Устройство для оптико-электрического преобразования информации на ленточном электростатическом носителе

(46) 15.01.86. Бюл, Н (72) И,Л. Валик и А.А (53) 681.135.7(088,8) (56) Патент США Р 435 кл. С 03 0 15/00, 198 им 25532. ТИКО-ЭЛЕКТРИИНФОРМАЦИИ АТИЧЕСКОМ 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВА 1А ЛЕНТОЧНОМ ЭЛЕКТРООСИТЕЛЕ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение позволяет повыситькачество преобразования в устройстведля оптико-электрического преобразования информации на ленточном электростатическом носителе. Устройствосодержит ленточный носитель 1 с электроприводом 3, лентопротяжный механизм 2 подачи носителя 1, усилитель17, блок 4 электризации и записи.информации с заряжающими электродами 5, блок 19 формирования управляющих сигналов. Блок 10 считыванияинформации включает привод 14, оптико-геометрический преобразователь ЯО 120512 13, узел источника света, выполненный в виде когерентного лазерногоисточника 12 светового луча. Блок 4имеет проекционный объектив 9 с электромеханическим затвором 8. Электро-ды 5 расположены вблизи поверхностиносителя 1, выполненного в виде гибкой диэлектрической основы с токопроводящим слоем с нанесенным на немсветочувствительным слоем. Источник21 стабилизированного напряжения соединен через развязывающую цепочку25 с входом усилителя 17, которыйвыходом подключен к входу блока 19,соединенного первым выходом с вхо- .дом привода 14. Второй выход блока19 соединен с входом источника 12,третий его выход связан с входомэлектропривода 3. Первый синхронизирующий выход блока 19 непосредственно, а второй его синхронизирующий выход через импульсный высоковольтный генератор 20 связаны с соответствующими входами блока 4, Оптическая ось объектива 9, диафрагмыи затвора 8 блока 4 перпендикулярнаповерхности носителя 1. 4 ил.12051Изобретение относится к устройствам для получения электрографических иэображений и может быть использовано для нанесения изображений на ленточный электростатическийноситель.Цель изобретения - повыкениекачества преобразования при нанесении информации на ленточный электростатический носитель.ОНа фиг. 1 изображена структурнаясхема устройства, на фиг, 2 " сканирующий оптический узел и узел волоконно-оптического геометрическогопреобразователя, на фиг. 3 - ленточный носитель, разрез; на.фиг. 4 -временные диаграммы сигналов в некоторых точках устройства.На чертеже обозначены ленточныйноситель 1, лентопротяжный механизм2 подачи ленточного носителя с электроприводом 3, блок 4 электризациии записи информации, заряжающие электроды 5, оптический узел 6, обеспечивающий проецирование оптическогоизображения 7 объекта передачи снеобходимым временем экспозиции (посредством щелевой диафрагмы 8 с электромеханическим затвором и объектива 9), блок 10 считывания информации,сканирующий оптический узел 11, узел12 источника света, узел 13 волоконно-оптического геометрического преобразователя, привод 14, светопроницаемый токопроводящий электрод 15,конденсатор 16, усилитель 17, сопро 35тивление 18, блок 19 формированияуправляющих сигналов, импульсныйвысоковольтный генератор 20, источник 21 стабилизированного напряжения, фокусирующий объектив 22, зер 40кала 23 и 24, раэвяэывающая цепочка25 (КС-цепочка), токопроводящий слой26, фотополупроводниковый слой 27и диэлектрическая основа 28,45Оптико-геометрический преобразователь имеет сканирующий оптический узел 11 и узел 13 волоконнооптического геометрического преобразователя.Принцип действия устройства за 50ключается в следующем.