Устройство для преобразования изображений

 

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 светообъединитель световых потоков и пять оптических затворов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„Л0„„165484

Р1) С 06 K 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4611205/24 (22) 01.12.88 (46) 07.06.91. Бюл. У 21 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Г.Красиленко и В.В.Мотыгин (53) 621.327(088.8) (56) Васильев А.А. и др . Пространственные модуляторы света. М.: Радио и связь, 1987.

Авторское свидетельство СССР

У 1499399, кл. 4 06 К 9/00, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится- к автоматике и вычислительной технике и предназначено для ввода, преобразования

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

Целью из обретения 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, све2 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 светообъединитель световых потоков и пять оптичес- д ких затворов. 1 з.п. A-лы, 2 ил. тоизлучатель 8, анод которого сое динен 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 второгоэлементов И-НЕ 5 и 6, усилитель 14 яркости изображения, источник 15 светового потока, который через пространственный модулятор 16 света (управляемый траспарант) оптически связан с сигнальным входом усилителя яркости изображения. Пространственный модулятор 16 света имеет управляющие электрические шины 17 -17

1 причем первая управляющая электрическая шина 17 подсоединена к общей

165 шине устройства, вторая управляющая электрическая шина 17 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 изображения оптически связан с входом блока

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

19 и 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 делитель 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 вьиод. 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 первoro и второго отражателей 35 и 36 через второй оптический затвор 26 связан с первым оптическим входом объединителя 24 световьи потоков, второй оптический выход второ»

ro делителя 23 световьи потоков посредством третьего и четвертого отра4847

4 жателей 37 и 38 через третий оптический затвор 27 связан с вторым оптическим входом объединителя 24 свето-, 5 потоков, третий оптический выход второго делителя 23 световых потоков по-средством 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 четвертьм оптическим входом объединителя 24 световых потоков, пятый оптический выход, второго делителя 23 световых потоков связан с пятым оптическим входом объединителя 24 световьи 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 "0", а на инверторном - напряжение логический "1". Так как на первых входах элементов И-НЕ 5 и 6 присутствует напряжение логического "0", то на их вы- ходах присутствует напряжение логической "1 ", которое поступает на вход преобразователей f2 и 13 уров-.

4Ь ня напряжения и далее на управляющие электроды 17< и 17> пространственного модулятора 16 света, в основе работы которого лежит электрооптический эффект в жидких кристаллах.

При подаче напряжения логической

"1" на электроды 17 и 17 слой жидкого кристалла является непроэрачньм для светового потока источника 15.

Если на электроды 17z и 173 подается

° напряжение логического "0", то в жид50 .кокристаллическом слое изменяется ориентация молекул и он пропускает световой поток. Жидкокристаллический . слой заключен между двумя прозрачными электропроводимыми пластинами, >5 причем одна as них соединена с корпусом устройства электродом 17, а

1 другая разбита на ячейки, объединенные в две группы таким образом, что

l6 справа, слева, сверху и снизу от ячейки первой группы расположены ячейки второй группы; ячейки первой группы соединены с электродом 17z, а второй группы — с электродом 17

Э

Так как уровня логического "0" и логической "l", которые присутствуют на выходах логических элементов И-НЕ5 и 6, ве достаточно для изменения молекулярной структуры жидкокристаллического слоя цифрового электроуправляемого 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 t4 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 t7 присутствует напряжение логической "1", то пространственный модулятор 16 света рассеивает излучение источника 15 светового потока и на сигнальном входе усилителя 14 яркости иэображения 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 "t", в результате чего триггер 4

3 начинает переключаться под действием импульса генератора f, 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 входы преобразователей 12 и 13 уровня на5 пряжения и далее на клеммы 17< и 17> пространственного модулятора 16 света. Таким образом, на клеммах 17 и

17Э имеются противофазные последова54847

6 тельности одинаковых прямоугольных импульсов длительность которых рав на пеРиоду следования импульсов гене5 ратора 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 напряжения логической "1" на вход 2, светоизлучатель 8 должен погаснуть

t но наличие в его цепи линии l1 задержки подцерживает его в возбужденном состоянии.

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 2625 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 кото30 рых через пятый оптический затвор 25, который является открытым, что обеспечивается подачей соответствующего сигнала на электрод 30, попадает на первый выход блока 18 оптических преобразований, который является параллельным оптическим выходом устройства, где наблюдается изображение точки. Вторая часть светового потока через второй выход первого делителя.

22, пятый вход и выход второго делителя, вход и пятый выход объединителя 24 световых потоков посредством отражателей 19 и 20 через первый вход и выход объединителя 21 посту5 пает на информационный вход усилителя 14 яркости изображения. В этот момент светоизлучатель 8 гаснет, но наличие световых потоков на информационном и сигнальном входах усилите0 ля 14 обеспечивает наличие светового потока на выходе. усилителя 14, т.е ° на выходе устройства наблюдается изображение точки.

