ES2708137T3 - Generador de patrones ópticos utilizando un único componente giratorio - Google Patents

Abstract

Un generador de patrones ópticos para la generación de un patrón óptico, comprendiendo el generador de patrones ópticos una fuente de luz que proporciona un haz óptico incidente (1); un componente giratorio (9) que gira alrededor de un eje de giro (4), comprendiendo el componente giratorio (9) una pluralidad de sectores de desviación (8a, 8b, 8c) dispuestos alrededor del eje de giro (4), donde cada sector de desviación (8a, 8b, 8c) comprende al menos dos superficies reflectantes (2,3) que, en combinación, desvían el haz óptico incidente (1) con una desviación angular constante para generar el patrón óptico a medida que el sector de desviación (8a, 8b, 8c) gira a través del haz óptico incidente (1) y al menos dos de los sectores de desviación (8a, 8b, 8c) desvían el haz óptico incidente (1) con una desviación angular constante diferente para generar los patrones ópticos respectivos en diferentes lugares.

Description

DESCRIPCION

Generador de patrones opticos utilizando un unico componente giratorio

1. Campo de la invencion

La presente invencion se refiere en general a la generation optica un patron de figuras tales como matrices de puntos de imagen, puntos, o llneas. Mas particularmente, la presente invencion se refiere a la generacion de tales patrones utilizando un unico componente giratorio que tiene una pluralidad de sectores de desviacion que desvlan un haz optico incidente en diversas cantidades.

2. Descripcion de la tecnica relacionada

La generacion optica de un patron predefinido de puntos o llneas de barrido se utiliza en varias aplicaciones. Las fotocopiadoras digitales, impresoras de identification de huellas digitales, escaneres de codigos de barras manuales, aplicaciones industriales, entretenimiento con espectaculo de luces, pantallas, conmutacion de telecomunicaciones y aplicaciones medicas son algunos ejemplos. Tal vez los mecanismos mas comunes para la generacion de patrones de figuras son espejos de inclination (por ejemplo, espejos oscilantes accionados por galvanometros) y los reflejos del giro de pollgonos convexos. Una configuration posible es evidente a partir del documento US3647956.

Sin embargo, los generadores de patrones opticos basados en espejos de inclinacion tienen normalmente caracterlsticas que los hacen inadecuados para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, el barrido en estos sistemas se consigue normalmente por la inclinacion de un espejo en vaiven. Pero el movimiento de vaiven requiere que el espejo se detenga e invertir despues la direction. Esto lleva tiempo, lo que limita la velocidad de barrido. Con el fin de aumentar la velocidad de barrido de estos sistemas, el espejo a menudo se acciona con un movimiento oscilante a una tasa que esta cerca de su frecuencia de resonancia. Sin embargo, esto restringe severamente los patrones que se pueden generar. Por ejemplo, es diflcil generar patrones irregulares puesto que el movimiento del espejo esta restringido para ser oscilatorio. La condition cerca de la resonancia limita tambien el intervalo de velocidades de barrido que se pueden lograr. Por ejemplo, es diflcil sintonizar un sistema de este tipo en un amplio intervalo de velocidades de barrido puesto que la condicion cerca de la resonancia no se puede cumplir en un amplio intervalo. Ademas, la velocidad de barrido angular de los escaneres de resonancia es generalmente sinusoidal y no es adecuada para un gran numero de aplicaciones en las que el tiempo de permanencia en cada punto debe ser una constante razonable.

Si se desea un patron bidimensional (por ejemplo, una serie de llneas de barrido paralelas o un patron bidimensional de puntos), a continuation, normalmente o bien un unico espejo se inclina en dos direcciones de forma simultanea o se utilizan dos espejos de inclinacion coordinados. En muchos casos, la eficacia de utilization de la luz, tal como luz laser, tambien es importante. La eficacia se puede definir como la fraction de energla depositada en un patron deseado en la superficie de tratamiento en comparacion con la energla total producida por la fuente de luz en un perlodo de tiempo determinado. Si un patron esta disperso en comparacion con el fondo, es preferible apagar la fuente de luz y barrer rapidamente el fondo, y volver a activarlo despues cuando el haz de luz se ha asentado sobre el punto que se va a exponer y exponer los puntos en el patron de tal manera que la fuente de luz se utiliza de manera eficaz en el tiempo. Esto requiere un dispositivo aun mas sensible que pueda acelerar, desacelerar y asentarse rapidamente. Como resultado de estas caracterlsticas, los sistemas basados en galvanometro y los sistemas de pollgonos convexos no estan bien adaptados para la generacion de patrones a alta velocidad, especialmente si el patron es uno irregular o uno disperso.

En el enfoque de pollgono giratorio, los lados de un pollgono tridimensional se reflejan y el pollgono se hace girar alrededor de un eje central. A medida que cada lado con espejo gira a traves de un haz optico incidente, el haz optico se refleja para generar un punto en una llnea de barrido. El giro de cada lado del espejo a traves del haz optico produce una llnea de barrido. Si todos los lados del espejo son los mismos (por ejemplo, hacer el mismo angulo de piramide con la base del pollgono), a continuacion la misma llnea de barrido se traza una y otra. Si los lados del espejo son diferentes, entonces diferentes llneas de barrido se pueden ser trazar a medida que cada lado gira a traves del haz optico. Por ejemplo, variando el angulo de piramide de cada lado, el haz optico reflejado puede trazar una serie de llneas de barrido.

Sin embargo, el enfoque de pollgono giratorio tiene tambien inconvenientes que lo hacen inadecuado para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, los sistemas que producen una serie de llneas de barrido pueden sufrir de aberraciones debido al giro. Con el fin de trazar una serie de llneas de barrido, cada lado tiene un angulo de piramide diferente que compensa la llnea de barrido basica en una direccion que es perpendicular a la direccion de barrido. Sin embargo, a medida que cada lado gira a traves del haz optico, la orientation del lado en angulo gira tambien. Esto puede causar cambios en la cantidad de desfase y/ u otras aberraciones de compensation no deseadas. Un ejemplo es el arco de la llnea de barrido. La llnea de barrido ideal es generalmente un segmento de llnea recta, pero la llnea de barrido actual es a menudo un segmento de arco. El combamiento del segmento de arco es el arco. En el caso de escaneres poligonales de giro, los lados que tienen angulos de piramide diferentes de cero generan llneas de barrido arqueadas. La cantidad de inclinacion depende del angulo de piramide. En un escaner poligonal donde se utilizan diferentes angulos de piramide para trazar multiples ilneas de barrido o para generar puntos en diferentes lugares, no solo cada llnea de barrido se arqueara, sino que el arco variara de una llnea de barrido a la siguiente. La diferencia entre el arco de la llnea de barrido mas superior y la llnea de barrido mas inferior puede ser significativa.

