專利名稱：文字圖形輸入與顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光電掃描、磁性驅(qū)動(dòng)顯示裝置。
對于文字圖形輸入與顯示，國外最先進(jìn)的電荷耦合器(CCD)具有高分辨率、高效率，但是國內(nèi)尚不能生產(chǎn)。目前國內(nèi)所采用動(dòng)態(tài)顯示裝置，如電腦廣告牌、電腦燈光顯示屏、大型單元顯像管顯示屏等，都是運(yùn)用微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的串行傳輸和矩陣掃描，操作程序較復(fù)雜實(shí)時(shí)性差，造價(jià)很高。另外有試用光電管輸入的方案，但是由于光電管芯片尚不能加工得很小所以分辨率較低，很難成為實(shí)用裝置。
本實(shí)用新型采用下列三項(xiàng)新穎技術(shù)(一)在光電耦合輸入技術(shù)中利用光柵光導(dǎo)纖維引導(dǎo)增距及光電管陣列，進(jìn)行文字圖像的背景識別與信息提??；(二)運(yùn)用并行多路信號傳輸與列同步掃描下的可變放大倍率模式；(三)運(yùn)用磁性頭驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)凸字顯示單元及復(fù)位技術(shù)。在國內(nèi)首先實(shí)現(xiàn)了對文字圖像并行掃描輸入與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)放大顯示。采用的光纖光電管及電磁驅(qū)動(dòng)等元件比微機(jī)處理系統(tǒng)的制造成本降低很多(例如應(yīng)用本實(shí)用新型開發(fā)的大型動(dòng)態(tài)廣告牌的成本只有同規(guī)模電腦動(dòng)態(tài)廣告牌的成本的10％)；掃描器的分辨率可以達(dá)到5線／毫米；磁性頭驅(qū)動(dòng)的凸字顯示單元能產(chǎn)生立體視覺感；掃描器與顯示器同步工作實(shí)時(shí)性能好；而且本實(shí)用新型的應(yīng)用范圍十分廣闊，可以作為任意手寫體或印刷體文字圖像直接輸入的動(dòng)態(tài)顯示屏、廣告牌、非光學(xué)投影儀等，也可以作為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的掃描輸入用，更可以進(jìn)一步制成彩色屏幕，或者制成放大繪圖裝置。
本實(shí)用新型如附


圖1“文字圖形輸入與顯示裝置系統(tǒng)框圖”所示，附圖標(biāo)記Ⅰ－文字圖像；Ⅱ－文字圖像掃描器；Ⅲ－多路放大器；Ⅳ－磁性驅(qū)動(dòng)顯示器；Ⅴ－同步電路；Ⅵ－電源；Ⅶ－光源。光源將光線投射到背景上，對于有無文字或圖像之處反射光不同，由掃描器接收并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后送入多路放大器，經(jīng)電壓比較、縱向變倍率放大和功率放大后，由多芯電纜傳輸推動(dòng)磁性驅(qū)動(dòng)頭動(dòng)作，帶動(dòng)磁性旋轉(zhuǎn)顯示單元。同步電路起著控制掃描器與顯示器機(jī)械機(jī)構(gòu)同步工作以及橫向變倍率放大的作用，于是在對文字圖像掃描的同時(shí)，顯示屏幕上便出現(xiàn)放大的文字圖像。
