Настоящее изобретение относится к устройству для отклонения лазерного излучения, в частности, для технологии SLS (выборочного лазерного спекания) или технологии SLM (выборочной лазерной плавки) или технологии лазерного телевидения, к устройству для отклонения света, в частности, Lidar- или Ladar-технологии, или для технологии сканирующего наблюдения или технологии слежения, а также к устройству для осуществления SLS- или SLM- технологии или другой сканирующей технологии, содержащему такого рода устройство для отклонения лазерного излучения или света.
В случае технологии SLS или выборочного лазерного спекания (Selective Laser Sintering) или технологии SLM или выборочной лазерной плавки (Selective Laser Melting) в уровне технике используют сканирующие устройства с гальваническим зеркалом, чтобы обеспечить быстрое движение зоны фокусирования лазерного излучения в рабочей плоскости, в которой находится металлический порошок или полимерный порошок. Достигнутая при этом скорость сканирования составляет приблизительно несколько метров в секунду.
Используемые для названного способа системы должны быть в состоянии обеспечивать возможность быстрых скачков зоны фокусирования в рабочей плоскости от первой области ко второй области, расположенной на расстоянии от первой области. Это необходимо, например, по той причине, что для нагретых лазерным излучением областей требуется время на охлаждение или необходимо предотвратить тепловую диффузию. Если нагружение лазерным излучением происходило бы, например, в непрерывно перемещающейся через рабочую плоскость зоне фокусирования, то могли бы возникать неравномерные нагревы области поверхности, так как теплопередача зависит, например, от формы поперечного сечения подлежащей нагреву области.
Поэтому используемые в уровне техники зеркала должны быть весьма быстро подвижными и обладать способностью весьма быстрого ускорения. Это ведет, однако, к ограничению размера и веса зеркала и ограничивает в результате этого предел порога разрушения зеркала или ограничивает мощность используемого лазера.
В случае других сканирующих технологий, при которых лазерное излучение или свет в целом отклоняют, как, например, в случае лазерного телевизора, Lidar- или Ladar-системы, при сканирующем наблюдении и камеры отслеживания также желательно осуществление быстрых движений зон фокусирования в рабочей плоскости.
Положенная в основу настоящего изобретения проблема заключается в создании устройства названного выше типа, с помощью которого можно осуществлять быстрые движения и/или быстрые скачки зон фокусирования в рабочей плоскости, причем можно использовать, в частности, высокие мощности лазера. Далее, должно быть указано устройство для осуществления технологии SLS или SLM или другой сканирующей технологии названного выше типа.
В соответствии с изобретением этого достигают с помощью устройства с признаками п. 1 формулы изобретения, с помощью устройства с признаками п. 13 и устройства с признаками п. 15. Дополнительные пункты формулы изобретения относятся к предпочтительным исполнениям изобретения.
В соответствии с п. 1 устройство для отклонения лазерного излучения содержит:
- первую линзовую матрицу с множеством расположенных рядом друг с другом линз, через которую в процессе работы устройства по меньшей мере частично проходит лазерное излучение,
- вторую линзовую матрицу с множеством расположенных рядом друг с другом линз, который расположен в устройстве таким образом, что в процессе работы устройства прошедшее через первую линзовую матрицу лазерное излучение проходит по меньшей мере частично через вторую линзовую матрицу,
- объектив, который в процессе работы устройства фокусирует в рабочей плоскости лазерное излучение, прошедшее через вторую линзовую матрицу.
С помощью такого рода исполнения может быть достигнута высокая скорость зоны фокусирования в рабочей плоскости при одновременно высокой мощности лазера. Кроме того, возможны быстрые переходы зоны фокусирования из первой области во вторую область, расположенную на расстоянии от первой области. Например, с помощью соответствующего изобретению устройства возможны десятикратно более высокие скорости сканирования в рабочей плоскости без увеличения при этом угловой скорости зеркала или изменения фокусного расстояния объектива.
Может быть предусмотрено, что устройство содержит второе подвижное, в частности, вращаемое или поворачиваемое зеркало, которое в процессе работы устройства отклоняет прошедшее через вторую линзовую матрицу лазерное излучение, предпочтительно в направлении объектива.
Возможно, устройство содержит первое линзовое средство, которое расположено между первой линзовой матрицей и первым зеркалом, причем первое линзовое средство выполнено, в частности, в виде собирающих линз, предпочтительно в виде сферических собирающих линз. Далее, устройство может содержать второе линзовое средство, которое расположено между первым зеркалом и второй линзовой матрицей, причем второе линзовое средство выполнено, в частности, в виде собирающих линз, предпочтительно в виде сферических собирающих линз.
