|
ראיית לילה / מאת אחיה גריזים, M.D.ES מעצב תעשייתי
|
מבנה העין
החלק הקדמי של העין היא הקרנית CORNEA
העדשה LENS
ביניהם נמצאת הלשכה AQUEUS HUMOR
האישון (IRIS)
האישון מתפקד כצמצם. ה Iris הוא טבעת של שרירים היכולים להגדיל או להקטין את גודל החור (האישון) דרכו נכנס האור, ובהתאם לכך לקבוע את כמות האור הנכנסת לעין. תפקיד האישון לשמור על האיזון של כמות האור, תוך התאמה לכמות האור המשתנה כל חלקי העין עד כה הם משטחי השבירה האופטיים. לאחר שהאור עבר משטחים אלה הוא עובר דרך אזור גלגל העין המלא חומר שקוף VITEROUS GEL ואז נופל על הרשתית RETINA לכל האברים המוזכרים עד כה אין תפקיד בראיית לילה מלבד האישון המתרחב בתנאי תאורה נמוכים על מנת להעביר יותר אור. מבנה הרשתית, משטח העשוי כמה שכבות של תאים שתפקידם להמיר אנרגיית אור לסדרה של תגובות כימיות שסופם יצירת אותות חשמליים המגיעים דרך מערכת העצבים למוח. התאים המגיבים ראשונה לאנרגיית האור נקראים פוטורצפטורים ויש שני סוגים עיקריים קנה RODS ו חרוט CONS . ד"ר קייטס (2001), מסבירה כיצד הופכים הרצפטורים את הגירוי החיצוני לתגובה רצפטורית. "ברצפטורים יש דיסקיות ועליהם פיגמנטיםץ ( כל רצפטור הוא למעשה תא אחד). הפיגמנט קולט אור, וכשהוא קולט אותו משתנה צבעו. הם קולטים את האנרגיה ומלבינים bleach. בתהליך הטרנסדוקציה הפיגמנט קולט את האור ובאופן כימי הוא מתפרק. לוקח קצת זמן עד ששני החלקים מתחברים חזרה זה אל זה. המצב בו הפיגמנט מצב פרוק הוא כזה בו אינו יכול לקלוט אור. אך ברצפטורים יכול הפיגמנט לחדש את עצמו ולשלב את החלקים ביחד לפיגמנט המקורי. השינוי הכימי בתוך הפיגמנט, הפרוק, הוא האירוע המתחיל את התהליך של הראייה. הוא מביא לשינויים כימיים וחשמליים בתוך התא שמתחיל ורץ דרך הנוירונים למוח, אל מרכז הראייה במוח.
רגישות לתדירויות
למעשה יש שתי קטגוריות של רצפטורים:
ד"ר מרשה קייטס (2001) מסבירה, הם שונים קודם כל ברגישות שלהם, בסף הגירוי שלהם. ה rods רגישים בהרבה לאור מאשר הcones , ולכן הם נקראים night receptors. הם פועלים באור עמום, והם מפסיקים לקלוט כשהאור יותר מדי חזק. טווח העוצמה האלקטרומגנטית בו הם עובדים הוא מצומצם מאוד. לcones יש סף גבוה יותר, ולכן הם נקראים day receptors. כמו כן יש הבדל ב spectral sensitivity שלהם. זהו למעשה הפרופיל של רגישות הrod בכל תדירות. כשנרצה לבדוק את הרגישות, נצטרך לבדוק את רגישות ה rod ב 400, 450, 500 וכ"ו, ונקבל את פרופיל הרגישות של ה rods בכל הטווח הראייה.
