Устройство для отображения информации Советский патент 1984 года по МПК G09G1/00 G06F3/153 

блока умножения, выход первого блока постоянной памяти соединен с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров и входом четвертого блока умножения, выход которого связан с первым входом четвертого сумматора, выход второго блока постоянной памяти подсоединен к вторым входам первого, второго и четвертого сумматоров и входуI пятого блока умножения, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, а вьход первого сумматора подключен к вторым входам первого и третьего блоков умножения.

3. Устройство по п.1, отличаю Ц е е с я тем, что генератор символов содержит блок постоянной памяти, первый вход которого соединен через элемент ИЛИ с единичным входом триггера, выход которого соединен с одним входом первого элемента И, к другому входу которого подключен генератор тактовых импульсов, выход

второго элемента И соединен с первым входом суммирующего счетчика и нулевым входом триггера, первый выход блока постоянной памяти соединен с первыми входами первого блока умножения и второго элемента И, второй выход - с первым входом второго блока умножения и вторым входом второго элемента И, третий выход с первым входом вычитающего счетчика, соединенного через- дешифратор с вторым выходом суммирующего счетчика и третьим входом второго элемента И, выход первого элемента И соединен с вторым входом вычитающего счетчика, а выход суммирующего счетчика соединен с вторым входом блока постоянной памяти, вторые входы первого и вторбго блоков умножения соединены соответственно с первьтм и вторым входами генератора символов, выходы блоков умножения и четвертый выход блока постоянной памяти соединены соответственно с выходами генератора символов.

Изобретение относится к радиоэлек тронике и может быть использовано в индикаторах с электронно-лучевой трубкой () для отображения различных видов информации. Известно устройство для отображения информагии на ЭЛТ, содержащее блоки строчной и кадровой разверток, соединенные соответственно с регистрами координат и координатной катушкой, генератор символов и знаковые усилители, связанные со знаковой отклоняющей катушкой, иифроаналоговы умножители и логический блок, соединенный с регистрами координат и цифроаналоговыми умножителями, подключенными к знаковым усилителям С,13. Недостатками этого устройства являются низкая точность отображения информап.ии и малая разрешающая способность , так как в устройстве отсутствует коррекция дисторсии растра и астигматизма пятна, а также нет динамической фокусировки луча. Известен цифровой корректор линейности для ЭЛТ, содержащий электронну вычислительную машину, устройство цифровой коррекции - цифровой Функци ональный генерГатор для формирования функции Х + У, пять цифроаналоговы преобразователей, два из которых являются функциональными, нелинейный аналоговый элемент, два операционных усилителя, ..усилитель постоянного тока, регулирующие элементы, ЭЛТ с фокусирующей и отклоняющей системой, определенным образом соединенные между собой С21. Недостатками цифрового корректора линейности являются низкая точность и невысокая разрешающая способность отображения различных видов информации, так как корректирующие функции формируются цифроаналоговым способом и с задержкой во времени, а также отсутствуют коррекции астигматизма и искажений символов. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее ЭЛТ с отклоняющей системой и магнитно-связанные с ЭЛТ катушки динамическойфокусировки и коррекции астигматизма, цифровой функциональный преобразователь, первый и второй входы которого соединены с входами устройства, генератор символов , два цифроаналоговых преобразователя, два операционных усилителя и усилитель постоянного тока, причем первый и второй выходы цифрового функционального преобразователя соединены с входами генератора символов, выходы первого и второго цифроаналоговых преобразователей через операционные усилители подключены к отклоняющей системе, а выход усилителя постоянного тока связан с катушкой динамической фокусировки СЗ. Недостатками известного устройства являются