SU625639A3 - Сканирующее устройство дл передачи факсимиле через волоконную оптику - Google Patents

Description

Элемент 1 волоконной оптики, собранный из некоторого числа оптических волокон, может иметь различную конфигурацию дл  наиболее эффективно го использовани  вход щего света. Выходна  поверхность световолоконноfo элемента выполнена в виде двух пе ресекающихс  плоскостей 2 и 3, образующих соответственно углы об и уЗ с плоскостью, перпендикул рной к ос  волокон. Позицией 4 обозначен ор гингш , на который должен быть спроецирован свет, исход щий из элемента. Оригинал расположен непосредственно на плоскости 3 или вблизи нее, причем он частично выступает за кра  этой плоскости. Угол об обеспечивает прохождение максимального количества света через волокна к оригиналу, а угол уЭ подбираетс  в зависимости от желаемого направлени  света/ отра женного от ори инёша, т.е. в зависимости от того, должен ли исход щий свет отрешатьс  в направлении, перпенликул рном к ос м волокон, или в какс н-либо другом направлении. Хот  плоскость 3, лежаща  против оригинала 4, показана на чертеже как имедопа  равномерный наклон относительно плоскости, перпендикул рной к ос51м волокон, она может иметь и другую форму, например выпуклую или вогнутую, так как оригинал образует угол /в с плоскостью элемента 1, перпендикул рной к ос м волокон. На фиг. 3 показан способ определени  угла oi . Дл  простоты здесь показано только одно оптическое волокно. Оптическое волокно состоит из сердцевины 5 с показателем прелом лени  rtj и оболочки 6 с показателем преломлени  Mj меньшим чем « Свет, по мере его распространени  внутри сердцевины, претерпевае;г полное многократное отражение от границы с оболочкой. Если волокно должно закан чиватьс  под углом об к плоскости, перпендикул рной к оси волокна, то и лучение отраженное от границы сердце вины под некоторым углом в,;., будет распростран тьс  трем  пут ми: перва  часть I излучени выхо;цит из сердцевины через ее концевую плоскость; втора  часть 11 полностью отр жаетс  обратно от концевой плоскости и треть  часть Ш ВЕЛХОДЙТ наружу через стенку оболочки после полного отражени  от концевой плоскости. Сле дует заметить, что имеетс  еще и дру га  часть излучени , котора  бтргикаетс  от другой стенки и выходит из концевой плоскости на конце волокна. Таким образом, если предположить, чт излучение в конечнсш счете, отражает с  от границы сердцевины в указанной вьвие точке, то оно достигает концево плоскости. Учитыва  излучение, отрелс ное от другой стенки, можно полагать что концева  плоскость волокна наконена под углом -л или -об ринимать во внимание угол + оС f то ределы углов Q дл  трех указанных ыше составл ющих света можно выраить следующим образом: (ot + sm) 1 Kj,/ -1 1 ч eitf2aC«{0aUK- -) «t l , Wj eAeiw --20. Аналогичные выражени  можно полуить , принима  в расчет угол -о Если угол «; увеличить до некоторого значени , то по витс  четверта  состпвл када  (IV) излучени , котора  выходит из волокна через стенку оболочки волокна. Значение угла 9 в этом случае будет («-64rt -V N Пд/ Дл  того, чтобы больша  часть выход щего излучени  направл лась на участок оригинала, выступающий за край элемента, угол , д должен иметь значение ,. Эта особа  часть исход щего излучени  обозначаетс  здесь как t . Таким образом, излучение, распростран ющеес  внутри сердцевины, к концу волокна претерпевает повторные полные отражени  от границы сердцевины под углом 0rsi« . Следовательно, полезную часть энергии составл ет излучение, , оказавшеес  в зоне, обозначенной I на фиг. 4. Таким образом,- угол л должен , во-первых, допускать переносу наибольшей части вход щего излучени  отдельными волокнами, во-вторых, сводить к минимуму рассе ние излучени , излучаемого волокнами по направлению к оригиналу, в-третьих, направл ть излучение, отраженное от оригинала, в желаемую,сторону и не пропускать отраженное излучение обратно в волокна. На фиг. 5 показан способ определени  угла /Ь f причем во внимание прин та та часть излучени , котора  аспростран лась в волокне в направлении , параллельном оси волокна, так как эта часть излучени  составлйетнаибольшую его долю на выходе. Поскольку конец волокна срезан под углом об к(ПЛОСКОСТИ, пересекающей ось волокна, луч, исход щий из конца волокна, преломл етс  на его концевой плоскости. Угол &, под которым преломл етс  исход щий луч, может быть вЕфажен следующим образом : j 8iiT(ifj -emou)-o6. Если излучение, отраженное от оригинала 4, направл етс  под углом

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

t

LTJ + -- где Ssiw {nismo6V.

