Электрооптическое устройство ввода-вывода изображений

ОЮЭ СОВЕТСНИ 1 ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУ БЛИН 9) (11) 2 г К АВТОР- 26оники АН БССРА.В. Гук,И. Коленников итанииР 1/03, 1981 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(57) Изобретение предназначено дляввода-вывода двумерной информациина основе многоканальных систем оптических затворов с помощью ЭВМ иможет быть использовано для обработки цифровой, графической и другихвидов 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 эатворов, проекционную оптическую системус регистрирующим материалом, устройство управления, дополнительно цепиоптической обратной связи для формирования сигнала фона, содержащейфокусирующую оптическую систему, фотоприемник, блок корректировки и запоминания фона и дифференциальныйусилитель, выход которого подключается к ЭВМ, а также последовательноразмещенных преобразователя кодовплотности и запоминающего устройства, связанного с устройствами управления, причем входы преобразователяходов плотности подключаются к ЭВМ,Подключение неинвертирующего входаусилителя к выходу фотоприемника, аинвертирующего входа усилителя - квыходу блока корректировки,и эапомиг-" .ч Вона 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, 1 ил, 1323998Изобретение относится к устройст-вам ввода в выво многоградаггионныхизображений из .3 ВМ на основе многоканальных систем оптических затворови, в частности, может бить исггользонано для обработки пифровой, графической и других видов информации.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства за счет ввода-вывода многограда Оционных изображений.На чертеже приведена Функциональная схема электрооптического устройства ввода-вывода изображений,Источник света с коллиматором 1содержит лазер ЛГи оптпчесгтюсистему, создающую плоскопараллельный световой поток, перекрывающийвсю апертуру электрооптического модулятора 2. 20Электрооптический модулятор 2прецставляет собой линейку ш оптических затворов, выполненную на основе ЦТСЛ сегнетскерамических пластинс нанесенной на их поверхность системой встречно-штыревых электроцов,Апертура каждого из затворов образована промежутком между двумя соответствующими соседними электродами.злНулевой по счету электрод подключенк земляному потенциалу, а остальные ш электродов - к соо гветствующимвходам электрооптического модулятора2. Линейка оптических затворов расположена между скрещенными поляризатором и анализатором,установленнымсоответственно против оптическоговхода 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.Блок 6 корректировки и запоминания уровня фона образован усилительным каскадом с козгфиц:.:еглтом усиления, равным Кна мскросхеме 140 УД 8 и кондг нсаторным запсч лчающим устройством с входным и выход.ым каскадами на транзисторах КП 305 Д. Вход конденсаторного .заггоминающего устройс.ва через усилительный каскад ;оедине; с входом бпока 6, а выход - с выходом этого блока,г 1 и 4 гференцггазгг ный усилитель 7 выполгген на микросхеме 140 УД 8 и имеет коэффициент усиления, равный Кг.Устройство 8 управления оптическими затворами представляет собой набор из ш высоковольтных кнаэикоФ мплементарных ключей на микросхемах К 1 НТ 661 А и набор элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИИ микросхем К 155 ЛП 5, 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 - разрядного регистра на микросхемах К 155 ИР 13.Запоминающее устройство 10 выполнено на микросхемах К 155 ИР 13 и имеет параллельно-последовательную организацию ввода- вывода данных. Запись глнформации осуществляется словами по г, бит в каждый из регистров памяти устройства 10. Вывод данных из регистров памяти осуществляется последовательно.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 11 кодов плотности собран на микро. схемах К 155 ИД 4, К 155 ИДЗ, К 155 ИР 13, К 155 ЛИ и К 155 ЛН.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 непрозрачной основе. В этом случае оптическая связь между оптическимисистемами 3 и 4 осуществляется за счет отражения света от регистрируощего 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 О гистрирующий материал светового потока.Источник света с коллиматором 1, электрооптический модулятор 2, проекционная оптическая система 3, регист рирующий материал 12, фокусирующая оптическая система 4 и фотоприемник 5 расположены последовательно и оптически связаны между собой, регистрирующий материал 12 закреплен на бло ке 13 его перемещения, выход фото- . приемника 5 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 7 и входом блока 6 корректировки и запоминания уровня фона, выход25 которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя 7, выходы преобразователя 11 кодов плотности соединены с соответствующич 30 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.40Синхронизация функционирования всех блоков устройства осуществляется тактовыми импульсами, поступающими от ЭВМ, к которой подключаются вход и выход устройства.45Рассмотрим режимсчитывания изобра жения.При этомуправляющая система 9" включается в режим сдвигаинформации и работает такимобразом,что последовательно накаждой четный такт 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 четнь:Л 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 шостальных закрытых затворов. Далее то излучение проецируется оптической системой 3 на поверхность очи-аемого материала 12 (диапозитив) т ;.