Longueur focale de l'œil. Qu'est-ce que c'est? (Mis à jour)

Avant de commencer l'article, je me tourne vers les petits photographes - faites le plein d'extincteurs.
C'est parti!

Dans cet article, je vais essayer de me passer d'analogies de l'œil avec un appareil photo et du cerveau avec un ordinateur. Pourquoi?
Dès les premières tentatives pour étudier le cerveau par l'homme, les gens ont cherché des analogies pour faciliter la compréhension / explication de son travail. Pour chaque époque, il y avait des exemples - une personne comparait le cerveau avec l'appareil le plus complexe de son temps:
- moteurs à vapeur,
- technologie des lampes,
- aujourd'hui ce sont des ordinateurs,
- à l'avenir ...
Tournons-nous vers les manuels de physiologie afin d'éviter les idées fausses inutiles.

L'œil comme système optique

Dans cette figure, il a ajouté des explications pour plus de commodité.

Commençons par le guide d'ophtalmologie.
La puissance de réfraction totale de l'ensemble du système conducteur optique de l'œil est appelée réfraction physique.
Dioptries de tous les supports optiques du globe oculaire:
- cornée ~ 43 dioptries,
- caméra frontale ~ 3 dioptries,
- la lentille ~ 19-33 dioptries,
- corps vitré ~ 6 dioptries.
La chambre antérieure est remplie d'humeur aqueuse - un liquide proche de l'eau aux propriétés optiques. (Remizov AN «Physique médicale et biologique» p. 384)
Il faut comprendre que les trois premiers médias collectent la lumière et que le corps vitré la diffuse, donc lors du calcul, nous soustrayons cette valeur.

La puissance réfractive est calculée en dioptries selon une formule simple à partir de l'optique géométrique:
D = Dr + Dp.k + Dhr-Dst.t. = 43 + 3 + 19-6 = 59 dioptries

La valeur de la lentille dans ce calcul est de 19 dioptries , car elle correspond à sa réfraction dans un état relaxé lorsque l'on regarde la distance.

Ensuite, nous traduisons les dioptries en millimètres:
F = 1 / D = 1/59 = 0,0169 m = 17 mm.

Conclusion: la distance focale de l'œil humain est d' environ 17 mm.

Au stade de l'étude des propriétés optiques de l' œil, nous avons une valeur de ~ 17 mm.
Citation - «Prenons le cas où la réfraction physique moyenne (60,0D) dans le globe oculaire avec la taille antéropostérieure de la taille moyenne (23 mm). Il est facile de calculer qu'avec une épaisseur de la cornée d'environ 1 mm, une profondeur de chambre antérieure d'environ 3 mm et une distance du pôle antérieur du cristallin au point nodal de 2 mm, de ce dernier à la rétine, il ne reste que 17 mm, ce qui assurera la focalisation des rayons parallèles dans la fosse centrale de la tache jaune car il coïncide avec la distance focale principale. "

S.A. Rukhlova «Fondamentaux de l'ophtalmologie» 2006

Mais je pense que quelqu'un s'y opposera - la distance focale devrait être d'environ 50 mm!


Pourquoi et pourquoi certaines personnes le pensent-elles ? Pour répondre à cette question, nous irons plus loin - dans le cortex visuel.

Cortex visuel

David Hubel et Thorsten Wiesel dans leurs célèbres travaux sur la physiologie de la vision ont établi que la rétine -> LKT -> cortex visuel primaire a une organisation topographique .
Cela nous indique que l'ordre dans lequel les fibres du nerf optique sortent de la rétine est maintenu dans le cortex V1.
Et R. Tutell a pu visualiser cette déclaration. Pour ce faire, il a pris un macaque, l'a bourré de tranquillisants et a montré pendant 45 minutes une cible avec trois cercles radiaux. Les singes ont regardé le dessin avec un seul œil. Avant toute cette aventure, l'animal a reçu une injection de 2-désoxyglucose radioactif.
Comme les neurones se nourrissent exclusivement de glucose, les cellules les plus actives peuvent être facilement suivies - elles consomment le plus de sucre.
Après cela, les macaques ont étiré leur cortex visuel primaire, se sont figés et ont montré des marques radioactives.
Le résultat est illustré dans la figure ci-dessous.

Le plus petit cercle au centre de la cible sur une projection topographique dans le cortex occupe une zone un peu plus petite que la zone du cercle extérieur. Chez l' homme, cet effet est encore plus prononcé - la partie centrale du champ visuel est projetée sur de plus grandes zones du cortex.
Pour faciliter la compréhension, la figure suivante a été créée:

Ici, vous pouvez voir clairement comment l'image est agrandie à partir du centre de la rétine.
Je soulignerai qu'il ne s'agit pas d'une augmentation optique , mais d'une augmentation corticale .

Pour résumer:
- distance focale ~ 17 mm ,
- couverture du champ de vision d'un œil horizontalement 140 - 160˚,
- L'image de la partie centrale de la rétine crée une sensation (phénomène) dans le cortex d'une image agrandie, bien que la projection optique soit uniforme.

UPD:

Et pourtant, pour rassurer ceux qui brûlent à partir de 17 mm, la longueur focale a été donnée ci-dessus pour l' ensemble de l' œil et pour tout le champ de vision.
Nous n'avons une vision claire que dans la partie centrale de la rétine appelée Fovea . La résolution angulaire de cette partie de la rétine est de 1˚40 ' . Lorsque nous regardons le monde qui nous entoure (nous lisons du texte, nous regardons le paysage), notre attention se porte presque toujours sur ce petit point avec une résolution angulaire d'environ 1 degré . Oui, consciemment, nous pouvons déplacer notre attention même sur le bord de la rétine - où l'image est complètement floue. Mais il est impossible d'élargir la zone d'attention - telle est la physiologie du cortex visuel et la phénoménologie de la construction de l'image que nous voyons à la fin. Et sur la base de cette expérience visuelle, une impression est créée d'un champ de vision plus étroit (longue focale) qu'il ne l'est réellement.

Références:
VVVit «La structure du système visuel humain» 2003
E.A. Egorov «Ophtalmologie» 2010
S.A. Rukhlova «Fondamentaux de l'ophtalmologie» 2006
Novokhatsky A.G. Périmétrie clinique, 1973
David Hubel - Oeil, cerveau, vision
Stephen Palmer - Des photons à la phénoménologie
Baars B., Gage N. - «Le cerveau, la cognition, l'esprit»
John Nicholls, A. Martin, B. Wallas, P. Fuchs - «Du neurone au cerveau»
Michael Gazzaniga - "Qui est responsable?"

Références:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089662730700774X
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10944/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5446894/
https://books.google.com/books?id=_yYrIBT42BkC&pg=PA414