Устройство для преобразования изображений Советский патент 1991 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для ввода, обработки, преобразования и отображения информации.

Целью изобретения является упрощение устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока оптических преобразований.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, выход которого соединен с установочным входом 2 триггера 3, вход 4 сброса которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И-НЕ 5 и 6 и является установочным входом 7 устройства, светоизлучатель 8, анод которого соединен с шиной 9 питания через ограничительный резистор 10, линию 11 задержки, первый и второй преобразователи 12 и 13 уровня напряжения, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второгоэле- ментов И-НЕ 5 и 6, усилитель 14 яркости изображения., источник 15 све- тового потока, который через пространственный модулятор 16 света (уп- равляемый траспарант) оптически связан с сигнальным входом усилителя 14 яркости изображения. Пространственный модулятор 16 света имеет управляющие электрические шины 17,-173, причем первая управляющая электрическая шина 17 f подсоединена к общей

С5 01 00 Јь 1

шине устройства вторая управляющая электрическая шина 17л подсоединена к выходу первого преобразователя 12 уровня напряжения, третья управляющая электрическая шина 17 подсоединена к выходу второго преобразователя 13 уровня напряжения и содержит ячейки, объединенные в две группы таким образом, что справа, слева, сверху и снизу от ячейки первой группы-расположены ячейки второй группы. Блок 18 оптических преобразователей имеет параллельный оптический вход, два параллельных выхода и шесть управляющих электрических шин, первый и второй отражатели 19 и 20, объединитель 21 световых потоков, имеющий два оптических входа и один оптический выход. Выход усилителя 14 яркости изображе- ния оптически связан с входом блока

18оптических преобразований, первый выход является параллельным оптическим выходом устройства, а второй выход через первый и второй отражатели

19и 20 связан с первым входом объединителя 20 световых потоков, второй вход которого является параллельным оптическим входом устройства, а выход оптически связан с управляющим входом усилителя 14- яркости изображения.

Блок 18 оптических преобразований содержит первый делитель 22 световых потокоВ| имеющий один оптический вход и два оптических выхода, второй де литель 23 световых потоков, имеющий один оптический вход и пять оптических выходов, объединитель 24 световых потоков, имеющий пять оптических входов и один оптический выход, пять оптических затворов 25-29, пять управляющих электрических шин 30-34, восемь отражателей 35-42, причем первый оптический выход первого делителя 22 световых потоков через первый оптический затвор 25 связан с параллельным оптическим выходом устройства, а второй оптический выход связан с входом второго делителя 23 световых потоков, первый оптический выход второго делителя 23 световых потоков посредством первого и второго отражателей 35 и 36 через второй оптический затвор 26 связан с первым оптическим входом объединителя 24 световых потоков, второй оптический выход второго делителя 23 световых потоков посредством третьего и четвертого отра

о

5

0

жателей 37 и 38 через третий оптический затвор 27 связан с вторым оптическим входом объединителя 24 свето-. потоков, третий оптический выход второго делителя 23 световых потоков посредством пятого и шестого отражателей 39 и 40 через четвертый оптический затвор 23 связан с третьим оптическим входом объединителя 24 световых потоков, четвертый оптический выход второго делителя 23 световых потоков посредством седьмого и восьмого отражателей 41 и 42 через оптический затвор 29 связан с четвертые оптическим входом объединителя 24 свето- вых потоков, пятый оптический выход второго делителя 23 световых потоков связан с пятым оптическим входом объединителя 24 световых потоков.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии до начала развертки на входе 7 установки в исходное состояние присутствует напряжение логического О, которое поступает на вход 4 установки триггера 3 в нулевое состояние, на первые входы элементов И-НЕ 5 и 6 и на катод светоизлучателя 8. Вследствие этого на прямом выходе триггера 3 присутствует напряжение логического О, а на инверторном - напряжение логический 1. Так как на первых входах элементов И-НЕ 5 и 6 присутствует напряжение логического О, то на их вы- ходах присутствует напряжение логической I, которое поступает на вход преобразователей 12 и 13 уровня напряжения и далее на управляющие

