Basic Creative Engineering Skills

Visuele Perceptie November 2016 OTT-1 1

Visuele Perceptie Op tica (Gr.) Zien leer (der wetten) v.h. zien en het licht. waarnemen met het oog. Visueel (Fr.) het zien betreffende. Perceptie 1 waarneming in de geest, 2 het resultaat van het waarnemen. November 2016 OTT-1 2

Anatomie van het Oog November 2016 OTT-1 3

Anatomie van het Oog Belangrijkste onderdelen van het oog m.b.t. zien: Hoornvlies (cornea) Pupil (iris) Lens Netvlies (retina) Oogzenuw Blinde vlek Gele vlek (fovea) November 2016 OTT-1 4

Hoornvlies en Iris Functies van het hoornvlies: Lenswerking Het hoornvlies vormt een deel van het totale lenzenstelsel van het oog. Men kan door aanpassingen van het hoornvlies (bijv. met lasertechniek) oogcorrecties realiseren. Functie van de iris: Regelen van de lichthoeveelheid De pupil wordt groter als er weinig licht is en kleiner als er veel licht is. November 2016 OTT-1 5

Lens Functie van de lens: Scherpstellen Door samentrekking van spiertjes rond de lens kan deze platter of boller zijn. De brandpuntsafstand van het oog is dus variabel! Het oog stelt steeds scherp op het voorwerp waar naar gekeken wordt. Dat heet accommoderen. De sterkte van het oog varieert van ca. 60 tot 70 dioptrieën Ongeaccommodeerd oog Geaccommodeerd oog Nabijheidspunt November 2016 OTT-1 6

Netvlies Het netvlies is een lichtgevoelige laag. In het netvlies bevinden zich fotoreceptoren. Werking fotoreceptoren: Ze bevatten stoffen waarvan de moleculen door fotonen in een hogere energietoestand terechtkomen. Deze omzetting start een elektrisch signaal. Soorten fotoreceptoren: Staafjes (erg lichtgevoelig, geen kleurenonderscheid) Kegeltjes (minder lichtgevoelig, wel kleurenonderscheid) November 2016 OTT-1 7

Oogzenuw en Blinde Vlek De signalen van de fotoreceptoren worden via de oogzenuw naar de hersenen geleid. Waar de zenuw het oog verlaat zijn geen fotoreceptoren aanwezig: de blinde vlek. November 2016 OTT-1 8

Gele Vlek Rond de optische as van het oog licht een klein gebied met alleen heel veel kegeltjes: de gele vlek. Het is niet de meest lichtgevoelige plaats op het netvlies, maar wel de plaats met het grootste oplossend vermogen (resolutie) en het beste kleurenonderscheid. November 2016 OTT-1 9

Het oog Kortom: Het oog valt te vergelijken met een camera. De iris is het diafragma. Het hoornvlies met de lens vormt de cameralens. Het beeld wordt geprojecteerd op het netvlies, oftewel de film. Het oog heeft geen sluiter maar de hersenen analyseren beelden ongeveer 30 x per seconde. Film en video genereren beelden in ca. dezelfde frequentie (24 respectievelijk 25 beelden per seconde). Zo krijg je toch het idee van bewegende beelden. November 2016 OTT-1 10

Oogafwijkingen Verziend De oogbol is wat korter. Zelfs bij het in de verte kijken moet het oog een beetje accommoderen. Het nabijheidspunt ligt verder weg dan normaal. Correctie door convergerende bril (positieve lens) Bijziend De oogbol is wat langer. Evenwijdige stralen komen voor het netvlies samen. Het nabijheidspunt ligt dichterbij dan normaal. Correctie door divergerende bril (negatieve lens). November 2016 OTT-1 11

Oogafwijkingen Oudziend Het accommodatievermogen wordt minder (door ouderdom). De lens kan niet meer zo bol worden. Het nabijheidspunt ligt verder weg dan normaal. Correctie door leesbril (positieve lens). Is wezenlijk anders dan verziendheid!! Astigmatisme Het buitenste oogvlies is niet zuiver bolvormig, maar ellipsoïde. De kromming in de ene richting is anders dan de kromming in de andere richting. Correctie door toepassing van cilindrische lenzen. November 2016 OTT-1 12

Vragen 1 Waarom kun je onder water niet scherp zien? 2 Een verziende man heeft een nabijheidspunt van 100 cm. Hoe sterk moet de bril zijn (in Dioptrieën), zodat hij een krant kan lezen op 25 cm afstand? 3 Een bijziend meisje ziet scherp van 12 tot 17 cm. Hoe sterk moet de lens zijn, zodat ze scherp in de verte kan zien, als de lens op 2 cm van het oog staat? Wat wordt haar nieuwe nabijheidspunt? 4 Waarom zie je dubbelfocus lenzen vaker bij ouderen dan bij jongeren? November 2016 OTT-1 13

