北京萤火虫复眼的光学成像*

本文利用光学成像方法,研究了不同适应状态下的北京萤火虫phrococelia Pekininsis复眼所成的光学重叠像以及复眼的视场角。不同适应状态的晶体柱都能在距离复眼表面300-350μm之处形成光学重叠像。经过暗适应的晶体柱可以对不同物距的目标形成清晰的正重叠像,像的大小随物距的增大而减小;经明适应的晶体柱,成像物距范围变小,重叠像的像面亮度降低;经过漂白处理的晶体柱只能对一定的物距成像,像面亮度最低。 不同数目的晶体柱都能形成一重叠像,并随着其数目的增加,像面亮度也逐渐增强。根据对局部复眼视场范围的观察和其结构特征的了解,认为萤火虫单个复眼的视场角大于180度。     

萤火虫复眼光学模型重叠成象的研究与模拟

以北京萤火虫复眼结构与生理参数为依据,基于已知的梯度折射率透镜特征,对复眼的整个光学系统进行模型化.模型的尺寸与折射率分布依据实际晶锥的测量值.通过对模型复眼的光线追迹,证明北京萤火虫复眼是一个折射重叠型复眼.重叠孔径以内入射的平行光线在视网膜水平形成一半宽度为一定值的模糊圈.利用计算机光线追迹模拟了复眼的重叠成象过程,随着象平面与晶锥近端距离的增加,信号光线的数目也逐渐增加,信噪比逐渐提高,在视网膜水平达到最大值.     

龟纹瓢虫成虫的复眼形态及其显微结构

利用光镜、组织切片法观察了龟纹瓢虫Propylaea japonica(Thunberg)成虫的复眼形态及其显微结构。结果如下:(1)头正前方观,复眼外形似半球,且后方稍向内合拢。每个复眼约包括630个小眼。(2)每个小眼是由1套屈光器(1个角膜和1个晶锥)、6至8个小网膜细胞及其特化产生的视杆和基细胞等几部分组成。晶体周围及小网膜色素细胞内均含有丰富的色素颗粒。(3)小眼整体纵切显示,其上、下段色素颗粒分布相对较多,中段分布较少。(4)明、暗适应状态对小眼的色素颗粒分布有影响,性别对其分布无明显影响。明适应状态下,其色素颗粒较均匀地分布于视杆两侧上下,暗适应状态时色素颗粒则主要分布在视杆部位的上侧,显示其具有一定的重叠眼性质;而在相同的明、暗适应状态下其雌、雄成虫复眼的色素颗粒分布间无明显差异。     

北京萤火虫复眼的模型小眼设计与光线追迹

以实际的北京萤火虫复眼结构与生理参数与依据,基于已知的ＧＲＩＮ透镜特征,把小眼的整个光学系统分成几个部分被模型化。模型中,在晶体柱部分使用了一个径向梯度折射率透镜柱具有的抛物线轮廓折射率公式;在晶锥末端所接的半椭球ＧＲＩＮ透镜部分,使用了一个径向梯度和纵向梯度分布都存在的折射率公式．模型的尺寸与折射率的大小根据实际晶锥的测量值．通过对模型小眼的光线追迹,证明模型小眼基本上是一个平行光入射,年行光出射的望远镜系统．小眼光学系统的前半部分把入射的平行光束聚焦到中间焦点,而这个点的位置恰好位于实际晶锥的腰的部位,而光线再次经过晶锥近端以后又以大致平行光束从晶锥末端出射。此模型小眼的最大入射角为３０度,在这个入射角内其角放大率基本上是相同的。随着对平行入射光束与小眼光轴的角度的增加,所产生的中间像越来越远离晶锥光轴。     

昆虫重叠型复眼的光学综合成象特性

本文计算了复眼锥形晶体柱端面凸球对输入数值孔径的作用,讨论了昆虫重叠型复眼的非相干综合成象特性.     

