偶看新闻回到明朝当太监:【眼睛与照相机镜头的比较】
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/29 12:47:16
如果要将远和近的景物摄下来，那么就必须调校焦距，才能让景象清晰地投射在菲林底片上。在真正的照相机里，机制是调整镜片与菲林之间的距离。在眼睛，这个步骤是由睫状肌所控制。睫状肌是围绕晶状体的一组不随意肌。当看近物时，这组肌肉令晶状体的弧度变得较弯，厚度增大，使屈光度增加，这样影像就清楚地投射在视网膜上。相反地，看远景时，睫状肌令晶状体的弯曲度减低，前后表面都变得较为扁平，屈光度数亦相应减低，最后影像仍然是清晰地投影在视网膜上。
睫状肌控制晶状体屈光度的功能，称为调节。当眼睛看着无限远的物体时，如果无需调节而影像能清楚地投射到视网膜上，这种屈光状态称为“正视”。反之，如果无限远的景物，在没有调节的情况下，不能清楚地投射在视网膜上，那就称为“屈光不正”，或称为“屈光误差”，也就是我们通常所谈及的近视、远视或散光了。
其实，即使有清晰的视网膜影像，不等于我们一定可以“看”得清楚，还在于视觉信息由视神经传到大脑视皮层的过程中是否出现问题。这就是说，眼球、视神经、视觉地带以及大脑视皮层一定要全部正常地运作，我们才能清晰准确地看到外界的影像。
眼睛与照相机镜头的比较十九世纪的眼睛构造与视觉原理权威Hermann Von Helmholtz曾谓人眼有粗制滥造之嫌。自从他下如此结论以来，百年间涉及此方面的其它学者也纷作类似的评断。他们的评断也是根据以眼睛与照相机镜头作直接比较的结果。他们的方法是将眼睛从刚被屠宰的动物身上取下，然后观测该眼睛所成之像。几乎所有这样的实验结果，都证明Helmholtz之所言不谬。做这类试验时，镜头设计还不甚好。后来因为计算器的应用，镜头的设计也大大进步了。如果当初他们能有今日的镜头，再用镜头所成之像与眼睛所成之像比较的话，其结果无疑将更为悬殊。
人们之所以作这样的比较，大约是导源于一般人习惯上常用眼睛来解释照相机的性能，或是反过来，借照相机来解释眼睛的构造。君不见，几乎所有有关照相机的入门书都至少有一幅眼睛与照相机的对照图，上面注明眼睑（Eyelid）相当于快门（Shutter），虹彩（Iris）相当于光圈（Diaphragm），眼睛晶体相当于镜头透镜，以及网膜（Retina）相当于照像底片等等。
如果将来源不同的数据的平均值用来表示一只『正常眼』的话，若是我们仅就这范围比较眼睛与像机，则下列数据将有助我们的了解。则一只『正常眼』的镜头特性应该是：
焦距（Focal length）：平均为22.7公厘。
最大光圈速度（Speed）：f/2.8（注一）。
最小光圈（Min. aperture）：在没有吗啡影响之下为f/11。
视界角：上下130度，左右200度。
明晰度（Resolving power）：（注五）。
视轴正中（亦即黄斑）：70线/公厘（详后述）
视轴外一度：56线/公厘。
视轴外5度：24线/公厘。
视轴外20度：7线/公厘。
轴外50度：1.8线/公厘。
最近有效距离大约为250公厘，此值随年龄而异。
保养与维护方面有自动清污设备，快门在连续使用16小时后会疲乏，稳定性则每小时不同。标准配件包括内附式紫外线滤光装置，自动光圈大小调节，自动对距（Focus）控制，自动目标追踪控制，以及一旦目标触及视界中心自动立即钉牢控制等等。
现在告诉我，你可能找出一种镜头在这些方面胜过眼睛？在你踏破铁鞋之前，让我再加上一点：由于大部份人均有两只眼睛，由两只眼合作则有立体透视之妙，合作视野广达130度。而且随目标的距离与相对位置的不同，能全自动收发（注二）调整，更妙的是某些部份还可以由意志控制，诸如『快门』，可单独操作制造一些特殊效果，像含情凝睇，秋波暗传之类的玩意儿。
再说没有人会把眼睛与镜头的比较看得太认真。任镜头再好，我是决不会拿眼睛去掉换任何镜头的，我想你也不会。因为眼睛不单只是一个镜头，所以不能单以属镜头特性方面数值来衡量，除上述传情方面功用外，眼睛还属于形象记忆，经验等系统的一单元。
与眼睛最类似的人造物品是一架双镜头的立体全彩色电视照相机；附有自动拍照控制，自动对距，自然曝光以及上面所开清单上所有属于Helmholtz所评为『低劣的眼睛』的一切。