низкие точность и разрешающая способность, наличие искажений символов на различных участках экрана ЭЛТ из-за отсутствия совместной коррекции дисторсии и астигматизма, а также коррекций угловых и размерных искажений символов. Целью изобретения является повышё ние качества изображения путем одно временного формирования и преобразования кодов корректирукляих функци дисторсии, астигматизма, динамической расфокусировки и искажений символов. , Поставленная цель достигается тем что е устройство, содержащее ЭЛТ с отклоняющей системой и магнитносвязанные с ЭЛТ катушки динамичес|КОй фокусировки и коррекции астигматизма, цифровой функциональный преобразователь, первый и второй вхо ды которого соединены с входами устррйства, генератор символов, два Цифроаналоговых ггреобразователя, два операционных усилителя и усилитель постоянного тока, причем первый и второй выходы цифрового Функуионального преобразователя соединены с входами генератора символов, выходы первого и Второго хтиФроаналоговых преобразователей через операционные усцпители подключены к отклоняющей системе, а выход усилителя постоянного тока связан с катушкой динамической фокусировки, введены третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый цифроаналоговые преобразователи, второй, третий, четвертый и пятый усилители постоянного токаи катушка развертки символов, причём третий выход цифрового функционального преобразователя подсоединен через третий цифроаналоговьтй преобразователь к входу первого усилителя постоянного тока, четвертый и пятый выходы цй фрового функционального преобразователя соединены соответственно через четвертый и пятый цифроаналоговые преобразователи с вторыми входами первого и второго операционных усилителей, шестой и седьмой выходы цифрового функционального преобразователя связаны через последовательно включенные шестой цифроаналоговый преобразователь и второй усилитель постоянного тока и соответственно, седьмой цифроаналоговый преобразователь и третий усилитель постоянного тока с сатушкой коррекции астигматизма, первый и второй выходы генератора символов подключены через последовательно соединенные восьмой цифроаналоговый преобразователь и четвертый усилител постоянного тока и соответственно через девятый цифроаналоговый преоб разователь и пятый усилитель постоян ного тока с катушкой развертки символов, а вхОды первого и второго цифроаналоговых преобразователей подсоединены соответственно к первому i и второму входам устройства. При этом входящий в состав устройства иифровой функциональный преобразователь содержит первый блок постоянной памяти, входкоторого соединен с первыми входами первого и второго блоков умножения и цифрового Функпиональното преобразователя,второй вход которого подключен к входу второго блока постоянной памяти, первому входу третьего блока умножения и второму входу второго блока умножения, выход первого блока постоян ной памяти соединен с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров и входом четвертого блока умножения, выход которого связан с первым входом четвертого сумматора, выход второго блока постоянной памяти подсоединен к вторым входам первого, второго и четвертого сумматоров и входу.пятого блока умножения, выход которого соединен с вторым в ходом третьего сумматора, а выход первого сумматора подключен к вторьтм входам первого и третьего блоков умножения. Кроме того, генератор символов содержит блок постоянной памяти, первый вход которого соединен через элемент Р{ЛИ с единичным входом триггера, выход которого соединен с одним входом первого элемента И, к другому входу которого подключен генератор тактовых импульсов, выход второго элемента И соединен с первым взводом суммирующего счетчика и нулевым входом триггера, первый выход блока постоянной памяти соединен с первыми входами первого блока умножения и второго элемента И, второй выход с первым входом второго блока умножения и вторым входом второго элемента И, третий выход - с первым входом вычитающего счетчика, соединенного через дешифратор с вторым выходом суммирующего счетчика и третьим входом второго элемента И, выход первого элемента И соединен