Оптико-механическое развертывающее устройство

О П И С А Н И Е и)957148ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоцкапксткческнхРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) П риорнтет по делак нзабретеннй Опубликовано 07. 09, 82. Бюллетень3Дата опубликования описания 07. 09, 82(54) ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОЕ РАЗВЕРТЫВАЮЩЕЕУСТРОЙСТВО 1Изобретение относится к приборостроению, в частности к системам оптико-механической развертки, и можетбыть использовано для сканированияносителей информации, например, вфототелеграфии или какого-либо изображения,Известны сканирующие системы, использующие для развертки изображения возвратно-поступательное иливращательное движение оптическогоэлемента, Сканирующее движение приамы или зеркала обеспечивается электромеханическими приводами, состоящими из электродвигателя, редуктора,соответствующих выходных устройств,преобразующих вращательное движение в возвратно-поступательное Г 13Однако эти системы имеют невысокие динамицеские характеристики и натодежность, а именно низкую частоту(скорость) сканирования и, следовательно, малое быстродействие, малыйугол, при котором обеспечивается 2остоянство скорости сканирования,значительные перегрузки, возникающиевследствие больших моментов инерцииподвижных деталей,Сканирующие системы с вращающимися зеркалами или зеркальными многогранниками позволяют получать большие скорости развертки, однако неискаженный по интенсивности оптическийсигнал получается в пределах небольшой части полного оборота зеркала.Кроме того, вносятся искажения присканировании оптических носителейинформации из-за попадания световоголуча на ребра вращающегося многогранника и рессеяния света.Наиболее близким к изобретению является оптико-механицеское развертывающее устройство, содержащее последовательно расположенные источникизлучения, оптическую систему, элемент развертки в виде полого цилиндра с выполненными на его боковойповерхности наклонными прорезями, ус Х 9571тановленного с возможностью вращениявокруг своей оси, перпендикулярнойоптической оси устройства, проецирующую оптическую систему и прИемник излучения г 23.Недостаток известного устройствазаключается в низком быстродействии,определяемым лишь со скоростью вращения цилиндра. Скорость вращенияподобных механических систем имеетизвестные ограничения.Цель изобретения - увеличениебыстродействия.Указанная цель достигается тем,,что в устройстве число наклонныхпрорезей цилиндра четное, причем на"чало каждой из прорезей и конец каж -дой следующей размещены на одной образующей цилиндра.Развертка обеспечивается перемеще- онием вдоль образующей оптически прозрачного отверстия, образующегося вместе пересечения двух диаметральнопротивоположных прорезей так, что зводин полный оборот цилиндра развертка 5может быть осуществлена й/2 раэ (гдеЙ - число прорезей), а время развертки управляется не только скоростьювращения и параметрами (высота, радиус) цилиндра, но и углом наклона .1прорезей к оси цилиндра.На фиг. 1 показана оптическая схема развертывающего устройства; нафиг, 2 - схема получения следящегоотверстия; на фиг, 3 - схема распо 35 ложения соседних прорезей.Развертывающее устройство содержит источник 1 излучения, напримеркогерентный излучатель, оптическую систему 2, формирующую светящуюся подо лосу 3 с длиной, равной высоте цилиндра и состоящую из последовательно расположенных стандартных сферического и цилиндрического оптических элементов; пустотелый цилиндр45 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 проре 484эи и углом наклона прорези. к оси цилиндра 4.На фиг. 3 указано взаимное расположение соседних прорезей 5, Низ (-ой прорези и верх +1)-ой лежат на одной образующей 11 цилиндраВремя развертки г устройства определяется величинами радиуса В и высоты цилиндра Н, угла наклона прорезей к оси цилиндра с(. и частотой вращения цилиндра М,г -НсгоЫ 1 24Для Н=О, 018 м, К =О, 02 м,=500 Гц,с=10 о время развертки составляет-650 10 с. При этом скорость перемещения луча вдоль образующей равна360 м/с.Как видно иэ формулы для времениразвертки наряду с зависимостью отН, К, 1 время развертки зависит иот угла сг, Уменьшение времени развертки за счет Н, К, 1 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 цилиндравремя развертки может быть существенно уменьшено эа счет уменьшения угла наклона прорезей к оси цилиндра.Ограничения для уменьшения угла наклона накладываются лишь требованиями, предъявляемыми к интенсивностиисточника излучения, так так приоцень малых углах с пропускная способность ромбовидного отверстия резко падает,Устройство работает следующим образом.Свет от источника 1 излучения,например когерентного излучателя,направляется на оптическую систему2. Оптическая система 2, состоящаяиз последовательно расположенныхсферического и цилиндрического оптических элементов (не доказаны), преобразует расходящийся пучок от ис"точника 1 в светящуюся полосу 3 параллельного пучка света с длиной,равной высоте развертывающего цилиндра 4, Светящаяся полоса 3 освещаетучасток боковой поверхности цилиндра9571 ч51 шириной, определяемой размером соответствующей диагонали ромбовидного отверстия, образованного в месте пересечения двух диаметрально противоположных прорезей 10. При враще нии цилиндра ромбовидное отверстие перемещается в вертикальном направлении 9 (вдоль образующей цилиндра) со.скоростью, зависящей от Н, К, 1 и д . С той же скоростью перемеща ется луч света , вырезаемый ромбовидным отверстием 10 из светящейся полосы 3. В момент прихода прозрачного отверстия и проходящего сквозь него светового луча, например, к ни зу образующей цилиндра в верхней части цилиндра в плоскости той же образующей в этот момент появляется новое прозрачное отверстие, образованное в результате пересечения следую щей пары прорезей. Таким образом, световой луц, проходящий через это отверстие, сканирует непрерывно следовательно, предлагаемое развертывающее устройство всегда готово к. 2 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 цилиндрас 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 тицеской системой 6 на приемник 8 излучения, вызывая изменения его тока, связанные с характером модуля" ции светового пучка. 8 6Использование пустотелого цилиндра , имеющего боковые наклонные прорези, выгодно отличает предлагаемое развертывающее устройство от извест" ного, так как без увеличения скорости вращения цилиндра значительно увеличивается временная разрешающая способность и быстродействие устрой" ства. Время развертки при сС =10 ио 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 4 с).формула изобретенияОптико-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 экспертизе1, Патент США У 1103156,кл. 250-235, опублик. 1978,2. Катыс Г. П. Информационныесканирующие системы. И., "Машиностроение", 1965, с, 135 (прототип).957148 Юачг Составитель Н. Вашковскаяедактор Л. Филиппова Техред С.Мигунова Корректор О. Билак аказ 6594/35ВНИИПИ исное ктная,илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Госу по дела 13035, МосТираж арств изоб ва, Ж 518 П нного комитета ССС етений и открытий 35, Рауаская наб