Оптико-механическое развертывающее устройство Советский патент 1982 года по МПК G02B27/17 

(5) ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ РАЗВЕРТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1 .

Изобретение относится к приборостроению, в частности к системам оптико-механической развертки, и может быть использовано для сканирования носителей информации, например, в фототелеграфии или какого-либо изображения.

Известны сканирующие системы, использующие для развертки изображения возвратно-поступательное или вращательное движение оптического элемента. Сканирующее движение призмы или зеркала обеспечивается электромеханическими приводами, состоящими из электродвигателя, редуктора, соответствующих выходных устройств, преобразующих вращательное движение в возвратно-поступательноеГ13 -Однако эти системы имеют невысокие динамические характеристики и надежность, а именно низкую частоту (скорость) сканирования и, следовательно, малое быстродействие, малый угол, при котором обеспечивается

/остоянство скорости сканирования, значительные перегрузки, возникающие Эследствие больших моментов инерции подвижных деталей.

Сканирующие системы с вращающимися зеркалами или зеркальными многогранниками позволяют получать большие скорости развертки, однако неискаженный по интенсивности оптический сигнал получается в пределах небольшой части полного оборота зеркала. Кроме того, вносятся искажения при сканировании оптических носителей информации из-за попадания светового луча на ребра вращающегося многогранника и рессеяния света.

Наиболее близким к изобретению является оптико-механическое развертывеющее устройство, содержащее последовательно ра сположенные источник

