Оптическое сканирующее устройство

 

ОПТИЧЕСКОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО , содержащее два оптических элемента, установленных последовательно в пучке излучения с возможностью встречного вращения во взаимно параллельных плоскостях, один из которых выполнен в виде оптических клиньев, одинаково ориентированных к оси вращения этого элемента, параллельной оси пучка излучения, отличающееся , тем, что, с целью расширения информационных возможностей устройства без его усложнения,второй.оптический элемент выполнен призменным и установлен с возможностью вращения вокруг оси пучка излучения с угловой скоростью, в четыре раза меньшей угло-. вой скорости первого оптического эле- 5 мента. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (д) С 02 В 27/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3585261/18 — 10 (22) 03.05.83 (46) 07.08.84. Бюл. и 29 (72) В.И. Прокопьев, Г.д. Березин и В.Л. Лазарев (71) МВТУ им. Н.Э. Баумана (53) 535.8(088.8) (56) l. Иирошников М.И. Теоретические основы оптико-электронных приборов.

Л., "Машиностроение", 1977, с. 124.

2. Авторское свидетельство СССР

У 377974, кл. fi 04 N 3/02,,1973. (54)(57) ОПТИЧЕСКОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее два оптических элемента, установленных последовательно в пучке излучения с возможностью встречного вращения во взаимно параллельных плоскостях, один из которых выполнен в виде оптических клиньев, одинаково ориентированных к оси вращения этого элемента, параллельной оси пучка излучения, о т л и ч а ю щ ее с я, тем, что, с целью расширения информационных возможностей устройства без его усложнения, второй.оптический элемент выполнен призменным и установлен с возможностью вращения вокруг оси пучка излучения с угловой скоростью, в четыре раза меньшей угловой скорости первого оптического зле- Е мента.

1107094

Такое техническое решение приводит к увеличению осевых габаритов и усложнению конструкции прибора в целом.

Кроме того, полному отклонению пучка в одной плоскости соответствует в устройстве полоборота оптических элементов, а в течеиие второй половины оборота Пучок возвращает

I в исходное положение..Это увеличивает 45 вдвое время обзора информационного поля и, как следствие, неоправданно . снижает быстродействие системы в це-. лом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является оптическое сканирующее устройство, содержащее два оптических элемента, установленных последовательно в пуч" ке излучения с возможностью встреч" Ы ного вращения во взаимно параллельных плоскостях, один из которых вы-, полнен в виде оптических клиньев, Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для управления положением пучка оптИческого излучения, и может быть использовано в системах автоматизированного анализа информационных полей.

Известно сканирующее устройство, содержащее два одинаковых оптических элемента, например оптические клинья,10 установленные последовательно на оси пучка излучения с возможностью встречного вращения вокруг:«ee с одинаковыми угловыми скоростями 1J, Это устройство обеспечивает скани- 1% рование пучка излучения в одной плоскости, ориентации которой определяются начальным положением оптических элементов, т.е. позволяет анализировать информационное поле лишь в одном 20 направлений, что, как правило, недостаточно.

В случае необходимости осуществить построчную развертку изображения или обзор информационного поля 25 последовательно в двух и более направлениях узел сканирования выполняется в виде последовательно Расположенных на оси пучка соответственно двух или более устройств, поверну"30 тых в начальном положении по отношению друг к другу вокруг оси пучка и имеющих автономные исполнительные приводы, одинаково ориентированных к оси вращения этого элемента, параллельной оси пучка излучения Г 23.

Это устройство обеспечивает сканирование пучка в одной плоскости, дважды за один оборот оптических элементов плавно отклоняя его в одном и том же направлении, причем возврат пучка в исходное положение происходит практически мгновенно, скачком, в момент одновременного пересечения пучка границы раздела клиньев:оптических элементов, которые имеют ось вращения, параллельную оси входящего в у"тройство пучка и отстоящую от нее на расстояние, больгггее полонины еro диаметра.

