Устройство для разложения изображений в дальновидении Советский патент 1934 года по МПК H04N3/12 

Известны разные способы и устройства для разложения и синтеза изобрам ений в технике дальневидения. На практике наибо.яее удачным оказался диск с спирально расположенными отверстиями, так как он обладает наиболее простыми оптическими и синхронизирующими возможностями. Применяемые ныне диски представляют собой обычно жестяные шайбы толщиной от 0.1 до 0,2 мм, снабженные отверстиями, расположенными по спирали на равных расстояниях. При вращении диска в плсСхости объекта каждое отверстие движется вдоль одного элемента объе; та, так что сумма всех видимых через отверстия элементов объекта дает полное изображение последнего. Вследствие кругового пути движения отверстия необходимо, чтобы его наружный и внутренний края приближались к кривизне описываемого им кругового пути. Однако, в виду малых размеров отверстия, это вряд ли достижимо, и в этом состоит одна из трудностей применения диска со спиральными отверстиями. Для передачи, например, изображения размеров 3 X 4 см, путем разложения объекта на 30 элементов, потребуются три отверстия площадью по 1 мм при расстоянии друг от друга по 4 см В этом случае по(388)

требуется диск окружностью около 120tJ, т. е. диаметром около 38 см. Уже сам по себе этот размер достаточно неудобен, но кроме того, привод такого диска потребует довольно много энергии, что влечет за собой соответственное увеличение энергии, потребной для синхронизации, и обусловливает высокую степень усилия. Поэтому уменьшение размеров диска требуется во всех отношени5х, что вызывает непременное уменьшение акже и размеров отверстий. При диаметре диска около 20 см отверстия икели бы площадь около 0,25 мм-, что сделало бы искривление наружного и внутркниего краеа их совершенно невозмсн-ным. Еще неблагоприятнее окажется дело, если увеличить количество элементов объекта для получения лучшего изсбра хения. Так, например, для разложения объекта на 48 элементов потребовался бы диск диаметром около 1 м.. Если бы пожелали обойтись диском диаметром в 20 см, то площадь отверстий должна была бы равняться мм, но таких отверстий уже нельзя сделать с требуемой точностью. Предлагали уже выполнять диски фотографическим путем. В этом случае диски пришлось бы делать из стекла или целлюлоида; вследствие преломления и поглощения света.

их нельзя делать толще 0,01-0,02 мм. При такой ничтожной толщине стеклянные диски были бы чрезвычайно хрупки, а целлюлоидные-недостаточно жестки.

По поводу остальных значительных устройств для разложения и синтеза изображений следует сказать, что зеркальный барабан требует для своего выполнения чрезвычайно высокой точности, что вызывает большую дороговизну, а для привода и синхронизирования-очень большого расхода энергии, что исключает возможность широкого применения его, тогда как осциллограф для катодных лучей требует очень сложного вспомогательного электрического оборудования и двойной синхронизации, и, кроме того, непригоден для непосредственной передачи изображений телесных объектов. Хотя электродинамический осциллограф работает при более благоприятных условиях, однако он имеет тот недостаток, что разложение изображения происходит по меандерообразной (meanderforrnig) линии, и требуется сравнительно сложное вспомогательное оптическое приспособление.

Предлагаемое изобретение касается способа разложения и синтеза изображений, позволяющего, при меньших размерах аппаратуры и при меньшем расходе энергии на приводи синхронизацию, получать мелкое дробление изображения. Эго достигается, согласно изобретению, тем, что изображение отбрасывается вращающимся зеркалом на неподвижное устройство, служащее для разложения изображения, или же тем, что изображение принимается неподвижным устройством, служащим для синтеза изображения.

Сущность изображения представлена схематически на фиг. 1 и 2; фиг. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 представляют видоизменения устройства.