В частности, при этом первое линзовое средство и/или второе линзовое средство могут быть расположены в устройстве таким образом, что они проецируют заднюю фокальную плоскость первой линзовой матрицы на переднюю фокальную плоскость второй линзовой матрицы. Таким образом, по сравнению с системами из уровня техники устройства явно увеличивают скорость, с которой изменяется угол отклонения или с которой происходит перемещение зоны фокусирования в рабочей плоскости. В частности, скорость по сравнению с существующими системами может быть увеличена на коэффициент, который соответствует отношению фокусного расстояния линзового средства и фокусного расстояния линз линзовой матрицы. Это отношение может вполне иметь величину в несколько десятков, например, составлять от 10 до 30. Далее, за счет эффектов дифракции или дифракционных эффектов на второй линзовой матрице интенсивность зоны фокусирования в рабочей плоскости в соответствующей первому дифракционному порядку области можно ослаблять до достижения нулевого значения и усиливать до достижения максимума во второй области, соответствующей второму дифракционному порядку. Во время этого перехода, в частности, расположенное между первой и второй областями промежуточное пространство не нагружается лазерным излучением. Таким образом, возникает процесс, сравнимый с быстрыми скачками, известными из уровня техники, или соответствующий им.
Может быть предусмотрено, что первое линзовое средство и/или второе линзовое средство расположены в устройстве таким образом, что в процессе работы устройства они осуществляют Фурье-преобразование отклоненного лазерного излучения.
При этом первое зеркало может быть расположено в задней стороне плоскости Фурье первого линзового средства или в области этой плоскости Фурье, или в передней плоскости Фурье второго линзового средства или в области этой плоскости Фурье. Далее, задняя фокальная плоскость первой линзовой матрицы может соответствовать передней плоскости Фурье первого линзового средства или быть расположена в области передней плоскости Фурье первого линзового средства. Дополнительно передняя фокальная плоскость второй линзовой матрицы может соответствовать задней плоскости Фурье второго линзового средства или быть расположена в области задней плоскости Фурье второго линзового средства.
Существует возможность того, что устройство содержит третью линзовую матрицу с множеством расположенных рядом друг с другом линз, которая расположена в устройстве таким образом, что в процессе работы устройства прошедшее через первую линзовую матрицу лазерное излучение проходит по меньшей мере частично, через третью линзовую матрицу, а прошедшее через третью линзовую матрицу лазерное излучение проходит по меньшей мере частично через вторую линзовую матрицу. С помощью третьей линзовой матрицы, которая расположена, в частности, в передней фокальной плоскости второй линзовой матрицы, можно обеспечить, чтобы присутствующие в области третьей линзовой матрицы частичные лучи лазерного излучения попадали соответственно лишь в одну линзу второй линзовой матрицы. За счет этого минимизируются потери.
Может быть предусмотрено, что устройство содержит средство управления, которое в процессе работы устройства перемещает первое зеркало с первой скоростью, в частности, вращает или поворачивает с первой угловой скоростью, и перемещает второе зеркало со второй скоростью, в частности, вращает или поворачивает со второй угловой скоростью, причем предпочтительно первая и вторая скорости, в частности, первая и вторая угловые скорости, являются различными. Таким образом можно добиться того, чтобы, несмотря на описанные переходы зон фокусирования между областями, которые соответствуют различным дифракционным порядкам, лазерное излучение постепенно попадает также в области рабочей плоскости, расположенные между первоначальными областями с лазерным излучением.
В соответствии с п. 13 устройство для отклонения света содержит:
- первую линзовую матрицу с множеством расположенных рядом друг с другом линз,
- вторую линзовую матрицу с множеством расположенных рядом друг с другом линз,
- подвижное, в частности, вращаемое или поворачиваемое первое зеркало, которое расположено на траектории световых лучей между двумя линзовыми матрицами,
- объектив, который расположен относительно второй линзовой матрицы по направлению от первого зеркала.
Дополнительно устройство для отклонения света может иметь признаки, приведенные в дополнительных пунктах 2 - 12. Вместо лазерного излучения устройство может отклонять свет, если его используют для технологии сканирующего наблюдения или технологии слежения. При этом, например, перед первой линзовой матрицей может быть расположен фотоэмиссионный детектор. Однако устройство может также отклонять свет в виде лазерного излучения, если его используют для Lidar- или Ladar- технологии.
