Фокусное расстояние глаза человека: Человеческий глаз

Содержание

Человеческий глаз

Человеческий глаз — сложная оптическая система. Любая оптическая система – это система линз.Линзы человеческого глаза -роговица и хрусталик. Каждая линза имеет свое фокусное расстояние фокус, на котором формируется четкое изображение при преломлении световых лучей от бесконечно удаленных предметов. Это величина постоянная. В здоровом глазу фокусное расстояние равно 23,5-24 мм. На этом расстоянии располагается сетчатка глаза. Такой глаз видит четко. От сетчатки по зрительному нерву информация об увиденных предметах передается для анализа в головной мозг.

Здоровый глаз – изображение формируется четко на сетчатке глаза, острота зрения 100%, легко читает 10 строчек при проверке остроты зрения.

Основные причины плохого зрения.

Близорукость (миопия — лат. название) – изображение формируется перед сетчаткой. Причиной может быть либо увеличение длины глаза или большая преломляющая сила линз глаза (роговицы или хрусталика), при этом фокусное расстояние будет небольшим.

Зрение будет нечетким вдаль.
Дальнозоркость(гиперметропия) – изображение формируется за сетчаткой, фокусное расстояние меньше 23,5-24 мм, роговица слабой оптической силы. Изображение будет нечетким.

Астигматизм – роговица имеет два различных преломления света- разные оптические силы перпендикулярные друг другу, соответственно два фокусных расстояния.Изображение получается не ввиде точки, а ввиде прямой.Изображения частично четкое, частично нет.

Пресбиопия (возрастные изменения) — после 40 лет у любого человека происходят активные изменения в организме. Меняется прозрачность хрусталика, нарушается эластичность тканей, теряется способность фокусировать изображение. Появляется необходимость использовать очки на ближних и средних дистанциях. С годами возрастные изменения прогрессируют и теряется четкость изображения вдаль. Появляется необходимость использовать очки для дали вместе с очками для близи и очками на средних расстояниях.

Близорукость и пресбиопия. Если исходно у человека была близорукость, то после 40 лет он использует очки вдаль и снимает их вблизи, приближая текст близко к глазам. Это приводит к развитию скрытого косоглазия и дискомфорту. Не допустить это возможно только использованием очков для близи.

Дальнозоркость и пресбиопия. Для четкости изображения используются очки с увеличением исходной оптической силой от 0,5 диоптрий и больше в зависимости от возраста. Появляется потребность в дополнительной коррекции на средних расстояниях.

Астигматизм и пресбиопия. В зависимости от исходных данных и возраста к астигматической составляющей буде присоединяться необходимая коррекция для четкости видения на разных дистанциях.

Какое зрение считается нормальным

Нормальное зрение — это зрение без отклонений в зрительной системе. В первую очередь, нормальное зрение связано с нормальным преломлением светового луча в глазу. Это значит, что линзы, роговица и хрусталик фокусируют образ изображения точно на сетчатке глаза, а не перед ним и не за ним, причём в ее центре, на жёлтом пятне.

У каждого человека своя норма зрения. Определяется она тем, какую строчку видит человек по таблице Головина-Сивцева. Привычная нам единица (1,0) означает, что человек видит 10-ю строчку без средств коррекции, это его нормальное зрение. Единица (1,0) также соответствует 100%.

А теперь расскажем немного больше о физической сущности нормального зрения.
Какое фокусное расстояние здорового глаза?

Глаз – это сложная оптическая система, которая состоит из биологических линз. Каждая глазная линза имеет свое фокусное расстояние, при котором в глазу на сетчатке проектируется отчетливый образ зрительных объектов. Фокусное расстояние имеет свою постоянную величину и напрямую зависит от изогнутости биологической линзы.

Перед попаданием на сетчатку глаза световой луч проходит через роговицу, затем через хрусталик, после чего преломляется и фокусируется на сетчатке.
Глаз, который воспринимает зрительную информацию без искажений, имеет фокусное расстояние равное расстоянию между двумя линзами, которые находятся между сетчаткой и роговицей. В среднем данное расстояние у взрослого человека составляет около 23-24 мм. Такое фокусное расстояние позволяет глазу нормально воспринимать зрительную информацию. При различии в этих расстояниях зрительная информация фокусируется не точно на сетчатке, возникают искажения.
Таким образом и получается, что нормальное зрение – это зрение, при котором зрительная информация проектируется точно на сетчатку глазного яблока, без искажения. И у каждого человека своё фокусное расстояние и своя норма зрения.

Нарушение рефракции

Преломление световых лучей в глазу называется рефракцией, сила преломления световых лучей измеряется в диоптриях.

Если свет преломляется правильно, зрительное изображение фокусируется точно на сетчатку глаза.

Неправильное преломление световых лучей (нарушение рефракции) приводит к развитию и появлению таких заболеваний, как дальнозоркость, близорукость, астигматизм. При их наличии человек видит изображение размытым, нечетким, двоящимся, плохо видит вдали или вблизи. Для коррекции нарушения рефракции используются медицинские очки и контактные линзы, которые заставляют световой луч фокусироваться на сетчатке глаза и делают изображение чётким.

Определить, есть ли у вас отклонения в работе зрительной системы или вы обладаете нормальным зрением, вы можете, пройдя полную диагностику зрения в «Клинике микрохирургии «ГЛАЗ» имени академика С.Н. Федорова».

Стоимость полной комплексной диагностики зрения в Клинике микрохирургии «Глаз» (г. Екатеринбург)

В Клинике микрохирургии «Глаз» (г. Екатеринбург) проводится полное обследование и диагностика зрения. Обследование проводится без очередей и долгих ожиданий, на самом современном оборудовании, высококвалифицированными офтальмологами. В случае, если вам поставлен диагноз того или иного заболевания зрения, офтальмолог назначит всё необходимое лечение, операции (по показаниям), а также регулярный контроль.

Какое фокусное расстояние объектива наиболее близко напоминает перспективу человеческого глаза?

Я помню, как смотрел в видоискатель одним глазом, а вокруг — другим, полагая, что он будет соответствовать «естественному» размеру. Это было около 55 мм. Но это не обязательно верно …

Плюс это зависит от характера печати! Посмотрите на окончательный вариант. Скажем, фото 4 на 6, на расстоянии чтения. Поднимите его, оставив расстояние до глаза одинаковым, и оно должно выглядеть точно так же, как в исходном положении проволочной рамки (окна).

Так что это зависит от размера отпечатка и расстояния просмотра. Обрезка изменяет это, а это означает, что вам понадобится более короткая линза, если вы планируете поля для обрезки позже. Современный компьютерный просмотр, вероятно, отличается от «печати», и даже 4 на 6 — это не то, что использовалось для этого.

Если вы хотите, чтобы люди не выглядели смешно, используйте определенную длину телефото.

Задняя часть глаза не является плоской, и проекция не «корректируется» (но отображение того, какой пиксель находится там, где не действует эффект проецирования), так что на самом деле такого не бывает без специального оборудования.

Однако на расстоянии считывания сканирование макулы над «окном» дает эффект, довольно близкий к плоскому, за исключением того, что у вас два глаза, и они не могут совмещаться одновременно, а восприятие корректируется с учетом расположения глаз. против оси вращения головы, и это показывает видимые различия, если вы проследите окно против удержания обычной фотографии.

Но чтобы быть точным в том, что имеется в виду, и чтобы показать, что оно точное, «окно» — это определение, которое нужно использовать. Это то, что делают режиссеры, когда они протягивают руку, чтобы определить углы кадра.

Если отпечаток удерживается таким образом, что лицо человека в натуральную величину (поместите его там, где должно быть окно), оно выглядит нежелательным, если вы находитесь ближе к окну печати / окну, чем вы бы обычно смотрели на человека.

Человеческий глаз против камеры

📷 Человек видит свет, который отражается от предмета. Любой фото и видео приборы подражают глазу — они так же принимают свет и преображают его в изображение.

📷 Есть мнение, что объектив с фокусным расстоянием в 50 мм снимают максимально приближено к тому, что видит человек. У человека бинокулярное зрение — у него два глаза, которые видят непрерывно. И фокусное расстояние у каждого глаза — примерно 23 миллиметра, а угол зрения около 130 градусов. Это больше соответствует характеристикам широкоугольного объектива с фокусным расстоянием 6-8 миллиметров. Но цветопередача действительно больше похожа у 50 миллиметрового объектива.

📷 Свет попадает в глаз через роговицу, она его преломляет, дальше зрачок приспосабливается к свету. Свет проходит к хрусталику, там меняет форму и проецируется на сетчатку, где цветовые палочки и колбочки по нервам передаёт информацию в мозг.

📷 Глаз — это только прибор, который передаёт информацию. Обрабатывает ее и интерпретирует мозг. За секунду мозг получает более одного мегабайта информации от глаз. Отчасти поэтому люди по-разному воспринимают оттенки и цвета.

📷 Глаз видит цвета по-разному. Лучше всего он видит зелёный, чтобы в джунглях видеть хищников.

📷 Если свет очень тусклый, то зрение меняется на сумеречное и в этот момент глаз лучше различает синий цвет.

📷 Фотокамеру можно настроить по-разному, но из-за разнообразия восприятия цвета глазом, не получится воспроизвести абсолютно точно оттенок.

📷 У человека есть механизм рефлекторного слияния изображения. Он выражен в одновременном раздражении неодинаковых элементов в сетчатке глаза. Человек не видит двоения предмета благодаря распределению функций между глазами. Этот же механизм позволяет нам лучше, чем животным, определять расстояние до объекта и формирует ощущение рельефа.

О том, почему фотокамера не может быть такой же, как глаз рассказывает Данила Саранин, кандидат технических наук. Запись эфира слушайте на сайте радио «Маяк»

Просмотров: 1 008

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings. REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings. LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Как захватить именно ту сцену, как мои глаза могут видеть?

Один из вопросов, пытаясь подражать человеческому взору на фотографии, является поле зрения.

Точки зрения мы видим, что функция относительного фокусного расстояния-это по большому счету примерно точки зрения 50мм объектива на полный кадр датчика или 32мм на ДХ датчик, но тогда проблема вовсе’т зрения, это’s в поле зрения. Думаю, что картины, которые вы видите в 50мм и теперь расширить поле зрения, как это было бы при съемке панорамы.

Если вы взяли на «человека» по фотографии, вы бы увидели, почти на 180 градусов по горизонтали и около 120 градусов по вертикали, тем не менее, поддерживаем точки зрения среднего фокусного расстояния.

Взять эту грубую схему глаз (зеленый) и цифровой зеркальной датчик (синий). Вы’МР обратите внимание, что фокусное расстояние точно такое же, как для медиумов, около 17 мм, но угол, что сетчатка расширяет круг гораздо больше чем у датчика.

