Устройство для считывания информации с листа

 

Использование изобретения относится к оптико-механическим устройствам и может быть использовано как сканер для черно-белых и цветных текстов и рисунков. Устройство содержит стационарный импульсный источник света 2 ИС, сканер в виде полого цилиндра 3 ПЦ с оптической системой ОС и отверстиями для прохождения световых сигналов СС, стационарный фотоприемник 7 Ф, двигатель для вращения ПЦ, механизм протягивания МП листа и систему управления сигналами. ПЦ смонтирован в роторе двигателя ИС и Ф установлены соосно с ПЦ по его торцам, а ОС имеет расположенные на оси ПЦ многогранную призму 10 П и размещенные на ее вершинах конденсаторы (О): один 11 со стороны ИС, а другой 12 - Ф. Для считывания цветной информации используется источник белого света. С его стороны на вершине П размещены конденсатор и цветной секционированный светофильтр, а между Ф и О 12 установлена полевая диафрагма. МП выполнен в виде приводного установленного по дуге окружности гибкого вала 19 (В) с обрезиненными роликами 20 (Р), часть из которых имеет правую наружную винтовую нарезку, а часть - левую винтовую нарезку, причем нарезка Р выполнена с шагом, увеличивающимся от середины В к его концам. Размещение ПЦ в роторе двигателя и совмещение оптических осей излучения и приема упрощают и удешевляют устройство, а ПМ обеспечивает бесперебойное протягивание листа при его перемещении в осевом направлении по отношению к ПЦ с его ОС. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к оптико-механическим устройствам и может быть использовано как сканер для черно-белых и цветных текстов и рисунков, имеющих контраст относительно материала, на который они нанесены.

Известны сканирующие устройства, например [1] Наиболее близким к патентуемому изобретению является устройство [2] Оно содержит стационарный источник света, сканер в виде полого цилиндра (оптическая головка) с оптической системой и отверстиями для прохождения световых сигналов, узел фотопреобразования излучения, двигатель для вращения полого цилиндра, механизм протягивания листа и систему управления сигналами. Оптическая система состоит из пяти зеркальных отражателей, трех объективов, центральный из которых фокусирующий, а два других расположены под углом симметрично относительно полого цилиндра. Узел фотопреобразователя состоит их зеркала, фокусирующей линзы, светоделителя, линзы-коллектива, двух фотоприемников. Механизм протягивания листа выполнен в виде поступательно перемещающегося барабана.

При вращении полого цилиндра луч от источника света отклоняется отражающим зеркалом на центральный объектив, формирующий на листе световое пятно, диффузно рассеянное излучение которого улавливается боковыми объективами и преобразуется в два параллельных пучка, каждый из которых считывается соответствующим фотоприемником.

Основной недостаток известного устройства заключается в его сложности, ввиду наличия большого числа зеркал, требующих юстировки, и нескольких фотоприемников, считывающих световые пучки, отклоняемые от оптической оси источника света.

Задача изобретения в создание относительно простого и недорогого устройства для считывания информации с листа.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, состоит в упрощении конструкции устройства. Это достигается тем, что полый цилиндр сканера смонтирован в роторе двигателя для его вращения, источник света и фотоприемник установлены соосно с полым цилиндром по его торцам, а оптическая система имеет расположенную на оси полого цилиндра многогранную призму и размещенные на ее вершинах конденсаторы: один со стороны источника света, другой фотоприемника. Расположение полого цилиндра в роторе двигателя для его вращения исключает дополнительные конструктивные связи между ними, что упрощает устройство. Отличия оптической системы обеспечивают совмещение оптических осей излучения и приема световых сигналов в одном конструктивном элементе полом цилиндре и формирование поля зрения фотоприемника на линии считывания в том же месте, где находится световое пятно от источника света. Это упрощает и способствует удешевлению устройства.

Как вариант выполнения, в устройстве со стороны источника света на вершине многогранной призмы размещены конденсор и цветной секционированный светофильтр, а между фотоприемником и объективом установлена полевая диафрагма. Такое выполнение сообщает устройству дополнительное свойство: возможность считывания цветной информации с листа.

