人眼是如何对焦和防抖的？ Jack Wang，学应用统计和生物的摄影工作者 人眼自带 N 档防抖，少年时期自带变焦微距头，而后近摄能力逐渐退化，变成了 58G 这种远视眼（自己就是 58G 的用户，非黑 先说防抖是怎么回事儿吧。 补一点儿背景知识： 生理学上来说，人类的运动模式根据激活方式，可以分为三种 简单反射，非自主，不需要高等神经中枢控制，比如膝跳反射，缩手反射。 CPG，有规律的运动，不需要意识控制，比如走路，摆臂 复杂运动，自主，需要高等神经控制。 简单反射这种不需要高等神经中枢控制，能迅速，自动完成任务的运动模式，在生活中处处存在。 缩手反射，膝跳反射等等……“节省”了大量的脑力，使人们可以专注于“更高端”的任务。 今天这个问题，就和简单反射密切相关。 眼睛的防抖，是简单反射中的一种。和缩手反射一样，不用控制，全自动。学术的名字叫做 Vestibulo-Ocular Reflex，前庭视反射，简称 VOR 我们现在做一个小测试，看起来可能很傻，请在没人的地方自行尝试 : ) 盯着它的眼睛，来，左右摇晃脑袋。 画面糊了吗？ 没有 这就是 VOR 的威力。 简单来说，当头往一侧运动的时候，VOR 会使眼部朝相反方向运动，平衡头部运动带来的影响。 严谨来说，在头部做加速运动，位置改变，或者旋转性的变速运动时，内耳迷路中的前庭器官就会被激活，带动 VOR 系统，改变眼部周围肌肉的紧张强度，使眼球运动，进行代偿，以维持视网膜上图像的平衡。 如果 VOR 系统损坏（内耳迷路损坏，神经通路损坏，眼部肌肉损坏……etc.），就有可能造成现在高票答主 刘海马 所提到的症状，眼球震颤。——防抖系统过度活跃. 有人可能要问了，这防抖啥水平啊？ 其实人类的人眼防抖，在动物界并不算“强”。 有人又要问了，那五轴防抖在动物界对应着什么水平呢？ 答案是，鸟类。 请参考：为什么鸡头是个天然稳定器？ - 生物学 关于人眼是如何对焦， 如图。 简单的眼生理常识大家都有所了解。 光透过角膜，晶状体，等一系列组织结构，最后投影在视网膜上，激活感光细胞，化为神经冲动，由视神经传输，通过 LGN 达到处理视觉信息的皮层 -- 我们就看到了这个世界。 （更细节的视觉通路和映射信息，请参考 @Owl of Minerva 前辈的回答 人的大脑是如何识别某一物体并检测到运动的？ - Owl of Minerva 的回答） 其中，角膜，晶状体起到了调节焦距的作用，使视网膜上呈清晰，倒立实像。 （注，这里有一个误区，实际上屈光作用最大的并不是晶状体，而是角膜。它承担了大约 70% 的屈光任务。晶状体是一个“变焦”组件，可以调节剩下的 30%） 刚刚在开头，我们提到了简单反射的防抖作用。实际上，这个对焦的过程，也由简单反射控制。叫 Accommodation Reflex，调节反射。 一句话来说， 当物体靠近时，瞳孔收缩，睫状肌收缩，使晶状体屈光度更大，让视网膜接受到清晰的实像。 晶状体改变焦距这个大家都懂，但是，为啥瞳孔要收缩呢？ 懂摄影的朋友可能了解，光圈越大，景深越浅。 在接受图像的过程中，人的瞳孔，就起到了一个光圈的作用。 不严谨地说： 一个物体，如果落在了景深范围内，就可以认为它对上了焦，呈实像。 假设 在瞳孔开大（大光圈），晶状体，角膜已经屈光 100%的情况下，距人眼 29-31cm 处的物体，可以得到清晰的图像（30cm 是对焦点所在位置，正负 1 是景深）。 那么 瞳孔缩小之后，由于景深增加，25-35cm 的范围都呈实像。 一下子把最近对焦距离从 29cm 提升到了 25cm. 以上就是瞳孔在这里的作用。增加景深，使“对焦”变得容易。 一些动物，比如鹦鹉螺，并没有晶状体的结构，“对焦”全靠瞳孔改变景深。 关于对焦的更多信息请参考： 请参考 人眼到底是定焦还是变焦？ - 医学中著微的回答。 关于为什么人眼是个变焦头，请参考 在一个成像系统中，视角和焦距的关系是什么？视角和空间分辨率的关系是什么？ - 物理学 综上，人眼是一个无比高端的成像系统。自带两轴防抖，光圈联动对焦……还有裸眼 3D 还在等什么，快往远处看看，让对焦组件休息一会儿吧。 Reference: Straka H, Dieringer N (2004). "Basic organization principles of the VOR: lessons from frogs". Prog. Neurobiol.73 (4): 259–309. doi:10.1016/j.pneurobio.2004.05.003 Cannon, SC; Robinson, DA (May 1987). "Loss of the neural integrator of the oculomotor system from brain stem lesions in monkey."Journal of neurophysiology57 (5): 1383–409. PMID3585473 Crawford, JD; Cadera, W; Vilis, T (Jun 14, 1991). "Generation of torsional and vertical eye position signals by the interstitial nucleus of Cajal.". Science252 (5012): 1551–3. doi:10.1126/science.2047862. PMID2047862 查看知乎原文