На внешней поверхности заряженного (например, в электрическомполе отрицательного коронного разряда) и проэкспонированного носителя55образуется сравнительно тонкий слой(" рубашка" ) отрицательных ионов, Насчитывающем токопроводящем электроде,22 зразмещенном вблизи этой поверхности ленточного носителя, индуцируются электрические заряды, величина которых соответствует зарядовомУ распределению ленточного носигеля, причем в воздушном микрозазоре образуется сильное и неоднородное электрическое поле, а такую структуру в целом принято рассматривать как ЩПИ-конденсатор с неоднородным или многослойным диэлектриком,При оптико-электрическом считывании электростатических изображений за счет последовательного освещения элементарных участков носителя на считывающем электроде освобождается такое же количество ранее связанных и индуцированных зарядов, какое нейтрализуется на ленточном носителе при его сканировании сфокусированным лучом лазерного источника света. При этом мгновенное значение сигнального тока зависит от величиныисходного потенциала того участка светочувствительного слоя носителя, на котором в данный момент времени находится сканирующее световое пятно,При одновременном действии интенсивного светового потока и сильногоэлектрического поля в воздушном микрозазоре возникают ионизационные явления, которые могут усилиться, если на считывающий электрод задать дополнительный потенциал от внешнего источника стабилизированного напряжения, При этом за счет отрыва и направленного перемещения "лишних" электронов от отрицательных ионов, расположенных на поверхности носителя, создается дополнительная составляющая сигнального тока, что способствует увеличению разрешающей способности и чувствительности; В блоке 4 электризации и записи информации установлен проекционный объектив со щелевой дифрагмой и электромеханическим затвором, предназна 1 ченным для экспонирования оптического изображения объекта передачи на предварительно заряженный (очувствленный) в поле коронного разряда (с помощью заряжающих электродов, подключенных к импульсному высоковольтному генератору) ленточный носитель, Носитель должен быть выполнен в виде гибкой диэлектрической основы с токопроводящим заземленным слоем, на который нанесен12051светочувствительный Фотополупроводниковый слой.Построчное считывание записанного на носителе электростатического зарядового распределения эффективно, т.е, с высокой четкостью и чувствительностью реализуется при плоскостном оптико-электрическом сканировании поверхности носителя. Сканирующий световой луч, проходя через то копроводящий электрод и воздушный микрозазор,. последовательно освещает элементарные участки поверхности фотополупроводникового слоя носителяПри этом заряд считываемого участка поверхности носителя, ограниченного площадью сканирующего светового пятна, нейтрализуется за счет изменения сопротивления элементарного объема фотополупроводникового слоя и протекания в нем фототока, перемещения в малом по величине воздушном зазоре освобождающихся с поверхности носителя в "вытягивающем" электрическом поле элементарных зарядов. Одновре менно ранее связанные посредством электростатического поля зарядового рельефа носителя и индуцированные на токопроводящем электроде заряды освобождаются и, протекая во входной цепи видеоусилителя, образуют сигнальный ток. На входе усилителя 17 формируется аналоговый электрический сигнал, соответствующий зарядовому распределению вдоль считываемой строки записанного на носителе изображе 35 ния, т.е. видеосигнал. Кадровая развертка реализуется в устройстве за счет равномерного линейного перемещения носителя в направлении, перпендикулярном относительно линей 40 ного считывающего торца узла 13 воло" конно-оптического преобразователя посредством лентопротяжного механизма,Устройство работает следующим образом.45После включения устройства его блок 19 посредством подачи соответствующих управляющих сигналов (фиг.4 В) включает электропривод 3 лентопротяжного механизма 2, генератор 20 и блок 4 электризации и записи информации. На заряжающие электроды 5 бло" ка 4 при этом подается импульсное напряжение размахом 5-10 кВ. При перемещении носителя 1 в блок 4 его Фотополупроводниковый слой 27 (фиг.3) в начале равномерно заряжается в попе коронного разряда, создаваемого 22 4между заряжающими электродами 5 и заземленным металлическим слоем 26 носителя 1 (фиг. 4 а), Затем данный участок носителя 1 размещается в зоне записи оптического изображения блока 4, где посредством оптического узла 6 осуществляется проецирование и экспонирование одного кадра изображения 7 объекта передачи, т.