多屏顯示的智能型全自動速示器的製作方法
2023-04-23 02:00:41
專利名稱：多屏顯示的智能型全自動速示器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種心理測試儀器特別涉及一種短時呈現視覺刺激的心理測試儀器。
背景技術：
「速示器」是一種短時呈現視覺刺激的心理測試儀器，是心理科學研究中的重要設備。它適合於研究個體對視覺信息加工的過程，可進行感知覺、注意、記憶、語言理解和思維等多種試驗與測試，廣泛地應用於軍事、體育、公安、教育、特殊行業以及工業管理等心理研究領域。多年來，國內外學者通過速示器進行了大量試驗，取得了不少研究成果。然而，傳統的速示器還存在著一些缺陷，這對心理學中的深入研究帶來了直接的影響。
速示器可分為單視場和多視場兩類。所謂單視場速示器就是在同一時間內只能提供一個刺激信息的速示器。多視場速示器則可在短而精確的時間內通過光學系統同時將多個視覺材料呈現給被試者。視場的多少決定了速示器的應用範圍。單視場速示器只適合於簡單的心理實驗，而多視場速示器則可適合於更高要求且範圍更廣泛的心理研究。這正是速示器研究的關鍵所在。
刺激信息的呈現時間是速示器的重要指標，能否實現短時呈現決定了速示器的使用範圍和級別。一般速示器只能達到10毫秒的刺激時間精度，這種速示器只能用於簡單的教學實驗。而少數速示器也標註可達到1毫秒的刺激時間精度，但是，其光源採用的是照相機專用閃光燈的眩光光源，這樣一方面不能保證各種刺激時間光源的一致性，另一方面閃光燈明度不易調節，對人眼刺激較強，影響測試效果。
在美國Massachusetts州的Gerbands公司已經生產製造了四視場速示儀(4-FieldTachistoscope)。該儀器控制呈現刺激的時間精度為1毫秒，光源採用短餘輝螢光燈方式。該儀器配有兩個手動換卡片器，兩個自動換卡器和一個手鍵。整臺儀器的工作是由微處理器控制的。但是，其畫面信息的提供與切換均為傳統的機械式自動和手動方式，存在信息切換易出故障、切換速度和可靠性以及光源的顯示時間精度低等問題。
首先是切換速度比較慢，即使是自動切換方式也是靠電機轉動帶動滾軸將信息片慢慢帶入信息窗口，另一方面滾軸很容易帶出2片信息片，使實驗失敗。光源採用的是螢光燈，即使是超短餘輝管，也有啟動時間和餘輝時間。因此，要對信息呈現的精度產生一定的影響。
1998年我們自行研製了二視場速示器。它能在短時間內切換不同刺激物信息，可對兩個視場分別單獨設定刺激時間和光源明度，光源採用短餘輝螢光燈方式，時間精度可達1毫秒，控制方式靈活多樣，並具有反應時測試和列印輸出測試結果的功能。它克服了單一視場和視覺刺激呈現時間精度不足的缺陷，大大提高了速示器的技術水平和實驗範圍，填補了我國該項空白，為心理實驗和心理科研提供了有力的手段。但是，該速示器也存在著一些不足。如信息提供的方式仍為傳統的機械方式，切換速度慢，且需人工操作；對信息卡片的平整度要求較高；智能化程度不高；信息切換仍易發生故障等問題；且由於光源採用非常規的直流方式驅動，在成品燈管有部分不能正常發光時，易造成浪費。另外，光源隨環境溫度不同發光的情況也略有不同，其穩定性有待於進一步地提高。
總之，無論是國外還是國內的研究表明，現有技術畫面信息的提供與切換均為傳統的機械式自動和手動方式，且信息載體均是卡片式的，沒有實現智能化。
多年來，我們一直在思考採用計算機多屏幕作為信息載體顯示信息，由計算機控制替代傳統的機械式切換信息的方式。但是，由於計算機的屏幕(CRT)的刷新頻率只有100赫茲(1％秒)，不能滿足千分之一秒的技術要求，因此，在這一問題上一直沒有突破。