文字圖像輸入掃描器如附圖2～7所示，附圖標(biāo)記1.光導(dǎo)纖維；2.光電管；3.光柵體；4.定位銷；5.分隔槽；6.分隔片；7.膠封。掃描器是在光電耦合技術(shù)中利用光柵光導(dǎo)纖維引導(dǎo)增距原理及光電管陣列進(jìn)行并行掃描。采用光導(dǎo)纖維是由于它直徑細(xì)、具有可撓性、受光角小和耦合光電器件工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，因而等效增大了線陣并行排布光電元件時(shí)的允許空間和兩光電元件間的中心距，即所謂“增距”。較小的受光角可以降低掃描點(diǎn)相互間的視影旁道干擾；在光導(dǎo)纖維前端加裝光柵體可以進(jìn)一步減小光導(dǎo)纖維的等效受光角，從而對改進(jìn)掃描器的分辨率和增大掃描器與被攝文字圖像之間的距離都有作用。掃描器分為線陣式和交錯(cuò)式兩種，其區(qū)別在于其光柵體的結(jié)構(gòu)，交錯(cuò)式的加工工藝較復(fù)雜，但是分辨率可由線陣式的3線／毫米提高到5線／毫米。
線陣式掃描器的總體圖為附圖2、結(jié)構(gòu)分解圖為附圖4、機(jī)械圖為附圖5。由結(jié)構(gòu)分解圖可見光柵體(3)由上下兩光柵塊構(gòu)成，裝配時(shí)依靠定位銷(4)聯(lián)接，上下光柵塊槽深均為光導(dǎo)纖維的半徑，槽寬剛好能放下線陣排列的光導(dǎo)纖維，光柵塊的分隔槽(5)內(nèi)扦入分隔片(6)將每一根光導(dǎo)纖維的前端完全隔開(光柵體內(nèi)側(cè)及分隔片應(yīng)作黑色化學(xué)處理)，則可以減小相互間的視影旁道干擾而提高分辨率。光導(dǎo)纖維用膠封(7)固定于光柵塊上。光導(dǎo)纖維在光柵體上的扦入深度L大于5倍光導(dǎo)纖維直徑時(shí)光導(dǎo)纖維的等效受光角得到改善(減小)，可以減小視影旁道干擾顯著提高分辨率；當(dāng)需要對比較近距離的文字圖像掃描等特殊情況時(shí)，令L＝0也很有實(shí)際意義，此時(shí)光柵作用消失，光柵體作為光導(dǎo)纖維的固定物存在，僅依靠光導(dǎo)纖維的受光角來保證分辨率指標(biāo)即可。
交錯(cuò)式掃描器的總體圖為附圖3、結(jié)構(gòu)分解圖為附圖6、機(jī)械圖為附圖7。其結(jié)構(gòu)基本與線陣式相同，其區(qū)別在于交錯(cuò)式的上下兩光柵塊的光柵孔交叉錯(cuò)開，每個(gè)孔深和孔寬均為光導(dǎo)纖維的直徑，當(dāng)上下兩光柵塊合攏時(shí)光導(dǎo)纖維形成交錯(cuò)分布排列的兩行，每根光導(dǎo)纖維都交錯(cuò)隔離分開，由于省去了分隔片，單位長度內(nèi)可以排布更多的光導(dǎo)纖維，因此分辨率就比線陣式高。交錯(cuò)式更有利于實(shí)現(xiàn)對彩色圖像的掃描輸入，只須將光電管按三基色要求作濾色處理即可。
多路放大器及同步電路如附
圖12.、13.、14.、所示，附圖標(biāo)記Ⅷ－縱向放大器；Ⅸ－振蕩器；Ⅹ－二分頻器；Ⅺ－三分頻器。多路放大器同時(shí)將掃描器中每個(gè)光導(dǎo)纖維光電管的信號進(jìn)行電壓比較、電壓放大和功率放大，然后輸送給相應(yīng)的磁性驅(qū)動(dòng)顯式單元。附
圖12.中CU為光電管，集成運(yùn)算放大器IC－A由反相輸入端輸入，構(gòu)成電壓比較及電壓放大，電位器W2用于設(shè)置電壓比較點(diǎn)。調(diào)整可變電阻W1可改善光電管參數(shù)的分散性影響，有利于整機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。附
