Устройство сканирования Советский патент 1985 года по МПК G02B27/10 

Изобретение относится к сканируГО1ДИМ оптико-механическим устройствам и предназначено для использования в приборах, принщт работы которых основан на сканировании сфокусированным светввьм пучком с ynpasjiHемой интенсивностью по некоторой плоской области конечных размеров, например, в лазерных записывающих устройствах,

Известно устройство, предназначенное для сканирования по фотопленке сфокусированным световым пучком, содержащее лазерный источник излучения, модулятор, блок управления, сканер, проекционнзто оптическую систему и поверхность, на которую фокусируется лазерньй пучок и с которой совмещена фотопленка. В таких системах в сканере используется многогранное зеркало, выполненное в виде призмы или пирамиды, которое осуществляет сканирование луча в одном направлении. Для развертки по второй координате используется перемещение самой фотопленки. При этом на модулятор поступает сигнал, управляюпщй интенсивностью лазерного пучка. Этим же сигналом синхронизируется вращение многогранного зеркала и движение каретки с фотоматериалом .

Недостатком таких систем является кривизна, поля поверхности, на котору фокусируется пучок, что создает трудности с размещением фотопленки, и, кроме того, наличие перемеи1ения само фотопленки, необходимое для осуществления- двумерного сканирования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее лазерный источник излучения, модулятор оптического излучения с блоком управления, оптическую систему, включающую три объектива, сканер, установленный перед последним объективом, и плоскость фокусировки.

В устройстве кривизна поля.компенсируется за счет того,, что в качестве последнего объектива взята положительная менисковая линза. Сканирование в устройстве ведется единичным лучом 2 .

Недостатком известного устройства является использование однолучевой схемы, что не позволяет улучшить динамические характеристики всего

устройства без внесения изменений а конструкцию сканера, а также исключает возможность работы устройства в реальном времени при подаче на него сигнала от нескольких датчиков.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство сканирования, содержащее лазерньй источник излучения, модулятор оптического излучения с блоком управления, оптическую систему, включающую три объектива, сканер, установленный перед последним объективом, и плоскость фокусировки, снабжено блоком разведения пучков света, установленным между двумя первыми объективами, при этом модуляторы оптического излучения установлены на оси каждого из разведенных пучков.

Устройство снабжено ослабителем, установленным на оси каждого из разведенных пучков.

Устройство снабжено элементом управления: направлением распространения пучка, установленным на оси каждого из разделенных пучков.

Устройство снабжено блоком сведения П1гчков, установленным после модуляторов, ослабителей и элементов управлениянаправлением распространения пучка. i

На фиг.1 приведена антическая схема сканирования, на фиг, 2 - прохождение пучка лучей через наклоненную плоскопараллельную пластину.

Устройство (фиг.1) содержит лазер 1, объектив 2, за которым следует блок разведения пучков, состоящий из .светоделительных призм-кубов 3 в количестве, определяемом количеством датчиков в канале связи. С точки зрения конструкции самого устройства ограничение на число разводимых оптических пучков накладывается только мощностью излучателя 1.

На каждой из полученных в результате разведения оптических осей установлены ослабители 4, модуляторы 5, с блоками 6 управления и элементы 7 управления направлением распространения, пучков. Ослабители используются в схеме для коьпенсадии влияния технологического разброса параметров отдельных элементов, приводящего к различиям в совокупных козффициентахослабления пучков для каждого из оптических ходов.

В качестве модуляторов могут ис- пользоваться любые устройства, позволяюпще в соответствии с электри- j ческим сигналом управлять интенсивностью проходящего через них светового пучка, например, акустооптические ; о;:;уляторы. После модуляторов в ходе пучков устанавливаются ю устройства 7 управления направлением распространения пучков, в качестве которых используются плоскопараллельные пластины, допускающие повороты вокруг двух взаимно перпен- дикулярных осей, лежащих в их плос-. костях.

После пластин 7 разведенные оптические оси с помощью блока сведения пучков, состоящего из светоотделительных призм-кубов 8, аналопгчных призмам 3 блока разведения, пространственно сводятся вместе, причем так. что введенные пластинами 7 угловые соотношения, определяющие на- 25 правления распространения яучков, сохраняются.

Для оптимального использования мощности лазерного излучения у светоотделительных призм 3 и 8 коэффи- зо циенты отражения всех светоотделительных покрытий выполняются близкими по значению коэффициентам пропускания .

Взаимный порядок следования осла- ,, бителей 4, модуляторов 5 и пластин 7 не критичен для работы, схемы Необходимо только, чтобы они располагались между блоками (призмами) разведения 3 и сведения 8 пучков. Дд

Чтобы исключить влияние подвижек элементов 7 управления направлением распространения пучков на положение пучков, проходящих через модуляторы 5, целесообразно модуляторы 5 распо j лагать перед элементами 7.