электроды 172 и

17j простраяет5

0

5

венного модулятора 16 света, в основе работы которого лежит электрооптический эффект в жидких кристаллах. При подаче напряжения логической 1 на электроды 17 и 17Э слой жидкого кристалла является непрозрачным для светового потока источника 15. Если на электроды 17g и 17з подается напряжение логического О, то в жид- .кокристаллическом слое изменяется ориентация молекул и он пропускает световой поток. Жидкокристаллический слой заключен между двумя прозрачными электропроводимыми пластинами, причем одна из них соединена с корпусом устройства электродом 17, а другая разбита на ячейки, объединенные в две группы таким образом что

ячейки первой группы расположены ячейки второй группы; ячейки первой группы соединены с электродом 17г., а второй группы - с электродом 17. Так как уровня логического О и логической 1, которые присутствуют на выходах логических элементов И-НЕ- 5 и 6, не достаточно для изменения молекулярной структуры жидкокристаллического слоя цифрового электроуп- равляемого транспаранта 16, то в устройство введены преобразователи- 12 и 13 уровня напряжения.

Через светоизлучатель 8 протекает электрический ток и он находится в возбужденном состоянии, его излучение поступает на информационный вход усилителя 14 яркости изображения с пространственно-временным модулятором света, обязательным условием работы которого является наличие светового потока на информационном и сигнальном входах, которые совпадают в пространстве и во времени. Так как на электродах 17 и 173 присутствует напряжение логической 1, то пространственный модулятор 16 света рассеивает излучение источника 15 светового потока и на сигнальном входе усилителя 14 яркости изображения отсутствует световой поток, т.е. световой поток отсутствует и на выходе усилителя 14.

Генератор 1 импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы, которые поступают на вход 2 установки триггера 3, но не изменяют состояние, пока на входе 4 присутствует нулевое напряжение .

В момент начала процесса развертки на вход 7 установки в начальное состояние поступает напряжение логической 1, в результате чего триггер 3 начинает переключаться под действием импульса генератора 1, приходящих на его счетный вход 2. Напряжение логической 1 с входа 7 поступает на первые входы элементов И-НЕ 5 и 6, в результате чего начинается прохождение прямоугольных импульсов с выходов триггера 3 на входы этих элементов, оттуда они поступают на вхотельности одинаковых прямоугольных импульсов, длительность которых равна периоду следования импульсов гене ратора 1, а скважность равна единице При этом первая и вторая группы ячеек модулятора 16 поочередно то пропускают, то рассеивают световой пото источника 15. При поступлении на- JQ пряжения логической 1 на вход 2, светоизлучатель 8 должен погаснуть, но наличие в его цепи линии 11 задержки поддерживает его в возбужденном состоянии.

15 В это время одна из групп ячеек модулятора 16 пропускает световой по ток источника 15 на сигнальный вход усилителя 14 яркости изображения. При совпадении световых потоков от 20 светоизлучателя 8 и от модулятора 16 общий световой поток усиливается и поступает на вход блока 18 оптических преобразований. До начала развертки первые четыре оптических затвора 26- 25 29 закрыты, что обеспечивается отсутствием напряжения на управляющих электродах 31-34. Световой поток поступив на вход первого делителя 22, делится на две части, одна из кото- 30 рых через пятый оптический затвор 25, который является открытым, что обеспечивается подачей соответствующего сигнала на электрод 30, попадает на первый выход блока 18 оптических пре- образований, который является параллельным оптическим выходом устройства, где наблюдается изображение точки. Вторая часть светового потока через второй выход первого делителя 4Q 22, пятый вход и выход второго делителя, вход и пятьй выход объединителя 24 световых потоков посредством отражателей 19 и 20 через первый вход и выход объединителя 21 посту- 45 пает на информационный вход усилителя 14 яркости изображения. В этот момент светоизлучатель 8 гаснет, но наличие световых потоков на информационном и сигнальном входах усилите- 50 ля 14 обеспечивает наличие светового потока на выходе усилителя 14, т.е. на выходе устройства наблюдается изображение точки.

