Электрооптическое устройство ввода-вывода изображений

 

Изобретение предназначено для ввода-вывода двумерной информации на основе многоканальных систем оптических затворов с помощью ЭВМ и -i может быть использовано для обработки цифровой, графической и других видов информации. Цель изобретения расширение функциональдат возможностей устройства за счет ввода-вывода многоградационных изображений. Сущность изобретения состоит во введении в устройство, содержащее оптическую систему с источником света, связанную с электрооптическим модулятором , содержащим линейку з атворов, проекционную оптическую систему с регистрирующим материалом, устройство управления, дополнительно цепи оптической обратной связи для формирования сигнала фона, содержащей фокусирующую оптическую систему, фотоприемник , блок корректировки и запоминания фона и дифференциальный усилитель, выход которого подключается к ЭВМ, а также последовательно размещенных преобразователя кодов плотности и запоминающего устройства , связанного с устройствами управления , причем входь преобразователя ходов плотности подключаются к ЭВМ. Подключение неинвертирующего входа; усилителя к выходу фотоприемш-зка, а инвертирующего входа усилителя - к выходу блока корректировки,и запомибона позволяет наряду с работой преобразователя кодов плотности и запоминающего устройства, управляемых от ЭВМ. учесть фоновые оптические сигналы и повысить число градаций в. режиме считывания изображений , i ил. 1C (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

119> (11) А1 б11 4 & 02 г 1/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. (21) 3778510/31-25 (22) 09.08.84 (46) 15.07.87. Бюл. Ы- 26 (71) Институт электроники AH БССР (72) В.А. Пилипович, А.В. Гук, В.Р. Малаховский, П.И. Коленников и Е.Г. Паперно (53) 535.8 (088.8) (56) Патент Великобритании

Ф 2050638, кл. G 02 F 1/03, 1981. (54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ВВОДА-ВЫВОДА ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение предназначено для ввода-вывода двумерной информации на основе многоканальных систем оптических затворов с помощью ЭВМ и . может быть использовано для обработки цифровой, графической и других видов ийформации. Цель изобретения— расширение функциональных возможностей устройства за счет ввода-вывода многоградационных изображений.

Сущность изобретения состоит во введении в устройство, содержащее оптическую систему с источником света, связанную с электрооптическим модулятором, содержащим линейку затворов, проекционную оптическую систему с регистрирующим материалом, устройство управления, дополнительно цепи оптической обратной связи для формирования сигнала фона, содержащей фокусирующую оптическую систему, фотоприемник, блок корректировки и запоминания фона и дифференциальный усилитель, выход которого подключается к 3ВМ, а также последовательно размещенных преобразователя кодов плотности и запоминающего устройства, связанного с устройствами управления, причеь. входы преобразователя ходов плотности подключаются к ЭВМ, Подключение неинвертирующего входа усилителя к выходу фотоприемника, а инвертирующего входа усилителя — к выходу блока корректировки,и эапомиг- Вона позволяет наряду с работой преобразователя кодов плотности и запоминающего устройства, управляемых от ЭВ ". учесть фоновые оптические сигналы и повысить число градаций в режиме считывания изображений. i ил.

1323998

Изобретение относится к устройствам ввода †выво много«радационных изображений из З.ВМ на основе многоканальных систем оптических затнорон и, в частности, может бить использонано для обработки пифровой, графической и других видов информации.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет ввода-вывода многоградационных изабражечий.

На чертеже приведена функциональная схема электрооптического устройства ввода-вывода изображений.

Источник света с коллиматором 1 содержит лазер ЛГ-38 и оптическую систему, создающую плоскопараллельный световой поток, перекрывающий всю апертуру электрооптического модулятора 2. 2О

Электрооптический модулятор 2 прецставляет собой линейку ш оптиI ческих затворов, выполненную на основе ЦТСЛ сегнетскерамических пластин с нанесенной на их поверхность системой встречно-штыревых электроцов, Апертура каждого из затворов образована промежутком между двумя соответствующими соседними электродами. зл

Нулевой по счету электрод подключен к нземляному потенциалу, а остальные m электродов — к соо гветствующим входам электрооптического модулятора

2. Линейка оптических затворов расположена между скрещенными поляриза- 35 тором и анализатором,установленным соответственно против оптического входа и выхода модулятора 2.