אפילו שה rods יכולים לראות את כל התדירויות בטווח הראייה, הרי שרגישותם היא הגבוהה ביותר בערך במרכזו, כלומר כ 500nm. יש שלושה סוגי cones. לכל אחד הspectral sensitivity שלו. לסוג אחד שיא הרגישות הוא באזור 400 nm, טווח הצבעים הכחולים, ולכן הם ייקראו the blue cones. קיימים green cones, ששיא הרגישות שלהם הוא בטווח התדירויות הנתפס כירוק. והקטגוריה השלישית היא בעלי רגישות מקסימלית לתחום הקרוב ל 600 nm, תחום הצבעים האדומים, ומכאן red cones
כשמסתכלים על צבע מסוים, הוא למעשה שקול התגובות של כל ה cones , שילוב התגובות של כולם הוא שמביא לתפיסת הצבע. כשמסתכלים על אדום תהיה תגובת ה red cones החזקה ביותר. שוני נוסף בין הcones לrods הוא ב color vision.
צבע
ה-rods הם עיוורי צבעים. רואים צבע רק כשיש מספיק אור כדי לגרות את ה-cones. הסיבה לכך היא שיש סוג אחד של rods, פיגמנט אחד שעובד אצלם, אצל cones יש שלושה. ד"ר מרשה קייטס (2001) טוענת שפיגמנט אחד הוא כמו "שפה עם אות אחת". אפשר לדבר עם התדירות אבל לא ניתן לבנות שפה ממש מורכבת עם אות אחת. משום שיש סוג אחד של rods, זה מגביל את יכולת המוח להבין מה הצבע. כל ה-cones, לעומת זאת, עובדים במקביל בשפה של 3 'אותיות', ואפשר לבנות 'שפה' מספיק מסובכת כדי להפוך את הגירויים לתמונות".
לסיכום. ה CONS מתמחים בעיקר ביכולת רזולוציה טובה ובהבחנה דקה בין צבעים בתנאי אור בהיר. ואילו ה RODS הנמצאים בעיקר בהיקף בעיקר כ 20 מעלות מאזור המוקד באופן היקפי. ה RODS לא טובים בהבחנה בין צבעים ולא ברזולוציה תפקידם הוא בעיקר ראיית לילה ועצמת אור נמוכה - הבחנה בין שחור ולבן ואיסוף אור. כלומר, בלילה אנו מוותרים על חדות הראיה וההבחנה בצבעים לטובת הסתגלות העיניים לחושך .
מדוע יש להמתין כ 20- 30 דקות להסתגלות לחושך. ד"ר מרשה קייטס (2001) מסבירה כאן כבר מדובר על התגובות הכימיות המתרחשות לאחר שהאור פוגע ב CONS
והיRODS,ישנם מולקולות הנקראות פוטופיגמנטים הנמצאות בקרום התאים הנ"ל ומשמשים לטרנספורמציה של אנרגיית אור לתגובה כימית. ב RODS שם החומר נקרא RODOPSIN האור הפוגע בחלבון זה יוצר בו שינוי מבנה מרחבי אשר מאתחל שרשרת תגובות כימיות הגורמות להגברת עצמת סיגנל האור ולבסוף ליצירת אות חשמלי במערכת העצבים המגיע למוח. (ה (RODOPSIN המשמש בראיית לילה קולט ומגיב לאורכי גל שונים ולכן בלילה אין לנו ראיית צבעים וכל עצמי ה DEEPSPACE נראים לנו חסרי צבע. אור בהיר ומסנוור גורם להרס רב של מולקולות RODOPSIN תוך התהליך שתואר למעלה.ולכן לאחר חשיפה ממושכת לאור בהיר כמות ה RODOPSIN בקצות ה RODS יורדת . על מנת ליצור שוב כמות משמעותית של RODOPSIN צריך זמן - כ 20-30 דקות לכן כשאנו יוצאים מחדר מואר לאזור חשוך עובר כפרק זמן הזה עד ראיית לילה טובה. מסתבר שאור באורך הגל הזה גורם להרס של פחות רודופסין מכל אורכי הגל בתחום הנראה ולכן ראיית הלילה נפגעת פחות.INFRARED ית הלילה דרך מכשירים, משמשת בעיקר לשימושים צבאיים ביטחוניים וכן לתעופה, טיסות לילה וכ"ו.
