скачать журнал

<- предыдущая страница следующая ->

ДОКЛАДЫ ЛАБОРАТОРИИ «ИНВЕРСОР»

Доклад № 76
КАК ПОСТРОИТЬ ГЛАЗ?
СЕРГЕЙ РЕМЕНКО, инженер г. Кишинев

Натура тем паче всего удивительна, что в простоте своей многохитростна, и от малого числа причин произносит неисчислимые образы свойств, перемен и явлений.
М. В. ЛОМОНОСОВ
Наряду с другими проблемами развития науки и ускорения технического прогресса XXVI съезд КПСС поставил задачу «ускорить внедрение автоматизированных методов и средств контроля качества и испытания продукции как составной части технологических процессов». Во многих производствах готовность продукции наиболее просто определяется по ее цвету, но точность этого метода полностью зависит от опыта контролеров, от их способности улавливать появление нужного оттенка. Здесь требуются специалисты самой высокой квалификации, подобные дегустаторам в виноделии, заменить которых автоматикой до сих пор не представлялось возможным. И вот работы, проводимые автором предлагаемой статьи с 1973 года, теперь достигли такого уровня, что, по мнению компетентных ученых, уже открывают подобные возможности. Кроме того, они имеют большое самостоятельное значение для изучения действия основного нашего информационного органа — глаза и в этой части направлены на решение еще одной поставленной партийным съездом проблемы — «познания механизма физиологических, биохимических, генетических и иммунологических процессов жизнедеятельности человека, совершенствования методов профилактики, диагностики и лечения наиболее распространенных заболеваний».
Создать искусственный глаз — значит построить прибор, который преобразует свет в сигналы, описывающие форму, яркость и цвет тел окружающей среды, от которых приходят эти лучи.
С яркостью и формой дело обстоит просто. Они однозначно связаны с количеством отраженных или испускаемых участками тела фотонов и легко измеряются, например, фотоэлементами. Все известные до сих пор модели глаза основаны на измерении яркости. Иное дело цвет.
В ЧЕМ СЛОЖНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ЦВЕТА
С этой проблемой дело обстоит гораздо сложнее. Цвет — это конкретное зрительное ощущение, возникающее при восприятии отраженных или испущенных телом излучений. А все сложные методики и приборы для его определения, разработанные наукой о его измерении — колориметрией, сводятся к сравнению наблюдаемого цвета с образцом, подбираемым путем смешения трех других цветов, принятых за «основные» в соответствии с трехкомпонентной гипотезой цветового зрения. Но беда в том, что одинаковые окраски могут быть подобраны различными сочетаниями из многих «троек», то есть систем «основных цветов» может быть сколько угодно. Не помогает обращение и к физическому свойству цвета — зависимости окраски данного тела от спектрального состава исходящих от него электромагнитных колебаний. Зависимость здесь неоднозначная. В то время как, например, каждый вид звука (каждая нота любого регистра) соответствует строго определенной частоте звуковых колебаний, любой цвет может быть образован смешением электромагнитных колебаний различных частот. Так, белый образуется при смешении и всех цветов спектра, и только двух «дополнительных»: желтого и синего, оранжевого и голубого и т. д. (рис. 1). Более того, согласно физической теории при сложении монохроматического синего и желтого света, в результате их интерференции должны образоваться биения с длинами волн, соответствующими ультрафиолетовой и инфракрасной областям спектра, которые, как известно, невидимы. Но мы тем не менее видим белый свет!
Обращение к спектру тоже ничего не проясняет. Ведь разбивка спектра на семь цветов принята И. Ньютоном условно, по аналогии с семью тонами звуковой гаммы. А люди, как установлено, даже без специальной подготовки различают до 1500 оттенков хроматических цветов и еще 300 ахроматических (белого, серого и черного). Смешение спектральных цветов друг с другом дает множество других, которых нет в спектре, таких, как пурпурный, оливковый, коричневый, морской волны. Наиболее подробные атласы цвета содержат до 150 тыс. различных образцов. И для всего этого разнообразия до сих пор не найдено единого объективного физического основания систематизации и классификации. Но то теория. А на практике наш глаз легко их отличает, будучи сравнительно простым по устройству.
