SU1589307A1

SU1589307A1 - Device for presentation of information on projection screen

Info

Publication number: SU1589307A1
Application number: SU884476069A
Authority: SU
Inventors: Александр Вениаминович Садчихин; Алексей Михайлович Труфанов
Original assignee: Предприятие П/Я В-2655
Priority date: 1988-08-22
Filing date: 1988-08-22
Publication date: 1990-08-30

Abstract

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике, а именно к обработке и отображению информации с помощью пространственно-временных модул торов света на структурах фотослой - жидкий кристалл, и может быть использовано в устройствах отображени информации, работающих в реальном масштабе времени. Цель изобретени - повышение качества отображаемой информации за счет обеспечени термостабильности контраста формируемого выходного изображени в широком диапазоне температур, котора достигаетс введением генератора 25 модулирующего напр жени низкой частоты, элементов 12 и 13 считывани и формирователей 14 и 15 управл ющих сигналов, каждый из которых состоит из усилител 16 (17), детекторов 18 (19) и 20 (21) и сумматора 22 (23) с соответствующими св з ми. Изобретение позвол ет независимо от температуры поддерживать максимальный контраст выходного изображени путем управлени величиной питающего напр жени генератора 24 и записывающего светового потока от ЭЛТ 4 с волоконно-оптической план-шайбой. 2 ил.The invention relates to automation and computer technology, in particular, to processing and displaying information using space-time light modulators on a photolayer-liquid crystal structure, and can be used in real-time information display devices. The purpose of the invention is to improve the quality of the displayed information by providing the thermal stability of the contrast of the formed output image in a wide temperature range, which is achieved by introducing a low-frequency modulating voltage generator 25, read elements 12 and 13, and shapers 14 and 15 of the control signals, each of which consists of the amplifier 16 (17), the detectors 18 (19) and 20 (21), and the adder 22 (23) with their respective connections. The invention allows, regardless of temperature, to maintain the maximum contrast of the output image by controlling the magnitude of the supply voltage of the generator 24 and the recording light flux from a CRT 4 with a fiber-optic washer. 2 Il.

Description

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а имен; но к технике обработки и отображения информации с помощью пространственновременных модуляторов света на структурах фотослой - жидкий кристалл, и может быть использовано в устройствах отображения информации, работающих в реальном масштабе времени.The invention relates to automation and computer technology, and names; but to the technique of processing and displaying information using space-time light modulators on structures, the photo layer is a liquid crystal, and can be used in real-time information display devices.

Цель изобретения - повышение каче. ства информации за счет обеспечения ( термостабильности контраста формируемото выходного изображения в широком ; диапазоне температур.The purpose of the invention is improving the quality. information quality by providing (thermal stability of the contrast formed from the output image in a wide; temperature range.

На фиг о 1 представлена блок-схема ( устройства; на фиг, 2 - характеристи\ ки оптического пропускания простран: ственно-временного модулятора света ( для разных температур.On Fig about 1 presents a block diagram (device; in Fig, 2 - characteristics \ optical transmission space: space-time light modulator (for different temperatures.

Устройство содержит видеоконтрольный блок 1, включающий контроллер 2 ЭЛТ,' вход которого является входом устройства (не показан), первый выход ; контроллера 2 ЭЛТ соединен с ότκποняющей системой 3 ЭЛТ 4, а второй вы.ход - с первым 'входом видеоусилителя ( 5, выход которого подключен к модулятору 6-ЭЛТ 4 с волоконно-оптической планшайбой (не показана), которая оптически связана с пространственновременным модулятором 7 света со стороны фотослоя, который считываемой стороной оптически связан через интерференционный поляризатор 8 с источником 9 света, (осветителем), а ( также через интерференционный поляризатор 8 и проекционный объектив 10 с проекционным экраном 11.The device comprises a video monitoring unit 1, including a CRT controller 2, the input of which is the input of the device (not shown), the first output; The CRT 2 controller is connected to the CRT 3 recording system 3, and the second output is connected to the first input of the video amplifier (5, the output of which is connected to the 6-CRT 4 modulator with a fiber optic faceplate (not shown), which is optically connected to a space-time modulator 7 of the light from the side of the photolayer, which is read optically through the interference polarizer 8 with the light source 9, (illuminator), and (also through the interference polarizer 8 and the projection lens 10 with the projection screen 11.