Если подать соответствующие сигды преобразователей 12 и 13 уровня на- 55 налы на электроды 31-34 -и открыть пряжения и далее на клеммы 17г и 17 оптические затворы 26-29, то вторая пространственного модулятора 16 све- часть светового потока, поступившая та. Таким образом, на клеммах 172 и на вход второго делителя 23,разделит- 17 имеются противофазные последова- ся на пять частей, первая из кото-

6548476

тельности одинаковых прямоугольных импульсов, длительность которых равна периоду следования импульсов генератора 1, а скважность равна единице. При этом первая и вторая группы ячеек модулятора 16 поочередно то пропускают, то рассеивают световой поток источника 15. При поступлении на- JQ пряжения логической 1 на вход 2, светоизлучатель 8 должен погаснуть, но наличие в его цепи линии 11 задержки поддерживает его в возбужденном состоянии.

15 В это время одна из групп ячеек модулятора 16 пропускает световой поток источника 15 на сигнальный вход усилителя 14 яркости изображения. При совпадении световых потоков от 20 светоизлучателя 8 и от модулятора 16 общий световой поток усиливается и поступает на вход блока 18 оптических преобразований. До начала развертки первые четыре оптических затвора 26- 25 29 закрыты, что обеспечивается отсутствием напряжения на управляющих электродах 31-34. Световой поток поступив на вход первого делителя 22, делится на две части, одна из кото- 30 рых через пятый оптический затвор 25, который является открытым, что обеспечивается подачей соответствующего сигнала на электрод 30, попадает на первый выход блока 18 оптических пре- образований, который является параллельным оптическим выходом устройства, где наблюдается изображение точки. Вторая часть светового потока через второй выход первого делителя 4Q 22, пятый вход и выход второго делителя, вход и пятьй выход объединителя 24 световых потоков посредством отражателей 19 и 20 через первый вход и выход объединителя 21 посту- 45 пает на информационный вход усилителя 14 яркости изображения. В этот момент светоизлучатель 8 гаснет, но наличие световых потоков на информационном и сигнальном входах усилите- 50 ля 14 обеспечивает наличие светового потока на выходе усилителя 14, т.е. на выходе устройства наблюдается изображение точки.

Если подать соответствующие сигрых посредством первого и второго отражателей 35 и 36, расположение которых обеспечивает сдвиг светового потока на один шаг вверх, равный размеру ячейки пространственного модулятора 16 света, через оптический затвор 26, первый вход объединителя 24 световых потоков поступает на выход объединителя 24, который является вторым выходом блока 18 оптических преобразований. Вторая часть посредством третьего и четвертого отражателей 37 и 38, расположение которых обеспечивает сдвиг светового потока на один шаг вниз, равный размеру ячейки модулятора 16, через второй оптический затвор 27, второй вход объединителя 24 поступает на выход

10

15

кй модулятора 16 в данный момент времени рассеивают излучение источника 15 светового потока

Процесс развертки можно осуществлять с любой точки, не обязательно с первой. Для этого необходимо переместить запускающий светоизлучатель 8 в любую точку информационного входа усилителя 14 яркости изображения, чтобы его световой поток совпадал со световым потоком, поступающим с сигнального входа.

Если необходимо процесс развертки производить построчно вправо, то подают соответствующий сигнал на шину 34 управления устройством, который делает второй оптический затвор 29 прозрачным, так что через него

объединителя 24. Третья часть посред- 20 ПР°Х°ДИТ оптическое изображение, которое через первый делитель 22 световых потоков попадает на вход второго делителя 23 световых потоков, далее через четвертый выход второго делите25

ством пятого и шестого отражателей 39 и 40, расположение которых обеспечивает сдвиг светового потока на один шаг влево, равный размеру ячейки модулятора 16, через третий оптический затвор 23 поступает на третий вход объединителя 24 и далее на выход объединителя 24. Четвертая часть посредством седьмого и восьмого отражателей 41 и 42, расположение которых обеспечивает сдвиг светового потока на один шаг вправо, равный размеру ячейки модулятора 16, через оптический затвор 29, четвертый вход объединителя 24 поступает на выход объединителя 24, через пятый вход объединителя 24 поступает на выход объединителя 24, который является вторым выходом блока 18 оптических преобразований. Таким образом, на втором выходе блока 18 оптических преобразований имеется изображение пяти точек, которые расположены так, что одна точка находится в центре, а остальные - справа, слева, снизу и сверху от нее на расстоянии одного шага, равного размеру ячейки пространственного модулятора 16 света. Это изображение посредством отражателей 19 и 20 через первый вход и выход ббъединителя 21 поступает на информационный вход усилителя 14 яркости изображения. Но на выходе усилителя 14 имеется изображение только одной центральной точки, так как изображениям точек, расположенным сверху, снизу, слева и справа от нее, не соответствуют световые потоки сигнального входа усилителя 14,, потому что соответствующие ячей30