大草蛉成虫复眼的外部形态及其显微结构

用扫描电镜和光学显微镜观察了大草蛉Chrysopa pallens Ramber成虫复眼的外部形态及明、暗适应和性别对其显微结构的影响。结果发现：（1）其复眼呈半球形,位于头部两侧,略成“八”字形排列,单个复眼约由3 600个小眼组成,最前和最后小眼之间的夹角约为180°,最上和最下小眼之间的夹角约200°;（2）小眼主要由角膜、晶锥和6～8个小网膜细胞、基膜组成,外围环绕有2个初级虹膜色素细胞和6个次级虹膜色素细胞,基膜处有色素颗粒分布;（3）暗适应时,晶锥开裂程度较大,远端5～7个网膜细胞核向远端移动,与晶锥近端相接或接近,次级虹膜色素颗粒亦向远端移动包围晶锥;明适应时,晶锥开裂程度小或闭合,远端网膜细胞核向近端移动,透明带显现,大部分次级虹膜色素颗粒亦向近端移动分布在小网膜细胞柱周围,包被透明带;（4）在相同的明、暗适应下,雌、雄成虫复眼的显微结构无明显差异。结果表明大草蛉复眼为透明带明显的重叠象眼,其小眼不但具有次级虹膜色素颗粒纵向移动的常规调光机制,还存在晶锥开闭、远端网膜细胞核移动和基膜色素颗粒纵向扩散的调光新机制。     

棉铃虫蛾复眼的形态及显微结构

棉铃虫[Heliothis armigera(Hubner)]蛾复眼的外形约为椭球体绕长轴等切的2/5。最前和最后小眼之间的夹角约为150°,而最上和最下小眼之间的夹角约为180°,一个复眼大约包括8,900个小眼。每个小眼有一套由角膜、晶锥细胞及晶锥所组成的屈光器和分布在不同水平面上的7-9个小网膜细胞。其周围被6个次虹膜细胞所包围。两个明显可见的区域性差异为:1)复眼不同区域内小眼长度不等,背部区域最短,侧、后、腹和前各区域相继增加。2)背部区域视杆中段的横切面为矩形,其它区域的视杆为放射形。本文将小眼及其周围,从远端到基部分13个层次进行了结构上的描述。     

双斑蟋复眼和视叶的显微结构

【目的】为探索昆虫视觉信号处理的重要神经结构,详细观察和描述了直翅目(Orthoptera)蟋蟀科(Gryllidae)代表性昆虫双斑蟋Gryllus bimaculatus De Geer复眼和视叶的组织学结构特征。【方法】利用扫描电镜技术和组织学切片技术,观察分析了30只双斑蟋的复眼和视叶组织学结构。【结果】双斑蟋复眼约有3400个小眼,均为六边形结构,小眼间隙内分布有机械感受器——感觉毛和钟形感受器。每个小眼均由角膜、晶锥、感杆束、6个网膜细胞及基膜等构成。视叶呈两个扇形结构,由三大神经纤维网构成,分别为神经节层、外髓、内髓。【结论】双斑蟋复眼表面具有少量感觉毛和钟形感受器,每个小眼均由角膜、晶锥、感杆束、6个网膜细胞及基膜等构成,属并列像眼,视叶由三大神经纤维网构成。     

稻蝗 Oxya chinensis Thunberge复眼构造

一.方法 稻蝗的视觉器官有两个复眼,位于头的两侧近触角处。两个侧单眼,位于复眼与触角之间;一个中央单眼,位于颜面隆起中之纵     

复眼透镜光学信息保密编码及译码的研究——Ⅰ.昆虫复眼成像特性及编、译码技术原理

本文根据光学并列型和光学重叠型两类昆虫复眼的屈光系统,具有分解和综合二维图像的光学特性,提出了一种新的用复眼透镜实现二维图像光学信息编码和译码的技术原理.利用复眼透镜和一个特制的随机抽样编码的掩模板,可将一幅有序的二维图像(或者文献、资料等)编码形成为一幅无序的,具有良好保密性能的分解编码像,而且,还能将此编码像反演综合再现出原始图像.它不仅实现了对二维图像信息的多通道并行处理,而且还具有传输量大、速度快、保密性强等优点.我们利用此种复眼透镜光学信息编、译码的技术原理,对二维图像的光学信息进行了分解编码记录及综合译码再现.     

