Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Для того чтобы установить точные критерии для изготовления дисплеев, необходимо сформулировать математическую модель системы человек — дисплей. Эту задачу решали Мезрих и др. f 12]. Чтобы
I
і W
Пространственная частота, линии/град
(100
Рис. 1. Пороговая контрастная чувствительность для синусоидальных функций интенсивности при различных значениях углового размера дисплея. Яркость на экране дисплея 1070 кд/м2, а яркость рассеянного окружающего света~ 107 кд/м2.
осуществить модель и получить необходимую информацию, они предложили соответствующий механизм описания изображений и проделали необходимые психофизиологические измерения. Мезрих и др. провели очень большую работу и выполнили подробные исследования; эту работу следует иметь в виду в любой серьезной разработке дисплеев. Разработчик дисплеев должен учитывать геометрию системы дисплей — наблюдатель, поскольку на воспринимаемое разрешение влияют как размеры дисплея, так и яркость.
Например, авторы работы [12] показали наличие контролируемого влияния размеров дисплея на контрастную чувствительность (рис. 1) и влияние яркости дисплея на пороговый контраст (рис. 2). 454 Гл. , 10. Области применения
Для получения оптимальной конструкции дисплея необходимо рассмотреть эти факторы наряду с влиянием типа оптической системы (т. е. голографической или обычной).
Пространственная vacmoma, линии/гряд
Рис. 2. Пороговая контрастная чувствительность для одно- и двумерных синусоидальных решеток интенсивности при различных значениях яркости экрана дисплея (яркость окружающего света в 10 раз меньше яркости экрана дисплея). Штриховые кривые — средние значения для одномерной решетки при 9=0 и 90°; сплошные кривые для двумерной решетки при 8=0°.
б. Цвет. Для многих целей вполне удовлетворительными являются дисплеи, информация в которых содержится лишь в освещенности, однако добавление цвета, несомненно, приведет к улучшению характеристик устройства по следующим причинам:
1. Для среды с высокой плотностью представления информации наблюдатель может усвоить данное ,количество информации быстрее с цветовым кодировании, чем без него. Исследования, выполненные Смитом [13], показали, что при выполнении задания поиска и подсчета буквенно-цифровых и малых векторных символов, представленных на черно-белом дисплее, с одной стороны, и на дисплее с цветовым кодированием пятью цветами, с другой, наблюдатели более „ 10.2. Двумерные дисплеи
455
эффективно справлялись со своей задачей в случае, когда использовался цвет.
2. При наличии цветового кодирования выполнение вышеописанного задания сопровождается значительно меньшим числом ошибок.
3. При заданной ошибке отклонение от точности воспроизведения было значительно меньше при поиске и подсчете, когда использовалось цветовое кодирование.
в. Фон. Вообще говоря, дисплеи оказываются весьма полезными при работе в обстановке, характеризуемой широким диапазоном фоновой засветки. Если рабочее помещение является довольно темным, то ограничение контраста изображения, проецируемого с транспаранта, имеющего определенный диапазон плотности, будет определяться главным образом внутренним рассеянием проектора и качеством линз. Однако если в рабочей комнате имеется сильная фоновая засветка, то приходится сталкиваться с более серьезными проблемами. Когда свет в комнате засвечивает проекционную систему, контраст изображения ухудшается. Участки изображения, которые должны быть черными, становятся серыми, поскольку рассеянный комнатный свет попадает на проекционный экран в поле зрения наблюдателя. Контраст определяется выражением
_ 1 макс У мин
1 макс + 1 мин
где /мин— интенсивность света от двух источников, один из которых дает свет, проецируемый с самых темных участков объекта, а второй является фоновым светом, рассеянным с экрана в поле зрения наблюдателя; 1макс — свет, проецируемый с областей объекта, обладающих максимальной прозрачностью.
Если можно пренебречь внутренним рассеянием в проекторе и если рабочее помещение совершенно затемнено, то контраст
г> _ 1 макс Q _ і
^4 ~ /мин + 0 ^j'
т. е. контраст изображения равен контрасту объекта. С другой стороны, если эффективный коэффициент отражения от экрана равен 0,1, а фоновая засветка на экране равна 1000 нит, то от экрана отразится свет 100 нит. Считая, что комната действует как протяженный источник света, приходим к выводу, что большая часть этого света попадет в поле зрения наблюдателя, и, следовательно, /мвн = 100 нит. Чтобы иметь контраст 90%, необходимо, чтобы /макс на экране было бы порядка 2000 нит.
Если засветка увеличивается, скажем, до 10 000 нит, что характерно для тени в солнечный день на улице, то первоначальный контраст уменьшается до 33,3% с соответствующими потерями градаций. 456 Гл. , 10. Области применения
Оптимальный дисплей должен передавать наблюдателю высококонтрастное изображение, даже если засветка настолько велика, насколько можно предполагать. Как мы увидим ниже, решить эту задачу позволяет применение фазовых голограмм, с помощью которых можно получить значительную яркость. Кроме того, диффузное отражение от экрана можно уменьшить, используя специальные методы, например применяя зеркальные чечевицеобразные поверхности с просветляющим покрытием, в отличие от более часто используемых диффузных поверхностей.
