SU1714566A1

SU1714566A1 - Scanner

Info

Publication number: SU1714566A1
Application number: SU904783755A
Authority: SU
Inventors: Леонид Александрович Бецько; Сергей Александрович Воронов; Тимур Николаевич Ким; Олег Борисович Катковский; Сергей Александрович Недужий; Виктор Николаевич Паслен; Александр Владимирович Соловьев; Вячеслав Алексеевич Чадюк
Original assignee: Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority date: 1990-01-18
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1992-02-23

Abstract

Изобретение откоситс к лазер1ным системам записи и отображени информации и. 8 частности, к устройствам сканировани оптического излучени . Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей устройства. С этой целью в цилиндрическом планарном волноводе известного устройства выполнены интегрально-оптические линзы, расположенные перед дифракционными решетками вывода излучени , позвол ющие при вращении цилиндрического волновода вокруг оси осуществл ть развертку отклон емого луча по строке. Кроме того, последовательное смещение каждой пары интегрально-оптическа линза - дифракционна решетка одна относительно другой по спирали вдоль образующей боковой поверхности цилиндра приводит к осуществлению развертки кадра. При полном обороте цилиндрического планарното волновода вокруг оси сканируемый луч осуществл ет двумерную развертку всего кадра. 2 ил.The invention approaches laser recording and display systems, and. 8, in particular, to optical radiation scanning devices. The aim of the invention is to expand the functionality of the device. For this purpose, integrated optical lenses are arranged in a cylindrical planar waveguide of a known device, which are located in front of the diffraction gratings of the radiation output, which, when the cylindrical waveguide rotates around the axis, allows the deflected beam to be scanned along the line. In addition, the successive displacement of each pair of an integrated optical lens — a diffraction grating one relative to another in a spiral along the generatrix of the lateral surface of the cylinder — leads to the realization of a frame sweep. With a full turn of a cylindrical planar waveguide around the axis, the scanned beam performs a two-dimensional scan of the entire frame. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к оптическим волноводам типа оптической интегральной схемы и может быть использовано в лазерных телевизионных системах, в оптозлектронных системах записи, считывани и обработки информации дл отклонени или сканировани оптического излучени .The invention relates to optical waveguides, such as an optical integrated circuit, and can be used in laser television systems, in optoelectronic recording, reading and processing systems for deflecting or scanning optical radiation.

Известно устройство дл отклонени оптического излучени , содержащее лазерный источник излучени , формирующий объектив, планарные волноводы, установленные с возможностью вращени вокруг оси, перпендикул рной плоскости планарных волноводов механизмом вращени , дифракционные решетки ввода, имеющие разные направлени расположени и размещенные вокруг оси вращени планарных волноводов. Оптическое излучение, падающее на планарные волноводы, испытывают дифракцию на одной из дифракционных решеток, входит в планарный волновод и выходит через его торец. В данном случае выходные торцы планарных волноводов , составл ющие барабан-призму, вл ютс преломл ющими, и поскольку зоны вывода излучени при вращении измен ютс вдоль радиуса вращени , то при посто нной скорости вращени планарных волноводов линейна скорость сканировани луча неравномерна, что в конечном результате уменьшает разрешающую способность устройства.A device for deflecting optical radiation is known, comprising a laser radiation source forming an objective lens, planar waveguides mounted rotatably around an axis perpendicular to the plane of the planar waveguides by a spinning mechanism, diffraction input gratings having different directions and located around the axis of rotation of the planar waveguides. Optical radiation incident on planar waveguides undergo diffraction from one of the diffraction gratings, enters the planar waveguide and exits through its end. In this case, the output ends of the planar waveguides constituting the drum-prism are refractive, and since the radiation output zones during rotation change along the rotation radius, at constant speed of rotation of the planar waveguides the linear scanning speed of the beam is uneven, which ultimately results reduces the resolution of the device.

Известно устройство дл отклонен14 оптического излучени , содержащее источник лазерного излучени , оптически св занный с объективом, дифракционной решеткой вывода излучени в форме цилиндра, штрихи которой ориентированы перпендикул рно образующей боковой поверхности цилиндра, планарным волноводом на поверхности цилиндра, установленным с возможностью вращени вокруг оси, механизмом вращени , дифракционными решетками вывода излучени , расположенными под острым углом к образующей боковой поверхности цилиндра и параллельно друг другу своими боковыми границами. Оптическое излучение источника через формирующий излучение объектив и дифракционную решетку ввод т в планарный волновод параллельно оси вращени . По мере распространени оптическое излучение дифрагирует на одной из дифракционных решеток, выводы излучени и через линзу направл етс на регистрирующую среду. При повороте цилиндрического планарного волновода зона вывода оптического излучени из планарнрго волновода перемещаетс вдоль оси вращени и таким образом осуществл етс отклонение (сканирование ) выходного оптического излучени .A device for deflected14 optical radiation is known, which contains a laser radiation source optically coupled to a lens, a cylinder-shaped diffraction grating, the strokes of which are oriented perpendicularly forming the side surface of the cylinder, a planar waveguide on the surface of the cylinder mounted for rotation around an axis, a mechanism rotation, diffraction gratings of radiation output, located at an acute angle to the generator of the lateral surface of the cylinder and parallel to each other friend to your side boundaries. The optical radiation of the source is introduced through a radiation-forming lens and a diffraction grating into a planar waveguide parallel to the axis of rotation. As it propagates, the optical radiation diffracts from one of the diffraction gratings, the radiation outputs and is directed through the lens to the recording medium. When a cylindrical planar waveguide is rotated, the zone of optical radiation output from the planar waveguide is moved along the axis of rotation and thus the output optical radiation is deflected (scanned).