שתי שיטות המבוססות על INFRARED
שיטה ראשונה
הותיקה יותר מבוססת על הגברת אור כוכבים, שפופרת הקולטת את האור החיצוני המוטל על האובייקט ומגבירה אותו, התמונה המתקבלת היא תמונה פלורסנטית ירוקה. החסרון בשיטה זו שבלילה גשום ללא כוכבים או ללא תאורה על האובייקט אין אפשרות לראות. חסרון נוסף שמסך הפלורסנט רגיש לכניסת אור ולכן אין אפשרות להשתמש בשיטה זאת ביום.
|
| |
| שרטוט של שפופרת Infrared |
|
| |
|
טייס עם מערכת ראית לילה המבוססת על הגברת אור כוכבים
|
 |
| |
|
חיילים בתנועה צופים דרך מערכת הגברת אור כוכבים
|
 |
|
שיטה שנייה
המבוססת על הדמיה תרמית של האובייקט הנצפה, מבוססת על העיקרון שכל אובייקט מפיץ חום (קרינה אינפרא אדומה) ברמה זו או אחרת, למכשיר זה קיימים חיישנים על גבי מסך ברזולוציה של 72 Dpi המזהים את הקרינה הנפלטת ויוצרים תמונת שחור לבן של האובייקט על גבי הצג, את הקוטביות של התמונה ניתן להפוך שהחם הנקלט יהיה לבן או שחור לפי הצורך
|
|
חם שחור חם לבן תמונה רגילה
|
   |
|
יתרון השיטה
שאינה תלויה בתאורת רקע ,מזג אויר כמעט ואינו משפיע, וניתן להשתמש בשיטה זאת בכל שעות היום (לעיתים קל להשתמש במערכות אלו דווקא ביום, בגלל שהאובייקטים חמים יותר כתוצאה מחום השמש-כמו כלי רכב).
החסרון
הרזולוציה של התמונה נמוכה לכן אנחנו מאבדים חלק מהפרטים של האובייקט, ולמערכת ההדמיה נדרש קירור.
|
| |
| מערכת הדמיה טרמית התצפית דרך המערכת משקפת רגילה |
  |
|
הצילום באינפרא רד IR
גילוי קרינת האינפרא רד
אחד הניסויים הראשונים שפתחו את הפתח לתחום חדש זה של גלים בלתי נראים, נערך ע"י המדען האנגלי ווילאם הרשל בשנת 1800 הוא ניסה לבדוק את ההשפעה המחממת של צבעים שונים, לצורך כך הציב מדחום בנקודות שונות על ספקטרום מינסרה, וגילה שכאשר הוא מתקרב עם המדחום לתחום האדום הטמפרטורה עולה. ככל שהוא עלה לתחום האפל של המסך הטמפרטורה עלתה למרות שלא נצפה דבר על המסך.
טכניקת הצילום באינפרא רד
קיימות שתי שיטות מקובלות שבהן משתמשים לצרכים שונים, כמובן שקימות עוד שיטות פחות נפוצות.
- צילום א.א. מוחזר – בשיטה זו מוקרן העצם המצולם בקרינת א.א. ממקור אור מתאים. הקרינה המוחזרת מהעצם נקלטת על סרט א.א. לאחר שעברה דרך מסנן א.א. אשר בולע את הקרינות האחרות הבלתי רצויות.
- צילום א.א. פלורצנציה – בשיטה זו מקרינים אל העצם המצולם בתאורה כחולה ירוקה באורך גל בסביבות 500 – 550ננומטר. קרינה זו אינה מכילה א.א. והיא מיועדת לגירוי העצם המצולם שיפלוט חזרה קרינה בתחום שמעל ל 700 ננומטר, כלומר קרינת א.א. כיוון שחלק מהאור המעורר מוחזר, נבלום אותו בעזרת מסנן א.א. על עדשת המצלמה.
