Оптическая сканирующая система

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Сааетскнк

Сецналнстическкк

Ресаублкк

<))999989 (Bl ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено06.05.80 (2! ) 2917253/18-10

3 (5 I ) М.Кл.

G 02 В 27/17 (23) Приоритет — (32) 31.05.79

Мудорствевлые комитет

СССР (53) УЛК 535.824 (088.8) (31 ) 044000 (33) CKA

Опубликовано23 02.33. Бюллетень J% 7

Дата опубликования описания 25.02.83

ho делам изобретении и открытий

Иностранец

Чарльз Дж. Крамер (США) (72) Автор изобретения

Иностранное предприятие

"Ксерокс Корпорейшн" (СИА) (7I) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКАЯ СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА периодом $2). бм 9„. =А„! а-аул) .

Si &т =Й!А, Изобретение относится к оптическим устройствам сканирования.

Известно сканирующее устройство, в котором на вращающемся диске размещены данные пластинки (1).

Однако атому устройству присущ загиб линии развертки, который можно исправить дополнительной оптикой, но такие системы трудно юстировать.

Наиболее близкой к предлагаемой яв- то ляется оптическая сканирующая система, содержатцая источник света, установленный под углом к плоскости вращающегося диска, которая снабжена набором линейных дифракционных решетбк с постоянным

Недостатком известного устройства являются искажения выходной развертки за счет влияния эксцентричности вращающегося диска s фасет-решеток, клина видности диска и освещение неодноростей, имеющихся либо в пределах линии развертки (вызванных, например, наличием шума в восстанавливающем луче), либо от ли2 нии к линии (вызванных различиями меж« ду решетками).

Целью изобретения является повышение эффективности сканирования.

Указанная пель достигается тем, что отношение длины волны источника света к периоду решетки находится в пределах от 1 до 1,618, угол между нормалью к плоскости вращающегося диска и оптической осью источника света выбирается из предела 0-89, 445, а угол дифракции решетки находится в пределах от

38,17 до 90о

Угол между нормалью к плоскости вращающегося диска и оптической осью источника света и угол дифракции решетки подчинены зависимостям где 9:„ - угол между нормалью к плоскости вращающегося диска и оптической осью источника света;

3 9

g - угол дифракции решетки;

) - период решетки;

- длина волны источника света. г

Угол между нормалью к плоскости врашаюшегося диска и угол дифракпии решетки подчинены зависимостям

Bin Qd = О -БесО ) + }

rge О - угол поворота вращающегося

R диска. 15

На фиг. 1 изображена плоская линейная дифракционная решетка, выполненная на поверхности врашателя передающего типа, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 — предпочтительная система создания дифракционной решетки с использованием призмы; на фиг. 4— диск (изображенный на фиг. 2) в режиме восстановления; на фиг. 5 - схема сканирующей системы; на фиг. 6 - графическое изображение отклонения загиба линии развертки в зависимости от угла вращения решетки при различных значениях угла падения и дифракции; на фиг. 7 — блок-схе- 50 ма, иллюстрируюшая сканирующую систе- му со схемой коррекции погрешности экспозиции.

Создание гопографнчески на поверхности врашатепя передаюшего типа одноплоскостной фасеты 1 линейной дифрак35 ционной решетки иллюстрируется на фиг, 1, где изображен врашаюшийся диск

2. Фасета 1 образована путем направления предметного волнового фронта Э и

40 эталонного волнового фронта 4, являющих ся плоскими волнами, лежащими в одной плоскости, на записывающую среду 5, нанесенную на поверхности диска 2. Пред" полагается, что эти лучи сначала были расщеплены и порознь обработаны (прс м5 странственно фильтрованы, сведены в параллельный пучок) до создания необходимых волновых фронтов. Линии решетки (фиг. 2) выполнены перпендикулярными о носительно осей линии 6 врашателя.

Выбор среды 5 определяется в первую очередь решением о записи линий интерферирующих волновых фронтов. Как известно, диск 2 может быть размечен так, 4тобы множество фасет 1 могло образо-. ваться на его поверхности.Для передаю1пей решетки (фиг.2) расстояние между интерфе. ренпиониыми полосами(показаны при силь9989 4 ном увеличении) задаются уравнением дифракционной решетки где Ху — длина волны образующего волнового фронта; фо и ф - соответственно углы, образуемые предметными и эталонными волнами с нормалью к записывающей среде. Оба луча лежат в плоскости, определяемой нормалью и диаметром врашателя.

На фиг. 4 показан диск 2 (изображенный на фиг. 2 и 3), расположенный в плоскости ХУ и вращающийся относительно оси Z . Восстанавливаюший волновой фронт

7 падает на фасету 1 под углом падения

Д„, а дифрагируется под углом дифракции

®. При условии равенства нулю угла врашения и параллельности дифракционных линий фасеты 1 оси Х падаюшие и дифрагируюшие лучи удовлетворяют следующему общему уравнению

Еи 9„>+51n Bg>- >at, |é s1nQR, (2)

c jg g +<1n@gg -- Дс }(3 G056g (- ) где51И & „и Ыи6„,,являются составляющими вектора восстанавливающей волны, соответственно, вдоль осей Х и У;

g p @д и 91и6} — составляющие вектоФ ра дифрагированной волны вдоль осей Х и У;

Р.-„- длина волны восстанавливающего луча;

d — период дифракционной решетки; - угол поворота.