с вторым входом вычитающего счетчика, а выход суммирукидего счетчика, соединен с вторым входом блока постоянной памяти, вторые входы первого и второго блоков умножения соединены соответственно с первым и вторым входами генератора символов, выходы блоков умножения и четвертый выход блока постоянной памяти соединены соответственно с выходами генератора символов. Такое схемотехническое решение устройства позволяет отображать информапию с высокой точностью и разрешающей способностью за счет одновременного формирования всех корректирующих функций в цифровом виде с высокой скоростью (в реальном масштабе времени), причем дополнитель но формируется четыре новых корректирующих Функиии для компенсации астигматизма пятна и искажений символов . На фиг.1 представлена структурная схема устройства для отображени информаиииу на фиг.2 - структурная схемэ цифрового функционального пре образователя- на фиг.З - структурна схема генератора символов. Устройство для отображения инфор мации содержит цифровой функциональ ный преобразователь 1, цифроаналого вые преобразователи 2-10, операцион ные усилители 11-12, усилители 13-1 постоянного тока, генератор 18 символов, блок 19 подсвета, катушку 20 динамической фокусировки, отклоняющую систему 21, катушку 22 коррекции астигматизма, катушку 23 развер ки символов и ЭЛТ 24. Код координат ной составляющей X подается на первый вход 25, а код координатной составляющей Y - на второй вход 26 устройства. Код отображаемого симво ла поступает на вход 27, а сигналы управления подсветом - на вход 28 (блоки и узлы, несущественные для изобретения, например блок и катушка статической фокусировки, блоки питания и т.д. не показаны). Цифровой функциональный преобразователь 1 для достижения максималь ного быстродействия может быть выполнен по комбинационной схеме, на пример в виде блока постоянной памя ти. На фиг.2 приведен один из вариантов построения цифровогофункционального преобразователя 1, который содержит блоки 29-30 постоянной памяти, блоки 31-35 умножения и сумматоры 36-39. На первый вход 40 циф рового функционального .преобразователя подается код Координатной составляющей X, а на второй вход 41 цифрового функционального преобразо . вателя - код координатной составляющей Y. Первый выход 42 предназначен для выдачи корректирующей функции У, второй выход 43 - для функции Х2 + , третий выход 44 для функции X + у2, четвертый выход 45 - для функции Х(Х + У), пятый выход 46 - для функции ytx2 У шестой выход 47 - для функции V и седьмой выход 48 - для функции ХУ. Блоки 31-35 умножения и сумматоры 36-39 могут быть выполнены по комбинационной схеме, например в ви де 1ТОСТОЯННОЙ. памяти. С целью сокращения объема памяти блоки 31-33 умножения и блоки 29-30 постоянной памяти могут быть выполнены с разделением разрядной сетки аргумента пополам с использованием для каждой части разрядов отдельног nc:v::TOHHHoro запоминающего устройства, которые объединяются общим сумматором. Блоки 34 1И 35 умножения, выполняющие умножение на постоянный коэффициент три, могут быть реализованы, например, на регистре, выходы каждого разряда которого непосредственно и со структурным сдвигом на один двоичный разряд влево (структурная операция умножения на два) подаются на сумматор. Генератор 18 символов предназначен для формирования цифрового кода элементов символов (знаки, ., цифры и т.д.) из кода символов с внесением коррекции искажений фор-. мы и перекоса символов в разных частях экрана ЭЛТ. Генератор 18 символов (фиг.З) содержит блок 49 постоянной памяти, элемент ИЛИ 50, триггер 51, первый и второй элементы И 52 и 53, генератор 54 тактовых импульсов, суммирующий счетчик 55, вычитающий счетчик 56, блоки 57 и 58 умножения и дешифратор 59. На первый 60 и второй 61 входы генератора 18 символов подаются корре тирующие функции ( + У ) и (Х + Зу) с цифрового функционального преобразователя, соответственно, а на третий вход 62 - код символов. На первом и втором вьходах 63 и 64 формируется код элементов символов по составляющим координат X и У, а на третьем выходе 65 - код подсвета этих элементов символа. Блоки 57 и 58 умножения могут быть выполнены в виде блоков постоянной памяти. Блок 19 подсвета выполнен в виде , узла управления, состоящего из триггеров , логических элементов и видеоусилителя. Катушка 20 динамической фокусировки представляет собой обмотку с небольшим количеством витков располагаемую обычно в фокусирующей щели магнитного экрана основной ка- тушки статической фокусировки (не показана). . Сдвоенная четырехполюсная катушка 22 коррекции астигматизма имеет две независимые обмотки, каждая из которых равномерно распределена по четы.