Сканирующая система

 

Союз Советских

Социалистических

Реотублин

«ri 651

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к латеиту(51) М. Кл.

G 02 В 27/17

Н 04. Р(3/02

I (2с) ЗаЯвлено 261.225 (21) 2301525/18-10 (23) Приоритет- (32) 303.274

Госуиарствеииы и комитет

СССР

rro делам изобретений и открытий (31) 537639 (ЗЗ) США (5З) УЛ (535.317 (088.8) Опубликовано 05.0379.Бюллетень № 9

Дата опубликования описайия 05.0379

Иностранец

Гэри К.Старквизер (США) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма Ксерокс Корпорейшн (США) {71) Заявитель (54) СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к сканирукщим системам, и может быть использовано для сканирования носителей информации, например в фототелеграфии, илн какого-либо иэображения.

Известны сканирующие системы для записи информации, содержащий источник излучения и развертывающую систему (1).

Известна также сканирующая система, содержащая последовательно расположенные источник излучения в виде лазера, модулятор, узел развертки, состоящий иэ зеркального барабана и зеркала, устаиоВленного с воэможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси вращения зеркального барабана, и неподвижный линзовый объектив, расположенный между зеркалом и плоскоcrt иэображения (2J .

Недостаток этой системы заключаетсяя в наличии крн виэни пол я изображения при сканировании.

Целью изобретения является исправление кривизны поля изображения. ,/

Эта цель достигается тем, что ось вращения зеркала установлейа на коромысле, снабженном роликом, перемещающимся по кулачку, н соединена с толкателем, сообщающим короьеаслу:поступательное. перемещение относительно кулачка.

На фиг. 1 показана принципиальная оптическая схема сканирующей

10 системы; на фиг. 2 - оптическая схема системх, вид сбоку; на фиг.3— схема хода лучей в системе.

Сканирующая система (фнг.l) содержит лазер 1, модулятор 2, формирующую оптическую систему, состоящую иэ линз 3 -6, многогранное развертывающее устройство в виде зеркального барабана 7 с гранями 8, отклоняющее зеркало 9, сканирующее эер к0 кало 10, микрообъектив ll и носитель информации 12, расположенный в плоскости иэображения микрообъектива 11, за которым может быть установлен фотоумножитель 13 с объекти® вом 14.

Лазер генерирует коллимированный луч, который проходит через оптоакусгический модулятор 2, цилиндрическую линзу 3 и сферическую, формирующую иэображение, линзу 4 на вращающееся

651729 многогранное развертывающее устройство 7, которое имеет множество отра-. жающих граней 8. Луч отражается от граней и проходйт"через другую цилиндрическую линзу 5, которая используется для корректировки из-эа кача,ний многоугольника, полевую линзу б (коллектив) к зеркалу 9, которое направляет луч на сканирующее зер кало 10, где луч отражается от него, чтобы пройти через микрообъектив 11 на неподвижйый носитель 12, который 10 может быть илй носителем для записи или документом с изображением на нем.

Носитель 12 лежит в плоскости, пер ендикулярной оси объектива 11.

Зеркало 10 имеет прикрепленное к ней коромысло 15, которое снабжено роликом 16, прикрепленным к ее свободному концу. Пара цилиндрических, цапф 17 прикреплена к коромыслу 15 и выступает в поперечном направле- 20 нии с каждой стороны коромысла. Линейный двигатель 18 имеет толкатель 19, который раэветвлен на его свободном конце, чтобы образовать пару пространственно разделенных 25 ножек 20, которые не совпадают с вертикальной осью коромысла 15. Каждая ножка 20 имеет отверстие, в которое входит соответствующая цапфа 17, l чтобы обеспечить поворотное соединение между зеркалом 10 и толкателем

19. Линейный двигатель представляетсобой обычно используемый и имеющийся в продаже двигатель, который работает в соответствии с величиной приложенного к нему напряжения, причем ход толкателя 19 осущеСтвляется

-э направлении от двигателя и пропорционален приложенному напряжению.

Толкатель 19 нагружен пружиной, чтобы прижимать толкатель 19 в обратном направлении в сторону двигателя.

Ролик 16 смещен в контакт с наклонной плоскостью 21 с помощью пружины

22, которая прикреплена у одного кон- 45 ца к коромыслу 15, а другим концомк толкателю 19, которая работает в . состоянии натяжения, чтобы заставлять зеркало 10 поворачиваться в направлении, протйвоположном часо- 50 вой стрелке, вокруг цапф 17 ° Наклон ная плоскость 21 имеет плоскую или линейную кулачковую поверхность.