Gevoeligheid Basic Creative Ooggevoeligheidskromme Staafjes Kegeltjes Purkinje Verschuiving 350 505 555 700 Golflengte [nm] November 2016 OTT-1 14

Kleurperceptie 3 Soorten kegeltjes Violet/blauwgevoelig (top bij ca. 440 nm) Groengevoelig (top bij ca. 550 nm) Roodgevoelig (top bij ca. 580 nm) November 2016 OTT-1 15

100 fotonen 100 fotonen 117 fotonen 100 fotonen Absorptiecoëfficiënt Basic Creative Monochromaat 70% 60% 70 fotonen 70 fotonen Verschillende intensiteit, dezelfde waarneming. 30% 30 fotonen Verschillende kleuren, dezelfde waarneming. 0% Golflengte [nm] November 2016 OTT-1 16

Trichromaat De mens is een trichromaat. Dit heeft tot gevolg dat met drie kleuren alle mogelijke kleurindrukken kunnen worden gemaakt. Ook ingewikkelde kleuren (bijvoorbeeld hazelnootbruin), waar vele verschillende golflengten in gemengd zijn, kunnen met drie basiskleuren goed gereproduceerd worden, mits de intensiteiten goed gekozen worden. Op dit principe berust de werking van televisie, video beamers, drie-kleuren druk etc. November 2016 OTT-1 17

Kleurenblind? November 2016 OTT-1 18

Lensfouten Het oog is zodanig geëvolueerd dat sommige lensfouten zijn gecorrigeerd: Sferische aberratie (1) Het hoornvlies is niet zuiver bolvormig maar de kromtestraal neem naar de randen toe. (2) De dichtheid van het lensmateriaal is hoger aan de rand dan in het midden. Chromatische aberratie (1) Korte golflengtes worden meer geabsorbeerd (blauwviolet) (2) Het netvlies is minder gevoelig voor de kortere golflengtes. November 2016 OTT-1 19

Adaptatie Adapte ren -teerde, geadapteerd aanpassen Het oog past zich aan, aan de omstandigheden. Helderheidsadaptatie Chromatische adaptatie De processen in staafjes en kegeltjes zijn elektrochemisch van karakter en daardoor vrij traag. November 2016 OTT-1 20

Helderheidsadaptatie Het oog past zich aan, aan het verlichtingsniveau: Aanpassen van de effectieve lensdiameter (instelling van de iris op basis van integraalmeting) Aanpassen van de gevoeligheid van de fotoreceptoren Abrupte overgangen zijn veel sneller dan de hierboven genoemde elektro-chemische processen. Abrupte overgangen kunnen daarom zorgen voor problemen, bijvoorbeeld verblinding. Helderheidscontrasten bepalen voor een belangrijk deel de kwaliteit van de visuele waarneming. Pas op met te grote helderheidscontrasten. November 2016 OTT-1 21

Nabeeld Daar waar het netvlies sterk geprikkeld wordt zal de gevoeligheid afnemen. Dit leidt tot het waarnemen van zogenaamde nabeelden. Licht - donker helderheidsadaptatie Kleur - andere kleur chromatische adaptatie November 2016 OTT-1 22

Chromatische adaptatie Fixeren we het oog op een gekleurd object, dan zullen de kegeltjes die het meest geprikkeld worden minder gevoelig worden, en de andere kegeltjes zullen juist meer gevoelig worden => nabeeld in complementaire kleur November 2016 OTT-1 23

Contrastwerking Kleur- en helderheidsimpressies zijn afhankelijk van de onderlinge relaties. In de onderstaande figuur lijkt het centrale deel steeds van even helder zijn. November 2016 OTT-1 24

Diepte zien De hersenen kunnen op verschillende manieren diepte zien, bijvoorbeeld: Verschil tussen de beelden van de 2 ogen. Kleurverschil: iets wat ver weg is, is minder fel kleurverzadiging is minder) en blauwer van kleur (zie bijvoorbeeld landschapschilderijen). Dingen waarvan je de grootte weet, zijn verder weg kleiner (het zien van onderlinge verhoudingen). November 2016 OTT-1 25

Gezichtsbedrog Door het oog geregistreerde beelden worden in de hersenen verwerkt. Daarbij wordt de werkelijkheid regelmatig fout geïnterpreteerd: gezichtsbedrog. In het theater wordt vaak dankbaar gebruik gemaakt van gezichtsbedrog. Zo kunnen afmetingen heel anders lijken dan dat ze in werkelijkheid zijn. Een website met veel voorbeelden van gezichtsbedrog: http://www.sandlotscience.com November 2016 OTT-1 26

Diepte zien November 2016 OTT-1 27