Он видит большее поле зрения, с тем же фокусным расстоянием. Это почему датчик ДХ приравнивает к в поле зрения в 1,6 раза меньше, чем у 35-мм сенсор, но в то же фокусное расстояние, перспектива не меняется. Он просто захватывает меньшую площадь сцены.

Панорамы-это способ эмуляции поле зрения что-то вроде человеческого глаза, сохраняя при этом льстить и более реалистичной точки зрения.


Следующий вопрос — динамический диапазон. Средний динамический диапазон цифровых зеркальных размера датчиков примерно 11 остановок света. Это означает, что он может записать различие между 11 удвоений интенсивности света. 1, 2, 4, 8, 16, 32, и т. д. Насколько точна другая история. 14 бит лучше, чем 12, А 12 лучше, чем 8 бит, но аналог даже лучше, чем 14-битный цифровой.

В то время как полную профессиональную рама способна снимать до и свыше 13 остановок на хороший день, является внушительный по современным меркам, это не’т даже приблизиться к человеческому глазу.

Человеческий глаз порой способен различать разницу между примерно 18 до 20 остановок интенсивности, в очень сырую измерения. Это означает, что черная тень, что видит ваша камера может быть легко увидеть в деталях человеческим глазом, в то же время видеть яркие детали в сцене*. Это когда динамический диапазон цифрового датчика в настоящее время падает.

Он просто не может отличить такие дико разные интенсивности света одновременно. Иногда это’s так плохо, что вы с У К либо выставить на мелирование или выставить на тени и сосать его, даже когда своими глазами можно увидеть, как хорошо.

HDR-это способ эмуляции динамического диапазона человеческого глаза, но все еще ограничены средства, на котором он рассматривается, а также способа его обработки.


Другой вопрос, что пока он’ы прогулка в парке для нас, так как наш мозг устроен так, чтобы видеть этот путь, только ямка видит в мельчайших подробностях. Периферийное зрение, а стороны, и в первую очередь там, чтобы увидеть движения, которые могут помочь нам определить, что происходит вокруг нас или предупредить нас об опасности и начинают борьбу или ответ полета.

Если вы были имитировать это на фотографии, то изображение будет иметь небольшой зоны фокусировки в центре, и изображение быстро стирается, как вы двигаться к краям.


Есть и другие вопросы, которые я либо не затронуты, либо не знаю о себе, но я думаю в конце дня, фотография на самом деле не означало, чтобы «повторить» и человеческий опыт, это’s означает, чтобы захватить момент, чтобы создать реакцию или эмоцию, или фотографировать, или получить большую зарплату от клиента 🙂

Расстояние нормального зрения — Энциклопедия по машиностроению XXL

Следует отметить, что наибольшая скорость перемещения объекта наблюдения, при которой возникает впечатление сплоШ ной полосы вместо движения, колеблется в пределах 8,4. .. 21 в миллисекунду на расстоянии нормального зрения 250… 300 мм и зависит от условий освещения.  [c.166]

Лупа образует мнимое изображение предмета, помещенного вблизи ее фокуса на расстоянии нормального зрения от глаза. Это расстояние условно принимается равным 250 мм. Увеличение лупы (Г), определяется делением расстояния нормального зрения / = 250 мм на фокусное расстояние лупы /  [c.5]


Оптическая схема инструментальных и универсальных микроскопов основана на принципе классического микроскопа (рис. 84, а). Рассматриваемая через микроскоп деталь А —А находится между передними главным и двойным фокусами. Полученное изображение детали А —А —действительное и увеличенное объективом I— располагается между окуляром 2 и объективом 1. Через окуляр 2 можно увидеть увеличенное окуляром 2 изображение детали Лг — 2. Увеличение микроскопа характеризуется отношением угла зрения невооруженным глазом на расстоянии нормального зрения (рис. 84, б) к углу зрения с оптическим пробором.  [c.166]

Приближая предмет к глазу, мы уменьшаем ту часть предмета которая вырезается предельным физиологическим углом, и, следовательно, получаем возможность различать более мелкие детали. Однако приближение объекта ограничено способностью к аккомодации, и для нормального глаза наиболее удобным оказывается расстояние 25 см (расстояние наилучшего зрения). Делая усилие, нормальный молодой глаз может рассматривать предмет и с расстояния до 10 см. Близорукий глаз допускает уменьшение этого расстояния и поэтому может различать более мелкие детали. Дальнозоркий глаз, в частности глаз пожилых людей, затрудняется Б различении деталей (например, чтение).  [c.328]

Опасность поражения глаз и ожоги. Яркость незащищенной электрической дуги превышает 1,6-10 кд/м Нормальное зрение человека способно безболезненно воспринимать яркость не более 10″ кд/м . Вредное воздействие оказывают также ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Они вызывают воспаление слизистой оболочки глаз при нахождении в течение 10…30 с на расстоянии до 1 м от источника излучения и при более продолжительном воздействии в радиусе до 5 м. Результат облучения — резкая боль в глазах.  [c.386]

Макродефекты могут быть мелкими и крупными. Мелкими называют дефекты, например поры, трещины, включения, различимые только с использованием лупы (увеличение до 6х). Крупными порами, включениями и т.п. называют такие, которые при нормальном зрении различимы на стандартном расстоянии 25 см.  [c.86]

По практическим соображениям, различают крупные, мелкие и микроскопические поры, включения и трещины. Крупными называют такие, которые при нормальном зрении различимы на стандартном расстоянии 250 мм. Мелкие — различимы только с применением лупы (увеличение до 6х). Микроскопические — различимы при увеличении выше 6х  [c.158]

Человеческий глаз неодинаково реагирует на различные длины волн электромагнитного излучения в пределах видимого диапазона (цвета). Разрешающая способность зрения е, т.е. способность различать мелкие детали изображения, зависит от цветности, яркости, контраста и времени наблюдения объекта контроля. Она максимальна в белом или желтом свете при яркости 10… 100 кд/м высоком контрасте объекта ([К] > 0,5) и времени наблюдения 5…20 с. При данных условиях и расстоянии наилучшего зрения до объекта X =250 мм угловая разрешающая способность глаза а = 1″. Линейное разрешение в плоскости объекта контроля е = 8ша 250 0,0003 = 0,08 мм. Реальный минимальный размер дефекта, который надежно выявляется при визуальном контроле, зависит также от личных качеств наблюдателя (зрения, опыта и т. д.). Ориентировочно полагают, что наблюдатель с нормальным зрением при визуальном контроле на расстоянии наилучшего зрения уверенно обнаруживает дефекты с минимальным размером 0,1 мм в плоскости, перпендикулярной линии наблюдения.  [c.58]


Уменьшая расстояние между глазом и рассматриваемым предметом, мы увеличиваем угол зрения и тем самым увеличиваем видимое число его деталей. Приближение предмета к глазу будет улучшать его видимость только до расстояния примерно 20—25 см, являющегося расстоянием наилучшего зрения для нормального человеческого глаза и определяемого кривизной сферы глазного хрусталика, вследствие чего при дальнейшем приближении предмета его очертания расплываются и видимость резко ухудшается. Однако и с расстояния лучшего зрения наш глаз не различает очень мелкие предметы. Рассматривая с расстояния наилучшего зрения (25 см) две точки, нормальный человеческий глаз будет их различать, если расстояние между ними будет не менее 0,1 мм, в противном случае он будет считать их одной точкой.[c.23]

Расстояние, на котором удобнее всего рассматривать мелкие предметы при наименьшем напряжении аккомодации, называется расстоянием наилучшего в й д е н и я. Для нормального глаза это расстояние равно 250 мм. Люди с нормальным зрением на этом расстоянии держат, например, книгу при чтении.  [c.53]

Кажущаяся величина предмета определяется величиной его изображения на сетчатке. В случае невооруженного глаза кажущийся размер зависит от угла, под которым предмет виден. Для нормального глаза наименьшее расстояние -отчетливого зрения, как указывалось в 6.1, примерно равно 25 см, Это рас-  [c.237]

Простое увеличительное стекло. При нормальном зрении можно рассматривать без утомления небольшой предмет, находящийся на расстоянии примерно 25 см от невооруженного глаза. Если размер предмета к см, то он стягивает дугу в Л/25 рад, и эта величина определяет размер изображения на сетчатке. Если вы можете поднести предмет ближе (сохранив фокусировку), то он даст на сетчатке изображение большего размера. Чтобы при этом сохранить ясность изображения (т. е. фокусировку), аккомодационный мускул должен увеличить силу линзы. Это трудно и утомительно для глаза. Попробуем использовать линзу с фокусным расстоянием / (в см).  [c.459]

Приближая рассматриваемый предмет к глазу, мы увеличиваем угол зрения, а с ним и размеры изображения на сетчатке. Это позволяет рассмотреть более мелкие детали. Однако при максимально возможном приближении усиливается напряжение мышцы, деформирующей хрусталик. Работа глаза становится утомительной. В случае нормального глаза оптимальное расстояние для чтения и письма составляет около 25 см. Это расстояние для нормального глаза и принимается условно за расстояние ясного зрения. При необходимости рассмотреть (в течение ограниченного времени) более мелкие детали его можно уменьшить, оставаясь в пределах области аккомодации глаза.  [c.134]

Найдем теперь нормальное увеличение микроскопа. Увеличением микроскопа N называется отношение угла ф, под которым виден малый объект в микроскоп, к углу ф, под которым он был бы виден невооруженным глазом, если бы был помещен от него на расстоянии ясного зрения L (см. 21, пункт 3). Если у — линейный размер рассматриваемого объекта, то ф = с//Ь. Поместим этот объект у — АВ в передней апланатической точке объектива (рис. 896)  [c.160]

Если глаз помещен в заднем главном фокусе лупы (а = 0), то N = Ы — То же самое увеличение получится, если предмет поместить в переднем главном фокусе лупы. В этом случае глаз должен быть аккомодирован на бесконечность, т. е. для нормального глаза аккомодирующая мышца должна находиться в расслабленном состоянии. Однако многие наблюдатели ведут наблюдение с напряжением аккомодирующей мышцы, чтобы изображение получалось на привычном для них расстоянии ясного зрения. В этом случае а — X = Ь, так что  [c.163]

Понятие видимость характеризует расстояние, на кото-ром можно четко видеть человеку с нормальным зрением. Видимость из кабины крана определяется расположением сиденья крановщика, конструкцией окон кабины и ее расположением на кране, Не-  [c.273]

Расстояние наилучшего зрения О называется такое расстояние от предмета до глаза, при котором ф оказывается максимальным при условии, что напряжение аккомодации невелико и глаз не устает. Для нормального глаза см.  [c.362]

Для нормального глаза при хорошем освещении ( 50 лк) наиболее удобным расстоянием для чтения, работы с мелкими предметами и т. п. является расстояние 250 мм, которое называется расстоянием наилучшего зрения.  [c.173]

