зи максимума спектральной чувствительности человеческого зрения.

Условия освещенности рассеянным дневным светом могут быть промоделированы источником типа С с цветовой температурой 6770 К, для которого характерен существенный вклад коротковолнового излучения в спектральное распределение интенсивности излучения.

В первом приближении условия освещения флуоресцентными лампами могут быть промоделированы источником типа Des с цветовой температурой 6500 К и существенной составляющей в ближней ультрафиолетовой области спектра.

Как отмечалось ранее, в условиях сильной внешней засветки улучшения контрастности отображаемой информации можно добиться при использовании светофильтров. В гл. 1 при расчете эргономических характеристик ПЗСИ предполагалось, что используется полосовой фильтр с П-образной характеристикой коэффициента пропускания. Для оценки идеального светофильтра не будем ограничиваться специальными требованиями к характеру зависимости Тф(Л,). Предположим, что спектральные зависимости потока излучения ПЗСИ, интенсивности фоновой засветки и коэффициента пропускания светофильтра даются соотношениями

/(Л)=/„акс/(?1); Ф(Я,)=Ф„аксф(Я,); Тф =ТмаксТ {К) ,

где /макс, Фмакс И Тмакс - значсния потока излучсния, интенсивности фоновой засветки и коэффициента пропускания в максимуме спектра излучения ПЗСИ ?1=?1макс, а /(Л), ф(Х), т(Я,) - спектральные распределения, нормированные на 1 при Х=(ккакс. В этом случае эргономическое качество светофильтра можно оценить с помощью соотношения

, ..... UWi)dk

макС Я, (9.2)

Фмакс Тмакс Pd

где Pd - коэффициент отражения поверхности ЗСИ.

В случае использования полосового фильтра с П-образной характеристикой и пропусканием в пределах КгКТшакс из соотношения (9.2) получаем:

/С =--а,

Фмакс ""MaKcPd

гле а= f fiX)dXCki~%2)-.

В случае полосового фильтра с коэффициентом пропускания

t(.?i)=i/(?i) из соотношения (9.2) получаем:

I макс

Фмакс "lMaKc Pd

Очевидно, что во всех случаях а<; 1. Из этого следует, что наибольшее значение а достигается при t(X)=/(?i).

Таким образом требования к идеальному светофильтру можно сформулировать следующим образом: спектральная зависимость коэффициента пропускания должна быть по возможности более близкой к спектральному распределению излучения ПЗСИ.

В большинстве случаев спектры излучения ПЗСИ в первом приближении можно аппроксимировать функциями Гаусса с максимумом при ?1макс- при этом спбктральная зависимость коэффициента пропускания светофильтра должна быть близка к зависимости:

(Я) expF-pf Wc-> у (9 3

L \ макс / J

В связи с различной полушириной спектров излучения различных типов ПЗСИ следует остановиться несколько подробнее на безразмерном коэффициенте р в соотношении (9.3). При использовании ПЗСИ iKpScHoro и желтого цвета свечения на основе прямозонных твердых растворов GaAsi-jcPa: и 1п1 жСажР этот коэффициент должен быть равен 4000. Существенно большая полуширина спектров излучения ПЗСИ желтого и зеленого цветов свечения на основе непрямозонных материалов GaAsi-xP : N и GaP : N приводит к тому, что в соотношении (9.3) необходимо использовать соответственно р = 650 и р=1000.

На практике разработчик системы отображения информации ограничен выбором светофильтров: из пластмассы или из цветных стекол. При этом следует учитывать, что требования к светофиль трам в случае слабой (£8=32... 215 лк), средней (£8=215... ...1076 лк) и сильной освещенности (£s= 1076... 5382 лк) различны, а именно: по мере возрастания уровня внешней засветки должна увеличиваться оптическая плотность фильтра [103].

Во многих случаях применения, когда не предъявляются особенно жесткие требования по устойчивости к воздействию климатических факторов и достижению высокой контрастности изображения, могут быть использованы пластмассовые фильтры. Их преимущества заключаются в низкой себестоимости и возможности использования автоматизированного производства.

Как отмечалось, для достижения лучшей контрастности отображаемой информации следует добиваться согласования спектральных характеристик пропускания фильтра и излучения ПЗСИ. Наилучших результатов можно добиться с использованием светофильтров из цветных стекол. К их преимуществам относятся более высокое качество, большая крутизна спектральной зависимости тф(Я,), приближающаяся к крутизне спектрального распределения излучения ПЗСИ, а также больший коэффициент пропускания в максимуме 206

полосы излучения. Отечественной промышленностью выпускается широкая гамма цветных стекол, спектральные зависимости Тф(Я,),. для которых приведены в ГОСТ 9411-81 «Стекло оптическое цветное». Обычно приводимая спектральная зависимость Тф(Я,) относится к толщине стекла 2 или 5 мм, что особо оговаривается.

Сделанные предварительные замечания позволяют перейти к практическим рекомендациям по выбору светофильтров.

При использовании в системах отображения информации ПЗСИ красного цвета свечения на основе GaAsi-зсРж или AlxGai-xAs в условиях уровня фоновой засветки от слабого до среднего целесообразно использовать красные светофильтры с шротковоляовой. границей пропускания при Ai=570... 580 нм и коэффициентом пропускания в области К=Кмакс равным 0,8 ... 0,9. В случае сильной засветки хорошие результаты могут быть получены при использовании фильтра с большей оптической плотностью, при этом коротковолновая граница пропускания располагается при Ki= = 560 нм, а величина тф при Я,=Л-макс составляет 0,65.

В случае ПЗСИ желтого цвета свечения на основе Ini-jcGaP или GaAsi-scPa:." N в условиях слабой засветки могут использоваться светофильтры с коротковолновой границей пропускания при Ki = = 520 нм и коэффициентом пропускания в желтой области спектра, составляющим 0,35... 0,45. Для тех же приборов в условиях среднего уровня фоновой засветки целесообразно использование светофильтров с большей оптической плотностью, при этом ?ц = = 530 нм, а коэффициент пропускания вблизи максимума полосы излучения ПЗСИ составляет 0,25 ... 0,35.

Наибольшую сложность представляет задача увеличения контрастности информации, отображаемой с помощью ПЗСИ желто-зеленого цвета свечения на основе GaP : N. В этом случае в условиях слабого уровня засветки можно рекомендовать использование фильтра с Я,! = 530 нм и коэффициентом пропускания вблизи 7,=565 нм на уровне 0,4... 0,5. В случае среднего уровня фоновой засветки необходимо использовать светофильтры с большей опти-. ческой плотностью, что приводит к уменьшению коэффициента пропускания в максимуме полосы излучения до 0,15... 0,30.

По-видимому, наибольшую сложность представляет задача увеличения контрастности информации, отображаемой приборами с переменным цветом свечения, которые характеризуются двухполосными спектрами излучения. В этом случае условия лучшей контрастности одной из полос излучения необязательно соответствуют оптимальной контрастности второй полосы люминесценции. В рассматриваемом случае, по-видимому, возможно только экспериментальное определение оптимального светофильтра.

Таким образом задача выбора наилучшего светофильтра является далеко нетривиальной. При этом результаты эргономических расчетов должны в обязательном порядке корректироваться с учетом инженерно-психологических экспериментов.

При экстремальных уровнях внешней засветки, реализующихся, например, при прямом освещении солнечными лучами, целесо-