Сканирующее устройство

 

((() 422977

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 01.06.71 (21) 1664206/26-25 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 12.09.74 (51) М. Кл. 6 Olj 3)06

Гасударственный комитет.

Совета Министров СССР аа делам изобретений и открытий

{53) l Ä1, 535.825.21 (088.8) (72) Авторы изобретения

В, П. Маринец, Б. В. Осыка и А. А. Смердов

Физико-механический институт АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к технике сканирования и применяется в системах автоматического анализа светового поля с целью опреде лсния распределения яркости по площади или поиска объектов с заданными параметрами.

В известных оптико-механических сканирующих устройствах в качестве светопрсобразователя используются фотоэлектронные умножители (ФЭУ), обладающие высокой чувствительностью. Современные высокочувствительные ФЗУ имеют большие площади фотокатодов. Например, один из наиболее чувствительных и стабильных фотоэлектронных умножителем типа ФЭУ 52 имеет рабочий диаметр фотокатода 60 мм. Таким фотокатодам свойственна большая неравномерность чувствительности по площади.

При попадании светового потока в процессе сканирования на участки фотокатода с разной чувствительностью появляется паразитпая модуляция сигнала, снимаемого с выхода ФЭУ. Для систем автоматического анализа светового поля необходимо устранение этой паразитной модуляции, что связано с усложнением устройств обработки электрического сигнала и снижением чувствительности всей автоматической системы анализа в целом.

С целью исключения паразитной модуляции выходного электрического сигнала необходимо световой поток, прошедший через разлагающий элемент, распределить равномерно по всей рабочей площади светопреобразоватсля. В известных сканирующих устройствах для этого применяется линза (коллектив), формирующая изображение входного (неподвижно D) отверстия обьектива на одном и том же участке фотокатода ФЭУ.

Недостатки известного устройства следую10 щие: а) линза с определенным фокусным расстоянием, поставленная па некотором расстоянии от разлагающего элемента. не может передать весь световой поток, прошедший чсрсз

15 разлагающий элемент, на свстопреобразователь, что снижает чувствительность сканирующего устройства в целом; б) формируемое собирающсй линзой на светопреобразоватслс световое пятно ilc запи20 мает всей плошади фотокатода, а распределение освсщснностп в пределах пятна — неравномерное, что снижает динамический диапазон сканирующего устройства Ilo освещенности и не полносп.ю устраняст паразитную

25 модуляцию выходного сигнала: в) в случае расположения линзы таким ооразом, чтобы о»а передавала весь световой поток на светопрсобразоватсль, свстовое пятно в процессе сканирования засвечивает по30 следовательно участки фотокатода, что вызы422977

60 вает паразитную модуляцию выходного сигнала.

С целью устранения указанных недостатков в предложенном оптико-механическом сканирующем устройстве вместо линзы-коллектива применяется световод специальной конструкции. Этот световод представляет собой оптическую деталь цилиндрической или конической формы с полированными поверхностями.

Диаметр переднего торца световода соответсгвуег диаметру анализируемого изображения и располагаегся непосредственно за разлагающим элементом, Диаметр заднего торца светоиода соответствует рабочему диаметру фотокатода светопреобразователя и притирается к его поверхности.

Передача вссго светового потока, прошедшего через разлагающий элемент, на светопрсобразователь достигается за счет максимального приближения передного торца све. товода к разлагающему. элементу, полного внутренне; о отражения лучей, попада:ощих изнутри на полированную боковую поверхность световода, и притирки заднего торца световода к плоскости светопреобразователя, 1-1а фиг. 1 показан световод предложенного сканирующего устройства: а — продольное сечение; б — узел 1 и ход лучей; в, г — ячейки переднего торца световода в план и изометрии; «а фиг. 2 — схема сканирующего устройства.

С целью равномерного распределения всего светового потока, входящего в световод от любой точки анализирующего изображения, по всей рабочей поверхности фотокатода светопреобразователя передний торец световода вьп олнсн в виде равномерно и плотно прижатых друг к другу ячеек с кону.сными поверхностями, обращенными вершинами в тело световода. Максимальный размер основания я:ейки в плоскости торца световода соответствует размеру разлагающего элемента Л5, а угол при вершине конуса rp выбран исходя из условий максимального прохождения светового потока внутрь световода, Для естественного света этот угол определяется»о законам отражения и для нормально падающего луча составляет примерно 60". Пр и этом 90% светового потока, падающего на поверхность ячейки (фиг. 1, б), преломляется в тело световода и направляется на его полированную боковую поверхность, отразившись от которой, засвечивает шотокатод. 10% отраженного от поверхности ячейки потока нормально падает на ее противоположную сторону и проходит в тело световода, также засвечивая фотокатод. Минимальная длина световода определяется обязательным одноразовым преломлением любого луча от боковой поверхности световода.

Для максимальной передачи падающего световода потока в тело световода ячейки на переднем торце световода расположены так (фиг. 1, в, г), что линии пересечения конусных

40 поверхностей смежных ячеек образуют в плане равносторонние шестиугольники. При этом световой луч, падающий в любую точку переднего торца, всегда попадает на одну или несколько ячеек под углом б0 к их поверхностям. Благодаря конусной форме ячеек преломленный луч распределяется во все стороны на образующую световода, создавая в дальнейшем равномерную засветку всей рабочей площади, светопреобразователя, независимо от места засветки входного торца.

Оптико-механическое сканирующее устрои ство (см. фиг. 2) содержит экран 1, объектив

2, разлагающий элемент 3, световод 4, светопреобразователь 5.

Объектив 2 формирует изображение анализирующего поля в плоскости разложения. Разлагающий элемент 3 с определенной апертурой площадью AS сканирует это изображение; световой поток, прошедший через разлагающии элемент, равномерно распределяется световодом по всей рабочей площади светопреобр азователя.

Расчеты показывают, что световод описанной конструкции пропускает 95% падающего на его передний торец светового потока при равномерной засветке всего выходного торца, Применение этого световода позволяет использовать в оптико-механическом сканирующем устройстве в качестве светопреобразователя современные высокочувствительные фотоэлектронные умножители с большими рабочими площадями фотокатодов и неравномерной чувствительностью по их площади.

При этом за счет максимальной передачи падающего светового потока полностью используется ьысокая чувствительность применяемого светопреобразователя, а за счет равномерной засветки всей рабочей площади фотокатода в любой момент сканирования одновременно устраняется паразитная модуляция выходного сигнала и расширяется динамический диапазон работы устройства по освещенности.

Предмет изобретения

Сканирующее устройство, состоящее из объектива, разлагающего элемента и светопреобразователя, о тл и ч а ю щеес я тем, что. с цел»о повышения чувствитсльности при одновременном устранении паразитной модуляции выходного сигнала, между разлагающим эле .etïoì и светопреобразователем установлен световод, передний торец которого, расположен непосредственно за разлагающим элементом IIO ходу светового луча и выполнен в виде равномерно распределенных но всей его поверхности одинаковых конусных ячеек, прилегающих друг к другу так, что линии пересечения конусных поверхностей образуют в плане равносторонние шестиугольники, причем вершины конусов обращены в тело световода, а задний торец притерт к плоскости светопреобразователя.

422977

Уж;т1 Рог 7

Составитель В. Зверев

Техред T. Курилко

Редактор Т. Орловская

Корректор Л. Царькова

Заказ 2223/!2 Изд. № 709 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и откргятпй

Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр Сапунова, 2