El arco de la llnea de barrido y otros efectos causados por el giro pueden causar problemas adicionales, dependiendo de la aplicacion. Por ejemplo, en algunas aplicaciones, la accion de barrido se utiliza para compensar el movimiento del escaner con respecto a un objetivo de modo que el haz optico se mantiene idealmente en un punto fijo en el objetivo a pesar de que el escaner se esta moviendo con respecto al objetivo. En este caso, el arco de la llnea de barrido hara que el haz optico se mueva en la direction perpendicular a la direction de barrido. Si este movimiento es lento en comparacion con el tiempo de permanencia del haz optico en el objetivo, entonces el arco introduce efectivamente un movimiento no deseado en la direccion perpendicular. Si el movimiento es rapido con relation al tiempo de permanencia del haz optico en el objetivo, entonces el arco, que es una desviacion radial, cuando se combina con el movimiento tangencial no compensado, difumina eficazmente el haz optico, aumentando el tamano del punto del haz sobre el objetivo. Normalmente, ningun efecto es deseable.

Por lo tanto, hay una necesidad de generadores de patrones opticos que pueden operar a altas velocidades con largos tiempos de permanencia en cada punto de imagen, en particular, para la generation de patrones irregulares. Tambien hay una necesidad de generadores de patrones con aberraciones reducidas y/o desenfoque de imagen.

Sumario de la invencion

La presente invencion proporciona un generador de patrones opticos de acuerdo con la revindication 1. Las realizaciones de la presente invencion superan las limitaciones de la tecnica anterior proporcionando un generador de patrones opticos utilizando un unico componente giratorio. El componente giratorio incluye una serie de sectores de desviacion que contienen elementos opticos. Cada sector desvla un haz optico incidente de un angulo sustancialmente constante aunque este angulo puede variar de un sector al siguiente. El componente giratorio se puede combinar con un grupo de formation de imagenes que produce, por ejemplo, puntos de imagen, puntos o llneas desplazadas a lo largo de un locus de llnea. Los puntos de imagen pueden tambien desplazarse a ambos lados de una llnea, por ejemplo, mediante la introduction de una inclination en la direccion ortogonal.

Este enfoque puede dar lugar a muchas ventajas. El uso de un unico componente giratorio con sectores que se situan de forma contigua alrededor de su periferia puede proporcionar una alta eficacia radiometrica. La geometrla de un componente giratorio tal como un disco fino, con elementos opticos situados en la periferia facilita el giro a altas velocidades angulares, produciendo de este modo patrones de imagen a altas tasas de velocidad. La velocidad angular del componente giratorio combinado con la desviacion angular pseudo-estacionaria se puede utilizar para hacer que los puntos de imagen, puntos o llneas individuales suministren dosis altas de energla radiante a un pequeno punto en el espacio de la imagen con una alta eficacia radiometrica. La desviacion angular es pseudoestacional en el sentido de que cada sector de desviacion produce una desviacion angular aproximadamente constante a medida que gira a traves del haz optico incidente, pero cada sector de desviacion puede tener una desviacion angular constante diferente.

Otra ventaja de un unico componente giratorio en comparacion con dos componentes que giran en sentido contrario es que la sincronizacion entre dos componentes que giran en sentido contrario y su elevado coste consiguiente se evita. El mecanismo de accionamiento para un unico componente giratorio es menos complejo que para dos componentes giran en sentido contrario, porque la velocidad angular se puede cambiar rapidamente sin el requisito adicional de mantener el sincronismo. El uso de uno en lugar de dos componentes de giros puede reducir tambien el tamano y peso. La geometrla de envasado de los elementos opticos puede tambien dar como resultado un componente giratorio mas compacto, y el numero de componentes con su coste consiguiente se puede reducir significativamente.

Las realizaciones preferidas utilizan superficies reflectantes que permiten que el generador de patrones opticos sea independiente de las longitudes de onda de los haces opticos de incidencia y permite, por tanto, la generacion de patrones identicos simultaneos de varias longitudes de onda diferentes en aplicaciones que pueden beneficiarse de esta condition.

En una aplicacion, un escaner produce patrones opticos que consisten en puntos o segmentos de llnea desplazados a lo largo de un locus de llnea recta. Dos patrones dimensionales se desarrollan por el movimiento del area diana con respecto al generador de patrones. Las implementaciones de la presente invencion pueden utilizar este concepto de "pintura", pero tambien pueden proporcionar patrones que tienen un patron de punto de imagen en "zig­ zag". El uso de patrones de punto de imagen en zig-zag en ciertas aplicaciones tiene la ventaja de evitar la interaction termica entre puntos de imagen vecinos, por ejemplo, afectar al tejido biologico de los danos y evitar el corte accidental del tejido biologico.

En ciertas realizaciones, un generador de patrones opticos incluye un unico componente giratorio que tiene una pluralidad de sectores de desviacion dispuestos en la periferia exterior de un disco giratorio. El haz optico incidente se propaga en el plano de giro del disco. El disco presenta su borde, que contiene los sectores, con el haz optico incidente. Los sectores viajan a traves del haz optico incidente a medida que el disco gira. Cada sector incluye un par de espejos planos opuestos que tienen superficies normales que tambien estan en el plano de giro. El haz optico incidente se refleja de un espejo a otro espejo y posteriormente sale del componente giratorio a un angulo de desviacion que es de aproximadamente noventa grados con respecto al angulo de incidencia del haz optico. La trayectoria optica a traves de los espejos se encuentra principalmente en el plano del disco. Esta disposicion de dos espejos tiene la cualidad de que el angulo de desviacion no cambia a medida que el par de espejos gira a traves del haz optico incidente. Por lo tanto, el par de espejos en la periferia de un componente de disco giratorio se movera a traves del haz optico incidente y de producir un haz optico de salida que tiene un angulo de desviacion constante con respecto al haz optico incidente. Pares sucesivos de espejos (es decir, diferentes sectores) pueden tener diferentes angulos incluidos de tal manera que los diferentes pares de espejos pueden desviar el haz optico de salida en diferentes cantidades. Por tanto, esta geometrla produce una generacion de patrones de desviacion pseudo-estacionarios (PSD).

Esta geometrla a modo de ejemplo produce un haz optico de salida del componente giratorio que se colima (suponiendo un haz optico incidente colimado). El haz optico de salida se puede presentar a la optica de formacion de imagenes posterior en un conjunto de angulos de haz seleccionables correspondientes a diferentes sectores. La optica de formacion de imagenes posterior puede incluir un objetivo reflectante simple que produce un patron de imagen que es independiente de las longitudes de onda presentes en el haz incidente. Sistemas de refraccion, difraccion, o de objetivos holograficos se pueden utilizar tambien.

Para esta realizacion, los patrones de imagen a modo de ejemplo incluyen una serie de puntos de imagen desplazados a lo largo de un locus de llnea de imagen si las superficies reflectantes tienen un componente de inclinacion en una unica direccion. El patron de imagen puede incluir puntos de imagen desplazados en un patron en zig-zag a lo largo del locus llnea de imagen si las superficies reflectantes tienen tambien un pequeno componente de inclinacion en la direccion ortogonal.

Para reducir la floracion termica u otros efectos no deseados debido a la irradiacion secuencial de puntos de imagen adyacentes, los sectores en el componente giratorio se pueden disenar de tal manera que los puntos no vecinos en el patron de imagen son secuencialmente irradiados sin reducir la velocidad o eficacia radiometrica del sistema. Los generadores de patrones galvanometricos y otros no tienen, por lo general, esta capacidad.