Однако информационные воэможности

его остаются минимальными. Поэтому осуществление сканирования малым мгновенным полем поочередно в двух и более направлениях при анализе информационного поля требует применения нескольких устройств, расположенных последовательно вдоль оси пучка, и сложного исполнительного привода, что необосновано усложняет конструкцию и кинематику сканирующего устройства.

Целью изобретения является расширение Информационных воэможностей сканирующего устройства без усложнения кинематики устройства.

Указанная цель достигается тем, что в оптическом сканирующем устройстве, содержащем два оптических элемента, установленных последовательно в пучке излучения с возможностью встречного вращения во взаимно параллельных плоскостях, один из которых выполнен в виде оптических клиньев, одинаково ориентированных к оси вращения этого элемента, параллельной оси пучка излучения, второй оптический элемент выполнен призмей" иым и установлен с возможностью вра щения вокРуг оси пучка излучения с угловой скоростью, в четыре раза меньшей угловой скорости первого оптического элемента.

На фиг. 1 представлена принципиальная оптическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — перемещение изображения центра информационного поля в оптически сопряженной с

s ним плоскости анализа; на фиг. 3примеры выполнения оптического элемента.

При повороте призмы Дове 1 на угол ф, изобра.кение информационного поля в плоскости анализа, смещенное в начальный момент клином 3 диска 2

У поворачивается на угол 2+ вокруг

Более технологической является форма оптического элемента 2 в виде блока, т.е. двух клиньев, обращен.3 i 107094 4

Оптическое сканирующее устройство точки б,, вследствие чего проекция (фиг. 1) обеспечивает сканирование . системы координат XOY информационноЪ, %p Ъ/ информационного поля поочередно в ro поля заняла бы положение X 0 У1

М ф ф двух взаимно перпендикулярных плоскос- (фиг. 26, в), а так как при этом тях. Оно состоит из призмы. Дове 1 и 5 диск 2 поворачивается на угол о(= 4, прозрачного диска 2, установленных изображение центра. О информационного вдоль оптичеСкой оси Z системы линз поля перемещается под действием кли/ (не показаны), осуществляющей опти- на 3 из положения О, по дуге окружческий перенос изображения из плос- кости с центром в точке О и за Ъ l Р я кости исследуемого информационного 10 нимает положение 01 на оси 7 а о» поля (с центром в точке О) в сопря- проекция системы кооодинат XOY эани"

Ъ/ женную плоскость анализа. Призма мает положение Х 01.УЧ,.

Дове 1 установлена с возможностью. Таким образом, в диапазоне углов вращения вокруг оптической оси Z поворота призмы Дове 1 и диска 2, соа диск 2, состоящий из двух одинако- 15 ответствующем развертке изображения вых оптических клиньев 3 и 4, обра- клином 3, т.е. при О 6 -1 —

Л(. щенных основаниями в противоположные и О 4 с - = сканирование происходит стороны — вокруг оси 5, параллельной вдоль оси У,, от точки Оо вверх на оптической оси Z. величину 2R.

Устройство работает следующим об- 20 Значение угла с1-= Х (фиг. 2в, г) разом. является в рассматриваемом примере

B исходном положении оптических выполнения устройства предельным элементов 1 и 2 устройства (фиг.1) для сканирования в одну сторону так

9 пучок излучения от точки О информа- как соответствует началу работы клиционного поля, входящий в устройство 25 на 4 диска 2, который, как и клин 3, вдоль оси Z„ отклоняется диском 2 в начальный момент отклоняет изобрав сторону основания оптического кли- жение центра 0 информационного поля на 3 и затем фокусируется линзой в положение Оо,(фиг. 2 r) Однако (н показана) в точке Оо .плоскости е вследствие уже имеющегося поворота анализа, отстоящей от следа оптичес- 3Q призмы 1 на угол г = /4 (что соот/

