Oko ako optický systém. Téma: Pohyb svetla v oku
29-04-2012, 14:11
Popis
Vnímanie predmetov vonkajšieho sveta vykonávané okom analýzou obrazu predmetov na sietnici. V sietnici prebieha zložitý fotochemický proces, 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. Ďalej sa berie do úvahy iba prvá časť procesu - vytvorenie obrazu optickým systémom oka. Toto zohľadňuje rušenie, ktoré je tomuto systému vlastné. 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.S ametropiou guľovitý tvar zvyčajne porušované. Predozadný rozmer osi, nazývaný aj sagitálna os, pri krátkozrakosti 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 nie sú problém. 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 skutočnú hodnotu mierka obrazu prvkov fundusu.
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 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. Takmer sa zhoduje iba s guľou centrálna časť asi 4 mm v priemere. Ďalej od stredu sa objavuje množstvo nepravidelností, zakrivenie sa zreteľne zmenšuje, čo dáva dôvod uvažovať o tvare rohovky blízko 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 funguje ako slabá negatívna (difúzna) šošovka, čo na prvý pohľad pôsobí akosi nečakane. Ako ukazuje výpočet, refrakčná sila izolovanej rohovky priemerného oka je: 5,48 dioptrií a jej predná a zadná ohnisková vzdialenosť f \u003d f "= -1825 mm. Tieto čísla sa vzťahujú len na izolovanú rohovku obklopenú na oboch stranách vzduchom. V živom oku je rohovka v úplne iných podmienkach. Iba jej predná plocha hraničí so vzduchom, zatiaľ čo zadná je v kontakte s komorová voda predná komora, ktorej index lomu sa len málo líši od indexu lomu rohovky. V dôsledku toho lúče dopadajúce na oko, ktoré prejdú rohovkou, ktorá ich odkloní k optickej osi, po 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 je možné ilustrovať na príklade osoby plávajúcej pod vodou. Pre plavca strácajú všetky predmety svoje obrysy, zdajú sa byť rozmazané. Je to preto, že refrakčná sila rohovky sa zníži, keď susedí nie so vzduchom, ktorý má index lomu 1, ale s vodou, ktorá má index lomu 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 akoby 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, musí byť optická sila šošoviek veľmi veľká - asi 100 dioptrií, t.j. 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.
šošovka.Šošovka má tvar bikonvexnej šošovky so zaoblenými okrajmi. U detí je bezfarebný a elastický, u dospelých je elastickejší, v starobe stvrdne, zakalí, získa žltkastý odtieň. Šošovku tvoria priehľadné vlákna epitelu, v centrálnej časti hustejšie a na periférii mäkšie. V tomto smere je v strede jadra index lomu vyšší ako na periférii o 1,5 %. Obidva povrchy šošovky sa zvyčajne považujú za časti pravidelnej gule. V skutočnosti sú bližšie ku krivkám druhého rádu; zakrivenie oboch plôch v strede je väčšie ako na periférii, t.j. ako v rohovke je stredná časť šošovky takmer sférická a pozdĺž okrajov sa splošťuje.
refrakčná sila izolovaná šošovka je 101,8 dioptrií, jej ohnisková vzdialenosť je 9,8 mm. Objektív dovnútra vivo, obklopený komorovou vodou a sklovcom, má ohniskovú vzdialenosť 69,908 mm a optickú silu iba 19,11 dioptrií.
Takže napriek tomu, že izolovaná šošovka je silnejšia pozitívna šošovka ako izolovaná rohovka, prvok najväčšieho optická sila Rohovka slúži v ľudskom oku.
Rozpätie spektrálneho prenosu pre iné oči dosť významný. Závisí to aj od veku. Bolo pozorované, že v starobe, keď šošovka zožltne a prepustí menej modrého a zeleného svetla, predmety sa pozorovateľovi javia viac žlté. Niekedy sa to vysvetľuje zmenou farby v obrazoch v závislosti od veku umelca.
Predná a zadná komora sú naplnené priehľadnou komorovou vodou. Veľmi podobné v chemické zloženie s komorovou vlhkosťou sklovité telo a ich indexy lomu sú rovnaké.
Očné plášte. Analógia medzi okom a fotoaparátom je dobre známa. Rovnako ako vo fotoaparáte sú v oku oddelenia, ktorých funkciou je vytvárať a prijímať obraz, oddelené od vonkajšieho svetla „puzdrom“ - stenami očnej gule. Tieto steny tvoria tri schránky: vonkajšia - skléra, stredná - cievna (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 len cez šošovku, očné mušle prenášajú časť svetla na sietnicu nie cez zrenicu, ale cez skléru. - tvrdé spojivové puzdro s hrúbkou 0,5 až 1 mm. Pri osvetlení: skléra s veľmi jasným svetlom (napríklad pri diafanoskopii) je jasne viditeľné, 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. Takýto rozdiel v priehľadnosti „plášťa“ oka a fotoaparátu je veľmi výrazný, keď sa uvažuje o oku ako o optickom systéme. Je tiež zaujímavé, že nízka priehľadnosť očnej gule je spôsobená najmä optickou hustotou nie skléry, ale cievovky.
