Оптоэлектроника - Карих Е.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Глазом воспринимается довольно узкая часть спектра электромагнитных волн, причем чувствительность глаза различна к излучению разных длин волн. Это свойство зрения описывается функцией видности человеческого глаза VX, или функцией относительной спектральной чувствительности. Величина VX определяется как отношение мощностей монохроматических потоков излучения с длинами волн X и Xmax, вызывающих зрительные ощущения одинаковой силы. Глаз человека содержит два вида рецепторов - колбочки и палочки. При дневном цветочувствительном зрении работают только колбочки. На рис. 16.2 приведены графики функции VX для дневного и ночного зрения. Для дневного зрения максимум чувствительности соответствует длине волны X max = 555 нм, для ночного - длине волны X max = 508 нм.
100
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Vk
Рис. 16.2. Графики функции видности человеческого глаза для дневного (1) и ночного (2) зрения
0,8
0,6
0,4
0,2
0
2
\1
360 440 520 600 680 к,нм
Способность глаза воспринимать цвет обусловлена тем, что сетчатка глаза имеет три разновидности рецепторов, отличающихся составом светочувствительного вещества Многоцветность восприятия определяется комбинацией откликов этих трех рецепторов на излучение трех основных цветов: kR = 700 нм (красный), kG = 564,1 нм (зеленый) и к В = 435,8 нм (синий). Произвольный цветовой оттенок получается путем смешения этих цветов в определенной энергетической пропорции.
Для надежного считывания информации необходимо, чтобы яркость источника, содержащего информацию, превышала яркость фона на некоторую величину ДВ. Минимальное значение отношения Д В/B
kh = (162)
В
при котором источник еще различим глазом на данном фоне, называется пороговым контрастом. Для удобства работы необходимо, чтобы контраст изображения превосходил kth не менее, чем в 10 раз.
Все виды индикаторов можно отнести к одной из двух групп: работа одних основана на преобразовании электрической энергии в световую (активные индикаторы), для функционирования других необходима внешняя подсветка (пассивные индикаторы).
Физические механизмы, лежащие в основе работы индикаторов различных типов, весьма разнообразны, так же как перечень рабочих веществ для индикаторов. В настоящее время в оптоэлектронных системах отображения информации используются вакуумные и газоразрядные индикаторы, индикаторы на основе жидких кристаллов, индикаторы на основе инжекционной и предпробойной люминесценции и др.
101
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Лекция 17. ОПТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
Процессор на основе оптически управляемого транспаранта.
Привлечение оптических методов позволяет радикально повысить скорость обработки информации. В основе такого качественного скачка лежит переход к электромагнитным колебаниям очень малой длины волны, что позволяет модулировать сигнал не только во времени, но и в пространстве, а также резко расширить полосу частот модуляции. Оптические методы позволяют оперировать с информацией как в цифровой, так и в аналоговой форме.
Уже рассмотренный нами оптически управляемый транспарант позволяет осуществлять целый набор информационных операций по параллельной обработке оптических изображений. Одна из возможных схем оптического процессора показана на рис. 17.1.
^Pout
Рис. 17.1. Схема оптического процессора на основе оптически управляемого транспаранта:
1 - источники излучения; 2 - линзы; 3 - транспарант; 4 - оптически управляемый транспарант; 5 - полупрозрачная пластинка; P - поляризатор; A - анализатор
Основу процессора составляет оптически управляемый транспарант 4, работающий на отражение и обладающий эффектом памяти. В схему считывания процессора входят скрещенные поляризатор и анализатор, так что при отсутствии оптического управляющего сигнала Pc интенсивность света на выходе процессора также равна нулю. За счет изменения напряжения U транспарант 4 должен позволять преобразовывать позитивное изображение в негативное.
Рассмотрим операции, которые позволяет осуществлять такого рода оптический процессор. На транспарант 4 можно записать один за другим два изображения, задаваемые последовательно транспарантом 3. При
102
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
наличии памяти у транспаранта 4, картина на нем будет представлять собой сумму двух исходных изображений. Сама операция подобного рода называется операцией сложения картин.
Операцию умножения картин можно осуществить, если вместо одного транспаранта 3 поместить одновременно два транспаранта. Результирующее изображение будет представлять собой произведение двух исходных оптических картин.
Если одно изображение на транспаранте 3 записать на транспарант
4 при напряжении U, а следующее - при напряжении, соответствующем преобразованию картины в негативную, то реализуется вычитание двух картин.
Пространственное дифференцирование изображений можно осуществить следующим образом. На управляемый транспарант 4 записывается исходное изображение, задаваемое на транспаранте 3. Затем из него вычитается несколько сдвинутое (или расфокусированное) изображение того же транспаранта. При этом проявятся места, соответствующие наибольшему градиенту интенсивности в исходном изображении.
