Устройство для сканирования (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G02B26/12 

Изобретение относится к оптикомеханическим сканирующим системам, в частности, к устройствам поэлементного считывания экспонометров, автономных или входящих в устройства для черно-белой и цветной фотопечати. Известно устройство для сканирования, предназначенное для просмотр поля вдоль одной координаты и основаннсзе на развертке по поверхности фотопленки изображения узкой светящейся щели. Свет от источника форми руется на поверхности фотопленки в узкую светящуюся полосу. В качестве сканирующего элемента в этом устрой стве используется отклоняющая призма, установленная перед фотопленкой которая перемещается вдоль оптической оси lj . Недостатками этого устройства сканирования являются одномерность развертки и невозможность достичь заметного увеличения поля обзора без значительного утолщения призмы, что приводит к дисперсии света и ухудшению качества изображения. Кроме того, велики потери энергии из-за отражения света. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для сканирования, содерж щее точечный источник света, коллимирующий объектив, телескопическую систему, развертывающее устройство, выполненное в виде пакета состыкованных идентичных элементов, развер нутых друг относительно друга, с отражающей гранью, и установленное С возможностью вращения вокруг обще оси, и конденсор, состоящий из цилиндрической и сферической линз, причем ось вращения развертывающего устройства и образующие цилиндрической линзы параллельны 2J . Недостатком известного устройства сканирования является низкий коэффициент полезного использования светового потока осветителя, обусловленны тем, что из всего светового потока, падающего на развертывающее устройст во, в сторону негатива отражается од ним элементом этого устройства лишь малая часть этого потока. Цель изобретения - повышение коэффициента полезного использования светового потока осветителя. 02 Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве ;и1я скапироЕ ания, содержащем точечный источник спета, коллимпрующий объектив, телескопическую систему, развертывающее устройство, выполненное в виде пакета состыкованных идентичных элементов, развернутых друг относительно друга, с отражающей гранью, и установленное с возможностью вращения вокруг общей оси, и конденсор, состоящий из цилиндриче.ской и сферичестывающего устройства и образующие цилиндрической линзы параллельны, телескопическая система выполнена со сферическими линзами и установлена своей оптической осью параллельно оси вращения развертывающего устройства, а элементы развертывающего устройства выполнены в форме полос плоскопараллельных пластин, при этом отражающее покрытие выполнено на меньшей боковой грани, ориентированной наклонно к основанию пластины. Целесообразно элементы развертывающего устройства выполнить в форме полос плоскопараллельных пластин с д1вумя меньшими плоскими зеркальными боковыми гранями, ориентированными наклонно к основанию пластины. По второму варианту в устройстве для сканирования, содержащем точечнь1й источник света, коллимирующий объектив, телескопическую систему, развертывающее устройство, вьтолненное в виде пакета состыкованных элементов, развернутых друг относитель ° ДРУга, с отражающей гранью, и установленное с возможностью вращения вокруг общей оси, и конденсор, состоящий из цилиндрической и сферической линз, телескопическая система выполнена со сферическими линзами и установлена своей оптической осью под углом, меньшим 90,, к оси вращения развертывающего устройства, а элементы развертывающего устройства выполнены в форме полос плоскопараллельиых пластин, убывающих по длине и ширине по направлению от источника, с одной торцовой меньшей зеркальной гранью, состыкованных основаниями. Целесообразно элементы развертывающего устройства выполнить в форме полос плоскопараллельных плас3

тин с двумя меньшими торцовыми зеркальными гранями.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение коэффициента полезного использования светового потока осветителя. Кроме того, в устройств сканирования по первому варианту элементы его развертывающего устройства конгруэнтны (геометрически равны). Благодаря такой унификации упрощается процесс изготовления основного узла устройства сканирования и достигается лучшая технологическая и меньшая себестоимость по сравненш5 с вторым вариантом.

На фиг. 1 изображено устройство для сканирования, первый вариант выполнения; на фиг. 2 - развертывающе устройство для первого варианта выполнения устройства, составленное из элементов с одной зеркально отражающей свет гранью; на фиг. 3 - устройство для сканирования, второй вариант выполнения; на фиг. 4 - развертывающее устройство для второго варианта выполнения устройства сканирования.