рем полюсам ферромагнитного сердечника так, что на соседних полюсах ра-змещаются разные обмотки. При установке на горловину ЭЛТ 24 катушки 22 коррекции астигматизма полюсы с обмоткой, по которой протекает ток от усилителя 14 постоянного тока (функция X - У), должны совпадать с ортогональными осями X и У отклоняющей системьт 22, При этом полюса обмотки, по которой протекает ток от усилителя 15 постоянного тока (функция ХУ), располагаются под углом 45 к ортогональным осям X и У отклоняк)щей системы 21. Катушка 23 развертки символов представляет собой знак вую отклоня ющую систему, аналогичную отклоняющей системе 21, отличием от которой является отсутствие магнитного сердечника и небольшое число витков На горловине ЭЛТ 24 от ее хвостовой части последовательно устанав ливаются катушки в следующей последовательности: катушка. 20 динамичес кой фокусировки, катушка 22 коррекции астигматизма, катушка 23 развер тки символов и отклонякндая система 21, Устройство для отображения инфор мации работает следукицим образом. Первоначально на входы цифрового функционального преобразователя.1 и цифроаналоговых преобразователей 2 и 3 подаются коды координатных со ставляющих X и Y. По этим кодам в цифровом функциональном преобразова теле 1 фopмиps oтcя корректирующие функции ( + f) х(з + )i ЧУ Г1Л1Л И 1/1 л. л J - ° :зх +Y ( Y2-)i (X - ) XY) и .(х- + 3Y ) , которые, выдан выдаются на входы цифроаналоговых преобразователей 4-8 и входы генератора 18 сим волов, соответственно, с задержкой менее 1Q мкс. Такая задержка (время формирования корректирующих функций допустима, так как значительно мень ше времени переходного процесса в отклоняющей системе (для наилучших образцов индикаторов кругового обзора время пеоеходного процесса составляет 30-50 мкс). Коды координат ных составляющих X и Y одновременно с кодами корректирующих функций Х( + Y) + Y-) преобразуются в цифроаналоговых преобразователях 2,5 и 3,6 соответственно, в, постоянные координатные и корректирующие напряжения. В олерационном усилителе 11 производится вычит-ание из координатного напряжения и корректирующего напряжения CU(U + U где С 0,01 - постоянный коэффициент, и преобразование разности напряжений в отклоняющий ток по координате X. В операционном усилитеЛе 12 производится вычитание из коорди иатного напряжения корректирующего напряжения CUij(uJ U) и пре образование разности напряжений в отклоняющий ток по координате Y. С ;увеличением угла отклонения на экра не ЭЛТ 24 увеличивается приращение относительного перемещения пятна, что приводит к искажению изображени (дисторсии). В результате вычитания напряжений достигается прямо пропор циональная зависимость между углом ;отклонения луча и перемещением пятн по экрану и таким образом дисторсия устраняется. Напряжение и# с выхода цифроаналогового преобразовате ля 4 через усилитель 13 постоянного тока создает ток в катушке 20 динамической фокусировки. С увеличением угла отклонения (с увеличением значений кодов координатных составляющих X и Y) происходит расфокусировка пятна на экране ЭЛТ 24, которая устраняется пропорциональным увеличением тока в катушке 20 динамической фокусировки. Ток в отклоняющей системе 21 вызывает явление астигматизма (расфокусировку и изменение формы пятна на экране ЭЛТ 24). Для коррекции астигматизма напряжения, пропорциональные корректируквдим функциям (х - Y) и XY, с выходов цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 соответственно превращаются в усилителях 15 и 14 в токи сдвоенной четырехполюсной катушки 22 коррекции астигматизма. При изменении токов в катушке 22 коррекции астигматизма создастся электромагнитные поля, обеспечивающие дополнительную подфокусировку и исправление формы пятна с эллиптической на круговую. V Вычисление корректирующих функций в цифровом функциональном преобразователе 1 (фиг.2) осуществляется следующим образом. На входы преобразователя 1 подаются цифровые коды X и Y. На выхо.