Устройство также Содержит элементы 12 и 13 считывания - фотодиоды фона и тестового знака, формирователи 14 и 15 управляющих сигналов, каждый из которых содержит усилитель 16 (17), детектор 18 (19) положительного уровня, детектор 20 (21) отрицательного уровня и сумматор 22 (23), генератор 24 синусоидального .напряжения и генератор 25 модулирующего напряжения низкой частоты.The device also contains reading elements 12 and 13 — background and test sign photodiodes, control signal generators 14 and 15, each of which contains an amplifier 16 (17), a positive level detector 18 (19), a negative level detector 20 (21), and an adder 22 (23), a sine wave voltage generator 24 and a low frequency baseband voltage generator 25.

Контроллер 2 ЭЛТ содержит блок напряжения, вход которого является входом устройства, а выход соединен с буферным запоминающим устройством, выход которого соединен с входом блока управления, с первым входом генератора векторов,с’первым входом генератора символов. Выход блока управления соединен с вторыми входами гене раторов векторов и символов. Выход' генератора векторов соединен с первыми входами цифроаналоговых преобра·^ зователей координат X и Y. Выход генератора символов соединен с вторыми входами цифроаналоговых преобразователей координат X и Y, выходы которых являются первым выходом контроллера 2 ЭЛТ, второй выход блока управления является вторым .выходом контроллера 2 ЭЛТ.The CRT controller 2 contains a voltage unit, the input of which is the input of the device, and the output is connected to a buffer memory, the output of which is connected to the input of the control unit, with the first input of the vector generator, with the first input of the symbol generator. The output of the control unit is connected to the second inputs of the vector and symbol generators. The output of the vector generator is connected to the first inputs of the digital-to-analog converters of the X and Y coordinates. The output of the symbol generator is connected to the second inputs of the digital-to-analog converters of X and Y coordinates, the outputs of which are the first output of the CRT controller 2, the second output of the control unit is the second. 2 CRT.

Усилитель 16 (17) представляет собой усилитель постоянного тока, выполненный на операционном усилителе, снабженном цепями коррекции и регулировки смещения (не показан).Amplifier 16 (17) is a direct current amplifier made on an operational amplifier equipped with correction and bias adjustment circuits (not shown).

Детекторы 18 (19) и 20 (21) положительного и отрицательного уровней содержат резистор, один выход, которого является входом, а второй выход резистора является выходом детектора 18 или 20 положительного.или отрицательного уровня. Между вторым выходом резистора и общей шиной устройства включены параллельно конденсаторы и диод. Вдетекторе 18 положительного уровня диод соединен с общей шиной анодом, а. в детекторе 20 отрицательно»го уровня диод соединен с общей -шиной катодом (не показан) . Сумматор 22' (23) выполнен на базе операционного усилителя по традиционной схеме.The detectors 18 (19) and 20 (21) of the positive and negative levels contain a resistor, one output of which is the input, and the second output of the resistor is the output of the detector 18 or 20 of a positive or negative level. Between the second output of the resistor and the common bus of the device, capacitors and a diode are connected in parallel. In the detector 18 of a positive level, the diode is connected to the common bus anode, and. in the detector 20 of the negative level, the diode is connected to a common-bus cathode (not shown). The adder 22 '(23) is made on the basis of an operational amplifier according to a traditional scheme.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Нагрев или охлаждение структуры фотослой - жидкий кристалл пространственно-временного модулятора 7 света в диапазоне рабочих температур ячейки жидкого кристалла приводит к изменению характеристик оптического пропускания этой структуры (фиг. 2), на которой показана зависимость оптического пропускания I в относительных единицах от действующего значения напряжения U, поданного на структуру для разных температур Т₄>Т₀ и Т.<Т_о, где Т_о - первоначальная температура структуры, для которой напряжение U_oсоответствует минимуму пропускания (фон), а приращение - величина приращения напряжения на слое жидкого кристалла, соответствующего максимуму пропускания, .обусловленному наличием на фотослое пространственновременного модулятора 7 света записывающего светового потока от ЭЛТ 4 с волоконно-оптической планшайбой. Видно, что сохранение неизменными величин U_o и для температур, о.тлич24 частотой -10-50 кГц Mono амплитуде напряжением 25, модулирующего напряжечастоты, полупериод котоили равен времени включе20 *Heating or cooling the structure of the photo-liquid crystal of the space-time light modulator 7 in the operating temperature range of the liquid crystal cell leads to a change in the optical transmission characteristics of this structure (Fig. 2), which shows the dependence of the optical transmission I in relative units on the actual voltage U applied to the structure for different temperatures T ₄ > T ₀ and T. <T _o , where T _o is the initial temperature of the structure, for which the voltage U _o corresponds to the minimum transmittance (background), and the increment is the magnitude of the voltage increment on the liquid crystal layer corresponding to the maximum transmittance due to the presence of light recording light flux from a CRT 4 with a fiber optic faceplate on the photolayer of the space-time modulator 7. It is seen that maintaining the values of U _o unchanged for temperatures, o.tich24 with a frequency of -10-50 kHz Mono amplitude of voltage 25, modulating voltage frequency, half the period of which is equal to the time on 20 *