В соответствии с п. 15 устройство для осуществления технологии SLS или технологии SLM или иной сканирующей технологии содержит соответствующее изобретению устройство для отклонения лазерного излучения или соответствующее изобретению устройство для отклонения света.
Дальнейшие признаки и преимущества настоящего изобретения подробно описаны в последующем описании предпочтительных примеров со ссылкой на приложенные чертежи. Фигуры показывают:
Фиг. 1 – схема первого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 2 – схема перемещения зоны фокусирования отклоненного устройством, в соответствии с фиг. 1 или фиг. 3, лазного излучения в рабочей плоскости;
Фиг. 3 – схема второго варианта осуществления изобретения;
Фиг. 4 – схематически показывает отличное от фиг. 2 перемещение зоны фокусирования отклоненного устройством лазерного излучения, в соответствии с фиг. 1 или фиг. 3 в рабочей плоскости.
На фигурах одинаковые или функционально одинаковые части имеют одинаковые ссылочные обозначения.
Изображенный на фиг. 1 вариант устройства для отклонения лазерного излучения 1 содержит первую линзовую матрицу 2, которая содержит множество расположенных рядом друг с другом линз 3.
В случае этих линз 3 речь может идти о расположенных рядом друг с другом цилиндрических линзах, оси цилиндров которых могут проходить перпендикулярно направлению, в котором линзы 3 расположены рядом друг с другом. Цилиндрические линзы могут быть выполнены как двояковыпуклые или плоско-выпуклые линзы. Вместо цилиндрических линз возможно также использование сферических линз.
В направлении распространения лазерного излучения позади первой линзовой матрицы 2 расположено первое линзовое средство 4, служащее в качестве элемента Фурье-преобразования. Это первое линзовое средство 4 выполнено в изображенном примере в виде сферической двояковыпуклой линзы. Вполне возможны другие варианты выполнения первого линзового средства 4.
Расстояние между фокальной плоскостью линз 3 первой линзовой матрицы 2 и первым, служащим элементом Фурье-преобразования, линзовым средством 4 соответствует фокусному расстоянию F1 линзового средства 4. Расстояние между первой линзовой матрицей 2 и первым линзовым средством 4 составляет, таким образом, F1 + f1, где f1 – фокусное расстояние линз 3 первой линзовой матрицы 2.
Поступающее на устройство слева на фиг. 1 лазерное излучение обозначено цифрой 1. Это лазерное излучение 1 может быть, например, в виде плоской волны, которая попадает на первую линзовую матрицу 2 точно слева на фиг. 1 или параллельно оптической оси линзовой матрицы 2. После прохождения через первую линзовую матрицу 2 в фокальной плоскости линз 3 лазерное излучение 1 расщепляется на множество находящихся на расстоянии друг от друга частичных лучей, которые имеют минимальный диаметр в фокальной плоскости линз 3.
Устройство содержит подвижное, в частности, вращаемое и поворачиваемое первое зеркало 5. Зеркало 5 может передвигаться или поворачиваться вокруг оси, которая проходит через плоскость чертежа по фиг. 1. Это обозначено стрелкой 6.
Первое зеркало 5 расположено в области задней фокальной плоскости первого линзового средства 4, выполняющего функцию элемента Фурье-преобразования. Созданные линзами 3 первой линзовой матрицы 2 частичные лучи лазерного излучения отражаются от первого зеркала 5 вверх на фиг. 1.
Устройство содержит также второе линзовое средство 7, служащее в качестве элемента Фурье-преобразования, причем первое зеркало 5 расположено в области передней плоскости Фурье второго линзового средства 7. В показанном примере исполнения это второе линзовое средство 7 также выполнено в виде сферической двояковыпуклой линзы. Вполне возможны другие варианты исполнения второго линзового средства 7.
Например, существует возможность исполнения первого линзового средства 4 и/или второго линзового средства 7 в виде не отдельных двояковыпуклых линз, а в виде множества линз. Например, возможно использование соответственно двух линз, которые расположены вплотную друг к другу на траектории распространения лазерного излучения.
Устройство содержит также вторую линзовую матрицу 8, которая содержит множество расположенных рядом друг с другом линз 9.
В случае этих линз 9 речь может идти о расположенных рядом друг с другом цилиндрических линзах, оси цилиндров которых могут проходить перпендикулярно направлению, в котором линзы 9 расположены рядом друг с другом. Цилиндрические линзы могут быть выполнены в виде двояковыпуклых или плоско-выпуклых линз. Вместо цилиндрических линз можно использовать также сферические линзы.