复眼透镜光学信息保密编码及译码的研究——Ⅰ.昆虫复眼成像特性及编、译码技术原理

本文根据光学并列型和光学重叠型两类昆虫复眼的屈光系统,具有分解和综合二维图像的光学特性,提出了一种新的用复眼透镜实现二维图像光学信息编码和译码的技术原理.利用复眼透镜和一个特制的随机抽样编码的掩模板,可将一幅有序的二维图像(或者文献、资料等)编码形成为一幅无序的,具有良好保密性能的分解编码像,而且,还能将此编码像反演综合再现出原始图像.它不仅实现了对二维图像信息的多通道并行处理,而且还具有传输量大、速度快、保密性强等优点.我们利用此种复眼透镜光学信息编、译码的技术原理,对二维图像的光学信息进行了分解编码记录及综合译码再现.     

MORPHOLOGY OF THE OMMATIDIA OF THE COMPOUND EYE OF LIMULUS

The sensory portion of the ommatidium of the compound eye of Limulus has been studied with the electron microscope. In axial longitudinal section the rhabdom appears to be made up of small polygons, and in transverse section the rhabdom appears as a banded structure of dark lines. Thus in three dimensions the rhabdom resembles a honeycomb composed of tubular units, the long axes of which lie in transverse planes and are oriented perpendicular to the retinula cell's contours. The tubular units, which are about 140 mµ in diameter in Limulus (70 mµ in diameter in the spider and Scutigera), are microvilli of the borders of the retinula cells. The walls of these microvilli are continuous with fine linear structures (membranes) in the cytoplasm of the retinula cells. In transverse sections of the ommatidium oval bodies interpreted as mitochondria are observed in an annular zone at the tips of the rhabdom's rays. These mitochondria, which are 2 to 10 µ in diameter, are crowded with irregular closed outlines about 100 mµ in diameter. Possible functions of components of the ommatidium are discussed.     

MORPHOLOGY OF THE EYE AND SURROUNDING STRUCTURES OF THE BOWHEAD WHALE, BALAENA MYSTICETUS

Observations were made on eyes from 46 bowhead whales, Balaena mysticetus , taken in the subsistence harvest near Barrow, Point Hope, Savoonga, and Kaktovik, Alaska. Data reported here include palpebral, eyeball, corneal, scleral, pupillary, and lens dimensions. These quantitative data have allowed us to compare structures relative to one another and sometimes to compare them with similar structures in other species. We found, for example, that the cornea is almost three times as thick at its periphery as at its center; that when the ratio of scleral thickness and eyeball size are compared, the ratio, in the bowhead whale, is twice that of any other cetacean for which data were available; and that the corneal and pupillary width to height ratios indicate a less elongated cornea and pupil than has been reported in other cetaceans. We also found a strong correlation between body length and eyeball size indicating that within the species, unlike what is seen between species, larger animals have larger eyes. Novel observations include the presence of three periorbital fatty layers, 112 ciliary processes, the presence of scleral canals, the absence of an obvious fovea or macular region in the retina, a holangiotic pattern of fundic vessels, the presence of zonular fibers and a lens sheath, and the absence of an obvious pupillary operculum. Anatomical features like the wide angle of divergence and the palpebral dimensions suggest the absence of binocular vision while features like the size of the palpebral sac, abundant conjuctival fat, and the prominence of the retractor bulbi muscle suggest mechanisms for the protrusion and retraction of the eyeball.