Сканирующее устройство для передачи факсимиле через волоконную оптику - SU625639A3

Код документа: SU625639A3

Чертежи

Описание

Элемент 1 волоконной оптики, собранный из некоторого числа оптических волокон, может иметь различную конфигурацию для наиболее эффективно го использования входящего света. Выходная поверхность световолоконноfo элемента выполнена в виде двух пе ресекающихся плоскостей 2 и 3, образующих соответственно углы об и уЗ с плоскостью, перпендикулярной к ося волокон. Позицией 4 обозначен орягингш , на который должен быть спроецирован свет, исходящий из элемента. Оригинал расположен непосредственно на плоскости 3 или вблизи нее, причем он частично выступает за края этой плоскости. Угол об обеспечивает прохождение максимального количества света через волокна к оригиналу, а угол уЭ подбирается в зависимости от желаемого направления света/ отра женного от ори инёша, т.е. в зависимости от того, должен ли исходящий свет отрешаться в направлении, перпенликулярном к осям волокон, или в каксян-либо другом направлении. Хотя плоскость 3, лежащая против оригинала 4, показана на чертеже как имедопая равномерный наклон относительно плоскости, перпендикулярной к ос51м волокон, она может иметь и другую форму, например выпуклую или вогнутую, так как оригинал образует угол /в с плоскостью элемента 1, перпендикулярной к осям волокон. На фиг. 3 показан способ определения угла oi . Для простоты здесь показано только одно оптическое волокно. Оптическое волокно состоит из сердцевины 5 с показателем прелом ления rtj и оболочки 6 с показателем преломления Mj меньшим чем « Свет, по мере его распространения внутри сердцевины, претерпевае;г полное многократное отражение от границы с оболочкой. Если волокно должно закан чиваться под углом об к плоскости, перпендикулярной к оси волокна, то и лучение отраженное от границы сердце вины под некоторым углом в,;., будет распространяться тремя путями: первая часть I излучениявыхо;цит из сердцевины через ее концевую плоскость; вторая часть 11 полностью отр жается обратно от концевой плоскости и третья часть Ш ВЕЛХОДЙТ наружу через стенку оболочки после полного отражения от концевой плоскости. Сле дует заметить, что имеется еще и дру гая часть излучения, которая бтргикается от другой стенки и выходит из концевой плоскости на конце волокна. Таким образом, если предположить, чт излучение в конечнсш счете, отражает ся от границы сердцевины в указанной вьвие точке, то оно достигает концево плоскости. Учитывая излучение, отрелс ное от другой стенки, можно полагать что концевая плоскость волокна наконена под углом -л или -об ринимать во внимание угол + оС f то ределы углов Q для трех указанных ыше составляющих света можно выраить следующим образом: (ot + sm) 1 Kj,/ -1 1 ч eitf2aC«{0aUK- -) «t l , Wj eAeiw --20. Аналогичные выражения можно полуить , принимая в расчет угол -о Если угол «; увеличить до некоторого значения, то появится четвертая состпвлякадая (IV) излучения, которая выходит из волокна через стенку оболочки волокна. Значение угла 9 в этом случае будет («-64rt -V N Пд/ Для того, чтобы большая часть выходящего излучения направлялась на участок оригинала, выступающий за край элемента, угол , д должен иметь значение ,. Эта особая часть исходящего излучения обозначается здесь как t . Таким образом, излучение, распространяющееся внутри сердцевины, к концу волокна претерпевает повторные полные отражения от границы сердцевины под углом 0rsi« . Следовательно, полезную часть энергии составляет излучение, , оказавшееся в зоне, обозначенной I на фиг. 4. Таким образом,- угол л должен , во-первых, допускать переносу наибольшей части входящего излучения отдельными волокнами, во-вторых, сводить к минимуму рассеяние излучения , излучаемого волокнами по направлению к оригиналу, в-третьих, направлять излучение, отраженное от оригинала, в желаемую,сторону и не пропускать отраженное излучение обратно в волокна. На фиг. 5 показан способ определения угла /Ь f причем во внимание принята та часть излучения, которая аспространялась в волокне в направлении , параллельном оси волокна, так как эта часть излучения составлйетнаибольшую его долю на выходе. Поскольку конец волокна срезан под углом об к(ПЛОСКОСТИ, пересекающей ось волокна, луч, исходящий из конца волокна, преломляется на его концевой плоскости. Угол &, под которым преломляется исходящий луч, может быть вЕфажен следующим образом : j 8iiT(ifj -emou)-o6. Если излучение, отраженное от оригинала 4, направляется под углом

У к оси волокна, то угол fb можно найти из выражения

LTJ + -- где Ssiw {nismo6V.

