Устройство для покадровой смены светофильтров Советский патент 1987 года по МПК G03B11/00 

тофильтров 6-8 в окне А осуществляется за один оборот поворотного кольца 18 с кулачкУзм 20. Заходная фаска Б кулачка 20 воздействует последовательно на цилиндрические пальцы 15-17, перемещая рычаги 9-11 с соответствующими -оправами 3-5 светофильтров 6-8. Начало процесса цветопередачи определяется блоком 24 управления по пе- реднему фронту сигнала оптронной па10

15

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к стройствам фop fиpoвaния цветоделен- ных изображений.

Целью изобретения является повы- 5 шение быстродействия и упрощение .конструкции.

Иа фиг. 1 изображено устройство покадровой смены светофильтров, oбшJiй вид; на фиг.2 - то же, фронтальная проекция с подпружиненны№1 рычагами„

Устройство (фиг.1 и 2) покадровой смены фильтров содержит корпус в виде диска 1, выполненный из метагг- ла, например алюминиевого сплава. Диск 1 неподвижно закреплен, напри- мер, на корпусе телекамеры (показан условно). В дцске 1 выполнено цент- рал.ьное отверстие А с диаметром d. и полость (выточку) 2, в которую по- 20 мещены оправы 3-5 со светофршьтра- Mii 6-8.

1

Светофильтры 6-8 изготовлены из

цветного стекла или окрашенной плен- 25 ки с заданными оптическими характеристиками (R,G,B цветов). Каждая оправа 3-5 закреплена на свободном конце соответствующего рычага 9-11, которые выполнены идентичными, поме- 30 щены в полость 2 и имеют возможность поворота относительно диска 1. Оси 12-14 поворота рычагов 9-11 равномерно размещены на диаметре D, , близком к диаметру D полости 2 (фиг.2). 35 Диаметр Dg полости 2 в три раза больше наружного диаметра. D оправ 3-5. На каждом рычаге 9-11 укреплены цилиндрические пальцы 15-17. Последние размещены вблизи поворота осей 12-14 40 и каждый палец удален на расстояние а

ры 25, оптически сопряженной через отражательное покрытие Е на внешней поверхности кулачка 20, при совмещении его с передним фронтом импульса синхронизации. Поворотное кольцо 18 приводится во вращение двигателем 23 посредством шестерни 21 и зубчатого венца 1 9. Оправы 3-5 и поворотное кольцо 18с кулачком20 выполненыиз сопо- лимерного материала..2 з.п.ф-лы, 2ил.

0

5

5

0

5 0 5 0

от оси симметрии 00 соответствующего рычага (фиг.2). На периферии диска 1 установлено приводное кольцо 18, имеющее возможность вращения относительно него. На поворотном кольце 18 выполнен зубчатый венец 19 и кулачок 20 напротив пальца 16 рычага 10.

I

Наружная дуга Д кулачка 20 несет

напьшенную алюминиевую пленку Е с заданными отргшательными с-войствами. Приводное кольцо 18, венец 19 и кулачок 20 выполнены из самосмазывающегося полимерного материала, например сополимера. Приводное кольцо 18, венец 19 и кулачок 20 могут быть выполнены единой деталью, например,методом прессования, С венцом 19 сцеп- лена шестерня 21, закрепленная на валу 22 электродвигателя 23. Вход двигателя 5 подю1ючен с помощью электрического канала fc к выходу блока 24 управления. Последний закреплен на другом торце диска 1 или вынесен на корпус, например, телекамеры (не показан) . Напротив отражающей поверхности Д, например, на корпусе телекамеры установлена оптронная пара 25, выход которой через электрический канал 2- подрслючен к одноьгу из выходов блока 24 управления.

Расположение оптронной пары 25 выбрано так, что ее вход сопряжен с отражательной поверхностью Е на угле поворота кольца 18, соответствующем установке заданного, например, красного фильтра 6 в окне А. Смена фильтров 6-8 и их располож ение в кадровом окне, например, телевизионной камеры осуществляются поворотом поворотного кольца 18 на заданный угол с заданной скоростью, в полости 2 диска 1 между каждым рычагом 9-11 и цилинд- .рической поверхностью диаметром Dg размещаются также три пружины 26-28 растяжения, концы каждой из которих 5 шарнирно закреплены на соответствующем рычаге 9-11 и диске 1 .Усилие отдель- : ной пружины должно быть больше суммарного усилия сопротивления,создаваемого трением в опорах вращения, отдельного О рычага и его дебалансирующего момента, вызванного смещением от оси поворота суммарного центра тяжести рычага, оправы и светофильтра.

Устройство работает следующим об- 5 разом.