镜头设计家在许多地方模仿眼睛。最令他们感奇怪的是；发现必须用几个折光率（Refractive index）不同的透镜组合起来才能克服某些光学偏差（Optical aberrations）。眼睛的晶体利用同样的原理，只是结构上更为精致。眼睛晶状体，并不是由好几大块折光率不同的单元组成，而是由许多维质的薄片叠成。外面包着一层透明而有韧性的薄膜。薄片层数虽逾二千，整个晶状体却不及一个小的扁豆大。相连接的每层薄片折光率都有些许不同，因此光线经过晶状体时，是渐渐地转向，而不像经过人造镜头那样突兀。
每当眼睛去看远近不同的景物时，眼睛需有一种不随意的『调节』（Accommodation）动作。就是由一些小肌肉的松弛或收缩使得晶状体的形状，由厚突变成扁平，或由扁平变回厚突。更具体点说，在观看远的景物时，晶状体周围的肌肉是松弛的，晶状体则较薄而面平。然而，转看近物时，肌肉自然收缩而使晶状体变成厚而突出。整个由远而近的对距程序中，晶状体厚度的改变约为半公厘。但是一个具有相同焦距的相机镜头，在对距离时，由无穷远到十吋近距离，整个镜头须移动2.3公厘，这几乎是前者的5倍。由于焦距不大，对这些数字都很小。值得注意的是，同样是对距效果一样，但以所作的功来说，谁的效率好，自是不言而喻的了。角膜（Cornea）是眼球最外的一层，也是光线透过部分折光率最大的一层，而且也比较像一个人造透镜──相当于一个中央较厚的凸透镜。单是角膜本身就有着25公厘的焦距，所以角膜提供绝大部分眼球的折光功能。事实上，眼晶状体的主要作用，是在利用其形状的改变，而改变整个眼球的焦距，来对距（注三）而已。
眼睛网膜中央有一个称为明视点或黄斑（Fovea）的部份，直径大约0.3公厘。这就是最能仔细辨识末微的地方。这以外的部份，则离此点愈远辨别力愈弱。这种情形若发生在相机镜头上，所得的结果就是『势难卖掉』（注四），但对眼睛来说却是有利无弊。原因是唯其只有一小部份能辨细末，我们的心神才不至于被130度大的视觉范围中其它刺激所分散，而能专注于明视点所提供的精确影像上。不信请试专心看一个冒号（：）的两个点，你会发现在同一时间你只能明察其中的一个而已。只是我们的眼睛在不断的游移扫射，我们不觉得我们视界中精确部份是如此狭窄罢了。
那么视界的其它部份又要来干什么呢﹖明视点以外的影像并非是无用的，网膜上除明视点外遍布着所谓柱体（Rods）的感光组织，对微弱光线有高度觉察力。明视点上则布着所谓锥体（Cones），功能明察秋毫。外围柱体的功能主要在提供『自动目标追踪控制』的线索。城市里居民自自然然地会领悟到，在过大街时若要不被车子撞倒，就最好别将眼睛死钉到一点上，而须东张西望游目八方、以便眼睛的『余光』能及时在一些冒失鬼挟着三百匹马力冲到身上之前，发出警告。这种视觉并不须要很高的明晰度，粗略的形象与动作感应便足以胜任了。
当然在作近距离仔细观察时，最重要的还是明晰度（注五）。前面提过在视轴上的明晰度大约是每公厘70线。这个值比起好的镜头来如何呢？首先我须说明70线/公厘所代表的意义，那是指测明晰度用的条纹表，映在网膜上所成的影象而言。70线/公厘，是理论上在网膜表面上明辨力的极限（此值相当于在通常阅读距离，能明辨将一公厘等分为14分的能力。）如果我们有一架
最后让我们谈谈眼睛和照相机镜头的终极效果。我们的眼睛可以觉察色调上的品质，对细微末节有所取舍。而最重要的是（有时必须眼、脑、情绪配合起来才能致之），我们决定我们是否『喜欢』眼睛所看到的景物，这在照相机镜头来说则属匪夷所思的了。
注：
一、f值等于焦距除以光圈内径。
二、集中两眼视线于一点或泛视于一个面。
三、对距方法有两种：一般相机镜头由于焦距固定，只得前后移动镜头，以改变其与底片之间距离。而人类眼晶状体与网膜间距离不变（按：此种说法尚未成定论）。其对远近景物调节则赖改变晶状体的焦距。生物界中并非完全如此，鱼眼则类似相机，其调节方法是前后移动晶状体若镜头然。
四、一个好的镜头所拍出来的像片，不但中央部份要清楚，边缘部份也模糊不得。通常衡量一个镜头的光学性能是以此两部份之明晰度值为准。而一般便宜镜头的一大特色便是边缘模糊。
五、明晰度是表示眼睛或镜头察微辨细的能力。线/公厘是表示明晰度的单位。当我们看测明晰度用的条纹表时，该表在网膜上形成影像。换言之，表上的条纹映到网膜上。以明视点为例，至每公厘宽的网膜上映上70条纹，我们仍大有能力分辨条纹之为条纹，而不是所有的条纹都混在一起，模糊一片。这就是70线/公厘的意义。明晰度随网膜不同的部位或不同的镜头而异。比方说网膜上视轴外5度的地方，其明晰度祗有24线/公厘。（线/公厘之值愈小表示明晰度愈差）。