Расстояние между передней фокальной плоскостью линз 9 второй линзовой матрицы 8 и вторым линзовым средством 7, служащим в качестве элемента Фурье-преобразования, соответствует фокусному расстоянию F2 второго линзового средства 7. Расстояние между второй линзовой матрицей 8 и вторым линзовым средством 7 составляет, таким образом, F2 + f2, причем f2 представляет собой фокусное расстояние линз 9 второй линзовой матрицы 8.
В передней фокальной плоскости первого линзового средства 4 образуется двухмерное распределение интенсивности отклоненного лазерного излучения 1, которое подвергается Фурье-преобразованию с помощью первого линзового средства 4. Переднюю фокальную плоскость первого линзового средства 4 можно рассматривать также в качестве плоскости объекта, а распределение интенсивности в этой плоскости – как объект. Фурье-преобразование распределения интенсивности на входной стороне формируется в задней фокальной плоскости первого линзового средства. Эта задняя фокальная плоскость соответствует плоскости Фурье первого линзового средства 4, действующего в качестве элемента Фурье-преобразования. С помощью первого линзового средства 4 пространственное распределение интенсивности в передней фокальной плоскости первого линзового средства 4 переходит в распределение углов в плоскости Фурье. Это означает, что в плоскости Фурье те частичные лучи, которые в передней фокальной плоскости имеют одинаковый угол, оказываются в плоскости Фурье в одном и том же месте.
Сформированное в плоскости Фурье Фурье-преобразование объекта еще раз подвергается Фурье-преобразованию с помощью второго линзового средства 7, в результате чего в задней фокальной плоскости второго линзового средства 7 возникает двукратный Фурье-образ объекта и, таким образом, двухмерное распределение интенсивности, которое может представлять изображение объекта. Тем самым, заднюю фокальную плоскость второго линзового средства 7 можно обозначать также как плоскость изображения, в которой формируется изображение расположенных рядом друг с другом минимальных диаметров лучей, которые присутствуют в задней фокальной плоскости линз 3 первой линзовой матрицы 2.
При этом фокусные расстояния F1 и F2 линзовых средств 4, 7 могут быть одинаковыми или отличными друг от друга. Линзовые средства 4, 7 образуют телескоп, дающий увеличение с коэффициентом 1, если фокусные расстояния F1 и F2 являются одинаковыми. Если фокусные расстояния F1 и F2 линзовых средств 4, 7 являются различными, то в задней фокальной плоскости второго линзового средства 7 возникает соответствующим образом увеличенное или уменьшенное изображение.
В передней фокальной плоскости второй линзовой матрицы 8 формируются расположенные рядом друг с другом минимальные диаметры частичных лучей лазерного излучения 1. Эти частичные лучи проходят через линзы 9 линзовой матрицы 8 и выходят из нее в виде коллимированных пучков, поперечный размер которых соответствует поперечному размеру линз 9. Выходящие из всех линз 9 частичные лучи формируют на выходе второй линзовой матрицы 8 общее коллимированное лазерное излучение 10 с общим непрерывным фронтом волны.
Если образованный линзовыми средствами 4, 7 телескоп имеет увеличение 1, то диаметр выходящего из второй линзовой матрицы 8 лазерного излучения 10 равен диаметру лазерного излучения 1, входящего в первую линзовую матрицу 2. Это происходит, в частности, в том случае, если фокусные расстояния f1 линз 3 первой линзовой матрицы 2 равны фокусному расстоянию f2 линз 9 второй линзовой матрицы 8 и поперечные размеры линз 3 первой линзовой матрицы 2 равны поперечным размерам линз 9 второй линзовой матрицы 8.
За счет поворота или вращения первого зеркала 5 сформированные в передней фокальной плоскости второй линзовой матрицы 8 минимальные диаметры лучей смещаются, в частности, влево или вправо на фиг. 1 или в направлении, в котором линзы 9 расположены рядом друг с другом. В результате этого смещения в передней фокальной плоскости после прохождения частичных лучей через линзы 9 линзовой матрицы 8 возникает отклонение отдельных частичных лучей. При этом угол отклонения приблизительно соответствует отношению перемещения в поперечном направлении фокальной плоскости и фокусного расстояния f2 линз 9.