發明內容
本實用新型是針對上述問題進行的研究，其目的是提供一種既能滿足千分之一秒時間精度，又能自動控制快速切換各種視覺信息、無故障的多屏幕顯示的智能型全自動速示器。
本實用新型的技術方案是多屏顯示的智能型全自動速示器，它包括速示器[1]所述速示器[1]包含光路構件、光源驅動、手鍵；其特徵是還包含LCD顯示器和獨立可控的背板光源；所述多屏顯示的智能型全自動速示器還增加了PC機、VGA信號分配器和控制單元[2]；PC機的一個輸出端與VGA信號分配器的輸入端相連，其另一個輸出端與LCD顯示器相連；VGA信號分配器的二路輸出，一路與PC機的顯示器相連，另一路與另一LCD顯示器相連；控制單元[2]的雙向埠與PC機的串口相連；控制單元[2]的輸入端與手鍵相連，其輸出端與光源驅動相連，光源驅動的輸出端與獨立可控的背板光源相連，LCD顯示器安裝在光路構件與獨立可控的背板光源之間。
本實用新型的多屏顯示的智能型全自動速示器，其特徵在於所述LCD顯示器是廢棄自帶不可控背板光源的LCD顯示器。
本實用新型的多屏顯示的智能型全自動速示器，其特徵在於所述獨立可控的背板光源是專門用超短餘輝發光器件或半導體發光器件製成「亮/滅、亮度」獨立可控的背板光源。
本實用新型的多屏顯示的智能型全自動速示器，其特徵是所述的PC機採用了具有二路或多路VGA顯示輸出端的PC機。
本實用新型的多屏顯示的智能型全自動速示器，其特徵是在LCD顯示器之前增加一個由視頻轉換器構成的視頻轉換單元[3]。
本實用新型的多屏顯示的智能型全自動速示器，所述視頻轉換單元[3]中可以是兩個或多個視頻轉換器。
本實用新型的優點和積極效果是多屏顯示的智能型全自動速示器的信息載體和信息顯示方式採用LCD顯示器，結束了信息載體卡片式，信息顯示手動或機械式的歷史。在PC機的控制下實現了全自動、無故障快速準確切換各種視覺信息，不存在對信息卡片的平整度要求、靠電機轉動帶動滾軸使信息卡片重疊、以及機械傳動部件故障維修等問題。信息顯示程序、信息呈現時間、工作方式(其中包括連續工作方式、間隔工作方式、循環無間隔工作方式、循環有間隔工作方式、背景工作方式)等，可根據不同的心理測試要求，由用戶通過PC機中速示器專用操作平臺設置，設計測試方案可靈活多樣，並對反應時數據進行處理，使實驗與研究內容和方法大大增加，智能化程度大為提高。
在該方案中，將LCD顯示器自帶的不可控背板光源廢棄，採用非常規的視頻顯示技術，專門由超短餘輝發光器件或半導體發光器件製成的「亮/滅、亮度獨立可控的背板光源，有效地提高光源顯示的時間精度，從而保證視覺刺激呈現時間的解析度為1/1000秒。整機按照用戶的設置通過PC機和控制單元[2]，它可以獨立完成「亮/滅、亮度」以及顯示時間的控制，突破了傳統速示器信息呈現的瓶頸，使速示器產生了跨越式發展，跨入高精度智能型的新行列，成功地完成了速示器中高質、快速的信息呈現方式，既解決了信息的全自動快速更換問題，也解決了千分之一秒的信息呈現時間精度，完全克服了現有技術由手動或全自動機械式信息切換方式的所有缺點和不足(切換速度慢及高故障率等問題)。
為降低成本LCD顯示器採用專用的視頻格式的液晶彩色顯示器，為此，在LCD顯示器之前增加一個由視頻轉換器構成的視頻轉換單元[3]，從而實現多屏顯示方案，即完成多視場速示器的任務，以適合於更高要求且範圍更廣泛的心理研究。
