Устройство для стабилизации экспозиции светового пятна на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1984 года по МПК H04N5/68 

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в устройствах ввода и вывода полутоновых изображений иа электронно-лучевых трубках (ЭЛТ)5 в частности при цифровом управлении положением луча ЭЛТ от цифровой вычислительной машины и импульсном режиме подсвета луча. Известно устройство стабилизации яркости луча электронно-лучевой тру кИд содержащее фотоприемник, связан ный через светоделитель и объектив с ЭЛТ, Выход фотоприемника электрически соединен с входом компаратора другой вход которого соединен с источником опорного напряжения. Вьпсод компаратора через последовательно соединенные -коммутируемый элемент и интегратор подключен к модулятору ЭЛТ. К другому входу коммутируем го элемента подключен стабилизатор тока и . Указанное устройство может быть использовано для стабилизации экспо зиции светового пятна ЭЛТ, однако оно имеет низкую пространственную разрешающую способность по экра.ну ЭЛТ и низкое быстродействие. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для стабилизации экспозиции светового пятна на экране ЭЛТ5 содержащее фотоприемник оптически связанньш через светодели тель и объектив с ЭЛТ, выход фотоприемника через последовательно сое диненные интегратор и компаратор подключен к входу блока подсветаs управляющий вход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь с шиной цифрового кода вход синхронизации с диной синхронизации, а первый выход - с модулятором ЭЛТ, при этом выход компаратора сое динен с входом сброса интегратора. а другой вход через источник опорно го напряженияJ выполненньм в виде п образователя кода в напряжение - с шиной цифрового кода fzl , Однако известное устройство имее

большое время стабилизации экспозиции каждой отдельной точки экрана ЭЛТ.

Цель изобретения - уменьшение времени стабилизации экспозиции светового пятна на экране ЭЛТ,

