Устройство сканирования

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (112

4(51 Г 02 В 27 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИД

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГПФ (21) 3351039/24-10 (22) 04.11.81 (46) 23.01.85. Бюл. 9 3 (72) H.À.Âåâþðêî, В.В.Шичков, В.В.Кавторов и В.Е.Ремизов (71) Всесоюзный научно исследовательский институт электромеханики (53) 535.8(088.8) (56) 1. Патент США К - 3874621, кл. 346-108 1975.

2. Патент США У 4099829, кл . 350-61, f978 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО СКАНИРОВАНИЯ, со держащее лазерный источник излуяения, модулятор оптического излучения с блоком управления, оптическую систему, включающую три объектива, сканер, установленный перед послед,ним объективом, и плоскость фокусировки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения быстро:действия, оно снабжено блоком разве дения пучков света, установленным между двумя первыми объективами, прй этом модуляторы оптического излучения установлены на оси каждого из разведенных пучков.

2. Устройство по п.1, о т.л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено ослабителем, установленным на оси каждого,из разведенных пучков.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о ти и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено элементом управления направпением распространения пучка, уста к новленным на оси каждого из разве- Ц денных пучков.

4. Устройство по пп. 1 — 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оно .снабжено. блоком сведения пучков, установленным после модуляторов, ;ослабителей и элементов управления направлением распространения пучка.

В устройстве кривизна поля компен сируется за счет того,. что в качест-.50 ве последнего объектива взята положительная менисковая линза. Сканирование в устройстве ведется единичным лучом j2) .

Недостатком известного устройства 5 является использование однолучевой схемы, что не позволяет улучшить динамические характеристики всего

1 1136

Изобретение относится к сканирующим оптико-механическим устройст" нам и предназначено для использования в приборах, принцип работы которых основан на сканировании сфокусированным световым пучком с управляемой интенсивностью по некоторой плоской области конечных размеров, например, в лазерных записывающих устройствах. 10

Известно устройство, предназначенное для сканирования по фотопленке сфокусированным световым пучком, содержащее лазерный источник излучения, модулятор, блок управления, 15 сканер, проекционную оптическую систему и поверхность, на которую фокусируется лазерный 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 пе- 25 ремещение самой фотопленки. При этом на модулятор поступает сигнал, управляющий интенсивностью лазерного пучка. Этим же сигналом синхронизируется вращение многогранного зеркала н движение каретки с фотома-. териалом (1) .

Недостатком таких систем является кривизна поля поверхности, на которую фокусируется пучок, что создает трудности с размещением фотопленки, и, кроме того, наличие перемещения самой

Фотопленки, необходимое для осуществления двумерного сканирования.

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

095 3 устройства без внесения изменений в конструкцию сканера, а также исключает воэможность работы устройства в реальном времени при подаче на него сигнала от нескольких датчиков.

Цель изобретения — повьппение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство сканирования, содержащее лазерный 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 раз" веденных пучков.

Устройство снабжено элементом управления направлением распростране« ния пучка, установленным на оси каждого из разделенных пучков.

Устройство снабжено блоком сведения пучков, установленным после

1 модуляторов, ослабителей и элементов управления направлением распространения пучка. !

На Фиг.1 приведена оитическая схе- ма сканирования, на фиг. 2 — прохождение пучка лучей через наклоненную плоскопараллельную пластину.

Устройствб (фиг.1) содержит лазер объектив 2, sa которым следует блок разведения пучков, состоящий иэ светоделительных призм-кубов 3 в количестве, определяемом количеством б датчиков в канале связи. С точки зрения конструкции самого устройства ограничение на число разводимых

-оптических пучков накладывается только мощностью излучателч

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 компенсации влияния технологического разброса параметров отдельных элементов, приводящего к различиям в совокупньм коэф3 1 фициентах ослабления пучков для каждого иэ оптических ходов.

В качестве модуляторов могут использоваться любые устройства, позволяющие в соответствии с электрическим сигналом управлять интенсивностью проходящего через них светового пучка, например, акустооптические модуляторы. После модуляторов в ходе пучков устанавливаются устройства 7 управления направлением распространения пучков, в качестве которых используются нлоскопараллельные пластины, допускающие повороты вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, лежащих в их плос-. костях.

