Per comprendere il funzionamento dell'occhio umano è utile paragonarlo a una macchina fotografica, composta da obiettivo, diaframma e sensore.
In una fotocamera l’obiettivo è costituito da una lente convessa che fa convergere i raggi luminosi e li manda a fuoco sulla pellicola. Nell’occhio l’obiettivo è costituito da due lenti, una più esterna rappresentata dalla cornea e l’altra più interna che è il cristallino. Nella macchina fotografica la messa a fuoco avviene spostando, in avanti od indietro rispetto al sensore, la lente dell’ obiettivo. Nell’occhio ciò avviene attraverso il cristallino che viene modificato nello spessore, nella forma e nella posizione da un muscolo attraverso il fenomeno cosiddetto dell’ “accomodazione”.
In una macchina fotografica il diaframma è un meccanismo capace di variare il proprio diametro e quindi di fare entrare più o meno luce per fare impressionare correttamente la pellicola. Nell’occhio il diaframma è costituito dall’iride,di circa 12 mm di diametro e 0,5 mm di spessore, che è colorata e dà il colore all’ occhio.
In una macchina fotografica il sensore rappresenta la parte che contiene gli elementi sensibili alla luce. Nell’occhio è rappresentato dalla retina, la quale trasforma la luce in impulsi elettrici che verranno trasportati dal nervo ottico fino al cervello.
La retina è la membrana più interna del bulbo oculare. Su di essa si trova uno strato di fotorecettori, cioè di cellule sensibili alla luce: i coni e i bastoncelli (chiamati in questo modo per via della loro forma).
I coni (in numero compreso fra i 5 e i 7 milioni circa) sono sensibili alle forme e ai colori. Negli esseri umani ce ne sono tre tipi: sensibili al rosso, al verde e al blu (se attivati simultaneamente la luce percepita risulta essere bianca). I coni tuttavia non si attivano in condizioni di bassa luminosità.
I bastoncelli (in numero compreso fra 75 e 150 milioni circa) consentono la visione anche in condizioni di scarsa luminosità. La loro sensibilità dei bastoncelli è talmente elevata che un numero esiguo di fotoni è sufficiente per eccitarli (o secondo alcuni studi, è sufficiente un unico fotone). Tuttavia i bastoncelli non sono sensibili ai colori (e questa è la ragione per cui quando la luce è scarsa perdiamo la percezione dei colori).
Come si vede il sensore del nostro occhio presenta alcune analogie ma anche importanti differenze rispetto a una fotocamera digitale. Se paragoniamo i bastoncelli ai pixel, possiamo stimare le dimensioni del nostro sensore intorno ai 100 Mpx (cioè un valore superiore a quello della maggior parte delle attuali fotocamere). Tuttavia, come si è visto, l'informazione riguardante il colore viene percepita da un tipo diverso di sensori (i coni) che sono in numero molto inferiore (intorno ai cinque milioni).
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