При отклоненных или опрокинутых относительно оптической оси второй линзовой матрицы 8 частичных лучах на выходе второй линзовой матрицы 8 эти частичные лучи формируют общее непрерывное лазерное излучение 10 не в каждом случае или не при любом угле отклонения. Причина этого заключается в том, что каждый из отдельных частичных лучей имеет собственный сдвиг фазы.
Отклоненные частичные лучи формируют общее непрерывное лазерное излучение 10 только при определенных углах отклонения, которые соответствуют максимуму дифракции образованного линзами 9 растра или решетки. При таких углах отклонения, которые соответствуют максимуму дифракции, сдвиг фазы между соседними частичными лучами соответствует длине волны или целочисленному кратному длине волны лазерного излучения.
В результате последовательного поворота или вращения первого зеркала 5 один из дифракционных порядков ослабевает, в то время как одновременно соседний дифракционный порядок усиливается. Это означает, что за счет движения первого зеркала 5 происходит передача энергии от одного дифракционного порядка в соседний дифракционный порядок. Если интенсивность одного дифракционного порядка достигает своего максимума, то интенсивность предшествовавшего или соседнего порядка равна нулю. Затем при дальнейшем повороте или вращении зеркала 5 интенсивность еще максимально интенсивного на данный момент порядка снижается и одновременно возрастает интенсивность следующего дифракционного порядка.
Таким образом, за счет непрерывного поворота или вращения первого зеркала 5 происходит поочередное непрерывное увеличение и уменьшение или включение и отключение интенсивности лазерного излучения в направлениях, удаленных друг от друга на одинаковое угловое расстояние.
Устройство содержит также подвижное, в частности, вращаемое или поворачиваемое второе зеркало 11. Зеркало 11 может перемещаться или поворачиваться вокруг оси, которая входит в плоскость чертежа фиг. 1. Это показано стрелкой 12. Второе зеркало 11 отражает выходящее из второй линзовой матрицы 8 лазерное излучение 10 вправо на фиг. 1.
Устройство содержит объектив 13, в частности, собирающий объектив или F-Theta-объектив. Через этот объектив 13 проходит лазерное излучение 10, выходящее из второй линзовой матрицы 8 и отраженное зеркалом 11. Объектив 13 формирует в рабочей плоскости 14 зоны 15а, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g фокусирования (см. фиг. 2).
Изображенные на фиг. 2 отдельные, удаленные друг от друга на одинаковое расстояние зоны 15а, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g фокусирования соответствуют отдельным дифракционным порядкам, интенсивность которых поочередно возрастает и вновь уменьшается в результате непрерывного поворота или вращения первого зеркала 5. С помощью объектива 13 осуществляют фокусирование выходящих в различных направлениях из линзовой матрицы 8 лазерных излучений различных порядков в зонах 15а, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g фокусирования, которые расположены на одинаковом удалении друг от друга.
Может быть сформировано большее или меньшее количество порядков или большее или меньшее количество зон 15а, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g фокусирования, чем на фиг. 2.
Если первый из порядков фокусируется в первой зоне 15а фокусирования, то за счет непрерывного поворота или вращения первого зеркала 5 интенсивность этой первой зоны 15а фокусирования снижается и одновременно интенсивность соседней второй зоны 15b фокусирования возрастает до тех пор, пока она не достигнет максимальной интенсивности. Это поясняется на фиг. 2 с помощью стрелки 16ab.
Таким образом, для перехода в зону 15b фокусирования зону 15а не сканируют в рабочей плоскости 14. Более того, зона 15а фокусирования медленно угасает, в то время как интенсивность зоны 15b фокусирования возрастает. Во время перехода от зоны 15а фокусирования к зоне 15b фокусирования расположенное между этими зонами 15а, 15b фокусирования пространство рабочей плоскости 14 не подвергается воздействию лазерного излучения.
Таким образом, интенсивности отдельных зон 15а, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g фокусирования последовательно возрастают и затем вновь снижаются в пользу соседней зоны фокусирования. После того как последняя зона 15g фокусирования превысит свой максимум интенсивности, интенсивность последней зоны фокусирования уменьшают в пользу первой зоны 15а фокусирования за счет подходящего, предпочтительно, непрерывного движения, в частности, вращения или поворота, первого зеркала 5. Это пояснено на фиг. 2 с помощью стрелки 16 ga.
