Модель биологической системы

Модель биологической системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП НИЕ

И ЗО Б Р ЕТЕН И Я

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства . Й

ii 1 21g 11 02

42m, 36

21а1, 36

МПК H 03k

G Об1

H 031.

УДК 616.8-091.81(088.8) Заявлс Io 22.11.1968 (¹ 1220288/26-25) с присоединение;1 заявки ¹

Приоритет

Ков1итет по релм изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано ОЗ.VI 1970. Бюллетень Х1ь 19

Дата опубликования описания 1!.IX.1;)70

Автор изобретения

Ф, Д. Дубинин

Заявитель

%ОДЕЛ Ь БИОЛО ГИ Ч ЕС КОЙ С И С1 ЕМЬ1

Изобретение относится к однородным моделям биологических систем с распространяющимся возбуждением и латеральным торможением.

Модель мо?кет быть использована для наглядного изучения аналогов биологических систем, в качестве двухмерного нейристора в приборах для обработки оптической информации, в частности, для выделения контуров изображения и изменения контраста.

Известна однородная модель биологической системы, содер?кащая электролюминесцентный усилитель света (ЭЛУ) со световой внутренней обратной связью (оптрон) и термосопротивление, сигналы в которой передаются при помощи световых и тепловых волн. Вследствие самопроизвольного изменения теплового поля модели в ней нельзя воспроизвести явление латерального торможения в изолированной форме: быстродействие модели мало, так как оно определяется инерционностью термосопротивления.

Описываемая модель имеег легко контролируемые и регулируемые параметры, позволяет воспроизводить совместно и раздельно явления распространяющегося возбуждения и летательного торможения, быстродействие модели определяется световой постоянной времени фотосопротивления ЭЛУ.

Модель отличается тем, что в ее состав ввелены преобразователи спектра видимого (зеленого) света в инфракрасный, оптические фильтры с полосой пропускания в инфракрасной зоне и оптические системы с переменны5 ми параметрами. Фоточувствительный слой

ЭЛУ выполнен 113 материала, чувствительность которого уменьшается от спектра сигнала на выходе преобразователя.

Длина волны возбуждающего светового

10 сигнала соответствует максимуму спектральной чувствительности фотосопротивления

ЭЛУ. Тормозной эффект достигается при помощи инфракрасных лучей, уменьшающих чувствительность фотосопротивления. Инфра15 красный сигнал вырабатывается при помощи преобразователя спектра и инфракрасного фильтра.

Математическая зависимость степени воз(Toj1AIo?KeIBIIH) 1<3?I 0É точ1 и

20 ной плоскости модели от ес оптических и геометрических параметров описывается возбуждающей (тормозной) функцией связи

Sq (5, ). Величины возбуждающих (тормозных) сигналов, действующих на каждую точ25 ку входной плоскости модели, зависят от яркости возбуждающего (тормозящего) изобра?кения и от величины S, (S, ).

На чертеже схем ати Iески изооражены модель и проходящие в ней световые потоки

30 (показаны пунктиром).

272438

20

50

Модель состоит из источника входного светового изображения 1, фильтров 2 и 3, преобразователя спектра 4, оптических систем 5—

8 и электролюминесцентного усилителя, состоящего из токопроводящих прозрачных пленок 9 и 10, например, из S„O, фоточувствительного слоя 11 из монокристаллического

CdS, непрозрачного проме>куточного слоя 12, например, из лавсановой окрашенной пленки, электролюминофора зеленого свечения 13, например, из ZnS — Cu.

Преобразователь спектра 4 может быть выполнен в виде ЭЛУ красного и инфракрасного свечения с электролюминофором, например, из ZnSe, CdS — Cu, совместно с фильтром, пропускающим световыс волны длиной больше 750 ни.

Оптические системы имеют изменяемые параметры, например фокусное расстояние и прозрачность, определяющие вид S, и S,. В зависимости от вида моделируемой функции в работе модели участвуют различные группы оптических систем.

