[发明专利]光扫描器

说明书

光扫描器是一种用机械扫描大扫描来形成图像或抵消影物反射光的一种装置。

目前，电视机的造价高，体积大，质量大且放射电子，有害健康。投影机的造价高，很难普及。而且目前还没有出现一种具有隐形的装置，即使人看不到某一范围内的景物。因此设计了本发明。

光扫描器的作用有：把电信号转变成图像(成像)、把景物转变成电信号(摄影)和把景物散射的光吸收(隐形)。

光扫描器的成像原理与电视机的相同，都是把图像分解成许许多的像素。电视机是用电子束一行行地点击荧光屏，把像素在荧光屏上一行行地体现出来。而光扫描器是用光束一行行地在屏幕上扫描，一行行地呈现像素。

电视每秒传送25帧图像，每帧图像分成625行。一般的机械扫描是不能达到的，这是现代电视机采用电子扫描而不用机械扫描的一个主要原因。为了增加机械扫描的速度，本发明采用的是棱镜扫描——侧面做成平面镜的正棱柱，称为棱镜。

一束入射方向固定的入射光束照射在转动的棱镜上。当入射光束的入射点恰进入棱镜的一个侧面内，此时的反射光束称为起始反射光束；当入射点恰要离开该侧面，此时的反射光束称为终末反射光束。设棱镜有n条侧棱，则起始反射光束与终末反射光束之间的夹角是a=180/n度，称a为反射光束偏转角。入射光束经棱镜反射的反射光束恰为起始光束时，随着棱镜转过360/n度角，反射光束近似地看作以棱镜上的某点为圆心，由起始反射光束旋转至终末反射光束。当棱镜转过360/n度角时，反射光束又开始了由起始反射光束向终末反射光束的旋转。反射光束由起始反射光束旋转至终末反射光束称为一次行扫描。完成一次行扫描棱镜转过360/n度角。棱镜不断地转动，反射光束在屏幕上，不断地进行(xing)行(xang)扫描，在屏幕一留下一段亮线。

为了能在屏幕上得到一幅图像。使水平扫描的反射光束照在另一个棱镜上，称该棱镜为纵扫描棱镜。作水平扫描反射光束的棱镜称为横扫描棱镜。水平扫描扫射光束照在屏幕上呈现一段水平的亮线。纵扫描棱镜的中线与横扫描棱镜的中线垂直。——纵扫描棱镜的作用是把一束入射方向固定的入射光束在屏幕上扫描成一段垂直的亮线——水平扫描的反射光束看成一段水平亮线，经纵扫描棱镜垂直扫描后在屏幕上呈现一幅图像。

为了得到活动的图像，根据电影原理，每秒至少应传送24帧画面。电视每秒传送25帧画面，每帧画面包含了25×625行。棱镜的转动是靠电动机带动的。电动机的转速一般在100转/秒与200转/秒之间。若电动机的转速为200转/秒。设横扫描棱镜有n条侧棱，则横扫棱镜每转一转作n次行扫描，若每秒扫描25×625行，则n×200=25×625,n=78。因此横扫描棱镜只需有78条侧棱，就可以达扫描要求。

若n=78，反射光束的偏转角a=180/78度，横扫描棱镜到屏的距离一定，反射光束的偏转角越小，在屏幕上呈现的亮线越短，电视机显像管的偏转角一般在70°--114°之间(见95年西安电子科技大学出版社出版的《电视原理与接收技术》第10页)，为了增加反射光束的偏转角又引入了柱镜。侧面具有反射光线功能的圆柱称柱镜。柱镜的中线与横扫描棱镜的中线平行。经横扫描棱镜反射的反射光束再经过柱镜反射后的光束称为二次反射光束，起始反射光束对应的二次反射光束与终末反射光束对应的二次反射光束之间的夹角称为二次反射光束偏转角。只要反射光束有微弱的偏转，二次反射光束就有很大的偏转。柱镜起到放大偏转角的作用。柱镜可以把偏转角近似为零的光束的偏转角放大到180°。

经横扫描镜反射的反射光束，经柱镜再次反射得到的二次反射光束才照在纵扫描棱镜上。

设纵扫描棱镜有3条侧棱，纵扫描棱镜每转动360/3度角，完成一次画面的扫描。若每完成25帧画面的扫描，则纵扫描棱镜的转速是：25/3=8(转/秒)，反射光束的偏角是：360/3=120度角。

横扫描棱镜、柱镜和纵扫描棱镜三者合称为成帧器。成帧器的作用是把一束入射光束扫描成图像。