Otra realizacion utiliza pares de espejos planos dispuestos en una configuracion romboidal. Un espejo de cada par en un lado del componente giratorio se corresponde con un segundo espejo en el lado opuesto del componente giratorio. El haz optico incidente se refleja desde el primer espejo, pasa a traves del centro del componente de disco giratorio, y se refleja en el segundo espejo del par de espejos. Los angulos de inclinacion de los pares de espejo estan a aproximadamente 45 grados con respecto a los haces opticos incidentes o salientes. En una realizacion, el angulo de inclinacion para cada espejo de un par de espejos es de 45 grados, y los angulos de inclinacion para otros pares de espejo cambian ligeramente de tal manera que el haz optico de salida dale en un angulo diferente con respecto al angulo del haz incidente. Esta geometrla mantiene tambien la condition de invariancia del angulo del haz de salida. Mientras el haz incidente esta en un par de espejos seleccionado, el angulo del haz de salida es invariante con respecto al giro del par de espejos. Los haces que salen son PSD invariantes como para la realizacion anterior. Cualquier combination de un numero par de espejos giratorios juntos en un plano que contiene un haz optico incidente se puede disenar para tener la propiedad de generacion de patrones PSD.

Otras realizaciones utilizan un unico componente giratorio en el que el haz optico incidente se origina fuera del componente giratorio y se propaga en una direccion que no esta en el plano de giro para el componente giratorio. Por ejemplo, el haz optico incidente se puede dirigir sobre dos superficies opticas colocadas en un disco que presenta su cara orientada hacia el haz optico incidente.

En una realizacion basada en esta geometrla, los sectores comprenden dos espejos en una disposicion 'plegada en Z' que hace que el haz optico de salida sea aproximadamente colineal con el haz optico incidente. Cada sector puede tener un angulo incluido diferente entre los espejos en el sector, de tal manera que los diferentes sectores causan diferentes desviaciones angulares. Los dos espejos pueden ser planos o pueden ser secciones de superficies matrices mas grandes de revolution, tales como esferas o asferas. La desviacion angular se puede mantener a un nivel casi constante haciendo que los ejes opticos de cada superficie de espejo sea coincidente con el eje de giro del disco de modo que el giro del disco no cambia la forma de las superficies opticas presentadas al haz optico incidente.

En aun otras realizaciones, un unico componente giratorio tiene sectores dispuestos alrededor de la periferia, similares a la section cillndrica de un barril. El haz optico incidente se inyecta desde el interior de la section cillndrica. Estas realizaciones utilizan preferentemente elementos opticos transmisivos en lugar de elementos opticos reflectantes, pero las superficies reflectantes se pueden utilizar tambien, por ejemplo, cuando la independencia de longitud de onda es importante. Las estructuras difractivas transmisivas en la superficie exterior del cilindro son los elementos opticos preferidos.

Los generadores de patrones opticos descritos anteriormente se pueden utilizar para diversas aplicaciones. Por ejemplo, se pueden utilizar para depositar la energla optica en el tejido humano, ya sea externamente sobre la piel, por ejemplo, o internamente a traves de varios orificios. La energla optica se puede utilizar para realizar diferentes fines: calentamiento local, ablacion, corte o cauterizacion, por ejemplo. Los dispositivos se pueden utilizar tambien para depositar la energla optica sobre otros materiales: metal, polvos, u otros materiales industriales, por ejemplo. Corte, soldadura, ablacion y marcado son ejemplos de procesos de fabricacion que se pueden implementar. Los dispositivos se pueden utilizar tambien en impresoras laser o LED, escaneres de imagenes opticas, o maquinas fotocopiadoras. Otras aplicaciones seran evidentes.

Breve descripcion de los dibujos

La invencion tiene otras ventajas y caracterlsticas que seran mas facilmente evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada de la invencion y de las reivindicaciones adjuntas, cuando se toman junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1A es una vista lateral de un generador de patrones opticos de acuerdo con la invencion, en el que el haz optico incidente se encuentra sustancialmente en el plano de giro.

La Figura 1B es un primer plano que muestra la inclinacion de los prismas en la Figura 1A.

Las Figuras 2A y 2B son una vista lateral y una vista desde un extremo del generador de patrones opticos de la Figura 1 combinado con un grupo de formacion de imagenes de reflexion.

La Figura 3 es una vista en detalle del area focal del sistema de la Figura 2.

La Figura 4 es una vista lateral que ilustra el principio de funcionamiento de otro generador de patrones opticos de acuerdo con la invencion, en el que el haz optico incidente tiene un componente sustancial en una direccion normal al plano de giro y las superficies matrices completas de los segmentos reflectantes se muestran.

Las Figuras 5A-5C son una vista lateral, vista en perspectiva y vista desde arriba, respectivamente, del generador de patrones opticos de la Figura 4 combinado con un grupo de formacion de imagenes de reflexion. La Figura 6 es una vista lateral de otro generador de patrones opticos utilizando segmentos superficiales asfericos y anamorficos y un grupo de formacion de imagenes de refraccion.

Las Figuras 9A-9B son una vista lateral y vista en perspectiva de una aplicacion de soldadura industrial utilizando el generador de patrones opticos de la Figura 1.

Las Figuras 9C y 9D ilustran los patrones de soldadura que se pueden producir a partir de escaneres similares a los mostrados en las Figuras 9A-9B.

La Figura 10 ilustra otro generador de patrones opticos que utiliza una geometrla especular romboidal.

Descripcion detallada de las realizaciones preferidas

La Figura 1A es una vista lateral de un generador de patrones opticos de acuerdo con la invencion, en el que el haz optico incidente 1 se encuentra sustancialmente en el plano de giro del componente giratorio 9. En este ejemplo, el componente giratorio 9 se divide en veinte nueve sectores 8A, 8B, 8C, etc., que se disponen en un clrculo centrado en el eje de giro 4 del componente giratorio 9. El haz optico incidente 1 se propaga a lo largo de una direccion que se encuentra en el plano de giro. Cada sector 8 incluye un par de elementos reflectantes (por ejemplo, superficies reflectantes 2 y 3 para el sector que esta actualmente activo). Las normales a la superficie de las superficies reflectantes tienen un componente sustancial en el plano de giro. En este ejemplo, el componente giratorio 9 incluye prismas 6, 7, etc., que se disponen en un clrculo. Las caras de los prismas se revisten reflexivamente y las superficies reflexivamente revestidas de prismas adyacentes (por ejemplo, superficies reflectantes 2 y 3 de prismas 6 y 7) forman las superficies reflectantes opuestas para un sector. Estructuras discretas distintas de prismas se pueden utilizar tambien y las superficies reflectantes no tienen que ser planas. Espejos planos pequenos se pueden utilizar en lugar de los componentes de prisma.

A medida que el componente 9 gira, los sectores 8 giran por el haz optico incidente 1. Cada sector 8 desvla el haz optico de entrada 1 en una cierta cantidad angular. Los sectores 8 se disenan de manera que la desviacion angular es aproximadamente constante, puesto que cada sector gira a traves del haz optico incidente 1, pero la desviacion angular puede variar de sector a sector. En mas detalle, el haz optico incidente 1 se refleja desde la primera superficie reflectante 2 en el prisma 6 y, posteriormente, se refleja en la superficie reflectante 3 en el prisma 7 antes de salir como haz optico de salida 5.

