Устройство сканирования

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51 С 02 В 27 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ САНИЕ ИЗО РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ ЕТЕН АВТО блоком разве ановлениым ективами, при, кого излучекаждого из(53) и о по пв 1тем, что м, установ из разведе т.л ноно снабенным ных пучент США В 387462 1975. т США У 4099829,978 (прототип)(54) (57) УСТРОЙСТВО держащее лазерный и ния, модулятор опти ния с блоком управл систему, включающую сканер, устаиовленн ним объективом, и иличас целью и соеточник изл еского изл ческуютива,ения, оп три объ к перед лоскость о сировки, о т тем, что,ощеесяовьппения быс 35103 4,11, 3,01. .А.Ве второ сесою ий ин/24-1015. Бюл. Кф 3юрко, В.В.Шичков,и В.Е.Ремизовный научно исследовтитут электромехани88.8) деиствия, оно снабжено дения пучков света, ус между двумя первыми объ этом модуляторы оптиче ния установлены на оси разведенных пучков.2. Устройств ч а ю щ е е с я жено ослабителе ков.3. Устройство по пп. 1 и 2,и и ч а ю щ е е с я тем, что оснабжено элементом управления нпением распространения пучка,иовленным на оси каждого из разденных пучков.4. Устройство по пп. 1 - 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что оно;ослабителей и элементов управлениянаправлением распространения пучка20 В устройстве кривизна поля компен сируется за счет того,. что в качест".50 ве последнего объектива взята положительная менисковая линза. Сканирование н устройстве ведется единичным лучом 12,Недостатком известного устройства ф 5 является использование однолучевой схемы, что не позволяет улучшить динамические характеристики всего 1 1136Изобретение 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 некоторойплоской области конечных размеров,например, в лазерных записывающихустройствах. 10Известно устройство, предназначенное для сканирования по фотопленке сфокусированным световым пучком,содержащее лазерный источник излучения, модулятор, блок управления, 15сканер, проекционную оптическую систему и поверхность, на которуюфокусируется лазерный пучок и с которой совмещена Фотопленка. В такихсистемах в сканере используетсямногогранное зеркало, выполненноен виде призмы или пирамиды, котороеосуществляет сканирование луча водном направлении. Для развертки повторой координате используется перемещение самой Фотопленки. При этомна модулятор поступает сигнал,управляющий интенсивностью лазерного пучка. Этим же сигналом синхронизируется вращение многогранногозеркала н движение каретки с фотоматериалом 1Недостатком таких систем являетсякривизна поля поверхности, на которуюФокусируется пучок, что создает трудности с размещением Фотопленки, и,кроме того, наличие перемещения самойФотопленки, необходимое для осуществления двумерного сканирования.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство, содержащее лазерный источник излучения, модулятор оптического излучения с блоком управления,оптическую систему, включающую триобъектива, сканер, установленныйперед последним объективом, и плоскость Фокусировки. 095 3устройства без внесения изменений н конструкцию сканера, а также исключает воэможность работы устройстна в реальном времени при подаче на него сигнала от нескольких датчиковЦель изобретения - поньпдение 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, устанонленньм между двумя первыми объективами, при этом модуляторы оптического излучения установлены на оси каждого из разведенньм пучков.Устройство снабжено ослабителем, установленным на оси каждого из раз" веденных пучков.Устройство снабжено элементомуправления направлением распростране" ния пучка, установленным на оси каждого из разделенных пучков.Устройство снабжено блоком сведения пучков, установленным после1модуляторов, ослабителей и элементовкуправления направлением распространения пучка,На Фиг.1 приведена оятическая схе- ма сканирования, на Фиг.2 - прохождение пучка лучей через наклоненнуюплоскопараллельную пластину.Устройствб (фиг.1) содержит лазеробъектив 2, за которым следуетблок разведения пучков, состоящий иэсветоделительных призм-кубов 3 в количестве, определяемом количествомдатчиков в канале связи. С точки зрения конструкции самого устройства ограничение на число разводимых оптических пучков накладывается только мощностью излучателчНа 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 н совокупньм коэф3 1фициентахослабления 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 устанавливаютсяустройства 7 управления направлением распространения пучков, в качестве которых используются нлоскопараллельные пластины, допускающиеповороты вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, лежащих в их плос-.костях.После пластин 7 разведенные оптические оси с помощью блока сведенияпучков, состоящего из светоотделительных призм-кубов 8, аналогичныхпризмам 3 блока разведения, пространственно сводятся вместе, причемтак. что введенные пластинами 7 угловые соотношения, определяющие направления распространения пучков,сохраняются.Для оптимального использованиямощности лазерного излучения у светоотделительных призм 3 и 8 коэффициенты отражения всех светоотделительных покрытий вьптолняются близкимипо значению коэффициентам пропуска-.ния,Взаимный порядок следования ослаЭбителей 4, модуляторов 5 и пластин7 не критичен для работы схемы. еобходимо только, чтобы они располагались между блоками (призмами)разведения 3 и сведения 8 пучков.Чтобы исключить влияние подвижекэлементов 7 управления направлениемраспространения пучков на положениепучков, проходящих через модуляторы5, целесообразно модуляторы 5 располагать перед элементами 7. 36095 4 После блока (призмы) 8 сведения пучков в 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 лазерапосле прохождения объектива 2 разделяется блоком 3 разведения пучков на требуемое количество пучков, После прохождения ослабителек 4 пучки проходят через модуляторы 5, каждый из котооых управляется сигналом от соответствующего канала через блоки 6 управления. Затеи пучки проходчт через пластины 7. Принцип действия этих пластин 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 6 . Различные линейные перемещения 4 привсдят на выходе объектива 9 к соответствующцм угло" Вьи. После пластин 7 пучки с сохранением угловых соотношении пространственно сводятся блоком 8 сведения, проходят через объектив 9, отражаются От зеркала О сканера и объективом 11 Фокусируются на плоскость 12 ФокуснрОВки 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 строчной оси, каждое из ннх йрочерчинает 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 12После завершения поворота зеркала 1 О вокруг строчной оси производится поворотЮ вокруг кадровой так, что при последующем движении вокруг строчной осине происходит наложения строк в двухсоседних совокупностях.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 возможность построения системы, работающей в реальном времени, а такжеунифицировать 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 8соответствии с условиями конкретноИ 5 задачи и обеспечивается возммност 9унификации сканеров. При использовании однотипных сканеров в процессе получения сигнала и при его обработке, чтобы избежать ошибки, воз О никающей из-за неидеальности формырастра, необходимо световые пятна.располагать. таким же образом, какустановлены приемники в устройствеполучения сигнала.15. Кроме того, благодаря наличиюпластинупрощается компенсацияпостоянных временных сдвигов, которые могут иметь место в отдельныхканалах.20В общем случае сканер в силу конструктивных особенностей образуетнеидеальную форму растра, причемэта форма зависит от расположениясветовых пятен. Наличие в конструкции пластин 7 дает возможность оптимально разместить световые пятна стем, чтобы минимизировать эти искажения.30Наличие сводящих пучки призм-кубов 8 дает возможность существенноснизить габариты последующих оптических элементов 9-11.