Приборы, составляющие одну определенную группу, располагаются на приборной доске возможно ближе друг к другу, для того чтобы удобнее было следить одновременно за показанием двух-трех приборов, совокупность показаний которых дает наиболее полное представление о полете дирижабля. При этом обеспечивается видимость всех остальных приборов, без необходимости наклона или поворота головы от нормального положения. Расстоянием наилучшего зрения считается 400—500 л/м.  [c.156]


Вообще перспективными,с точки зрения практического использования, можно считать только те сверхпроводники, которые имеют высокие значения обеих критических величин — температуры и магнитной индукции. Такими свойствами обладают только сверхпроводники 2 рода (см. табл. 2.1), что дало возможность применять эти материалы как для производства сверхпроводниковых электромагнитов, создающих сильные магнитные поля, так и для других практических целей создания электрических машин, трансформаторов и других устройств малых массы и габаритов и с высоким к. п. д. кабельных линий для передачи весьма больших мощностей на произвольно большие расстояния волноводов с особо малым затуханием накопителей энергии и пр. Ряд устройств памяти и управления основывается на переходе сверхпроводника в сверхпроводящее или нормальное состояние при изменении магнитной индукции (или соответственно тока) или температуры.  [c.25]

Пределы досягаемости и поле зрения у оператора при рабочей позе стоя (рис. 15), т. е. нормальные и максимальные зоны рабочих движений рук в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также максимальное поле зрения при проектировании, должны приниматься для фигуры мужчины низкого роста. Зоны наивыгоднейшего размещения оборудования представляют собой дуги окружностей вокруг оператора, близко совпадающие с нормальными пределами его досягаемости. При этом в зоне А легко берутся мелкие предметы и возможна работа без вытягивания рух. В зоне Б возможно следить глазами за одновременной и симметричной работой рук а — граница максимальной рабочей зоны, б — поле зрения при максимальном расстоянии от глаз в крайних точках, й — оптимальная зона, г — нормальная рабочая зона, д — максимальная рабочая зона, е — нормальная рабочая зона).  [c.55]

Поле зрения обоими глазами (бинокулярное зрение, рис. 30, а) ограничено угловыми размерами и предельными расстояниями от глаза до наблюдаемого предмета при нормальной освещенности последнего. Такое поле зрения обеспечивает правильное восприятие. Эта диаграмма показывает обзор без напряжения для глаз, т. е. для длительного и точного наблюдения за предметом при крайних положениях глаз и фиксированном положении головы и всего корпуса. В случае необходимости концентрированного внимания площадь эффективной видимости значительно уменьшается и составляет обычно угол в 30° в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Поле мгновенного зрения соответствует приблизительно 18°, причем уже при 12° движения глаз могут сопровождаться движениями головы. Если характер работы требует от оператора сравнительно неподвижной позы и концентрированного внимания, то контролируемый объект должен быть обязательно расположен в пределах 30° в горизонтальной и вертикальной плоскостях.  [c.85]

Согласно представлениям о природе сильных взаимодействий, основанным на квантовой хромодинамике (КХД), нуклоны в нормальном ядерном веществе в значительной степени сохраняют свою индивидуальность, а эффекты КХД существенны лишь на малых расстояниях между нуклонами. Задача вычисления потенциала NN-взаимодей-ствия в рамках КХД пока не решена. Под большим вопросом с точки зрения КХД оказывается статус мезонов (за исключением пионов). Обмен тяжёлыми мезонами между нуклонами происходит на столь малых расстояниях, что их кварк-глюонная природа становится существенной.  [c.656]

Для усовершенствования процесса сборки, разработки опти-л альной конструкции оборудования и оптимизации управления работой этого оборудования необходимо найти количественную зависимость между качеством готовой покрышки и качеством процесса ее сборки. Предложено [23] качество сборки оценивать по неравномерности разряжения (НРК) нитей корда каркаса, образующейся в процессе формования покрышек. Параметр оптимизации НРК является эффективным с точки зрения улучшения качества собираемых покрышек, достаточно универсальным и имеет ясный физический смысл. Отклонение истинного расстояния между нитями корда от расчетного носит случайный характер и соответствует статистическому нормальному закону распределения. Отклонение нити от расчетного месторасположения есть неравномерность, и ее измеряемый признак можно представить как относительное отклонение от их расчетного расстояния. Оценка НРК проводится при помощи методов статистического анализа. Таким образом сформулирована и решена задача [23] разработки оптимизационного метода расчета  [c.205]

Выпускаются объективы, начиная с увеличения 1х с апертурой 0,03 (рис. V.4), отличающиеся тем, что первый компонент отрицательный второй компонент, как всегда, положительный. Благодаря этому рабочее расстояние объектива приближается к нормальному, и угол поля зрения увеличивается ввиду уменьшения значений третьей и четвертой сумм.  [c.405]

Глаз человека при нормальной остроте зрения на расстоянии наилучшего видения может различать мелкую структуру, состоящую из линий или точек, при условии, что соседние элементы структуры отстоят друг от друга не меньше чем на 0,08 мм. Эта величина называется разрешающей способностью глаза. Вообще же под термином разрешающая способность глаза или оптического прибора имеется в виду наименьшее расстояние между двумя точками или линиями, которые еще могут быть видимы раздельно причем чем меньше это расстояние, тем больше и лучше разрешающая способность. Наблюдение мелких предметов в течение длительного времени сильно утомляет глаз. Для повышения разрешающей способности, для наблюдения мелких предметов и деталей, невидимых или видимых с трудом невооруженным глазом, существуют оптические приборы, дающие увеличенное изображение рассматриваемого предмета. Простейший прибор, предназначенный для этой цели — лупа.  [c.5]


В многообразной трудовой деятельности человека, в выполнении им сложных производственных процессов и точных работ зрению принадлежит первостепенное значение. Зрительный анализатор позволяет получить представление о предмете, его цвете, форме, величине, о том, находится ли предмет в движении или покое, о расстоянии его от нас, потенциальной опасности, которую он несет. Глаз является главным сборщиком информации, обеспечивающей нормальную деятельность мозга [25].  [c.16]

При рассматривании удаленных предметов глаз действует так же, как объектив телескопа свет от точечного источника образует на сетчатке дифракционную картину, угловой радиус центрального максимума которой определяется той же формулой (7. 40), если заменить в ней О на диаметр йо зрачка глаза. Поэтому разрешаемое невооруженным глазом угловое расстояние 0о при А,=550 нм, 0=4 мм составляет 1,22А,/остроте зрения нормального глаза, которая определяется расстоянием между соседними чувствительными элементами (колбочками) в центральной части сетчатки, где плотность их размещения наибольшая. Это значит, что, совершенствуясь в процессе эволюции, наш орган зрения фактически достиг максимума, принципиально допустимого законами физики.  [c.369]

Собирате1ьные линзы позволяют преодолеть не только утраченную с возрастом способность глаза к приспособлению на близкие расстояния, но и дают возможность переступить тот предел аккомодации, который существует у людей с нормальным зрением. Мельчайшие предметы, которые мы не в состоянии различить глазом, так как не можем приспособить его на столь короткие расстояния, становятся видимыми при сочетании глаза с дополнительными оптическими приборами — лупой или микроскопом.[c.53]

Для нормального (эмметропического) глаза расстояние наилучшего зрения условно принято равным 250 мм. Это означает, что без оптического прибора глаз с остротой зрения е = 2 хорошо различает детали объекта величиной 0,15 мм.  [c.7]

Невооруженный глаз. Нормальный глаз, рассматривающий предмет на расстоянии наилучщего зрения (25 см), с трудом различает полосы изображения. В действительности расстояние между полосами видно под углом  [c.10]

Невооруженный нормальный глаз видит предмет АВ под углом зрения фо таким, что tgфo=/г/D (О — расстояние наилучшего зрения). Глаз, вооруженный лупой, видит предмет под углом ф, тангенс которого равен tgф=/г//, где f — фокусное расстояние линзы. Изображение аЬ предмета на сетчатке оказывается таким, как если бы рассматривался предмет А В , являющийся мнимым изображением в лупе предмета АВ.  [c.363]

Начальной стадией деформации металла является упругая деформация (участок АВ рис. 2.8). С точки зрения кристаллического строения, упругая деформация проявляется в некотором увеличении расстояния между атомами в кристаллической решетке. После снятия нафузки атомы возвращаются в прежнее положение и деформация исчезает. Другими словами, упругая деформация не вызывает никаких последствий в металле. Чем меньшую деформацию вызывают напряжения, тем более жесткий и более упругий металл. Характеристикой упругости металла являются дна вида модуля упругости модуль нормальной упругости (модуль Юкга) — характеризует силы, стремящиеся оторвать атомы друг от друга, и модуль касательной упругости (модуль Гука) — характеризует силы, стремящиеся сдвинуть атомы относительно друг друга. Значения модулей упругости являются константами материала и зависят от сил межатомного взаимодействия. Все конструкции и изделия из металлов эксплуатируются, как правило, в упругой области. Таким образом, упругость — это свойство твердого тела восстанавливать свою первоначальнуто фор.му и объем после прекращения действия внешней нагрузки. Модуль упругости практически не зависит от структуры металла и определяется, в основном, типом кристаллической решетки. Так, например, модуль Юнга для магния (кристаллическая решетка ГП% ) равен 45-10 Па, для меди (ГКЦ) — 105-10 Па, для железа (ОЦК) — 21010 Па.  [c.28]

Очки для исправления аметропии, сопровождаемой астигматизмом. Для исправления аметропни, сопровождаекюй астигматизмом (или одного астигматизма), применяются системы, облада-1рщие равными оптическими силами в различных направлениях [9, гл. IX, с. 574 в качестве таких систем служат цилиндрические, цилиндро-сферические и торические линзы. Цилиндрические линзы могут применяться только тогда, когда в одном направлении глаз имеет нормальную рефракцию (нуль), а в перпендикулярном рефракцию D, отличную от нуля., Астигматизм глаза можно компенсировать цилиндрической линзой, у которой оптическая сила в главном сечении равна D диоптрий, а главное сечеине совпадает с плоскостью сечення глаза с ненормальной рефракцией. Если при этом линия зрения образует конечный угол с осью, появляется астигматизм, вызываемый тем, что расстояние между фокусами сагиттальных и меридиональных пучков не остается постоянным при изменении на-  [c.540]

Благодаря малым аберрациям в телескопах нормального падения при умеренных требованиях к разрешению могут использоваться даже одиночные сферические зеркала. В качестве примера рассмотрим схему мягкого рентгеновского канала телескопа Терек , предназначенного для исследований Солнца на станции Фобос [12] (рис. 5.30). Она включает четыре сферических зеркала с покрытием Мо—81 на области спектра 17,5 нм (одно длиннофокусное) и 30,4 нм (одно длиннофокусное, два короткофокусных). Диаметр зеркал равен 30 мм, фокусные расстояния — 810 и 160 мм. Внеосевой угол длиннофокусных зеркал равен 1,7°, при этом разрешение определяется размером ячейки детектора 50×75 мкм (ПЗС-матрица с люминофорным преобразователем и усилителем яркости на ЭОП) и составляет 12—18″ в поле зрения 45×62. Для уменьшения внеосевого угла для короткофокусных зеркал до 3—4° используется пара плоских зеркал с таким же МСП, которые работают под углом 45°. Плоскости падения двух пар ортогональны, поэтому они выполняют также функцию анализаторов поляризации и.злучения. Разрешение в этом случае равно в среднем 1—2 в поле зрения 3,8 X 5,2°. Зеркала изготовлены из плавленого кварца методом глубокого  [c.207]