本實用新型的多屏顯示的智能型全自動速示器工作速度快、工作性能穩定、使用壽命長、控制靈活，可進行雙健或多鍵反應時測試，是心理測試領域更新換代的智能產品。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明
圖1是本實用新型的多屏顯示的智能型全自動速示器的方框圖圖2是本實用新型的多屏顯示的智能型全自動速示器實施例2的方框圖圖3是本實用新型的光源驅動與背板光源的電路圖圖4是本實用新型的控制單元[2]的電路圖具體實施方式
實施例1如
圖1，它是多屏顯示的智能型全自動速示器方框圖，它包括速示器[1]所述速示器[1]包含與原二視場速示器相同的1套光路構件、2組光源驅動、2個手鍵；不同的是有2組廢棄了自帶背板光源的專用VGA格式的LCD顯示器和2組專門用超短餘輝發光器件或半導體發光器件製成的亮/滅、亮度獨立可控的背板光源。另外，整機中增加一臺PC機、一臺PC機顯示器、一隻VGA信號分配器以及主要由單片機構成的控制單元[2]。PC機是具有二路或多路VGA顯示輸出端的PC機，VGA信號可經過雙輸出顯卡分成兩路，一個輸出端與VGA信號分配器的輸入端相連，其另一個輸出端與LCD顯示器B相連；VGA信號分配器的二路輸出，一路與PC主機的顯示器相連，另一路與另一LCD顯示器A相連；控制單元[2]的雙向埠與PC機的串口相連；控制單元[2]的2個輸入端與手鍵A、B相連，其2個輸出端分別與光源驅動A、B相連，光源驅動A、B的輸出端分別與獨立可控的背板光源A、B相連。如圖3所示，是本實用新型的光源驅動與背板光源的電路圖，上方的虛線框4內是背板光源，下方的虛線框5內是光源驅動。LCD顯示器A安裝在光路構件與獨立可控的背板光源A之間，LCD顯示器B安裝在光路構件與獨立可控的背板光源B之間。
PC機是由主試控制的整個測試的主控機，控制三個顯示器(PC機顯示器、LCD顯示器A、B)，但是，在實驗過程中PC機顯示器與LCD顯示器A中顯示的內容是一致的，因此，呈現刺激信息的仍然是LCD顯示器A、B中的內容。
PC機控制著PC機顯示器、LCD顯示器A、B和整機的工作，主要是根據不同的心理測試要求完成整機工作方式設置，如各視場明度可由用戶單獨、連續設置；工作方式可由用戶通過PC機中的速示器專用軟體操作平臺任意設置，其中包括A-B連續工作方式、A-B間隔工作方式、A、B循環無間隔工作方式、A、B循環有間隔工作方式、B背景工作方式等；A視場和B視場的信息呈現時間等；視覺刺激呈現時間的解析度可達到1/1000秒；能進行雙健反應時測試，並對反應時進行數據處理，與控制單元[2]即單片機之間進行數據傳輸；PC機通過一個雙輸出顯卡將計算機的VGA信號分成兩路後經過一定的處理，通過LCD顯視器A、B完成諸多心理測試工作。
如圖4所示，控制單元[2]是由單片機構成。它通過TXD、RXD二端子與PC機進行串行通訊；通過「手鍵A、手健B」二端子輸入反應信號，並記錄反應時間；P2.0、P2.1二端子與光源驅動(A、B)端子連接，完成對背板光源A、B的電流驅動，最終實現對A視場、B視場背板光源的控制作用。
VGA信號分配器主要完成將PC機輸出的一路VGA信號變換成完全相同的兩個VGA信號，變換後的兩路信號中一路連接PC機的顯示器，另一路連接A的視場LCD顯示器A。
LCD顯示器採用液晶LCD彩色圖像顯示器，根據不同的心理測試要求，顯示PC機輸出的刺激信息圖像。
背板光源不直接使用液晶LCD顯示器已有的背板光源，而是廢棄原來LCD顯示器自帶的不可控的背板光源，專門用超短餘輝發光器件或半導體發光器件製成亮/滅/亮度獨立可控的背板光源。從而保證視覺刺激呈現時間的解析度為1/1000秒；在PC機和控制單元[2]控制下，它可以獨立完成「亮/滅、亮度」以及顯示時間的控制。