35

40

45

50

55

-ля 23 световых потоков посредством

седьмого и восьмого отражателей 41 и 42 смещается по апертуре вправо на один шаг, равный размеру ячейки цифрового электроуправляемого транспаранта 16. Через оптический затвор 29 изображение поступает на четвертый вход объединителя 24 световых потоков и через второй выход объединителя 24 световых потоков, через первый и второй отражатели 19 и 20 устройства, через объединитель 21 световых потоков попадает на информационный вход усилителя 14 яркости изображения, В это время происходит переключение пространственного модулятора 16 света, ячейки, бывшие прозрачными, становятся непрозрачными, а ячейки, бывшие непрозрачными, становятся прозрачными. Совпадают световые потоки управляющего и сигнального входов усилителя 14 яркости изображения и на его выходе появляется изображение, которое появляется и на первом выходе блока 18 оптических преобразований. Таким образом, смещенное на один шаг вправо изображение появляется на выходе устройства„

Если необходимо процесс развертки производить влево, то на шину 33 управления устройством подается соответствующий сигнал и оптический затвор 28 становится прозрачным.

Если необходимо процесс развертки производить вверх, то соответствую

кй модулятора 16 в данный момент времени рассеивают излучение источника 15 светового потока

Процесс развертки можно осуществлять с любой точки, не обязательно с первой. Для этого необходимо переместить запускающий светоизлучатель 8 в любую точку информационного входа усилителя 14 яркости изображения, чтобы его световой поток совпадал со световым потоком, поступающим с сигнального входа.

Если необходимо процесс развертки производить построчно вправо, то подают соответствующий сигнал на шину 34 управления устройством, который делает второй оптический затвор 29 прозрачным, так что через него

5

0

5

0

5

0

5

-ля 23 световых потоков посредством

седьмого и восьмого отражателей 41 и 42 смещается по апертуре вправо на один шаг, равный размеру ячейки цифрового электроуправляемого транспаранта 16. Через оптический затвор 29 изображение поступает на четвертый вход объединителя 24 световых потоков и через второй выход объединителя 24 световых потоков, через первый и второй отражатели 19 и 20 устройства, через объединитель 21 световых потоков попадает на информационный вход усилителя 14 яркости изображения, В это время происходит переключение пространственного модулятора 16 света, ячейки, бывшие прозрачными, становятся непрозрачными, а ячейки, бывшие непрозрачными, становятся прозрачными. Совпадают световые потоки управляющего и сигнального входов усилителя 14 яркости изображения и на его выходе появляется изображение, которое появляется и на первом выходе блока 18 оптических преобразований. Таким образом, смещенное на один шаг вправо изображение появляется на выходе устройства„

Если необходимо процесс развертки производить влево, то на шину 33 управления устройством подается соответствующий сигнал и оптический затвор 28 становится прозрачным.

Если необходимо процесс развертки производить вверх, то соответствую

щий сигнал подается на шину 31 управления устройством и оптический затвор 26 становится прозрачным.

Если необходимо процесс развертки производить вниз, то соответствующий сигнал подается на шину 32 управления устройством и оптический затвор 27 становится прозрачным.

Развертка может производиться одновременно вправо и влево или вверх и вниз, для этого подается одновременно сигнал на пины 26 и 28 или 26 и 27. Если необходимо процесс развертки производить одновременно в четырех направлениях (вверх, вниз, влево и вправо), то подают соответствующие сигналы на шины 31-34 управления устройством.

Если через параллельный оптический вход устройства, которым является второй вход объединителя 21, ввести изображение, то устройство позволяет осуществить сдвиг всего изображения в любом направлении.