Конечно, на поворот или вращение первого зеркала 5 накладывается поворот или вращение второго зеркала 11. На протяжении времени τ, в течение которого первое зеркало однажды нагружало все зоны 15а, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g фокусирования лазерным излучением, второе зеркало непрерывно поворачивают или вращают таким образом, что при вновь возрастающей интенсивности первой зоны 15а фокусирования эта зона фокусирования смещена несколько вправо на фиг. 2. Это обозначено состоящей из точек зоной 15а’ фокусирования. В течение времени τ второе зеркало 11 перемещает лазерное излучение 10 в рабочей плоскости 14 вправо на один отрезок, который приблизительно соответствует протяженности одной из зон 15а, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g фокусирования.
Если интенсивность первой зоны 15a’ фокусирования ослабевает, то одновременно возрастает интенсивность второй зоны 15b’ фокусирования второго прохождения (см. в этой связи стрелку 16ab’), в результате чего описанный процесс повторяется. Тем самым, промежуточные пространства между зонами 15а, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f, 15g фокусирования, получившие излучения в ходе первого прохождения, также постепенно получают лазерное излучение. Для повышения наглядности на фиг. 2 показаны только два прохода.
Таким образом, с помощью двух сравнительно медленно движущихся зеркал 5, 11 зона фокусирования лазерного излучения 10 может относительно быстро получать излучение в различных областях рабочей плоскости.
В случае показанной на фиг. 1 схемы проблематичным может быть движение минимальных диаметров частичных лучей в передней фокальной плоскости второй линзовой матрицы 8. Это проблематично, в частности, в случае, если при этом происходит сильное смещение минимальных диаметров лучей от центра. Это может привести к тому, что частичные лучи попадают соответственно не на одну линзу 9, а на несколько линз 9. Это ведет к нежелательным потерям мощности.
Показанная на фиг. 3 вторая схема исполнения учитывает эту проблему. Она отличается от первой тем, что устройство в соответствии с фиг. 3 дополнительно содержит третью линзовую матрицу 17, которая содержит множество расположенных рядом друг с другом линз 18.
В случае этих линз 18 речь может идти о расположенных рядом друг с другом цилиндрических линзах, оси цилиндров которых могут проходить перпендикулярно направлению, в котором линзы 18 расположены рядом друг с другом. Цилиндрические линзы могут быть выполнены в виде двояковыпуклых или плоско-выпуклых линз. Также существует возможность использования сферических линз вместо цилиндрических линз.
Третья линзовая матрица 17 расположена в передней фокальной плоскости второй линзовой матрицы 8 и, таким образом, точно там, где формируются минимальные диаметры частичных лучей. Линзы 18 третьей линзовой матрицы 17 действуют в этой позиции как группа лиц, которые формируют частичные лучи таким образом, что соответствующий один из частичных лучей попадает строго на одну из линз 9 второй линзовой матрицы 8.
За счет этого отчетливо снижается вероятность упомянутых выше потерь мощности.
С помощью изображенных на фиг 1 и фиг. 3 устройств при соответствующем управлении зеркалами 5, 11 могут быть получены также быстрые и непрерывные сканирующие движения зон фокусирования в рабочей плоскости 14. Такого рода по меньшей мере частично непрерывные сканирующие движения целесообразны для технологий отклонения лазерного излучения или света, отличных от технологий SLS или SML, например, для лазерного телевидения, Lidar- или Ladar- системы, а также для сканирующего наблюдения и камер слежения.
Соответствующие движения зон фокусирования в рабочей плоскости 14 изображены на фиг. 4. Там слева направо нанесены угол сканирования и снизу вверх – время в произвольных единицах. Оснащенные ссылочным обозначением 19 штрихпунктирные линии обозначают различные дифракционные порядки, проходимые посредством поворота или вращения первого зеркала 5.
В случае изображенного на фиг. 4 движения второе зеркало 11 выполняет сравнительно быстрое перемещение, в отличие от него первое зеркало 5 выполняет сравнительно медленное перемещение. При этом второе зеркало 11 осуществляет сканирование соответственно в направлении через область углов, которая соответствует расстоянию между двумя дифракционными порядками 19. Углы, через которые отклоненное лазерное излучение проходит вследствие поворота или вращения второго зеркала 11, обозначены на фиг. 4 сплошными стрелками 20.
После прохождения области углов между двумя дифракционными порядками 19 второе зеркало 11 притормаживают и ускоряют в противоположном направлении. Во время этого процесса торможения и ускорения возможно отключение источника лазерного излучения или, в случае сканирующей камеры, фотоэмиссионного детектора, расположенного вместо источника лазерного излучения.
