оптическая записывающая головка

Формула изобретения

ОПТИЧЕСКАЯ ЗАПИСЫВАЮЩАЯ ГОЛОВКА, установленная на подвижной каретке, содержащая объектив и светоматричный модуль со светодиодной матрицей и блоком управления, отличающаяся тем, что светоматричный модуль выполнен в виде герметично заполненного инертным газом корпуса с помещенным в него объективом и оснащен юстировочным приспособлением, которое состоит из механизма осевого сдвига корпуса модуля и механизма вращения корпуса модуля относительно главной оптической оси, причем механизм осевого сдвига содержит хомут, закрепленный на корпусе модуля, ступицу каретки, направляющую осевое перемещение корпуса модуля, осуществляющую это перемещение гайку-шестерню, которая образует со ступицей резьбовое соединение, зубчатое зацепление, вращающее гайку-шестерню и фиксирующее ее в нужном положении, механизм вращения корпуса модуля содержит шарнирно связанную с хомутом и закрепляемую на каретке по окончании юстировки поворотную стойку с приводным эксцентриком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области выводных устройств с растровой записью изображений и может быть использовано в светоматричной фотонаборной машине с многоканальным излучателем на основе светодиодной матрицы.

Известна оптическая записывающая головка светоматричной фотонаборной машины, перемещаемая кареткой и включающая в себя в качестве основных компонентов светоматричный модуль и объектив с оправкой для масштабирования и фокусирования изображения.

Светоматричный модуль содержит светодиодную матрицу с блоком управления, выполненную в виде кристалла на основе фосфида-арсенида галлия. Кристалл представляет собой двухрядный многоэлементный излучатель красного свечения. В светоматричных модулях такого типа предусматривается защита кристалла от механических повреждений герметизирующим его оптическим стеклом. Однако плоско-параллельная пластина, каковой является защитное стекло, может вносить сферическую аберрацию, ухудшающую качество изображения. Для ее компенсации посредством введения в другую часть оптической системы сферической аберрации, равной по величине, но обратной по знаку, может потребоваться разработка специального объектива. Ухудшение качества изображения, связанное с его размыванием и появлением ореола, может быть обусловлено эффектом двойного отражения в плоско-параллельной пластине. Устранение отрицательного влияния этого фактора представляет определенную сложность, так как при этом необходимо исключить попадание отраженных лучей в апертуру объектива.

Эффект двойного отражения и светопоглощающие свойства защитного стекла могут увеличить потери светового потока примерно на 10%. Следствием этого является сокращение потенциала быстродействия машины, т.к. соразмерное потерям света увеличение экспозиции предполагает необходимость уменьшения скорости перемещения каретки во избежание превышения допустимого смаза изображения.

Цель изобретения - повысить производительность светоматричной машины, обеспечить максимальный ресурс работы светодиодной матрицы, упростить оптическую систему, уменьшить трудоемкость ее сборки и юстировки.

Для этого светоматричный модуль выполнен в виде заполненного инертным газом герметичного корпуса с заключенным в нем объективом и оснащен юстировочным приспособлением, которое содержит механизм осевого сдвига модуля и механизм вращения модуля относительно главной оптической оси. Механизм осевого сдвига содержит закрепляемый на корпусе модуля хомут, направляющую осевое перемещение модуля ступицу каретки, гайку-шестерню, образующую со ступицей резьбовое соединение, а также зубчатое зацепление, вращающее гайку-шестерню и фиксирующее ее в нужном направлении. Механизм вращения модуля содержит шарнирно связанную с хомутом и закрепляемую на каретке по окончании юстировки поворотную стойку с приводным эксцентриком.

Предложенная конструкция светоматричного модуля обеспечивает оптимальные условия эксплуатации светодиодной матрицы, помещенной в среду инертного газа (азота). Создание такой среды обеспечивает максимальный ресурс работы светодиодной матрицы и, в частности, предусматривается техническими условиями на ее хранение.

Сопоставительный анализ заявляемой оптической записывающей головки и прототипа показывает, что она отличается наличием новых по составу и функциональному назначению конструктивных элементов. Так, в состав светоматричного модуля включен объектив, который со светодиодной матрицей и блоком управления помещен в герметичный корпус, заполняемый инертным газом. Благодаря исключению из оптического тракта защитного стекла светодиодной матрицы, в составе модуля может быть использован достаточно простой и дешевый серийно выпускаемый фотокиносъемочный объектив.

Светоматричный модуль собирается до установки в машину и может поставляться как комплектующее изделие. При сборке светоматричного модуля расстояние от передней главной точки объектива до осевой точки предмета (светодиодной матрицы) устанавливается в соответствии с фактическим фокусным расстоянием используемого объектива, выбранным масштабом съемки и предположительным расстоянием от задней главной точки объектива до осевой точки изображения. Таким образом, упрощается юстировка оптической системы, т. к. при установке светоматричного модуля в машину достаточно посредством его осевого перемещения произвести фокусировку изображения. При соответствующей допустимой глубине резкости объектива фокусировка изображения на масштаб съемки практически не влияет. Вращением модуля относительно главной оптической оси осуществляется пространственная ориентация проекции светодиодной матрицы с целью обеспечения перпендикулярности вертикальных элементов растра направлению перемещения сканирующей каретки. Для фокусировки и пространственной ориентации изображения используется оригинальное юстировочное приспособление, отличающееся от прототипа. Сказанное выше позволяет сделать вывод о том, что заявляемое устройство является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

На чертеже представлена схема построения оптической записывающей головки.