На фиг. 5 показана сканируюшая система, используюшая передаюший диск, изображенный на фиг. 2-4. Восстанавливаюший волновой фронт 7 падает на врашатель под углом 6„ и дифрагируется под углом В . Так как волновой фронт 7 является плоской волной, та дифрагированная волна 8 является также плоской, фокусируюшейся линзой 9: зеркало 10 направляет сигнальный пуч 11 на плоскость изображения 12, лежащую в фокаль ной плоскости линзы 9. При повороте диска сигнальный луч 11 смещается вертикально (фиг. 5), построив единственную линию развертки. По мере поворота дополнительных фасет посредством волнового -фронта 7 вырабатываются дополнительные линии розетки.

Дифрагированный луч содержит составляющие как первого, так и, например, нулевого порядка. Эта составляюшая нулевого порядка пространственно устойчиS 9c}9 ва и имеет мощность Fd сравнимую с мощностью Р восстанавливающего фронта

7, подающего на дифракционную решетку (фнг. 7). На фиг. 7 показана схема коррекции для режима передающего врашателя, но описанный ниже способ с тем же успехом может быть использован для о} ражающих голограмм. Как показано на фнг. 7, сигнал коррекции получается как функцня угла поворота 6-о голографического диска 2. Лазерный модулятор 13 предназначен для подавления мощности луча

Р„„, пропорциональной мощности падающего лазерного луча и задающего входного напряжения Е(6 ) модулятора, причем

Е(g ) поддерживается в пределах интервала для линейной работы. Часть мощности луча Р„„от модулятора отводится раощепляюшим зеркалом 14 к световому детектору 1 5, сигнал которого пропорционален Р„.

Подобным же образом часть мощности

Ро луча нулевого порядка выделяется посредством светового детектора 16 для выработки сигнала Рр, пропорциональнс}го P (о(и P — константы .пропорциональности) .Усилители 16.и 1 7 настраиваюп-ся так, чтобы выход следующей за ними схемы 18 пропорциональностн составлял

P /Р„„. Отношение P /P> является функ- З0 цией углового положения вследствие вариаций внутрифасетного и междуфасетного коэффициента дифракцни. Это отношение соотносится с локальным коэффициентом дифракции 7«) е голографической дифрак- З ционной решетки посредством уравнения

,(®= - —" = - — (e ) р1®1 Ро(© }м в случае необходимости-моделирования g0 произвольного, но посто- .}нного кое ффи циента дифракции J) так, чтобы мошность сканирующего луча не подвергалась действию малых локальных измененнй

Э коэффициент коррекции М(®), равный

В1 61= Х„ia-at K weg=- 4 где 9„- угол между нормалью к плоскости вращающегося диска и оптической осью источника света;

Qg — угол дифракции решетки;

- период решетки; .„- длина волны источника света.

50 и в электронной форме вводится в цепь, 19 запоминания и машинной обработки.

Коэффициент коррекции M(Q) множится в умножителе 20 посредством входного видео сигнала Е с цепью обеспечения.мощности Р сканирующего луча, пропорциональной видеосигналу Е, независимому от локального коэффициента дифракции.

Преилагаемая сканирующая. система обладает характеристиками изображения, остающимися почтц постоянными при относительных изменениях ориентации восстанавливающего луча. Эти характеристики содержат практически не изогнутую траекторию сканирования; инварнантность к погрешностям центровки вращателя; нечувствительность к угловым смещениям осей вращагеля; быстроту создання либо голографическн либо посредством обычной штриховой дифракционной -решетки и простое преобразование колебаний.

Формула изобретения

1. Оптическая сканирующая система, содержащая источник света, установлен ный под углом к плоскости врашакицегося диска, снабженного набором линейных дифракционных решеток с постоянным периодом, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективностн сканирования, отношение длины волны иоточника света к периоду решетки находится в пределах от 1 до 1,618, угол между нормалью к плоскости вращающегося диска и оптической осью источника света выбирается иэ предела 0-89,445, а угол дифракции решетки находится в пределах от 38, 17" до 90.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что угол между нормалью к плоскости вра цающегося диска и оптической осью источника света и угол дифракции решетки подчинены следукяцей зависимости

3. Система по п. 1, о т л и ч а юm а я с я тем, что угол между нормалью к плоскости вращающегося диска и угол дифракции решетки подключены следующей зависимости. ) 8< = () )сЯ -@Лr)sec 8g и бу Owe Ой) Мд+дР.

999989

Фиг. 1 где Ю - угол поворота врай ающегося ди жа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3953105, кл. 350-7, опублик. 27.04.76.

2. Патент CIZA ¹ 406739, кл. 350-6, опублик. 10.01.76 (прототип).

999989

Рт(в7

Составитель Н. Вашковская

Редактор П. Коссей Техред А.Бабинец Корректор М. Коста

Заказ 1196/81 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектнаи 4