實施例2為降低成本LCD顯示器採用專用的視頻LCD顯示器，既視頻格式的液晶彩色顯示器。為此，本實施例在視頻LCD顯示器之前增加一個由視頻轉換器構成的視頻轉換單元[3]。所述視頻轉換單元[3]中是兩個視頻轉換器。視頻轉換器是用來完成將VGA信號轉換成視頻信號的裝置。VGA信號經視頻轉換器轉換後，將輸出的視頻格式的信號送到液晶彩色顯示器進行圖像顯示。
如圖2所示，PC機的一個輸出端與VGA信號分配器的輸入端相連，其另一個輸出端與視頻轉換器B的輸入端相連，VGA信號分配器的一個輸出端與視頻轉換器A的輸入端相連，另一個輸出端與PC機顯示器相連，視頻轉換器A的輸出端與視頻LCD顯示器A相連，視頻轉換器B的輸出端與視頻LCD顯示器B相連。其餘同實施例1。
本實用新型所述的視頻轉換單元[3]中視頻轉換器的個數，可依據PC機顯示輸出端子的多少和用戶需要增設，從而實現多屏顯示方案，可更有效地完成多視場速示器的任務。
權利要求1.一種多屏顯示的智能型全自動速示器，它包括速示器[1]所述速示器[1]包含光路構件、光源驅動、手鍵；其特徵是還包含LCD顯示器和獨立可控的背板光源；所述多屏顯示的智能型全自動速示器還增加了PC機、VGA信號分配器和控制單元[2]；PC機的一個輸出端與VGA信號分配器的輸入端相連，其另一個輸出端與LCD顯示器相連；VGA信號分配器的二路輸出，一路與PC機的顯示器相連，另一路與另一LCD顯示器相連；控制單元[2]的雙向埠與PC機的串口相連；控制單元[2]的輸入端與手鍵相連，其輸出端與光源驅動相連，光源驅動的輸出端與獨立可控的背板光源相連，LCD顯示器安裝在光路構件與獨立可控的背板光源之間。
2.根據權利要求1所述的多屏顯示的智能型全自動速示器，其特徵在於所述LCD顯示器是廢棄了自帶背板光源的LCD顯示器。
3.根據權利要求1或2所述的多屏顯示的智能型全自動速示器，其特徵是所述獨立可控的背板光源是專門用超短餘輝發光器件或半導體發光器件製成「亮/滅、亮度」獨立可控的背板光源。
4.根據權利要求3所述的多屏顯示的智能型全自動速示器，其特徵是所述的PC機採用了具有二路或多路VGA顯示輸出端的PC機。
5.根據權利要求4所述的多屏顯示的智能型全自動速示器，其特徵是在LCD顯示器之前增加一個由視頻轉換器構成的視頻轉換單元[3]。
6.根據權利要求5所述的多屏顯示的智能型全自動速示器，所述視頻轉換單元[3]中可以是兩個或多個視頻轉換器。
專利摘要本實用新型公開了一種多屏顯示的智能型全自動速示器，解決了手動、機械切換速度慢，易發生故障、不能滿足精度要求等問題。方案包括速示器、PC機、信號分配器和控制單元[2]；PC機的一個輸出端與VGA信號分配器的輸入端相連，其另一輸出端與LCD顯示器相連；VGA信號分配器的輸出，一路與PC機的顯示器相連，另一路與另一LCD顯示器相連；控制單元[2]的雙向埠與PC機的串口相連；控制單元[2]的輸入端與手鍵相連，其輸出端與光源驅動相連，光源驅動的輸出端與獨立可控的背板光源相連，LCD顯示器安裝在光路構件與獨立可控的背板光源之間。本實用新型能全自動、無故障快速準確切換各種視覺信息；使研究內容方法大大增加，廣泛用於軍事、體育、公安、教育、特殊行業及管理等領域的多種心理測試。
文檔編號A61B5/16GK2741514SQ200420029968
公開日2005年11月23日 申請日期2004年10月19日 優先權日2004年10月19日
發明者吳曉榮 申請人:天津師範大學