Дл  сравнени  рассматривают два типичных случа  направлени  излучени , отраженного от оригинала перпендикул рно к оси волокна, причем в одном случае предполагают угол, равным нулю градусов, а в другом случае предполагают, что этот угол находитс  в зоне I (см.фиг.4). Когда рассе нное излучение попадает на входной конец оптического волокна, выходной конец которогосоставл ет О с плоскостью, пересекающей ось волокна , и если оригинал помещен на плоскости, параллельной плоскости выходного торца, то излучение, исход щее из волокна, падает на оригинал в виде кольца. Размер кольца измен етс  в зависимости от, так называемой , числовой апертуры используемого волокна. Если, однако, ориги-нал помещен под углом к плоскости выходного конца волокна, с тем чтобы направл ть 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 наход щийс  в зоне {см.фиг.4), установлен на выходном конце волокна, то излучение исход ще из конца волокна, имеет большую направленность дл  направлени  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 излучени , падающего на оригинал, соответственно увеличиваетс . Это значит, что излучение, падгшнцее на оригинал, образует на нем меньшую площгшку, чем в случае, когда о а О.

Отсюда пон тно, что больша  часть вход щего излучени  может быть использована дл  развертывани  оригинала без ухудшени  разрешак цей 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 придани  некоторого угла Л выходным концом отдельных волокон. Поэтому разрешающа  способность может быть значительно. увеличена, если использовать волокно со сравнительно малой числовой апертурой , обеспечивагацей пов1 аенную наг правленность света.

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

оригинал помешаетс  параллрлмю ог м волокон, т.е./Ь иЛ.

На рис. 7 показана дальнейша  модификаци  формы элемента волоконной оптики, в котором оригинал 4 помещен под пр мым углом к ос м волокон, т.е. fb О. Эти модификации формы элемента воЭТоконной оптики практически не измен ют результатов, так как элемент волоконной оптики должен только иметь наклон на входной стороне.

Рассматривают варианты исполнени 

0 системы передачи изображений с использованием элементов волоконной оптики.

Элемент 1 волоконной оптики (см. фиг.8)  вл етс  фронтальной частью колбы 7, содержгипей электронный прожектор 8 и отклон ющую катушку 9

5 обычной конструкции. к лицевой стороне колбы 7 прикреплена волоконна  пластинка, состо ща  из элемента волоконной оптики, имеющего выходной конец, расположенный под углом отно0 сительно оригинала 4 и прикрепленного к лицевой стороне колбы 7. Волоконна  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 возбуждаетс  и люминесцирует. Излучение,исход щее при этом от лю- .

() минофорного покрыти , вводитс  в оптические волокна, вследствие чего оригинал 4 облучаетс . Положение, в котором люминофорное покрытие возбуждаетс  электронным пучком, опре5 дел етс  тем условием, чтобы свет освещал плоскость 2.

Пучок электронов отклон етс  в одном направлении, и излучение отдельных волокон направл етс  на ори0 гинал 4, который движетс  в направлении , показанном стрелкой. При этом свет отражаетс  от движущегос  оригинала и распределение его интенсивности соответствует распределению контрастов изображений, имеющихс  на оригинале. Отраженна  энерги  затем

5 50 Г)5 направл етс  на преобразующие фотоэлементы 10.

