Устройство для съема информации со светового экрана

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5115 6 01 О 5/3 ИЗО ТЕ СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРС Яно ОРУ рительано при свка СУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР(21) 4707612/1022) 19.06.8946) 07,05,91, Бюл. йг 1772) Б,Н. Сокорнов и В,Г, в53) 681,32088,8)56) Авторское свидетельство СССРМ 313087, кл, 6 01 О 5/39, 1972.Авторское свидетельство СССРР 601566, кл, б 01 0 5/39, 1979,(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ СЬЕ МА ИНЦИИ СО СВЕТОВОГО ЭКРАНА(57) Изобретение относится к изной технике и может быть использ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для эксплуатации аппаратуры со световыми экранами, например электронно-лучевыми индикаторами,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения непрерывного съема информации о двух координатах точки со световым пятном.На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - 7 - примеры выполнения узлов.Обозначения, принятые на фиг. 1: 1 - световой экран (например, экран электронно-лучевого индикатора);2 - первый поляризатор;3 - элемент с неравномерной прозрачностью;4 - элемент с неравномерной ротацией;5 - светокамера;6- чувствительный элемент первого фотоэлектрического преобразователя; эксплуатации аппаратуры со световыми экранами, например электронно-лучевых индикаторов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения однозначной регистрации положения светового пятна в любой точке светового. экрана. Цель достигается выводом информации а положении светового пятна по одной координате интенсивностью светового излучения, а по другой углом поворота его плоскости поляризации, последующей обработкой двух полученных сигналов и их регистрацией. 1 з.п,ф-лы, 7 ил,7 - первый фотоэлектрический преобразователь8 - первый регистрирующий блок;9 - второй поляризатор;10 - чувствительный элемент второго фотоэлектрического преобразователя;11 - второй фотоэлектрический преобразователь;12 - делитель;13 - преобразователь;14 - второй регистрирующий блок, Светокамера 5 своим окном обращена кетовому экрану 1, Во входном окне свето- меры 5 последовательно расположены друг за другом первый поляризатор 2, элемент 3 с неравномерной прозрачностью и элемент 4 с неравномерной ротацией. Чувствительные элементы 6 и 10 первого и второго преобразователей 7 и 11 соответственно размещены рядом друг с другом внутри светокамеры 5 напротив входного окна светокамеры 5. Выход преобразователя 7 соединен с входом первого регистрирующего блока 8 и50 55 вторым входом делителя 12; Выход второго преобразователя 11 соединен с первым входом делителя 12, Выход делителя 12 соединен с входом преобразователя 13, Выходпреобразователя 13 соединен с входом регистрирующего блока 14,Устройство работает следующим образом.Оптическое излучение от светового пятна проходит через первый поляризатор 2 истановится линейно-поляризованным, Послепрохождения через элемент 3 интенсивность оптического излучения изменяется взависимости от положения пятна на световом экране 1 по координатной оси, вдолькоторой направлен градиент прозрачности элемента 3, После прохождения через элемент 4 угол поворота плоскости поляризации оптического излучения изменяется в зависимости от положения светового пятна на световом экране по координатной оси, вдоль которой направлен градиент угла поворота элемента 4, Рассмотрим для конкретности декартовые координатные оси Х и У. Пусть градиент прозрачности элемента 3 направлен по оси Х, а градиент угла поворота элемента 4. - по оси У. Тогда интенсивность 11 оптического сигнала после прохождения через элементы 3 и 4 (потерями в нем можно пренебречь) будет иметь вид1 = 1 о Г(Х),где 1 о - интенсивность оптического излучения после прохождения через первый поляризатор 2;Г(Х) - зависимость коэффициента пропускания элемента 3 от координаты Х.Угол поворота р плоскости поляризации оптического излучения после прохождения через элемент 4 (в предположении, что в элементе 3 поворота плоскости поля:ризации нет) будет равеню=Ф(У),где 1 ф(у) - зависимость угла поворота плоскости поляризации оптического излученияв элементе 4 от координаты У (отсчет угла поворота р плоскости поляризации оптического излучения ведется от плоскости поляризации света после его прохождения черезпервый поляризатор 2).Таким образом, информация о положении светового пятна на световом экране по координате Х содержится в интенсивности оптического излучения, а по координате У - в угле поворота плоскости поляризации оптического излучения.После последовательного прохождениячерез первый поляризатор 2 элемент 3 и элемент 4 оптическое излучение попадает 5 1020 2530 35 40 45 на чувствительный элемент 6 и на второйполяризатор 9,Электрический сигнал 01 на выходепреобразователя 7 можно записать в виде01 = К 111.