Мы можем итти и далее, подтверждая возможность бесконечного числа нормальных типов с произвольно заданной длиной волны и со скоростями распространения, изменяющимися от некоторого наименьшего значения до бесконечности. Однако, те типы, в которых имеют место продольные узловые линии на некотором расстоянии от боков, представляют с рассматриваемой точки зрения только подчиненное значение.  [c.556]

В нормальных условиях человек способен различать объекты при помощи периферийного зрения, но предметы, выходящие за пределы 10 , могут быть видимы без ясных деталей или цвета. Угол эф( ктив-ной периферийной видимости составляет около 100 при неподвижном положении человека, при движении этот угол заметно уменьшается и при скорости движения, например, 90 кмЫ он равен 40°. Периферийное зрение точно воспринимает движение. Благодаря этому можно заметить движущийся предмет на большом расстоянии, не различая, какой предмет движется. Это имеет большое значение, так как позволяет водителю своевременно обратить внимание на движущийся предмет.  [c.303]


2.6: Глаз — Физика LibreTexts

Физика глаза

Глаз уникален тем, как он формирует изображения, а также богатством деталей и цветов, которые он может обнаружить. Однако наши глаза часто нуждаются в некоторой коррекции, чтобы достичь того, что называется «нормальным» зрением. На самом деле, нормальное зрение следует называть «идеальным» зрением, потому что почти половине человечества требуется какая-то коррекция зрения, поэтому потребность в очках ни в коем случае не является «ненормальной». Формирование изображения нашими глазами и обычная коррекция зрения могут быть проанализированы с помощью оптики, обсуждавшейся ранее в этой главе.

На рисунке \(\PageIndex{1}\) показана основная анатомия глаза. Роговица и хрусталик образуют систему, которая в хорошем приближении действует как единая тонкая линза. Для ясного зрения реальное изображение должно проецироваться на светочувствительную сетчатку, которая находится на фиксированном расстоянии от хрусталика. Гибкий хрусталик глаза позволяет ему регулировать радиус кривизны хрусталика для получения на сетчатке изображения объектов, находящихся на разном расстоянии. Центр изображения приходится на ямку, имеющую наибольшую плотность светорецепторов и наибольшую остроту (резкость) в поле зрения.Переменное раскрытие (то есть зрачок) глаза, наряду с химической адаптацией, позволяет глазу обнаруживать интенсивность света от самой низкой наблюдаемой до 10 10 раз большей (без повреждений). Это невероятная дальность обнаружения. Обработка импульсов зрительного нерва начинается с взаимосвязей в сетчатке и продолжается в головном мозге. Зрительный нерв передает сигналы, полученные глазом, в головной мозг.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Роговица и хрусталик глаза действуют вместе, чтобы сформировать реальное изображение на светочувствительной сетчатке, которая имеет самую плотную концентрацию рецепторов в центральной ямке и слепое пятно над зрительным нервом. .Радиус кривизны хрусталика глаза регулируется для формирования изображения на сетчатке при различных расстояниях до объекта. Здесь показаны слои тканей с различными показателями преломления в хрусталике. Однако они были исключены из других изображений для ясности.

Показатели преломления глаза имеют решающее значение для его способности формировать изображения. В таблице \(\PageIndex{1}\) перечислены показатели преломления, относящиеся к глазу. Наибольшее изменение показателя преломления, где световые лучи преломляются больше всего, происходит на границе раздела воздух-роговица, а не на границе водянистой влаги и хрусталика. Диаграмма лучей на рисунке \(\PageIndex{2}\) показывает формирование изображения роговицей и хрусталиком глаза. Роговица, которая сама по себе является собирающей линзой с фокусным расстоянием примерно 2,3 см, обеспечивает большую часть фокусирующей способности глаза. Линза, представляющая собой собирающую линзу с фокусным расстоянием около 6,4 см, обеспечивает более точную фокусировку, необходимую для получения четкого изображения на сетчатке. Роговицу и хрусталик можно рассматривать как единую тонкую линзу, хотя световые лучи проходят через несколько слоев материала (например, роговицу, водянистую влагу, несколько слоев хрусталика и стекловидное тело), ​​меняя направление на каждой поверхности раздела.Формируемое изображение очень похоже на изображение, создаваемое одной выпуклой линзой (т. Е. Реальное перевернутое изображение). Хотя изображения, сформированные в глазу, перевернуты, мозг переворачивает их еще раз, чтобы они казались вертикальными.

Материал Показатель преломления
Вода 1.33
Воздух 1,0
Роговица 1,38
Водянистая влага 1,34
Линза 1,41 *
Стекловидное тело 1,34
Рисунок \(\PageIndex{2}\): В человеческом глазу изображение формируется на сетчатке. Прослеживаются лучи сверху и снизу объекта, чтобы показать, как на сетчатке создается реальное перевернутое изображение. Расстояние до объекта указано не в масштабе.

Как уже отмечалось, изображение должно падать точно на сетчатку, чтобы обеспечить четкое зрение, т. е. расстояние изображения d i должно равняться расстоянию от линзы до сетчатки. Поскольку расстояние от линзы до сетчатки не меняется, расстояние изображения d i должно быть одинаковым для объектов на всех расстояниях. Цилиарные мышцы регулируют форму хрусталика глаза для фокусировки на близлежащих или дальних объектах.Изменяя форму хрусталика, глаз меняет фокусное расстояние хрусталика. Этот механизм глаза называется аккомодацией.

Ближайшая точка, в которую может быть помещен объект, чтобы глаз мог сформировать четкое изображение на сетчатке, называется ближней точкой глаза. Точно так же дальняя точка — это самое дальнее расстояние, на котором объект хорошо виден. Человек с нормальным зрением может четко видеть объекты на расстоянии от 25 см до практически бесконечности. Ближняя точка увеличивается с возрастом, достигая у некоторых пожилых людей нескольких метров.В этом тексте мы считаем ближнюю точку равной 25 см.

Мы можем использовать уравнения тонкой линзы для количественного исследования формирования изображения глазом. Во-первых, мы определяем оптическую силу линзы как

\[P=\frac{1}{f}\]

с фокусным расстоянием f в метрах. Единицы оптической силы называются «диоптриями» (D). То есть 1D=1/м или 1 м -1 . Оптометристы прописывают обычные очки и контактные линзы в единицах диоптрий. При таком определении оптической силы мы можем переписать уравнения тонкой линзы как

\[P=\frac{1}{d_o}+\frac{1}{d_i}.\]

Работа с оптической силой удобна тем, что для двух или более близко расположенных линз эффективная оптическая сила системы линз примерно равна сумме оптических сил отдельных линз:

\[P_{всего}=P_{линзы~1}+P_{линзы~2}+P_{линзы~3}+⋯ \label{sumlens}\]

Пример \(\PageIndex{1}\): Эффективное фокусное расстояние глаза

Роговица и хрусталик глаза имеют фокусное расстояние 2,3 и 6,4 см соответственно. Найдите чистое фокусное расстояние и оптическую силу глаза.

Стратегия

Оптические силы близко расположенных линз складываются, поэтому \(P_{глаз}=P_{роговица}+P_{хрусталик}\).

Раствор

Запись уравнения для мощности через фокусные расстояния дает

\[\frac{1}{f_{глаз}}=\frac{1}{f_{роговица}}+\frac{1}{f_{линза}}=\frac{1}{2,3 см}+\ frac{1}{6.4cm} \nonumber.\]

Следовательно, фокусное расстояние глаза (роговицы и хрусталика вместе) равно

\[f_{глаз}=1,69 см. \номер\]

Оптическая сила глаза

\[P_{глаз}=\frac{1}{f_{глаз}}=\frac{1}{0.0169м}=59D. \номер\]

Для четкого зрения расстояние до изображения \(d_i\) должно равняться расстоянию от линзы до сетчатки. Нормальное зрение возможно для предметов на расстояниях от \(d_o=25\, см\) до бесконечности. В следующем примере показано, как рассчитать расстояние до изображения для объекта, расположенного в ближней точке глаза.

Пример \(\PageIndex{2}\): Изображение объекта, помещенного в ближайшую точку

Чистое фокусное расстояние конкретного человеческого глаза составляет 1,7 см. Предмет помещается в ближней точке глаза.{−1}\]

\[=1,8 см\]

Следовательно, изображение формируется на 1,8 см позади линзы.

Значение

Из формулы увеличения находим \(m=−\frac{1,8cm}{25cm}=−0,073\). Поскольку m<0, изображение перевернуто по отношению к объекту. Из абсолютного значения м мы видим, что изображение намного меньше объекта; на самом деле это всего лишь 7% от размера объекта.

Коррекция зрения

Потребность в какой-либо коррекции зрения очень распространена.Типичные дефекты зрения легко понять с помощью геометрической оптики, а некоторые просто исправить. На рисунке \(\PageIndex{3}\) показаны два распространенных дефекта зрения. Близорукость или миопия — это способность видеть вблизи объекты, тогда как удаленные объекты размыты. В глазу сходятся почти параллельные лучи от удаленного предмета, и лучи пересекаются перед сетчаткой. Более расходящиеся лучи от близкого объекта собираются на сетчатке для четкого изображения. Расстояние до самого дальнего четко видимого объекта называется дальней точкой глаза (обычно дальняя точка находится в бесконечности).Дальнозоркость, или дальнозоркость, — это способность ясно видеть далекие предметы, тогда как близкие предметы размыты. В дальнозорком глазу лучи от близкого предмета не сходятся в достаточной степени, чтобы они встретились на сетчатке.

Рисунок \(\PageIndex{3}\): (a) Близорукий (близорукий) глаз собирает лучи от удаленного объекта перед сетчаткой, поэтому они расходятся, когда попадают на сетчатку, создавая размытое изображение. Слишком мощная линза глаза может вызвать близорукость, или глаз может быть слишком длинным.(b) Глаз с дальнозоркостью (гиперметропический) не может собрать лучи от близкого объекта на сетчатке, что приводит к нечеткости зрения в ближнем поле. Линза с недостаточной оптической силой или слишком короткий глаз могут вызвать дальнозоркость.