После блока (призмы) 8 сзедешш пучков в ходе сведенного пучка установлен объектив 9, после которого помещено зеркало 10 сканера. Угловые 50 оложения осей поворота зеркала 10 относительно оптической оси опредеяются конструкцией сканера и конкретными условиями применения устойства. В ходе пучка зеркало 10 55 олжно располагаться перед третьим бъективом. Чтобы уменьшить габариLi объектива 11, целесообразно зеркало 10 сканера располагать на минимально допустимом с точки зрения габаритов самого сканера расстоянии от этого объектива. За объективом 11, в качестве которого используется менискова я линза., расположена плоскость 12 фокусировки, перпендикулярная оптической оси.

Взаимные положения и параметры используемых объективов определяются по известной методике расчета оптических схем, работающих с лазерными источниками.

Устройство работает следующим образом.

Пучок лазера t после прохождения объектива 2 разделяется блоком 3 разведения пучков на требуемое количество пучков. После прохожден 1я ослабителей 4 пучки проходят через модуляторы 5, каждьот из которых управляется сигналом от соответствующего канала через блоки 6 управления. Затем пучки проходят через пластины 7. Принцип действия этих пластин иллюстрирует фиг.2, на которой лучи после повернутой пластины кзжутся нскодяшдмн КЗ мнимого точечного источника 14, смещенного от истинного источника t3 в поперечном направлеНЮ1 на веп -гчину а . Разлш ные линейные перемещения привсдят на выходе объектива 9 к соответствуюпргм углвьЕ-1. После пластин 7 пучки с сохранением угловых соотношений пространственно сводятся блоком 8 сведения, проходят через объектив 9, отражаются от зеркала 10 сканера и объективоы 11 фокусируются на плоскость 12 фокусировки.в виде совокупности световых пятен число которьтх равно числу разведенных пучков, а вза1тмное положение определяется положением пластин 7 Расположение световых. пятен в плоскости 12 таково, что при повороте зеркала 10 сканера вокруг строчной оси, каждое из них прочерчивает oтдeльifyю строку. Так кАт менисковая линза 11 компенсирует кривизну поля, вводим то сканирующим зеркалом 10, при любых рабочих поворотах зеркала 10, все пучки фокуСИР1ТОТСЯ на плоскости 12. После завершения поворота зеркала 10 вокруг строчной оси производится поворот вокруг кадровой так, что при последующем движении вокруг строчной оси не происходит наложения строк в двух соседних совокупностях.

. 5

Таким образом, изобретение по сравнению с. известным устройством дает возможность получить следующий положительный зффект: введение многолучевой схемы сокращает время просмотра всей требуемой зоны в плоскости 12 за счет того, что за одно движение зеркала 10 сканера вокруг строчной оси прочерчивается не одна а несколько строк одновременно. Кроме того, в ряде задач получение управляющего сигнала также ведется с помощью сканирующего устройства, причем так, что сам сигнал снимается с нескольких датчиков одновременно и передается на обработку соответственно по нескольким каналам,

Шоголучевая схема дает возможность построения системы, работающей в реальной времени, а также унифицировать сами сканеры, используемые как в устройстве для получения сигнала, так и в предназначенном для его обработки.

Присутствие в схеме слабителей 4 .позволяет снизить инструментальную ошибку сканирзтощего устройства пу тем компенсации влияния технологического разброса.параметров различных элементов схемы, приводящего к различиям коэффициентов ослабления отдельных пучков.

360956

Клагодаря. наличию пластин 7 упрощается регулировка положения световых пятен в плоскости фокусировки в соответствии с условиями конкретноН 5 задачи и обеспечивается возмс;/кност улификации сканеров. При использовании однотипных сканеров в процессе получения сигнала и при его обработке, чтобы избежать -ошибки, возникающей из-за неидеальности формы растра, необходимо световые пятна располагать таким же образом, как установлены приемники в устройстве получения сигнала.

S. Кроме того, благодаря наличию пластин 7 упрощается компенсация постоянных временных сдвигов, которые могут иметь место в отдельных каналах.

В общем случае сканер в силу конструктивнух особенностей образует неидеальную форму растра, причем эта форма зависит от расположения

5 световых пятен. Наличие в конструкции пластин 7 дает возможность оптимально разместить световые пятна с тем, чтобы минимизировать эти искажения.

Q Наличие сводящих пучки призм-кубов 8 дает возможность сзтцественно :снизить габариты последующих оптических элементов 9-11.

УСТРОЙСТВО СКАНИРОВАНИЯ, со держащее л-азерньй источник излучения, модулятор оптического излучения с блоком управления, оптическую систему, включающую три объектива сканер, установленный перед поелед;ним объективом, и плЬскость фокусировки, отличающееся тем, что, с целью повышения быстро действия, оно снабжено.блоком разве-i дения дучков света, установленным между двумя первыми объективами, при этом модуляторы оптггческого излучения установлены на оси каждого из разведенных пучков. 2.Устройство по П.1, о т. л и чающееся тем, что оно снабжено ослабителем, установленным на оси каждого .из разведенных пучков. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т тичающееся тем, что оно снабжено элементом управления направдйщем :распространенияk пучка, устаковленным на оси каждого из разведенных пучков. 4.Устройство по пп. 1 - 3, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что оно :снабжено, блоком сведения пучков, :установленным после модуляторов, О е i ослабителей и элементов угфа.вления направлением распространения пучка.