= К 11 оГ(Х),где К 1 - крутизна характеристики первогофотоэлектрического преобразователя 7,Интенсивность света 12, падающего начувствительный элемент 10 после прохождения через второй поляризатор 9, можетбыть записана (в предположении, что осимаксимального пропускания первого и второго поляризаторов параллельны) в следующем виде (закон Малюса)2 =11 соз ф(У ) = О Г (х ) соз ф(У )Элвктрический сигнал 02 на выходепреобразователя 11 имеет вид2 = К 2 2 = К 2 10 Г ( Х) соз ф ( У )где К 2 - крутизна характеристики второгопреобразователя 11.Электрический сигнал 02 поступает напервый вход делителя 12, а электрическийсигнал 01 - на второй вход делителя 12,Электрический сигнал на выходе делителя 12 равен отношению электрическогосигнала на его первом входе к электрическому сигналу на его втором входеф Х 2 (у) к 2ОЗ, - ) - совЭлектрический сигнал Оз поступает напреобразователь 13, который .последовательно осуществляет три вычислительныеоперации: умножение на постоянный коэффициент, равный К 1 К 2, извлечение квадратного корня и.определение арккосинуса.Таким образом, электрический сигнал 01 навыходе преобразователя 13 аимеет вид 04 =агссо Оз дссоч -- соя ф(У) -К 2 К 2 К 1 сасссоа 2 ф,) =асссоата(С) =9/а(С),Электрический сигнал 01 с выхода преобра-, зователя 7 поступает на вход регистрируют щего блока 8, который осуществляет его регистрацию с учетом конкретного вида известной зависимости Г(Х). В простейшем случае, если пропускание элемента 2 линейно зависит от координаты Х, т,е. Г ( Х) = аХ, где а - постоянный коэффициент, электрический сигнал на входе первого регистрирующего блока 8 пропорционален координате Х светового пятна на световом экране 1. Электрический сигнал 04 поступает на вход второго регистрирующего блока 14, который осуществляет его регистрацию с учетом конкретного вида известной зависимости ф(У). В простейшем случае, еслиугол поворота плоскости поляризации элемента с неравномерной ротацией личейнозависит от координаты У, т.е. ф( х) =,ду,где Р - постоянный коэффициент, электрический сигнал на входе второго регистрирующего блока 14 пропорционаленкоординате У светового пятна на световомэкране 1.В качестве примера на фиг, 2 приведенодин из вариантов взаимного расположения элемента 3 с неравномерной прозрачностью и элемента 4 с неравномернойротацией, которые изготовлены в формеклиньев,Элементы 3 и 4 могут быть изготовленытакже таким образом, чтобы устройство определяло положение светочого пятна насветовом экране 1 в полярных координатах,Например, элемент 3 может быть изготовлен из поглощающего вещества в виде обьемной фигуры, получающейся при вращении трапеции вокруг верхнего или нижнего основания, а элемент 4 - из оптически активного (электрооптического, магнитооптического) вещества в виде обьемной фигуры (с основанием в виде круга), толщина которой при движении от центра к краю при фиксированном угле поворота не меняется, а при увеличении угла поворота возрастает (фигура типа спирального одновиткового пандуса), Такой вариант выполнения элементов 3 и 4 приведен на фиг. 3, В этом случае первое регистрирующее устройство фиксирует значение радиальной координаты положения светового пятна на световом экране 1, а второе регистрирующее устройство - значение угловой координаты положения светового пятна на световом экране 1.Если материал элемента 4 обладает заметным поглощением,а сам элемент выполнен в форме клина, то для устранения погрешностей измерения координаты Х (в декартовых координатах) до (или после) элемента с неравномерной ротацией необходимо установить поглощающий компенсатор, имеющий форму клина, толщина которого увеличивается уменьшается) в направлении уменьшения (увеличения) толщины элемента 4,Если же материал элемента 4 обладает заметным поглощением, а сам элемент выполнен в виде спиоального одновиткового пандуса, то для устранения погрешностей измерения радиальной координаты в полярных координатах) до (или после) элемента 4 необходимо установить поглощающий компенсатор, имеющий форму одновиткоР вогопандуса, конфигурация которого подобна зеркальному отражению формы элемента 4.Материал кол пенсатора и его толщина5 вдоль направления распространения светавыбираются в соответствии со следующимтребованием; поглощение последовательнорасположенных элемента с неравномернойротацией 4 и компенсатора должно быть10 постоянным независимо от положения светового пятна на световом экране 1.Преобразователь 13 может быть выполнен в виде сово.