Поскольку в близоруком глазу световые лучи превышают конвергенцию, коррекция близорукости заключается в размещении перед глазом рассеивающей очковой линзы, как показано на рисунке \(\PageIndex{4}\). Это уменьшает оптическую силу слишком сильного глаза (напомним, что фокусное расстояние рассеивающей линзы отрицательно, поэтому ее оптическая сила отрицательна).Другой способ понять эту коррекцию состоит в том, что рассеивающая линза заставит входящие лучи расходиться больше, чтобы компенсировать чрезмерное схождение, вызванное системой линз глаза. Изображение, создаваемое рассеивающей очковой линзой, служит (оптическим) объектом для глаза, и, поскольку глаз не может сфокусироваться на объектах за пределами своей дальней точки, рассеивающая линза должна формировать изображение удаленных (физических) объектов в точке, которая ближе, чем дальняя точка.

Рисунок \(\PageIndex{4}\): Для коррекции близорукости требуется рассеивающая линза, компенсирующая чрезмерную конвергенцию глаза. Рассеивающая линза создает изображение ближе к глазу, чем физический объект. Это изображение служит оптическим объектом для глаза, и близорукий человек может ясно видеть его, потому что оно находится ближе, чем его дальняя точка.

Пример \(\PageIndex{3}\): Коррекция близорукости

Какая оптическая сила очковой линзы необходима для коррекции зрения близорукого человека, дальняя точка которого составляет 30,0 см? Предположим, что корректирующая линза закреплена на расстоянии 1,50 см от глаза.

Стратегия

Вы хотите, чтобы этот близорукий человек мог четко видеть удаленные объекты, а это значит, что линза очков должна давать изображение 30.0 см от глаза для объекта на бесконечности. Изображение на расстоянии 30,0 см от глаза будет на расстоянии 30,0 см — 1,50 см = 28,5 см от линзы очков. Следовательно, мы должны иметь d i = −28,5 см, когда d o = \(\infty\). Расстояние до изображения отрицательно, потому что оно находится на той же стороне линзы очков, что и объект.

Раствор

Поскольку известны d i и дронт, мы можем найти оптическую силу очковой линзы, используя уравнение \ref{sumdiv}:

\[P=\frac{1}{d_o}+\frac{1}{d_i}=\frac{1}{\infty}+\frac{1}{−0.285м}=-3,51D.\]

Значение

Отрицательная оптическая сила указывает на рассеивающую (или вогнутую) линзу, как и ожидалось. Если вы исследуете очки для близоруких людей, вы обнаружите, что линзы самые тонкие в центре. Кроме того, если вы изучите рецепт на очки для близоруких людей, вы обнаружите, что предписанная оптическая сила является отрицательной и выражается в единицах диоптрий.

Коррекция дальнозоркости заключается просто в использовании линз другого типа, как при близорукости (т.е., собирающая линза), как показано на рисунке \(\PageIndex{5}\).

Такая линза будет создавать изображение физических объектов, которые находятся ближе, чем ближняя точка, на расстоянии, которое находится между ближней и дальней точкой, так что человек может четко видеть изображение. Поэтому, чтобы определить оптическую силу, необходимую для коррекции, вы должны знать близкую точку человека, как описано в примере \(\PageIndex{4}\).

Рисунок \(\PageIndex{5}\): Для коррекции дальнозоркости используется собирающая линза, которая компенсирует недостаточное схождение глазом.Собирающая линза формирует изображение дальше от глаза, чем предмет, так что дальнозоркий человек может видеть его отчетливо.

Пример \(\PageIndex{4}\): Коррекция дальнозоркости

Какая оптическая сила очковой линзы необходима, чтобы человек с дальнозоркостью, у которого близкая точка равна 1,00 м, мог ясно видеть предмет, находящийся на расстоянии 25,0 см от глаза? Предположим, что корректирующая линза закреплена на расстоянии 1,5 см от глаза.

Стратегия

Когда объект находится на расстоянии 25,0 см от глаз человека, линза очков должна давать изображение 1.00 м (ближняя точка), чтобы человек мог ее хорошо видеть. Изображение на расстоянии 1,00 м от глаза будет на расстоянии 100–1,5 см = 98,5 см от линзы очков, поскольку линза очков находится на расстоянии 1,5 см от глаза. Следовательно, d i = −98,5 см, где знак минус указывает на то, что изображение находится на той же стороне линзы, что и объект. Объект находится на расстоянии 25,0 см − 1,5 см = 23,5 см от линзы очков, поэтому d o = 23,5 см.

Раствор

Поскольку d i и додо известны, мы можем найти оптическую силу очковой линзы, используя уравнение \ref{sumlens}:

\[P=\frac{1}{d_o}+\frac{1}{d_i}=\frac{1}{0.285м}+\frac{1}{-0,985м}=+3,24D. \номер\]

Значение

Положительная оптическая сила указывает на собирающую (выпуклую) линзу, как и ожидалось. Если вы посмотрите на очки дальнозорких людей, вы обнаружите, что линзы утолщены в центре. Кроме того, рецептурные очки для дальнозорких имеют предписанную положительную оптическую силу.

Каково фокусное расстояние человеческого глаза?

Забавно, какие ассоциации возникают у людей между камерами и человеческим глазом. Мегапиксели — это одно, а фокусное расстояние — это другое. Вероятно, это связано с представлением о том, что полнокадровое фокусное расстояние 50 мм максимально приближено к человеческому зрению (ну, не совсем). В то время как разрешение связано с «количеством пикселей» и «остротой этих пикселей», то есть с тем, как работает сетчатка, фокусное расстояние связано с другими компонентами глаза. Теперь поищите в Интернете, и вы найдете целую кучу разных чисел, когда речь заходит о фокусном расстоянии глаза, на самом деле существует ряд определений, основанных на оптической системе.

Теперь анатомия глаза играет роль в определении фокусного расстояния. Объектив камеры состоит из ряда линз, разделенных воздухом. Глаз, наоборот, состоит из двух линз, разделенных жидкостями. В передней части глаза находится прочный прозрачный слой, называемый роговицей, который можно считать фиксированной линзой. За роговицей находится жидкость, известная как водянистая влага , заполняющая пространство между роговицей и хрусталиком. Хрусталик прозрачен, как и роговица, но его форма может быть изменена, чтобы позволить фокусировать объекты, находящиеся на разном расстоянии (процесс изменения формы хрусталика называется аккомодацией, и опосредован ресничными мышцами ).От хрусталика свет проходит через другой более крупный слой жидкости, известный как стекловидное тело , на пути к сетчатке.

Когда ресничные мышцы расслаблены, фокусное расстояние хрусталика максимально, и объекты на расстоянии находятся в фокусе. При сокращении цилиарных мышц хрусталик принимает более выпуклую форму, а фокусное расстояние хрусталика укорачивается, чтобы сфокусировать более близкие предметы. Эти два предела называются дальней точкой и ближней точкой соответственно.

Учитывая это, кажется, есть два способа измерения фокусного расстояния: (i) диоптрийный или (ii) оптический.

Фокусное расстояние на основе диоптрий

Чтобы понять фокусное расстояние глаза на основе диоптрий, мы должны понять диоптрий , или силу (преломляющую способность) линзы. Он рассчитывается как величина, обратная фокусному расстоянию в метрах. Преломляющая сила линзы — это способность материала преломлять свет. Линза в 1 диоптрию сфокусирует параллельный луч на расстоянии 1 метр.Таким образом, расчет:

Диоптрии = 1 / (фокусное расстояние в метрах)

В среднем человеческий глаз функционирует таким образом, что для того, чтобы параллельный луч света, исходящий от удаленного объекта, был сфокусирован на сетчатке, глаз должен иметь оптическую силу около 59-60 диоптрий. В составной линзе человеческого глаза около 40 диоптрий приходится на переднюю поверхность роговицы, остальное — на переменнофокусную (кристаллическую) линзу. Используя эту информацию, мы можем рассчитать фокусное расстояние человеческого глаза как 1/диоптрия, что означает 1/59=16.9 и 1/60 = 16,66, или примерно 17 мм .

Фокусное расстояние на основе ОПТИКА

С точки зрения физического глаза необходимо учитывать ряд расстояний. Если рассматривать уменьшенный глаз, с одной главной плоскостью и узловой точкой. Основная плоскость находится на 1,5 мм позади передней поверхности роговицы, а узловая точка — на 7,2 мм позади передней поверхности роговицы. Это дает переднее фокусное расстояние 17,2 мм , измеренное от единственной главной плоскости до передней фокальной точки (F1), 15.на 7 мм впереди передней поверхности роговицы. Заднее фокусное расстояние 22,9 мм измеряется от той же плоскости до задней фокальной точки (F2) на сетчатке.

Проблема с некоторыми расчетами заключается в том, что они не учитывают свойства глаза, заполненного жидкостью. Теперь рассчитайте диоптрийную силу обоих фокусных расстояний, используя показатель преломления стекловидного тела = 1,337 для расчета заднего фокусного расстояния:

диоптрии, переднее фокусное расстояние = 1000/17.2 = 58,14
диоптрий, заднее фокусное расстояние = (1000 * 1,337)/22,9 = 58,38

что с диафрагмой?

Что это позволяет нам делать? Рассчитайте апертурный диапазон человеческого глаза. Если мы предположим, что диаметр диафрагмы составляет 2–8 мм, и используем оба значения 17 мм и 22,9 мм, мы получим следующие диапазоны диафрагмы:

17 мм: f2,1–f8,5
22,9 мм: f2,9–f11,5

Что-нибудь из этого действительно имеет значение? Только если бы мы сравнивали с «нормальным» объективом камеры — 50 мм.Мы продолжим это в следующем посте.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Глаз — Университетская физика, том 3

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Понять основы физики формирования изображений человеческим глазом
  • Распознать несколько нарушений зрения, а также оптические принципы лечения этих состояний

Человеческий глаз, пожалуй, самый интересный и важный из всех оптических инструментов.Наши глаза выполняют огромное количество функций: они позволяют нам ощущать направление, движение, цвета и расстояние. В этом разделе мы исследуем геометрическую оптику глаза.

Физика глаза

Глаз уникален тем, как он формирует изображения, а также богатством деталей и цветов, которые он может обнаружить. Однако наши глаза часто нуждаются в некоторой коррекции, чтобы достичь того, что называется «нормальным» зрением. На самом деле, нормальное зрение следует называть «идеальным» зрением, потому что почти половине человечества требуется какая-то коррекция зрения, поэтому потребность в очках ни в коем случае не является «ненормальной».Формирование изображения нашими глазами и обычная коррекция зрения могут быть проанализированы с помощью оптики, обсуждавшейся ранее в этой главе.