В режиме моделирования прямого латерального торможения в работе участвуют оптические системы 5 и б. Входное изображение разделяется на два, одно из которых проходит через фильтр 2, а другое — через фильтр 3. Максимум полосы пропускания фильтра 2 соответствует максимуму спектральной чувствительности фотослоя 11. Полоса пропускания фильтра 3 соответствует инфракрасному диапазону, приводящему к уменьшению чувствительности фотослоя 11.

Чувствительность монокристаллического CdS уменьшается при одновременном воздействии на него зеленого света длиной волны 4 == 550 нм и инфракрасных лучей в диапазоне

i.> =- 750 — 1400 нм. Оптические системы 5 и б совмещают на входной плоскости ЭЛУ оба изображения в расфокусированном виде. Степень расфокусировки зависит от требуемого вида S, и S, . К пластинам 9 — 10 ЭЛУ прикладывается напряжение с частотой, например 2000 ги. Пока плоскость фотосопротивления 11 не освещена зелеными лучами электролюминофор 18 не горит. При освещении пло KocTH 11 электролюминофор загорается. Яркость свечения каждой точки плоскости электролюминофора зависит от соотношения зеленых (i.,) и инфракрасных лучей (1,), падающих на прилегающую по вертикали к электролюминофору точку фотосопротивления 11.

В режиме моделирования обратного латерального торможения в работе уча "твуют QIIтические системы 5 и 7. Изображение с выхода ЭЛУ поступает в преобразователь спект ра 4, с выхода которого инфракрасное изобра>кение, определяющее вид S,, подается на вход ЭЛУ. Яркость свечения каждой точки плоскости 13 зависит от соотношения зеленого света, поступающего с плоско ти 1, и инфракрасных лучей, попадающих с выхода

ЭЛУ на его вход.

В режиме моделирования процесса распространяющего возбуждения работают оптические системы 5, 7 и 8. Выходное изображение

ЭЛУ через оптическую систему 8 поступает на вход в расфокусированном виде без изменения спектрального состава, поворота, сдвига и изменения масштаба. Вследствие этого электролюминофор светится и после исчезно вепия входного сигнала. Он освещает не только прилегающий по вертикали участок фотосопротивления 11, но в результате расфокусировки — и боковые его участки. На каждом участке плоскости 11 суммируются освещенности от различно удаленных светящихся участков плоскости 13. На участках плоскости 13, прилегающих по вертикали к участкам плоскости 11, где освещенность превышает порог возбуждения, электролюминофор загорается.

Таким образом, свечение распространяегся вширь по плоскости ЭЛУ от точки, возбужденной импульсом света. Входное изобра жение, преобразованное в инфракрасный спектр (Х ), передается через оптическую систему 7 на вход ЭЛУ. Участки электролюминисцентной плоскости 13, прилегающие к участкам фотослоя с максимальным инфракрасным облучением, гаснут. Погасшие участки ЭЛУ не могут быть возоу>кдены светом в течение некоторого времени, определяемого инерционностью фотосопротивления. Время возвращения чувствительности фотосопротивления в исходное состояние соответствует времени рефрактерности.

Предмет изобретения

1. Модель биологической системы, содержащая плоский электролюминесцентный усилитель света (ЭЛУ), отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей модели, она снабжена преобразователями спектра, один из которых, преобразующий спектр входного изображения, содержит оптические системы с переменными параметрами и фильтры, а другой включен в цепь оптической обратной связи, охватывающей ЭЛУ, фотосопротивление входной плоскости ЭЛУ выполнено из материала, чувствительность которого уменьшается от спектра сигнала, излучаемого преобразователями.

2. Модель по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве,преобразователей спектра применены инфракрасный фильтр с полосой пропускания больше 750 ня, и ЭЛУ, излучающий в .<расном и инфракрасном диапазонах, электролюминесцентный слой которого изготовлен, например из ZIISe, CdS — Cu.

272438

Y х,1/

lg

Составитель Г. Петрова

Редактор В. Ф. Полещук Техред Т. П. Курилко Корректор А. П. Васильева

Заказ 2514 11 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Ти|ппрафия, пр. Сапунова, 2