Далее, во время процесса притормаживания и ускорения движение первого зеркала 5 происходит таким образом, что осуществляется переход от дифракционного порядка 19 к следующему дифракционному порядку 19. Этот переход от одного дифракционного порядка 19 к следующему обозначен на фиг. 4 штриховыми стрелками 21.
После этого перехода в следующий дифракционный порядок происходит перемещение второго зеркала 11 в противоположном направлении, вновь через область углов, которая соответствует расстоянию между двумя соседними дифракционными порядками. За счет комбинированных таким образом перемещений обоих зеркал в рабочей плоскости в значительной мере непрерывно может быть перекрыта большая область сканирования.
Следует заметить, что в случае изображенного вверху на фиг. 4 второго прохождения области сканирования изогнутыми стрелками 22 обозначены процессы торможения и ускорения второго зеркала 11.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТРОЙСТВО ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ С РАЗМНОЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО ЗРАЧКА И С ВОЗМОЖНОСТЬЮ ФОРМИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ УКАЗАННОГО УСТРОЙСТВА ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ С РАЗМНОЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО ЗРАЧКА | 2020 |
|
RU2760473C1 |
| ЛИНЕЙКА ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ | 1999 |
|
RU2166822C2 |
| МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОНФОКАЛЬНЫЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР ИЗОБРАЖЕНИЙ | 2019 |
|
RU2723890C1 |
| КОСМИЧЕСКИЙ ТЕЛЕСКОП | 2012 |
|
RU2529052C2 |
| СКАНИРУЮЩИЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ФОРМЫ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ | 2002 |
|
RU2264595C2 |
| Устройство многопозиционной фокусировки равномерного лазерного излучения для построения металлических деталей методом селективного лазерного плавления | 2021 |
|
RU2771495C1 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА ПРИ ПОМОЩИ СФОКУСИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ | 2010 |
|
RU2551921C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ТРЕХМЕРНЫХ СЦЕН | 2006 |
|
RU2383913C2 |
| СПОСОБ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ФОРМЫ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2002 |
|
RU2263279C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ОТКЛИКА ОТ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ПЛАСТИН В СВЧ ДИАПАЗОНЕ | 2021 |
|
RU2758681C1 |
Устройство для отклонения лазерного излучения (1) содержит первую линзовую матрицу (2) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (3), через которую по меньшей мере частично проходит лазерное излучение (1) и формируется множество частичных лучей, вторую линзовую матрицу (8) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (9), которая расположена таким образом, что лазерное излучение, прошедшее через первую линзовую матрицу (2), по меньшей мере частично проходит через вторую линзовую матрицу (8), подвижное, вращаемое или поворачиваемое первое зеркало (5), которое расположено между указанными двумя линзовыми матрицами (2, 8) и отклоняет прошедшее через первую линзовую матрицу (2) лазерное излучение (1) в направлении второй линзовой матрицы (8). Множество частичных лучей, формируемых линзами (3) линзовой матрицы (2), отражается от первого зеркала (5), объектив (13), который фокусирует прошедшее через вторую линзовую матрицу (8) лазерное излучение (10) в рабочей плоскости (14). Технический результат - возможность осуществлять быстрые движения и/или быстрые скачки зон фокусирования в рабочей плоскости. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Устройство для отклонения лазерного излучения (1), содержащее:
первую линзовую матрицу (2) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (3), через которую в процессе работы устройства по меньшей мере частично проходит лазерное излучение (1), так что линзы (3) указанной линзовой матрицы (2) формируют множество частичных лучей,
вторую линзовую матрицу (8) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (9), которая расположена в устройстве таким образом, что в процессе работы устройства лазерное излучение, прошедшее через первую линзовую матрицу (2), по меньшей мере частично проходит через вторую линзовую матрицу (8),
подвижное, вращаемое или поворачиваемое первое зеркало (5), которое расположено между указанными двумя линзовыми матрицами (2, 8) и которое в процессе работы устройства отклоняет прошедшее через первую линзовую матрицу (2) лазерное излучение (1) в направлении второй линзовой матрицы (8), при этом множество частичных лучей, формируемых линзами (3) линзовой матрицы (2), отражается от первого зеркала (5),
объектив (13), который фокусирует прошедшее через вторую линзовую матрицу (8) лазерное излучение (10) в рабочей плоскости (14).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит второе подвижное, в частности, вращаемое или поворачиваемое зеркало (11), которое в процессе работы устройства отклоняет прошедшее через вторую линзовую матрицу (8) лазерное излучение (10), предпочтительно в направлении объектива (13).
