Фотосчитывающее устройство текстовой и графической информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике, информатике, полиграфии и может быть использовано в устройствах для ввода графичиской и текстовой информации. Высокая скорость считывания информации достигается введением объектива и зеркала, установленного под углом не более 45° к нормали плоскости носителя информации, выполнением фотоприемника в виде линейки фотоприемных элементов, а источника света - в виде полупроводникового лазера, плоскость p - n-перехода которого ортогональна линейке фотоприемных элементов. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, информатике, полиграфии, и может быть использовано в устройствах для ввода графической и текстовой информации.

Считывающие устройства находят широкое применение на практике при обработке текстовой и графической информации. Однако эти устройства имеют серьезные недостатки; сложность конструкции, невысокое быстродействие, возможность работы с определенным видом носителя информации. Устройства, основным конструктивным элементом которых является оптическое волокно, неудобны и малоэффективны при эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является фотосчитывающее устройство текстовой и графической информации, содержащее в качестве основного элемента световод, конец которого обращен к носителю информации, с которого происходит считывание. Устройство содержит также источник света, фокусирующий элемент, фотоприемник, усилитель и пороговый элемент.

Это устройство позволяет считывать практически любую текстовую и графическую информацию, однако имеет ряд недостатков. Во-первых, разрешающая способность устройства зависит от типа используемого световода; во-вторых, при работе устройства необходим механический контакт конца световода с носителем информации, что приводит к механическим повреждениям и световодов, и носителя информации. Устройство имеет непродолжительный срок службы, так как торцы световодов необходимо периодически шлифовать, полировать или заменять новыми. Известное устройство не обеспечивает также достаточной скорости считывания информации, а для ее повышения необходимо увеличивать число пар источник света - фотоприемник, что усложняет конструкцию. Кроме того, низкая эффективность ввода световой энергии в световолокно снижает эффективность работы устройства.

Цель изобретения - обеспечение высокой скорости считывания информации, повышение эффективности работы устройства и увеличение срока его службы.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник света 1, (полупроводниковый лазер), фокусирующий элемент 2, зеркало 3, установленное под углом не более 45^о к нормали плоскости носителя информации 4 и оптически связанное через него с объективом 5, фотоприемник 6, выполненный в виде линейки фотоприемных элементов, выходы которых соединены через усилители 7 с входами пороговых элементов 8. Плоскость р-n-перехода лазера ортогональна линейке фотоприемных элементов. Источник света является общим для всего устройства. Выход каждого фотоприемного элемента линейки соединен со своим усилителем и через него со входом своего порогового элемента.

Отличия заявленного устройства, а именно; - общий для линейки фотоприемных элементов источник света, представляющий собой полупроводниковый лазер с плоскостью р-n-перехода, ортогональной линейке; - наличие зеркала и объектива, оптически связанных друг с другом через носитель информации; - установка зеркала под углом не более 45^о к нормали плоскости носителя информации, - выполнение фотоприемника в виде линейки фотоприемных элементов, - неизвестны в заявленном воплощении из других известных технических решений, что позволяет сделать вывод о соответствии предложенного устройства критерию "новизна".

Предложенное устройство работает следующим образом.

Свет от источника излучения 1, представляющего собой полупроводниковый лазер, пройдя через фокусирующий элемент 2, который фокусирует излучение лазера на носителе информации 4, попадает на зеркало 3, установленное под углом не более 45^о к нормали плоскости носителя информации 4, которое изменяет направление распространения излучения. Далее, отразившись от носителя информации 4, излучение поступает на объектив 5, который предназначен для переноса изображения с носителя информации на плоскость фотоприемника 6, выполненного в виде линейки последовательно расположенных независимых фотоприемных элементов (по крайней мере двух), для преобразования световой энергии в электрический ток.

От линейки фотоприемных элементов электрический сигнал поступает на усилители 7, усиливается и попадает на входы пороговых элементов 8 для преобразования в двоичный сигнал. Каждый выход фотоприемного элемента линейки соединен со своим усилителем и пороговым элементом. Носитель информации представляет собой поверхность (в частности, поверхность бумаги), на которой изменением отражающей способности отдельных участков (полиграфическим или иным способом) записана текстовая или графическая информация.

При движении носителя информации 4 относительно излучения, падающего от зеркала 3, отражающая способность участков поверхности носителя изменяется в соответствии с характером информации. В результате соответствующим образом оказывается промодулированным электрический сигнал с выходов фотоприемных элементов 6.

Выбор в качестве источника света 1 полупроводникового лазера связан с обеспечением максимальной освещенности поверхности носителя информации, благодаря чему достигается высокая контрастность между темными и светлыми участками записанной информации, что, в свою очередь, приводит к улучшению условий считывания информации. Кроме того, выбор лазера в качестве источника света позволяет обеспечить максимальную передачу мощности на носитель информации при тех же габаритах устройства и используемых при его работе токах.

Угловое положение зеркала 3 относительно носителя информации 4 (не более 45^о) определяется конструкцией считывающей головки и ограничивается скользящим падением лазерного излучения на носитель информации, при котором отражение определяется только наличием дефектов на носителе, а не записанной на нем информацией. Исполнение фотоприемника 6 в виде линейки последовательно расположенных независимых фотоприемных элементов позволяет повысить скорость считывания, так как дает возможность существенно увеличить площадь считываемой информации на носителе.

Увеличение числа фотоприемных элементов, на первый взгляд, усложняет конструкцию головки, однако это усложнение оправдывает себя, так как в способе-прототипе для получения такой же площади считывания было бы необходимо увеличить не только число фотоприемников, но и число источников излучения и линз, т.е. продублировать конструкцию устройства несколько раз.

Взаимная ориентация плоскости р-n-перехода лазера и линейки фотоприемных элементов определяется из условия повышения эффективности считывания оптической головки (оптимального использования мощности излучения полупроводникового лазера). Расходимость излучения лазера различна в плоскости р-n-перехода и ортогональной с ним имеет соотношение 1/3:1/4. Вследствие этого пятно подсветки, формируемое фокусирующим элементом на носителе информации, приобретает форму эллипса, который целесообразно совместить с линейкой фотоприемных элементов. Отсюда вытекает условие ортогонального расположения плоскости р-n-перехода лазера и линейки фотоприемных элементов.

Эффективность работы устройства может быть проиллюстрирована следующими данными. Например, при установке оптической головки на матричный принтер "Электроника МС-6313М" с частотой ударов 200 символов/сек считывание информации с носителя формата А4 происходит за 3 мин.

Оптическая головка может быть установлена на каретке матричных и струйных принтеров, графопостроителей и в других устройствах при наличии относительного движения головки и носителя информации. Носителем информации может быть бумага, фотобумага, фотопленка, ткань и др.

Формула изобретения

ФОТОСЧИТЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТЕКСТОВОЙ И ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее источник света, фокусирующий элемент, последовательно соединенные фотоприемник, усилитель и пороговый элемент, отличающееся тем, что в него введены оптически связанные через носитель информации зеркало и объектив, зеркало установлено под углом не более 45^o к нормали плоскости носителя информации, объектив - перед оптическими входами фотоприемника, а фокусирующий элемент - между источником света и зеркалом, фотоприемник выполнен в виде линейки фотоприемных элементов , а источник света представляет собой полупроводниковый лазер, плоскость p-n - перехода которого ортогональна линейке фотоприемных элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1