Волоконно-оптическа  трубка такого типа может найти применение при записи изображений, если сигналы изображени  будут поданы на электронный прожектор. В этом случае излучение распростран етс  двум  пут ми: один ангшогичен пути света дл  передачи, другой проходит в волокне на стороне угла у6 от кромки, где поверхности 2 и 3 соприкасаютс , с На фиг. 9 приведен вариант использовани  элемента волоконной оптики дл  однонаправленной развертывающей (передакхаей трубки, в которой волокон0 65 |на -пластинка Г, пристроена к головке пере ающей трубки. К внутренней стороне волоконной пластинки 1 прикреплен прозрачный электрод 11, на внутренней поверхности которого нанесен фотопровод щий слой 12. Источник света 13 служит дл  облучени  оригинала 4. Свет, отраженный от оригинала вводитс  в отдельные волокна пластинки 1 в направлении, противоположном показанному на фиг. 8. Свет, прошедший через волокна и прозрачный электрод 11, падает на фотопровод щий слой 12-и измен ет его сопротивление . Путем развертывани  фотопровод щего сло  электронным пучком, испускаемым электронным прожектором 8, можно получить сигналы изображени  и передавать их через конденсатор 14. Сконструированна  таким образом трубка дл  передачи изображений работает аналогично видикону и поэтому используема  в ней волоконна  пластинка применима также к диссектору с полупрозрачным фотокатодом или к ортикону с переносом изображени , или даже к способу импульсного развертывани  с микрофотопровод гцими элементами, расположенными в виде решетки. Хот  в трубке, изображенной на фиг. 9, используетс  линейный элемент волоконной оптики в сочетании с электроннолучевой трубкой однонаправленного развертывани , практическое применение может также найти элемент линейно-кругового преобразовани  вместе с электроннолучевой трубкой с круговой разверткой. Элемент волоконной оптики может быть использован дл  линейно-кругового преобразовани  в сочетании с фотоэлементов 15 и с трубкой 16 дл  развертывани  бегущим лучом (см.фиг.10). Трубка 17 расположена так, что оригинал 4 облучаетс  в направлении, противоположном показанному на фиг.5. Свет, излучаемый трубкой 16 фокусируетс  на оригинале 4 линзой 17, а затем отраженный от него свет направл етс  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 преобразовател . Волокна на выходном конце элемента 1 не об зательно должны быть расположены одинаково с волокнами на входном конце . Кроме того часть поверхности элемента, соприкасак ца с  с оригиналом , не об зательно должна быть образована оптическими волокнами. В противном случае он должен быть затенен рт падающего на него излучени .

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

нему передаетс  на воспринимающую свет поверхность элемента 1 волоконной оптики, котора  в данном случае имеет форму окружности. Свет, переданный по отдельным волокнам, облучает оригинал 4 аналогично случаю, изображенному на фиг. 5. Свет, отраженный от оригинала, направл етс  на фотоэлементы 20, помещенные напротив выходного конца элемента 1 дл  преобразовани  его в электрические сигналы. Одиночное волокно 19 в этом случае вргицаетс  вокруг оси, проход щей через среднюю точку окружности , образованной входными концами волокон элемента 1, так, что входной конец элемента.развертываетс  по кругу с помощью развертывающего волокна 19. Поэтому выходные концы элемента 1 должны развертыватьс  линейно в соответствии с развертыванием на входной стороне. Воспринима10 Щэ  излучение поверхность элемента 1, соприкаса сь с лицевой стороной колбы электроннолучевой трубки, может действовать аналогично, если пучок электронов отклон етс  по окружности.

На фиг. 12 показана модификаци  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, исход щий из кругового выходногб конца элемента волоконной оптики, передаетс  на фотоэлемент 22 через волокно 19, вращакщеес  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 удел ть особое вниманиё обеспечению достаточной точности механического изготовлени  и устойчивости отклон ющего устройства: неправильное облучение выходной поверхности может отрицательно вли ть на разрешающую способность или на величину отношени  сигнала к шуму. Чтобы выполнить это требование, необходимо надежно зафиксировать положение, в котором облучаетс  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, подаютс  на разностный детектор 24, с помощью которого определ етс  интенсивность отдельных порций излучени . Разность электрических сигналов, обнаруженна  разностным детектором 25, подаетс  на

схему коррекции 26, котора  направл ет сигналы коррекции положени  луча на отклон ющие катушки 9 с тем, чтобы скорректировать разницу интенсивностей на волоконной пластинке 1.

Предлагаемый элемент волоконной оптики найдет широкое применение в тех случа х, когда требуетс  передача изображений с большой скоростью и с высокой разрешающей способностью при высоком коэффициенте использовани  света.

Claims (1)

1. , Формула изобретени 

   Сканирующее устройство дл  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, отличающеес  .ем, что, с целью повышени  качества передаваемого изобретени  с одновременным повьшением разрешакицей способности при высоком коэффициенте использовани  света, выходна  поверхность световолоконной детали выполнена в виде расположенных под углом одна к другой двух смежных плоскостей,одна из кото рых параллельна плоскости оригинала,а друга  наклонена к плоскости, перпендикул рной к оси волокон, на угол, обеспечивающий прохождение максимального количества света через волокна к оригиналу.

   ut.l

   -от

   л/г. 2

   Риг5

   Ar 7 ftft.f