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что содержит первое линзовое средство (4), расположенное между первой линзовой матрицей (2) и первым зеркалом (5), причем первое линзовое средство (4) выполнено, в частности, в виде собирающей линзы, предпочтительно, в виде сферической собирающей линзы, и/или указанное устройство содержит второе линзовое средство (7), расположенное между первым зеркалом (5) и второй линзовой матрицей (8), причем второе линзовое средство (7) выполнено, в частности, в виде собирающей линзы, предпочтительно в виде сферической собирающей линзы.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что первое линзовое средство (4) и/или второе линзовое средство (7) расположены таким образом, что они проецируют заднюю фокальную плоскость первой линзовой матрицы (2) на переднюю фокальную плоскость второй линзовой матрицы (8).
5. Устройство по п. 3 или 4, отличающееся тем, что первое линзовое средство (4) и/или второе линзовое средство (7) расположены таким образом, что в процессе работы устройства они осуществляют Фурье-преобразование подлежащего отклонению лазерного излучения (1).
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что первое зеркало (5) расположено в задней плоскости Фурье первого линзового средства (4) или в области этой плоскости Фурье и в передней плоскости Фурье второго линзового средства (7) или в области этой передней плоскости Фурье.
7. Устройство по п. 5 или 6, отличающееся тем, что задняя фокальная плоскость первой линзовой матрицы (2) соответствует передней плоскости Фурье первого линзового средства (4) или находится в области указанной передней плоскости Фурье первого линзового средства (4) и/или передняя фокальная плоскость второй линзовой матрицы (8) соответствует задней плоскости Фурье второго линзового средства (7) или находится в области указанной задней плоскости Фурье второго линзового средства (7).
8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что содержит третью линзовую матрицу (17) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (18), причем третья линзовая матрица (17) расположена таким образом, что в процессе работы устройства прошедшее через первую линзовую матрицу (2) лазерное излучение (1) проходит по меньшей мере частично через третью линзовую матрицу (17), а прошедшее через третью линзовую матрицу (17) лазерное излучение (1) проходит по меньшей мере частично через вторую линзовую матрицу (8).
9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что третья линзовая матрица (17) расположена в передней фокальной плоскости второй линзовой матрицы (8).
10. Устройство по любому из пп. 1-9, отличающееся тем, что количество и/или размеры линз (9) второй линзовой матрицы (8) соответствуют количеству и/или размерам линз (3, 18) первой и/или третьей линзовой матрицы (2, 17).
11. Устройство по любому из пп. 1-10, отличающееся тем, что линзы (3) первой линзовой матрицы (2), и/или линзы (9) второй линзовой матрицы (8), и/или линзы (18) третьей линзовой матрицы (17) выполнены в виде цилиндрических линз, причем оси цилиндров цилиндрических линз проходят, в частности, перпендикулярно направлению, в котором цилиндрические линзы соответствующей линзовой матрицы (3, 8, 17) расположены рядом друг с другом.
12. Устройство по любому из пп. 1-11, отличающееся тем, что содержит средства управления, выполненные с возможностью
перемещать первое зеркало (5) с первой скоростью, в частности, вращать или поворачивать с первой угловой скоростью и
перемещать второе зеркало (11) со второй скоростью, в частности, вращать или поворачивать со второй угловой скоростью, причем предпочтительно первая и вторая скорости, в частности, первая и вторая угловые скорости являются различными.
13. Устройство для отклонения света для Lidar- или Ladar-технологии, или для технологии сканирующего наблюдения, или для технологии слежения, содержащее:
первую линзовую матрицу (2) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (3),
вторую линзовую матрицу (8) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (9),
подвижное, в частности, вращаемое или поворачиваемое первое зеркало (5), расположенное на траектории световых лучей между указанными двумя линзовыми матрицами (2, 8),
объектив (13), расположенный относительно второй линзовой матрицы (8) по направлению от первого зеркала (5).
14. Устройство для осуществления сканирующей технологии, содержащее устройство для отклонения лазерного излучения (1) по любому из пп. 1-12 и/или устройство для отклонения света по п. 13.
| US 7548375 B2, 16.06.2009 | |||
| US 2013235255 A1, 12.09.2013 | |||
| US 6341136 B1, 22.01.2002 | |||
| US 5600666 A1, 04.02.1997 | |||
| US 2009034042 A1, 05.02.2009. |