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для стабилизавь::м входом блока i 1 подсветкиj состоящего из триггара 12 и ключа 13. Вход триггера 12 является входом блсха 11 подсветки,, а выход соединен с управляющими входами ключа 13 и блока 5 слежекия-моделирования, а также с входом сброса интегратора 8. К управляющему гэходу ключа 13 дни экспозиции светового пятна на экране ЭЛТз содержащее фотоприемник, оптически связанньш через светоделитель и объектив с ЭЛТ, интеграTopj компаратор первый вход которого через источник опорного напряжения, выполненный в виде преобразователя кода S напряжение, подключен к шине цифрового кода, а выход компаратора к входу блока подсвета, угтравляющий вход которого соединен через цифроаналоговый преобразователь с шиной цифрового кода, вход синхронизации - с шиной синхронизац;лИ, а первый - с модулятором Э.ПТ,; между выходом фотоприемника и вторым входом компаратора введены блок слежения-моделирования, блок вычитания, блок масштабирования и блок суммирования, соединенные последовательно, при этом к второму входу блока вычитания подключен выход фотоприемникэJ к второму входу блока суммирования через интегратор подключен выход блока вычитания, к объединенным входу сброса интегратора и управляющему входу блока слежения-моделирования подключен второй выход блока подсвета. На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство для стаб -1пизации ЭКСП.ОЗИЦИИ светового пятна ка экране электронно-лучевой трубки содержит ЭЛТ 1 и оптически связанный с ней через объектив 2 и светоделитель 3, фотоприемник 4„ выход которого подключен к вкоду блока 5 слежения-моделироваиия и первому входу блока 6 вычитания, второй вход которого подключен к вьгходу блока 5 слежения-моделирования. Выход блока 6 вычитания соединен с входом б. 7 масштабирования и входом интегратора 8, выходы которых соединены с входаг-ш блока 9 суммирования выход которого подключен к вюроы:; входу компаратора 10, Выход компаратора 10 соединен с перподключен цифроаналоговый преобразо ватель 14, выход ключа 13 соединен с модулятором ЭЛТ 1, к второму входу компаратора 10 подключен источник 15 опорного напряжения, выполне ньй в виде преобразователя кода в напряжение, при этом к входу цифроаналогового преобразователя 14 и входу источника 15 опорного напряже ния подключена шина 16 цифрового ко да, а к входу синхронизации триггера 12 подключена шина 17 синхронизации. Устройство работает следующим об разом. В исходном состоянии устройства триггер 12 сброшен, модулятор ЭЛТ 1 заперт, интегратор 8 обнулен сигналом с выхода триггера 12. При этом блок 5 слежения-моделирования работает в режиме слежения и повторяет входной сигнал Е (t) фотоприемника 4, образующийся в результате действия на него световой энергии от ранее экспонированных световых пятен, не успевших погаснуть из-за эффекта послесвечения люминофора. В момент времени t; по шине 17 синх ронизации на второй вход триггера 12 поступает импульс, при этом на выходе триггера 12 появляется напряжение, переключающее ключ 13 и переводящее интегратор 8 в режим интегрирования, а блок 5 слежениямоделирования в режим моделирования Модулятор ЭЛТ 1 отсоединяется от шины Корпус и подключается к выхо ду цифроаналогового преобразователя 14. Блок 5 слежения-моделирования начинает вырабатьтать сигнал U5(t) ,e S где EojCt ) - суммарное значение осв ценности ранее экспонированных и еще не погасших световых пятен (фон вая засветка от послесвечения люминофора) , причем значение фоновой засветки берется в момент t; поступ ления синхроимпульса. Начало отсчета времени t в последнем вьфажении совпадает с моментом tj поступления синхроимпульса, а коэффициенты d.( и есть относительные амплитуды и постоянные времени соответственно, характеризующие процесс послесвечения люминофора ЭЛТ 1, причем у- , . 1, а количество К экспоненциальных функции определяется из требований по точности устройства стабилизации экспозиции. Для получения указанного сигнала UrCt) блок 5 слежения-моделирования может быть вьшолнен, например, в виде сумматора и К фильтров низкой частоты первого порядка, при этом на накопительных конденсаторах фильтров в режиме слежения принудительно поддерживается напряжение Е (t), а в режиме моделирования они имеют постоянные времени 1 и коэффициенты передачи по постоянном току (X., . Сигналы указанных фильтров складываются в сумматоре и образуют сигнал U5(t). Можно показать, что, выбирая (Х; , t , К, можно получить сигнал Ug(t), повторяющий сигнал фоновой засветки Eg(t) фотоприемника 4 с необходимой точностью. После срабатывания ключа 13 на экране ЭЛТ 1 появляется очередное световое пятно, световой импульс от которого вместе с фоновой засветкой от ранее экспонированных и еще не погасших пятен проходит через объектив 2 и светоделитель 3 на фотоприемник 4. При этом сигнал ) с выхода фотоприемника 4 пропорционален сумме E(t) + E(t), где Eg(t) освещенность светового пятна, экспонирование которого только что началось; E(t) - суммарная освещенность ранее экспонированных световых пятен, продолжающих светиться из-за эффекта послесвечения люминофора. При этом на выходе блока 5 слежения-моделирования вырабатывается сигнал UgCt), пропорциональный E(p(t) , а на выходе блока 6 вычитания появляется напряжение U(t), пропорциональное освещенности Erf(t) экспонируемого светового пятна. Этот сигнал накапливается в интеграторе 8, имеющем постоянную времени Т , и проходит через блок 7 масщтабирования, имеющий коэффициент передачи K-j , где Ср, I суммарное эквивалентное время послесвечения люминофора ЭЛТ 1. Напряжение Ua(t) на выходе блока 9 суммирования при этом пропорционально H(t) HgCt) + Hr,(t), где HgCt) - текущее значение экспозиции светового пятна (ему пропорционален сигнал на выходе интегратора 8) H(tj - значение экспозиции, которое будет передано свето вому пятну после запирания ЭЛТ i за счет энергии послесвечения люмин фора (ему пропорционален сигнал на выходе блока 7). При равенстве напряу сений на выходе блока 9 сумг-отрования и на выходе источника 15 опорного напряжения компаратор 10 срабатывает и переводит триггер 12 в исходное состояние. При этом модулятор ЭЛТ отключается от выхода цифроаналогового преобразователя 14 и подключае ся Рч шине Корпус5 что вызывает прерывание электронного луча ЭЛТ 1 интегратор 8 сбрасывается в нуль,, а блок 5 слежения-моделирования переводится в режим слежения за выход ным сигналом фотоприемника 4. После этого момента времени экспози1щя светового пятна продолжается за сче энергии послесвечения люминофора в данном световом пятне и при полном его погасании экспозидия оказывается равной заданному значению. Так как время послесвечения люминофора может в несколько раз превь шать период импульсов синхронизацик, то в продессе работы устройства на экране ЭЛТ 1 наблюдается неск ко световых пятен, причем значение экспозидии каждого из них в отдельности задается входным цифровым кодом и стабилизируется щ eдлaгaeм I i устройством в соответствии с этим кодом независимо от значений экспозиций соседних, ранее экспонированных точек. Экспозиция светового пятна определяется в общем случае как Н Hgi-Hj, где Нд - экспозиция светов гопятна за время t активного воздействия электронного луча на люминофор при открЬ том модуляторе ЭЛТ Нр - экспозиция светового пятна получается после окончания действия электронного луча на люминофор ЭШ 1 в точкеэ координаты которой состветствуют данному светово1-гу пятну это значение экспозиции сообщается световому пятну за счет энергии послесвечения люминофора. Если в первом приближении гфенебречь врема нем возгорания люминофора, то ,.4,5 гдес. - время действия электронного луга а люм1нофор в световом пятне, Е - амплитуда светового импульса. Тогда k --7 , d,e Si- I Е0- L ft:, е - J ё 11 „Q-i) где fi. H i., ОТНОСИ ;льные амплитуДЫ и постоянные врем 1И соответствен)1о., характеризующие процесс послесвечения люминофора, при этом f- Oi-, 1 j а количество К экспоненциальных функций 5 аппрокснмгфующих послесвечении люминофора , зависит от необходимой точности стабилизации экспозиции. При интегрировании последнего выражения время отсчитывалось с момента начала послесвечения данного светового пятна т.е, с момента запирания модулятора ЭЛТ 1 при экспонировактти данного светового пятна. Таким образом, экспозиция данного светового пятна E.J-- (€;,+с,) , где tj, - 2;; сьс эквивалентная постоянная зремени послесвечения люминофора ЭЛТ 1 . В результате анализа последних выражений можно сделать следунщие выводы. Величина световой энергии (экспозиции) светового пятна ЭЛТ 1 за время активного воздействия электронного луча на люминофор ЭЛТ определяется путем интегрирования сигнала освещенности Eg, получаемого в результате компенсации послесвечения ранее экспонироЕанных световых пятен (эту операцию в устройстве выполняет интегратор 8 с постоянной времени интегрирования Tj) . Величина свеговой энергии (экспозиции) светового пятна ЭЛТ 1j сообщаемая ему за счет энергии послесвечения люминофора, может быть определена как произвеение Eg{t)-tj, еще до -ого, как она будет полностью передана световому