Choroid je mäkká cievna membrána, pozostávajúca zo siete cievy kŕmenie oka. 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 nízku odrazivosť (5-10%). Zvyšok dopadajúceho svetla je absorbovaný touto vrstvou. Pigmentácia sa líši v rôznych častiach cievovky. Takže v oblasti zadného pólu, kde sú cievy hustejšie, je pigmentácia silnejšia, takže sa táto časť membrány javí voľným okom ako škvrnitá hnedá. tmavá škvrna vyniká aj v oblasti centrálnej jamy. S nárastom, napríklad pri oftalmoskopii, je tu viditeľná malá škvrna spôsobená nerovnakou pigmentáciou buniek. Stupeň pigmentácie závisí od všeobecné sfarbenie. U brunetiek je pigmentácia silnejšia, u albínov úplne chýba, čo vedie k prudký pokles videnie, pretože jasné vonkajšie svetlo, ktoré prešlo cez skléru, je superponované na obraz predmetu tvoreného optickým systémom oka.
Jedným z podstatných rozdielov medzi optickým systémom oka a fotoaparátom je teda čiastočná priepustnosťškrupiny oka pre svetlo, čo za určitých podmienok spôsobuje rušenie vo forme závoja a znižuje kontrast hlavný obraz sietnice. Táto vlastnosť oka má pozitívna stránka, je široko používaný v oftalmológii na diagnostiku, napríklad s diafanoskopiou, s lokalizáciou lézií na očnom pozadí atď. Nie všetky zvieratá majú pigmentový epitel (napr. krokodíl má biely fundus). Dôsledok takého 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 malým otvorom - zrenicou, 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 sa prudko znižuje, vnímanie sa zhoršuje. Práca oka bez pigmentového epitelu pripomína dobre známe 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 bránicou, potom lekár vidí jasne osvetlený kruh na tmavom poli v funduse 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, premenená na nervové impulzy a mení sa na zrakový 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 spätne odráža a znovu vstupuje na povrch očného pozadia. Sekundárne odrazy majú veľmi malý vplyv na kvalitu obrazu a ďalšie odrazy nemajú praktický význam.
Teda efekt osvetlenia celého povrchu ľudskej sietnice odrazeným svetlom v dôsledku vysoký koeficient absorpcia pigmentového epitelu je nevýznamná, no napriek tomu ich pri zvažovaní práce oka netreba zanedbávať.
Článok z knihy: .
, šošovka a sklovec. Ich kombinácia sa nazýva dioptrický aparát. AT normálnych podmienkach dochádza k lomu (lomu) svetelných lúčov od zrakového terča 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 poskytuje šošovka prispôsobenie očnej gule objektom, ktoré sú na blízko alebo na veľké vzdialenosti. Keď vstúpia napríklad lúče svetla zo vzdialeného objektu normálne oko(s uvoľneným ciliárnym svalom), cieľ je zaostrený na sietnici. Ak je oko nasmerované na blízky predmet, zaostrí sa za sietnicu (t. j. obraz na nej je rozmazaný), až kým nedôjde k akomodácii. Ciliárny sval sa sťahuje, čím sa uvoľňuje 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, pretože oba zachytávajú vizuálne obrazy. Sietnica je však oveľa zložitejšia. Spracováva nepretržitú sekvenciu obrázkov a tiež posiela správy do mozgu o pohyboch vizuálnych objektov, varovné značenie, periodická zmena svetla a tmy a ďalšie vizuálne údaje o vonkajšom prostredí.
Hoci optická os ľudského oka prechádza uzlovým bodom šošovky a bodom sietnice medzi foveou a terčom zrakového nervu (obr. 35.2), okulomotorický systém orientuje očnú buľvu na miesto objektu, tzv. fixačný bod. Z tohto bodu prechádza lúč svetla cez uzlový bod a je zameraný na fossa; teda prebieha pozdĺž vizuálnej osi. Lúče zo zvyšku objektu sú zaostrené v oblasti sietnice okolo fovey (obr. 35.5).
Zameranie lúčov na sietnici závisí nielen od šošovky, ale aj od dúhovky. Dúhovka funguje ako clona kamery a reguluje nielen množstvo svetla vstupujúceho do oka, ale čo je dôležitejšie, hĺbku zorného poľa a sférickú aberáciu šošovky. So znižovaním priemeru zrenice sa hĺbka zorného poľa zväčšuje a svetelné lúče smerujú cez centrálnu časť zrenice, kde je sférická aberácia minimálna. K zmenám priemeru zrenice dochádza automaticky (t.j. reflexne) pri nastavovaní (akomodácii) oka na pozorovanie blízkych predmetov. Preto pri čítaní alebo iných očných aktivitách spojených s rozlišovaním malých predmetov sa kvalita obrazu zlepšuje optickým systémom oka.