Предложенное устройство сканиров ния включает в себя осветитель, содержащий точечный источник света, образованный зеркальной лампой 1 и диафрагмой 2 (фиг. 1 и 3), коллимирующий объектив 3, телескопическую систему 4, развертывающее устройство 5 и конденсор, состоящий из цилиндрической линзы 6 и сферической линзы 7. Световое отверстие диафрагмы 2 расположено в фокусе сферического коллимирующего объектива 3, посредством которого расходящийся световой пучок .от источника преобразуется в пучок параллельных световых Лучей. Телескопическая система 4 преобразует падающий на нее широкий пучок параллельных лучей, имеющий круглое сечение, в узкий пучок парал лельных лучей также круглого сечения. Назначение телескопической системы 4 - сужение пучка параллельных лучей. Развертывающее устройство 5 возможность вращения вокруг своей оси, ориентированной параллельно оптической оси телескопической системы 4 в первом варианте выполнения устройства сканирования (фиг. 1) и ориентированной под острьм углом к оптической оси телескопической системы 4 во втором

559804

варианте выполнения устройства сканирования (фиг. 3). Конденсор, образованный цилиндрической линзой 6 и сферической линзой 7, предназначен 5 для сбора в одной точке, расположен ной на его оптической оси, лучей света, отраженных от граней развертывающего устройства и прошедших негатив .8.

10 Телескопическая система 4 может быть выполнена в двух вариантах, в любом из которых состоит из двух

сферических линз. В первом варианте телескопическая система выполнена

5 по типу зрительной трубы Галилея и включает положительньй первый компонент и отрицательный второй компа, нент. Во втором варианте телескопическая система выполнена по типу зрительной трубы Кеплера и включает два положительных компонента. Более предпочтительна телескопическая система, выполненная по схеме трубы Галилея, так как в этом случае она короче.

5 Для получения высокого качества изображения каждый ее компонент может быть усложнен и образован несколькими линзами, как положительными, так и отрицательными.

Развертывающее устройство 5

(фиг. 1) образовано пакетом сложенных вместе идентичных элементов, выполненных в первом варианте устройства сканирования в форме полос плос-

5 копараллельных пластин с одной или двумя плоскими зеркальными меньшими боковыми гранями 9 (фиг. 1 и 2), расположенными наклонно по отношению к параллельным основаниям 10 пластин.

0 Полосы собраны в пакет однотипно,

т.е. повернуты меньшими из двух оснований 10 в одну сторону, состыкованы этими параллельными основаниями и повернуты вокруг оси развертываю-

5 щего устройства 3 одна относительно другой. Угол поворота между двумя соседними элементами развертывающего устройства может быть один и тот же для любых пар соседних элементов

0 а может быть и разньм для разных пар элементов. На плоские поверхности 9 на:несено отражающее покрытие. Этим поверхностям может быть придана способность зеркальнго отражать свет и путем их механической обработки.