圖12.中Ⅷ是一個(gè)可以改變縱向放大倍數(shù)的電路。附
圖13.是其原理圖，若改變其中開關(guān)K3的接點(diǎn)，接通繼電器J1可以實(shí)現(xiàn)縱向顯示圖像放大1×N倍；K3接通繼電器J2可以實(shí)現(xiàn)縱向顯示圖像放大2×N倍；K3接通繼電器J3可以實(shí)現(xiàn)縱向顯示圖像3×N倍。N是圖像固定放大倍率＝顯示屏邊長／掃描邊長。附
圖13.是按18路信號舉例說明。附
圖12.中三極管BG1為功率放大管，二極管D1、D2和電組R7共同構(gòu)成一抗干擾電路，用于防止因運(yùn)算放大器IC－A的溫度和時(shí)間漂移造成的電磁鐵(JD)誤動(dòng)作。R8是限流電阻，D3是反峰電流保護(hù)二極管。
同步電路如附
圖14.所示，附圖標(biāo)記Ⅸ－振蕩器；Ⅹ－二分頻器；Ⅺ－分頻器。XL1、XL2、XL3是顯示器同步電機(jī)線繞阻；SL1、SL2、SL3是掃描器同步電機(jī)繞組。振蕩器產(chǎn)生的脈沖方波經(jīng)三極管BG3放大整形輸入環(huán)形脈沖分配器IC－B的2腳作時(shí)鐘脈沖CP使用。IC－B的10.11.12.腳按時(shí)序先后送出脈沖，經(jīng)三極管BG4、BG5、BG6推動(dòng)后再經(jīng)BG7、BG8、BG9功放后驅(qū)動(dòng)顯示同步電機(jī)，控制掃描同步電機(jī)繞組SL1、SL2、SL3的電路原理與控制顯示同步電機(jī)相似，僅是在IC－C的2腳輸入端增加了一個(gè)開關(guān)K2可分別與Ⅸ、Ⅹ、Ⅺ接通而實(shí)現(xiàn)橫向1×N倍、2×N倍、3×N倍等變倍放大功能。
磁性驅(qū)動(dòng)顯示器如附圖8～11所示，附圖標(biāo)記8.旋轉(zhuǎn)顯示體；9.顯示單元座；10..舌狀部位；11..小鐵片；12..顯示面；13..轉(zhuǎn)軸；14..安裝架；15..安裝螺孔；16..彈簧；17..永磁動(dòng)鐵；18..接線柱；19..主支座；20..下支托架；20..電磁鐵線包。由旋轉(zhuǎn)顯示單元(附圖8)和磁性驅(qū)動(dòng)頭(附圖9)兩部份組成，磁性驅(qū)動(dòng)顯示器的組合總裝圖為附
圖11.。
旋轉(zhuǎn)顯示單元中的旋轉(zhuǎn)顯示體(8)通過轉(zhuǎn)軸(13.)與顯示單元座(9)連接，顯示面(12.)應(yīng)采用視覺敏感顏色，其前端鑲有一塊小鐵片(11.)，在磁性驅(qū)動(dòng)頭的吸引作用下使旋轉(zhuǎn)顯示體轉(zhuǎn)動(dòng)。附圖8中虛線位置為顯示位置，實(shí)線位置為托襯背景位置(復(fù)位狀態(tài))，顯示器由各顯示位置的顯示體組成文字或圖像。
磁性驅(qū)動(dòng)頭中的電磁鐵線包(20.)為附圖路12.中多路放大器的JD，當(dāng)該路放大器對應(yīng)的掃描器的探測點(diǎn)為黑色時(shí)，線包中有直流電流過，永磁動(dòng)鐵(17.)與線包產(chǎn)生的磁場極性相同而被推下至附
圖11.中虛線位置，吸引小鐵片將顯示體帶到顯示位置；當(dāng)掃描器的探測點(diǎn)為白色時(shí)線包中無電流，永磁動(dòng)鐵被彈簧頂起，顯示體處于托襯背景位置，不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
觀看狀態(tài)附