Kvalitu obrazu ovplyvňuje ďalší faktor – rozptyl svetla. Je minimalizovaná obmedzením lúča svetla, ako aj jeho absorpciou pigmentom. cievnatka a pigmentová vrstva sietnice. V tomto smere oko opäť pripomína fotoaparát. Aj tam sa rozptylu svetla bráni obmedzením zväzku lúčov a jeho pohltením čiernym náterom. vnútorný povrch kamery.
Zaostrovanie obrazu je narušené, ak veľkosť zrenice nezodpovedá refrakčnej sile dioptrického aparátu. Pri krátkozrakosti (myopii) sú obrazy vzdialených predmetov zaostrené pred sietnicou, nedosahujú ju (obr. 35.6). Vada sa koriguje konkávnymi šošovkami. Naopak, pri hypermetropii (ďalekozrakosti) sú obrazy vzdialených predmetov zaostrené za sietnicou. Na odstránenie problému sú potrebné konvexné šošovky (obr. 35.6). Pravda, obraz sa dá dočasne zaostriť kvôli akomodácii, no unavia sa ciliárne svaly a unavia sa oči. 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. Znižuje účinnosť jeho akomodácie pri pohľade na blízke predmety (presbyopia). AT mladý vek 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 - až 2 dioptrie a menej. Presbyopia opravená konvexné šošovky.
Ľudské oko sa často uvádza ako príklad úžasného prírodného inžinierstva – ale súdiac podľa toho, že ide o jedno zo 40 zariadení, ktoré sa objavili počas evolúcie rôzne organizmy, mali by sme zmierniť náš antropocentrizmus a priznať, že štruktúrou ľudské oko nie je niečo dokonalé.
Príbeh o oku je najlepšie začať s fotónom. Kvantum elektromagnetického žiarenia pomaly letí striktne do oka nič netušiaceho okoloidúceho, 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. Pre vzduch je index lomu 1,000293, pre rohovku - 1,376. To znamená, že svetelný lúč v rohovke spomalí svoj pohyb 1,376-krát a odchýli sa 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 nútený vysielať do mozgu šialené množstvo signálov. Z prepätia vyhoria nervy ako drôty. Svaly v dúhovke sú nútené sťahovať sa tak silno, ako len môžu, v zúfalom pokuse uzavrieť zrenicu a ochrániť sietnicu.
A letí až k žiakovi. S ním je všetko jednoduché - toto je diera v dúhovke. Vďaka kruhovým a radiálnym svalom môže dúhovka zodpovedajúcim spôsobom zužovať a rozširovať zrenicu, čím reguluje množstvo svetla vstupujúceho do oka, podobne ako clona 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 menej ako rohovka, ale je pohyblivá. Šošovka visí na valcových svaloch, ktoré menia jej zakrivenie, čím nám umožňujú zaostrovať na predmety v rôznych vzdialenostiach od nás.
Práve so zameraním sa spájajú poruchy zraku. Najčastejšie ide o krátkozrakosť a ďalekozrakosť. Obraz sa v oboch prípadoch nezameriava na sietnicu, ako by mal, ale pred ňou (krátkozrakosť), prípadne za ňou (ďalekozrakosť). Môže za to oko, ktoré mení tvar z okrúhleho na oválny a následne sa sietnica od šošovky vzďaľuje alebo sa k nej približuje.
Po šošovke preletí fotón cez sklovec (priehľadné želé - 2/3 objemu celého oka, 99% - voda) priamo na sietnicu. Tu sa registrujú fotóny a posielajú sa správy o príchode pozdĺž nervov do mozgu.
Sietnica je vystlaná fotoreceptorovými bunkami: keď tam nie je svetlo, produkujú špeciálne látky – neurotransmitery, no akonáhle sa do nich dostane 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 je prelomový bod tam, 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 v ľudskom oku nastáva problém s logikou. Podvodná chobotnica, ktorá zrak v skutočnosti nepotrebuje, je v tomto zmysle oveľa dôslednejšia. U chobotníc fotón najskôr narazí na vrstvu čapíkov a tyčiniek na sietnici, tesne za nimi čaká vrstva neurónov a odošle 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 ich mozog nastaví photoshop. Ak si nasadíte okuliare, ktoré prevrátia obraz (prvýkrát sa to podarilo v roku 1896), za pár dní sa náš mozog naučí správne interpretovať takýto prevrátený obraz.
Začať.
Viditeľné svetlo je elektromagnetické vlny ku ktorému je naladená naša vízia. Ľudské oko môžete porovnať s rádiovou anténou, len bude citlivé nie na rádiové vlny, ale na iné frekvenčné pásmo. Ako svetlo človek vníma elektromagnetické vlny s dĺžkou približne 380 nm až 700 nm. (Nanometer je jedna miliardtina metra.) Vlny tohto konkrétneho rozsahu sa nazývajú viditeľné spektrum; na jednej strane susedí s ultrafialovým žiarením (tak drahé srdcu nadšencov opaľovania), na druhej s infračerveným spektrom (ktoré sme sami schopní generovať vo forme tepla vyžarovaného telom). Ľudské oko a mozog (najrýchlejší existujúci procesor) vizuálne obnovujú viditeľný obraz v reálnom čase. svet(často nielen viditeľné, ale aj imaginárne, ale o tomto - 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 uložený obraz v súbore. Vízia a fotografia sa často porovnávajú na fórach, názory sú veľmi odlišné. Tiež som sa rozhodol zhromaždiť niekoľko informácií a nakresliť analógie.