ных от Т_о, приводит к существенному ухудшению контраста выходного изображения, который равен отношению I(U₀ +άυ_%Η)/υ_β. |different from Т _о , leads to a significant deterioration in the contrast of the output image, which is equal to the ratio I (U ₀ + άυ _{% Η} ) / υ _β . |

Предлагаемое устройство позволяет независимо от температуры поддерживать максимальный контраст выходного изображения путем управления величиной питающего напряжения генератора 24 и записывающего светового потока от ЭЛТ 4 с волоконно-оптической планшайбой.The proposed device allows, regardless of temperature, to maintain the maximum contrast of the output image by controlling the supply voltage of the generator 24 and the recording light flux from the CRT 4 with a fiber optic faceplate.

Для установки напряжения , соответствующего наиболее темному фону 1_МИИ, используется цепь оптической обратной связи, формируемой с помощью фотодиода 12 (фона). Это происходит следующим образом. Напряжение питания генератора дулируется генератора ние низкой рой больше ния структуры пространственно-временного модулятора 7 света и _0КЛ = 10 100 мс. При этом величину модуляции AU_M выбирают исходя из значений допускаемого контраста определяемого значения I(U_O + 4U^_H+AU_M)/l(U₀±AU_M)^ - Кд_оп . На выходе фотодиода 12 устанавливается напряжение с частотой модуляции, причем смещение этого переменного напряжения относительно нулевого уровня, соответствующего максимальному контрасту, фиксируется детекторами 18 и 20 положительного и отрицательного уровней и отслеживается сумматором 22, на выходе которого присутствует сигнал, соответствующий величине смещения относительного нулевого уровня . Сигнал с выхода сумматора 22 управляет амплитудой напряжения генератора 24, возвращая пространственно-временной модулятор 7 света в оптимальное состояние. Поскольку значительное изменение температуры приводит к существенному изменению величины , соответствующей максимальному контрасту, то возникает необходимость в световом потоке от ЭЛТ 4, определяющем эту величину. Для этого вне рабочего кадра изображения с помощью контроллера 2 ЭЛТ формируется тестовый знак из нескольких элементов разрешения с яркостью, соответ· ствующей максимальному контрасту на .. выходе пространственно-временного модулятора 7 света. Это возможно благо30 даря тому,что мишень пространственновременного модулятора 7 света, экран ЭЛТ 4 имеют круглую форму, а рабочий кадр -изображения, как правило, - прямоугольную. Так, при диаметре рабочего поля ЭЛТ 4 45 мм, высоте и ширине интерференционного поляризатора 50 мм, формируемом кадре 30*30 мм и расходимости считывающего светового потока от осветителя 9 не хуже 2° (требования по расходимости заложены в принципе действия пространственно-временного модулятора 7 света и интерференj ционного поляризатора 8) фотодиоды 12 и 13 размещенные непосредственно после интерференционного поляризатора 8, не перекрывают световой поток рабочего кадра изображения.To set the voltage corresponding to the darkest background 1 of the _MII , an optical feedback circuit is used, which is generated using photodiode 12 (background). This happens as follows. The supply voltage of the generator is modulated by the generation of a low swarm of a larger structure of the space-time light modulator 7 and _0KL = 10 100 ms. Moreover, the modulation value AU _{M is} selected based on the values of the allowable contrast of the determined value I (U _O + 4U ^ _H + AU _M ) / l (U ₀ ± AU _M ) ^ - Cd _op . At the output of the photodiode 12, a voltage with a modulation frequency is set, and the offset of this alternating voltage relative to the zero level corresponding to the maximum contrast is detected by the detectors 18 and 20 of the positive and negative levels and monitored by the adder 22, the output of which is a signal corresponding to the magnitude of the relative zero level offset. The signal from the output of the adder 22 controls the voltage amplitude of the generator 24, returning the space-time light modulator 7 to the optimal state. Since a significant change in temperature leads to a significant change in the value corresponding to the maximum contrast, there is a need for the light flux from the CRT 4, which determines this value. To do this, outside the working frame of the image, using the CRT controller 2, a test sign is formed of several resolution elements with a brightness corresponding to the maximum contrast at the output of the spatio-temporal light modulator 7. This is possible due to the fact that the target of the space-time light modulator 7, the CRT screen 4 are round in shape, and the working frame of the image, as a rule, is rectangular. So, when the diameter of the CRT working field is 4 45 mm, the height and width of the interference polarizer 50 mm, the frame formed 30 * 30 mm and the divergence of the reading light flux from the illuminator 9 is not worse than 2 ° (the divergence requirements are laid down in the principle of the action of the space-time modulator 7 light and interference polarizer 8) photodiodes 12 and 13 located immediately after the interference polarizer 8 do not block the luminous flux of the image working frame.