1 кои оси 7 (точки О) на расстоянии R, ветствует повороту изображения инопределяемом преломляющими сВойствами Формационного поля на угол 1 ) п и при клина 3 и оптической силой фокусиру- дальнейшем вращении призмы 1 и дисющей линзы, причем проекция системы ка 2 в диапазоне углов, (р Й ."д к ординат ХОУ информационного поля 35 и 7 о - 2Л, соответственно сканиэанимает в плоскости анализа положе- рование произойдет вдоль оси Х от о ние Х,О, ;, т.е. в начальный момент 0> влево (Фиг. 2д). изображение информационного поля При /2 р / 1 и ЙГ . о 8 в плоскости анализа смещено с опти- получим соответственно сканирование

4р вдоль оси Y вниз от точки б,, а при

Это иллюстрируется также фиг. 2а, 3/42 -"(г и Зо -о .4 вправо гдеХ OY иХ 0 о< о о, О Уо2 — частные на- вдоль оси Х . Таким образом, полному чальные положения проекции в плоскость периоду сканирования поля по двум анализа системы коо и н ординат ХОУ, получа- координатам соответствуют полобороемые в начальный момент работы уст- 45 Tà призмы Лове 1 и два оборота диска ройства после призмы Дове 1 или клй- 2 во встре с ечном направлении. на 3 диска 2 соответственно, а Вместо призмы Дове 1 и .ХOY — ит в устро стве — итоговое начальное положе- можно применять призмы IIåõàíà, Аббе, ние проекции координат XOY информа- призму-куб

-к, а также соответствующие ционного поля. Круговыми стрелками на призмы с крыше"

50 с крышеи, которые, как и призфиг. 2а показано направление враще- ове, о ладают свойством поворачиние из исходного положения призмы вать изображе и . жение. с угловой скоростью, Дове (1 ) и диска 2 (< ) . вдвое большей скорости собственного вращения, не вызывая при этом его поперечного смещения. вание последовательно в N наклонных по отношению друг к другу плоскостя

Оптическое сканирующее устройство в отличие от базового объекта, обеспечивающего. сканирование вдоль одной строки со скачкообразным возвратом в исходное положение, позволяет без усложнения кинематически устройства, а только за счет изменения конструкции одного из регулярно вращаемых вокруг неподвижных осей оптических элементов осуществить циклическое прямолинейное сканирование информационного поля без обратного хода луча последовательно в нескольких наперед заданных направлениях. Благодаря этому существенно расширяются информационные возможности устройства сканировайия и область его применения, а также создаются условия для уменьшения мгновенного поля прибора в целом, что положительно сказывается на использовании энергетйческих возможностей приемно-передающей оптикоэлектронной аппаратуры автоматизированных информационных систем и на их точности. г

3 1 I 07094 ных друг к другу основаниями (фиг. За)

В этом случае сканирование информационного поля будет происходить последовательно". влево, вниз, вправо, вверх. 5

Практический интерес представляет также конструкция в виде биклина, несимметричного по отношению к собственной оси вращения (фиг. Зб), у которого рабочие углы поворота одинаково преломляющих (в частности, имеющих одинаковые преломляющие углы 8 ) клиньев различны. В этом случае амЪ ( плитуда сканирования вдоль осей Хо и У будет различной. !5

Возможно также изготовление оптического элемента 2 в виде двух клинь- ев, обращенных друг к другу вершинами (фиг. Зв).

Показанные на фиг. 1 и 3 варианты 20 выполнения оптического элемента 2обеспечивают в составе оптического сканирующего устройства сканирование поочередно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Увеличив число 25 клиновых участков оптического элемента 2, например, выполнив его в виде

Н-гранной пирамиды, получим сканиро1 f07094

Фиг. 2

1107094 иг.

Составитель В. Дринь

Редактор С. Патрушева Техред Л. Микеш Корректор Е, Сирохман

Йй «М «ф

Ф

Закаэ 5755/33 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4