Другими особенностями устройства являются то, что механизм протягивания листа выполнен в виде приводного установленного по дуге окружности гибкого вала с роликами, покрытыми упругим материалом, часть из которых имеет правую наружную винтовую нарезку, а другая левую винтовую нарезку с шагом, увеличивающимся от середины гибкого вала к его концам. Необходимость в таком механизме протягивания листа вызывается тем, что при расположении полого цилиндра сканера в роторе двигателя для его вращения обеспечивается вращение полого цилиндра относительно его продольной оси, а перемещение считываемого материала по дуге окружности в осевом направлении по отношению к полому цилиндру с оптической системой (поперек линии считывания). При этом равномерное протягивание листа и исключение его перекосов достигается наличием приводного гибкого вала с роликами, имеющими указанную нарезку.

На фиг. 1 принципиальная схема устройства; на фиг. 2 то же для считывания цветной информации; на фиг. 3 механизм протягивания листа; на фиг. 4 то же, вариант выполнения; на фиг. 5 электрическая схема системы управления частотой излучения при считывании черно-белой информации.

Устройство для считывания черно-белой информации (фиг. 1), с листа 1 содержит стационарный импульсный источник света 2, сканер в виде полого цилиндра 3 с оптической системой и отверстиями для прохождения световых сигналов: 4 по образующей, 5 и 6 по торцам, узел фотопреобразования излучения со стационарным фотоприемником 7, двигатель с ротором 8 и статором 9 для вращения цилиндра 3, механизм протягивания листа и систему управления сигналами. Полый цилиндр 3 смонтирован в роторе 8 двигателя. Источник света 2 и фотоприемник 7 установлены соосно с полым цилиндром по его торцам.

Оптическая система состоит из расположенных на оси полого цилиндра многогранной призмы 10, грани которой покрыты отражающим слоем, и размещенных на ее вершинах конденсаторов: 11 со стороны источника света и 12 со стороны фотоприемника. Для ограничения размеров линии считывания 13 служит экран 14.

При считывании цветной информации (фиг. 2) используется источник белого света 2, конденсатор 15 и цветной секционированный светофильтр 16, а между фотоприемником 7 и объективом 12 установлена сменная полевая диафрагма 17. Призма 10 имеет заданное количество граней в соответствии с количеством световых секций 18 на светофильтре 16 (фиг. 4).

Механизм протягивания листа (фиг. 3) содержит гибкий вал 19, установленный по дуге окружности в соответствии с линией считывания 13, и жестко закрепленные на нем ролики 20, имеющие наружное резиновое покрытие. Со стороны вала 19 правые от середины вала ролики выполнены с правой винтовой нарезкой на резиновом покрытии, а левые от середины вала ролики с левой винтовой нарезкой. Нарезки на роликах имеют шаг, увеличивающийся от середины гибкого вала к его концам.

В варианте, показанном на фиг. 3, вал 19 приводится от вращения полого цилиндра 3 через нарезку 21 на его поверхности и червячные пары 22 и 23, соответственно связанные с концами гибкого вала.

В варианте, показанном на фиг. 4, вал 19 приводится от двигателей 24 через червячные пары 23.

Лист 1 с информацией прижимается к гибкому валу накладкой 25, выполненной по контуру линии считывания 13 и имеющей щель для пропускания излучения источника света.

Система управления световыми сигналами (для устройства по фиг. 1) представлена блоком управления частотой излучения (фиг. 5), содержащим последовательно соединенные анализатор 26 сигналов "начало" и "конец" строки, счетчик импульсов 27, второй вход которого подключен к управляемому генератору 28 импульсов, схемы сравнения 29, на второй вход которой подается заданное значение точек на рабочем участке линии считывания, а выход подключен к генератору 28, выход которого, в свою очередь, подключен к импульсному источнику света 2.

Устройство для считывания информации с листа работает следующим образом.

Импульсный источник света 2 через объектив 11, многогранную призму 10 и отверстие 4 в полом цилиндре 3 сканера формирует на линии считывания 13 световое пятно 30 заданного диаметра. Поле зрения фотоприемника 7 формируется объективом 12, многогранной призмой 10 и отверстием 4 в цилиндре 3 на линию считывания 13 в том же месте, где находится световое пятно 30 от источника света 2.

При считывании с листа цветной информации источник белого света 1 через конденсатор 15, одну из секций 18 светофильтра 16, соответствующую грань призмы 10 и отверстие в цилиндре 3 формирует на линии считывания 13 световое пятно 30 заданного диаметра. Поле зрения фотоприемника 7 излучения формируется полевой диафрагмой 17, конденсатором 12, призмой 10 и отверстием 4 в цилиндре на линии считывания в том же месте, где находится световое пятно 30 от источника излучения белого цвета.