Угол зеркала должен изменяться, чтобы изменять угол отклонения, чтобы постоянно направлять луч через объектив 11. Чтобы осуществить это, цапфы 17 перемещаются линейно толкателем 19 под расходящимся углом относительно наклонной плоскости 21, приводя к тому, что зеркало 10 поворачивается относительно цапф и в результате этого изменяется угол плоскости зеркала 10, тогда как зеркало линейно движется вдоль его хода сканирования.

Цилиндрическая линза 3 имеет главную плоскость, расположенную в тангенциальной плоскости, которая перпендикулярна оси поворота многогранника 7, тогда как линза 5 имеет ее главную плоскость, расположенную в с@гиттальной плоскости, которая параллельна оси вращения многогранника. Цилиндрическая линза 3 рассеивает луч в тангенциальной плоскости, а линза 4, создающая изображение,,сводит луч в тангенциальной плоскости так, чтобы луч падал на многогранник на ширине (в направлении сканирования), которая равна примерно двум граням. Линза 3 и создающая изображение линза 4 действуют совместно, чтобы сфокусировать луч в тангенциальной:плоскости, а формирующая изображение линза 4 и линза 5 действуют совместно, чтобы фокусировать луч в сагиттальной плоскости.

Микроабъектив 11 расположен так, что его плоскость предмета совпадает с плоскостью изображения 23 между линзами 5 и 6 (фиг. 2), а его плоскость изображения совпадает с плоскостью носителя 12. Луч изображается на носителе 12, имея размер около одной десятой его нормального размера.

Многогранное развертывающее устройство 7 сканирует луч по носителю 12 в направлении Х, которое перпендикулярно оси вращения мно- гоугольника, и сканирующее зеркало 10 сканирует луч по носителю 12 в направлении У, которое перпендикулярно направлению Х . В этом случае, где носитель.12 является носителем для записи, буквенно-цифровое, изображение на нем получают с помощью лазера путем модулирования луча в соответствующий момент, когда луч развертывается по носителю 12. Приблизительно

20-32 линии сканирования приходится на строку текста. В случае, где носителем 12 является пленка с изображением на ней, которое должно быть считано путем сканирования луча, модулятор 2 должен управляться таким образом, чтобы немодулированный луч был направлен на пленку и за носителем расположен фотоумножитель 1 3, чтобы обнаруживать изменение в интенсивности луча, когда луч развертывается по носителю 12. Фотоумножитель 13 преобразует изменения в интенсивности луча в электрйческие сигналы, которые отображают информацию иэображения на пленке. Линза 14 создает изображение луча на фотоумножителе 13.

На фиг. 1 зеркало 10 изображено сплошной линией в ego исходном положении сканирования и изображено прерывистой линией в его конечном положении сканирования. Когда эерка651729

Q+ 9+ Y =% (9) При расчете система выбирают расстояния 0 „ Z и аксиальное расстояние между носителем 12 и объективом 11. Также знают высоту носи45 теля 12. Поскольку известны расстояния 11, 128 и 12s, 12е, то можно рассчитать максимальный полевой угол Э . При этом остается неизвестным только угол, который находится из уравнения (14).Признавая, что это уравнение идеально только для одного ряда величин J Х, K и угла Ч при даниом угле 9 и что та же группа величин должна оставаться постоянной в течение сканирования, где угол 9 изменяется, нужно вычислить разность между идеальным сопряжением при данном угле В и действительное сопряжение при том же угле

9 . Например, при любом угле 9 сопрябО жение вычисляется с помощью уравне" ния

Х= (2)

В е ч (=В4 (з)

В = РсоьУ (4) 4 4

° а (45)>

65 где 2 - длина фокуса объектива 11. ло находится в исходном положении, луч отражается от зеркала 10 вдоль траектории, которая находится на. оси объектива 11, и перпендикулярен плоскости носителя 12. В конце сканирования луч отражается от зерка- ла 10 по траектории, которая находится вне оси объектива 11 и под углом относительно плоскости носителя 12, таким образом увеличивая расстояние пути луча между объекти-: ,вом 11 и плоскостью носителя 12 от начала до конца сканирования.

Чтобы сохранить луч сфокусирбваниым на носителе 12, оптическое расстояние между объективом 11 и его rinocкостью предмета должно бйть увеличено пропорционально увеличению оптического расстояния между объек" тивом и носителем 12. Это может быть представлено графически с помощью развертки луча в начале и конце сканирования. и образованием треугольников 23 S 11, 23е и 12 s 11, 12е, покаэаннйх на фиг. 3.

