ראייה היא אחד מהחושים האנושיים היקרים ביותר. בעוד שמערכת הראייה היא חלק מורכב יחסית במוח, התהליך מונע על ידי אלמנט אופטי צנוע: העין. הוא יוצר תמונות על הרשתית, שם האור נספג על ידי קולטני הפוטו. בעזרתם, אותות חשמליים מועברים לקליפת המוח החזותית לצורך עיבוד נוסף.
המרכיבים העיקריים של המערכת האופטית של העין: הקרנית והעדשה. הם קולטים אור ומקרינים אותו על הרשתית. ראוי לציין שמכשיר העין הרבה יותר פשוט מזה של מצלמות עם מספר עדשות שנוצרו בדמותו. למרות העובדה שרק שני אלמנטים ממלאים את תפקיד העדשות בעין, הדבר אינו פוגע בתפיסת המידע.
Light
טבעו המובנה של האור משפיע גם על כמה מאפיינים של המערכת האופטית של העין. לדוגמה, הרשתית רגישה ביותר בחלק המרכזי לתפיסת הספקטרום הנראה, התואם לספקטרום הקרינה של השמש. ניתן לראות אור כרוחבגל אלקטרומגנטי. אורכי גל גלויים מכחול (400 ננומטר) עד אדום (700 ננומטר) מהווים רק חלק קטן מהספקטרום האלקטרומגנטי.
מעניין לציין שטבעו של חלקיק האור (פוטון) יכול להשפיע גם על הראייה בתנאים מסוימים. קליטת הפוטונים מתרחשת בקולטני הפוטו לפי הכללים של תהליך אקראי. בפרט, עוצמת האור המגיעה לכל פוטוקולטן קובעת רק את ההסתברות לקליטת פוטון. זה מגביל את היכולת לראות בבהירות נמוכה ולהתאים את העין לחושך.
שקיפות
במערכות אופטיות מלאכותיות משתמשים בחומרים שקופים: זכוכית או פלסטיק עם מקבע שבירה. באופן דומה, העין האנושית חייבת ליצור תמונות בקנה מידה גדול, ברזולוציה גבוהה באמצעות רקמה חיה. אם התמונה המוקרנת על הרשתית מטושטשת מדי, מטושטשת מדי, מערכת הראייה לא תפעל כראוי. הסיבה לכך עשויה להיות מחלות עיניים ונוירונים.
אנטומיה של העין
ניתן לתאר את העין האנושית כמבנה מעין-כדורי מלא בנוזל. המערכת האופטית של העין מורכבת משלוש שכבות של רקמות:
- חיצוני (סקלרה, קרנית);
- פנימי (רשתית, גוף ריסי, קשתית);
- בינוני (חורואיד).
בבני אדם בוגרים, העין היא כדור בקוטר של 24 מ מ בקירוב והיא מורכבת ממרכיבים תאיים ולא תאיים רבים שמקורם בקו נבט אקטודרמלי ומזודרמי.מקורות.
חלק החיצוני של העין מכוסה ברקמה עמידה וגמישה הנקראת סקלרה, מלבד החלק הקדמי שבו הקרנית השקופה מאפשרת לאור להיכנס לאישון. שתי שכבות נוספות מתחת לסקלרה: כורואיד כדי לספק חומרים מזינים ורשתית שבה האור נספג על ידי קולטני הפוטו לאחר היווצרות התמונה.
העין דינמית בשל פעולתם של שישה שרירים חיצוניים ללכוד ולסרוק את הסביבה החזותית. האור הנכנס לעין נשבר על ידי הקרנית: שכבה דקה שקופה נקייה מכלי דם, בקוטר של כ-12 מ"מ ובעובי של כ-0.55 מ"מ בחלק המרכזי. סרט דמעות מים על הקרנית מבטיח את איכות התמונה הטובה ביותר.
החדר הקדמי של העין מלא בחומר נוזלי. הקשתית, שתי קבוצות של שרירים עם חור מרכזי שגודלם תלוי בהתכווצות, פועלת כמו סרעפת בעלת צבע אופייני בהתאם לכמות ופיזור הפיגמנטים.
האישון הוא החור במרכז הקשתית המווסת את כמות האור הנכנסת לעין. גודלו נע בין פחות מ-2 מ"מ באור בהיר ליותר מ-8 מ"מ בחושך. לאחר שהאישון קולט אור, העדשה הגבישית מתחברת עם הקרנית ויוצרות תמונות על הרשתית. עדשה גבישית יכולה לשנות את צורתה. הוא מוקף בקפסולה אלסטית ומוצמד לגוף הריסי על ידי זונולות. פעולת השרירים בגוף הריסי מאפשרת לעדשה להגביר או להקטין את כוחה.
רשתית וקרנית
יש שקע מרכזי ברשתית שבומכיל את המספר הגדול ביותר של קולטנים. החלקים ההיקפיים שלו נותנים פחות רזולוציה, אך מתמחים בתנועת עיניים ובזיהוי אובייקטים. שדה הראייה הטבעי גדול למדי בהשוואה לזה המלאכותי והוא 160×130°. המקולה ממוקמת בקרבת מקום ומתפקדת כמסנן אור, כביכול מגן על הרשתית מפני מחלות ניווניות על ידי סינון קרניים כחולות.