Проекционная оптическая система

3 образована удлиненными цилиндрическими линзами, а фокусирующая система 4 — сферическими линзами. Апертуры оптических систем 3 и 4 согласованы с апертурой моцулятора 2.

В качестве фотоприемника 5 используется ФЭУ-27.

Блок 6 корректировки и запоминания уровня фона образован усилительным каскадом с ксэ„. >фициентом усиления, равным К „ на мскросхеме 140УД8 и конденсаторным запсиб--, -".ëþLHè устройством «. входным и выход:.ым каскадами на транзисторах КП305Д. Вход конденсаторного .запоминающего устройс.ва через усилительный каскад .оедине; с входом бпока 6, а выход — с выходом этого блока.

jjII(l@PPPHIEH3lIEiEIEiIH Усилитель 7 выполнен на микросхеме !40УД8 и имеет коэффициент усиления, равный KI.

Устройство 8 управления оптическими затворами представляет собой набор из ш высоковольтных кназикоФ мплементарных ключей на микросхемах

К1HT661A и набор элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ И И микросхем К!55ЛП5. Первые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключены к соответствующим входам устройства 8, а выходы каждого .,из этих элементов — к второму входу последующего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и входу соответствующего высоковольтного ключа, причем второй вход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к земляному потенциалу, а выходы высоковольтных ключей соединены с соответствующими выходами устройства 8 °

Управляющая система 9 выполнена в виде сдвигового И вЂ” разрядного регистра на микросхемах К155ИР13.

Запоминающее устройство 10 выполнено на микросхемах К155ИР13 и имеет параллельно-последовательную организацию ввода- вывода данных. Запись информации осуществляется словами по бит в каждый из регистров памяти устройства 10. Вь«вод данных из регистров памяти осуществляется после— довательно.

В качестве преобразователя 11 кодов плотности используется известный дешифратор двоично-десятичного кода в специальный код, представляю— щий собой 1-разрядную бинарную последовательность, первые места которой занимают 1, а остальные места— 0", причем число "1" в этой последовательности соответствует поступающему на преобразователь 11 двоично- десятичному коду. Преобразователь

ll кодов плотности собран на микро"хеМах К155ИД4, К155ИДЗ, К155ИР13, К155ЛИ! и К155ЛН!.

Регистрирующий материал 12 представляет собой фоточувствительный материал, если необходимо произвести на него запись изображения, или диапозитив, если необходимо считывание записанного на него изображения. Кроме того, предусматривается возможность использования при считывании регистрирующих материалов на .«епрозрачной основе. В этом случае оптическая связь между оптическими

1323998 системами 3 и 4 осуществляется за счет отражения света от регистрирующего материала 12.

Блок 13 перемещения регистрирующего материала выполнен в виде плоского носителя, на котором закрепллется регистрирующий материал 12, с приводом, обеспечивающим шаговое перемещение носителя в направлении, перпендикулярном плоскости падающего ыа ре- 10 гистрирующий материал светового потока.

Источник света с коллиматором 1, электрооптический модулятор 2, проекционная оптическая система 3, регист- 15 рирующий материал 12, фокусирующая оптическая система 4 и фотоприемник

5 расположены последовательно и оптически связаны между собой, регистрирующий материал 12 закреплен на бло- 20 ке 13 его перемещения, выход фото- . приемника 5 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 7 и входом блока 6 корректировки и запоминания уровня фона, выход

25 которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя

7, выходы преобразователя 11 кодов плотности соединены с соответствующи30 ми входами запоминающего устроиства

10, выходы которого соединены с соответствующими входами управляющей системы 9, выходы которой соединены с соответствующими входами устройства

8 управления оптическими затворами, 35 выходы которого соединены с соответствующими входами электрооптического модулятора 2.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизация функционирования всех блоков устройства осуществляется тактовыми импульсами, поступающими от ЭВМ, к которой подключаются вход и выход устройства.