Чтобы определить ход зеркала и угол относительно носителя для записи, при котором геометрическое место пересечения луча и зеркала должно . перемЕщаться, должны быть вычислены следующие величины. расстояние от плоскости 23 предмета объектива 11 до зеркала

10 в начале сканирования;

Б - расстояние при нахождении луча на оси от зеркала 10 в начале сканирования до объектива 11;

Ч " расстояние при нахождении луча вне оси от зеркала 10 при окончании сканирования объектива llew

В - составлякщая, параллельная носителю 12, соответствующая расстоянию У;

Х - составляющая, перпендикулярная носителю 12, соответствующая расстоянию У;

W - полное расстояние при нахождении луча вне оси от плоскости 23 предмета до объектива 11 в конце сканирования;

)) - расстояние хода геометричес-. кого места пересечения луча и зеркала .10 от начала до конца скаиирования;

Y - составляющая хода перпендикулярная носителю 12;

Э - угол поля зрения объектива 11; ф - угол относительно носителя траектории места пересечения луча со сканирующим зеркалом от начала до конца сканирования;

Пусть K=3+Z

X+V=-2 (<) Подставляя значение В в уравнение (2) Х= 3 "

tgе

4 решая уравнение (1) относительно

Х Х-Y=Х и заменяя У

2- Stg Ч Х (6) у подставляя В в уравнение (б)

z-2 совч>=х (7), .

10 используя уравнение (5), заменяя

Х, как опредЕлено в уравнении (7), и решая его относительно ф

l5 t s1n Ч сВ

V= ", (о)

СО39 щ* СЪвб- (и)

Заменяя V u W в уравнении (9) получаем

25 0 Р аоье=бо (f2) для идеального сойряжения.

Используя уравнение (5) и заменяя

Р,: ойределенное в уравнении (8), получаем

30 Х - Z Созч со 5 Ч + вю у. ЬЦ В

Подставляя в уравнение (12) D, определенное в уравнении (8), и Х, определенное в уравнении (13), полу35 чаем

2 2соз g сов Р (44)

Ф, 8 зюУ соз6(созi э1п м tgt S) созя

65

Решаем уравнение (15) в отношении W ..

%= (М), wi

Пусть И- и W

Пусть Wmи W

Подставляя Ю; и W,3 для W u Wg

" сбответственйо в уравнение (16), имеем

Ж 4 (47 ), где чч j-j

К «U+X Я ° а с— соз& сов & ° .

11одставляя 9I и %/„cx. вместо W и щ -Соответственно в уравнение (16), имеем

1729 в яое расхождение на одной стороне плоскости иэображения; (W -Wa) - абсолютное максимальное

1 2 расхождение на противоположной стороне этой плоскости изображения.

Если уравнение (19) не будет

5 приемлемо (соблюдаться) при первой выборке постоянных (,, К и максимальном угле &, тогда некоторые из величин должны быть изменены, пока уравнение (19) не будет удовлетво

10 рено.

Чтобы зеркало 10 отражало луч через,центр объектива ll в конце ска- нирования, плоскость зеркала должна поворачиваться в направлении против часовой стрелки на уголь .Для того, чтобы скомпенсировать это,угол между наклонной плоскостью и носителем 12 уменьшают относительно угла на определенную величину в зависимости от длины поворотного коромысла 15 и величины угла & . где р с + Х + ЯсО Ч сов сОЯЧ @os&(cosY n g)

%pe

Допустимая глубина фокусировки (ДГФ) в плоскости изображения для объектива определяется как

z дгф -ж(л)(к! 1, где Л - длйна волны освещения;

f/g - -бтйосйтельное отверстие объектива 11.

Разность Wg Wa вычисляется для ряда углов 8 от начала до конца сканирования. ьбсолютная сумма максимального изменения наилучшего фбкуса на каждой стороне плоскости изсЖраже-" ния, определенная с помощью N< — WX для этих углову должна быть равна или меньше, чем глубина фокусиров- ки для того, чтобы луч оставался в фокусе на йосителе 12 йа всем"прбтяжении сканирования. Другими словами, где (W. -йы) - абсолютное максималь1

Формула изобретения

Сканирующая система, содержащая последовательно расположенные источник излучения в виде лазера, модулятор, узел развертки, состоящий иэ зеркального барабана и зеркала, 30 установленного,с возможностью поворота вокруг оси,: перпендикулярной оСи Вращения зеркального барабана, и неподвижный линзовый объектив, расположенный между зеркалом и

35 плоскостью изображения, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью исправления крнвизны поля изображения, ось вращения зеркала установлена на коромысле, снабженном роли4О ком, перемещающимся по кулачку, и соединена -с толкателем, сообщающим "коромыслу-"поступательное перемеще ние относительно кулачка.

Источники информации, принятые

45 во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 2017848, кл . G 02 В 27/17, 30 .10 . 1975 .

2. Патент СШь 9 3894182, кл. 178-7.6, 1975.

651729 ь с 1

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В.Белоусов

Репактоп О Филиппова Техпед О.Андрейко Кощектор Л.Веселовская

Закаэ 881/59 Тираж 587 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб. д.4 5