го излучения, оптическую систему, элемент развертки в виде полого цилиндра с выполненными на его боковой поверхности наклонными прорезями, установленного с возможностью вращени вокруг своей оси, перпендикулярной оптической оси устройства, проециру ющую оптическую систему и приемник лучения 2 J. Недостаток известного устройства заключается в низком быстродействии определяемым лищ)э со скоростью вращения цилиндра. Скорость вращения подобных механических систем имеет известные ограничения. Цель изобретения - увеличение быстродействия. Указанная цель достигается тем, (ЧТО в устройстве число наклонных прорезей цилиндра четное, причем на чало каждой из прорезей и конец каж дои следующей размещены на одной об разующей цилиндра. Развертка обеспечивается перемеще нием вдоль образую.щей оптически проз рачного отверстия, образующегося в месте пересечения двух диаметрально противоположных прорезей так, что за один полный оборот цилиндра развертк может быть осуществлена N/2 раз (где N - число прорезей), а время разверт ки управляется не только скоростью вращения и параметрами (высота, радиус) цилиндра, но и углом наклона прорезей к оси цилиндра. На фиг. 1 показана оптическая схе ма развертывающего устройства; на фиг. 2 - схема получения следящего отверстия; на фиг. 3 - схема расположения соседних прорезей. Развертывающее устройство содержит источник 1 излучения, например когерентный излучатель, оптическую систему 2, формирующую светящуюся по лосу 3 с длиной, равной высоте цилиндра и состоящую из последовательно расположенных стандартных сферического и цилиндрического оптических элементов, пустотелый цилиндр 4 с наклонными прорезями 5, оптическую систему 6,.проецирующую световой луч 7 на приемник 8 излучения. На фиг. 1 указано также направление перемещения 9 луча 7 после.его .прохождения через цилиндр А. При освещении боковой поверхности развертывающего цилиндра k сквозь него проходит свет только в месте пересечения двух диаметрально противоположных прорезей (фиг. 2), причем сечение 10 светового пучка имеет форму ромба, размер диагоналей которого определяется шириной прорези и углом наклона прорези, к оси цилиндра k. На фиг. 3 указано взаимное расположение соседних прорезей 5. Низ i-ой прорези и верх (+1)-ой лежат на одной образующей 11 цилиндра k. Время развертки t устройства определяется величинами радиуса R и высоты цилиндра И, угла наклона прорезей к оси цилиндра d. и частотой вращения цилиндра V. ctgci-R2J(V Для ,018 м, ,02 M, Гц, время развертки составляет 50-10 с. При этом скорость перемещения луча вдоль образующей равна 360 м/с. Как видно из формулы для времени развертки наряду с зависимостью от Н, R, V время развертки зависит и от углаоб. Уменьшение времени развертки за счет Н, R-V имеет известные пределы, обусловленные динамическими характеристиками устройства. В частности, увеличение радиуса цилиндра приводит к увеличению его момента и большим механическим переггрузкам. Высота цилиндра определяется продольными размерами сканируемого объекта. При неизменных геометрических размерах и скорости вращения цилиндра время развертки может быть существенно уменьшено за счет уменьшения угла наклона прорезей к оси цилиндра. Ограничения для уменьшения угла наклона накладываются лишь требованиями, предъявляемыми к интенсивности источника излучения, так так при очень малых углах d, пропускная способность ромбовидного отверстия резко падает. Устройство работает следующим образом. Свет от источника I излучения, например когерентного излучателя, направляется на оптическую систему 2. Оптическая система 2, состоящая из последовательно расположенных сферического и цилиндрического оптических элементов (не показаны), преобразует расходящийся пучок от источника 1 в светящуюся полосу 3 параллельного пучка света с длиной, равной высоте развертывающего цилиндра . Светящаяся полоса 3 освещает участок боковой поверхности цилиндра k шириной, определяемой размером соответствующей диагонали ромбовидного отверстия, образованного в месте пересечения двух диаметрально про тивоположных прорезей 10. При вращеНИИ цилиндра ромбовидное отверстие перемещается в вертикальном направлении 9 (вдоль образующей цилиндра) со.скоростью, зависящей от Н, R,V и oi.. С той же скоростью перемещается луч света 7, вырезаемый ромбовидным отверстием 10 из светящейся полосы 3- В момент прихода прозрачного отверстия и проходящего сквозь него светового луча, например, к ниЗУ образующей цилиндра в верхней час ти цилиндра в плоскости той же об разующей в этот момент появляется но вое прозрачное отверстив, образованное в результате пересечения следую щей пары прорезей. Таким образом, световой луч, проходящий через это отверстие, сканирует непрерывно , следовательно, предлагаемое развертывающее устройство всегда готово к регистрации или считыванию информации и не требует дополнительных устройств, обеспечивающих временную синхронизацию развертывающего устрой ства с исследуемым процессом. В результате световой луч 7 .осу ществляет непрерывное сканирование пространства в пределах, определяемых высотой цилиндра с частотой следования, определяемой частотой вращения цилиндра и числом прорезей на его боковой поверхности. Встречая на своем пути объект, вызывающий модуляцию светового пучка, луч света затем проецируется оп тическрй системой 6 на приемник 8 излучения, вызывая изменения его то ка, связанные с характе 5ом модуляции светового пучка. Э Использование пустотелого цилиндра , имеющего боковые наклонные прорези, выгодно отличает предлагаемое развертывающее устройство от известного, так как без увеличения скорости вращения цилиндра значительно увеличивается временная разрешающая способность и быстродействие устройства. Время развертки при оС 10° и частоте вращения 500 Гц составляет 50-10 с, при этом скорость сканирующего луча достигает 360 м/с. Частота следования при сорока прорезях на цилиндре равна 10 кГц (период развертки ). Формула изобретения Оптико-механическое развертывающее устройство, содержащее последовательно расположенные источник излучения, оптическую систему, элемент развертки в виде полого цилиндра с выполненными на его боковой поверхности наклонными прорезями, установленного с возможностью вращения вокруг своей оси, перпендикулярной оптической оси устройства, проецирующую оптическую систему и приемник излучения, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, число наклонных прорезей цилиндра четное, причемначало каждой из прорезей и конец каждой следующей размещены на одной образующей-цилиндра. Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4103156. кл. 250-235. опублик. 1978. 2.Катыс Г. П. Информационные сканирующие системы. М., Машиностроение, 1965, с. 135 (прототип).

V

/1

Sefljf