1.6. Основные характеристики зрения
Рис. 1.3. Кривая относительной спектральной чувствительности глаза
Спектральная чувствительность зрения — это зависимость визуальной яркости световых излучений от длины волны (цвета). Она характеризуется кривой относительной спектральной чувствительности (кривой относительной видности), приведенной на рис. 1.3. Глаз наиболее чувствителен к желто-зеленой области излучений ( = 555 нм) и наименее чувствителен к сине-фиолетовой ( = 380 нм) и красной ( = 770 нм) областям. Это значит, что при воздействии на глаз, например, одинаковых по мощности излучений основных цветов - зеленого ( = 546 нм), красного ( = 700 нм) и синего ( = 436 нм) — первый будет казаться в 2 раза ярче второго и почти в 6 раз ярче третьего. Для правильного воспроизведения яркости всех цветов спектральные характеристики телевизионной системы должны выбираться с учетом кривой относительной видности.
Разрешающая способность (острота) зрения — это способность глаза разбивать изображение рассматриваемого объекта (кадра) на вполне определенное число (до нескольких тысяч) мелких участков (элементов), яркость и цветность которых может различаться раздельно. По всей площади каждого элемента яркость и цветность глазом усредняются. Поэтому по телевизионному каналу связи достаточно передавать информацию о яркости и цвете конечного количества элементов. Наибольшая разрешающая способность имеет место для черно-белых элементов изображения и элементов зеленого цвета. Для элементов, окрашенных в другие цвета, в том числе красный и синий, разрешающая способность значительно хуже. Следовательно, если, например, цвет зеленых элементов, имеющих некоторые предельные размеры, глаз еще различает, то цвет красных или синих элементов таких же размеров глаз различить не сможет, т. е. будет воспринимать их как черно-белые (серые), и поэтому нет необходимости передавать информацию о цвете этих элементов.
Рассмотренное свойство зрения, обусловленное структурой сетчатки и спектральной чувствительностью глаза, позволяет значительно сократить объем информации, передаваемой по телевизионному каналу связи в единицу времени.
Инерционность зрения — свойство, состоящее в том, что зрительное ощушение возникает и исчезает не сразу, а через некоторое время после воздействия или прекращения светового возбуждения. Инерционность позволяет передавать и воспроизводить совокупность элементов изображения, составляющих кадр, не одновременно, а последовательно, но с большой скоростью, например 50 кадров в секунду. При такой скорости зритель не замечает поэлементной структуры кадров, а последовательность положений подвижного изображения воспринимается как непрерывное движение.
1.7. Фотоэлектрический эффект. Устройство фотомишени
Фотоэлектрическим эффектом или фотоэффектом называется способность световых лучей «освобождать» электрические заряды внутри или на поверхности какого-либо физического тела. Существует три вида фотоэффекта: внешний, внутренний и в электронно-дырочном переходе.
Внешний фотоэффект используют в фотоэлементах, внутренний — в фоторезисторах, на использовании фотоэффекта в электронно-дырочном переходе основано действие фотодиодов, фототранзисторов, фототиристоров. Использование фотоэффекта лежит в основе любой системы телевидения. Для преобразования оптических изображений в электрические сигналы каждая передающая телевизионная трубка содержит специальный фотоэлектрический электрод, называемый фотокатодом или фотомишенью.
Рассмотрим устройство фотомишени использующей явление внутреннего фотоэффекта.
Рис. 1.4. Устройство фотомишени
Фотомишень (рис. 1.4) состоит из прозрачной для световых лучей металлической пленки (сигнальной пластины), на внутреннюю поверхность которой напылен тонкий слой полупроводникового материала. Когда нет освещения, полупроводник имеет высокое удельное сопротивление. Под действием падающего света оно уменьшается. Если полупроводник освещать неравномерным световым потоком, то удельное сопротивление более освещенных участков будет меньше, чем менее освещенных. Полупроводниковый слой может быть представлен в виде элементарных конденсаторов Сэ, образованных между его сторонами, и шунтирующих конденсаторы фоторезисторов R». В процессе работы элементарные конденсаторы заряжаются от внешнего источника ЭДС, а разряжаются через шунтирующие их фоторезисторы.
Скорость разряда конденсаторов определяется проводимостью фоторезисторов, которая пропорциональна падающему на соответствующий участок фотомишени световому потоку.