Теория зрения Фурье
Фурье
теория зрения
Человеческий глаз устроен вовсе не как обычный
фотоаппарат, такое сравнение очень сильно не соответствует действительности. Не
похож он и на современный электронный фотоаппарат, принципы, на которых
построено человеческое зрение совсем иные. Постараемся в этом разобраться. Для
начала внимательно рассмотрим строение того, что называется сетчаткой.
По-видимому тот, кто ее так называл, знал о чем говорил. Посмотри на рис 1.
Рис. 1. Строение сетчатки
. Собственно сама сетчатка как
световоспринимающий слой находится от источника света (хрусталика) дальше всего
и обращена в мозгу, а не к хрусталику.
. Нервные волокна, идущие к зрительному,
нерву образуют два пересекающихся между собой под углом 90о слоя
жидкокристаллических цилиндров, на которых дважды происходит
двулучепреломление, так что до собственно палочек и колбочек доходят по две
пары когерентных лучей и на сетчатке образуется динамическая Фурье голограмма.
. Зрительный аппарат человека и
воспринимает не какое-то мифическое фотографическое изображение, якобы
образующееся на сетчатке, а как раз именно динамическую Фурье голограмму.
Фурье-теория зрения объясняет все известные иллюзии зрения, но и предсказывает
новые, которые время от времени обнаруживаются и на практике.
Мне хотелось бы обсудить несколько проблем,
связанных с Фурье-оптикой. Это обусловлено тем, что в последнее время
устойчивым трендом в развитии кино- и телевизионной техники является технология
3D. 30% людей не
обладают чисто бинокулярным зрением, т.е. в 3D
кинотеатре или просматривая 3D
передачи по телевидению такой зритель не увидит для себя ничего нового. В силу
того, что Фурье-механизмы зрения работают у каждого здорового человека,
использование технических возможностей Фурье-оптики сулит гораздо более
простые, а следовательно и более дешевые, способы создания 3D
изображения к кино и особенно в телевидении. В процессе построения
действительного изображения линза дважды производит Фурье-преобразование:
. В фокальной плоскости появляется
система точек (световая матрица), в точках которой распределение света
осуществляется в двух взаимно перпендикулярных направлениях:
. Световая Фурье-матрица формирует
оптическое поле, отображающее предметное пространство в «обращенном» (перевернутом
слева-направо и сверху-вниз) виде.
фурье оптика
сетчатка изображение
Рис.2. Построение действительного изображения
Первое преобразование происходит в зоне передней
преломляющей поверхности. Преобразования Фурье физически осуществляются на
первой и последней преломляющих поверхностях эквивалентной оптической системы.
Если зафиксировать оптическое поле в зоне заднего фокального гороптера, а затем
каким-то образом его достоверное воспроизвести, то мы получим в первом случае
Фурье-фотоаппарат (видеокамеру), а во втором - Фурье-проектор. Особенностью
Фурье-преобразования оптического поля линзой (линзовой системой) заключается в
том, что Фурье-образ всего предметного пространства всегда расположен в заднем
фокальном гороптере. Так как форма поверхности гороптера в первом приближении
практически совпадает с плоскостью. По традиции мы будем говорить о фокальной
плоскости, но всегда будем иметь в виду, что в некоторых случаях гороптер
сильно отличается от плоскости. Технически Фурье-фотоаппарат сделать несложно,
дело осложняется только одним обстоятельством - нужен фотоприемник с
логарифмической чувствительностью в 7 степени, Эквивалентными излучающими
свойствами должен обладать излучатель в Фурье-проекторе.
Отсутствием таких фотоприемников и излучателей
света и объясняется, что сегодня пока еще не существует Фурье - фотоаппаратов
(видеокамер) и Фурье - проекторов. Устройство таких приборов относительно
несложно. Скажем в Фурье-фотоаппарате (fотоаппарат)
не потребуется наводка на резкость, так как фурье-образ всегда расположен в
фокальной плоскости. В f-проекторе
точно так же излучающий элемент всегда расположен в передней фокальной
плоскости проекционного объектива.
Оптика Фурье-фотоаппарата должна быть устроена
подобно глазу - имеется только одна (эквивалентная) передняя преломляющая
поверхность. Фотоприемник должен располагаться «внутри» оптической системы.
Аналогичным образом должен быть устроен и Фурье-проектор. Вероятно возможны и
схемы с одной отражающей (сферической) поверхностью, как это имеет место в
зеркальных телескопах. Кстати говоря, возможно и создание Фурье-телескопов.