При вращении цилиндра 3 линия считывания образует дугу заданного радиуса R и заданной длины, определяемые количеством граней призмы 10, фокусом конденсаторов 11 и 12 и экраном 14. Частота излучения источника света 2 определяется количеством точек разрешения на 1 мм в линии считывании и угловой скоростью вращения цилиндра 3 с оптической системой. Угловая скорость вращения цилиндра 3 измеряется по интервалу времени, определяемому между импульсом "начало строки" и импульсом "конец строки", которые инициируются на фотоприемнике 7 специальными участками 31 линии считывания 13, свободными от считываемого листа 1 и имеющими черно-белую структуру с заданным шагом, которые фиксируются анализатором 26 сигналов "начало" и "конец" строки.

При считывании с листа цветной информации на специальных участках 31 могут быть установлены световые отражательные элементы (вместо черно-белой структуры) для корректировки цветов при считывании и для определения начала и конца строки.

При считывании черно-белой информации за каждый интервал развертки линии считывания 13 (количество линий за один оборот цилиндра 3 зависит от количества граней призмы 10) вычисляется фазовый сдвиг между предыдущим и последующими значениями сигналов "начало строки" и "конец строки". Счетчик импульсов 27 подсчитывает количество импульсов излучения источника света 1 в интервале времени, определяемом рабочим участком линии считывания 13. Пропорционально разнице значений (с учетом знака) заданного количества точек на рабочем участке линии считывания и полученного количества точек за один ход развертки в результате подсчета схемой сравнения 29 изменяется частота излучения источника света таким образом, чтобы количество точек на рабочем участке линии считывания было заданным.

При считывании цветной информации по аналогичной схеме подсчитывается интервал времени рабочего участка линии считывания.

Механизм протягивания листа (фиг. 3) обеспечивает его перемещение в осевом направлении по отношению к цилиндру 3 с оптической системой. Перемещение считываемого листа производится синхронно с оборотами цилиндра 3. При этом вращение от цилиндра 3 через нарезку 21 и червячные пары 22 и 23 передается гибкому валу 19 и роликам 20. Последние перемещают лист.

В варианте выполнения этого механизма (фиг. 4) для считывания цветной информации лист перемещается дискретно и синхронно. Поворот гибкого вала осуществляется от двигателей 24 через червячные пары 23. Равномерность перемещения листа и его выравнивание при протягивании обеспечиваются указанной винтовой нарезкой поверхности роликов и приводом на оба конца вала 19.

Скорость (шаг) протягивания листа зависит от числа граней призмы 10, передаточного числа червячных пар и определяется заданным разрешением информации на листе, то есть частотой линий считывания на один миллиметр протягивания листа.

Таким образом, устройство позволяет считывать с листа как черно-белую, так и цветную информацию. Размещение цилиндра сканера в роторе двигателя и совмещение оптических осей излучения и призма световых сигналов упрощает конструкцию и удешевляет устройство. Механизм протягивания листа обеспечивает качественную подачу информации в совокупности с указанными полым цилиндром и оптической системой.

Формула изобретения

1. Устройство для считывания информации с листа, содержащее стационарный источник света, сканер в виде полого цилиндра с оптической системой и отверстиями для прохождения световых сигналов, узел фотопреобразования излучения со стационарным фотоприемником, двигатель для вращения полого цилиндра, механизм протягивания листа и систему управления сигналами, отличающееся тем, что полый цилиндр сканера смонтирован в роторе двигателя для его вращения, источник света и фотоприемник установлены соосно с полым цилиндром по его торцам, а оптическая система сканера выполнена в виде расположенной на оси полого цилиндра многогранной призмы и введенных на ее вершинах конденсаторов: одного со стороны источника света, другого - фотоприемника.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что со стороны источника света между многогранной призмой и конденсатором введен цветной секционированный светофильтр, а между фотоприемником и конденсатором введена полевая диафрагма.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что механизм протягивания листа выполнен в виде приводного установленного по дуге окружности гибкого вала с роликами, покрытыми упругим материалом, часть из которых имеет правую наружную винтовую нарезку, а другая левую винтовую нарезку, причем нарезка роликов выполнена с шагом, увеличивающимся от середины гибкого вала к его концам.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5