(рисунок) показывает основную анатомию глаза. Роговица и хрусталик образуют систему, которая в хорошем приближении действует как единая тонкая линза. Для ясного зрения реальное изображение должно проецироваться на светочувствительную сетчатку, которая находится на фиксированном расстоянии от хрусталика. Гибкий хрусталик глаза позволяет ему регулировать радиус кривизны хрусталика для получения на сетчатке изображения объектов, находящихся на разном расстоянии. Центр изображения приходится на ямку, имеющую наибольшую плотность светорецепторов и наибольшую остроту (резкость) в поле зрения. Переменное отверстие (то есть зрачок) глаза, наряду с химической адаптацией, позволяет глазу обнаруживать интенсивность света от самой низкой наблюдаемой до многократно большей (без повреждений). Это невероятная дальность обнаружения. Обработка импульсов зрительного нерва начинается с взаимосвязей в сетчатке и продолжается в головном мозге. Зрительный нерв передает сигналы, полученные глазом, в головной мозг.

Роговица и хрусталик глаза действуют вместе, чтобы сформировать реальное изображение на светочувствительной сетчатке, которая имеет самую плотную концентрацию рецепторов в центральной ямке и слепое пятно над зрительным нервом. Радиус кривизны хрусталика глаза регулируется для формирования изображения на сетчатке при различных расстояниях до объекта. Здесь показаны слои тканей с различными показателями преломления в хрусталике. Однако они были исключены из других изображений для ясности.

Показатели преломления глаза имеют решающее значение для его способности формировать изображения.(Рисунок) перечислены показатели преломления, относящиеся к глазу. Наибольшее изменение показателя преломления, где световые лучи преломляются больше всего, происходит на границе раздела воздух-роговица, а не на границе водянистой влаги и хрусталика. На лучевой диаграмме (рисунок) показано формирование изображения роговицей и хрусталиком глаза. Роговица, которая сама по себе является собирающей линзой с фокусным расстоянием примерно 2,3 см, обеспечивает большую часть фокусирующей способности глаза. Линза, представляющая собой собирающую линзу с фокусным расстоянием около 6.4 см обеспечивает более точную фокусировку, необходимую для получения четкого изображения на сетчатке. Роговицу и хрусталик можно рассматривать как единую тонкую линзу, хотя световые лучи проходят через несколько слоев материала (например, роговицу, водянистую влагу, несколько слоев хрусталика и стекловидное тело), ​​меняя направление на каждой поверхности раздела. Формируемое изображение очень похоже на изображение, создаваемое одной выпуклой линзой (т. Е. Реальное перевернутое изображение). Хотя изображения, сформированные в глазу, перевернуты, мозг переворачивает их еще раз, чтобы они казались вертикальными.

Показатели преломления, важные для глаза*Это среднее значение. Фактический показатель преломления варьируется по всей линзе и максимален в центре линзы.
Материал Показатель преломления
Вода 1,33
Воздух 1,0
Роговица 1,38
Водянистая влага 1,34
Линза 1. 41 *
Стекловидное тело 1,34

В человеческом глазу изображение формируется на сетчатке. Прослеживаются лучи сверху и снизу объекта, чтобы показать, как на сетчатке создается реальное перевернутое изображение. Расстояние до объекта указано не в масштабе.

Как уже отмечалось, изображение должно падать точно на сетчатку, чтобы обеспечить четкое зрение, т. е. расстояние до изображения должно равняться расстоянию от линзы до сетчатки. Поскольку расстояние от линзы до сетчатки не меняется, расстояние до изображения должно быть одинаковым для объектов на всех расстояниях.Цилиарные мышцы регулируют форму хрусталика глаза для фокусировки на близлежащих или дальних объектах. Изменяя форму хрусталика, глаз меняет фокусное расстояние хрусталика. Этот механизм глаза называется аккомодацией.

Ближайшая точка, в которую может быть помещен объект, чтобы глаз мог сформировать четкое изображение на сетчатке, называется ближней точкой глаза. Точно так же дальняя точка — это самое дальнее расстояние, на котором объект хорошо виден. Человек с нормальным зрением может четко видеть объекты на расстоянии от 25 см до практически бесконечности.Ближняя точка увеличивается с возрастом, достигая у некоторых пожилых людей нескольких метров. В этом тексте мы считаем ближнюю точку равной 25 см.

Мы можем использовать уравнения тонкой линзы для количественного исследования формирования изображения глазом. Во-первых, мы определяем оптическую силу линзы как

с фокусным расстоянием f в метрах. Единицы оптической силы называются «диоптриями» (D). То есть, . Оптометристы прописывают обычные очки и контактные линзы в единицах диоптрий.При таком определении оптической силы мы можем переписать уравнения тонкой линзы как

Работа с оптической силой удобна тем, что для двух или более близко расположенных линз эффективная оптическая сила системы линз примерно равна сумме оптических сил отдельных линз:

Эффективное фокусное расстояние глаза Роговица и хрусталик глаза имеют фокусные расстояния 2,3 и 6,4 см соответственно. Найдите чистое фокусное расстояние и оптическую силу глаза.

Стратегия Оптические силы близко расположенных линз складываются, поэтому .

Решение Записав уравнение для мощности через фокусные расстояния, мы получим

Следовательно, фокусное расстояние глаза (роговицы и хрусталика вместе) равно

Оптическая сила глаза

Для четкого зрения расстояние до изображения должно равняться расстоянию от линзы до сетчатки. Нормальное зрение возможно для объектов на расстояниях до бесконечности. В следующем примере показано, как рассчитать расстояние до изображения для объекта, расположенного в ближней точке глаза.

Изображение объекта, расположенного в ближней точке Чистое фокусное расстояние конкретного человеческого глаза равно 1.7 см. Предмет помещается в ближней точке глаза. На каком расстоянии за линзой формируется сфокусированное изображение?

Стратегия Ближняя точка находится на расстоянии 25 см от глаза, поэтому расстояние до объекта равно . Расстояние до изображения определяем из уравнения линзы:

Решение

Следовательно, изображение формируется на 1,8 см позади линзы.

Значение Из формулы увеличения находим . Так как изображение перевернуто по отношению к объекту. Из абсолютного значения м мы видим, что изображение намного меньше объекта; на самом деле это всего лишь 7% от размера объекта.

Коррекция зрения

Потребность в какой-либо коррекции зрения очень распространена. Типичные дефекты зрения легко понять с помощью геометрической оптики, а некоторые просто исправить. (Рисунок) иллюстрирует два распространенных дефекта зрения. Близорукость или миопия — это способность видеть вблизи объекты, тогда как удаленные объекты размыты. Глаз пересобирает почти параллельные лучи от удаленного объекта, и лучи пересекаются перед сетчаткой. Более расходящиеся лучи от близкого объекта собираются на сетчатке для четкого изображения.Расстояние до самого дальнего четко видимого объекта называется дальней точкой глаза (обычно дальняя точка находится в бесконечности). Дальнозоркость, или дальнозоркость, — это способность ясно видеть далекие предметы, тогда как близкие предметы размыты. В дальнозорком глазу лучи от близкого предмета не сходятся в достаточной степени, чтобы они встретились на сетчатке.

(a) Близорукий (близорукий) глаз сводит лучи от удаленного объекта перед сетчаткой, поэтому они расходятся, когда попадают на сетчатку, создавая размытое изображение.Слишком мощная линза глаза может вызвать близорукость, или глаз может быть слишком длинным. (b) Глаз с дальнозоркостью (гиперметропический) не может собрать лучи от близкого объекта на сетчатке, что приводит к нечеткости зрения в ближнем поле. Линза с недостаточной оптической силой или слишком короткий глаз могут вызвать дальнозоркость.

Поскольку близорукий глаз чрезмерно сводит световые лучи, коррекция близорукости заключается в размещении перед глазом рассеивающей очковой линзы, как показано на (рис.).Это уменьшает оптическую силу слишком сильного глаза (напомним, что фокусное расстояние рассеивающей линзы отрицательно, поэтому ее оптическая сила отрицательна). Другой способ понять эту коррекцию состоит в том, что рассеивающая линза заставит входящие лучи расходиться больше, чтобы компенсировать чрезмерное схождение, вызванное системой линз глаза. Изображение, создаваемое рассеивающей очковой линзой, служит (оптическим) объектом для глаза, и, поскольку глаз не может сфокусироваться на объектах за пределами своей дальней точки, рассеивающая линза должна формировать изображение удаленных (физических) объектов в точке, которая ближе, чем дальняя точка.

Для коррекции близорукости требуется рассеивающая линза, которая компенсирует чрезмерное сведение глазом. Рассеивающая линза создает изображение ближе к глазу, чем физический объект. Это изображение служит оптическим объектом для глаза, и близорукий человек может ясно видеть его, потому что оно находится ближе, чем его дальняя точка.

Коррекция дальнозоркости заключается просто в использовании линз противоположного типа по сравнению с близорукими (т. е. собирающих линз), как показано на (Рисунок).

Такая линза будет создавать изображение физических объектов, которые находятся ближе, чем ближняя точка, на расстоянии, которое находится между ближней и дальней точкой, так что человек может четко видеть изображение. Поэтому, чтобы определить оптическую силу, необходимую для коррекции, вы должны знать близкую точку человека, как показано на (Рисунок).

Для коррекции дальнозоркости используется собирающая линза, которая компенсирует недостаточное схождение глазом. Собирающая линза формирует изображение дальше от глаза, чем предмет, так что дальнозоркий человек может видеть его отчетливо.

Коррекция дальнозоркости Какая оптическая сила очковой линзы необходима для того, чтобы дальнозоркий человек, у которого близорукость составляет 1,00 м, мог четко видеть предмет, находящийся на расстоянии 25,0 см от глаза? Предположим, что корректирующая линза закреплена на расстоянии 1,5 см от глаза.

Стратегия Когда объект находится на расстоянии 25,0 см от глаз человека, линза очков должна давать изображение на расстоянии 1,00 м (ближняя точка), чтобы человек мог его четко видеть. Изображение на расстоянии 1,00 м от глаза будет получено через линзу очков, потому что линза очков равна 1.5 см от глаза. Следовательно, , где знак минус указывает на то, что изображение находится на той же стороне линзы, что и предмет. Объект из линзы очков, поэтому .

Решение Поскольку и известны, мы можем найти оптическую силу очковой линзы, используя (рисунок):

Значение Положительная оптическая сила указывает на собирающую (выпуклую) линзу, как и ожидалось. Если вы посмотрите на очки дальнозорких людей, вы обнаружите, что линзы утолщены в центре. Кроме того, рецептурные очки для дальнозорких имеют предписанную положительную оптическую силу.

Что такое обычный объектив — 35 мм, 50 мм, 43 мм. | Марк Вечорек | Геометрия мороженого

Глаз — для целей этого обсуждения сфера. Сфокусированный свет проходит через линзу и достигает сетчатки , где светочувствительные фоторецепторы преобразуют этот свет в электрические сигналы.

Когда люди пытаются определить, что такое «нормальный» объектив, они часто возвращаются к человеческому глазу — если глаз — это то, что мы используем для восприятия мира, то глаз должен быть самим определением «нормального».

Это немного ошибочный аргумент, но ход размышлений может привести нас к некоторым интересным выводам.

Первый (ошибочный) аргумент в пользу того, что человеческое зрение является отправной точкой для того, что является «нормальным» объективом, — это угол зрения.

