*L'occhio - che meravigliosa, imbattibile biocamera

scaccomatto81

Anch'io spesso, seguendo le poche lezioni di medicina del mio corso, son sempre rimasto stupito ed affascinato dalla perfezione costruttiva e funzionale dei vari organi del corpo umano... e che l'uomo, nonostante tutta la tecnologia che possiede, non riesce a riprodurre... fa pensare, eh? :wink:

andreaconsole

sì, ma come fanno ad essere APO con una sola lente? non mi pare che il rapporto focale sia troppo favorevole

Riccardo Giuliani

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Infatti, la mia è una provocazione. Nel senso che sarebbe interessante conoscere i risultati di minuziose ricerche in merito.
Nella sua perfezione l'occhio portebbe essere anche apo. Di fatto, non ho mai avvertito cromatismo,

e voi?

...

StarEnd

L'occhio in effetti non è APO, ma adotta dei trucchetti per fornirci una visione piacevole.

Ad esempio alcune lunghezze ottiche del blu, che andrebbero leggermente fuori fuoco, vengono assorbite (quindi eliminate) da alcuni pigmenti retinici. L'aberrazione cromatica viene dunque ridotta da una regione colorata chiamata pigmento maculare, che copre parte della retina. Tali pigmenti sono gli xantofili, composti similari al carotene.
Non ricordo i dettagli perchè sono studi che feci alle superiori, ma in rete penso potrete trovare un po' di informazioni a riguardo.

Comunque l'aberrazione cromatica dell'occhio umano non è solamente causata dal fatto che vi sia presente una singola lente, ma è anche dovuta agli umori acquosi che i fasci luminosi sono costretti ad attraversare prima di giungere alla retina.

Saluti
Marco

daniele.gasparri

Una voce fuori dal coro......
Concordo dulle magnifiche proprietà dell'occhio umano, però vorrei dire qualcosa...
L'occhio non è apocromatico, anzi, è pieno di aberrazioni! due su tutte, presenti anche in asse: cromatismo e sferica. Entrambe si manifestano molto più evidenti di notte, con poca luce, quando la pulilla si dilata, l'apertura del cristallino cresce e le aberrazioni diventano molto visibili e limitanti. Vi siete mai chiesti perché di notte la risoluzione dell'occhio è minore, nonostante il diametro utile sia maggiore? La colpa è dell'aberrazione sferica, che non permette di scendere sotto la risoluzione di 180" (diametro pupilla maggiore di 7mm) contro i 60" (e anche meno) di una giornata soleggiata (diametro pupilla attorno ai 3 mm). Anche il cromatismo è evidente, sia di notte che di giorno. E' un po' più difficile fare delle prove di notte perché si perde anche la percezione dei colori, ma possiamo farlo di giorno. Prendete un bello sfondo blu-azzurro e scriveteci o disegnateci qualcosa sopra di un bel colore rosso: vedrete che la visione è piuttosto disturbata e noterete una certa fatica a leggere ed osservare: questo è dovuto all'aberrazione cromatica: l'occhio, non potendo mettere a fuoco contemporaneamente il blu e il rosso, cerca di focheggiare molto rapidamente prima sull'uno, poi sull'altro, con il risultato che si fa fatica a leggere, anche se l'aberrazione non si presenta come nei telescopi con degli aloni attorno alle immagini.
Di giorno queste aberrazioni sono poco visibili sostanzialmente perché la distribuzione dei centri ricettori (coni e bastoncelli) è tale da rendere minimo il loro disturbo, sottocampionando leggermente l'immagine. Mi spiego meglio: consideriamo una pupilla del diametro di 4 mm, il cui potere risolutivo teorico è, secondo Dawes, intorno ai 30 secondi d'arco. Questo valore tuttavia non si raggiunge mai perché la distribuzione dei coni e bastoncelli, che possiamo considerare alla stregua del diametro dei pixel di un sensore, non permette di raggiungere tale valore, ma un più modesto 60" (in media; molto dipende dal soggetto e dalle condizioni, come per il potere risolutivo di qualunque strumento ottico). Il risultato di questo leggero sottocampionamento sono immagini più nitide, meno aberrate e quindi una visione migliore di giorno. Durante la notte le aberrazioni crescono oltre il campionamento e si rendono più visibili. Pensate se la distribuzione dei ricettori visivi permettesse di raggiungere un campionamento di 5 secondi d'arco: in questi casi allora avremmo avuto una visione nettamente peggiore con aloni di cromatismo ovunque e sorgeti puntiformi che appaiono come dischi di diffrazione, con relativi anelli, e in genere mai delle immagini veramente definite...insomma...non proprio il massimo. Qui sta una delle meraviglie dell'occhio: non potendo costruirsi un sistema apocromatico, ha pensato bene di adattarsi e di ridurre le aberrazioni e "fregare" la diffrazione delle onde elettromagnetiche sottocampionando leggermente e dando una visione assolutamente nitida.
Anche la sua dimanica è spaventosa e nessun sensore può raggiungerla ancora; certo, paghiamo il prezzo della non linearità della risposta e quindi non possiamo fare misure fotometriche ultra precise, ma nessun sensore CCD potrà mai mostrare una dimanica così grande! (e senza blooming!).
Riguardo la sensibilità, avrei qualche dubbio; in fondo i moderni sensori CCD hanno efficienze quantiche che superano l'85%, valore che l'occhio umano non raggiunge mai. Certo, c'è il rumore, che nell'occhio è molto minore rispetto ai CCD e che va a livellare il risultato ottenibile. Per fare una prova concreta, si può prendere un sensore CCD, metterci un obiettivo dal diametro della pupilla dilatata ed esporre per 1/25 di secondo, che è all'incirca il tempo di integrazione dell'occhio umano e confrontare i risultati. Chi vuole fare questa prova?

