Wat is de minimale brandpuntsafstand van het menselijk oog?

Kort antwoord
Het middelpunt lengte van het gemiddelde, gezonde, volwassen menselijke oog nabij het punt is ongeveer 18,5 mm. Jongeren kunnen hun lenzen verder plaatsen tot een brandpuntsafstand van ongeveer 15,4 mm.

Achtergrond
De brandpuntsafstand van het menselijk oog is de afstand tussen de lens en het netvlies wanneer een object in focus is (Fig. 1). Daarom is het ...even when considering blurred images too -gedeelte in de vraag niet logisch. Daarom zal ik mijn antwoord alleen richten op scherpe afbeeldingen (bedoelde woordspeling).

De lenzen van het oog zijn dikker in het midden dan aan de randen, en dus positieve en convergerende lenzen. Ze vormen een omgekeerd beeld op de lichtgevoelige laag achter in het oog – het netvlies (Fig. 1) Het beeld op het netvlies wordt gevormd door twee lenzen: 1) het hoornvlies met een vaste brandpuntsafstand en 2) de ooglens, een lens met een variabele brandpuntsafstand door vormveranderingen (Fig. 1), accommodatie genaamd, en wordt gemedieerd door de ciliaire spieren (Kolb, 2012) .

Wanneer de ciliaire spieren ontspannen zijn, is de brandpuntsafstand van de ooglens maximaal is en de verre objecten zijn scherpgesteld (oneindig). Wanneer de ciliaire spieren samentrekken, verkorten ze de brandpuntsafstand van de ooglens om objecten dichterbij scherp te stellen. De twee limieten van dit bereik worden de verre punt , (ciliaire spieren ontspannen) en het nabije punt (maximale accommodatie) (bron: University of Colorado, Boulder ).

De afstand tussen de ooglens en het netvlies is ongeveer 20 mm. Wanneer een object ver weg is van het oog (oneindig), bevindt het beeld zich in wezen in het brandpunt. Daarom moet de brandpuntsafstand van het hoornvlies en de ooglens ongeveer 20 mm zijn wanneer de oogspieren ontspannen zijn. De lenssterkte is het omgekeerde van de brandpuntsafstand in meters. Daarom is de sterkte van het hoornvlies en de ooglens op het verste punt ongeveer 1 / 0,020 = 50 dioptrieën (bron: University of Colorado, Boulder ) ..

Wanneer een object zich op het nabije punt bevindt (het dichtstbijzijnde punt waarop een object duidelijk op het netvlies kan worden scherpgesteld), moet de brandpuntsafstand van het hoornvlies en de ooglens worden veranderd zodat het beeld wordt gevormd op het netvlies, dat nog 20 mm verwijderd is. Het typische nabije punt bij een volwassene is 25 cm, wat overeenkomt met een brandpuntsafstand van het hoornvlies en de ooglens van 18,52 mm met behulp van de standaard ray-tracing regels van lenzen . Daarom moet de sterkte van het hoornvlies en de ooglens nu ongeveer 1 / 0,01852 = 54 dioptrie zijn. Met andere woorden, de spieren van het oog kunnen een accommodatiebereik van 4 dioptrieën bieden (bron: University of Colorado, Boulder ).

Kinderen kunnen echter focussen op punten op slechts 6,5 cm afstand , dwz , 15 dioptrieën ter waarde van optisch vermogen, dwz , een minimale brandpuntsafstand van 15,39 mm.

^{Afb. 1. Menselijk oog. Bovenpaneel: niet opgevangen ontspannen oog. Onderste paneel: opgevangen oog. source: Khan Academy}

_{Referentie
– Kolb , Gross Anatomy of the Eye. In: Webvision. The Organization of the Retina and Visual System , Moran Eye Center (2012)}