Las dos superficies reflectantes 2 y 3 forman una geometrla de espejo tipo Penta. Un numero par de superficies reflectantes que giran juntas en el plano de la trayectoria optica plegada tiene la propiedad de que la desviacion angular es invariante con el angulo de giro de las superficies reflectantes. En este caso, hay dos superficies reflectantes 2, 3 y el giro del disco 9 hace que los prismas 6, 7 y sus superficies reflectantes 2, 3 giren conjuntamente en el plano de la trayectoria optica plegada. Como resultado, el angulo del haz de salida 5 no cambia puesto que las dos superficies reflectantes 2, 3 giran a traves del haz optico incidente 1. Las superficies reflectantes 2, 3 se autocompensan con respecto al giro del disco 9. Por otra parte, si las superficies reflectantes 2, 3 son planas, tambien seran sustancialmente espacialmente invariantes con respecto al bamboleo del disco.

A medida que el disco 9 gira en sentido horario hasta el siguiente sector 8 y las proximas dos superficies reflectantes, la desviacion angular se puede cambiar mediante el uso de un angulo incluido diferente entre las superficies reflectantes opuestas. Para esta configuracion, el haz se desviara por un angulo que es el doble que el del angulo incluido. Por ejemplo, si el angulo incluido para el sector 8A es de 45 grados, el sector 8A desviara el haz optico incidente en 90 grados. Si el angulo incluido para el sector 8B es de 44,5 grados, entonces el haz optico incidente se desviara 89 grados, y as! sucesivamente. En este ejemplo, diferentes angulos incluidos se utilizan para cada uno de los sectores de modo que cada sector producira un haz optico de salida que es desviado por una cantidad diferente. Sin embargo, el angulo de desviacion sera sustancialmente invariante dentro de cada sector, debido al numero par de superficies reflectantes giratorias juntos a traves del haz incidente. Para este ejemplo, las desviaciones angulares tienen una magnitud nominal de 90 grados y una varianza de -15 a 15 grados de la magnitud nominal.

En este ejemplo, el angulo de vertice de cada prisma es de 32.5862 grados, calculado como sigue. Cada sector 8 subtiende una cantidad angular igual. Puesto que hay veinte nueve sectores, cada un sector subtiende 360/29 = 12.4138 grados como se muestra en la Figura 1B. Los dos prismas 6 y 7 tienen la misma forma y, por lo tanto, el mismo angulo de vertice p. El componente 9 se disena de modo que cuando el angulo incluido es de 45 grados, los prismas 6 y 7 se situan de manera que la llnea que divide el angulo en el vertice pasa tambien a traves del eje de giro 4. Por lo tanto, el diseno debe satisfacer la ecuacion p/2 12,4138 p/2 = 45. La solucion arroja un angulo de vertice de p = 32,5862 grados.

El siguiente prisma 17 que se mueve en sentido antihorario en el disco 9 de prisma 6 se inclina ligeramente en un angulo a por lo que su bisectriz 17L no pasa a traves del centro de giro 4 del disco. Como resultado, el angulo incluido para el sector formado por los prismas 6 y 17 es (p/2 a) 12,4138 p/2 = 45 a. El siguiente prisma 16 se alinea una vez con el centro de giro 4, de modo que el angulo incluido para el sector formado por los prismas 16 y 17 es (p/2 - a) 12,4138 p/2 = 45 - a. El siguiente prisma se inclina en 2a, seguido por un prisma alineado, y luego un prisma inclinado 3a, seguido por otro prisma alineado, etc. Esta geometrla se mantiene alrededor de la periferia del disco 4. Esta disposicion especlfica produce veintinueve angulos de desviacion que varlan en el intervalo de -15 grados a 15 grados con respecto a la magnitud nominal de 90 grados.

Otros numeros de sectores y diferentes patrones de angulo de desviacion se pueden producir por variantes de esta geometrla especlfica. Ademas, son posibles otros esquemas de giro que producen la misma desviacion angular pero no las producen en orden monotonicamente creciente. Como otro ejemplo, el componente giratorio podrla tener un numero par de sectores y prismas, con cada otro prisma alineado y los prismas alternos inclinados por los angulos a/2, 3a/2, 5a/2, etc. Esto producirla un conjunto de desviaciones angulares centradas alrededor de una magnitud nominal, pero sin producir una desviacion realmente en la magnitud nominal.

En otro enfoque, el esquema de giro hace que las desviaciones angulares se dispongan en una secuencia tal que los puntos suministrados finales no se producen en orden secuencial. En otras palabras, si el patron es una matriz de puntos 1, 2, 3,... 29, los sectores se pueden disenar para generar los puntos en un orden secuencialmente distinto de 1 a 29. Para ciertas aplicaciones, producir puntos adyacentes dentro de un corto perlodo de tiempo puede causar acoplamiento termico entre las regiones irradiadas, y esto puede ser perjudicial para el tratamiento adecuado. Mediante la disposicion apropiada de los prismas, los puntos se pueden suministrar de tal manera que los puntos temporalmente sucesivos estan espacialmente separadas entre si sin dejar de ofrecer el patron completo de puntos.

Hay otra simetrla geometrica que es beneficiosa para algunas aplicaciones. Ciertas aplicaciones se benefician por patrones de imagen que se disponen para tener forma de zig-zag en lugar de una geometrla de llnea recta. Por ejemplo, en algunas aplicaciones biologicas, si los puntos de imagen se disponen a lo largo de una llnea recta y altos niveles de irradiacion estan presentes, la irradiacion puede cortar accidentalmente el tejido en la forma de un bisturl laser. Depositar los puntos de imagen en un patron de zig-zag reduce sustancialmente la propension para el corte o el dano termico indeseable al tejido biologico permitiendo al mismo tiempo suministrar el nivel de tratamiento termico. Para lograr el patron de zig-zag, los prismas en la geometrla descrita anteriormente que tienen un angulo de giro a aplicado pueden tener tambien un angulo de inclinacion ortogonal aplicado para producir los desplazamientos de puntos laterales utilizados para producir una geometrla en zig-zag.

En este ejemplo de aplicacion, la familia de haces opticos de salida con diferentes angulos de desviacion entra posteriormente en un grupo de lentes de formacion de imagenes 19, como se muestra en las Figuras 2A y 2B, formando as! un patron de puntos desplazados a lo largo de un foco lineal. Muchos grupos opticos de formacion de imagenes son posibles utilizando formas de refraccion, reflexion, difractivas, o catadioptricas. La realizacion preferida de las Figuras 2A-2B utiliza una forma catadioptrica solida ("solid cat") que se fabrica y mantiene facilmente la libertad de las aberraciones cromaticas sobre un amplio intervalo espectral. La Figura 2A es una vista lateral del sistema generador de patrones opticos (es decir, misma vista que la Figura 1A) y la Figura 2B es una vista de extremo del sistema (es decir, espectador a la izquierda en la Figura 1A).

