FR2483629A1

FR2483629A1 - EXPLORATION DEVICE FOR CARTESIAN IMAGES FORMED BY CALORIFIC RADIATION

Info

Publication number: FR2483629A1
Application number: FR8110590A
Authority: FR
Inventors: J F Menke
Original assignee: Elektro Optik GmbH and Co KG
Current assignee: Elektro Optik GmbH and Co KG
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-05-27
Publication date: 1981-12-04
Also published as: GB2076992A; GB2131569A; FR2483629B1; DE3020342A1; DE3020342C2; SE8103046L; GB2131569B; GB8322014D0; GB2076992B; SE454027B

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF D'EXPLORATION POUR IMAGES CARTESIENNES FORMEES PAR RADIATION CALORIFIQUE. DANS UN TEL DISPOSITIF UTILISANT UN POLYGONE REFRACTEUR ROTATIF 2 AVEC DES SURFACES PLANPARALLELES 2A, 2B LE POLYGONE 2 EST INCLINE, PERPENDICULAIREMENT A SON AXE DE ROTATION 6, SUIVANT UN ANGLE D'INCLINAISON B QUI EST CHOISI EN FONCTION DE L'INCLINAISON DESDITES SURFACES PLANPARALLELES 2A, 2B DE TELLE MANIERE QUE L'ON PROVOQUE UNE COMPENSATION DE L'ASTIGMATISME. DANS LE SENS DE LA LUMIERE EN ARRIERE DU POLYGONE 2 ON A PREVU UN DETECTEUR 4 QUI EST DECALE A L'AIDE D'UNE OPTIQUE DE TRANSFORMATION 5 SUR LA PERIPHERIE ARRIERE DU POLYGONE. L'INVENTION PERMET DE DIMINUER LES DEFAUTS DE REPRODUCTION DES IMAGES TELS QUE LA COURBURE DE CHAMP ET L'ASTIGMATISME.THE INVENTION CONCERNS AN EXPLORATION DEVICE FOR MAP IMAGES SHAPED BY CALORIFIC RADIATION. IN SUCH A DEVICE USING A ROTARY REFRACTOR POLYGON 2 WITH PLANPARALLELE SURFACES 2A, 2B, POLYGON 2 IS INCLINED, PERPENDICULARLY TO ITS ROTATION AXIS 6, FOLLOWING AN ANGLE OF TILT B WHICH IS CHOSEN DEPENDING ON THE TILT ON THE PARALLEL PLANS 2A, 2B IN SUCH A WAY THAT A COMPENSATION OF THE ASTIGMATISM IS CAUSED. IN THE DIRECTION OF THE LIGHT BEHIND THE POLYGON 2 WE HAVE PROVIDED A DETECTOR 4 WHICH IS SHIFTED BY A TRANSFORMATION OPTICAL 5 ON THE REAR PERIPHERY OF THE POLYGON. THE INVENTION ALLOWS TO REDUCE IMAGE REPRODUCTION DEFECTS SUCH AS FIELD CURVATURE AND ASTIGMATISM.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif optique d'exploration ouThe present invention relates to an optical device for scanning or

de balayage pour produire des images cartésiennes à l'aide de radiation calorifique dans lequel le balayage s'effectue au moyen d'un polygone réfracteur présentant des côtés planparallèles par paires. Il est connu que les images qui sont développées par des polygones de réfraction, présentent des défauts de reproduction, à savoir des défauts de courbure de champ et un astigmatisme, provoqués par le décalage parallèle method for producing Cartesian images by means of heat radiation in which the scanning is carried out by means of a refractor polygon having planparallel sides in pairs. It is known that the images that are developed by refraction polygons, have reproducible defects, ie field curvature defects and astigmatism, caused by the parallel shift

du faisceau central.of the central beam.