הקרנית היא חתך כדורי עם רדיוס עקמומיות קדמי של 7.8 מ"מ, רדיוס עקמומיות אחורי של 6.5 מ"מ ומקדם שבירה לא הומוגני של 1.37 עקב מבנה השכבות.
גודל עיניים ומיקוד
לעין סטטית ממוצעת יש אורך צירי כולל של 24.2 מ מ ואובייקטים מרוחקים ממוקדים בדיוק במרכז הרשתית. אבל סטיות בגודל העין יכולות לשנות את המצב:
- קוצר ראייה, כאשר תמונות ממוקדות מול הרשתית,
- רוחק ראייה כשזה קורה מאחוריה.
תפקודי המערכת האופטית של העין מופרים גם במקרה של אסטיגמציה - עקמומיות לא נכונה של העדשה.
איכות תמונה על הרשתית
גם כאשר המערכת האופטית של העין ממוקדת בצורה מושלמת, היא אינה מייצרת תמונה מושלמת. מספר גורמים משפיעים על כך:
- דיפרקציה של אור באישון (טשטוש);
- סטיות אופטיות (ככל שהאישון גדול יותר, הראות גרועה יותר);
- פיזור בתוך העין.
צורות ספציפיות של עדשות עין, וריאציות של מקדם השבירה ותכונות גיאומטריה הן חסרונות של המערכת האופטית של העיןלעומת עמיתים מלאכותיים. העין הרגילה היא לפחות פי שישה באיכות נמוכה יותר וכל אחת יוצרת מפת סיביות מקורית בהתאם לאברציות הקיימות. כך, למשל, הצורה הנתפסת של כוכבים תשתנה מאדם לאדם.
ראייה היקפית
השדה המרכזי של הרשתית נותן את הרזולוציה המרחבית הגדולה ביותר, אבל גם החלק ההיקפי הפחות ערני חשוב. הודות לראייה היקפית, אדם יכול לנווט בחושך, להבחין בין גורם התנועה, ולא העצם הנע עצמו וצורתו, ולנווט במרחב. הראייה ההיקפית שולטת בבעלי חיים ובציפורים. יתרה מזאת, לחלקם יש זווית צפייה של 360 מעלות כולה עבור סיכויי הישרדות גבוהים יותר. אשליות ראייה מחושבות לפי תכונות הראייה ההיקפית.
Result
המערכת האופטית של העין האנושית פשוטה ואמינה ומותאמת בצורה מושלמת לתפיסת העולם הסובב. למרות שאיכות הגלוי נמוכה יותר מאשר במערכות טכניות מתקדמות, הוא עונה על דרישות האורגניזם. לעיניים יש מספר מנגנוני פיצוי שמותירים חלק מהמגבלות האופטיות הפוטנציאליות זניחות. לדוגמה, ההשפעה השלילית הגדולה של ביטול מיקוד כרומטי מתבטלת על ידי מסנני צבע מתאימים ורגישות ספקטרלית פס.
בעשור האחרון, האפשרות לתקן סטיות עיניים באמצעות אדפטיביאוֹפְּטִיקָה. זה אפשרי כרגע מבחינה טכנית במעבדה עם מכשירים מתקינים כמו עדשות תוך עיניות. תיקון יכול לשחזר את היכולת לראות, אבל יש ניואנס - הסלקטיביות של קולטני הפוטו. גם אם תמונות חדות מוקרנות על הרשתית, האות הקטנה ביותר שתיקלט תדרוש מספר קולטני פוטו כדי לפרש נכון. תמונות של אותיות קטנות מחדות הראייה המתאימה לא יובחנו.
עם זאת, הפרעות הראייה העיקריות הן סטיות חלשות: חוסר מיקוד ואסטיגמציה. מקרים אלו תוקנו בקלות על ידי פיתוחים טכנולוגיים שונים מאז המאה השלוש עשרה, אז הומצאו עדשות גליליות. שיטות מודרניות כוללות שימוש בעדשות מגע ועדשות תוך עיניות או הליכי ניתוח שבירה בלייזר כדי לערוך את מבנה המערכת האופטית של המטופל.
עתיד רפואת העיניים נראה מבטיח. פוטוניקה וטכנולוגיית תאורה ישחקו בה תפקיד מרכזי. השימוש באופטואלקטרוניקה מתקדמת יאפשר לתותבות חדשות לשקם עיניים מרוחקות מבלי להסיר רקמה חיה, כפי שקורה כיום. טומוגרפיה חדשה של קוהרנטיות אופטית יכולה לספק הדמיה תלת מימדית בזמן אמת של העין בקנה מידה מלא. המדע אינו עומד במקום כך שהמערכת האופטית של העין מאפשרת לכל אחד מאיתנו לראות את העולם במלוא הדרו.