В самом деле, глаз человека имеет всего два типа светочувствительных приемников: палочки и колбочки. Они содержат зрительные пигменты: первые — родопсин, а вторые — хлоролаб и эритролаб. Некоторые исследователи считают, что в колбочках имеется и какой-то третий, неведомый еще науке, пигмент, причем полагают, что каждый из них содержится только в «своей» колбочке, то есть имеются три разных типа колбочек. Принято считать, что палочки в восприятии цвета не участвуют и работают в основном в условиях слабой освещенности. Колбочки же, наоборот, вступают в действие только при значительной освещенности и выдают сигнал, несущий информацию о спектральном составе света. Три типа колбочек — соответственно три типа сигналов. По трехкомпонентной гипотезе цветового зрения эти сигналы после каких-то преобразований поступают в мозг, который за счет также неизвестных преобразований этих сигналов создает ощущение цвета. Если в глазу отсутствует какой-либо тип колбочек или какой-либо пигмент в них, то человек не способен правильно воспринимать цвета — он страдает дальтонизмом (см. статью «Голубые розы Дальтона» в «ТМ», № 3 за 1969 год).
Противоречие между красочным многообразием видимого мира и простотой устройства глаза, с одной стороны, и существование многих явлений цветовосприятия, не объясняемых трехкомпонентной гипотезой, — с другой, заставляют многих исследователей искать объяснение нашей способности различать цвета не в физике, а в психике человека.
Если признать справедливым, что различать цвета можно только на уровне высшей нервной деятельности, это сразу же сделает задачу создания искусственного глаза столь же сложной, как и задача создания искусственного разума, и, значит, не решаемой нынешними средствами. Мы же будем руководствоваться ленинским положением: «...вне нас, независимо от нас и от нашего сознания существует движение материи, скажем волны эфира определенной длины и определенной быстроты, которые, действуя на сетчатку, производят ощущение того или иного цвета». А раз цвет — объективная реальность, существующая вне психики, значит, ее можно зафиксировать и измерить физическим прибором. И если такого прибора до сих пор нет, попытаемся его создать, исходя из того, что в природе существует его прототип — человеческий глаз.
ПОИСКИ ПРИНЦИПА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Свет — те же самые электромагнитные колебания, что и рентгеновские лучи, и радиоволны. С помощью радиоприемника нетрудно определить длину волны радиостанции: достаточно настроиться на нее и посмотреть на шкалу. Но для глаза аналогия с ним не подходит: глаз без настройки воспринимает сразу весь диапазон. Конечно, теоретически можно взять бесчисленное множество приемников, каждый из которых улавливает исключительно свою длину волны. Но это, как вы понимаете, лишь теоретически. А что, если создать приемник, охватывающий полный диапазон? Увы, и это не годится. Помимо того, что одинаковый сигнал может соответствовать разным длинам волн, любое изменение мощности станции вызовет изменение силы сигнала. Попробуем обойти затруднение, воспользовавшись двумя приемниками: одним более чувствительным к коротковолновой области, другим — к длинноволновой. Результат не изменится. Как бы мы ни складывали и ни вычитали их выходные сигналы, длину волны не определим, этого не позволяет математика. Делу не поможет и увеличение числа приемников.
Естественно, эти рассуждения справедливы и по отношению к световым волнам. Невольно возникает сомнение в том, что глаз с помощью трех разных приемников (колбочек) может посредством линейных преобразований (сложения и вычитания), как этого требует трехцветная гипотеза, различить длину волны даже монохроматического (одноцветного) излучения.
Смешивая три краски, художник может получить почти все существующие оттенки (рис. 2). Цветное телевидение и фотография тоже пользуются тремя цветами, а полиграфия предпочитает четыре, но все это относится к синтезу, созданию цвета, а нас интересует диаметрально противоположный вопрос — его анализ, в результате которого его характеристики определялись бы простым замером.
Можно ли все-таки без перестройки радиоприемника определить длину волны? Да, и довольно несложно. Но при условии, что у него на входе не один, а два колебательных контура. Каждый охватывает весь диапазон, однако чувствительность первого контура выше вблизи одного конца диапазона, а второго — вблизи другого. Выходной же сигнал будем получать посредством «детектора отношений». Он выдает сигнал, пропорциональный отклонению длины волны от той, которую мы принимаем за начало отсчета (рис. 3). Именно так работают все ультракоротковолновые и телевизионные приемники, передачи на которые ведутся на волнах, модулированных по частоте.
Воспользуемся этим принципом для создания приемника в оптическом диапазоне. Но, поскольку мы знаем, что цвет не определяется только длиной волны, то есть единственной координатой на линии, предположим, что он определяется двумя координатами на плоскости. И попытаемся найти способ определять эти две координаты, воспользовавшись двумя приемниками, настроенными на спектральные характеристики, соответствующие характеристикам зрительных пигментов (рис. 4А). Основываясь на этом довольно простом принципе, представим теперь, что мы временно заняли трон Природы и должны разработать свето- и цветоприемный блок для использования его в устройстве, названном «Человек».