Dans le cas de polygones décalés comprenant des paires de côtés planparallèles, comme ceci est connu dans l'art antérieur par la publication de la demande de brevet allemand avant examen 21 16 4699 il y a déplacement de plan image y' suivant une certaine valeur de A y'0 La grandeur de Ad y' peut être calculée pour une certaine position angulaire donnée du polygone, suivant la formule A n = o. {tgt Y _ coB ú") _g dans laquelle d = la cote sur plats du polygone, n = l'indice de réfraction du polygone, WJ = le dièdre 360/F, = le champ angulaire, et î = l'angle entre l'ouverture et la perpendiculaire à la surface, compte tenu du fait que sin A = n. sin A' sin t = n. sin E' tg r = tg A+tg--- et que ú = f + oC On notera que i est égal à la position angulaire In the case of offset polygons comprising pairs of planparallel sides, as is known in the prior art by the publication of the German patent application prior to examination 21 16 4699 there is displacement of image plane y 'according to a certain value of A y'0 The magnitude of Ad y 'can be calculated for a certain given angular position of the polygon, according to the formula A n = o. {tgt Y _ coB ú ") _g where d = the polygon flat dimension, n = the refractive index of the polygon, WJ = the dihedral 360 / F, = the angular field, and = = the angle between the opening and the perpendicular to the surface, considering that sin A = n, sin A 'sin t = n, sin E' tg r = tg A + tg --- and that ú = f + oC We will note that i is equal to the angular position

momentanée du polygone.momentary polygon.

Cette formule n'est pas expliquée plus en détail This formula is not explained in more detail

dans la présente description étant donné quelle est in this description given what is

parfaitement connue du spécialiste et notamment décrite précisément dans la publication de la demande de brevet allemand avant examen 27 39 119. perfectly known to the specialist and in particular described precisely in the publication of the German patent application before examination 27 39 119.

Pour corriger la courbure de champ et l'astigma- To correct the curvature of the field and the astigmatism

tisme, il est d'autre part connu par la publication de la demande de brevet allemand précitée, d'introduire une ou plusieurs lentilles correctrices dans le faisceau de rayons qui sont calculées en fonction de la cote sur plats du polygone ainsi que de son indice de réfraction et de son nombre de surfaces, de telle façon que l'astigmatisme et la courbure de champ soient corrigés. D'autre part, on a déjà proposé de corriger ces défauts d'image à l'aide de lentilles aériennes qui sont disposées à l'intérieur du polygone. Pour toutes les mesures de correction proposées, il s'agit de corrections irréprochables sur le plan technique. Toutefois, ces corrections sont difficiles à réaliser techniquement. La fabrication des lentilles correctrices est coûteuse et l'introduction d'une lentille Furthermore, it is known from the publication of the above-mentioned German patent application to introduce one or more corrective lenses in the beam of rays which are calculated according to the polygon's flat dimension as well as its index. of refraction and its number of surfaces, so that astigmatism and curvature of field are corrected. On the other hand, it has already been proposed to correct these image defects using aerial lenses which are arranged inside the polygon. For all the correction measures proposed, these are technically impeccable corrections. However, these corrections are difficult to achieve technically. The manufacture of corrective lenses is expensive and the introduction of a lens

aérienne implique une division en deux parties du polygone. aerial implies a division into two parts of the polygon.

La présente invention a donc pour but de configurer un dispositif optique de balayage ou d'exploration du type The present invention therefore aims to configure a scanning optical device or exploration type

précité de telle manière que la correction ou la compensa- in such a way that the correction or the

tion des défauts d'image apparaissant sur un axe, soit image defects appearing on an axis, either

possible de manière particulièrement simple. possible in a particularly simple way.

Conformément à l'invention, ce but est obtenu par la combinaison des caractéristiques suivantes: a) le polygone, perpendiculairement à son sens de rotation, est disposé en étant incliné suivant-un anglejs; b) l'angle d'inclinaison A du polygone est choisi en fonction de la position en biais des surfaces planparallèles de ce dernier de telle manière que l'on According to the invention, this object is obtained by the combination of the following characteristics: a) the polygon, perpendicular to its direction of rotation, is arranged at an angle inclined; b) the angle of inclination A of the polygon is chosen according to the oblique position of the planparallel surfaces of the latter in such a way that one

assure ainsi une compensation de l'astigmatisme. thus ensures compensation for astigmatism.

Plus particulièrement, cette compensation est assurée par le fait que l'angle des surfaces planparallèles du polygone s'ajoute ou se soustrait à l'angle d'inclinaisonfr More particularly, this compensation is ensured by the fact that the angle of the planeparallel surfaces of the polygon is added to or subtracted from the angle of inclination.

de ce dernier.of the last.