Закон, по которому осуществляется развертка, определяется управляющими сигналами развертки, которые подаются на шины 31-34 управления устройством. Благодаря восьми отражателям 35-42, двум делителям 22 и 23, объединителю 24 световых потоков и четырем оптическим затворам 26-29, этот закон может быть произвольным. Наличие пятого оптического затвора 25 позволяет получить разрывную траекторию развертки. Таким образом, выходной апертурой луча является выход оптического затвора 25. Разрывная траектория достигается тем, что на уп равляющую шину 3D подается сигнал длительностью разрыва траектории, т.е на этот период времени затвор 25 становится непрозрачным.

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования изображений, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с установочным входом триггера, вход сброса которого соединен с первыми входами двух элементов И-НЕ и является установочным входом устройства, вторые входы элементов И-НЕ подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера, светоизлуча- тель, один вход которого подключен к шине питания устройства, блок опти10

15

0

20

25

0

5

5

0

5

электрические упр авляющими

ческих преобразований, входы которого являются входами устройства, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью упрощения, в него введены усилитель яркости изображения, два отражателя света, элемент задержки, вход которого соединен с входом сброса триггера, а выход подключен к другому входу светоизлучателя, объединитель световых потоков, два преобразователя уровня напряжения, входы которых соединены с выходами элементов И-НЕ, пространственный модулятор света, первый управляющий вход которого является общим входом устройства, а два других управляющих входа подключены соответственно к выходам преобразователей уровня напряжения, источник светового потока, оптически связанный с информационным входом пространственного модулятора света, выход которого оптически связан с информационным входом усилителя яркости изображения, выход которого оптически связан с оптическим входом блока оптических преобразований, первый выход которого является выходом устройства, а второй ВЬЕХОД через два отражателя света оптически связан с первым входом объединителя световых потоков, второй вход которого является информационным входом устройства, а выход оптически связан с управляющим Входом усилителя яркости изображения, который также оптически связан с выходом светоизлучателя .

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок оптических преобразований содержит первый делитель световых потоков, имеющий один вход и два выхода, второй делитель световых потоков, имеющий один вход и пять выходов, объединитель световых потоков, имеющий пять входов и один выход, пять оптических затворов, восемь отражателей, причем первый выход первого делителя световых потоков оптически связан с оптическим входом оптического затвора, выход которого является первым выходом блока, второй выход связан с входом второго делителя световых потоков, первый оптический выход которого посредством первого и второго отражателей через второй оптический затвор связан с первым входом объе11

динителя световых потоков так, что изображение по апертуре оказывается смещенным вверх, относительно оптической оси блока, второй выход второго делителя световых потоков посредством третьего и четвертого отражателей через третий оптический затвор связан с вторым входом объединителя световых потоков так, что изображение по апертуре оказывается смещенным вниз относительно оптической оси блока, третий выход второго делителя световых потоков посредством пятого и шестого отражателей через четвергьй оптический затвор связан с третьим входом объединителя световых потоков так, что изображение по апертуре оказывается смещенным влево относительно опти165484712

ческой оси блока, четвертый выход второго делителя световых потоков посредством седьмого и восьмого отражателей через пятый оптический затвор связан с четвертым входом объединителя световых потоков так, что изображение по апертуре оказывается смещенным вправо относительно оптической оси блока, пятый выход второго делителя световых потоков связан с пятым входом объединителя световых потоков, выход которого является вторым выходом блока, причем электрические входы оптических затворов являются электрическими входами блока, оптическим входом которого является вход первого делителя световых потоков

10

15

Изобретение относится, к автоматике и вычислительной технике и предназначено для ввода, преобразования и отображения информации. Целью изобретения является упрощение устройства. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор импульсов, триггер, два элемента И-НЕ, светоизлучатель, резистор, блок оптических преобразований, введены усилитель яркости изображения, два отражателя света, элемент задержки, объединитель световых потоков, источник светового потока, пространственный модулятор света. Цель достигается также тем, что блок оптических преобразований содержит два делителя световых потоков, один светообъедини- тель световых потоков и пять оптических затворов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i

Фиг.1

Я