На вход блока 24 управления подается напряжение синхронизации и. , например, от синхронизатора передающей телекамеры. Блок 24 управления 20 обрабатывает сигнал синхронизации и выдает на выход питающее напряжение, которое по связи Ь подается на вход двигателя 23. Выходной вал 22 и шестерня 21 под действием пускового вра- щат.ельного момента двигателя 23 начинают движение в заданном направлении (стрелка Ж). Сцепленньй с шестерней 21 зубчатый венец 19 приводит в движение поворотное кольцо 18 с кулач- .ком 20. Далее заходная фаска Б кулачка 20 подходит к цилиндрической поверхности пальца 16 и давит на него начальной кромкой.

В этот момент палец 15 выходит из 35 контакта с краем дуги В кулачка 20, и рычаги 9 и 10 становятся свободными для поворота. При этом внешняя поверхность кулачка 20 с отражающей поверхностью Е выходит из зоны срабаты- 0 вания оптронной пары 25, сигнал которой изменяется на выходе и через электрический канал г далее поступает на вход g блока 24. управления. В блоке 24 этот сигнал по фазе сравни- вается с фазой напряжения синхронизации, частота и фаза импульсов которого совпадает с частотой и фазой, например, телевизионных полей. Вал 22 двигателя 23 продолжает вращение с ускорением, так как усилия сопротивления передаточного механизма, приве- денные к валу 22, меньше усилий, создаваемых пусковым моментом двигателя 23.55

Далее под действием усилий, создаваемых наклонной поверхностью заход- ной фаски Б на пальце 16, возникает

5 О 5

2087824

крутящий момент относительно оси поворота поворотного элемента 10. Последний совместно с оправой 4 начинает движение в направлении окна А. Оправа 4 в точке 6 соприкасается с наружным диаметром оправы 3 и толкает ее вместе со свободным для поворота рычагом 9 в направлении выхода из окна А.

Рычаги 9 и 10 с оправами 3 и 4 соответственно продолжают движение к своим конечным положениям, пока палец 16 скользит по наклонной поверхности заходной фаски Д в пределах поворота кольца 18 на угол li . On- рава 5 также освобождается от оправы 3 и может начать движение до встречи с оправой 4 под действием гравитации и дебаланса масс относительно поворотной оси 14 элемента 11. В условиях невесомости или при установке пружины 28 этих движений оправа 5 не производит.

После отработки поворотным кольцом 18 угла tf-f палец 16 приходит в свое конечное положение и касается точкой начала дуги В. В процессе поворота элементов 9 и 10 на угол oij оправа 4 соприкасается в точке на участке е с оправой 3, а последняя соприкаса:ется в этой же точке на участке es . В конце поворота на угол atj, оправа 4 упирается в оправу 5 в точке U и останавливается, так как оправа 5 ограничена в повороте в точке к цилиндрической поверхностью D выточки 2.

. LW

Сопряжения оправ 5 и 3 с выточкой 2, оправы 4 с оправами 5 и 3 и пальца с дугой В вьшолнены с суммарным гарантированным зазором, обеспечивающим свободное вращение поворотного кольца 18 при скольжении пальца 16 по движущейся дуге В. Далее поворотное кольцо 18 поворачивается на угол о//-о . В пределах этого угла поворота оправа 4 остается зафиксированной в окне А и может перемещаться под динамическими воздействиями только в пределах заданного люфта указанных сопряжений. Эти люфты малы и могут составлять десятые и даже сотые доли миллиметра. Рабочий световой поток, пройдя через зеленый светофильтр 7, окращивается зеленым цветом.

Далее после поворот поворотного кольца 18 на угол ei- заходная фаска Б подходит к пальцу 17. Дуга В уходит

от соприкосновения с пальцем 16, и рычаг 10 становится свободным для поворота. Процесс передачи усилий от вала 22 двигателя 23 и взаимодействие оправ 4 и 5 производится анало- гичным образом в угле поворота поворотного кольца 18 2 i, и так далее в угле поворота 3 « , За один оборот поворотного кольца 18 в окне А по- очередно устанавливаются зеленый, си НИИ и красньй светофильтры.

Время разгона двигателя 23 до момента вхождения в синхронизм зависит от суммарной величины сил сопротивления, инерционных масс перемещаю щихся частей механизма и мощности двигателя и может составлять единицы и даже десятые доли секунды. Момент вхождения в синхронизм фиксируется блоком 24 управления по передне му фронту сигнала оптронной пары 25 при совмещении его с передним фронтом импульса синхронизации, например телевизионного сигнала. Этот момент времени определяет начало процесса цветопередачи.

Работа механизма в режиме цветопередачи при наличии пружин 26-28 производится аналогичным образом. Пр этом усилия пружин 26-28 создают до- полнительную нагрузку на двигатель 23 Однако эти усилия малы и составляют единицы процента от усилий, развиваемых двигателем 23 в режиме синхронного вращения.