Si l'on part du fait que l'on peut accepter une certaine dimension d'erreur, on peut ajuster, dans un agencement optique, l'erreur moyenne la plus petite de telle façon qu'elle se situe entre un maximum et un minimum. Une autre solution du but visé par la présente invention peut être obtenue à l'aide d'un miroir de renvoi If we start from the fact that we can accept a certain error dimension, we can adjust, in an optical arrangement, the smallest mean error so that it is between a maximum and a minimum . Another solution of the aim of the present invention can be obtained by means of a reflecting mirror

disposé dans le faisceau de rayons. Si la surface réflé- disposed in the beam of rays. If the reflective surface

chissante du miroir est une surface non-sphérique, le miroir provoque dans le faisceau de rayons, de manière particulièrement simple, une correction ou compensation de l'astigmatisme, comme ceci est obtenu, suivant ce qui est indiqué plus haut, par lesdites positions inclinées du polygone. Un miroir non-sphérique est particulièrement facile à fabriquer dans la mesure o un miroir plan au départ peut être cintré mécaniquement à l'aide d'un dispositif approprié de telle manière que l'on obtienne If the mirror is a non-spherical surface, the mirror causes a correction or compensation of the astigmatism in the ray beam, in a particularly simple manner, as is obtained, as indicated above, by said inclined positions. of the polygon. A non-spherical mirror is particularly easy to manufacture in that a plane mirror at the beginning can be bent mechanically using a suitable device in such a way that we obtain

une extension non-sphérique de la surface réfléchissante. a non-spherical extension of the reflective surface.

Les données exactes concernant d'une partsla position inclinée du polygone et d'autre part la dimension du miroir de renvoi non-sphérique doivent être calculées individuellement pour chaque dispositif de balayage. Elles dépendent essentiellement des grandeurs suivantes: - cote sur plats du polygone - nombre de surfaces du polygone - angle de rotation - rapport de l'image - indice de réfraction The exact data concerning a part of the inclined position of the polygon and secondly the dimension of the non-spherical deflection mirror must be calculated individually for each scanning device. They mainly depend on the following quantities: - polygon flatness - number of polygon surfaces - angle of rotation - image ratio - refractive index

- distance focale de l'objectif d'entrée. - focal length of the entrance lens.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci The invention will be better understood, and other purposes, features, details and advantages thereof

apparaîtront plus clairement au cours de la description will become clearer during the description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un dispositif d'exploration ou de balayage comprenant un objectif d'entrée et un polygone monté en étant incliné; - la figure 2 montre schématiquement un dispositif d'exploration ou de balayage comprenant un miroir de renvoi non-sphérique disposé dans le faisceau de rayons; et - la figure 3 représente schématiquement un dispositif du type de celui de la figure 2 dans lequel le miroir de renvoi non-sphérique est fabriqué par cintrage explanatory text which will follow with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of example illustrating two embodiments of the invention and in which: FIG. 1 schematically represents an exploration or scanning device comprising a lens of FIG. input and a polygon mounted inclined; FIG. 2 schematically shows an exploration or scanning device comprising a non-spherical deflection mirror disposed in the beam of rays; and FIG. 3 schematically represents a device of the type of that of FIG. 2 in which the non-spherical deflection mirror is manufactured by bending

mécanique d'un miroir plan au départ. mechanics of a plane mirror at the beginning.

A la figure 1, on a désigné en 1 l'objectif d'entrée d'un dispositif optique de balayage ou d'exploration qui contient comme élément optique à balayage (scanner en anglais) un polygone réfracteur 2 comprenant des paires de côtés planparallèles, par exemple 2a, 2b. Chaque paire de surfaces du polygone est inclinée suivant un autre angle t In FIG. 1, reference is made to the entry objective of a scanning or scanning optical device which contains as a scanning optical element (scanner) a refractor polygon 2 comprising pairs of planparallel sides, for example 2a, 2b. Each pair of polygon surfaces is tilted at another angle t

par rapport à l'axe médian 3 du polygone. relative to the median axis 3 of the polygon.

Dans le sens de la lumière, en arrière du polygone, on a prévu un détecteur 4 qui est décalé au moyen d'une optique de transformation 5, optiquement, sur la périphérie In the direction of light, behind the polygon, there is provided a detector 4 which is shifted by means of optics of transformation 5, optically, on the periphery

arrière du polygone.back of the polygon.