Pokúsme sa nájsť analógie v dizajne:
Rohovka pôsobí ako predný prvok šošovky, láme prichádzajúce svetlo a zároveň ako "UV filter" chrániaci povrch "šošovky"
Clona funguje ako clona, ktorá sa rozširuje alebo sťahuje v závislosti od požadovanej expozície. V skutočnosti je dúhovka, ktorá dáva očiam farbu, ktorá inšpiruje k poetickým prirovnaniam a pokusom „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 s fotografom namiereným objektívom fotoaparátu na scénu záujmu. ho.
Obraz skutočne vytvorený v oku je obrátený (ako v camere obscure); jeho korekciu vykonáva špeciálna časť mozgu, ktorá otáča obraz „z hlavy na nohu“. Novorodenci vidia svet bez takejto korekcie, takže niekedy posunú pohľad alebo načiahnu sa opačným smerom ako pohyb, ktorý sledujú. Experimenty s dospelými, ktorí nosili okuliare, ktoré prevracajú obraz do „nekorigovaného“ pohľadu, ukázali, že sa ľahko prispôsobia obrátenej perspektíve. Subjekty, ktoré si zložili okuliare, potrebovali podobný čas na to, aby sa znova „nastavili“.
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 pri zachovaní statických informácií.
Oblasť obrazu, na ktorú sa človek môže kedykoľvek zamerať, je len asi pol stupňa od zorného poľa. Zodpovedá „žltej škvrne“ a zvyšok obrazu zostáva rozostrený a smerom k okrajom zorného poľa sa stále viac rozmazáva.
Obraz je vytvorený z údajov zozbieraných receptormi oka citlivými na svetlo: tyčinkami a čapíkmi umiestnenými na jeho zadnom vnútornom povrchu – sietnici. Prútov je viac ako 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. Tyčinky, prvý typ buniek, sú citlivé na intenzitu svetla a na to, ako 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 svojou vnímavosťou k rôznym vlnovým dĺžkam alebo primárnym farbám, na ktoré sú naladené: kužeľa typu S pre krátke vlnové dĺžky – modré, kužeľa typu M pre stredné – zelené a typu L pre dlhé vlnové dĺžky – červená. Citlivosť zodpovedajúcich kužeľov na farby nie je rovnaká. To znamená, že množstvo svetla potrebné na vyvolanie (rovnakej intenzity dopadu) rovnakého pocitu intenzity je rozdielne pre kužele S, M a L. Tu je matrica digitálneho fotoaparátu - dokonca aj fotodiódy Zelená farba v každej bunke je dvakrát toľko fotodiód iných farieb, v dôsledku čoho je rozlíšenie takejto štruktúry maximálne v zelenej oblasti spektra, čo zodpovedá vlastnostiam ľudského videnia.
Farbu vidíme najmä v centrálnej časti zorného poľa – tu sa nachádzajú takmer všetky čapíky, ktoré sú citlivé na farby. V podmienkach nedostatku osvetlenia strácajú kužele svoj význam a informácie začínajú prichádzať z tyčí, ktoré vnímajú všetko monochromaticky. Preto veľa z toho, čo vidíme v noci, vyzerá čiernobielo.
Ale aj pri jasnom svetle zostávajú okraje zorného poľa monochromatické. Keď sa pozriete priamo pred seba a na okraji vášho zorného poľa sa objaví auto, nebudete vedieť rozoznať jeho farbu, kým sa vaše oko na chvíľu nepozrie jeho smerom.
Tyčinky sú mimoriadne citlivé na svetlo – 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 začne vidieť viac detailov obrazu mimo stredu, keď slnko klesá pod horizont.
Dá sa to ľahko skontrolovať pozorovaním hviezd jasná noc. Keď sa oko prispôsobí nedostatku svetla (úplné prispôsobenie trvá asi 30 minút), ak sa pozriete na jeden bod, začnete vidieť skupiny slabých hviezd ďaleko od bodu, kam sa pozeráte. Ak na ne presuniete svoj pohľad, zmiznú a v oblasti, kde bol váš pohľad zameraný pred pohybom, sa objavia nové skupiny.
Mnohé zvieratá (a takmer všetky vtáky) majú oveľa väčší 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 palíc, čo zlepšuje nočné videnie.
A teraz analógia.
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 dvoch 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 žltej škvrny v rozmedzí 60-80 stupňov). Preto v absolútne hodnoty oči sú podobné širokouhlej šošovke, ale celková perspektíva a priestorové vzťahy medzi objektmi v zornom poli sú podobné tým, ktoré sa získajú z "normálnej" šošovky. Na rozdiel od zaužívanej múdrosti, že ohniskové vzdialenosti „normálneho“ objektívu sú v rozsahu 50 – 55 mm, skutočná ohnisková vzdialenosť bežného objektívu je 43 mm.