Изображение объекта / передается через линзу 2 на зеркало 3, . образующее с оптической осью линзы 2 угол в 45°, и получающее от мотора 4 вращение вокруг этой оси. Зеркало отбрасывает изображение / объекта / на окружность барабана б со спирально расположенными отверстиями5; барабан этот охватывает зеркало. Когда зеркало 3 вращается, то изображение / скользит

по окружности барабана и разлагается отверстиями 5. Если вь е барабана б расположить фотоэлементы 7 и 5 (фиг. 3), то они облучаются отдельными элемента.чи изображения и превращают известным образом световые импульсы в электрические.

Само собой разумеется, действие устройства может быть и обратным, если в этом устройстве применять вместо фотоэлементов 7 и 8 лампы тлеющего разряда той же формы. В этом случае образованные отверстиями 5 отдельные элементы изображения последовательно отбрасываются зеркалом 3 через действующую как объектив линзу 2 и собираются в цельное изображение.

В устройстве, служащем, для разложения и синтеза изображений, в упомянутом примере барабан 6 со спирально расположенными отверстиями остается неподвижным, движению же подвергается лишь легкое зеркало, оказывающее воздуху лишь ничтожное сопротивление. Кроме того, это зеркало можно поместить в пространство с выкачанным воздухом, как это предлагалось для дисков С спирально расположенными отверстиями, хотя такое устройство для дисков, обладающих крупными размерами, связано с большими затруднениями. Поэтому расход энергии на привод предлагаемого устройства очень невелик, и соответственно мало энергии требуется и для синхронизации. Устройство вполне симметрично, и принятое и переданное изображение не претерпевает никаких искажений, но остается квадратным. Благодаря неподвижности барабана со спирально расположенными отверстиями, его можно выполнить в очень малых размерах, о чем будет сказано в дальнейшем.

Предлагаемый способ позволяет как передавать, так и принимать изображения без каких-либо других вспомогательных устройств, так что один и тот же аппарат может служить для обеих целей. Если же разлагать изображение по другой из известных систем, а предлагаемый аппарат применять лищь для синтеза изображения, т. е. в качестве приемника, то надо следить за тем, чтобы вызванное вращающимся зеркалом движение изображения вокруг своей оси было

компенсировано. Хотя это вращение всегда имеет место, но оно не мешает даже, если разложение изображения происходит этим путем, так как вызванные вращением зеркал в отправительном и приемном аппаратах вращения изображений взаимно уничтожаются. В другом случае вращение изображения вокруг своей оси уничтожается таким образом, что световые лучи по пути от зеркала к объективу получают обратное вращение вокруг оптической оси объектива.

Это может быть произведено, например (фиг. 4), при помощи включенной между зеркалом и объективом поворотной треугольной призмы 9, обладающей действием зеркала, вращаемого в направлении, противоположном вращению зеркала 3. Вместо этой призмы можно, разумеется, взять зеркало или систему линз, или же зеркало 3 можно заменить призмами, линзами и т. п.

Согласно изобретению, не требуется, чтобы размеры отверстий соответствовали величине элементов изображения, так как изображение можно по нгеланию увеличить или уменьшить при помощи линзы. Можно даже взять совсем большие отверстия, например 1 см, только края их следует сместигь в направлении оси барабана на ширину элемента изображения, т. е. примерно на 7 м.н. Таким образом получается возможность чрезвычайно усилить освещенность изображения, так как освещенность возрастает с увеличением отверстий, т. е. при отверстиях в 1 см освещенность в 100 раз сильнее, чем при отверстиях в 1 мм.

Далее освещенность можно очень сильно увеличить еще таким образом, что применяют только одну лампу тлеющего разряда или фотоэлемент, а световые лучи отбрасывают от лампы тлеющего разряда на устройство, служащее для синтеза картины, или же от этого устройства отбрасывают на фотоэлемент (фиг. 5) при помощи второго зеркала, вращаемого синхронно с зеркалом, вращающимся внутри синтезирующего картину устройства.