Если подать соответствующие сиг налы на электроды 31-34 и открыть оптические затворы 26-29, то вторая часть светового потока, поступившая на вход второго делителя 23 разделитI ся на пять частей, первая из кото1654847 рых 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 отра. жателей 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 объединителя 24. Третья часть посред- 20 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 обеспе- 30 чивает 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 40

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 рас- 45 стоянии 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

or нее, не соответствуют световые потоки сигнального входа усилителя

14,. потому что соответствующие ячейки 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 проходит оптическое изображение, которое через первый делитель 22 световых потоков попадает на вход второго делителя 23 световых потоков, далее через четвертый выход второго делителя 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 уст- . ройства, 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 изобра- . жения 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 соответствую165484 7 щий сигнал подается на шину 31 управ- ческих преобразований, электрические ления устройством и оптический зат- входы которого являются управляющими вор 26 становится прозрачным. входами устройства, о т л и ч а юЕсли необходимо процесс развертки щ е е с я тем, что, с целью упропроизводить вниз, то соответствующий щения, в него введены усилитель ярсигнал подается на шину 32 управле- кости изображения, два отражателя ния устройством и оптический затвор света, элемент задержки, вход которо27 становится прозрачным. ro соединен с входом сброса триггера, Развертка может производиться од- 10 а выход подключен к другому входу новременно вправо и влево или вверх светоизлучателя, объединитель светои вниз, для этого подается одновре- вых потоков, два преобразователя менно сигнал на шины 26 и 28 или 26 уровня напряжения, входы которых соеи 27. Если необходимо процесс раз- динены с выходами элементов И-НЕ, вертки производить одновременно в че- 15 пространственный модулятор света, пертырех направлениях (вверх, вниз, вле- вый управляющий вход которого являво и вправо), то подают соответству- ется общим входом устройства, а два ющие сигналы на шины 31-34 управле- других управляющих входа подключения устройством. ны соответственно к выходам преобраЕсли через параллельный оптичес- зователей уровня напряжения, источник кий вход устройства, которым является светового потока, оптически свявторой вход объединителя 21, ввести занный с информационным входом произображение, то устройство позволяет странственного модулятора света, выосуществить сдвиг всего изображения ход которого оптически связан с инв любом направлении. 25 формационным входом усилителя яркосЗакон, по которому осуществляется ти изображения, выход которого оптиразвертка, определяется управляющими чески связан с оптическим входом сигналами развертки, которые подаются GJIoKB оптических преобразований, перна шины 31-34 управления устройст- вый выход которого является выходои вом. Благодаря восьми отражателям 3Q устройства, а второй выход через

35-42, двум делителям 22 и 23, объе- два отражателя света оптически свя— динителю 24 световых потоков и четы- зан с пеРвым входом объединителЯ рем оптическим затворам 26-29, этот световых потоков, втоРой вход катарозакон может быть произвольным. Цали- го ЯвлЯетсЯ информационным входом чие пятого оптического затвора 25

35 устройства, а выход оптически связан позволяет получить разрывную траекто- с УправлЯюЩ"м o oì рию развертки. Таким образом, выход- кости изобРажения, котоРый также ной апертурой луча является выход оп- оптически связан с выходом светоизлутического затвора 25. Разрывная чателя. раектория дос»игае»ся тем что на уп 4р 2. Ус Ройс ва по п, 1, о л и равляющую шину 30 подается сигнал ч а ю щ е е с я тем, чта блок оптидлнтельностью разрыва траектории, т.е. ческих пРеобРазований содеРжит первый на этот период времени затвор 25 ста- делитель световых потоков, имеющий новится непрозрачным. один вход и два выхода, второй дели45 тель световых потоков, имеющий один ф o p м у л а и з о б р е т е н и я вход и пять вьйодов, объединитель световых потоков, имеющий пять вха1. Устройство для преобразования дов и один выход, пять оптических заизображений, содержащее генератор творов, восемь отражателей, причем импульсов, выход которого соединен с первый выход первого делителя свето50 установочным входом триггера, вход вых потоков оптически связан с аптисброса которого соединен с первыми ческим входом оптического затвора, входами двух элементов И-НЕ и явля- выход которого является первым выхоется установочным входом устройства, дом блока, второй выход связан с. вховторые входы элементов И-НЕ подключе- Дом втоРого ДелителЯ световых потоны соответственно к прямому и инверс- ков, пеРвый оптический выхоД котаро55 ному выходам триггера, светоизлуча- го посредством первого и второго оттель, один вход которого подключен к ражателей через второй оптический шине питания устройства, блок апти- затвор связан с первым входам абъе! 654847 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 четвертый оптический затвор связан с третьим входом объединителя световых потоков так, что изображение по апертуре оказывается смещенным влево относительно оптической 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 <

1654847

Составитель А.Краснов

Редактор Л.Гратилло ТехредЛ.Сердюкова Корректор.Н.Ревская

Заказ 1953 Тираж 394 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККХ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101