Prenesením celkového zorného poľa do systému 24*36 mm dostaneme – pri zohľadnení mnohých faktorov, ako sú svetelné podmienky, vzdialenosť objektu, vek a zdravotný stav osoby – ohniskovú vzdialenosť od 22 do 24 mm (ohnisková 22,3 mm získalo najviac hlasov ako najbližšie k obrazu ľudského zraku).
Niekedy sa vyskytujú čísla v ohniskovej vzdialenosti 17 mm (alebo presnejšie v 16,7 mm). Toto ohnisko sa získa odpudzovaním z obrazu vytvoreného vo vnútri oka. Vstupný uhol poskytuje ekvivalentnú ohniskovú vzdialenosť 22-24 mm, výstupný - 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 neboli zhromaždené súčasne, ide o spracovanie prúdu. A stále nie je jasná otázka metód spracovania a algoritmov. A treba tiež brať do úvahy zmeny súvisiace s vekom a zdravotný stav.
Zvyčajne označované ako 324 megapixelov je údaj založený na zornom poli 24 mm objektívu na 35 mm fotoaparáte (90 stupňov) a rozlišovacej schopnosti oka. Ak sa pokúsime nájsť nejaký absolútny údaj, pričom každú tyčinku s kužeľom berieme ako plnohodnotný pixel, dostaneme približne 130 megapixelov. Čísla sa zdajú nesprávne: fotografia sa snaží o detail „od okraja po okraj“ a ľudské oko vidí len malý zlomok scény v jedinom časovom okamihu „ostro a detailne“. 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 hlavne tyčinky združené v až niekoľkotisícových skupinách okolo gangliových buniek – akési zosilňovače signálu).
Kde je potom hranica?
Jedným z odhadov je, že 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 predstavuje maximálny detail, ktorý je ľudské oko schopné.
Oko a ISO
Ďalšia otázka, na ktorú je takmer nemožné jednoznačne odpovedať. Faktom je, že na rozdiel od matríc filmu a digitálnych fotoaparátov oko nemá prirodzenú (alebo základnú) citlivosť a jeho schopnosť prispôsobiť sa svetelným podmienkam je jednoducho úžasná – vidíme ako na slnkom zaliatej pláži, tak aj v tieni. ulička 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 si odpovedzme na otázku o kontraste / dynamickom rozsahu: pri 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- s úplným mesiacom na dohľad - ku hviezdam) dosahuje milión ku jednej.
Clona a rýchlosť uzávierky
Na základe úplne rozšírenej zrenice je maximálna clona ľudského oka približne f/2,4; podľa iných odhadov od f / 2,1 do f / 3,8. Veľa závisí od veku človeka a jeho zdravotného stavu. Minimálna clona – do akej miery 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 ľahko deteguje záblesky svetla trvajúce 1/100 sekundy a v experimentálnych podmienkach až 1/200 sekundy alebo kratšie, v závislosti od okolitého svetla.
Mŕtve 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 optický vrchol. Na tomto "vrchu" nie sú žiadne tyče a kužele - ukazuje sa pomerne veľký slepý bod - skupina zlomených pixelov.
Ak máte záujem, urobte malý experiment: zatvorte ľavé oko a pozerajte sa pravým okom priamo na znamienko „+“ na obrázku nižšie, postupne sa približujte k monitoru. V určitej vzdialenosti – niekde medzi 30-40 centimetrami od obrázka – už ikonu „*“ neuvidíte. Môžete tiež nechať zmiznúť „plus“ pri pohľade na „hviezdičku“ ľavé oko zatvorením pravého. Tieto slepé miesta nijako zvlášť neovplyvňujú videnie - mozog vypĺňa medzery údajmi - je to veľmi podobné procesu zbavovania sa rozbitých a horúcich pixelov na matrici v reálnom čase.
Amslerova mriežka
Nechcem hovoriť o neduhoch, ale nutnosť zahrnúť do článku aspoň jeden testovací cieľ ma núti. A zrazu to niekomu pomôže včas rozpoznať začínajúce problémy so zrakom. takže, vekom podmienená degenerácia makuly(AMD) ovplyvňuje maculu lutea zodpovednú za pikantnosť centrálne videnie- v strede poľa sa objaví mŕtvy bod. Je ľahké skontrolovať víziu sami pomocou "Amslerovej mriežky" - listu papiera v klietke s rozmermi 10 x 10 cm s čiernou bodkou v strede. Pozrite sa na bodku v strede "Amslerovej mriežky". Obrázok vpravo ukazuje príklad toho, ako by mala vyzerať Amslerova mriežka zdravé videnie. Ak čiary v blízkosti bodu vyzerajú rozmazane, existuje možnosť AMD a stojí za to kontaktovať optometristu.
O glaukóme a skotómoch mlčme – dosť hororových príbehov.