Как указано выше, изображение передаваемого объекта / передается через линзу 2 на зеркало 3, образующее с оптической осью линзы 2 угол в 45° и

приводимое мотором 4 во вращение вокруг оптической оси линзы 2. Между линзой и зеркалом расположена призма Я вращающаяся с половинной скоростью. Зеркало отбрасывает изображение объекта / на окружность обнимающего его барабана 6 с расположенными по спирали отверстиями 5. При вращении зеркала 3 изображение скользит по окружности барабана 6 и разлагается отверстиями 5, причем световые лучи, проходящие через отверстия, падают на окружающее барабан 6 коническое зеркало 22, которое отражает их на другое коническое зеркало 23. Внутри этого последнего монтировано вращающееся зеркало 24, вращение которого происходит синхронно с вращением зеркала 3, причем целесообразно поместить это зеркало на оси мотора 4, служащего для привода зеркала 3. Световые лучи, отбрасываемые зеркалом 5 на зеркало 2J, и лучи, отраженные этим последним на зеркало 22, встречаются в зеркале 24 и отбрасываются им через линзу 25 на фотоэлемент 2d, превращающий их в электрические токи.

Если требуется составить объемное изображение, то расположение остается совершенно такое же, только вместо фотоэлемента 26 берут лампу тлеющего разряда, весь свет которой концентрируется на том отверстии барабана, которое в данный момент действует.

Из того обстоятельства, что устройство, служащее дпя разложения или для синтеза изображения, находится в неподвижности, а изображение движется по нему, следует, как уже упоминалось, что аппарат может получить необыкновенно маленькие размеры, так как при изготовлении барабана со спирально расположенными отверстиями уже не приходится считаться с его подвижностью. Поэтому барабану можно придать более крупные размеры, что дает преимущества более точного выполнения отверстий. Если, например, требуется изготовить барабан с отверстиями в 0,01 мм, то для этой цели выгодно взять стальные кольца JO (фиг. 6 и 7) толщиной в 0,1 м.ч с прорезом 7/ в 0,1 мм. Для получения барабана с 48 отверстиями берут 48 таких колец (фиг. 8), причем прорезы размещаются вразбежку с промежутком в 7,5, что достигается при помощи выступов 12. Если эти кольца зажать между наружны 1и кольцами 13 и стянуть их болтамя 14, то получится барабан с 48 точно квадратными отверстиями площадью 0,01 жл, причем диаMeip барабана при 48 элементах изображения равнйлся бы только 15 см. Само собой разумеется, что вместо колец толщиной 0,1 мм можно взять кольца толщиной 0,01 .«.и, так что отверстия имели бы площадь 0,001 мм- при соотзетственнок уменьшении диаметра барабана, отчего точность передачи ничуть не пострадала бьг, так как просечка прорезов не вызывает никаких трудностей, а отверстия были бы точно отграничены от краев прорезов и от краев соседних колец. Кроме того, отверстия могут быть выполнены так, чтобы устранить явления сгибания, а именно прорез // выполняется клинообразным, так что практически отверстия вовсе не имеют толщины стенок. Сборка барабана облггчается теМ; что кольца надеваются предпочтительно на стеклянную стойку, чтобь с помощью введенного внутрь стойки источника света можно было с точностью установить отверстия.

Этот способ сборки барабана имеет еще то преимущество, что в нем во всякое время можно изменить установк.у отверстий; чтобы получить больше или меньше отверстий достаточно ввести определенное число колец. Чтобы избежать неудобств многократных установок расстояний между отверстиями, можно заранее снабдить барабан нескользкими принятыми количествами их, например, можно составить барабан из 78 колец, из которых первые 30 служат для изображений в 30 строк, а остальные 48 - для изображений в 48 строк. Устгднэвка достигается простым передвижением барабана в осевом направлении. Для производства корректур в фазах можно сделать барабан передвижным в окружном направлении.

Фиг. 9 представляет другую форму выполнения барабана со спирально расположенными отверстиями. По окружности барабана J5 прорезаны тонкие щели J6, параллельные оси. На этот барабан надевается другой барабан /7, снабженный продольной спиральной

щелью. Обе шели образуют спирально расположенные отверстия, хотя и не квадратные, но точно ограниченные.

