Сканирующее устройство Советский патент 1982 года по МПК G02B26/10 

(54) СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Сканирующее устройство предназначено ДЛЯ использования в оптических системах обзора. и поиска, в частности в прецизионных системах ввода - вывода в эпек ронно- ычислительные машины изображений, пространственных спектров и других пространственных, распределений светового потока. Известно сканирующее устройство, содержащее расположенные за неподвижным объективом на пути распространения светового потока два одинаковых оптических клина, установленных с возможностью синхронного вращения в противоположных гаправлениях ij . Данное сканирующее устройство обеспечивает в принципе прямолинейную траек торию сканирования, однако обладает значительными хроматическими аберрашшми. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сканирующее устройство, содержащее плоское зеркало, установленное с возможностью вращения вокруг оси, составляющей с нормалью к плоскости зеркала острый угол, и выходной объектив . Однако известному сканирующему устройству присуще искривление траектории сканирования вследствие сложного движения зеркала относительно двух осей. Использование такого сканирующего устройства для точных измерений, к:огда необходимо обеспечить прямолинейную траекторию длиной порядка 50 мм с допустимым отклонением от прямолинейности порядка 1-5мкм, требует очень жетских допусков на изготовление и юстировку устройства. Цель изобретения - повышение лтшйности траектории сканирования. Указанная цель достигается тем, что сканирующее устройство снабжено неподвижным угловым зеркалом, установленным В параллельном ходе лучей за плоским зеркалом. 39 Йа чертеже представлена оптическая функциональная схема сканирующего устройства. На пути распрсютранения параллельног пучка света расположёно плоское зеркало 1, имеющее возможность вращения вокруг оси 2, составляющей с нормалью к плоскости зеркала острый угол р , порядка 1 . Далее по ходу пучка расположено неподвижное угловое зеркало 3, установленное таким образом, что отраженный им пучок попадает снова на зеркало 1 и далее на объектив 4. При вращении зеркала 1 вокруг оск 2 нормаль к плоскости зеркала описывает в пространстве коническую поверхность ;С углом при верщине 2р . Вследствие . движения зеркала 1 параллельный пучок света, последовательно отражаясь от зеркала 1, углового зеркала 3 и снова зеркала 1, отклоняется в плоскости параллельной ребру углового зеркала 3 относительно своего первоначального направления распространения. Объектив 4 фокусирует параллельный пучок в точку, которая при вращении зеркала 1 движется в с})схалъной плоскти объектива 4 по строго прямолинейной траектории, паралЛбльнсй ребру углового зеркала. Для доказательства того, что на выходе системы зеркал 1 и 3 параллельнът пучок света отклоняется строго в одной плоскости, параллельный ребру углового зеркала достаточно доказать, что этот пучок не отклоняется в плоскости, перпендикулярной ребру углового зеркала 3. Проходя систему зеркал, пучок света испытывает четыре отражения. Эквивалентную систему из четырех зеркал можно представить как два эквивалентных угловых зеркала : первое с углом мегеду зеркалами © , образованное зеркалом 1 и первым по ходу пучка зеркалом углового зеркала 3, и второе, с углом Niesgjy зеркалами образован ное вторым зеркалом углового зеркала 3 и зеркалом 1. Реальный угол между зеркаламв углового зеркала 3 обозначим G . Из треугольника, образованного зеркалами 1 и 3, можно определить б - - Ojf- С . Известно, что угловое зеркало отклоняет подающий луч от своего первоначального направления на двойной угол 2 р. Тогда после первого эквивалентного углового зеркала пучок распрос раняется под углом ( cL +2P-i), а посл 74 второго эквивалентного углового зеркала, т. е,.на выходе зеркальной системы - под углом (Сб + 2 2Q ) (Ы + 2 е) + -ь 2 ( ) oL - 2(Т . При вращеНИИ зеркала 1 углы G и в/г измен1потся, однако выходной результат от них не зависит. Следовательно, параллельный пучок света при вращении зеркала 1 не отклоняется в плоскости, перпендикулярной ребру углового зеркала 3, и отклоняется строго в плоскости, параллельной ребру углового зеркала 3, причем луч не выходит из этой плоскости даже под воздействием биений зеркала 1 в подшипни- ковых опорах. В задней фокальной плоскости объектива 4 это отклонение преобразуется в смещение точки фокусировки от строго прямолинейной траектории, параллельной .ребру углового зеркала 3. При изменении углового положения зеркала 3, оси вращения зеркала 1 и направления распространения пучка на входе системы зеркал изменяется положение и ориентация траектории сканирования, но она всегда остается строго прямолинейной, т. е. сканирующее устройство обеспечивает строгую прямолинейность траектории сканирования без введения жестких допусков на положение зеркал. Предлагаемое сканирующее устройство позволяет довольно просто получить строго прямолинейную траекторию сканирования, обусловленных биениями в подшипниковых опорах. Формула изобретения . Сканирующее устройство, содержащее плоское зеркало, установленное б возможностью вращения вокруг оси, составляющей с нормалью к плоскости зеркала острый угол, и выходной объектив, отличающееся тем, что, с целью, Еовьпиения линейности траектории сканирования, оно снабжено неподвижным угловым зеркалом, установленным в параллельном ходе лучей за ппоским зеркалом. Источники информации, ггринятые во внимание при экспертизе 1.Мальцев М. Д. и Каракулина Г. А. Прикладная оптика и оптические измерегмя, М., Машиностроение, 1968, с. 227. 2.Патент Великобритании № 1434908, кл. Н 4 F , опублик. 12.05.76 (прототип).