Для сравнения рассматривают два типичных случая направления излучения , отраженного от оригинала перпендикулярно к оси волокна, причем в одном случае предполагают угол, равным нулю градусов, а в другом случае предполагают, что этот угол находится в зоне I (см.фиг.4). Когда рассеянное излучение попадает на входной конец оптического волокна, выходной конец которогосоставляет О с плоскостью, пересекающей ось волокна , и если оригинал помещен на плоскости, параллельной плоскости выходного торца, то излучение, исходящее из волокна, падает на оригинал в виде кольца. Размер кольца изменяется в зависимости от, так называемой , числовой апертуры используемого волокна. Если, однако, ориги-нал помещен под углом к плоскости выходного конца волокна, с тем чтобы направлять излучение, отраженное от оригинала, в определенную сторону, то излучение, спроецированное на оригинал с выходного конца волокна, падает на оригинал в виде овала.

Если угол ос f находящийся в зоне {см.фиг.4), установлен на выходном конце волокна, то излучение исходяще из конца волокна, имеет большую направленность для направления у, чем когда oi ж О. Если отраженное излучение должно быть ориентировано в том же направлении, как и в случае, 06 О, то угол между оригиналом и осью пучка излучения, падающего на оригинал, соответственно увеличивается . Это значит, что излучение, падгшнцее на оригинал, образует на нем меньшую площгшку, чем в случае, когда о а О.

Отсюда понятно, что большая часть входящего излучения может быть использована для развертывания оригинала без ухудшения разрешакяцей способности при применении элемента волоконной оптики предлагаемой конфигурации . Отчасти это происходит потому , что излучение, направленное на оригинал, занимает на нем меньшую площадь, а отчасти потому, что излучение волокон эффективно направлено на оригинал за счет придания некоторого угла Л выходным концом отдельных волокон. Поэтому разрешающая способность может быть значительно. увеличена, если использовать волокно со сравнительно малой числовой апертурой , обеспечивагацей пов1яаенную наг правленность света.

На фиг. 6 показана другая форма элемента волоконной оптики /причем

оригинал помешается параллрлмю огям волокон, т.е./Ь иЛ.

На рис. 7 показана дальнейшая модификация формы элемента волоконной оптики, в котором оригинал 4 помещен под прямым углом к осям волокон, т.е. fb О. Эти модификации формы элемента воЭТоконной оптики практически не изменяют результатов, так как элемент волоконной оптики должен только иметь наклон на входной стороне.

Рассматривают варианты исполнения

0 системы передачи изображений с использованием элементов волоконной оптики.

Элемент 1 волоконной оптики (см. фиг.8) является фронтальной частью колбы 7, содержгипей электронный прожектор 8 и отклоняющую катушку 9

5 обычной конструкции. к лицевой стороне колбы 7 прикреплена волоконная пластинка, состоящая из элемента волоконной оптики, имеющего выходной конец, расположенный под углом отно0 сительно оригинала 4 и прикрепленного к лицевой стороне колбы 7. Волоконная пластинка внутри покрыта люми«офор 1, с которым соединен металлический электрод (на чертеже не

5 показан). Пучок электронов, испускае| влй электронным прожектором 8, бомбардирует лкминофорное покрытие, которое возбуждается и люминесцирует. Излучение,исходящее при этом от лю- .

() минофорного покрытия, вводится в оптические волокна, вследствие чего оригинал 4 облучается. Положение, в котором люминофорное покрытие возбуждается электронным пучком, опре5 деляется тем условием, чтобы свет освещал плоскость 2.

Пучок электронов отклоняется в одном направлении, и излучение отдельных волокон направляется на ори0 гинал 4, который движется в направлении , показанном стрелкой. При этом свет отражается от движущегося оригинала и распределение его интенсивности соответствует распределению контрастов изображений, имеющихся на оригинале. Отраженная энергия затем

5 50 Г)5 направляется на преобразующие фотоэлементы 10.

Волоконно-оптическая трубка такого типа может найти применение при записи изображений, если сигналы изображения будут поданы на электронный прожектор. В этом случае излучение распространяется двумя путями: один ангшогичен пути света для передачи, другой проходит в волокне на стороне угла у6 от кромки, где поверхности 2 и 3 соприкасаются, с На фиг. 9 приведен вариант использования элемента волоконной оптики для однонаправленной развертывающей (передакхаей трубки, в которой волокон0 65 |ная-пластинка Г, пристроена к головке переяающей трубки. К внутренней стороне волоконной пластинки 1 прикреплен прозрачный электрод 11, на внутренней поверхности которого нанесен фотопроводящий слой 12. Источник света 13 служит для облучения оригинала 4. Свет, отраженный от оригинала вводится в отдельные волокна пластинки 1 в направлении, противоположном показанному на фиг. 8. Свет, прошедший через волокна и прозрачный электрод 11, падает на фотопроводящий слой 12-и изменяет его сопротивление . Путем развертывания фотопроводящего слоя электронным пучком, испускаемым электронным прожектором 8, можно получить сигналы изображения и передавать их через конденсатор 14. Сконструированная таким образом трубка для передачи изображений работает аналогично видикону и поэтому используемая в ней волоконная пластинка применима также к диссектору с полупрозрачным фотокатодом или к ортикону с переносом изображения , или даже к способу импульсного развертывания с микрофотопроводягцими элементами, расположенными в виде решетки. Хотя в трубке, изображенной на фиг. 9, используется линейный элемент волоконной оптики в сочетании с электроннолучевой трубкой однонаправленного развертывания, практическое применение может также найти элемент линейно-кругового преобразования вместе с электроннолучевой трубкой с круговой разверткой. Элемент волоконной оптики может быть использован для линейно-кругового преобразования в сочетании с фотоэлементов 15 и с трубкой 16 для развертывания бегущим лучом (см.фиг.10). Трубка 17 расположена так, что оригинал 4 облучается в направлении, противоположном показанному на фиг.5. Свет, излучаемый трубкой 16 фокусируется на оригинале 4 линзой 17, а затем отраженный от него свет направляется через элемент 1 волоконной оптики к фотоэлементу 15,который помещен против выходного конца элемента 1 , Выходной конец элемента волоконной оптики может иметь такую форму и расположение, чтобы соответствовать форме приемника света фотоэлемента 15 или любого другого фотоэлектрического преобразователя. Волокна на выходном конце элемента 1 не обязательно должны быть расположены одинаково с волокнами на входном конце . Кроме того часть поверхности элемента, соприкасакяцаяся с оригиналом , не обязательно должна быть образована оптическими волокнами. В противном случае он должен быть затенен рт падающего на него излучения.