מקורות קרינה לא.א.
השמש ומנורות הלהט הם מקורות אור מצוינים לצילום בתחום זה. השמש שהיא מקור אור טבעי מפיקה 55% מקרינתה כקרינת א.א. מבזק אלקטרוני ונורות פלורסנט מפיקים מעט מאוד קרינת א.א.
סרטים לא.א.
סרטי צילום מיוחדים מסוגלים לקלוט גלים אינפרא אדומים. בעזרת סרט ממין זה אפשר לצלם נופים מרוחקים גם בזמן אובך או ערפל. הגלים האינפרא אדומים חודרים דרך ערפל, למרות שאור רגיל מוטה לצדדים, דבר זה נובע מן העובדה שטיפות מים זעירות אמנם מפזרות אור רגיל – אך לא את הגלים האינפרא אדומים הארוכים יותר.
פילם אינפרא אדום יכול לשמש גם לתצלום בחדר חשוך לגמרי, מכיוון שהעצמים שבו, כולל בני אדם, מפיצים מספיק קרינה אינפרא אדומה כדי לאפשר זאת. רוב סרטי א.א. רגישים ל U.V ,כחול , לא.א. בתחום 700 – 900 ננומטר. שיא הרגישות 850 ננומטר. רגישות כללית של סרטים אלו היא ASA ויותר. ישנן פלטות מיוחדות לצילום עד 1300 ננומטר . סרטים מיוחדים אלו מיוצרים ע" חברת קודאק. הסרט המקובל לצילום שחור
לבן,Kodak High Speed Infrared Film, 35 מ"מ. הסרט המקובל לצילום צבע,Kodak Ektachrome Infrared Film, 35 מ"מ.יש לציין שסרטי א.א. מיוצרים בגדלים שונים. הסרטים נשמרים זמן קצר מאד מתאריך הייצור ויש לשמרם בתא הקפאה ולהוציאם כ 4 שעות לפני הצילום. יש לטעון ולפרוק את סרטי הא.א. בחושך מוחלט בגלל רגישותם הגבוהה. יש לפתח את הסרט מיד בגמר הצילום. סרטים אלו לא ניתנים להשגה בחנויות רגילות אלא בהזמנה מיוחדת של מוסדות שונים העוסקים בצילום כגון משטרה, שרותי ביטחון ועוד.
מצלמה ועדשות
רוב מצלמות 35 מ"מ מתאימות לצילום א.א.
נח להשתמש במצלמות כוונת מאחר שמסנן תת אדום שעל העצמית אינו מאפשר במצלמות אחרות לראות את הנושא המצולם. ניתן להשתמש ברוב העצמיות המקובלות, כאשר נוח יותר עם עצמית בעלת סימון מיוחד למיקוד צילום א.א.
מיקוד העוצמית
המיקוד בצילום א.א. שונה מאשר בצילום רגיל.
אורך הגל של קרינה א.א. ארוך יותר משאר הקרינות המקובלות בצילום רגיל . כך ששבירת האור בתוך העצמית הוא שונה. השבירה היא יותר קטנה ולכן הקרניים יתמקדו רחוק יותר מאשר קרני האור הלבן. לכן יש להרחיק העצמית ממישור הסרט במרחק השווה ל 0.25% של רוחק המוקד ראה תרשים 3 . למשל בעצמית 50 מ"מ יש להוסיף תוספת מרחק ביחס למרחק הרגיל בשיעור של 0.125 מ"מ . תוספת זו אינה משמעותית בצילומי חוץ , בצילום מקרוב יש להתחשב בתוספת זו. היום רב העצמיות מיוצרות שעליהן יש נקודה אדומה המציינת את המיקוד בצילום א.א., לאחר שממקדים מיקוד רגיל יש לסובב את טבעת המיקוד מול הנקודה האדומה.
