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一、 观察视网膜
通常,当裂隙灯与专用放大透镜联合使用时,医生就能够观察位于眼后的视网膜。有的医生不使用裂隙灯。有时,医生会使用滴眼液来散大瞳孔。
观察位于眼后的视网膜,只见到血管、神经、或病变现象,没有见到眼球成像的影像。
这个问题,难就难在:视网膜上理论上是应该有影像的,但 事实上没有影像 !
二、 目前的认识
当今,人们认为的人感知视觉影像的过程是:光线经过角膜和晶状体的折射,进入眼球到达视网膜,由于位于光感受器前面的细胞几乎是透明的,不会影响光感受器接收光线。
也就是说,眼睛像照相机镜头那样,将外界的光影像投射到视网膜上。按这样的理解,视网膜上应当有眼球成像【1】。
三、 基本事实
我们先要知道有以下的事实:
1、 光,具有波、粒两重性。
2、 光感受器细胞的外段(rodoutersegmeni, ROS),是由一叠几十至几百个透明膜组成的【2】【3‘】,
3、 人眼有眼微颤(OMT)现象。 眼微颤,是一种小的非自愿眼动。眼动的平均值约为每秒 85 次。如果不让眼微颤,例如采用特殊的光学系统,使刺激图案光影投射“稳定“,则在几秒内,人感知的图案轮廓和颜色完全消退【4】。
五、 分析光感受器细胞外段的作用
由于光感受器细胞的外段,是由一叠几十至几百个透明膜组成的,外段上,必然会出现“薄膜干涉” ( Thin-film interference ):
光束到达透明薄膜的上表面和下表面发生反射时,当光程差是二分之一波长的奇数倍时,反射光强度减弱,反射弱,而透射强;当光程差是二分之一波长的偶数倍时,反射光强度加强,反射强,而透射弱 。光程差根据膜的厚度确定。
以熔石英为例, 镀一层薄膜时,在波长为1500 nm时,其反射率可由未镀膜时的3.3%,提高到30%; 而镀七组薄膜时,在1360 nm~1660 nm范围内,其反射率可达99%以上。
据此可知,视锥上的几十片薄膜,只反射一种色彩;视杆上的成百片薄膜可反射很多波长的光线。
由多个相位差恒定的波,叠加组成复合波,称作光波的干涉(interferences)。
经透明薄膜 上表面 反射后得第一束光称为 入射光;经透明薄膜 下表面 反射、折射后得第二束光,称为 折射光。这两束光由同一射入的光产生,位于同一片透明薄膜的同一侧,俩光束 相位差恒定,反射时叠加在一起,是相干光,出现光波的干涉现象。
由于这些薄膜都互相平行,反射光也互相平行,没有形成聚焦,只有干涉波,没有形成光斑影像。
外段上的“薄膜干涉”,把物体光波上各点的位相、振幅和频率,转换成在空间上变化的强度,干涉纹间的反差和间隔,蕴含了物体光波的全部信息,
于是,影像光在薄膜上发生干涉后,转换成了干涉波的光强分布,而且光束相互平行,没有聚焦。这样,原先聚焦形成的光影像消失。使得在视网膜上,观察不到眼球成像。
光感受器细胞外段的这个生理结构,可以将光影像转化为光波。这个过程使光感受器细胞能接收光影像中各点的位相、振幅和频率。所以,人眼看到的光影像是全息的、立体的、远近分明、栩栩如生。
干涉波的实质是:有有限多的,分立的“光束”,是相干的,每一条“光束”足够细,光束之间是离散的、不连续的、可数的,离散的细光束发生叠加。
六、 现有的电子仿生眼
2020年5月20日,Nature发布了一项香港科技大学和UC伯克利的联合研究成果:采用仿生半球形视网膜结构的电子仿生眼EC-EYE【5】。
EC-EYE的外观和内部都和人眼高度相似,同样具有透镜(晶状体)、离子液(玻璃体)、感光阵列(视网膜)、导线(视神经)等关键结构。
EC-EYE的仿生视网膜光敏感度,在最低的光强度下,每个纳米传感器可以检测到86个光子,与人类的视网膜相当。且对可见光谱内所有频率的光都敏感。
仿生视网膜 接受光刺激后的19.2毫秒内作出响应,这比人眼视网膜中感光细胞 40-150毫秒的响应时间快得得多。
测试时,将光学图案字符’A’ 投射到EC-EYE上,仿生视网膜上就显示了被成像的字符’A’。
这个电子仿生眼,是按公认的人感知视觉影像过程设计的。实际情况是:在仿生视网膜上有眼球成像,而在人眼视网膜上没有眼球成像!
电子仿生眼不如人眼的是:光影像不是立体的、远近不分明。
这是由于人眼接受了光影像中的相位关系,而仿生眼没有。所以,人眼看到的光影像是全息的、立体的、远近分明。仿生眼不能。
这,严重影响了我一篇论文的发表。这篇论文是以“视网膜上没有眼球成像”为事实依据的。
引用资料
【2】引自 https://www.zhihu.com/question/497190785/answer/2212616468 :
【3】仿自《百度图片--视网膜杆细胞和视网膜锥细胞》:
【4】 杨雄里:视觉的神经机制(Neural mechanisms of vision)。上海科学技术出版社,1996年10月,p.19.
【5】 https://www.nature.com/articles/s41586-020-2285-xwww.nature.com
2022年1月5日
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