La Figura 2A muestra un grupo de lentes de formacion de imagenes catadioptricas solidas 19 combinado con el componente giratorio 9 descrito anteriormente. En esta vista, solo las superficies de reflexion 21, 22 del componente giratorio 9 se muestran y se muestran tres posiciones de giro de disco diferentes. El haz optico incidente 20 se refleja primero desde la superficie 21 y se refleja despues de la superficie 22A. El haz optico entra en el grupo de lentes de formacion de imagenes 19 y forma el punto 27A. Tambien se muestran otras dos posiciones del disco giratorio 9. Cuando el haz optico de entrada 20 refleja desde la superficie 21 y, a continuacion desde la superficie 22B, se forma el punto 27B. Cuando el haz optico de entrada 20 se refleja desde la superficie 21 y despues a partir de la superficie 22C, se forma el punto 27C. Tenga en cuenta que la Figura 2A muestra una realizacion donde la superficie de reflexion 21 esta en el mismo angulo para todas las trayectorias opticas. Esta no es una condicion requerida y la geometrla utilizara con mayor frecuencia las superficies reflectantes 21A, 21B y 21C con diferentes angulos y coordenadas cartesianas para lograr patrones de matriz de imagen especlficos

Las Figuras 2A-2B muestran los detalles de una realizacion de un grupo de lentes de formacion de imagenes solid cat. Los haces opticos que salen del componente giratorio 19 se introducen primero en una superficie plana 28, se reflejan a partir de un espejo plano 23, se reflejan por un espejo esferico 24, y salen de una superficie plana que en este caso es una continuacion de la superficie 23. El elemento 25 es una ventana optica que sella el grupo de lentes de formacion de imagenes para mantener las superficies opticas limpias y el artlculo 26 es una ventana optica que para algunas aplicaciones biologicas es util para mantener el contacto optico con el tejido biologico que esta siendo tratado.

La geometrla de este grupo de lentes de formacion de imagenes solid cat se puede producir por metodos de fabricacion opticos clasicos de manera eficaz con alta precision y rentable. En un enfoque, la superficie reflectante esferica 24 se produce primero en el material, y despues la superficie de entrada plana 28 se genera en la superficie esferica. La superficie reflectante plana 23 sirve como la ventana de salida. La geometrla tiene una ventaja importante sobre otros grupos de lentes de formacion de imagenes en los que los haces de salida como se muestra en la Figura 2A son esencialmente telecentricos. Las geometrlas de haces de salida telecentricos son ventajosas para muchas aplicaciones biologicas y de fabricacion industriales.

La Figura 3 muestra una vista detallada de ventiladores de rayos 30 que producen tres puntos de imagen 27 en el plano focal del sistema. En la Figura 3, cada uno de los tres puntos de imagen tiene tres conjuntos de ventiladores de rayos que estan asociados con un angulo de giro diferente del sector correspondiente a medida que giran a traves del haz optico incidente. Por ejemplo, los ventiladores de rayos 30A, 30B y 30C se muestran para el punto de imagen 27A. El ventilador de rayo 30A podrla corresponder al sector que acaba de entrar en el haz optico incidente, el ventilador 30B a un angulo de giro a mitad de trayectoria a traves del haz optico y el ventilador de rayo 30B al sector que sale del haz optico. Tenga en cuenta que para los puntos de imagen 27, el haz optico se mueve ligeramente en el plano del papel. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 3, los ventiladores de rayos 30A, 30B y 30C estan ligeramente desplazados en angulo uno con respecto al otro a pesar de que convergen en el mismo punto de enfoque 27A. Aunque se muestran tres conjuntos de ventiladores de rayos para mayor claridad, en realidad hay un conjunto de conjuntos de rayos producidos por el movimiento continuo del sector respectivo a traves del haz optico incidente.

Para ciertas aplicaciones, el movimiento de los ventiladores de rayos puede tener cualidades ventajosas. Cuando el punto de imagen se enfoca dentro de un tejido tal como la piel humana, la densidad de energla es maxima para todos los angulos de giro de la pareja de espejos respectiva en el punto focal interno, mientras que el patron de densidad de energla se mueve sobre la superficie de la piel exterior manteniendo as! los efectos termicos en la superficie de la piel mucho mas bajos que en la region de tratamiento interna. Esta condicion puede permitir el tratamiento de caracterlsticas de tejidos internos a niveles termicos elevados, manteniendo las caracterlsticas de los tejidos externos a niveles termicos mas bajos y no producir danos no deseados en la superficie del tejido. El movimiento de los ventiladores de rayos a lo largo de un plano objetivo tambien es util en aplicaciones tales como soldadura por costura donde se pueden utilizar largos patrones lineales. Puede desearse operar el escaner con el plano diana inclinado y/o desplazado en relacion con el plano de la imagen para lograr el movimiento deseado de los ventiladores de rayos para cada uno de los haces.

La Figura 4 es una vista de otro generador de patrones opticos de acuerdo con la invencion donde la direccion de propagacion del haz optico incidente 42 tiene un componente sustancial en una direccion normal al plano de giro. Este generador de patrones utiliza tambien un unico componente giratorio 40 con el eje de giro 41 para generar el patron de interes. En este ejemplo, el disco 40 soporta segmentos reflectantes 43, 44 que se hacen girar a traves del haz optico incidente. Los segmentos tienen superficies opticas matrices que son giratoriamente simetricas, con sus ejes opticos coincidentes con el eje de giro 41 del componente giratorio. La Figura 4 muestra las largas superficies opticas matrices con sus segmentos reflectantes mas pequenos 43, 44 donde el haz 42 se refleja dos veces y sale, despues, del generador de patrones. En la Figura 4, el componente giratorio incluye un disco 40 que empareja superficies reflectantes opuestas 43, 44 para cada sector, donde los diferentes sectores pueden contener superficies reflectantes con diferentes radios de curvatura de tal manera que los haces que salen se desplazaran en angulos diferentes para cada sector, pero conservan la condicion de PSD. Debido a que las superficies 43, 44 son giratoriamente simetricas y se hacen girar alrededor de sus llneas centrales opticas, ambas superficies 43, 44 que se intersecan con el haz optico son espacialmente invariantes con respecto al giro. Los radios de los dos segmentos reflectantes 43, 44 y su separacion axial se eligen para mantener el sistema aproximadamente afocal para todos los segmentos mientras varla simultaneamente el angulo del haz de salida.

La Figura 5A muestra una vista lateral del generador de patrones opticos descrito en la Figura 4 combinado con un grupo de lentes de formation de imagenes de reflexion. Grupos de lentes de formation de imagenes de refraction y de difraccion se podrlan utilizar tambien. El haz de entrada 42 se refleja desde el primer segmento superficial 43 y se refleja, despues, desde el segundo segmento superficial 44A. En esta realization especlfica, el segmento superficial 43 es la misma superficie para todos los segmentos secuenciales, mientras que el segundo radio del segmento superficial es diferente para cada segmento secuencial y se muestra como 44A, 44B y 44C. Las variaciones de esta realizacion son tambien posibles con primeros radios de superficie diferentes de los segmentos secuenciales y estos segmentos estarlan entonces representados por 43A, 43B, y 43C, respectivamente. La variation de la desviacion angular del componente giratorio serla entonces debido a los diferentes radios de los primeros segmentos superficiales 43.