Рассмотрим режимсчитывания изобра. жения.При этомуправляющая система 9 включается в режим сдвига информации и работает такимобразом,что последовательно накаждой четныйтакт вначале только на ее первом, затем только на втором и т.д. выходах появляется сигнал "1". Каждый нечетный такт все выходы управляющей системы 9 обнуляются. Таким образом, сигналы системы 9, достигая через устройство

8 управления электрооптического модулятора 2, последовательно каждый четí",:é такт включают сначала только первый, затем только второй и т.д. весь ряд оптических затворов модуля тора 2. Каждый нечетный такт все зат" воры закрыты. Следовательно, излучение источника 1 света каждый нечетный такт проходит через все закрытые затворы модулятора 2, а каждый четный такт — только через один очередной открытый оптический затвор и

m-1 остальных закрытых затворов.

Далее то излучение проецируется оптической системой 3 на поверхность сги- аемого материала 12 (диапозитHB) Ta(.- образом, что проекция светового потока, прошедшего через опти= еские затворы, имеющие апертуры в виде прямоугольников, в плоскости диапозитива представляет собой строку из m точек. Фокусирующая оптическая система 4 направляет весь световой поток, прошедший через диапозитив на светочувствительную мишень ФЭУ-27.

В соответствии с работой управляющей системы 9 на выходе ФЭУ-27 каждый четный такт появляется сигнал

ФП

I., соответствующий открытому в дан)% ный момент оптическому затвору и определенному участку диапозитива с определенной оптической плотностью.

Каждый нечетный такт на выходе ФЭУ-27 присутствует сигнал I . Эти сигнаФП лы поступают на вход блока 6 корректировки и запоминания уровня фона и неинвертирующий вход дифференциального усилителя 7. Блок 6 работает таким образом, что усиливает на коэффициент Кд сигнал Р, поступающий на его вход в теченйе нечетного такта, и весь последующий четный такт сохраняет на своем выходе результиЦ1П рующий сигнал К I . Таким образом, на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 7 каждый четный

Ц) ll такт поступает сигнал I, а на ин рп вертирующий вход — сигнал Е от блока 6 корректировки и запоминания уровня фона. На выходе дифференциального усилителя. 7 формируется каждый четный такт разностный сигнал I. фп

iX

К I, усиленный в соответствии с

ЩП коэффициентом К усиления дифференl 323998 циального усилителя 7 и равный фп ФП.

I =K (I -К I ) . Сигнал 1., грог с; порциональный оптической плотности диапозитива в считываемой точке,каж- 5 дый четный такт заносится с выхода дифференциального усилителя 7 в память ЭВМ. Каждый нечетный такт информация от усилителя 7 н ЭВМ не поступает. Рассмотренный цикл работы управляющей системы 9 к всего устройства повторяется до тех пор, пока не включится последний оптический затвор и не будет считана и занесена в память ЭВМ одна строка изображения.

После этого блок 13 перемещения регистрирующего материала передвигает диапозитив 12 на один шаг вперед и цикл считывания очерецной строки изображения повторяется аналогично рассмотренному. Таким образом построчно считывается и вводится в ЭВМ нсе двумерное многоградационное изображение.