Amslerova mriežka s možnými problémami
Ak sa na Amslerovej mriežke objavia výpadky alebo skreslenie čiar, overte si to u optometrista.
Zaostrovacie senzory alebo žltý bod.
Miesto najlepšia ostrosť videnie v sietnici – nazývané „žltá škvrna“ prítomná 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 tvorí pred alebo za sietnicou. Na úpravu zájdu buď do servisného strediska (oftalmológovia), alebo použijú mikroúpravu: pomocou okuliarov s konkávnymi šošovkami na predné zaostrenie (krátkozrakosť, alias myopia) a okuliarov s vypuklými šošovkami na zadné zaostrenie (ďalekozrakosť, alias hypermetropia).
ďalekozrakosť
Konečne
A akým okom sa pozeráme do hľadáčika? Medzi amatérskymi fotografmi málokedy spomínajú vedúce a hnané oko. Je to veľmi jednoduché skontrolovať: vezmite nepriehľadnú obrazovku s malým otvorom (hárok papiera s otvorom veľkosti mince) a pozerajte sa na vzdialený predmet cez otvor 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. Pri práci s kamerou a pri pohľade do nej predným okom nemôžete prižmúriť druhé oko.
A ešte nejaké zaujímavé samotesty od A. R. Luriu:
Prekrížte si ruky na hrudi v Napoleonovej póze. Dominantná ruka bude navrchu.
Prepleťte si prsty niekoľkokrát za sebou. Pri vykonávaní malých pohybov vedie palec 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 silne pohybuje so zatvoreným ľavým okom, potom je ľavé oko vedúce a naopak.
Vedúca noha je tá, ktorú odtlačíte pri skoku.
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 práve ľudské videnie je jedným z najkomplexnejších a najúžasnejších vizuálnych systémov na našej planéte. Keby nebolo vidu, s najväčšou pravdepodobnosťou by sme žili len v tme.
Ľudské oko má dokonalú štruktúru a poskytuje videnie nielen farebne, ale aj trojrozmerne a s najvyššou ostrosťou. Má schopnosť okamžite meniť zaostrenie na rôzne vzdialenosti, regulovať množstvo prichádzajúceho svetla, rozlišovať medzi obrovským množstvom farieb a podobne. veľká kvantita odtiene, správne sférické a chromatické aberácie a pod. S mozgom oka je spojených šesť úrovní sietnice, v ktorej ešte pred odoslaním informácie do mozgu prechádzajú dáta cez stupeň kompresie.
Ako je však usporiadaná naša vízia? Ako zosilnením farby odrazenej od predmetov ju transformujeme na obraz? Ak sa nad tým vážne zamyslíme, môžeme dospieť k záveru, že zariadenie ľudského zrakového systému je „premyslené“ do najmenších detailov prírodou, ktorá ho vytvorila. Ak chcete veriť, že Stvoriteľ alebo niečo iné Veľká sila, potom im túto zásluhu môžete pripísať. Ale nerozumieme, ale pokračujme v rozhovore o zariadení zraku.
Obrovské množstvo detailov
Štruktúru oka a jeho fyziológiu možno bezpochyby nazvať naozaj ideálnou. Zamyslite sa sami: obe oči sú v kostných jamkách lebky, ktoré ich chránia pred všetkými druhmi poškodenia, ale vyčnievajú z nich len preto, aby bol zabezpečený čo najširší horizontálny výhľad.
Vzdialenosť, v ktorej sú oči 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 pomyslí, čo by sa stalo, keby naše oči boli štvorcové alebo trojuholníkové alebo by ich pohyb bol chaotický – to by spôsobilo, že videnie je obmedzené, chaotické a neúčinné.
Zariadenie oka je teda mimoriadne komplikované, ale presne to robí. možná práca asi štyri desiatky jeho rôznych komponentov. A aj keby tam nebol ani jeden z týchto prvkov, proces videnia by sa prestal vykonávať tak, ako by sa mal vykonávať.
Ak chcete vidieť, aké zložité je oko, odporúčame vám obrátiť svoju pozornosť na obrázok nižšie.
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, inhibuje vývoj krvných ciev - proces, ktorý sa vyskytuje takmer v každom tkanive. Ľudské telo. V prípade, že by rohovka nebola priehľadná, na ostatných zložkách zrakového systému by nezáležalo.
Rohovka okrem iného zabraňuje smeti, prachu a iným 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 membrána umiestnená 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 s dúhovkou, a to vďaka jej jedinečnej štruktúre, pretože pozostáva z dvoch rôznych typov svalového tkaniva (aj tu sú svaly!). Prvý sval je kruhový kompresný - je umiestnený v dúhovke kruhovým spôsobom. Keď je svetlo jasné, sťahuje sa, v dôsledku čoho sa zrenička sťahuje, akoby ju sval ťahal dovnútra. Druhý sval sa rozširuje – nachádza sa radiálne, t.j. pozdĺž polomeru dúhovky, ktorý možno porovnať s lúčmi v kolese. V tmavom svetle sa tento druhý sval stiahne a dúhovka otvorí zrenicu.