מסננים
רב המסננים לצילום א.א. מיוצרים ע"י חברת קודאק. לצילום בסרט א.א. שחור לבן יש לסנן את כל האור הנראה, לשם כך משתמשים במסננים מיוחדים שפותחו ע"י קודאק.
|
|
שימושים בצילום אינפרא רד
בנקאות(זיופים), רפואה, כוחות הביטחון(ראיית לילה),בוטניקה,
בדיקת מבנים,חקר עתיקות, גיאולוגים,אקולוגים, הידרולוגים, צילום ועוד...
ההפתעה שבצילום
(אינציקלופדיה לאומנות הציור והפיסול)"הצילום פלש לתחום של ענפי אומנות רבים, נדמה שניטל מן האומן תפקידו המעשי, תפקיד שהמצלמה ממלאת אותו כיום ביתר מהירות וחסכון". הצילום לא הביא לצמצום האפשרויות הפתוחות בפני האומנות, תחת זאת הביא עימו את השיחרור מעולו הכובל של החיקוי, לולא הצילום לא היה נולד הציור המופשט. הצילום לא זו בלבד שהרחיב את ידיעותינו על המורשת האומנותית של העבר, אלא אף סייע בעקיפין לשינוי גישתנו כלפיהם. צילום האינפרא רד גילה לנו פן חדש שלא התוודענו אליו, היות וצילומי הנוף נעשים עם פילטר שאינו מאפשר לראות דרכו, והאובייקט (הקרינה) אינו נראה הצילום הופך להפתעה ולאתגר, בניסיון של הצלם לשלוט בקומפוזיציה ובתוצאה.
|
| כיצד להפוך מצלמה דיגטלית למצלמת אינפרא רד |
 |
|
http://www.parsel.abe.msstate.edu/james/camera/lense.html
|
   |
  |
   |
| |
| צילום אומנותי באינפרא רד |
| |
 |
|
הצלם Josh Putnam , Oxyacetylene brazing of a steel bicycle
להבת הריתוך האדומה שבצילום הופכת לכתם לבן בוהק. כל מה ש"קר" בתמונה הופך לכתם כהה, הכל מסביב הופך לרקע, הקונטרס בתמונה גדול. הלהבה לא בצורתה המקובלת , כפי שאנו רגילים לראות בצילומי שחור לבן רגילים. המצלמה קולטת גם את החום שסביב הלהבה ולכן הצורה לא מוגדרת וקצוות הלהבה סביב מקבלים מראה של "צמר גפן". גם בתמונה Mainmast, Lady Washington הקונטרסט בין התורן של הסירה והרקע גדול מאוד. האזורים עליהם מקרינה השמש מחזירים חום ולכן הם מאוד בוהקים בלובן. ניתן לזהות בקלות רבה את כיוון מקור האור על פי הבוהק המוחזר. נוצרת הילה סביב המקום החם.
|
 |
|
Quartermaster Yacht Club, seen from the Burton Peninsula,
Vashon Island, Washington
|
|
|
|
The Smith Tower, Seattle
|
 |
|
Trees in snow, Silverthorne, Colorado.
|
 |
|
Old Tahlequah Store under thunderhead
|
 |
בכל הצילומים הקונטרסט גדול מאוד. העצים, צמרות העצים והעננים נראים כמו שלג / צמר גפן. גזעי העצים מאירים כמו פנסים. זה בא לידי ביטוי בצילומיו של Josh Putnam ככל שהאלמנט המצולם חם יותר, כך קצותיו מתונים ומעומעמים ,רכים יותר ,מישושיים יותר ולוטפניים, מביעים את עגלוליותם של הדברים ואת האופן שבו מיטשטשים משטחים ונעלמים בהדרגה בקצותיהם. מתקבל הרושם כאילו נשברה צלליתם ונעשית מתונה יותר.
|
| השוואה בין צילום רגיל לצילום אינפרארד ,שחור לבן. בצילומיו של Gavin Wrigley |
 |
| |
 |
|
|
|
|
|