Работа Механизма в режиме передачи черно-белых изображений осуществляется следующим образом.

После окончания сеанса цветопередачи на вход блока 24 управления подается другая команда на переключени устройства в режим черно-белой передачи. В момент срабатывания от края

поверхности Е оптронной пары 25 на ее с оси вращения рычагов расположены сим- выходе вьфабатывается Сигнал, кото- метрично относительно оптической оси, рый по электрическим каналам г поступает на вход блока 24 управления.

Блок 24 управления вьщает тормозной импульс напряжения длительностью гп ему направляющий кулачок в виде части

а также установленное соосно оптической оси и связанное с приводом поворотное кольцо и расположенный.соосно

порядка 0,05-0,1 с на своем выходе, который по каналу fe п;оступает на вход работающего электродвигателя 23. Ротор электродвигателя под действием тормозного момента замедляет свое движение за время 0,05-0,1 с и останавливается. Выбег вала двигателя с нагрузкой не превышает угла поворота .поворотного кольца 18 (ci-ctf) . При

кольца, взаимодействующий с выступом рычага, о т л и соответствующегочающееся

тем, что, с целью

повьпиения быстродействия и упрощения конструкции, в корпусе вьшолнена полость, диаметр которой равен сумме трех внешних диаметров оправ, а рычаги размещены в полости, при этом выступы выполнены з виде цилиндричес

5 0

0 5

5

0

этом торец Г трети кольца 20 останавливаются между пальцами 15 и 16.

Далее блок 24 управления по программе выдает на вход двигателя 23 переполюсованное напряжение, ротор которого начинает движение в обратном направлении. I

Торец Г также начинает движение

навстречу пальцу 15, подпружиненному пружиной 26 в конечное положение. Далее торец Г упирается в палец 15 и останавливается. Останавливается также ротор двигателя 23.

Одновременно край отражательной поверхности Е входит в зону срабатывания оптронной пары 23, а оправа 4 полностью освобождает окно А под действием пружины 26. На вход блока 24 управления от оптронной пары 25 поступает другой сигнал, по которому блок 24 управления снимает напряжение питания двигателя 23.

Устройство обесточивается, а окно А свободно для прохождения рабочего светового потока. Этот момент определяет начало, например, сеанса передачи черно-белых телевизионных изображений. Длительность перехода от релдама цветопередачи в режим черно-белой передачи может составлять порядка 0,05-0,15 с.

Формула изобретения

1. Устройство для покадровой сме- ны светофильтров, содержащее корпус в виде диска с центральньм окном на оптической оси и размещенные в нем оправы для цветоделения светофильтров, каждая из которых укреплена на одном из концов подпружиненного рычага, другим концом установленного с возможностью поворота на оси, причем

оси вращения рычагов расположены сим- метрично относительно оптической оси,

ему направляющий кулачок в виде части

а также установленное соосно оптической оси и связанное с приводом поворотное кольцо и расположенный.соосно

кольца, взаимодействующий с выступом рычага, о т л и соответствующегочающееся

тем, что, с целью

повьпиения быстродействия и упрощения конструкции, в корпусе вьшолнена полость, диаметр которой равен сумме трех внешних диаметров оправ, а рычаги размещены в полости, при этом выступы выполнены з виде цилиндричес71

ких пальцев, взаимодействующих с внутренней поверхностью кулачка, расположенного на поворотном кольце, при этом размер кулачка равен одной трети, длины окружности кольца, уменьшенной на диаметр цилиндрического пальца, а на одном из концов кулачка со стороны внутренней поверхности выполнен скос для контактирования с пальцем соответствующего рычага, причем поворотное кольцо установлено на диске.

2. Устройство по П.1, о т л и

чающееся тем, что привод вы- ig полнен в виде реверсивного двигателя.

8

вал которого кинематически связан с поворотным кольцом, а вход его подключен к выходу блока управления, первый вход которого подключен к концевому выключателю в виде оптронной пары, элементы которой оптически сопряжены через отражательное покрытие, выполненное на внешней поверхности направляющего кулачка, а второй вход связан с синхронизатором.

3. Устройство по П.1, отличающееся тем, что оправы и поворотное кольцо с направляющим кулачком выполнены из сополимерного материала.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить быстродействие устройства и упростить его конструкцию. В корпусе 1 вьшолнена полость 2 диаметром, равным сумме трех внешних диаметров опт рав 3-5. Поочередная установка свеИ 18 17 11 в 5 (Л ND 00 00 ю Фи.1

17

f

10

Редактор О.Головач

.Составитель С.Шигалович Техред М.Ходанич

Заказ 3487/49Тираж 420Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.- Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор; Л .Пилипенко