Рефлексы и фотоаппарат

Глаз - не просто оптический прибор, воспринимающий свет. Глаз - один из самых сложных и совершенных автоматов. Даже наиболее просто и понятно устроенная оптическая часть глаза представляет собой комплекс нескольких самодействующих механизмов, работа которых удивительно точно согласована между собой. Все они созданы природой для того, чтобы глаз мог приспособляться к разнообразным окружающим условиям и безотказно служить нам ночью и днем.

Автоматов и автоматических процессов в глазу очень много, и далеко не все они поняты современной наукой; вполне возможно, что не все даже известны. Те из них, которые управляют оптической системой глаза, изучены лучше других, и можно надеяться, что принципы их действия станут известными во всех подробностях в недалеком будущем. Но даже и эти сравнительно несложные автоматы очень сложны, и изучить их - трудная задача.

Начнем с самого простого, управляющего размерами зрачка. Частью этого автомата, регулирующего количество света, попадающего в глаз, является радужка. Она его исполнительный орган. Сокращениями радужки ведает мозг, особая рефлекторная дуга. Сужения и расширения зрачка так и называют: зрачковый рефлекс. Рефлекс этот врожденный и возникает в ответ на изменения освещенности. По каким-то причинам, пока не ясным, зрачковый рефлекс возникает и под действием некоторых эмоций, например страха, а также при повышенном интересе или особом внимании к какому-либо предмету или объекту наблюдения.

Рефлекторная дуга, управляющая размерами зрачка, - один из простейших механизмов саморегулирования в глазу животного. Но и этот механизм еще не изучен полностью. А между тем он представляет большой интерес для специалистов, занимающихся фотографией, кино или телевидением. Те, кто увлекается фотографией, знают, что в объективах существует устройство, имеющее то же самое назначение и даже видом напоминающее радужку. Это - диафрагма. Сейчас в большинстве фотоаппаратов размер зрачка диафрагмы устанавливают вручную, оценивая освещенность либо на глазок, либо по специальному прибору - фотоэкспонометру.

Рефлексы и фотоаппарат

В последние годы в продаже появились фотоаппараты с автоматической установкой диафрагмы; в них размерами отверстия диафрагмы управляет встроенный в фотокамеру электрический фотоэкспонометр. Идея такого автомата проста: чем больше света попадает в фотоэкспонометр, тем больший протекает ток в цепи управления диафрагмой. Но практическое осуществление довольно дорого, и поэтому автоматы диафрагмирования имеются пока только в самых дорогих фотоаппаратах.

Еще сложнее осуществить автоматическое диафрагмирование в передающих телевизионных камерах, где оно часто оказывается необходимым. Телевизионная камера стоит во много раз больше, чем любой фотоаппарат, поэтому затраты на автомат диафрагмирования не могут заметно увеличить общую стоимость камеры. Однако только в редких камерах имеются подобные автоматы. Инженеры-телевизионщики уже много лет пробуют разные типы "рефлекторных дуг" для управления диафрагмой телевизионной камеры, но ни одна из них пока не удовлетворяет инженеров полностью.

Назначение другого автомата, другой "рефлекторной" дуги также будет понятно фотолюбителям.

Чтобы получить хорошую фотографию, приходится наводить аппарат на резкость, добиваясь четкого, не расплывчатого изображения на эмульсии фотопленки. Для этого фотограф перемещает объектив вдоль оптической оси. Если объект съемки находится далеко (для обычных объективов на расстоянии 50-100 метров), расстояние между пленкой и объективом должно быть наименьшим. Если же приходится снимать очень близкий предмет, объектив надо отодвинуть от пленки. В большинстве малоформатных камер типа "ФЭД", "Зоркий", "Киев", "Лейка" и других основной объектив имеет фокусное расстояние 5 сантиметров. Чтобы получить четкий снимок предмета, отстоящего от камеры на 25 сантиметров, объектив придется выдвинуть на расстояние 1,25 сантиметра, то есть ровно на ¹/₄ фокусного расстояния или на 0,5 диаметра человеческого глаза.

Чтобы навести на резкость, фотографу, кинооператору, оператору передающей телевизионной камеры приходится затрачивать никак не меньше трех - пяти секунд, а их-то подчас и не бывает.