Para la realizacion especlfica donde el segmento superficial 43 sigue siendo el mismo para todas las trayectorias opticas secuenciales, el segmento superficial puede no ser giratorio. Por ejemplo, puede estar firmemente fijado al grupo de lentes de formacion de imagenes 45 en lugar de en el disco 40.

En la Figura 5A, el grupo de lentes de formacion de imagenes 45 forma un patron de imagen compuesto de tres puntos producidos por tres sectores secuenciales en el plano de imagen 53. Para este generador de patrones opticos, las imagenes estigmaticas (es decir, nltidamente enfocadas) se encuentran en una superficie que se inclina con respecto al eje optico del grupo de lentes de formacion de imagenes 45. Esta inclination de la superficie de la imagen es una consecuencia del hecho de que solo uno de los pares de segmentos superficiales puede tener los dos radios y una distancia de separacion que hace que el haz que sale sea colineal con el haz de entrada y tambien no tener ninguna potencia de refraccion anadida al haz. Otros pares de segmentos superficiales requieren que sus radios y distancia de separacion se elijan para conseguir la desviacion angular del haz de salida deseado. Para hacer que la desviacion angular sea menos que la trayectoria optica que produce el haz de salida colineal, la primera superficie reflectante 43C se vuelve generalmente mas plana o tiene un radio de curvatura incrementado mientras que la segunda superficie reflectante 44C se hace mas pronunciada o tiene un radio de curvatura reducido. Esto significa que las dos superficies ya no producen un par afocal y se anade potencia positiva al haz de salida haciendo que se centre mas cerca del grupo de lentes de formacion de imagenes. Cuando la desviacion angular del haz de salida es mayor que el haz de salida colineal, lo inverso se produce y se anade potencia negativa al haz de salida de manera que se centra mas lejos del grupo de lentes de formacion de imagenes.

Para lograr puntos de imagen cerca de la difraccion limitada, es ventajoso el uso de segmentos superficiales que sean segmentos superficiales asfericos de revolution con sus ejes opticos coincidentes con el eje de giro 41 del sistema. Algunas aplicaciones pueden tener puntos de imagen mas grandes y para estos casos las superficies esfericas de giro pueden ser aceptables.

Para algunas aplicaciones que no requieren alta eficacia de rendimiento optico, el haz esta activo por solo una corta portion del intervalo de giro de cada sector. Los segmentos superficiales se pueden hacer como asferas toricas por lo que la potencia de refraccion puede cancelarse para cada uno de los pares de segmentos superficiales. Esto provoca que un pequeno movimiento de los puntos de imagen a medida que el par de segmentos superficiales gira a traves del haz optico incidente. La direction del movimiento es ortogonal a la direction en la que el punto se desplaza desde el eje optico del sistema. El desplazamiento de imagen ortogonal es una funcion de la potencia torica de las superficies, de manera que cada punto de la imagen se desplaza ortogonal a su distancia de desplazamiento en una cantidad diferente. Esta condicion puede tolerarse si el ciclo de trabajo (es decir, la eficacia radiometrica) del sistema es baja.

La Figura 5B muestra una vista en perspectiva de la Figura 5A. El disco giratorio 40 con su eje de giro 41 se muestra soportando dos segmentos superficiales 43 y 44, que son segmentos de superficies asfericas de giro con sus ejes opticos comunes coincidentes con el eje de giro 41. A medida que el disco 40 gira, un par diferente de segmentos superficiales (no mostrados) interceptarla el haz optico incidente 42 y cambiarla el angulo de desviacion del haz de optico de salida 46 justo antes de que el haz optico entre en el grupo de lentes de formacion de imagenes 45. El grupo de lentes de formacion de imagenes 45 comprende un primer espejo de plegado plano 50, un espejo de formacion de imagenes 51 que es preferentemente una superficie asferica y anamorfica para producir puntos de imagen cerca de la difraccion limitada, y un segundo espejo de plegado plano 52 que dirige la imagen hacia la ubicacion preferida en el espacio requerido para ciertas aplicaciones con largas distancias de trabajo.

Las aplicaciones que no requieren puntos de imagen cerca de la difraccion limitada pueden utilizar espejos de formacion de imagenes 51 que son toricos en forma de tal manera que el astigmatismo se corrige o esfericos en forma si los puntos de imagen no circulares son aceptables para una aplicacion.

La Figura 5C es una vista superior de esta realizacion que muestra la geometria plegada utilizada en una realizacion del grupo de lentes de formacion de imagenes. Esta geometria plegada evita el autooscurecimiento de la trayectoria optica mediante el uso de un segmento de fuera del eje de un espejo de formacion de imagenes 51 o un segmento inclinado de un espejo de formacion de imagenes 51. Esta geometria descentrada introduce astigmatismo cuando el espejo de formacion de imagenes 51 tiene una forma esferica. Este astigmatismo se puede corregir en gran medida haciendo que el espejo de formacion de imagenes 51 sea toroidal o toroidal y asferico en forma. Ademas se consigue la correction de imagen haciendo que el espejo de formacion de imagenes 51 sea una aesfera anamorfica que consiste en dos formas asfericas ortogonalmente orientadas en la superficie reflectante.

Una variante de esta realizacion se muestra en la Figura 6, donde los segmentos superficiales reflectantes 43, 44 son de las superficies matrices que son toricas o asfericas y anamorficas en forma. Esta variante proporciona tanto la variation del angulo de haz para diferentes trayectorias opticas como la correccion completa de la potencia de refraction de modo que el componente giratorio es afocal y la superficie de imagen es normal al eje optico del sistema. Debido a que los segmentos toricos o asfericos y anamorficos 43, 44 cambian su perfil a medida que se hacen girar, existira un pequeno desplazamiento ortogonal de los puntos de imagen que depende tambien del desplazamiento lineal de los puntos en la superficie de la imagen. Para aplicaciones en las que el periodo de exposition y, por lo tanto, el angulo de giro son pequenos, esta configuration de variantes puede ser aceptable. Los ejemplos anteriores se describen en el contexto del haz optico incidente y de un haz optico de salida. La invention no se limita a este caso. Por ejemplo, haciendo referencia a la Figura 1A, mas de un haz optico puede ser simultaneamente incidente sobre el sector mostrado. Los haces opticos pueden o no superponerse. Los haces superpuestos se pueden combinar aguas arriba del componente giratorio 9, por ejemplo, por un dispositivo sensible a longitudes de onda, y propagarse despues juntos a lo largo de la misma trayectoria optica hasta el componente giratorio 9. Como alternativa, los haces opticos pueden llegar al mismo punto dentro de un sector pero desde diferentes angulos. En la Figura 1A, una segunda fuente podria situarse ligeramente por encima del plano del papel pero el desplazamiento en un ligero angulo hacia abajo de manera que es incidente sobre el sector en el mismo lugar que el haz optico 1 se muestra en la Figura 1A.