В режиме носпроизвепения управляющая система 9 работает как повторитель, т.е. без изменения передает информацию с входа на выход. В течение первого такта код оптической плотности первой точки воспроизводимой строки иэображения поступаeò от

ЭВМ к преобразонателю 11 кодов плотности, В нем код плотности трансформируется в цифровую би35 нарную : следовательность длиной, .равной максимальному числу носпроизводимых градаций 1, причем если код плотности равен, например, числу 1;(1; 1), то э этой последователь- 40 ности первые 1; мест занимают "111Ф а остальное 1-1; мест — 0 . Информация от преобразователя ll кодов плотности поступает в запоминающее устройство 10 и занимает н нем первую ячейку памяти с количеством разрядов также I. В течение второго и остальных m-2 тактов аналогичным образом последовательно заполняются все разряды памяти запоминающего уст- 5О ройстна 10е При этом н течение рас " смотренных первых m тактов выходы запоминающего устройства обнулены и, следовательно, записи изображения не происходит, так как выключены все оптические затворы. В следующие 21 тактов происходит параллельно-после довательный вывод информации из ячеек запоминающего устройства 1О и осуществляется воспроизведение пе, >ной строки изображения. При этом я течение первого и каждого последующего нечетного из 21 тактов на вг выхоцов запоминающего устройстна 10 последовательно поступают информация, записанная сначала в первых, а затем и последующих разрядах каждого из его ш регистров. Б течение всех четных тактов выходы запоминающего устройства 10 обнуляются. Таким образом, к каждому входу злектроопткческого модулятора 2 от запоминающего устройства 10 через управляющую систему 9 и устройство 8 управления оптическими затворами поступают последовательности импульсов, управляющие оптическими затворами модулятора 2 так, что в соответствии с оптической плотностью записываемой строки каждый кз них включается и выключается такое число раз, которое необходимо, чтобы с помощью источника 1 света обеспечить заданную экспозицию каждой из точек этой строки на регистрирующем материале 12.

На последнем из 21 тактов запись первой строки заканчивается. Цикл записи следующей строки повторяется аналогично рассмотренному. При этом н течение первых m тактов регистрирующий материал 12 перемещается на шаг вперед, Таким образом построчно выводится из ЗВМ и воспроизводится на регистрирующем материале 12 нсе двумерное многоградационное изображение.

Технико-экономическая эффектив-. ность предлагаемого устройства заключается в -ом, что оно н одном канале объединяет функции считывания и воспроизведения изображений и позволяет осуществлять высококачественный вводвывод изображений с большим числом градаций шкалы серых тонов.Одноканальность устройства обеспечивает не толь ко снижение аппаратурных затрат на ввод-вывод изображений, но также существенное снижение погрешностей, возникающих за счет вносимых каждым нз блоков устройства искажений. Кроме того, устройство позволяет осущест— влять периодический автоматический контроль канала воспроизведения, по . скольку запись и считывание специаль-. ных контрольных иэображений осуществляются одновременно.

1323998 мм) ФхаРЬ ЛЮТ

Составитель А. Гусев

Редаткор А. Огар Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Заказ 29бЗ/51 краж 521 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. жi ород, ул.Проектная, Ф о р и у л а и з î б р е т е и и я

Электрооптическое устройство вводавывода изображений, содержащее последовательно расположенные и оптически связанные источник света с коллиматором, электрооптический модулятор, проекционную оптическую систему и регистрирующий материал, а также устройство управления оптическими затворами, 10 выходы которого соединены с соответствующими входами электрооптического модулятора, управляющую систему, вы— ходы которой соединены с соответствующими входами устройства управления оптическими затворами, и блок перемещения регистрирующего материала, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона ввода-вывода изображений за счет ввода-вывода 20 многоградационных изображений, в него введены фокуснрующая оптическая систегла, фотоприемник, бпок корректировки и запоминания уровня фона, дифференциальный усилитель запоминающее устройство и преобразователь кодов плотности, причем фотоприемник через фокусирующую оптическую систему и регистрирующий материал оптически связан с проекционной оптической системой, выход фотоприемника соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя и входом блока корректировки и запоминания уровня фона, выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, выходы преобразователя кодов плотности соединены с соответствующими входами запоминающего устройст-. ва, выходы которого соединены с соответствующими входами управляющей системы.