дах блоков 29 и 30 постоянной памяти появляются значения квадратов , этих кодов (Х и Y) соответственна, .на выходе блока 32 умножения появляется значение произведения этих кодов XY. Значения квадратов Х и Y полаются на входы сумматоров 36-39 и блоков 34 и 35 умножения. На выходе сумматора 36 формируется сумма Х + Y, которая перемножается в блоках 31 и 32 умножения соответственно с кодами X и Y , На выходе блока 31 умножения появляется код функции ХСх -f Y), на выходе блока 32 умножения - код функции Y(X + Y). Значение х2- умножается в блоке 34 умножения на коэффициент три и суммируется в сумматоре 39 со значением . На выходе cyNouiaTopa 39 появля.ется значение функции + . Значение Y умножается в. блоке 35 умножения на коэффициент три .и суммируется в сумматоре 38 со значением Х. На выходе сумматора 38 появляется значение функции Х -1- 3Y . Время получения указанных функций равно промежутку между -двумя обращениями к блокам памяти и двум суммированиям (первое обращение к блокам 29-30 постояЯ-;ной памяти, суммирование в сумматорах 36 и 37 , второе обращение к блокам 31-35 умножения и второе суммирование в сумматорах 38-39). Время обращения или суммирования обычно не превышает 1 мкс. Общее время формирования указанных функи.ий не превьтшает 4 мкс. Генератор 18 символов работает следующим образом. На вход 27 устройства и далее на третий вход 62 генератора 18 символов, первый вход блока 49 постоянно памяти и элемент ИЛИ 50 поступает код символов в виде параллельного двоичного кода. При наличии в коде символа хотя бы одного значащего ра ряда на выходе элемента ИЛИ 50 появ ляется импульс, который переводит триггер 51 в положение, при котором элемент И 52 открывается и через не го на второй (вычитающий) вход счет чика 56 поступают тактовые импульсы подаваемые на другой вход элемента И 52 от генератора 54 тактовых им- пульсов. В момент поступления кода символа на первый вход блока 49 постоянной памяти, на второй вход подается с выхода счетчика 55 нулевой код. Одновременно с третьего выхода блока 49 постоянной памяти на установочные входы каждого разряда вычитающего счетчика 56 подается код, пропорциональный модулю отрезка или элемента символа. В счетчике 56 из. исходного числа по мере поступления тактовых импульсов производится вычитание. В нулевого состояния счетчика 56 в дешифраторе 59 формируется сигнал, соответствующий концу формирования первого отрезка контура символа, который передается на первый вход суммирующего счетчика 55, содержание которого увеличивается на единицу, и на один из входов элемента И 53. Первоначально на остальных выходах блока 49 постоянной памяти появляются следующие коды: на первом выходе (на блок 57 у ножения проекция отрезка по оси X на втором выходе (на блок 58 умножения) проекция отрезка по оси Y на четвертом выходе (на блок 19 подсвета) число, определяющее управление подсветом элементов символа. в ответ на сочетание на первом входе блока 49 постоянной памяти прежнего копа символа и нового кода (содержание суммируклдего счетчика 5 на втором входе и на выходах односторонней памяти появляются новые коды, и описанный процесс повторяет ся для второго отрезка (элемента), входящего в контур символа. Затем этот процесс повторяется для третье го отрезка и т.