Pour corriger les défauts de l'image, le polygone est monté de manière inclinée par rapport au faisceau de rayons, ce qui signifie que son axe médian 3 est incliné suivant un angle fi par rapport à l'axe de rotation 6. Lors de la rotation du polygone suivant un angle i, l'angle /3 et les différents angles *t s'additionnent ou se soustraient. Ainsi, on obtient Le In order to correct the defects of the image, the polygon is inclined with respect to the beam of radii, which means that its median axis 3 is inclined at an angle f 1 with respect to the axis of rotation 6. rotation of the polygon at an angle i, the angle / 3 and the different angles * t add or subtract. So, we get The

manière particulièrement simple la correction nécessaire. particularly simple way the necessary correction.

Le calcul précis de l'angle P est différent pour chaque dispositif de balayage et dépend des grandeurs The precise calculation of the angle P is different for each scanning device and depends on the quantities

optiques précitée.aforementioned optics.

A la figure 2, on a à nouveau représenté en 1 un objectif d'entrée en aval duquel est prévu un miroir de renvoi 7. Le polygone 2 est monté droit dans le faisceau de rayons, dans cet exemple de réalisation, ce qui signifie que son axe médian3et son axe de rotation6coïncident. Le détecteur 4 et l'optique de transformation 5 sont également In FIG. 2, there is again shown in 1 an input lens downstream of which a deflection mirror 7 is provided. The polygon 2 is mounted directly in the beam of rays, in this embodiment, which means that its median axis3 and its axis of rotation6 coincide. The detector 4 and the transformation optics 5 are also

prévus, comme dans l'exemple de réalisation de la figure 1. provided, as in the embodiment of Figure 1.

Dans le présent exemple de réalisation, on a toutefois prévu entre le polygone 2 et l'optique de transformation 5, un autre miroir de renvoi S. Ce miroir de renvoi 8 est un miroir non-sphérique qui assure, suivant la présente invention, la correction des défauts de l'image. Ces données optiques précises sont à nouveau variables suivant les dispositifs de balayage et dépendent In the present embodiment, however, there is provided between the polygon 2 and the transformation optics 5, another deflection mirror S. This reflecting mirror 8 is a non-spherical mirror which ensures, according to the present invention, the correction of image defects. These precise optical data are again variable according to the scanning devices and depend on

des autres données caractéristiques du dispositif. other characteristic data of the device.

A la figure 3, on a indiqué schématiquement que le miroir non-sphérique 8 pouvait être fabriqué de manière particulièrement simple par le fait que l'on cintre mécaniquement à l'aide d'una dispositif correspondant, dans le sens des flèches A et B, un miroir plan au départ0 Ceci est possible puisque l'incurvation nécessaire à la correction des défauts d'image,-du miroir de renvoi 8 In FIG. 3, it is schematically indicated that the non-spherical mirror 8 could be manufactured in a particularly simple manner by the fact that it is mechanically bended with the aid of a corresponding device, in the direction of the arrows A and B This is possible since the curvature necessary for the correction of image defects, of the mirror of reference 8

doit simplement être très légère. must simply be very light.

bîen entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown which have been given by way of example only. In particular, it includes all the means constituting technical equivalents of the means described and their combinations if they are executed according to its spirit and implemented.

oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. in the context of protection as claimed.

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Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S _____________________________

1.- Optical scanning or scanning device for producing Cartesian images by means of heat radiation, wherein the scanning is carried out by means of a rotating refractive polygon with planar surfaces

parallel, characterized by the combination of

following: a) the polygon (2) is mounted, perpendicular to its direction of rotation, being inclined at an inclination angle A; b) the angle of inclination A of the polygon (2) is

chosen according to the inclination of the plane surfaces

parallel (2a, 2b) of the polygon so that one

produces compensation for astigmatism.

2.- Optical scanning device for producing Cartesian images by means of a heat radiator, wherein the scanning is carried out by means of a rotating refractive polygon with planarallel surfaces, characterized in that in the beam of beams, has provided a non-spherical mirror (8) whose curvature is adapted to the optical data of the polygon (2) in such a way that, using this mirror, the astigmatism is compensated.

3.- Optical scanning device according to the

claim 2, characterized in that the mirror

spherical (8) is a planar mirror originally bent mechanically using forces applied from the outside.