle prestane vidieť druhým.
Môžeme konštatovať, že mozog v procese spracovania vizuálnych informácií odstraňuje „slepé“ miesta, skreslenia spôsobené mikropohybmi očí, žmurkaním, uhlom pohľadu atď., čím svojmu majiteľovi ponúka adekvátny holistický obraz toho, čo je byť pozorovaný.
Ďalší z dôležité prvky vizuálny systém je . Neexistuje spôsob, ako bagatelizovať dôležitosť tohto problému, pretože... Aby sme vôbec mohli správne používať zrak, musíme vedieť oči otáčať, dvíhať, spúšťať, skrátka hýbať očami.
Celkovo existuje 6 vonkajších svalov, ktoré sa spájajú s vonkajším povrchom očnej gule. Tieto svaly zahŕňajú 4 priame svaly (dolný, horný, bočný a stredný) a 2 šikmé svaly (dolný a horný).
V momente, keď sa niektorý zo svalov stiahne, sval, ktorý je proti nemu, sa uvoľní – tým je zabezpečený plynulý pohyb očí (inak by boli všetky pohyby očí trhavé).
Keď otočíte oboma očami, automaticky sa zmení pohyb všetkých 12 svalov (6 svalov v každom oku). A je pozoruhodné, že tento proces je nepretržitý a veľmi dobre koordinovaný.
Podľa známeho oftalmológa Petra Janeyho kontrola a koordinácia komunikácie orgánov a tkanív s centrálou nervový systém cez nervy (toto sa nazýva inervácia) všetkých 12 očné svaly predstavuje jeden z veľmi zložité procesy, vyskytujúce sa v mozgu. Ak k tomu pridáme presnosť presmerovania pohľadu, plynulosť a rovnomernosť pohybov, rýchlosť, s akou sa oko dokáže otáčať (a celkovo je to až 700° za sekundu) a skombinujeme to všetko, získajte mobilné oko, ktoré je fenomenálne z hľadiska výkonu.systém. A tým, že má človek dve oči, je to ešte zložitejšie – pri synchrónnych pohyboch očí je potrebná rovnaká svalová inervácia.
Svaly, ktoré otáčajú oči, sa líšia od kostrových svalov, pretože... sú tvorené mnohými rôznymi vláknami a ovláda ich ešte väčší počet neurónov, inak by sa presnosť pohybov stala nemožnou. Tieto svaly možno nazvať aj jedinečnými, pretože sa dokážu rýchlo stiahnuť a prakticky sa neunavia.
Vzhľadom na to, že oko je jedným z najviac dôležité orgány Ľudské telo, potrebuje nepretržitú starostlivosť. Presne na tento účel sa poskytuje takpovediac „integrovaný čistiaci systém“, ktorý pozostáva z obočia, očných viečok, mihalníc a slzných žliaz.
Pomocou slzných žliaz sa pravidelne vytvára lepkavá tekutina, ktorá sa pohybuje pomalou rýchlosťou vonkajší povrch očná buľva. Táto tekutina odplaví rôzne nečistoty (prach a pod.) z rohovky, potom sa dostane do vnútorného slzného kanála a potom steká dolu nosovým kanálom a vylučuje sa z tela.
Slzy obsahujú veľmi silnú antibakteriálnu látku, ktorá ničí vírusy a baktérie. Očné viečka fungujú ako stierače predného skla - očisťujú a zvlhčujú oči mimovoľným žmurkaním v intervaloch 10-15 sekúnd. Spolu s očnými viečkami fungujú aj mihalnice, ktoré zabraňujú vniknutiu nečistôt, nečistôt, baktérií atď.
Ak by očné viečka neplnili svoju funkciu, oči človeka by postupne vysychali a pokrývali by sa jazvami. Keby nebolo slzovod, oči by boli neustále naplnené slznou tekutinou. Ak by človek nežmurkal, dostali by sa mu do očí trosky a mohol by aj oslepnúť. všetky " čistiaci systém„musí zahŕňať prevádzku všetkých prvkov bez výnimky, inak by jednoducho prestal fungovať.
Oči ako indikátor stavu
Oči človeka sú schopné prenášať veľa informácií počas interakcie s inými ľuďmi a svetom okolo neho. Oči môžu vyžarovať lásku, horieť hnevom, odzrkadľovať radosť, strach či úzkosť či únavu. Oči ukazujú, kam sa človek pozerá, či ho niečo zaujíma alebo nie.
Napríklad, keď ľudia prevracajú oči, keď sa s niekým rozprávajú, možno to interpretovať veľmi odlišne od bežného pohľadu nahor. Veľké oči deti spôsobujú radosť a nehu medzi tými okolo seba. A stav žiakov odráža stav vedomia, v ktorom tento momentčas tam je človek. Oči sú indikátorom života a smrti, ak hovoríme v globálnom zmysle. Pravdepodobne preto sa nazývajú „zrkadlom“ duše.
Namiesto záveru
V tejto lekcii sme sa pozreli na štruktúru ľudského vizuálneho systému. Prirodzene nám ušlo veľa detailov (táto téma je sama o sebe veľmi rozsiahla a je problematické ju vtesnať do rámca jednej lekcie), no aj tak sme sa snažili látku sprostredkovať tak, aby ste mali jasnú predstavu, AKO človek vidí.
Nemohli ste si nevšimnúť, že zložitosť aj možnosti oka dovoľujú tomuto orgánu predčiť aj tie najväčšie moderné technológie A vedecký vývoj. Oko je jasnou ukážkou zložitosti inžinierstva v obrovské číslo nuansy.
Ale vedieť o štruktúre videnia je, samozrejme, dobré a užitočné, ale najdôležitejšie je vedieť, ako možno víziu obnoviť. Faktom je, že životný štýl človeka, podmienky, v ktorých žije, a niektoré ďalšie faktory (stres, genetika, zlé návyky, choroby a oveľa viac) - to všetko často prispieva k tomu, že videnie sa môže v priebehu rokov zhoršovať, t.j. e. zrakový systém začína zlyhávať.
Zhoršenie zraku však vo väčšine prípadov nie je nezvratný proces - ak poznáte určité techniky, tento proces sa dá zvrátiť a videnie sa dá dosiahnuť, ak nie rovnaké ako u bábätka (aj keď je to niekedy možné), tak dobré ako možné pre každú jednotlivú osobu. Preto bude ďalšia lekcia nášho kurzu o rozvoji zraku venovaná metódam obnovy zraku.
Pozrite sa na koreň!
Otestujte si svoje vedomosti
Ak si chcete otestovať svoje vedomosti na tému tejto lekcie, môžete si spraviť krátky test pozostávajúci z niekoľkých otázok. Pre každú otázku môže byť správna iba 1 možnosť. Po výbere jednej z možností systém automaticky prejde na ďalšiu otázku. Body, ktoré získate, sú ovplyvnené správnosťou vašich odpovedí a časom stráveným na dokončení. Upozorňujeme, že otázky sú zakaždým iné a možnosti sú zmiešané.