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ
Разместим на плоскости, каждая точка которой соответствует какому-либо цвету, прямоугольную систему координат (рис. 4Б). За начало отсчета примем точку, соответствующую цвету предмета, одинаково хорошо отражающего все лучи, — серого. Вдоль оси X будем откладывать сигнал одного приемника, вдоль оси V — другого. Геометрическая сумма сигналов будет представлять вектор, направленный из начала координат в единственную соответствующую им точку. Назовем направление вектора цветовым тоном, а величину, зависящую от его длины, — насыщенностью. Так, например, серый цвет — это никакой цветовой тон нулевой насыщенности. Но и серый бывает разным — от белого до черного, то есть он может отличаться по яркости. Вот почему мы воспользуемся еще осью Z, отведя ее для этой третьей характеристики. В итоге получаем трехмерное пространство всех электромагнитных волн, которые могут быть «захвачены» приемниками глаза. Но область воспринимаемых им излучений будет определяться только спектральными характеристиками приемников.
Нас интересует видимый диапазон. Дабы устранить другие волны, могущие внести помехи, используем фильтры. В человеческом глазу заграждением для ультрафиолетовых лучей служат белки, из которых сделаны роговица и хрусталик, а для инфракрасных — стекловидное тело. Затем прибор не должен искажать картины. Но объектив без аберрации слишком сложен, а нам желательно обойтись простейшим, то есть таким же, как хрусталик. Выход из положения есть: нужно изогнуть пленку, на которой строится изображение, так, чтобы в любой ее точке изображение было резким и без геометрических искажений. Правда, при этом остается хроматическая аберрация около одной диоптрии — все будет видеться в радужных кольцах. Избавиться от этого? Ни в коем случае, иначе вся наша система пойдет насмарку. Почему? Об этом речь пойдет дальше.
Использовать в роли собственно приемника фотопленку нельзя — мала чувствительность. Фотоэлемент тоже — тепловой шум при 36° С столь велик, что при заданной чувствительности в нашем глазу беспрерывно мелькали бы молнии. Единственно, что приемлемо, — лавинный фотодиод с накопителем. Последний заряжается энергией от внутреннего источника. Она автоматически поддерживается на критическом уровне, когда тепловой шум не мешает, но энергии одного-двух фотонов достаточно, чтобы вызвать ее лавинообразный выплеск в виде импульса в нервное волокно. Применение накопителя обеспечит логарифмическую зависимость сигнала от яркости, то есть резко сожмет динамический (яркостный) диапазон, обусловив адаптацию глаза к существенно разным уровням освещенности. (При изготовлении модели глаза на практике, если освещенность достаточна, удобнее использовать фотоэлементы или фоторезисторы.)
Итак, частота следования импульсов зависит от яркости, пропорциональной количеству попадающих в глаз фотонов. Вместе с тем длительность импульсов и их форма дают огромные возможности для передачи с их помощью дополнительной информации. Есть ли в арсенале природы подобное устройство, пригодное на роль приемника в нашем глазу? Есть. Это обыкновенная, ну почти обыкновенная клетка. Она может: преобразовывать световую информацию, сжимать динамический диапазон логарифмированием, генерировать импульсы, кодировать информацию, модулируя несущие импульсы, предохранять канал связи от перегрузки, ограничивая частоту фиксацией скважности (времени между импульсами), осуществлять автоматическую регулировку порога срабатывания накопителя и многое другое! Но клетке присущ серьезный недостаток — она совершенно прозрачна. Значит, нужно снабдить ее ловушкой фотонов. С этой ролью хорошо справляются пигменты. Чтобы превратить наши клетки в приемники, нужны два пигмента, обладающие каждый своим максимумом поглощения. Максимум их суммарного поглощения должен находиться вблизи максимума излучения ночного неба, а вся система должна обладать автоматической регулировкой чувствительности (дополнительным сжатием динамического диапазона), для чего нужно, чтобы при больших освещенностях пигменты «выцветали», а при малых восстанавливались. Этим требованиям лучше всего удовлетворяют хлоролаб и эритролаб, имеющиеся в колбочках живого глаза. (К сожалению, техника не располагает малогабаритным приемником с такими же возможностями, как у клетки, однако в нашей модели глаза достаточно одной пары приемников, поэтому ограничимся фоторезисторами, спектральные характеристики которых корректируем светофильтрами.)