упности трех последовательно соединенных блоков 15 - 17 (фиг, 4),15 причем блок .15 осуществляет усиление поступавшего нг его вход сигнала с коэффициентом усиления, равным К 1/К 2. блок 16извлекает квадратный корень из поступившего на его вход сигнала, а блок 17 осуще 20 ствляет операцию преобразованияпоступившего на вход сигнала в арккосинусэто 10 сигнал,Блок 16 может иметь функциональнуюсхему, приведенную на фиг. 5, где приняты25 следующие обозначения: 18 - источник единичного сигнала; 19 - первый инвертор; 20- первый сумматор; 21 - усилитель с коэффициентом усиления, равным 1/2; 22 - первый перемножитель; 23 - усилитель с30 1 1,коэффициентом усиления, равным - . = - ;24 824 - второй инвертор, 25 - второй перемножитель; 26 - усилитель с коэффициентом13 135 усиленя равным 2 4 б 16 , 27 - третийперемножитель; 28 - усилитель с коэффициентомусиления, равным 2 4"б 8 = 128,29- третий инвертор; 30 - первый многовходо 40 вой сумматор.Блок 17 может иметь функциональнуюсхему, приведенную на фиг, б, где принятыследующие обозначения: 31 - источник сигЛ.45 нала, равного , 32 - второй сумматор; 33 -четвертый перемножитель 34 - пятый перемножитель; 35 - усилитель с козффициен 1том усиления, равным - ; 36 - шестойб50 перемножитель;37 - усилитель с коэффициентом усиления. равным - ; 38 - седьмой340перемножитель; 39 - усилитель с казффици 555ентом усиления, равным 112, 40 - второймноговходовой сумматор; 41 - четвертыйинвертор.Блок 17 может быть выполнен также наоснове вращающегося трансформатора,Функциональная схема такого вариантаприведена на фиг. 7, где приняты следующие обозначения: 42 - источник сигнала, величина которого равна 2 т; 43 - источник единичноо сигнала; 44 - потенциометр; 45 - ротор вращающегося трансформатора; 46 - следящая система; 47 - статор вращающегося трансформатора, Выход источника 42 сигнала, величина которого равна 2 л, соединен с входом потенциометра 44, выход источника 43 единичного сигнала - с входом ротора 45 вращающегося трансформатора, выход статора 47 вращающегося трансформатора - с первым входом следящей системы 46, второй вход следящей системы 46 выполняет роль входа блока 17, выходной вал следящей системы кинематически связан с ротором 45 вращающегося трансформатора и движком потенциометра 44, а сигнал с выхода движка потенциометра 44 является выходным сигналом блока 17.В этом случае блок 17 работает следующим образом,Ротор 45 вращающегося трансформатора запитывается единичным сигналом, поэтому сигнал с выхода статора 47 вращающегося трансформатора равен созО, где О - угол поворота вала вращающегося трансформатора. Напряжение с выхода статора 47 вращающегося трансформатора сравнивается в следящей системе 46 с напряжением, поступающим на вход блока 17, Делитель следящей системы 46 поворачивает ротор 45 вращающегося трансформатора до тех пор, пока сигнал на первом входе следящей системы 46 на сравнивается с сигналом на втором выходе следящей системы .46, т.е; до тех пор, пока не установится угол О, определяемый как агссозА, где А - сигнал на втором входе следящей системы. Сигнал, снимаемый с выхода движка потенциометра, равен агссоэА, если зависимость между углом поворота вала вращающегося трансформатора и сигналом с выхода движка потенциометра 44 является линейной,5 Формула изобретения1. Устройство для съема информации сосветового экрана, содержащее элемент с неравномерной прозрачностью, первый фотоэлектрический преобразователь, к выходу 10 которого подключен первый регистрирующий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения непрерывного съема информации о двух координатах 15 точки экрана со световым пятном, в неговведены первый поляризатор и элемент с неравномерной ротацией, установленные соответственно до и после элемента с неравномерной прозрачностью по направле нию от светового экрана во входном окнесветокамеры, второй фотоэлектрический преобразователь, второй поляризатор, установленный перед чувствительным элементом последнего, делитель, 25 функциональный преобразователь и второйрегистрирующий блок, при этом чувствительные элементы первого и второго фотоэлектрических преобразователей размещены рядом друг с другом внутри све токамеры напротив входного окна, выходвторого фотоэлектрического преобразователя соединен через делитель и функциональный преобразователь с входом второго регистрирующего блока, а другой вход дели теля подключен к выходу первого фотоэлектрического преобразователя.2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что функциональный преобразователь выполнен в виде последовательности 40 блоков масштабирующего усиления, извлечения квадратного корня и преобразования входного сигнала в его арккосинус.1647261 Составитель Н; МакаренкоРедактор В. Данко Техред М,Моргентал Корректор С. Шевку ри ГКНТ ССС дственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,Прои Заказ 1389 Тираж 339 Подпи ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4