I Сформированный таким образом тестовый знак, как.и все изображение, имеет некоторую модуляцию по яркости, обусловленную введением модуляции в питающее напряжение пространственно; временного модулятора 7 света. На базе фотодиода 13 тестового знака формируется обратная связь, работающая аналогично описанной.Формируемый сигнал на выходе сумматора 23 управляетI The test sign formed in this way, like the whole image, has some brightness modulation due to the spatial introduction of modulation into the supply voltage; temporary light modulator 7. On the basis of the photodiode 13 of the test sign, a feedback is formed that works similarly to that described. The generated signal at the output of the adder 23 controls

I коэффициентом усиления видеоусилителя 5 таким образом, чтобы величина AU jh (фиг. 2) принимала значение, соответствующее максимальной величине пропускания l(U₀ + au_i(f+MJ_M).I by the gain of the video amplifier 5 so that the value AU jh (Fig. 2) takes on a value corresponding to the maximum transmittance l (U ₀ + au _{i (f} + MJ _M ).

Постоянная времени цепи обратной ¹ связи задается с требуемой точностью отслеживания рабочей точки и определяется постоянной времени разряда накопительных конденсаторов (не показаI ны) детекторов 18 и 20 положительного и отрицательного уровней. Соответственно, для периода модулирующего напряжения, равного 100 мс, постоянная времени обратной связи может быть выб.рана равной 1 с, чего вполне доста- ’ I точно для отслеживания медленно протекающих процессов теплопередачи в I условиях замкнутого воздушного пространства.The time constant of the feedback ¹ feedback circuit is set with the required tracking accuracy of the operating point and is determined by the discharge time constant of the storage capacitors (not shown) of the detectors 18 and 20 of the positive and negative levels. Accordingly, for a period of modulating voltage of 100 ms, the feedback time constant can be chosen equal to 1 s, which is quite sufficient for tracking the slowly proceeding heat transfer processes under conditions of closed air space.

В предлагаемом техническом решении надежная работа оптической обратной связи реализуется при таких значениях , U_o и Δϋ-jH, ^что исходный контраст удерживается с достаточной точностью в пределах значений 30:1 и не уменьшается в процессе работы ниже 27:1. Таким образом, в устройстве не ухудшается исходное качество изображения и оно сохраняется в широких пределахIn the proposed technical solution, the reliable operation of the optical feedback is realized at such values of U _o and Δϋ-jH ^{that the} initial contrast is kept with sufficient accuracy within the range of 30: 1 and does not decrease during operation below 27: 1. Thus, the device does not deteriorate the original image quality and it remains wide

Ί 1589307 θ изменения, температуры окружающей среды, ограничиваемых лишь диапазоном рабочих температур используемого жидкого кристалла.Ί 1,589,307 θ of change, ambient temperature, limited only by the operating temperature range of the liquid crystal used.

Изобретение обеспечивает надежное сохранение контраста выходного изображения без потери его качества в широком диапазоне температур, в частности, благодаря размещению датчиков обратной связи в кожухе устройства отображения, а не в плоскости экранного полотна.The invention provides reliable preservation of the contrast of the output image without loss of its quality in a wide temperature range, in particular, due to the placement of feedback sensors in the casing of the display device, and not in the plane of the screen canvas.

Claims

Claim

A device for displaying information on a projection screen ”comprising a video control unit with a fiber optic faceplate, sequentially located on the same optical axis. and optically coupled spatio-temporal light modulator, optically coupled to a fiber-25 optical faceplate, an interference polarizer, optically coupled to a light source, projection. a lens and a screen, a sinusoidal generator ³⁰ '] range voltage, characterized in that, in order to improve the quality of information by ensuring thermal stability of the contrast of the output image in a wide temperature range, the device contains a low-frequency modulating voltage generator, two readout elements and two control signal shapers , each of which contains an amplifier, the output of which is connected to the inputs of the first and second detectors, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, the inputs of the amplifiers are connected the outputs of the respective readout elements, the outputs of the adders are connected respectively to the control inputs of the sinusoidal voltage generator and the video control unit, the readout elements are optically coupled to the interference polarizer and installed between it and the projection lens, the information input of the sinusoidal voltage generator is connected to the output of the modulating voltage generator low frequency output - with the input of a space-time modulator,