Итак, для определения двух координат нужны два сравнительно сложных приемника, каждый с двумя областями поглощения, чувствительными к разным участкам спектра. Второй приемник можно упростить, сделав его чувствительным только в одной области, используя вместо сигнала второй — суммарный сигнал первого приемника. Применив мостовую схему, будем подавать на нее сигнал второго приемника и суммарный сигнал первого. Ее выходной сигнал и определит вторую координату.
Как выбрать область максимальной чувствительности второго приемника, учитывая, что первый (колбочка) охватывает область зеленых, желтых и красных цветов? Если возьмем синий — суммарная полоса пропускания глаза окажется широкой, все цвета будут восприниматься им хорошо, но общая чувствительность получится низкой. В сумерках такой глаз видит плохо, страдая куриной слепотой. Если выберем лежащий рядом с зеленым участок спектра, общая чувствительность будет очень высокой, но цвета будут различаться совсем плохо. Проще всего использовать два аппарата: один для дневного (цветового) и другой для сумеречного (черно-белого) зрения и переключатель. Физиологи считают, что человеческий глаз как раз так и работает. Но, на наш взгляд, подобное решение выглядит слишком примитивно и неэкономично не только для природы, но и для современной техники. Поэтому вводим в систему автоматическую регулировку полосы. Для этого поищем пигмент с максимумом поглощения вблизи суммарного максимума хлоролаб — эритролаб, который бы под действием света разлагался на продукт с максимумом поглощения вблизи синего (коротковолнового) края рабочей области, а при затемнении восстанавливался бы в первоначальном виде. Подобрав скорость восстановления, можно было бы установить такой уровень освещенности, ниже которого суммарная полоса поглощения сузится и цвет перестанет опознаваться, но зато оба приемника станут дружно работать в той области спектра, которая более всего нужна в условиях низкой освещенности, — той, где лежит максимум излучения ночного неба. Чувствительность системы возрастает почти до теоретического предела — вплоть до одного-двух фотонов.
Поиски пигмента с нужными свойствами не привели к оригинальному результату. Оказалось, что ближе всего отвечает поставленным требованиям и по положению исходного и получающегося максимума поглощения, и по скорости восстановления использованный природой родопсин.
Этот результат дает основание полагать, что мы верно описали способ, которым глаз осуществляет автоматическое переключение зрения с сумеречного на цветовое.
Выбрав нужные пигменты, перейдем к очередной задаче — оптимальным образом сконструировать и расположить приемники. Вспомним, что хрусталик обладает существенной хроматической аберрацией. Определяем по формуле линзы положение фокальных плоскостей для различных участков спектра и расстояния между ними. Выбираем форму и размер приемников с учетом разрешающей способности и хроматической аберрации. Оказывается, что пигменты нужно расположить вдоль приемника не равномерно, а так, чтобы области их максимальной спектральной чувствительности совпадали с положением фокальных плоскостей соответствующих участков спектра (рис. 5). При этом для второго (родопсинового) приемника удобнее форма палочки, вытянутой вдоль направления падения света, а первый (сложный) приемник может быть коротким.
Здесь необходимо учесть два фактора. Во-первых, длинноволновая область располагается дальше остальных. Поскольку и чувствительность к ней ниже (из-за меньшей энергии фотонов), за ней расположим зеркало, отражающее незахваченные длинноволновые фотоны для их повторного прохождения через пигмент. Во-вторых, по соображениям помехостойкости каналы для вывода сигналов целесообразно располагать не за приемниками, а перед ними. Эти «монтажные провода» будут поглощать часть света, идущего к приемникам, однако таким незначительным неудобством можно пренебречь. В получившемся приборе воспроизводится устройство глаза, моделируются его нормальная работа и все аномалии цветовосприятия.
ИСКУССТВЕННЫЙ ГЛАЗ С ЕСТЕСТВЕННЫМИ ДЕФЕКТАМИ
Посмотрим, что получится, если чего-либо в нашем приборе будет недоставать. Всего возможны три частных случая.
1. Отсутствует пигмент (сенсибилизатор), реагирующий на длинноволновую (красную) область, — эритролаб. Плоскость воспринимаемого цвета (рис. 6А) вырождается (сжимается) в линию Yп — прибор «заболевает» дальтонизмом 1-го рода — протанопией.
2. Отсутствует хлоролаб, реагирующий в основном на зеленые лучи, — вырождение в линию Yд — дальтонизм 2-го рода — дейтеранопия.