圖10.中旋轉(zhuǎn)顯示單元C處于顯示狀態(tài)，人眼可見其顯示面；A、B均處于復(fù)位狀態(tài)，人眼由P點(diǎn)沿F方向觀看，由于B顯示單元的舌狀部位擋住了人眼的視線而不能看見A顯示單元的顯示面，從而可見的是正確的顯示內(nèi)容。磁性驅(qū)動(dòng)顯示器的全部工作過程如下將數(shù)量與掃描器的光導(dǎo)纖維相同的磁性驅(qū)動(dòng)頭的主支座(19.)排成一行(交錯(cuò)式對應(yīng)的磁性驅(qū)動(dòng)頭為兩行)固定在同一個(gè)可以作水平運(yùn)動(dòng)的安裝架(14.)上。安裝架隨著掃描器的光柵體同步沿D方向移動(dòng)，各個(gè)磁性驅(qū)動(dòng)頭根據(jù)其相應(yīng)的掃描器光導(dǎo)纖維的輸入信號確定其相應(yīng)的顯示單元顯示面的位置。當(dāng)掃描器探測完全部文字或圖像時(shí)顯示屏幕上實(shí)時(shí)的顯示出完全相同的放大影像。當(dāng)需重復(fù)顯示或更換顯示內(nèi)容時(shí)，應(yīng)先將安裝架沿E方向退回，全部顯示單元進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)而完成清屏工作，而后可以進(jìn)行下一顯示操作。
本實(shí)用新型的實(shí)施例一－－非光學(xué)投影儀利用文字圖形輸入與顯示裝置，加配一些輔助機(jī)械和電子線路，可以制成多種動(dòng)態(tài)顯示設(shè)備。非光學(xué)投影儀為其一例，它與傳統(tǒng)的光學(xué)投影儀相比，更適合于在環(huán)境光線較強(qiáng)的場所，其原理是用顯示屏代替投影屏幕，解決了傳統(tǒng)光學(xué)投影儀相對亮度弱的問題。
非光學(xué)投影儀的技術(shù)特性如下┄1.掃描分辨率2線／毫米。
2.掃描器類型交錯(cuò)式光纖光柵體。
3.掃描器參數(shù)Φ0.5毫米塑料光纖240根，光柵孔深L＝15毫米，設(shè)計(jì)測距為5毫米，掃描面積120×160毫米。
4.顯式屏參數(shù)有效尺寸，高1200毫米，寬1600毫米，單元顯示面尺寸，5×5毫米。
5.幅掃描時(shí)間16秒(掃描器10毫米／秒，顯示屏100毫米／秒)6.放大倍數(shù)文字圖像10倍非光學(xué)投影儀的方框圖如附
圖1所示，文字圖像輸入掃描器是采用交錯(cuò)式光柵掃描器，光電管選用3DU2D三極管。磁性驅(qū)動(dòng)頭的安裝架上共裝240個(gè)磁性驅(qū)動(dòng)頭，按“奇數(shù)”和“偶數(shù)”分排為兩行，兩行之間錯(cuò)開5毫米。多路放大器的作用為電壓比較、電壓放大和功率放大等，附
圖12.表示多路放大器中的一路，(但無變倍率要求)。光電管CU接收“文字圖像”反射的光線并將其轉(zhuǎn)變成“亮電流”或“暗電流”，IC－A是用四運(yùn)算放大器之一接成的電壓比較器，它通過電為位器W2在同相輸入端設(shè)置電壓比較點(diǎn)，“光電流”在電壓比較器的反相輸入端上產(chǎn)生電壓降，“亮電流”對應(yīng)于輸出低電平，“暗電流”對應(yīng)于輸出高電平?？烧{(diào)電阻W1是針對光電管CU參數(shù)的分散性設(shè)置的，它可以協(xié)助W2確定統(tǒng)一的電壓比較點(diǎn)。電阻R7及二極管D1、D2的作用是為功率放大三極管BG1進(jìn)行信號預(yù)處理。三極管BG1向磁性驅(qū)動(dòng)頭的電磁鐵線包提供驅(qū)動(dòng)電流。光源可用8瓦日光燈管。掃描器和顯示器均具有各自獨(dú)立的拖動(dòng)系統(tǒng)，為了使掃描與顯示同步進(jìn)行(實(shí)時(shí)、并行處理)，拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)由同步電機(jī)控制電路完成，如附