д. до последнего отрезка, после которого на первом и втором выходах блока 49 постоянной памяти появляются нулевые значения, В этом случае при появлении очередного сигнала с выхода дешифратора 59 на выходе элемента И 53 появляется сигнгш конца воспроизведения символа, который устанавливает в нулевое состояние суммирующий счетчик 55 и устанавливает (сбрасывает) триггер 51 в положение, при котором алемеит И 52 закрывается. Процесс отображения символа оканчивается, и генератор символов пребывает в ждущем состоянии до поступления следующего кода символа, Перед воспроизведением очередного символа луч переводится в нужн1ао точку экрана ЭЛТ с координатами X и Y . Для отображения любого элементарного отрезка из контура символа создается некоторое приращение магнитного поля от катушки 23 и соответствующее приращение отклонения луча ьХ иЛУ относительно исходной точки экрана ЭЛТ. Поскольку приращения йХ и4У намного меньше координатных перемещений X и Y , то их можно считать первыми производными от значений X и Y, а следовательно, и сигналы коррекции искажений символов находятся как частные производные от сигналов коррекции дисторсии. Сигналы коррекции искажений символов фактически являются некоторыми, поправочными коэффициентами, имеющими вид , а(х ) К а(ЗХ + Y2-) К,р где СХ 0,001 - постоянный сомножитель, зависящий от типа применяемой ЭЛТ. Затем коды Хс и проекций отрезков, составляющих контур символа, умножаются в блоках 57 и 58 на коэффициенты К и и получаются скорректированные значения кодов отрезков . чс. () U У;-аУ.(). Указанные цифровые величины Xsи YQ с выходов 63 и 64 блоков 57 и 58 умножения передаются соот етст- венно на цифроаналоговые преобразователи 9 и 10 и далее в усилители 16 и 17 постоянного тока, выходные токи которых, протекающие через катушку 23, создают развертку неискаженных символов. Одновременно с процессом развертки контура символа производится подсвет каждого отрезка, составляющего контур символа, по значению кода подсвета с четвертого выхода 65 блока 49 постоянной памяти, передаваемого на соответствующие триггеры в блоке 1 подсвета. На выходе оконечного триггера сигнал подсвета имеет два уровня, которые затем усиливаются в видеоусилителе в блоке 19 подсвета до величины порядка 50 В и подаются на управляющий (модулирующий) электрод ЭЛТ 24. Несмотря на то, что сигнал подсвета имеет только два уровня, в данном случае это обеспечивает равномерную ярко(ть контура символа, поскольку описанно выполнение генератора 18 символов обеспечивает постоянную скорость перемещения луча в пределах каждого отрезка. На блок 19 подсвета с входа 28 устройства извне подаются сиг налы управления подсветом, обеспечивающие подсвет линий, мерцание, яркостное выделение отдельных символов и т.д. Экспериментальная проверка точности отображения информации на индикаторе с ЭЛТ 45ЛМ5В в режиме ото бражения совмещенной информации, поступающей по двум каналам, показала Что при отсутствии коррекции абсолют иая точность отображения составляла 4,7% от радиуса экрана, при использовании аналогового узла коррекции точность составляла 1,2%, а при использовании цифровой коррекции по данному изобретению точность составляла 0,8% от радиуса экрана. Точност :совмещения первичной и вторичной информации для этих случаев составляла 2,7 0,би 0,4% соответственно. Повышение разрешающей способноети в предлагаемом устройстве достига ется за счет одновременной (комплексной ) коррекции расфокусировки- луча ; за счет кривизны поля и астигматизма, чего нет в известных устройстйах. Явлен е астигматизма приводит к увеличению размеров пятна и искажению его формы, что ухудшает разрешающую способность на краях экрана в 1,5-2 раза относительно центра/ даже в ЭЛТ с углом отклонения 70 , а в ЭЛТ с большими углами отклонения это значение увеличивается. Использование коррекции астигматизма позволяет получить равномерную разрешающую способность по полю экрана. При экспериментальной проверке на индикаторе с трубкой типа 45ЛМ5В было установлено, что лишь одна динамическая фокусировка позволяет ограничить изменение размеров пятна до 25%, но пятно на краях экрана имеет форму эллипса с эксцентриситетом 0,8/ что неудовлетворительно для проекционных и фотографических индикаторов . Дополнительное введение коррекции астигматизма в этом индика.торе обеспечило изменение размеров пятна в пределах 12%, а эксцентриситет эллипсов сократился до 0,1 (т.е. пятно стало почти круглой формы) . Следовательно, лишь комплексная коррекция фокусировки обеспечивает высокую и равномерную разрешакнцую способность. Улучшение качестве отображаемыхсимволов обеспечивает также повышение точности и скорости считываний их оператором.

W Iff

65 Фм-З