В форме выполнения по фиг. 10, вместо барабан., применен нормальный диск 20 со спирально расположенными отверстиями, на которые проектируется изображение объекта, отброшенное вращающимся зеркалом 3 на неподвижное коническое зеркало /9. И в этом случае аппарат может получить необыкновенно малые размеры, та:-; как неподвижный диск 20 может быть вьшолнен даже у.з тонкого стекла с отверстиями 2/, вьтолненными хотя бы фотографическим путем.

Фиг. 11 показывает особенно целесообразное расположение оптических частей устройства. Для устранения потерь сзета, вызываемых расстоянием призмы 9 от объектива, и для того, чтобы выполнить зги части в возможно малых масштабах, призму 9 монтируют вращательно между линзами 2 и 2 объектива. Линзы объектива монтированы в стойке 27, служащей также подшипником для ротора 30, вращающего приз.му 9 тонального колеса, причем призма расположена на оси ротора. Статор 28 тонального колеса также монтирован в стойке 27. Другое тональное колесо 5/ вращает зеркало 29, ведущее проходящие от лампы тлеющего разряда 32 через отверстия в барабане 33 световые лучи к объективу.

Предмет патента.

1.Устройство дня разложения изображений в дальневидении, состоящее из оптической системы, на оптической оси которой находится вращающееся зеркало, отбрасывающее действительное изображение предмета на систему зеркал, отличающееся тем, что между системой зеркал, выполненной в виде правильного усеченного конуса, и вращающейся призмой находится неподвижная цилиндрическая поверхность с отверстиями, расположенными по винтовой линии.

2.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью компенсирования обусловленного враш.ением зеркала вращения изображений вокруг их собственной оси при разложении или при синтезе иначе разложенных изображений, применено второе вращающееся зеркало или призма.

3.Видоизменение устройства по п. h отличающееся тем, что вместо цилиндрической поверхности с отверстиями для вторичного разложения изображения применен неподвижный диск Нипкова, помещенный перед коническим зеркалом.

4.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что на пути следования световых лучей от объекта к вращающемуся зеркалу или от вращающегося зеркала к объективу расположена также вращающаяся трехгранная призма.

5.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что применена только одна лампа тлеющего разряда или только один фотоэлемент, лучи от которой (которого) отбрасываются на разлагающее или синтезирующее изображение устройство или с последнего принимаются при помощи второго зеркала, вращающегося синхронно с зеркалом, расположенным внутри упомянутого устройства.

6.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что второе зеркало также сидит на валу мотора, приводящего во вращение первое зеркало, а лампа тлеющего разряда (или

фотоэлемент) расположена на продолжении этого вала.

7.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что как разлагающее или синтезирующее устройство, так и второе вращающееся зеркало окружены коническими зеркалами, передающими световые лучи от одного вращающегося зеркала на другое.

8.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что компенсирующая враще;-:1;е изображения вокруг своей оси коррекционная призма поворотно монтирована в объективе.

9.Форма выполнения устройства по п. 1, отлкчающаксй тем, что в целях корректирования смещения фаз барабан со спирально расположенными отверстиями монтирован поворотно.

10. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что барабан со спирально расположенными отверстиями снабкен несколькими системами различных отверстий и монтирован подвижным в осевом направлении.

11.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что барабан составлен из разрезных колец, причем ширина прореза в кольце соответствует ширине отверстий.

12.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаясй тем, что прорез кольца выполнен клинообразным. к патенту ин-ной фирмы № И. М.К. Синдикат Лимитед 38945

г.

5:Ьиг. Е

Г

/1 ,

::йтJ

С$Эиг4 1/

1

i

4

.А.ЛР -т-ч ч V ; Ц.

y|UA| v3

СЬиг.

г-t-i 7 . Я

/.у

fE к патенту ин-ной фирмы JI. М. М 38945

. э

К. Синдикат Лимитед

сЬиг ID I и

.И