Наши глаза наводятся на резкость автоматически и очень быстро - в доли секунды. Реснитчатое тело и связанный с ним хрусталик действуют рефлекторно, они звенья живого автомата и исполняют команды, поступающие из мозга. Кривизна поверхностей хрусталика изменяется, как мы видим, рефлекторно. Это ясно каждому. Но даже самые крупные специалисты, всецело посвятившие себя изучению глаза, совершенно не представляют себе, как действуют управляющий орган этого живого автомата наводки на резкость и рефлекторная дуга фокусировки глаза.

Инженеры многое дали бы за разгадку принципа действия такого автомата. Им очень нужно знать его. Конечно, не обязательно копировать этот принцип у природы, можно и самим изобрести устройство наводки на резкость. Но, откровенно говоря, пока еще никто не додумался, как такое устройство должно работать. И неизвестно, скоро ли додумаются. Однако чем скорее ученые установят, как происходит автоматическая фокусировка в глазу, тем скорее инженерам удастся создать и прибор для автоматической наводки на резкость. Такой прибор найдет широкое применение в кинематографии, в телевидении, в фотографии, в приборах для астрономических и космических исследований и в других областях. Чтобы выведать у природы принцип автоматической фокусировки, надо многое узнать о зрительных центрах мозга и их форпосте - сетчатке глаза.

Но не только изучение рефлекторных дуг принесет пользу инженерной оптике. Сам хрусталик еще немало может подсказать инженерам.

Со времени изобретения линзы инженеры довели искусство изготовления этих стеклянных чечевиц до высочайшего совершенства. В крупных странах мира теперь имеется развитая оптическая промышленность - одна из самых точных и передовых отраслей производства. Ежегодно во всем мире выпускается несметное количество линз; одни едва заметны невооруженным глазом, другие весят сотни килограммов. Но как создать упругую линзу, способную, подобно хрусталику, изменять кривизну поверхностей, никто еще не знает. Сделать искусственный упругий хрусталик из стекла невозможно, найти же какой-то синтетический материал, пригодный для изготовления высококачественных эластичных линз, пока не удалось.

А между тем искусственный хрусталик крайне нужен. Он необходим, как "запчасть" для настоящих глаз, нужен он и для самых различных оптических приборов.

Причиной двух глазных болезней являются ненормальности хрусталика. Одна из них очень тяжелая и может привести к полной слепоте. Это - катаракта, или помутнение хрусталика. Другая - старческая дальнозоркость. Она не опасна и даже не всеми считается болезнью. Причина старческой дальнозоркости заключается в потере хрусталиком упругости. Уже к сорока годам способность к фокусировке заметно падает, а к семидесяти годам хрусталик подавляющего большинства людей почти полностью теряет способность наводиться на резкость. Иногда это просто неудобно, но часто приводит к быстрой утомляемости, даже если человек носит очки. В наши дни глазные хирурги хорошо освоили технику операций хрусталика. И если инженеры сделают искусственные хрусталики, не уступающие настоящим, многим людям полностью восстановят зрение.

А вот другая область техники, где с радостью встретят появление эластичных линз. Лет пятнадцать назад были созданы первые удачные конструкции объективов с переменным фокусным расстоянием. Их иногда называют резиновыми объективами, а чаще "зумами". Зумы применяют в специальных оптических устройствах, в передающих телевизионных камерах, в профессиональных и любительских кинокамерах, а сейчас - даже в фотоаппаратах. В зумах нет эластичных линз, вся хитрость их конструкции в том и состоит, что плавное изменение фокусного расстояния осуществляется без помощи эластичных линз. Чтобы добиться плавного изменения фокусного расстояния, приходится идти на различные технические ухищрения и на значительное удорожание объектива. Однако зумы дают столько удобств, что, несмотря на дороговизну, ими широко пользуются. Если же удастся создать эластичные линзы, то можно будет делать лучшие зумы - более легкие, с большим диапазоном изменения фокусного расстояния и более дешевые.

Вот что получат техника и медицина благодаря бионным исследованиям одной лишь оптической части глаза. Но еще больше даст изучение работы сетчатки глаза и связанных с нею зрительных центров мозга.