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

Для оптимального использования мощности -лазерного излучения у саетоотделительных призм 3 и 8 коэффициенты отражения всех светоотделительных покрытий выполняются близкими по значению коэффициентам пропуска-. ния.

Взаимный порядок следования ослабителей 4, модуляторов 5 и пластин

7 не критичен для работы схемы. !!еобходимо только, чтобы они располагались между блоками (призмами) разведения 3 и сведения 8 пучков.

Чтобы исключить влияние подвижек элементов 7 управления направлением распространения пучков на положение пучков, проходящих через модуляторы

5, целесообразно модуляторы 5 распо лагать перед элементами 7.!

36095 4

После блока (призмы) 8 сведения пучков и ходе сведенного пучка установлен объектив 9, после которого помещено зеркало 10 сканера. Угловые положения осей поворота зеркала 10 относительно оптической оси опрецеляются конструкцией сканера и конкретными условиями применения устройства. В ходе пучка зеркало 10 должно располагаться перед третьим объективом. Чтобы уменьшить габаритг.г объектива 11, целесообразно зеркало 10 сканера располагать на минимально допустимом с точки зрения габаритов самого сканера расстоянии от этого объектива. За объективом !

1, в качестве которого используется менисковая линза, расположена плоскость !2 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 после прохождения объектива 2 разделяется блоком 3 разведения пучков на требуемое количество пучков. После прохождения ослабителек 4 пучки проходят через модуляторы 5, каждый из которых управляется сигналом от соответствующего канала через блоки 6 управления.

Затеи пучки проходчт через пластины

7. Принцип действия этих нластин иллюстрирует фиг.2, на которой лучи но ле. повернутой пластины кажутся исходящими из мнимого точечного источника 14, смещенного от истинного источника 13 в поперечном направлении на величину а . Различные линейные перемещения 4 привсдят на выходе объектива 9 к соответствующггм угло" вьм. После пластин 7 пучки с сохранением угловых соотношении пространственно сводятся блоком 8 сведения, проходят через объектив 9, отражаются от зеркала !0 сканера и ооъективсм t1 фокусируются на плоскость

12 фокуснрогки в виде совокупности световых пятен число которых равно числу разведенных пучков, а взаимное

Положение определяется положением пластин 7. Расположение световых. пятен в плоскссти 12 таково, что при повороте зеркала 10 сканера вокруг . г строчной оси, каждое из ннх йрочерчивает отдельную строку. Так как менисковая линза 11 компенсирует кривизну поля, вводимую сканирующим зеркалом 10, при любых рабочих поворотах зеркала 10, все пучки фокусируются на плоскости 12 ° После завершения поворота зеркала tO вокруг строчной оси производится поворот вокруг кадровой так, что при последующем движении вокруг строчной оси не происходит наложения строк в двух соседних совокупностях.

1136095

Таким образом, изобретение по сравнению с известным устройством дает воэможность получить следующий положительный эффект: 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.

Многолучевая схема дает возмож-. ность построения системы, работающей вреальном 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 сканирующего устройства путем компенсации влияния технологического разброса параметров различных элементов схемы, приводящего к различиям коэффициентов ослабления отдельных пучков.

Благодаря. наличию пластин 7 упрощается регулировка положения световых пятен в плоскости фокусировки 8 соответствии с условиями конкретноN

5 задачи и обеспечивается возм<мностф унификации сканеров. При использовании однотипных сканеров в процессе получения сигнала и при его обработке, чтобы избежать -ошибки, воз10 никающей из-за неидеальности формы растра, необходимо световые пятна .располагать. таким же образом, как установлены приемники в устройстве получения сигнала.

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

В общем случае сканер в силу конструктивнци особенностей образует неидеальную форму растра, причем эта форма зависит от расположения световых пятен. Наличие в конструкции пластин 7 дает возможность опти» мально разместить световые пятна с тем, чтобы минимизировать эти искажения.

ЗО

Наличие сводящих пучки призм-кубов 8 дает возможность существенно

:снизить габариты последующих опти= ческих элементов 9-11.

113б095

ВНИИПИ Заказ 10280/33

Тирак52б Подписное

Филиал ППП "Патент";, г. Уигород. ул. Проектная, 4