ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КООРДИНАТ Советский патент 1968 года по МПК G06F3/00 

Изобретение относится к оптическим приборам, используемым для слежения и определения координат точечных светящихся объектов.

Известны устройства, содержащие электрооптическую систему для формирования и проецирования изображения объекта в плоскость анализатора поля зрения, выполненного в виде матрицы световодов с фотоприемниками на выходных торцах, соединенных в соответствии с выбранным кодом (двоичным и т.д.).

Предложенный электронно-оптический датчик координат отличается от известных тем, что входные торцы матрицы световодов, используемый в качестве анализатора поля зрения, имеют форму прямоугольников и квадратов, площадь которых изменяется в соответствии с законом геометрической прогрессии. Это позволяет упростить конструкцию датчика с одновременным повышением его быстродействия.

Принципиальная схема электронно-оптического датчика координат представлена на фиг. 1.

Датчик содержит объектив 1, электро-оптический преобразователь с полупрозрачным фотокатодом 2, отклоняющими пластинами х и у 3 и 4, со слоем алюминиевой фольги 5, слоем люминофора 6 с малым послесвечением, стекловолоконную планшайбу 7, матрицу световодов 8, фотоприемники 9, пороговые усилители 10, двоичные регистры 11 и 12 координат х, у, индикатор и линию задержки 13 на время нулевого канала, линию задержки 14 на время, электронные ключи 15, датчики 16, 17 отклоняющих напряжений по координатам х, у, соответственно, сопротивления 18, 19 утечки отклоняющих пластин х, у, цепь 20 установки регистров в нулевое состояние (сброс).

Входные торцы световодов 8 могут быть выполнены в виде прямоугольников или квадратов, или и тех и других (см. фиг. 2 и 3), причем площадь их уменьшается вдвое, вчетверо и т.д., т.е. по закону геометрической прогрессии.

Изображение светящейся точки с помощью объектива 1 проецируется на фотокатод 2 и вызывает засвет люминофора 6 против одного из входных торцов, например пятого световолокна матрицы. Под воздействием светового потока фотоприемник 9 пятого канала выдает сигнал, который усиливается усилителем 10. Сигнал с выхода усилителя 10 переводит в единичное состояние триггер третьего разряда регистра и, пройдя через соответствующую линию задержки 14, открывает электронный ключ 15 и на отклоняющие пластины координат у электро-оптического преобразователя образователя с датчика отклоняющих напряжений у подается отклоняющее напряжение. Под его воздействием изображение участка поля зрения, находящегося против засвеченного входного торца соответствующего световода, перемещается вниз в область всех младших каналов, т.е. изображение с пятого канала перемещается в область 4, 3, 2, 1, 0 каналов. Когда изображение объекта попадает в область действия четвертого канала, сигнал в виде «1» записывается во второй разряд регистра 11 и выдается команда каналов 3, 2, 1, 10. При этом светящаяся точка попадает в область второго канала, и «1» записывается в первый разряд регистра 11, а изображение светящейся точки под воздействием отключающего напряжения перемещается в область нулевого канала.

В результате этих операций на регистрах 11 и 12 запишутся двоичные коды координат х и у изображения светящейся точки, а именно, x=011, у=100. Эти коды могут быть зарегистрированы визуально (для этого достаточно связать выходы регистров со входами цифрового регистратора) или выданы в ЭВМ для последующей обработки.

Деление поля зрения и, следовательно, выбор числа световодов анализатора поля зрения зависят от условий задачи. В случае деления поля зрения на каналы с площадями, последовательно уменьшающимися в два раза (прямоугольники и квадраты) число двоичных знаков, отражающих координаты х и у в двоичном исчислении и, следовательно, определяющих точность измеряемых координат, определяет и число каналов.

Если ν_x=ν_y=log₂z, то общее число каналов в матрице световодов будет ν=log₂z²+1=2log₂z+1, при этом максимальное число тактов τ (шагов) равно 2log₂z, а максимальное время обзора T=2τlog₂z. Например, для реальных ЭОП минимальное время τ равно времени разгорания люминофора, которое порядка 10^-6 сек. Выбрав и полагая, что ν_x=10 двоичных знаков, получим Z=1024 (число каналов).

Если разделять поле зрения последовательно на четыре равные части, то число каналов возрастает до 3 log₂z+1, а максимальное число шагов (тактов τ) уменьшается до log₂z.

Таким образом, выполнение входных торцов световодов в виде прямоугольников и квадратов с площадями, изменяющимися по закону геометрической прогрессии, обеспечивает сравнительно небольшое число каналов и высокое быстродействие датчика.

Электронно-оптический датчик координат светящейся точки, содержащий электро-оптическую систему для формирования и проецирования изображения объекта в плоскость анализатора поля зрения, выполненного в виде матрицы световодов с фотоприемниками на выходных торцах, скоммутированными в счетную схему в соответствии с выбранным кодом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции датчика с одновременным повышением его быстродействия, входные торцы матрицы световодов выполнены в виде прямоугольников и квадратов, площадь которых изменяется по закону геометрической прогрессии.