При выполнении развертывающего устройства по первому варианту уст-г ройства сканирования его элементы мо гут быть выполнены в форме призм с трапециевидньми основаниями 11 и с двумя противоположными боковьми гранями 9 (фиг. 1) или с одной боковой гранью 9 (фиг.. 2), отражающими световое излучение зеркально. Призмы, собраны в пакет однотипно, т.е. повернуты меньшими из двух параллельных боковых граней в одну сторону, состыкованы этими параллельными боковь 1и гранями и повернуты вокруг , оси развертывающего устройства. Развертывающее устройство 5 (фиг. 3) в соответствии с вторым вариантом выполнения устройства ска нирования образовано пакетом элемен тов, выполненных в форме полос плос копараллельных пластин с прямоуголь ными основаниями 12 (фиг. 3 и 4) и с одной или двумя боковьв4И гранями 13, отражающими свет зеркально. Две другие боковые грани 14 имеют форму трапеции (на фиг. 3 и 4 изображены прямоугольные боковые грани) Пластины собраны в пакет однотипно и состыкрваны основаниями 12. Все соответственные линейнь.1е размеры оснований элементов развертывающего устройства прямо пропорционально уменьшаются по мере их удаления от крайнего наибольшего элемента. Толщины полосовых элементов развертыва щего устройства могут быть равными или изменяться по произвольному закону. Полосы также однотипно собраны в пакет и также повернуты вокруг оси развертывающего устройства одна относительно другой на один и тот ж или на разные углы.. Устройство для сканирования работает следующим образом. Коллимирующий объектив 3 (фиг. 1 и 3) преобразует расходящийся свето вой пучок в пучок параллельных лучей. Этот широкий световой пучок сжимается телескопической системой 4 в узкий пучок лучей, который направляется к развертывающему устрой ству 5 и падает на зеркальную грань 9 (фиг. 1) или 13 (фиг. 3) одного из его элементов. Эта грань эеркаль но отражает падающий на нее пучок света в направлении конденсорной линзы 6. После прохождения цилинд10 рической линзы 6 конденсора световой пучок принимает направление, параллельное главной оптической оси конденсора, нормально .падает на поверхность негатива 8, модулируется по интенсивности и цветности изображением негатива, а затем после прохождения сферической линзы 7 конденсора отклоняется к его оси, пересекая ее в фокусе линзы 7, где и может быть зарегистрирован одним из известных устройств (например, с помощью фотоэлектронного умножителя) . При повороте развертывающего устройства 5 на определенный угол, на такой же угол поворачивается отраженный от него пучок света, сканируя кадровое окно и размещенный в нем негатив 8 вдоль одной строки. При вращении развертывающего устройства 5 свет поочерёдно падает на каждый следующий элемент и, отразившись от его зеркального плоского участка, сканирует каждую новую строку кадра негатива 8. После отражения света всеми элементами развертывающего устройства цикл сканирования кадра негатива повторяется. При неподвижном негативе строки параллельны стороне кадра, а при его движении строки располагаются под углом к сторонам кадра.. Предлагаемое устройство дпя сканирования осуществляет двумерную (строчную и кадровую) развертку как подвижных, так и неподвижных изображений. Оно технологично в изготовлении, значительно повышает коэффициент полезного использования светового потока осветителя, что позволяет использовать менее мощные источники света, следовательно,ведвт к уменьшению габаритов осветителя и применению более простых систем его охлаждения . Применяя же прежние источники света, можно использовать менее чувствительные фотоэлектрические преоб-раэователн в устройствах поэлементного считывания. Кроме того, поедлагаемое развертывающее устройство пригодно дпя использования его с наиболее перспективными источниками света - оптическими квантовыми генераторами..

г./

11

Фиг.г

13

иг.

1. Устройство для сканирования, содержащее точечный источник света, коллимирующий объектив, телескопическую систему, развертывакндее устройство, выполненное в виде пакета состыкованных идентичных элементов, развернутых друг относительно друга, сотражающей гранью, и установленное с возможностью вращения вокруг общей оси, и конденсор, состоящий из цилиндрической и сферической линз, причем ось вращения развертывающего устройства и образующие цилиндрической линзы параллельны, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного использования светового потоки осветителя, телескопическая система выполнена со сф ерическими линзами и установлена своей оптической осью параллельно оси вращения развертывающего устройства, а элементы развертывающего устройства выполнены в форме полос апоскопаралпельных пластин, при этом отражающее покрытие выполнено на меньшей боковой грани, ориентированной , наклонно к основанию пластины. 2.Устройство по П.1, о т ли чающееся тем, что элементы развертывающего устройства выполнены в форме полос плоскопараллельных пластин с двумя меньшими плоскими зеркальными боковыми гранями, ориентированными наклонно к основанию пластины-. 3.Устройство для сканирования, содержащее точечный источник света, коллимирующий объектив, телескопическую систему, развертывающее устройство, выполненное в вцде пакета срстыковаиных элементов, развернутых друг относительно друга, с отражающей гранью, и установленное с возможностью вращения вокруг общей оси, и конденсор, состоящий из цилиндрической и сферической лииз, отлича-ющееся тем, что, с целью повыщения коэффициента полез иого использования светового потока осветителя, телескопическая система выполнена со сферичесикими линсл зами и установлена своей оптической осью под углом, меньшим 90 , к оси вращения развертывающего устрой:о эо ства, а элементы развертывающего устройства- выполнены в форме полос плоекопараллельных пластин, убывающих по длине и щириие по направлению от источника, с одной торцовой меньшей зеркальной гранью, состыкованных основаниями. 4.Устройство по п.З, о т л и чающееся тем, что элементы развертывающего устройства выполнены в форме полос плоскопараллельиых пластин с двумя меньшими торцовыми зеркальными гранями.