Mnoho ľudí stále pociťuje určité ťažkosti, keď sa snažia vysvetliť, ako prebieha formovanie 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 šošovkou za dúhovkou. Šošovka je optický prvok, ktorý má tvar konvexnej podlhovastej gule. Šošovka je úplne hladká a priehľadná, nie sú v nej žiadne cievy a je umiestnená v elastickom vrecku.
Svetlo sa pri prechode šošovkou láme a potom sa zaostrí na sietnicovú jamku - 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 sa taký zložitý systém zmestí len do jednej očnej gule (len si pomyslite, ako by mohol vyzerať človek, ak by napríklad na zaostrenie svetelných lúčov vychádzajúcich z predmetov bol potrebný meter!).
Nemenej zaujímavá je skutočnosť, že kombinovaná refrakčná sila týchto dvoch prvkov (rohovky a šošovky) je vo vynikajúcom pomere 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 to ešte zaujímavejšie, pretože v tejto situácii je lom svetelných lúčov ešte silnejší. To je zabezpečené zvýšením zakrivenia šošovky. Šošovka je pomocou ciliárnych pásikov pripojená k ciliárnemu svalu, ktorý stiahnutím umožňuje šošovke nadobudnúť vypuklejší tvar, čím sa zvyšuje jej refrakčná sila.
A tu opäť nemožno nespomenúť najzložitejšiu štruktúru šošovky: pozostáva z mnohých vlákien, ktoré pozostávajú z buniek navzájom spojených a tenké pásy ju spájajú s ciliárnym telom. Zaostrovanie sa vykonáva pod kontrolou mozgu extrémne rýchlo a úplne „automaticky“ - človek nemôže vykonávať takýto proces vedome.
Význam slova "film"
Výsledkom zaostrenia je zaostrenie obrazu na sietnici, čo je viacvrstvové tkanivo citlivé na svetlo, ktoré pokrýva späť očná buľva. Sietnica obsahuje približne 137 000 000 fotoreceptorov (na porovnanie možno uviesť moderné digitálne fotoaparáty, v ktorých nie je viac ako 10 000 000 takýchto zmyslových prvkov). Takýto obrovský počet fotoreceptorov je spôsobený tým, že sú umiestnené extrémne husto - asi 400 000 na 1 mm².
Nebolo by zbytočné tu citovať slová mikrobiológa Alana L. Gillena, ktorý vo svojej knihe „Body by Design“ hovorí o sietnici 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 ich dokáže spracovať len niekoľko tisíc. Ale ešte úžasnejšie je, že ľudské oko dokáže zachytiť niekoľko fotónov aj v tme.
Celkovo sa sietnica skladá z 10 vrstiev fotoreceptorových buniek, z ktorých 6 vrstiev sú vrstvy svetlocitlivých buniek. 2 typy fotoreceptorov majú 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 dokážu rozlíšiť farby - optimálne fungovanie kužeľov je zaznamenané v denná dni.
Vďaka práci fotoreceptorov sa svetelné lúče premieňajú na komplexy elektrických impulzov a posielajú sa do mozgu na neuveriteľné vysoká rýchlosť, a tieto impulzy sami prekonávajú 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 sami spracované presmerujú na gangliové bunky, viac ako milión axónov (neuritov, cez ktoré sa prenášajú nervové impulzy), ktoré tvoria jeden optický nerv cez ktorý sa posielajú dáta do mozgu.
dve vrstvy intermediárne neuróny, pred odoslaním vizuálnych údajov do mozgu, prispievajú k paralelnému spracovaniu týchto informácií šiestimi úrovňami vnímania umiestnenými v sietnici oka. 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 oveľa viac je neznámych, ale aj to, čo dnes vedecký svet môže poskytnúť, je dosť na to, aby sme boli ohromení.
Pomocou dvoch očí sa vytvárajú dva „obrazy“ sveta, ktorý človeka obklopuje – jeden pre každú sietnicu. Oba „obrazy“ sa prenášajú do mozgu a v skutočnosti človek vidí dva obrazy súčasne. Ale ako?
A tu je vec: bod sietnice jedného oka sa presne zhoduje s bodom sietnice druhého, a to znamená, že oba obrazy, ktoré sa dostanú do mozgu, sa môžu na seba navrstviť a spojiť, aby vytvorili jeden obraz. Informácie prijaté fotoreceptormi každého z očí sa zbiehajú zraková kôra mozgu, kde sa objaví jeden obraz.
Vzhľadom na to, že obe oči môžu mať odlišnú projekciu, môžu byť pozorované nejaké nezrovnalosti, ale mozog porovnáva a spája obrazy tak, že človek nepociťuje žiadne nezrovnalosti. Nielen to, 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 prevrátené, ale „na výstupe“ dostaneme obraz, na ktorý sme zvyknutí.
