Патент на изобретение №2271073

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

(57) Реферат:

Устройство для воспроизведения изображения включает установленные в корпусе и расположенные на одной оптической оси приемник изображения в виде матричного прибора с зарядовой связью, проекционный объектив, проецирующий на прибор с зарядовой связью изображение оригинала. Вплотную к проекционному объективу расположен призменный блок, состоящий из двух двукратно отражающих четырехгранных призменных, с нанесенным на их внутреннюю поверхность зеркальным покрытием, каналов, каждый из которых расположен под углом к оптической оси, разводящим в пространстве выходные грани призменных каналов. Дополнительно введены матричные приборы с зарядовой связью (ПЗС) таким образом, что количество матричных ПЗС соответствует количеству призменных каналов, причем матричные ПЗС примыкают к выходным граням каждого канала и сдвинуты к наружным граням призменного блока, выходные грани каналов перпендикулярны оптической оси объектива. Технический результат – мгновенное снятие информации с больших оригиналов, высокая разрешающая способность. 1 ил.

Изобретение относится к средствам сканирования изображений, например к полиграфическим устройствам сканирования (сканерам), обеспечивающим высокое полиграфическое качество большого предельного разрешения.

Известен планшетный сканер (например, сканер Scanica SF 222, Япония). Опубликовано: Самарин Ю.Н. Издательская техника для донаборной обработки текста: Конспект лекциий. – М.: Изд-во МГАП “Мир книги”, 1993. Стр.22. Принцип работы сканера: лучи света, отраженные от строки оригинала падают на проекционный объектив, который фокусирует их на чувствительную поверхность ПЗС (приборы с зарядовой связью) – линейки, установленной в плоскость изображения. ПЗС-линейка имеет длину, соизмеримую с длиной изображаемой строки оригинала и поэтому изображение каждой точки строки оригинала попадает на соответствующий чувствительный элемент ПЗС-линейки. На ПЗС-линейке происходит преобразование света каждой точки изображения в электрический сигнал, величина которого пропорциональна яркости изображаемой точки. Сигнал оцифровывается в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) в цифровой массив, несущий информацию о строке оригинала. Перемещение оригинала приводит новую строку оригинала на место первой. Таким образом, последовательно считывается весь оригинал, реализуя процесс сканирования в планшетном сканере.

Наиболее близким к устройству для воспроизведения изображения является один из планшетных сканеров последней модификации фирмы “Heidelberg” – сканер “Topaz”. Опубликован: Печатные системы фирмы Heidelberg – Допечатное оборудование.: Учебное пособие / Ю.Н.Самарин, Н.П.Сапошников, М.А.Синяк. М.: Изд-во МГУП, 2000. Стр.77, рис.2.13. Копия прилагается. Эта модель сканера предназначена для сканирования оригиналов (прозрачных и непрозрачных). Устройство работает следующим образом: оригинал размещают на рабочем столе. В процессе сканирования оригиналов (строки) пучок света проецируется на систему линз поэлементно и попадает на ПЗС-элементы (ПЗС-линейку). В сканере используется оптическая система с переменным фокусным расстоянием. Система линз осуществляет регулировку разрешающей способности. Проекционная оптическая система состоит из охроматизированных линзовых компонентов, раздвинутых друг относительно друга вдоль оптической оси в количестве 3-8 штук.

Недостатки: весьма медленный процесс снятия информации (не “мгновенно”) за счет длительного перемещения ПЗС-линейки; возможность отказа системы, ненадежность, неточное перемещение линейки (требуется высокая точность перемещения линейки) в результате внешних воздействий, вибраций и т.п.; громоздкость конструкции.

Достоинство: возможно изготовление достаточно длинных линеек с большим количеством чувствительных элементов по ее длине, что обеспечивает достаточно высокое разрешение.

Техническим результатом заявленного решения является устранение указанных недостатков, а именно “мгновенное” снятие информации с больших оригиналов при одновременном достижении высокой разрешающей способности и снижении погрешности работы устройства в связи с отсутствием чувствительности к внешним воздействиям на ПЗС-матрицы, а также за счет отсутствия механических подвижных частей, сокращение и уменьшение габаритов устройства за счет установки специального малогабаритного блока призм.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство для воспроизведения изображения включены установленные в корпусе и расположенные на одной оптической оси плоскость изображения, приемник изображения – прибор с зарядовой связью (ПЗС), объектив, проецирующий на прибор с зарядовой связью изображение оригинала, находящегося в предметной плоскости соосно с проекционным объективом. Устройство отличается тем, что в плоскости изображения расположен призменный блок. Он состоит из не менее двух двукратно отражающих четырехгранных призменных каналов. На внутреннюю поверхность этих каналов нанесено зеркальное покрытие. Каждый призменный канал расположен под углом к оптической оси и определенный из соотношения где – угол общего поля зрения в градусах и N – количество ПЗС-матриц, разводящим в пространстве выходные грани каналов для размещения на них ПЗС-матриц на плате. ПЗС-матрицы примыкают к выходным торцам каждого канала и сдвинуты к наружным граням призменного блока. Их количество соответствует количеству призменных каналов. Входные каналы призменного блока установлены вплотную к проекционному объективу. Торцы призменного блока расположены перпендикулярно оптической оси объектива.