На фиг. 11 дан вариант использования элемента волоконной оптики совме ,стно с механическим развертывающим устройством. Свет от источника 18 вводится в одиночное волокно 19 и по

нему передается на воспринимающую свет поверхность элемента 1 волоконной оптики, которая в данном случае имеет форму окружности. Свет, переданный по отдельным волокнам, облучает оригинал 4 аналогично случаю, изображенному на фиг. 5. Свет, отраженный от оригинала, направляется на фотоэлементы 20, помещенные напротив выходного конца элемента 1 для преобразования его в электрические сигналы. Одиночное волокно 19 в этом случае вргицается вокруг оси, проходящей через среднюю точку окружности , образованной входными концами волокон элемента 1, так, что входной конец элемента.развертывается по кругу с помощью развертывающего волокна 19. Поэтому выходные концы элемента 1 должны развертываться линейно в соответствии с развертыванием на входной стороне. Воспринима10 Щэя излучение поверхность элемента 1, соприкасаясь с лицевой стороной колбы электроннолучевой трубки, может действовать аналогично, если пучок электронов отклоняется по окружности.

На фиг. 12 показана модификация варианта, представленного на фиг. 11. Здесь свет от источника Я падает на линейную сторону элемента 1 волоконной оптики, и одиночное волокно 19 воспринимает свет с круговой стороны элемента. Свет, исходящий из кругового выходногб конца элемента волоконной оптики, передается на фотоэлемент 22 через волокно 19, вращакщееся в соответствии с волокнами элемента 1, которые расположены по окружности.

Представленное здесь устройствр может быть приспособлено к головке передающей телевизионной трубки, аналогично устройству, представленному на фиг.9. Если теперь желательно облучать с достаточной равномерностью плоскость 2, то следует уделять особое вниманиё обеспечению достаточной точности механического изготовления и устойчивости отклоняющего устройства: неправильное облучение выходной поверхности может отрицательно влиять на разрешающую способность или на величину отношения сигнала к шуму. Чтобы выполнить это требование, необходимо надежно зафиксировать положение, в котором облучается слой люминофора. Как показано на фиг. 13, световые детекторы 23 помещены на концевой поверхности волоконной плас инки 1 так, чтобы излучение, переданное с волоконной пластинки, проходило между ними. Электрические сигналы , возникающие в световых детекторах 23, подаются на разностный детектор 24, с помощью которого определяется интенсивность отдельных порций излучения. Разность электрических сигналов, обнаруженная разностным детектором 25, подается на

схему коррекции 26, которая направляет сигналы коррекции положения луча на отклоняющие катушки 9 с тем, чтобы скорректировать разницу интенсивностей на волоконной пластинке 1.

Предлагаемый элемент волоконной оптики найдет широкое применение в тех случаях, когда требуется передача изображений с большой скоростью и с высокой разрешающей способностью при высоком коэффициенте использования света.

, Формула изобретения

Сканирующее устройство для передачи факсимиле через волоконную оптику , содержа11ее выполненную из множества оптических волокон световолоконную деталь, используемую в сочетании с электроннолучевой трубкой, например, типа диссектор, ортикон, видикон и другими и фотоэлементом, отличающееся .ем, что, с целью повышения качества передаваемого изобретения с одновременным повьшением разрешакицей способности при высоком коэффициенте использования света, выходная поверхность световолоконной детали выполнена в виде расположенных под углом одна к другой двух смежных плоскостей,одна из кото рых параллельна плоскости оригинала,а другая наклонена к плоскости, перпендикулярной к оси волокон, на угол, обеспечивающий прохождение максимального количества света через волокна к оригиналу.