Navyše, v sietnici je obraz vertikálne rozdelený mozgom na dve časti - cez čiaru, ktorá prechádza cez sietnicovú jamku. Ľavé časti obrázkov nasnímaných oboma očami sú presmerované do a pravé časti sú presmerované doľava. Každá z hemisfér pozerajúceho sa človeka teda prijíma údaje len z jednej časti toho, čo vidí. A opäť – „na výstupe“ dostaneme solídny obraz bez akýchkoľvek stôp po spojení.
Separácia obrazu a extrémne zložité optické dráhy spôsobujú, že mozog vidí oddelene každou zo svojich hemisfér pomocou každého z očí. To vám umožňuje urýchliť spracovanie toku prichádzajúcich informácií a tiež poskytuje videnie jedným okom, ak človek z nejakého dôvodu prestane vidieť druhým.
Možno 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 pozorované.
Ďalší z dôležité prvky vizuálny systém je. Nie je možné podceňovať dôležitosť tohto problému, pretože. aby sme zrak vôbec mohli správne používať, musíme vedieť oči otáčať, dvíhať, spúšťať, skrátka hýbať očami.
Celkovo možno rozlíšiť 6 vonkajších svalov, ktoré sa spájajú s vonkajším povrchom očnej gule. Tieto svaly zahŕňajú 4 priame (dolné, horné, bočné a stredné) a 2 šikmé (dolné a horné).
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).
Pri otáčaní dvoch očí sa automaticky zmení pohyb všetkých 12 svalov (6 svalov na každé oko). A je pozoruhodné, že tento proces je nepretržitý a veľmi dobre koordinovaný.
Podľa známeho oftalmológa Petra Jeniho kontrola a koordinácia spojenia 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 až 700 ° za sekundu) a skombinujeme to všetko, dostaneme mobil oko, ktoré je z hľadiska výkonu skutočne fenomenálne.systém. A tým, že má človek dve oči, je to ešte ťažšie – pri synchrónnom pohybe očí je potrebná rovnaká svalová inervácia.
Svaly, ktoré otáčajú oči, sa líšia od svalov kostry, pretože sú tvorené mnohými rôznymi vláknami a sú ovládané ešte väčším počtom neurónov, inak by presnosť pohybov bola nemožná. 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. Práve na to je určený „integrovaný čistiaci systém“, ktorý pozostáva z obočia, viečok, mihalníc a slzných žliaz, ak sa to tak dá nazvať.
Pomocou slzných žliaz sa pravidelne vytvára lepkavá tekutina, ktorá sa pohybuje pomalou rýchlosťou vonkajší povrch očná buľva. Táto kvapalina odplavuje rôzne nečistoty (prach atď.) z rohovky, potom vstupuje 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 plnia funkciu čističov skla – oči čistia a zvlhčujú vďaka mimovoľnému žmurkaniu v intervale 10-15 sekúnd. Spolu s očnými viečkami fungujú aj mihalnice, ktoré zabraňujú vniknutiu nečistôt, nečistôt, mikróbov atď.
Ak by očné viečka neplnili svoju funkciu, oči človeka by postupne vysychali a pokrývali by sa jazvami. Keby to tak nebolo slzovod, oči by boli neustále zaplavované slznou tekutinou. Ak by človek nežmurkal, dostali by sa mu do očí trosky a mohol by dokonca oslepnúť. všetky " čistiaci systém“ by mala zahŕňať prácu všetkých prvkov bez výnimky, inak by jednoducho prestala fungovať.
Oči ako indikátor stavu
Oči človeka sú schopné prenášať veľa informácií v procese jeho interakcie s inými ľuďmi a svetom okolo neho. Oči môžu vyžarovať lásku, horieť hnevom, odzrkadľovať radosť, strach alebo úzkosť alebo únavu. Oči ukazujú, kam sa človek pozerá, či ho niečo zaujíma alebo nie.
Napríklad, keď ľudia pri rozhovore s niekým prevracajú oči, môže sa to interpretovať úplne inak ako bežný pohľad nahor. Veľké oči u detí vyvolávajú rozkoš a nežnosť vo svojom okolí. A stav žiakov odráža stav vedomia, v ktorom tento momentčas je človek. Oči sú indikátorom života a smrti, ak hovoríme v globálnom zmysle. Možno z tohto dôvodu sa nazývajú „zrkadlom“ duše.
Namiesto záveru
V tejto lekcii sme skúmali štruktúru ľudského zrakového systému. Prirodzene nám chýbalo veľa detailov (táto téma je sama o sebe veľmi obsiahla a je problematické ju vtesnať do rámca jednej lekcie), no napriek tomu sme sa snažili látku sprostredkovať tak, aby ste mali jasnú predstavu, AKO človek vidí.
Nemohli ste si nevšimnúť, že ako zložitosť, tak aj možnosti oka dovoľujú tomuto orgánu mnohonásobne prekročiť aj to 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 v priebehu rokov sa zrak môže zhoršiť, t.e. zrakový systém začne 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 rozvoja 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 absolvovanie. Upozorňujeme, že otázky sú zakaždým iné a možnosti sú pomiešané.