В отличие от известных призменных блоков, разделяющих световые пучки, несущих изображение, предлагаемый призменный блок делит и разносит изображение в пространстве на необходимый угол, реализующий возможность установки ПЗС-матриц в соответствующую часть изображения оригинала. Также ранее призменный блок не устанавливали вплотную к объективу. В связи с этим, можно сделать выводы о существенности отличий.

На чертеже изображен призменный блок, состоящий из нескольких двукратно отражающих специальных призм (например, 4), установленных вплотную (в целях сокращения габаритов) к проекционному объективу и разделяющих световой пучок, несущий изображение, на 4 канала. Каждый из 4 оптических каналов (с учетом 1/4 части проекционного объектива) переносит на последний торец своей призмы целиком все изображение оригинала (вид А). На этой же фигуре обозначены места установки матричных ПЗС, разнесенных относительно оптической оси объектива в 4 крайних положения. Такое разнесение ПЗС-матриц в пространстве позволяет устанавливать их чувствительные поверхности в нужном месте изображения, не задевая выводные шины и клеммы конструктивных несущих плат (значительно превышающих по размерам чувствительные поверхности) ПЗС-матриц, а также позволяет осуществлять перемещение каждой из матриц с целью построения единого и неразрывного изображения проецируемого слайд-оргинала (с совмещением с точностью до одного элемента).

На чертеже представлена принципиальная схема расположения пространственно разнесенных (с помощью блока призм) четырех ПЗС-матриц.

1 – ПЗС-матрицы – разнесенные на базу S (вид А) и установленные на платы 2 непосредственно вблизи торцов призм 3;

2 – плата, несущая ПЗС-матрицу;

3 – двукратноотражающие призмы (с зеркальными поверхностями), состоящие из блока 4;

4 – блок 4 призм, находящихся под углом к оптической оси проекционного объектива 5;

5 – проекционный объектив (прямоугольной формы), установлен соосно с оригиналом В;

В – строка оригинала, находящаяся в базе разнесения S;

С – плоскость изображения (строки оригинала);

S – база разнесения ПЗС-матриц в пространстве.

Работа устройства: лучи света от блока излучателя освещают оригинал (слайд) В.

Изображение каждой точки оригинала, освещаемой соответствующими лучами, исходящими из этого излучателя, проходит через проекционный объектив 5 и каналы двукратноотражающей призмы 3 и проецируется оптической системой (объектив и канал) на соответствующий чувствительный элемент (пиксел) ПЗС-матрицы 1, образуя в плоскости изображения С точку. При этом каждый из каналов призменного блока расположен под углом к оптической оси и определяемый количеством ПЗС-матриц N (соответственно количеством каналов) и углом общего поля зрения : Входные торцы каналов призменного блока 4 примыкают к проекционному объективу, а выходные – к ПЗС-матрицам, которые разнесены на базу S таким образом, чтобы платы 2, несущие их, не соприкасалась друг с другом. Все элементы этого устройства заключены для создания единого точного изображения в общий корпус, который центрирует все установленные в ней блоки, относительно оптической оси проекционного объектива. Изображения, получаемые от каждого из четырех каналов, затем последовательно складываются известными способами, например на одном экране монитора подвижками каждой из ПЗС-матриц, образуя единое изображение проецируемого оригинала.

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения изображения, включающее установленные в корпусе и расположенные на одной оптической оси приемник изображения в виде матричного прибора с зарядовой связью, проекционный объектив, проецирующий на прибор с зарядовой связью изображение оригинала, находящегося в предметной плоскости соосно с проекционньм объективом, отличающееся тем, что вплотную к проекционному объективу расположен призменный блок, состоящий из не менее двух двукратно отражающих четырехгранных призменных с нанесенным на их внутреннюю поверхность зеркальным покрытием каналов, каждый из которых расположен под углом к оптической оси, разводящим в пространстве выходные грани призменных каналов, при этом введены дополнительно матричные приборы с зарядовой связью таким образом, что количество матричных приборов с зарядовой связью соответствует количеству призменных каналов, причем матричные приборы с зарядовой связью примыкают к выходным граням каждого канала и сдвинуты к наружным граням призменного блока, выходные грани каналов перпендикулярны оптической оси объектива, а угол определяют из соотношения где – угол общего поля зрения в градусах и N – количество матричных приборов с зарядовой связью.

РИСУНКИ