Согласно Википедии, люди могут видеть примерно на 210° — или чуть больше половины окружности. Если вы раскинете руки по бокам и посмотрите вперед, медленно выдвигая их вперед, пока вы едва заметите их — они должны быть в основном полностью вытянуты.Совет для профессионалов: пошевелите пальцами, ваше периферийное зрение лучше улавливает движение, чем тонкие оттенки телесных тонов.

Конечно, это двумя глазами, а не одним глазом, и не все изображение находится в фокусе — на самом деле мы можем видеть только центральную часть того, на что смотрим в фокусе. К тому же наши глаза много двигаются, даже когда мы не думаем об этом, они перескакивают с одного объекта на другой — полностью пропуская всю промежуточную область.

Я полагаю, мы могли бы измерить центральную область центральной ямки — область с наибольшей плотностью фоторецепторов, но если бы 210° было слишком широким, то это было бы слишком узким.

Глаз изогнут. Фильм нет. Возможно, из-за искривления сравнение становится плоским (без каламбура). Итак, давайте возведем круг.

Ага! Теперь мы куда-то движемся. Теперь плоскость изображения (пленка) ограничена. Линза должна проецировать изображение на поверхность, границы которой известны.

Представим, что этот квадратный «глаз» — фотоаппарат. Давайте использовать 35-миллиметровую пленку в качестве «стандарта», чтобы упростить разговор — я немного расширим (опять же без каламбура) на большие и меньшие форматы.

Типичное 35-мм изображение имеет размер 24 мм x 36 мм. Итак, теперь у нас есть максимальный размер для нашего датчика изображения — 36 мм.

Фокусное расстояние буквально таково. Длина фокуса. Представьте себе камеру-обскуру — если вы поместите обскуру на расстоянии 35 мм от куска пленки, у вас будет фокусное расстояние 35 мм. Это так просто.

Тогда ваша следующая забота — насколько велика пленка? Ну, мы только что определили пленку как 36 мм x 24 мм.

Итак, если вы хотите «квадратировать круг», вы знаете длину одной линии квадрата — 36 мм — и вы просто строите куб точно 36 х 36 х 36 и вставляете отверстие для булавки в противоположный конец, и там у вас есть — 36 мм (округлив до 35 мм) — это ваш нормальный объектив.

Пленка 35 мм, если вы хотите имитировать человеческий глаз, возведя круг в квадрат, поместите отверстие на расстоянии 35 мм от плоскости пленки, и вот оно. 35 мм — это «нормальный» объектив.

Проблема решена, больше писать не о чем. Все по домам.

На самом деле линзы проецируют круглое, а не прямоугольное изображение — любой прямоугольный сенсор будет кадрированием из этого круга. Если мы хотим поместить линзу так далеко от изображения, как длина изображения, нам нужно вычислить диагональ.

Маленькая формула Пифагора a² + b² = c² говорит нам, что диагональ 36-миллиметрового квадрата равна 51 мм, которую мы можем округлить до 50 мм.

Так что, возможно, наш 35-миллиметровый кубический ящик был слишком мал — вместо этого мы должны были построить 50-миллиметровый ящик.

Да, это так — ясно (опять же без каламбура) 50 мм — это истинное определение нормы. Проблема решена, мы все можем спокойно вернуться домой, зная, что 50 мм — это истинное определение нормы. В конце концов, кто я такой, чтобы противоречить Анри Картье-Брессону? Кроме того, у 50 мм есть приятное кольцо — 50 мм.Скажите вместе со мной — пятьдесят миллиметров. Здорово пятьдесят.

Вообще-то, я совсем забыл, что 35-мм пленка не квадратная. Соотношение сторон 3:2. Эти звездочки занимают много места!

Если мы хотим узнать реальный круг изображения 35-мм пленки, нам нужно рассчитать диагональ 35-мм куска пленки, которая равна 43 мм.

Только посмотрите, как он компактен и аккуратен.

Да, это точно, дело закрыто, 43 мм — это истинное определение «нормального». Больше спорить по этому поводу нельзя.Я знаю, что ты терял много сна из-за этого — бесконечные ночи, проведенные в метаниях и мыслях: «Действительно ли я нормальный? В чем мои отклонения? Являются ли они хроматическими или сферическими? Что, если я даже не полный кадр, что, если я — ох! — APS-C. Можно ли поставить диагноз АПС-С? Я лучше проконсультируюсь с DSM-V. Есть ли код МКБ для этого? Покроет ли это моя страховка?»

Нет? Я единственный, кто задается вопросом об этих вещах? Я не камера, говоришь? Ерунда. Я вижу вещи такими, какие они есть, полными и неискаженными, если это не делает меня камерой, то я не знаю, что делает.

Есть еще два аргумента в пользу того, что 43 мм является истинным определением нормы — по крайней мере, на 35-мм пленке.

Pentax K-1000 и Epson R-D1.

Изображение предоставлено Википедией

Pentax K1000 — это камера, на которой я учился фотографии — я и бесчисленное множество других студентов-фотографов, которые ходили и покупали их толпами на уроках фотографии для первокурсников. Он крепкий, полностью механический (батарейка есть, но она просто управляет экспонометром — можно снимать и без него) и полностью ручной.Ничто не происходит автоматически, поэтому вам придется выучить треугольник экспозиции.

Когда вы наденете 50-мм объектив на Pentax K1000 и откроете оба глаза — вы увидите мир с той же точки зрения. То есть, если вы смотрите на объект с помощью Pentax K1000 и объектива 50 мм правым глазом, этот объект будет такого же размера для вашего левого глаза, если перед ним нет камеры.

Однако — видоискатель Pentax играет с вами злую шутку. Он имеет увеличение 0,88. Таким образом, вы на самом деле не видите 50-миллиметровое изображение, вы видите (50*0.88 = 44) поле зрения эквивалентно 44 мм. Посмотрите на это, вернемся к 43 мм.

Изображение предоставлено Википедией

Epson R-D1 — это камера с матрицей APS-C (1,5-кратное кадрирование) и фактически первый цифровой дальномер, что делает ее также первой беззеркальной камерой со сменными объективами.

Если поставить на него 28-мм объектив, (28*1,5 = 42) он эквивалентен 43-мм объективу на полном кадре. Этот объектив ведет себя нормально? Да, это так.

Epson R-D1 имеет красивый видоискатель 1:1 — когда вы смотрите в него, вы видите мир без искажений.Если у вас открыты оба глаза, объекты в обоих будут одинакового размера.

Будучи дальномером, вы не смотрите через объектив, вместо этого вы получаете «линии кадра», которые примерно говорят вам, какую область сцены перед вами увидит пленка, исходя из выбранного вами объектива. Линии кадра 43 мм большие — глядя в видоискатель, вы изо всех сил пытаетесь увидеть все 4 угла одновременно. Но вы можете увидеть их всех. Это означает, что глаз действительно видит шире 43 мм.

И это главное отличие.С открытым левым глазом вы можете видеть больше мира, чем если бы вы просто смотрели в видоискатель правым глазом. Твои глаза не квадратные, они круглые. Они не ограничены рамками плоской задней части коробки.

Таким образом, даже если 43 мм — это довольно хорошее определение «нормального», мы можем видеть 210° с обоими открытыми глазами — или чуть больше половины мира, по крайней мере, по горизонтали.

С 43 мм на кадре 35-мм пленки он видит мир «неискаженным» — объекты, проецируемые на него, имеют тот же размер, что и мы бы их видели.Тем не менее, кадр 35-миллиметровой пленки представляет собой «урожай» того, что может видеть человеческий глаз, потому что пленка не круглая и не загибается за углы коробки, как фоторецепторы наших глаз закручиваются вокруг задней части сферического глаза. .

Если вы хотите назвать 35мм, 50мм или 43мм нормальным — это нормально. Если вы хотите определить «нормаль» по углу обзора, арктангенсам или чему-то еще — это нормально.

Я — 43мм назову нормальным.

Изображение предоставлено Википедией

Помните, что фокусное расстояние — это длина фокуса — расстояние от точки в линзе, где световые лучи фокусируются, до плоскости пленки.

Камеры имеют «фланец-фокусное расстояние» — это расстояние между оправой объектива и плоскостью пленки/сенсором.

Зеркальные камеры имеют зеркальный корпус, из-за чего фокусное расстояние фланца больше, чем у беззеркальных камер, таких как дальномеры.

«Широкоугольный» объектив (или «короткий» объектив) — это объектив, который короче «обычного» и должен распределять световые лучи по более широкой области пленки.

«Телеобъектив» (или «длинный» объектив) — это объектив, который длиннее «нормального», и на пленку проецируется лишь небольшая часть изображения внешнего мира.

Байонет Canon EF находится на расстоянии 44 мм от плоскости пленки (интересное совпадение, не правда ли?).

Байонет Nikon F находится на расстоянии 46,5 мм от плоскости пленки.

Крепление Leica M находится на расстоянии 27,8 мм от плоскости пленки.

Это означает, что любой объектив, чье фокусное расстояние «короче» (шире), чем это, не может содержать фокусное расстояние внутри самого объектива, и чтобы изменить это, необходимо прибегнуть к некоторым хитростям.

У Leica есть несколько широкоугольных объективов, которые выступают внутрь камеры, эффективно перемещая объектив ближе к плоскости пленки.

Однако, как правило, если фокусное расстояние больше, чем то, что может поместиться внутри объектива, производители объективов должны добавить дополнительные элементы объектива, чтобы отклонить свет назад к плоскости пленки.

Это добавляет размер, вес, сложность и увеличивает шансы появления аберраций.

Это означает, что дальномерные (и беззеркальные) объективы часто могут быть проще, чем их эквиваленты для зеркальных фотокамер, и, поскольку они должны меньше преломлять свет, обычно имеют меньше аберраций.

Переход с пленки на цифру также означает, что многие из этих широкоугольных объективов с крутым углом падения (свет падает на пленку под углом, далеким от 90 градусов) не так хорошо работают с цифровыми датчиками, которые имеют дополнительные элементы к ним, такие как массивы цветных фильтров и ИК-фильтры.

Судя по выходящим новым беззеркальным объективам, они по-прежнему отклоняют свет назад к сенсору, чтобы приблизиться к идеальному углу 90°, но это всего лишь предположение.

Я не планировал об этом говорить, но пока мы здесь, кажется, самое подходящее место для объяснения сферической аберрации.

Линзы в основном состоят из «сферических» элементов. Это означает, что радиус края стекла можно описать как сечение сферы. Иными словами, представьте себе сферу (земной шар или что-то в этом роде), а затем отрежьте ее часть — та часть, которую вы отрезали, имеет сферический радиус — радиус, который можно описать как сечение сферы.

Поскольку эти элементы преломляют свет по существу сферически, когда свет попадает на пленку или сенсор, сам свет имеет сферическую форму — он трехмерный. Даже объекты, которые в реальном мире плоские (скажем, книга — продолжая тему нашей карты, допустим, это атлас).