Como alternativa, los haces opticos no pueden solaparse en absoluto. En la Figura 1A, los prismas se pueden extender en la direction perpendicular al papel y el haz optico unico 1 puede reemplazarse por una serie de haces opticos que se extienden tambien en la direccion perpendicular al papel. Como ejemplo final, mas de un sector puede estar activo a la vez. En la Figura 1A, el haz optico 1 se origina desde la izquierda y es incidente aproximadamente en la position de las 7:30 del componente giratorio 9. Un segundo haz optico puede originarse desde la derecha y ser incidente en la posicion de las 4:30 simetrica. Los haces opticos pueden ser incidentes en otras posiciones tambien, aunque la formacion de imagenes posterior puede ser mas compleja.

Los generadores de patrones opticos descritos anteriormente se pueden utilizar en muchas aplicaciones diferentes. Algunos ejemplos de aplicaciones biologicas se describen en las Patentes de Estados Unido con n°. de Solicitud 10/888,356 "Metodo y aparato para Foto-Terapia Fraccional de la Piel", 10/751.041 "Aparato Quirurgico Laser Multi-Puntos y Metodo" y 60/xxx (numero de caso del apoderado 9454) "Tratamiento Opticamente Inducido del Tejido Interno".

Varias aplicaciones industriales seran tambien evidentes. Un ejemplo se muestra en las Figuras 9A-9B. En este ejemplo, el generador de patrones opticos que se muestra en la Figura 1 se utiliza para dirigir un haz de laser 91 hacia varios puntos en una pieza de trabajo 95 para producir juntas de soldadura 97. La Figura 9A muestra un solo haz de laser 91, desviado por un sector del generador de patrones opticos 92 y enfocado por la lente 93 sobre la pieza de trabajo 95.

La Figura 9B muestra una vista en perspectiva. Ademas, dos haces de laser 91A-91B se utilizan simultaneamente para producir dos filas paralelas de soldaduras 97A-97B. La Figura 9B muestra tambien todo el patron de las soldaduras producidas por todos los sectores. Para cada haz de laser, cada punto de enfoque que se muestra en la Figura 9B se produce por un sector diferente del generador de patrones opticos 92.

La Figura 9C ilustra una fila 97 del patron de soldadura que se muestra en la Figura 9B. Hay un total de quince puntos de soldadura. Los numeros muestran el orden en que se generan las soldaduras. Observe que las soldaduras no se generan en orden de izquierda a derecha. En su lugar, mas a la izquierda una soldadura 1 se genera y, a continuation, se genera una soldadura derecha lejana 2. Las soldaduras restantes se seleccionan para virar tramos largos en sus puntos medios. Por ejemplo, la soldadura 3 se vira aproximadamente a la mitad de la distancia entre las soldaduras 1 y 2; la soldadura 4 se vira en el punto medio entre 2 y 3 (que es el siguiente tramo mas largo); la soldadura 5 se vira aproximadamente en el centro entre las soldaduras 1 y 3, etc.

Este enfoque es ventajoso porque las dos iniciales soldaduras limitan la parte en ambos extremos, reduciendo asi la necesidad de sujecion. Ademas, la energia del laser se distribuye a traves de la pieza de trabajo, evitando asi el exceso de acumulacion de calor como podria ser el caso si las soldaduras se realizan secuencialmente de izquierda a derecha. El viraje de los puntos medios de los tramos largos controla tambien el efecto de la expansion termica diferencial debido a la acumulacion de calor local.

Debido a la simetrla en el patron de la soldadura, los mismos efectos se pueden conseguir partiendo de la soldadura 9 en lugar de la soldadura 1. Esto reduce el tiempo de espera antes del inicio del patron de soldadura. Si la pieza de trabajo esta lista para la soldadura pero el sector activo es el de la soldadura 2, el dispositivo solo tiene que esperar al sector para la soldadura 9 en lugar de esperar que todo el patron vuelva a la soldadura 1. Velocidades de soldadura de 1-10.000 soldaduras por segundo podrlan producirse con la invencion, preferentemente con velocidades de soldadura de cientos o miles de soldaduras por segundo. Como se muestra en la Figura 9D, el control de la expansion termica se puede optimizar aun mas si no se requiere simetrla para la rueda del escaner. Otras disposiciones seran obvias para los expertos en la materia.

La Figura 10 ilustra otro generador de patrones opticos de acuerdo con la invencion. Este generador de patrones opticos utiliza un solo componente giratorio 1000 con el eje de giro 1001 para generar el patron de interes. En este ejemplo, cada segmento esta compuesto de un par de superficies reflectantes 1003 y 1004, que se soportan por el unico componente giratorio 1000. Tres angulos de giro diferentes del unica componente giratorio 1000 se superponen en la Figura 1 para ilustrar la desviacion del haz optico incidente 1002 del par de superficies reflectantes 1003 y 1004 a medida que el componente giratorio unico se hace girar. Este giro produce tres posiciones separadas para 1003 y 1004, que se ilustran como 1003A, 1003b, y 1003C; y 1004A, 1004B, y 1004C, respectivamente. El angulo de desviacion del haz optico incidente se conserva (debido a la reflexion de un numero par de superficies) a medida que el componente 1000 se hace girar.

Aunque la descripcion detallada contiene muchos detalles especlficos, estos no deben interpretarse como limitantes del alcance de la invencion sino meramente como ejemplos de la invencion que se ilustran de forma diferente. Se debe apreciar que el alcance de la invencion incluye otras realizaciones que no se han descrito en detalle anteriormente. Por ejemplo, el haz optico puede ser incidente en angulos distintos a los paralelos o normales al plano de giro del componente giratorio. Ademas, las diferentes longitudes de onda se pueden utilizar dependiendo de la aplicacion especlfica. Por lo general, el haz optico termino se utiliza para referirse a la radiacion electromagnetica que tiene al menos la mitad de su potencia en el intervalo de longitud de onda entre 200 y 12.000 nm. Varias otras modificaciones, cambios y variaciones que seran evidentes para los expertos en la materia pueden realizarse en la disposicion, funcionamiento y detalles del aparato de la presente invencion descritos en la presente memoria sin apartarse del alcance de la invencion tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (42)

REIVINDICACIONES

1. Un generador de patrones opticos para la generacion de un patron optico, comprendiendo el generador de patrones opticos una fuente de luz que proporciona un haz optico incidente (1); un componente giratorio (9) que gira alrededor de un eje de giro (4), comprendiendo el componente giratorio (9) una pluralidad de sectores de desviacion (8a, 8b, 8c) dispuestos alrededor del eje de giro (4), donde cada sector de desviacion (8a, 8b, 8c) comprende al menos dos superficies reflectantes (2,3) que, en combination, desvlan el haz optico incidente (1) con una desviacion angular constante para generar el patron optico a medida que el sector de desviacion (8a, 8b, 8c) gira a traves del haz optico incidente (1) y al menos dos de los sectores de desviacion (8a, 8b, 8c) desvlan el haz optico incidente (1) con una desviacion angular constante diferente para generar los patrones opticos respectivos en diferentes lugares.

2. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1 donde:

los sectores de desviacion estan dispuestos aproximadamente en un clrculo centrado en el eje de giro y se encuentran sustancialmente en un plano de giro que es perpendicular al eje de giro;

los sectores se autocompensan sustancialmente con respecto a un giro del componente giratorio y son sustancialmente espacialmente invariantes con respecto a un bamboleo del componente giratorio; y la desviacion angular es principalmente en el plano de giro.

3. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1 donde:

los sectores de desviacion estan dispuestos aproximadamente en un clrculo centrado en el eje de giro y se encuentran sustancialmente en un plano de giro que es perpendicular al eje de giro; y

para la mayorla de los sectores, el sector comprende un par de superficies reflectantes opuestas con normales de las superficies que tienen un componente sustancial en el plano de giro.

4. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 3, donde el componente giratorio comprende una pluralidad de estructuras aproximadamente dispuestas alrededor del clrculo, teniendo cada estructura al menos dos caras reflectantes, donde las caras reflectantes de las estructuras adyacentes forman superficies reflectantes opuestas de los sectores.

5. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 4, donde las estructuras son prismas.

6. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 4, donde las estructuras son prismas y aproximadamente cada dos prismas se alinean de modo que una llnea de bisection de un angulo de vertice de los prismas discurre tambien a traves del eje de giro.

7. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 4, donde las estructuras tienen una misma forma pero estan inclinadas en diferentes angulos con respecto a la disposition circular para producir diferentes angulos de desviacion para los sectores.

8. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 4, donde los sectores producen desviaciones angulares que se alternan entre por encima de una magnitud nominal y por debajo de una magnitud nominal.

9. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 3, donde las superficies reflectantes opuestas forman una geometrla de espejo tipo Penta.

10. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 3, donde, para la mayorla de los sectores, el haz optico incidente se refleja en el sector desde un numero par de superficies reflectantes.

11. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 3, en el que el componente giratorio incluye un numero impar de sectores.

12. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 3, donde las superficies reflectantes para al menos algunos de los sectores introducen una desviacion angular con una componente normal al plano de giro.

13. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 12, donde la componente normal de la desviacion angular alterna entre dos magnitudes a medida que los sectores giran a traves del haz optico incidente.

14. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1 donde:

los sectores de desviacion estan dispuestos aproximadamente en un clrculo centrado en el eje de giro y se encuentran sustancialmente en un plano de giro que es perpendicular al eje de giro;

los sectores se autocompensan sustancialmente con respecto al bamboleo del componente giratorio y son sustancialmente espacialmente invariantes con respecto al giro del componente giratorio; y

la desviacion angular no esta principalmente en el plano de giro.

15. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1 donde:

los sectores de desviacion estan dispuestos aproximadamente en un clrculo centrado en el eje de giro y se encuentran sustancialmente en un plano de giro que es perpendicular al eje de giro; y

para la mayorla de los sectores, el sector comprende un par de superficies opuestas reflectantes con normales de las superficies que tienen un componente sustancial en una direccion normal al plano de giro.

16. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 15, donde cada una del par de superficies opuestas reflectantes es una superficie de revolucion con un eje optico aproximadamente coincidente con el eje de giro.

17. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 16, donde las superficies reflectantes opuestas para diferentes sectores tienen diferentes radios o diferente separacion, y al menos un sector no desvla angularmente el haz optico incidente.

18. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 16, donde al menos algunas de las superficies reflectantes son asfericas.

19. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 15, donde las superficies reflectantes para al menos algunos de los sectores introducen una desviacion angular con un componente que no esta en un plano que contiene el haz optico incidente ni el eje de giro del componente giratorio.

20. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1, que comprende ademas una primera superficie reflectante no giratoria; donde:

los sectores de desviacion estan dispuestos aproximadamente en un clrculo centrado en el eje de giro y se encuentran sustancialmente en un plano de giro que es perpendicular al eje de giro; y

para la mayorla de los sectores, el sector comprende una segunda superficie reflectante con una normal a la superficie que no tiene un componente sustancial en el plano de giro, formando la primera y la segunda superficies reflectantes un par de superficies reflectantes opuestas para desviar el haz optico incidente.

21. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 20, donde cada una de la primera y la segunda superficies reflectantes opuestas es una superficie de revolucion con un eje optico coincidente con el eje de giro.

22. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1 que comprende ademas:

un elemento de formacion de imagenes situado para recibir los haces opticos desviados para convertir diferentes desviaciones angulares en diferentes posiciones del haz sobre una superficie diana de modo que una o mas de las figuras se mueve a traves de una superficie diana debido al giro del componente giratorio.

23. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1 que comprende ademas:

un grupo de lentes de formacion de imagenes situado para recibir los haces opticos desviados y convertir las diferentes desviaciones angulares sustancialmente constantes en diferentes posiciones de la imagen dentro del patron de figuras, donde cada posicion de la imagen es sustancialmente estacionaria a medida que el sector correspondiente gira a traves del haz optico incidente.

24. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 23, en el que el grupo de lentes de formacion de imagenes comprende un componente monolltico catadioptrico solido producido a partir de un solo bloque de material optico.

25. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 24, donde el componente monolltico catadioptrico solido incluye, en el siguiente orden a lo largo de una trayectoria optica, una ventana de entrada, una superficie de trayectoria de plegado optica reflectante, una superficie reflectante curva y una superficie de ventana de salida.

26. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 25, donde la superficie de trayectoria de plegado optica reflectante y la superficie de ventana de salida son una misma superficie flsica.

27. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1 que comprende ademas:

al menos dos haces opticos simultaneamente incidentes.

28. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 27, donde, para la mayorla de los sectores, al menos dos haces opticos son incidentes en el sector para cada giro del componente giratorio.

29. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 28, donde, para la mayorla de los sectores, al menos dos haces opticos son simultaneamente incidentes sobre el sector en un angulo en el giro del componente giratorio.

30. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 28, donde, para la mayorla de los sectores, un primer haz optico incide en el sector en un primer angulo en el giro del componente giratorio, un segundo haz optico incide en el sector en un segundo angulo en el giro del componente giratorio, y los dos haces opticos no son simultaneamente incidentes en el sector para ningun angulo en el giro del componente giratorio.

31. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1, donde el patron de figuras es una matriz de puntos, donde cada punto es sustancialmente estacionario a medida que el sector correspondiente gira a traves del haz optico incidente.

32. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 31, donde los puntos se mueven para compensar el movimiento de una pieza de trabajo.

33. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1, donde se seleccionan los parametros para el haz optico para la ablacion de material.

34. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1, donde se seleccionan los parametros para el haz optico para cauterizar material.

35. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1, donde se seleccionan los parametros para el haz optico para tratar tejido humano.

36. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1, donde se seleccionan los parametros para el haz optico para tratar piel humana.

37. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 1, donde cada uno de los sectores desvla el haz optico incidente con una desviacion angular diferente.

38. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 3, donde las desviaciones angulares para todos los sectores de desviacion se encuentran principalmente en el plano de giro.

39. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 3, en el que el haz optico incidente se encuentra principalmente en el plano de giro.

40. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 23, donde cada sector de desviacion desvla el haz optico incidente a una diferente de las Figuras en el patron de figuras.

41. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 23, donde el patron de figuras es una serie lineal de figuras.

42. El generador de patrones opticos de la reivindicacion 23, donde el patron de figuras es un patron bidimensional de figuras.