Оптическая записывающая головка светоматричной фотонаборной машины устанавливается на сканирующей каретке 1, совершающий возвратно-поступательное перемещение по направляющим 2, и содержит корпус 3 светоматричного модуля, в котором размещается светодиодная матрица 4 с блоком управления на основе БИСов и объектив 5 проецирующий изображения излучающих светодиодов на светочувствительный материал 6. Запись изображений осуществляется под управлением контроллера, связанного со светоматричным модулем посредством гибкого жгута 7 и содержащего следующие основные блоки: обменный буфер 8, состоящий из ОЗУ₁ и ОЗУ₂, блок управления светоматричным модулем 9 и блок управления приводом каретки и фотоматериала 10. Из управляющей ЭВМ 11 информация через интерфейс 12 попеременно загружается в ОЗУ₁ и ОЗУ₂.

Во время загрузки одного из ОЗУ содержимое другого ОЗУ считывается блоком управления светоматричным модулем 9 и передается на схему управления светодиодной матрицей. Эта схема преобразует последовательный код в параллельный, соответственно которому высвечиваются комбинации светодиодов, позволяющие производить последовательную запись вертикальных элементов растра в процессе формирования горизонтальных фрагментов полосы набора. Запись отдельного растрового элемента обеспечивается посредством совмещения проекций двух рядов светодиодной матрицы. Одновременное включение группы светодиодов в обоих рядах матрицы синхронизируется сигналом, который поступает на блок управления светодиодным модулем.

Для фокусировки проекции светодиодной матрицы в плоскости фотоматериала 6 и ее пространственной ориентации (перпендикулярно направлению движения каретки 1) светоматричный модуль оснащается юстировочным приспособлением, которое выполнено следующим образом. На каретке 1 винтом 13 закреплена стойка 14, поворачивающаяся относительно оптической оси посредством эксцентрика 15. Передача движения от стойки 14 к светоматричному модулю осуществляется с помощью хомута 16, который шарнирно связан со стойкой 14 фиксирующим пальцем 17, а с корпусом 3 светоматричного модуля имеет клеммное соединение. Осевое перемещение светоматричного модуля осуществляется вращением гайки-шестерни 18. Последняя имеет резьбовое соединение со ступицей каретки 1 и находится в зацеплении с ведущей шестерней 19 и фиксирующей шестерней 20, которая установлена на поворотном рычаге 21, прикрепленном к каретке 1 винтом 22. Для визуального контроля пространственной ориентации изображения используется технологическая оправка 23 с визиром, ориентируемая экспонирующей щелью основания 24 фотоматериала 6.

Оптическая записывающая головка светоматричной фотонаборной машины работает следующим образом.

В светоматричном модуле расстояние между светодиодной матрицей 4 и объективом 5 выставляется в соответствии с заданным масштабом съемки, имеющим постоянную величину. Поэтому после установки в предварительно собранное на каретке 1 юстировочное приспособление светоматричный модуль смещается вдоль оси. При этом достаточно сфокусировать изображение, чтобы обеспечить заданный масштаб съемки. После завершения этой операции хомут 16, соединенный клеммным зажимом с корпусом 3 светоматричного модуля, крепится к стойке 14 фиксирующим пальцем 17. Фиксирующая шестерня 20 вводится поворотным рычагом 21 в зацепление одновременно с гайкой-шестерней 18 и ведущей шестерней 19, а поворотный рычаг 21 в этом положении крепится к каретке 1 винтом 22. Следующей операцией является точное совмещение проекции светодиодной матрицы с визиром оправки 23, определяющим направление перемещения светочувствительного материала 6 по основанию 24. Для этого вывертывается винт 13 и вращением эксцентрика 15, шарнирно связанного с кареткой 1, осуществляется поворот стойки 14 и связанного с ней посредством хомута 16 светоматричного модуля относительно его оптической оси до нужного положения. В этом положении стойка 14 крепится винтом 13 к каретке 1. Таким образом, светоматричный модуль подготавливается к съемке, которая производится в процессе возвратно-поступательного перемещения каретки 1 по направляющим 2 с остановкой в крайних положениях. После каждой остановки каретки 1 светочувствительный материал 6 протягивается на высоту отснятого фрагмента полосы, обеспечивая его точную стыковку с предыдущим фрагментом.

Предлагаемый принцип построения оптической записывающей головки светоматричной фотонаборной машины обеспечивает в сравнении с прототипом повышение производительности машины ориентировочно на 10%, оптимальные условия эксплуатации светодиодной матрицы, упрощение оптической системы, ее сборки и юстировки.

Предлагаемая конструкция светоматричного модуля позволяет также более рационально производить фокусировку и пространственную ориентацию проекции светодиодной матрицы на фотоматериал за счет юстировочного приспособления, обеспечивающего осевой сдвиг и вращение относительно главной оптической оси корпуса светоматричного модуля. Герметичный корпус предложенной конструкции, заполняемый инертным газом, позволяет создать оптимальные условия эксплуатации светодиодной матрицы.