е. с помощью затвора 8 и объектива 9 на фотополупроводниковом слое 27 формируется электростатический зарядовый рельеф, представленный в виде потенциального распределения фрагмента строки (фиг, 4 Ю). Запись исходного изображения осуществляется эа счет локальных изменений величин проводимостей его засвечиваемых участков и перераспределения электростатических зарядов. После этого данный участок ленточного носителя 1 перемещается для считывания в блок 10 а в блоке 4 электризации и записи инФормации осуществляется предварительная зарядка и запись последующих кадров изображения 7 объекта передачи.Далее подключается блок 10 считывания, и преобразование записанного на носителе кадра иэображения в видеосигнал осуществляется следующим образом. Когерентный монохроматический световой поток высокой интенсивности от источника узла 12 направляется фокусирующим объективом 22 и зеркалами 23 и 24 через световод узла 13 волоконно-оптического геометрического преобразователя (типа кольцо-строка), электрод 15 и воздушный микрозазор на поверхность носителя 1, При этом происходит быстрая засветка и фоторазрядка элементарного участка слоя 26 носителя 1 площадь которого ограничена сканирующим световым пятном. Часть элементарного заряда стекает с освещенного участка слоя 27 через его объем на заземленный металлический слой 26 вследствие изменения проводимости слоя. В объеме слоя происходит перераспределение и рекомбинация связанных ранее носителей зарядов, Одновременно другая часть электростатических зарядов с поверхности носителя 1 перемещается через малый воздушный зазор на электрод 15 под дей" ствием "вытягивающего" электрического поля, создаваемого источником 21 стабилизированного напряжения, и образуется сигнальный ток. Одно 1205122временно происходит изменение напряженности электростатического поля в зазоре, и индуцированные на электроде 15 и связанные ранее элек 5 тростатическим полем зарядового рельефа носителя 1 элементаоные заряды стекают с электрода 15 через конденсатор 16, сопротивление 18 нагрузки, включенное на входе усили О теля 17.В этом случае в тракте считывания образуется сигнальный ток, а напряжение на сопротивлении 18 является видеосигналом, соответствующим считываемому зарядовому распределению носителя 1 (Фиг. 4 д,В).Строчное сканирование осуществляется за счет равномерного вращения 3приводом 14 сканирующего оптичес кого узла 11. Сканирующий световой луч, направленный вдоль вспомогательной оптической оси узла 11 на кольцевой торец узла 13, проходит через световод, электрод 15 и воз - душный микрозазор на носитель 1. Кадровая развертка считываемой строки обеспечивается за счет линейного равномерного перемещения ленточного носителя 1 лентопротяжным механизмом 2 ЗО относительно установленного неподвижно блока 10 считывания информации, Величина воздушного микрозазора в зоне считывания устанавливается в пре. делах 5-50 мкм, а апертура светового 35 луча согласуется с апертурой световодов узла 13, Аналогичным образом производится считывание последующих кадров иэображения, записанных на ленточном носителе 1, а сформиро ванный видеосигнал (фиг. 4) подается на выход устройства. В процессе считывания электростатическое изображение стирается, и цикл зарядка-запись-считывание может многократно 45 повторяться на каждом из участков носителя 1.При работе устройства обеспечивается увеличение разрешающей способности при считывании электростатичес ких изображений при необходимой высокой чувствительности и заданном отношении сигнал/шум на выходе устройства.В устройстве применен типовой ла- у зерный источник света с фокусирующим объективом 22, имеющий мощность излучения не менее 2 мВт. Причем оптическая ось лазера узла 12 совмещена с главной осью узла 13 волоконно-оптического геометрического преобразователя, который вып олнен идентично преобразователю типа кольцо-строка, Преобразователь состоит из параллельного набора отрезков волоконныхсветоводов с одинаковыми диаметрами,коэффициентом светопередачи и длиной,предварительно собранных в виде полого цилиндра. При этом на входном торце преобразователя узла 13 центрыотполированных торцов волокон, собранных в кольцо, совпадают с окружностью, длипа которой соответствуетширине ленточного носителя 1. Другой торец преобразователя узла 13развернут в отрезок прямой, т.