3. Отсутствует родопсин — линия Хт — куриная слепота — тританопия.
Других частных случаев при принятом принципе действия прибора быть не может.
В природе они тоже не наблюдаются. Если каких-либо пигментов меньше нормы, вырождение будет неполным. Кроме аномалии цветовосприятия, прибором моделируются три случая полной цветовой слепоты, но здесь мы на них останавливаться не будем, тем более что и у людей они редки.
Фотоответ приемников нелинейно зависит от интенсивности света. Он определяется, во-первых, логарифмической реакцией на захваченные фотоны, во-вторых — уменьшением вероятности их захвата за счет выцветания пигментов, в-третьих, тем, что израсходованная приемником на выдачу сигнальных импульсов энергия восполняется не мгновенно. При увеличении интенсивности света приращение возникающих под его воздействием сигналов будет неодинаково: приращение, идущее от менее возбужденного приемника, будет больше, чем от более возбужденного (рис. 7). Из этого следует, что наш прибор будет автоматически вносить поправку на спектральный состав освещения. Вез этой поправки белый в сумерках лист бумаги на солнце выглядел бы голубым, а при лампах накаливания — желтым. А наш прибор, как и человек, красный, например, цветок увидит красным и днем, и вечером, и в саду, и в комнате, и притом чисто автоматически, без какой-либо переработки информации. Если учесть невысокую скорость процессов, происходящих в приемниках глаза, и взаимосвязь их огромного количества, то с помощью нашей модели не только можно объяснить все известные эффекты обмана глаза, когда он видит не тот цвет, который есть на самом деле, — эффекты Бетцольда — Брюкке, Бетцольда — Эбнея, Бенхэма, Лэнда, но и продемонстрировать и объяснить некоторые новые эффекты, еще не описанные в научной литературе. Причем все это объясняется без привлечения психологии в отличие, например, от работ, описанных в статье «Странный мир цвета» (см. «ТМ» № 8 за 1969 год). Все вышесказанное показывает, что нельзя исключать возможность того, что зрение человека работает так же, как наша модель, то есть значительно проще, чем считается современной наукой. Если наше предположение верно, будет не очень трудно создать в таком же объеме, что и живой глаз, искусственный с 20—30 тысячами приемных элементов, а этого более чем достаточно, чтобы читать. И когда медики сумеют подключить его к мозгу, это будет началом победы над слепотой. Но это в будущем, а пока раз модель глаза так проста, то попытаемся ее изготовить (рис. 8).
ПРОСТЕЙШАЯ МОДЕЛЬ ГЛАЗА
В качестве приемников света используем три фоторезистора — два в качестве сложного и один в качестве простого. Вместо пигментов воспользуемся светофильтрами (стеклянные фильтры не могут выцветать и восстанавливаться, так что переключаться на сумеречное зрение прибор не сможет, но для того, чтобы отличать цвета, это и не нужно). При наладке схемы добьемся одинакового ответного сигнала фоторезисторов R1 и R2 на дневной свет (параметры которого принимаем за начало координат). Устанавливаем переменный резистор R4 в среднее положение и прикрываем черной бумагой рабочую область более чувствительного фоторезистора так, чтобы стрелка микроамперметра координаты X была вблизи нуля. Аналогично поступаем и со вторым мостом R1 + R2 и R3 при среднем положении R5 по прибору У. Перед работой переменными резисторами R4 и R5 приборы X и У устанавливаются на нули при освещении фотоприемников дневным светом. Хотя спектральные характеристики нашего прибора довольно далеки от характеристик глаза, он неплохо имитирует свойства нашего органа зрения. Так, если отключить R1, прибор станет как бы дальтоником-протанопом, R2 — дейтеранопом, R3 — тританопом.
Этот прибор можно использовать во всех технологических процессах, где нужно точно определять и корректировать цвет, например, при фотопечати. В цветной фотографии с его помощью можно исключить погрешности цветопередачи, привносимые качеством используемой пленки и бумаги, а также применяемой технологией их обработки.
Для этого методом проб подбираем фильтры так, чтоб при используемой технологии отпечаток, сделанный без негатива, был чисто серым. Помещаем под увеличитель приемники нашего прибора и резисторами R4 и R5 устанавливаем стрелки на 0. Осталось зафиксировать характеристики света и негативной пленки. Для этого фотографируем через матовое стекло источник, который освещал объект съемки, так, чтобы получить негатив средней плотности. Помещаем этот негатив в увеличитель и, не трогая ручек прибора, подбираем комбинацию светофильтров так, чтобы стрелки микроамперметров опять стали на 0. Можно приступать к рабочей печати.