-,: образом, что проекция светового потока, прошедшего через опти=еские затворы, имеющие апертуры в виде прямоугольников, в плоскости диапозитива представляет собой строку из щ точек. Фокусирующая оптическая система 4 направляет весь световой поток, прошедший через диапозитив на светочувствительную мишень ФЭУ. В соответствии с работой управляющей системы 9 на выходе ФЭУкаждый четный такт появляется сигналФП1, , соответствующий открытому в данный момент оптическому затвору и определенному участку диапозитива с определенной оптической плотностью. Каждый нечетный такт на выходе ФЭУприсутствует сигнал 1 . Эти сигнаФПлы 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 К сигнал Р , поступающий на его вход в теченйе нечетного такта, и весь последующий четный такт сохраняет на своем выходе результиЦОрующий сигнал К 1 , Таким образом,на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 7 каждый четныййП такт поступает сигнал 1 , а на инРП вертирующий вход - сигнал Е от блока 6 корректировки и запоминания уровня фона. На выходе дифференциального усилителя. 7 формируется каждый четный такт разностный сигнал 1.РПЕК 1 , усиленный в соответствии сЩПкоэФФициентом К усиления дифферен 1323998циального усилителя 7 и равныйфп рП1 =К (1 -К 1 ). Сигнал 1., грог ;1 ф порциональный оптической плотности диапозитива в считываемой точке,каж дый четный такт заносится с выхода диФФеренциального усилителя 7 в память ЭВМ. Каждый нечетный такт инФормация от усилителя 7 в 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 все двумерное многоградационное изображение,25В режиме воспроизвепения 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 поступает от ЭВМ к преобразователю 1 кодов плотности, В нем код плотноститрансформируется в циФровую би 35 нарную ;следовательность длиной, равной максимальному числу воспроизводимых градаций 1, причем есликод плотности равен, например, числу 1;(1,С 1), то в этой последователь ности первые 1; мест занимают , а остальное 1-1; мест - "0". Информация от преобразователя 11 кодов плотности поступает в запоминающее устройство 10 и занимает в нем первую ячейку памяти с количеством разрядов также 1. В течение второго и остальных штактов аналогичным образом последовательно заполняются все разряды памяти запоминающего уст О ройства 10 е При этом в течение рэс смотренных первых ш 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 инФормацик из ячеек запоминающего устройства 10 и осуществляется воспроизведение первой строки изображения, При этом ятечение первого и каждого последующего нечетного из 21 тактов на вгвыхоцов запоминающего устройства 10последовательно поступают инФормация,записанная сначала в первых, а затеми последующих разрядах каждого изего 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 управляющуюсистему 9 и устройство 8 управленияоптическими затворами поступаютпоследовательности импульсов, управляющие оптическими затворами модулятора 2 так, что в соответствии соптической плотностью записываемойстроки каждый кз них включается и выключается такое число раз, котороенеобходимо, чтобы с помощью источника 1 света обеспечить заданнуюэкспозицию каждой из точек этой строки на регистрирующем материале 12,На последнем из 21 тактов записьпервой строки заканчивается. Циклзаписи следующей строки повторяетсяаналогично рассмотренному, При этомв течение первых ш тактов регистрирующий материал 12 перемещается нашаг вперед, Таким образом построчновыводится из ЗВМ и воспроизводитсяна регистрирующем материале 12 вседвумерное многоградационное изображение. Технико-экономическая эфФектив-, ность предлагаемого устройства заключается в том, что оно в одном канале объединяет Функции считывания и воспроизведения изображений и позволяет осуществлять высококачественный ввод- вывод 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 каждымнз блоков устройства искажений. Кроме того, устройство позволяет осущест - влять периодический автоматическийконтроль канала воспроизведения, по .скольку запись и считывание специаль-,ных контрольных иэображений осуществляются одновременно,323998 Составитель А, ГусевОгар Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муск атк 3/51ВНИИПИпо11303 21 Иодписноета СССРытийя наб., д,акаэ Государственного коми лам изобретений и отк Москва, Ж, Раушск 1 роизводственно-полиграфическое предприятие ул.Проектная,жгорс Ф о р и у л а и з о б р е т е и и я Электрооптическое устройство ввода- вывода 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, выходы которой соединены с соответствующими входами устройства управления 15 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 фокусирующая опти теская систегла, фотоприемник, бпок корректировки и запоминания уровня фона, дифференциальный усилитель запоминающееустройство и преобразователь кодовплотности, причем фотоприемник черезфокусирующую оптическую систему ирегистрирующий материал оптически связан с проекционной оптической системой, выход фотоприемника соединен снеинвертирующим входом дифференциального усилителя и входом блока корректировки и запоминания уровня фона,выход которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, выходы преобразователя кодовплотности соединены с соответствующими входами запоминающего устройст-,ва, выходы которого соединены с соответствующими входами управляющейсистемы.