е, встроку, длина которой также соответствует ширине носителя. Зтн торцыволокон также отполированы, н на нихнанесен методом вакуумного напылениясветопроиицаемый токоправодящий электрод 15. Он соединен через соответствующую ЙС-цепочку с входом усилителя 17 и потенциальным выводом источника 21 стабилизированного напря;кения. Линейный выходной торец преоб.разователя узла 13 размещен в непосредственной близости (с микрозазором 8-30 мкм) от поверхности носителя 1. При сканировании кадра носителя 1,перемещаемого лентопротяжным механизмом 2 под электродом 15,Формируется электрический сигнализображения, т.е. видеосигнал. Число элементов разложения в считываемой строке определяется количеством волоконных световодов преобразователя узла 13. Остальные параметры разложения (частота, длительность элементов, строк, кадров) задаются скоростью сканирования, т.е. скоростью вращения привода 14, на валу которого установлен сканирующий оптический узел 1. При этом узел 11 представляет собой полую цилиндрическую муфту с размещенными на ней двумя зеркалами 23 и 24,оустановленными под углом 90 относительно друг друга и соответственно под углами 45 к главной н вспомогательной оптическим осям узла 11. Центр зеркала 23 совмещен с главной оптической осью узла 11, с оптическими осями лазера узла 12, объектива 22 и с осью вращения привода 14.2051228 71 Вспомогательная ось, с которой совмещен центр зеркала 24, совпадает при вращении узла 11 с центрами вход. ных торцов волокон преобразователя узла 13, При этом кольцевой торец преобразователя узла 13 расположен в плоскости переднего Фокуса объектива 22, чем достигается после двухкратного отражения от зеркал 23 и 24 последовательный ввод сфокусированного лазерного луча в волоконные световоды. Таким образом, с помощью узла 11 осуществляется высокоскоростное сканирование узконаправленного когерентного светового луча повышенными линейностью и точностью позиционирования при произвольной ширине ленточного носителя 1,Использование изобретения повышает качество преобразования изображения. пряжения, импульсный высоковольтныйгенератор, развязывающая цепочка,узел источника света выполнен.в виде когерентного лазерного источника светового луча, блок электризации и записи информацииснабжен проекционным объективомс диафрагмой и электромеханическимзатвором, его заряжающие электродырасположены вблизи поверхности ленточного носителя, выполненного в виде гибкой диэлектрической основы стокопроводящим слоем с нанесеннымна нем светочувствительным Фотополупроводниковым слоем, при этом выходисточника стабилизированного напряжения соединен, через развязывающуюцепочку с входом усилителя, которыйвыходом подключен к входу блока формирования управляющих сигналов, соединенного первым выходом с входомпривода блока считывания, второйвыход блока Формирования управляющих сигналов соединен с входом когерентного лазерного источника светового луча, третий его выход связанс входом электропривода лентопротяжного механизма подачи ленточногоносителя, причем первый синхронизирующий выход блока формирования управляющих сигналов непосредственно, авторой его синхронизирующий выходчерез импульсный высоковольтный генератор с соответствующими входамиблока электризации и записи информации, причем оптическая ось проекционного объектива, диафрагмы и электромеханического затвора блока электризации и записи информации перпендикулярна поверхности ленточногоносителя. Формула изобретения Устройство для оптико-электрического преобразования информации на ленточном электростатическом носителе, содержащее лентопротяжный механизм подачи ленточного носителя с электроприводом, усилитель, блок электризации и записи информации, включающий заряжающие электроды, блок формирования управляющих сигналов и блок считывания информации, включающий соединенный с приводом оптико-геометрический преобразователь и узел источника света, расположенные на одной оптической оси о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения качества преобразования, в него введены источник стабилизированного на