圖14.所示。
本實(shí)用新型實(shí)施例二－－文字圖像輸入與放大繪圖裝置如附
圖15.、16.所示，附圖標(biāo)記23.吸盤；24.導(dǎo)軌；25.筆；26.磁性驅(qū)動(dòng)頭；27.安裝架；28.掃描輸入裝置。本裝置與實(shí)施例基本相同，僅是將其旋轉(zhuǎn)顯示單元更換為書寫或繪圖筆，固定在磁性驅(qū)動(dòng)頭上。使用時(shí)將其導(dǎo)軌支架上的吸盤，吸附在需繪圖的平面上(墻面或廣告牌面等)，磁性驅(qū)動(dòng)頭將隨著掃描器帶動(dòng)筆，繪制相同而放大的圖形。
權(quán)利要求1.一種文字圖形輸入與顯示裝置其特征在于它由下列部件組成--a)光柵光導(dǎo)纖維輸入掃描器；b)可變放大倍率多路輸入輸出放大器和同步電路；c)磁性頭能驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)顯示體或附加筆。
2.如權(quán)利要求1所述的文字圖形輸入與顯示裝置其特征在于其輸入掃描器由光柵體、光導(dǎo)纖維光電管耦合器組成，光導(dǎo)纖維為線陣式或交錯(cuò)式排列，光導(dǎo)纖維扦入光柵體深度大于光導(dǎo)纖維五倍以上，可以減小光導(dǎo)纖維等效受光角從而改善掃描器分辨率和增大掃描器與被攝文字圖像之間的距離。
3.如權(quán)利要求1所述的文字圖形輸入與顯示裝置其特征在于其多路放大器中具有能改變開關(guān)位置而改變顯示器縱向放大倍數(shù)的繼電器控制電路；其同步電路中具有改變振蕩頻率而改變顯示器橫向放大倍數(shù)的振蕩器、分頻器，并用同一振蕩源信號同時(shí)控制掃描同步電機(jī)和顯示同步電機(jī)而實(shí)現(xiàn)掃描顯示同步。
4.如權(quán)利要求1所述的文字圖形輸入與顯示裝置其特征在于其磁性驅(qū)動(dòng)顯示器由磁性驅(qū)動(dòng)頭和旋轉(zhuǎn)顯示單元組成，磁性驅(qū)動(dòng)頭內(nèi)線包受掃描器信號控制產(chǎn)生的電流形成磁場，推動(dòng)永磁動(dòng)鐵吸引旋轉(zhuǎn)顯示單元上小鐵片帶動(dòng)顯示面。
5.如權(quán)利要求1所述的文字圖形輸入與顯示裝置其特征在它具有能進(jìn)行放大書畫而附加在磁性驅(qū)動(dòng)頭上的筆。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光電掃描、磁性驅(qū)動(dòng)顯示裝置。它能直接實(shí)時(shí)輸入手寫或印刷的文字圖像，稿件輸入掃描器的分辨率可以達(dá)到5線/毫米。顯示影像能產(chǎn)生立體視覺。放大的文字圖像可在顯示屏幕上直接顯示也可以和微機(jī)聯(lián)接使用。
文檔編號G09G3/02GK2045880SQ89201740
公開日1989年10月11日 申請日期1989年2月18日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月18日
發(fā)明者沈建平 申請人:沈建平