Оптико-механическое развертывающее устройство

 

О П И С А H И Е () 957148

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Соцкапксткческмх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l,) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 22.10.80 (21) 2994602/18-10 (51) М. Кл.

G 02 В 27/17 с присоелинением заявки №

Государственный коинтет (23) Приоритет оо делак нзабретеннй

Опубликовано 07. 09.82. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 07. 09. 82 (53) УДК 535.824 (088.8) н открытнй (72) Авторы изобретения

А. С. Маркин, В. И. Рябенков и Ю. И. Туснов (.

Московский институт радиотехники, электЪоники и автоматики

1 (7l) Заявитель (54) ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ РАЗВЕРТЫВАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО

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 приамы или зеркала обеспечивается электромеханическими приводами, состоящими из электродвигателя, редуктора, соответствующих выходных устройств, преобразующих вращательное движение в возвратно-поступательное Г13.

"Однако эти системы имеют невысокие динамические характеристики и наio дежность, а именно низкую частоту (скорость) сканирования и, следовательно, малое быстродействие, малый угол, при котором обеспечивается

2 остоянство скорости сканирования, значительные перегрузки, возникающие вследствие 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 развертывающее устройство, содержащее последовательно расположенные источник излучения, оптическую систему, элемент развертки в виде полого цилиндра с выполненными на его боковой поверхности наклонными прорезями, усJ 957,1 тановленного с возможностью вращения вокруг своей оси, перпендикулярной оптической оси устройства, проецирующую оптическую систему и прИемник излучения (2 j.

Недостаток известного устройства заключается в низком быстродействии, определяемым лищь 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— дой следующей размещены на одной образующей цилиндра.

Развертка обеспечивается перемеще- о нием вдоль образующей оптически прозрачного отверстия, образующегося в месте пересечения двух диаметрально противоположных прорезей так, что зв один полный оборот цилиндра развертка может быть осуществлена N/2 раэ (где

Й - число прорезей), а время развертки управляется не только скоростью вращения и параметрами (высота, радиус) цилиндра, но и углом наклона .

1 прорезей к оси цилиндра.

На фиг. 1 показана оптическая схема развертывающего устройства; на фиг. 2 — схема получения следящего отверстия; на фиг. 3 — схема распо35 ложения соседних прорезей.

Развертывающее устройство содержит источник 1 излучения, например когерентный излучатель, оптическую систему 2, формирующую светящуюся по4О 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 б,.проецирующую световой луч 7 на приемник 8 излучения.

На фиг. 1 указано также направление перемещения 9 луча 7 после его прохождения через цилиндр 4.

При освещении боковой поверхности развертывающего цилиндра 4 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 проре48

4 эи и углом наклона прорези. к оси цилиндра 4.

На фиг. 3 указано взаимное расположение соседних прорезей 5. Низ

i-ой прорези и верх ((+1)-ой лежат на одной образующей 11 цилиндра 4.

Время развертки t устройства определяется величинами радиуса R и высоты цилиндра Н, угла наклона прорезей к оси цилиндра d. и частотой вращения цилиндра М.

Н

c t g d.. R 2 ((4

Для Н=О, 018 м, К =О, 02 м, 9 =500 Гц, d.=10о время развертки составляет

-6

50.10 с. При этом скорость перемещения луча вдоль образующей равна

360 м/с.

Как видно иэ формулы для времени развертки наряду с зависимостью от

Н, R, 4 время развертки зависит и от угла с . Уменьшение времени развертки за счет Н, R, 4 имеет известные пределы, обусловленные динамичес- кими 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 эа 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 cL пропускная способность ромбовидного отверстия резко падает.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 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 ис" точника 1 в светящуюся полосу 3 параллельного пучка света с длиной, равной высоте развертывающего цилиндра 4. Светящаяся полоса 3 освещает участок боковой поверхности цилиндра

95714

4 шириной, определяемой размером соответствующей диагонали ромбовидного отверстия, образованного в месте пересечения двух диаметрально противоположных прорезей 10. При вращении цилиндра ромбовидное отверстие перемещается в вертикальном направлении 9 (вдоль образующей цилиндра) со.скоростью, зависящей от Н, R, V и aL. 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 части цилиндра в плоскости той же образующей в этот момент появляется новое прозрачное отверстие, образованное в результате пересечения следую- 2о 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 устройства с исследуемым процессом.

В результате световой луч 7 .осуществляет непрерывное сканирование пространства в пределах, определяемых высотой цилиндра 4 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- О тической системой 6 на приемник 8 излучения, вызывая изменения его тока, связанные с характером модуляции светового пучка.

8 6

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 устрой" ства. Время развертки при с =10 и о 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 10 с).

Формула изобретения

Оптико-механическое развертывающее устройство, содержащее последовательно располсженные 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, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия, число наклонных прорезей цилиндра четное, причем начало каждой из прорезей и конец каждой следующей размещены на одной образующей цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США If 4103156, кл. 250-235, опублик. 1978.

2. Катыс Г. П. Информационные сканирующие системы. И., " г1ашиностроение", 1965, с. 135 (прототип).

957148

Составитель Н. Вашковская

Редактор Л. Филиппова Техред С.Мигунова Корректор О. Билак

Заказ 6594/35 Тираж 518 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект. ая, 4