GHISO983

Sborone!!

daniele.gasparri

Riccardo Giuliani

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Detto fatto. Ho deciso, brevemente, di produrre via computer 2 immagini colore e BN da analizzare attraverso il nostro beneamato occhio.
L'aberrazione sferica: difficile, se non impossibile, da decodificare in quanto il sistema da informazioni ottimali soltanto dove lo sguardo è "puntato". Ho tentato di recepire con la "coda dell'occhio" ma con scarsissimi risultati.
Poi l'astigmatismo e distorsioni varie, io ne ho a sufficienza.

Infine la benedetta aberrazione cromatica tipica in una lente semplice, ed anche di breve focale, come quella allocata nel nostro occhio.
Ho traguardato le due immagini.

Nella BN non noto nulla di significativo.
In quella bicolore, dato il giusto divario di frequenze, noto delle anomalie.
Innanzitutto la suddetta difficoltà, menzionata da Daniele.
Ma i leggerissimi aloni "rosa e "blu" lungo le linee di separazione (che evidenziano aberrazione cromatica), aimè son dovuti al monitor. Ho provato a ruotare la testa (meglio che ruotare il video

e l'effetto non cambia.
Se non altro confermo il feedback del nostro sistema che compenserebbe l'aberrazione. Eccezionale.
Attendiamo, invece, le prove con CCD. A 1/25 di scansione e apertura +-7mm. (ovviamente singolo fotogramma) a meno che l'occhio non possa effettuare la minisomma di qualche fotogramma

(o meglio l'eventuale mini-accumulo di fotoni) data la sua inerzia. E' possibile?

Visto che siamo in pasta, attendiamo altri dati, ed altre prove "home made" anche meno estemporanee, come la mia

...

StarEnd

Occhi oche il formato jpg molto compresso (come la tua immagine rossa-blu) non va bene per queste prove.. ci sono numerosi artefatti dovuti alla compressione stessa al limitare dei contorni fra due colori.

Riccardo Giuliani

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Infatti,

dimenticavo. Provo a sostituirla con una GIF. FATTO.

Solo un idea. Bisognerebbe stampare e provare dei disegni test per avere un rapporto +- accurato (e soggettivo).

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