ПОДВЕДЕМ ИТОГИ
В физиологии в настоящее время считается, что полное формирование сигналов цветности происходит в мозгу на основе высшей нервной деятельности, следовательно, цвет — параметр субъективный, и измерить его нельзя. Наша модель глаза показывает, что цвет — объективный параметр, получаемый физическими преобразованиями без участия психики, и его можно определить прямым приборным измерением.
В заключение немного пофантазируем. Гипотез обоняния много. Согласно одной молекулы вещества захватываются рецепторами носа и мы в качестве запаха ощущаем результат происходящих в них химических реакций. Согласно другой молекула вещества вызывает срабатывание рецептора только в случае, если форма его чувствительной части соответствует форме молекулы по модели «ключ — замок». Сколько же разных реактивов, или «замков», должен был бы иметь наш нос, чтобы воспринимать все существующие запахи?! Но наверное, все гораздо проще. Вполне ведь вероятно, что поляризованные молекулы пахучего вещества, пролетая по каналу носа, вызывают последовательное срабатывание многих его рецепторов. И когда мы хотим принюхаться, то можем заставить одну и ту же молекулу пролетать многократно, для этого нужно нюхать, как собака: туда-сюда, туда-сюда. Исходя из этого, легко объяснить, почему «пахнуть» будут далеко не все молекулы.
Теперь самое время остановить фантазию и заняться тщательным изучением проблемы.
Интересно, а как все-таки человек ощущает вкус?..

Белый свет, излучаемый источником, бывает разным. В одном случае он получается смешением синих лучей с желтыми, в другом — всех цветов спектра.
Так путем сложения трех цветов происходит синтез нового цвета Ж=С1 + 31 + К1. Но способом вычитания цветов мы не владеем.
Графики чувствительности двух колебательных контуров приемника (вверху) и соответствующего им выходного сигнала «детектора отношений» ДЛ = Л1 — Л2.
Выбранные спектральные характеристики пигментов (А) и расположение кривой спектра видимого света в цветокоординатной системе (Б): 1 — эритролаб, 2 — хлоролаб, 3 — «выцветший» родопсин, 4 — действие ультрафиолетового фильтра, 5 — суммарная кривая сложного приемника, Л1 — излучение, при котором сигнал системы из простого и сложного приемников, откладываемый по вертикальной оси, равен 0, Л2 — излучение, при котором сигнал сложного приемника, откладываемый по горизонтальной оси, равен 0, Л3 — принимаемое монохроматическое излучение, X и V — результатирующие сигналы, соответствующие излучению Л8 и определяющие вектор, модуль которого отражает насыщенность, а угол поворота — цветовой тон этого излучения. При изменении длины волны монохроматического света цветовая точка опишет приведенную внизу кривую.
Использование хроматической аберрации в конструкции прибора: О — хрусталик, П — простой приемник, С — сложный приемник, З — зеркало, X и Y — выводы сигналов цветности, Я — вывод суммарного яркостного сигнала.
Частные случаи работы прибора. Цветовые области: А — нормального глаза, Б — протанопа, В — дейтеранопа, Г — тританопа.
Адаптация прибора к спектральному составу излучения происходит за счет логарифмической зависимости фотоответа от яркости. В точке пересечения кривых поглощения изменение интенсивности излучения не меняет цветового сигнала: ДI1к = ДI13, а вне ее меняет: ДI2к =/= ДI23.
Схема простейшего прибора, имитирующего работу глаза.
R1, R2, R3 — фоторезисторы СФ2-1 или СФ2-2 из сульфида кадмия, R4, R5 — переменные резисторы СП-3 на 4,7 -:- 15кОм, V — диод, включенный в прямом направлении (ограничивает ток через микроамперметр интенсиметра ИП3), ИП1 и ИП2 — микроамперметры с током полного отклонения 50 -:- 200 мкА с нулем посредине шкалы, Вк — выключатель, Е — источник питания напряжением 1 -:- 9В (в зависимости от чувствительности микроамперметров). R1 располагается за фильтрами ОС-14 (оранжевым) и СЗС-21 (голубым), R2 — за ОС-11 (оранжевым) и СЗС-8 (голубым), R3 — за СС-5 (синим), СЗС-8 и ЖС-3 (желтым). Фильтры СЗС-8 толщиной 4,5 мм, остальные 2 — 2,5 мм.

<- предыдущая страница следующая ->