Was ist die minimale Brennweite des menschlichen Auges?

Kurze Antwort
Der Fokus Die Länge des durchschnittlichen, gesunden, erwachsenen menschlichen Auges am Nahpunkt beträgt etwa 18,5 mm. Junge Menschen können ihre Linsen bis zu einer Brennweite von ca. 15,4 mm aufnehmen.

Hintergrund
Die Brennweite des menschlichen Auges ist der Abstand zwischen Linse und Netzhaut, wenn ein Objekt scharfgestellt ist (Abb. 1). Daher macht der Teil ...even when considering blurred images too in der Frage nicht viel Sinn. Daher werde ich meine Antwort nur auf scharfe Bilder konzentrieren (Wortspiel beabsichtigt).

Die Die Augenlinsen sind in der Mitte dicker als an den Rändern und daher positive und konvergierende Linsen. Sie bilden ein invertiertes Bild auf der lichtempfindlichen Schicht im Augenhintergrund – der Netzhaut (Abb. 1). Das Netzhautbild wird durch geformt zwei Linsen: 1) die Hornhaut mit fester Brennweite und 2) die Augenlinse, eine Linse mit variabler Brennweite durch Formänderungen (Abb. 1), die als Akkommodation bezeichnet wird und durch die Ziliarmuskeln (Kolb, 2012) .

Wenn die Ziliarmuskeln entspannt sind, ist die Brennweite der Augenlinse ist maximal und die entfernten Objekte sind scharf (unendlich). Wenn sich die Ziliarmuskeln zusammenziehen, verkürzen sie die Brennweite der Augenlinse, um nähere Objekte scharf zu stellen. Die beiden Grenzen dieses Bereichs werden als Fernpunkt (Ziliarmuskeln entspannt) und Nahpunkt (maximale Akkommodation) (Quelle: Universität von Colorado, Boulder ).

Der Abstand zwischen der Augenlinse und der Netzhaut beträgt etwa 20 mm. Wenn ein Objekt weit vom Auge entfernt ist (unendlich), befindet sich das Bild im Wesentlichen im Brennpunkt. Daher sollte die Brennweite der Hornhaut und der Augenlinse etwa 20 mm betragen, wenn die Augenmuskeln entspannt sind. Die Linsenstärke ist der Kehrwert seiner Brennweite in Metern. Daher beträgt die Stärke der Hornhaut und der Augenlinse am Fernpunkt etwa 1 / 0,020 = 50 Dioptrien (Quelle: Universität von Colorado, Boulder ). ..

Wenn sich ein Objekt am Nahpunkt befindet (dem nächstgelegenen Punkt, an dem ein Objekt klar auf die Netzhaut fokussiert werden kann), muss die Brennweite der Hornhaut und der Augenlinse sein so verändert werden, dass das Bild auf der Netzhaut entsteht, die noch 20 mm entfernt ist. Der typische Nahpunkt bei einem Erwachsenen beträgt 25 cm, was einer Brennweite der Hornhaut und der Augenlinse von 18,52 mm unter Verwendung der Standard-Raytracing-Regeln für Linsen . Daher muss die Stärke der Hornhaut und der Augenlinse jetzt etwa 1 / 0,01852 = 54 Dioptrien betragen. Mit anderen Worten, die Augenmuskeln können einen Akkommodationsbereich von 4 Dioptrien bereitstellen (Quelle: Universität von Colorado, Boulder ).

Kinder können sich jedoch auf Punkte konzentrieren in einer Entfernung von 6,5 cm , dh 15 Dioptrien optische Leistung, dh eine minimale Brennweite von 15,39 mm.

^{Abb. 1. Menschliches Auge. Oberes Feld: nicht angepasstes entspanntes Auge. Unteres Feld: angepasstes Auge. Quelle: Khan Academy}

_{Referenz
– Kolb , Grobe Anatomie des Auges. In: Webvision. Die Organisation der Netzhaut und des visuellen Systems , Moran Eye Center (2012)}