Поскольку эта плоская книга проецируется через сферическую линзу, центр книги проецируется дальше, чем края этой книги — надеюсь, это ясно показано на диаграмме выше.

Val с объективом Leica 90mm f/2.8

Это явление называется сферической аберрацией, и оно создает ощущение «гладкости, но резкости» на изображениях. Края четкие и в фокусе, но центр слегка не в фокусе, сглаживая детали.

У меня есть несколько объективов, которые делают это, и благодаря этому качеству они дают довольно приятные портреты.

Сферические элементы легко изготовить — вы просто устанавливаете стекло на одну поверхность, а шлифовальный элемент (скажем, наждачную бумагу) — на фиксированное расстояние, и вы вращаете один из них вокруг фиксированной точки, создавая сферическую кривую.

«Исправление» сферической аберрации — это один или несколько асферических элементов — стекла, радиус которого нельзя описать просто как край кривой/сферы. Их, естественно, гораздо сложнее изготовить, и они увеличивают стоимость линз.

Асферические элементы использовались в очень дорогих объективах где-то в 1970-х годах, но стоимость производства этих элементов снизилась, и они нашли применение даже в относительно недорогих объективах.

Асферический элемент отшлифован до определенной формы, чтобы противодействовать этой проблеме «различного фокуса в одной плоскости».

Наши глаза, конечно, решают это по-другому — задняя часть глаза сама по себе просто сферическая. Задача решена. Есть некоторый прогресс в создании изогнутых датчиков, и предполагается, что, хотя это может упростить конструкцию объектива (больше не требуются асферические элементы), объектив должен быть специально разработан для этого датчика и не может служить объективом общего назначения для любого другой датчик.

Диагональ «полнокадрового» датчика составляет 43 мм.

Диагональ сенсора APS-C составляет 27 мм (хотя размеры сенсора APS-C различаются).

Диагональ датчика Micro Four Thirds составляет 22 мм.

Диагональ сенсора Fuji GFX составляет 55 мм.

Диагональ большего сенсора Hasselblad (их несколько) 67мм.

Следовательно, «обычный» объектив на каждом из этих датчиков будет иметь примерно такое же фокусное расстояние — 27 мм для APS-C и 22 мм для m43 и так далее.

Эти линзы обычно представляют собой «блинчики» — короткие линзы, плотно прилегающие к телу. Их можно сделать маленькими, потому что им не нужно сильно преломлять свет, и их можно сделать с небольшим количеством линз.

Pentax 43mm f/1.9 (полный кадр), Fuji 27mm f/2.8 (APS-C) и Panasonic 20mm f/1.7 (Micro Four Thirds) являются примерами таких объективов — они, как правило, меньше, чем более телеобъективы или более широкие линзы.

Дополнительная литература

О чем я думаю, когда думаю о фокусном расстоянии.

Сравнение человеческого глаза и камеры

Человеческий глаз — прекрасный инструмент, использующий рефракцию и линзы для формирования изображений. Между человеческим глазом и камерой есть много общего, в том числе:

  • диафрагма для контроля количества света, попадающего на объектив. Это затвор в фотоаппарате и зрачок в центре радужной оболочки человеческого глаза.
  • линза для фокусировки света и создания изображения. Изображение реальное и перевернутое.
  • способ восприятия изображения. В камере пленка используется для записи изображения; в глазу изображение фокусируется на сетчатке, а система палочек и колбочек является передним концом системы обработки изображений, которая преобразует изображение в электрические импульсы и отправляет информацию по зрительному нерву в мозг.

Интересен способ, которым глаз фокусирует свет, потому что большая часть преломления происходит не самой линзой, а водянистой влагой, жидкостью поверх линзы. Свет преломляется, попадая в глаз, этой жидкостью, немного больше преломляется хрусталиком, а затем еще немного стекловидным телом, желеобразным веществом, заполняющим пространство между хрусталиком и сетчаткой.

Однако объектив имеет решающее значение для формирования резкого изображения; это одна из самых удивительных особенностей человеческого глаза, что он может так быстро приспосабливаться, фокусируясь на объектах, находящихся на разных расстояниях.Этот процесс адаптации известен как аккомодация.

Рассмотрим уравнение линзы:

1/f = 1/d i + 1/d o

Объектив фотоаппарата имеет фиксированное фокусное расстояние. Если расстояние до объекта изменяется, расстояние до изображения (расстояние между объективом и пленкой) регулируется перемещением объектива. Это невозможно сделать с человеческим глазом: расстояние до изображения, расстояние между хрусталиком и сетчаткой, фиксировано. Если расстояние до объекта изменилось (т.е., глаз пытается сфокусировать предметы, находящиеся на разном расстоянии), то фокусное расстояние глаза регулируется для создания резкого изображения. Это делается путем изменения формы линзы; эту работу выполняет мышца, известная как цилиарная мышца.

Коррекция близорукости

Близорукий человек может создавать резкие изображения только близких предметов. Объекты, которые находятся дальше, выглядят нечеткими, потому что глаз фокусирует их в точке перед сетчаткой.

Чтобы исправить это, перед глазом можно поместить линзу. Какой объектив нужен?

  1. Собирающая линза
  2. Рассеивающая линза

Нам нужна рассеивающая линза, чтобы рассеивать световые лучи ровно настолько, чтобы при сведении лучей глазом они сходились на сетчатке, создавая сфокусированное изображение.

Коррекция дальнозоркости

Дальнозоркий человек может создавать четкие изображения только тех предметов, которые находятся далеко.Близкие предметы фокусируются за сетчаткой, из-за чего выглядят нечеткими.

Какой объектив нужен, чтобы это исправить?

  1. Собирающая линза
  2. Рассеивающая линза

Используется собирающая линза, позволяющая сфокусировать изображение на сетчатке.

Преломление и лучевая модель света

В то время как вся поверхность сетчатки содержит нервные клетки, есть небольшой участок диаметром примерно 0.25 мм, где концентрация конусов наибольшая. Эта область, известная как центральная ямка , является оптимальным местом для формирования изображения. Глаз обычно вращается в своей глазнице, чтобы сфокусировать изображения объектов в этом месте. Расстояние от внешней поверхности роговицы (где преломляется большая часть света) до центральной части ямки на сетчатке составляет примерно 2,4 см. Свет, попадая на роговицу, должен создавать изображение на расстоянии 2.4 см от его внешнего края. В отличие от камеры, которая имеет возможность изменять расстояние между пленкой (детектор ) и линзой, расстояние между сетчаткой (детектор ) и роговицей (рефрактор ) фиксировано. Расстояние до изображения не меняется. Следовательно, глаз должен иметь возможность изменять фокусное расстояние, чтобы сфокусировать изображения как близких, так и удаленных объектов на поверхности сетчатки. При изменении расстояния до объекта необходимо изменить фокусное расстояние, чтобы расстояние до изображения оставалось постоянным.


Размещение

Способность глаза регулировать свое фокусное расстояние известна как аккомодация . Поскольку близлежащий объект (маленький объект d ) обычно фокусируется на более дальнем расстоянии (большой объект d ), глаз приспосабливается, принимая форму линзы с более коротким фокусным расстоянием. Это уменьшение фокусного расстояния приведет к большему преломлению света и приблизит изображение к системе роговица/хрусталик и к поверхности сетчатки.Таким образом, для близлежащих объектов цилиарные мышцы сокращаются и сжимают хрусталик, придавая ему более выпуклую форму. Это увеличение кривизны линзы соответствует более короткому фокусному расстоянию. С другой стороны, удаленный объект (большой d объект ) обычно фокусируется на более близком расстоянии (маленькое d изображение ). Глаз приспосабливается, принимая форму линзы с большим фокусным расстоянием. Поэтому при взгляде на удаленные объекты цилиарные мышцы расслабляются, и хрусталик принимает более плоскую форму. Это уменьшение кривизны линзы соответствует большему фокусному расстоянию.В приведенной ниже таблице данных показано, как может потребоваться изменение фокусного расстояния для поддержания постоянного расстояния до изображения 1,80 см.

Зависимость f от d объект (d , изображение фиксировано на 1,80 см)
Расстояние до объекта Фокусное расстояние
0.25 м 1,68 см
1 м 1,77 см
3 м 1,79 см
100 м 1,80 см
бесконечность 1.80 см
(Приведенные выше значения были рассчитаны с использованием уравнения линзы. Уравнение линзы представляет собой упрощенную математическую модель глаза.)

Способность глаза к аккомодации автоматическая. Более того, это происходит мгновенно. Сосредоточьтесь на удаленном объекте и быстро переключите внимание на ближайший объект; обратите внимание, что нет заметной задержки в способности глаза сфокусировать близлежащий объект.Проживание — это выдающийся подвиг!

 

Диоптрий

Сила линзы измеряется оптиками в единице, известной как диоптрия. диоптрий обратны фокусному расстоянию.

диоптрий = 1/(фокусное расстояние)

Система линз с фокусным расстоянием 1,8 см (0,018 м) представляет собой линзу с оптической силой 56 диоптрий. Линзовая система с фокусным расстоянием 1,68 см представляет собой линзу с оптической силой 60 диоптрий. Здоровый глаз способен сфокусировать как удаленные, так и близлежащие объекты без необходимости использования корректирующих линз. То есть здоровый глаз способен принимать как малое, так и большое фокусное расстояние; у него будет возможность просматривать объекты с большим изменением расстояния. Максимальное изменение силы глаза называется Силой Аккомодации . Если глаз способен принять фокусное расстояние 1,80 см (56 диоптрий) для наблюдения за объектами, находящимися за много миль, а также способен принять фокусное расстояние 1,68 см для наблюдения за объектом, находящимся на расстоянии 0,25 метра (60 диоптрий), то его Сила аккомодации будет измеряться как 4 диоптрии (60 диоптрий — 56 диоптрий).

Здоровый глаз молодого человека имеет способность аккомодации приблизительно 4 диоптрии. По мере того, как человек становится старше, сила аккомодации обычно снижается, поскольку человек становится менее способен видеть близлежащие объекты. Эта неспособность видеть близлежащие объекты приводит к необходимости использования корректирующих линз. В следующих двух разделах Урока 6 мы обсудим два наиболее распространенных дефекта зрения — близорукость и дальнозоркость.

 

Вы когда-нибудь задумывались, как бы выглядела офтальмологическая карта в кабинете врача, если бы у вас было плохое зрение? Теперь вы можете узнать.Используйте виджет Imperfect Vision и виджет Eye Chart ниже, чтобы увидеть, как будет выглядеть таблица Snellen для несовершенного зрения.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$элемент}} {{l10n_strings. ПРОДУКТЫ}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{статья.content_lang.display}}

{{l10n_strings.АВТОР}}

{{l10n_strings. AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$выбрать.выбранный.дисплей}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}} .

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.