71

пятну ЭЛТ 1 (эта операция в устройстве выполняется с помощью блока 7 масштабирования, имеющего коэффициент передачи K:.tj, указанное значение Kj устанавлина 2тся для обеспечения масштабного соответствия между величинами Н и Нр|). Так как значительная доля требуемого значения экспозиции Н светового пятна может сообщаться ему за счет экспозиции послесвечения , величина освещенности светового пятна Eg- снижается, что увеличивает пространственно-разрешающую способность ЭЛТ 1, а время t g активного воздействия электронного луча на люминофор умень088

шается, что уменьшает время стабилизации экспозиции светового пятна.

Таким образом, в предлагаемом устройстве уменьшается время стабилизации экспозиции каждого светового пятна, так как введение новых элементов и связей позволяет использовать энергию послесвечения люминофора ЭЛТ для создания в световом пятне заданного значения экспозиции Н, при этом амплитуда светового импульса Е,а следовательно,и диамет светового пятна,а также время Гд активного воздействия электронного луча на люминофор ЭЛТ оказываются меньшими, чем в устройстве-прототипе.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЭКСПОЗИЦИИ СВЕТОВОГО ПЯТНА НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ (ЭЛТ), содержащее фотоприемник, оптически связанньм через светоделитель и объектив с ЭЛТ интегратор, компаратор, первый вход которого через источник опорного напряжения, выполненный в виде преобразователя кода в напряжение, подключен к шине цифрового кода, а выход компаратора - к входу блока подсвета, управляющий вход которого соединен через цифроаналоговьй преобразователь с пшной цифрового кода, вход синхронизации - с шиной синхронизации, а первый выход - с модулятором ЭЛТ, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени стабилизации экспозиции светового пятна на экране ЭЛТ, между выходом фотоприемника и вторым входом компаратора введены блок слежения-моделирования, блок вычитания, блок масштабирования и блок суммиС S рования , соединенные последовательно, при этом к второму входу блока (Л вычитания подключен выход фотоприемника, к второму входу блока суммирования через интегратор подключен выход блока вычитания, к объединенным входу сброса интегратора и управляющему входу блока слежения-моделирования подключен второй выход блока подсвета. 00 со iU