Устройство позвол ет устранить неравномерность линейной скорости сканировани луча при посто нной угловой скорости вращени планарного волновода, так как зоны .вывода оптического излучени равноудалены от оси вращени цилиндрического планарного волновода, что обеспечивает повышение разрешающей способности устройства .The device eliminates the non-uniformity of the linear scanning speed of the beam at a constant angular velocity of rotation of the planar waveguide, since the optical radiation output zones are equidistant from the axis of rotation of the cylindrical planar waveguide, which increases the resolution of the device.

В р де случаев возникает проблема расширени функциональных возможностей устройства как осуществление двумерной развертки сканируемого луча, например, в лазерных телевизионных системах при создании строчной и кадровой развертки сканируемым лучом.In a number of cases, the problem arises of expanding the functionality of the device as the implementation of a two-dimensional scan of the scanned beam, for example, in laser television systems when creating a line and frame scan of the scanned beam.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей устройства.The purpose of the invention is to expand the functionality of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл отклонени оптического излучени , содержащем источник лазерного излучени , оптически св занный с объективом , дифракционной решеткой в форме цилиндра ввода излучени , штрихи которой ориентированы перпендикул рнр образующей боковой поверхности цилиндра, с планарнЫм волноводом на поверхности цилиндра, установленным с возможностью вращени вокруг оси механизмом вращени , дифракционными решетками вывода излучени , на боковой поверхности цилиндра в планарном волноводе выполнены интегрально-оптические линзы, расположенные перед каждой дифракционной решеткой вывода излучени , причем кажда пара интегрально-оптическа линза - дифракционна решетка вывода последовательно смещена одна относительно другой по спирали вдоль боковой поверхности цилиндра. При использовании предлагаемого устройства обеспечиваетс двумерна развертка сканируемым оптическим излучением, что приводит к расширению функциональных возможностей устройства.The goal is achieved by the fact that in a device for deflecting optical radiation containing a laser source optically coupled to an objective lens, a diffraction grating in the form of a radiation input cylinder, the strokes of which are oriented perpendicular to the lateral surface of the cylinder, with a planar waveguide installed on the cylinder surface rotatably around an axis by a rotation mechanism, diffraction gratings of radiation output, on the side surface of a cylinder in a planar waveguide integrated-optical lens disposed in front of each grating radiation output, wherein each pair of integral-optical lens - grating output sequentially shifted relative to one another helically along the cylinder surface. When using the proposed device, a two-dimensional scan of the scanned optical radiation is provided, which leads to an expansion of the functional capabilities of the device.

Оптическое излучение по мере распространени в цилиндрическом планарномOptical radiation as it propagates in a cylindrical planar

5 волноводе испытывает рефракцию на интегрально-оптической линзе и, дифрагиру на дифракционной решетке, выводитс на регистрирующую среду. При вращении цилиндрического планарного волновода вокруг5, the waveguide undergoes refraction on an integrated optical lens and, when diffracted on a diffraction grating, is output to a recording medium. When rotating a cylindrical planar waveguide around

0 оси пары интегрально-оптическа линза дифракционна решетка вывода излучени осуществл ет строчную развертку сканируемого луча, а последовательное смещение этих пар одна относительно другой вдоль0, the axis of the pair of integrated optical lens diffraction grating radiation output performs a horizontal scan of the scanned beam, and the successive displacement of these pairs one relative to another along

5 образующей боковой поверхности цилиндра по спирали осуществл ет развертку кадра . При полном обороте цилиндрического планарного волновода вокруг оси осуществл етс развертка всего кадра.5 forming the lateral surface of the cylinder in a spiral, scans the frame. With a full turn of the cylindrical planar waveguide around the axis, the entire frame is scanned.

0 На фиг. 1 и 2 показано сканирующее устройство.0 FIG. 1 and 2 shows a scanning device.

Устройство содержит оптически св занные между собой источник 1 лазерного излучени , формирующий излучение объективThe device contains optically coupled laser radiation source 1, a radiation forming lens

5 2, дифракционную решетку 3 в форме цилиндра ввода излучени , штрихи которой ориентированы перпендикул рно образующей боковой поверхности цилиндра, планарный волновод 4 выполнен на боковой5 2, the diffraction grating 3 in the form of a radiation input cylinder, the strokes of which are oriented perpendicular to the lateral surface of the cylinder, is planar waveguide 4 made on the side

0 поверхности цилиндра с механизмом 5 вращени , интегрально-оптические линзы 6, расположеннь1е с последовательным смещением относительно друг друга по спирали вдоль образующей боковой поверхности0 the surfaces of a cylinder with a rotation mechanism 5, integrated optical lenses 6, located with a sequential displacement relative to each other in a spiral along the generatrix of the lateral surface

5 цилиндра, дифракционные решетки 7 вывода излучени , расположенные с последовательным смещением одна относительно другой по спирали вдоль образующей боковой поверхности цилиндра.5 cylinders, diffraction gratings 7 of the radiation output, arranged with successive displacement one relative to another in a spiral along the generatrix of the lateral surface of the cylinder.

0 В качестве материала планарного волновода 4 использован цилиндр из оптического стекла. Планарный волновод 4 изготовлен методом ионного обмена на боковой поверхности цилиндра. Интегрально5 оптические линзы изготовлены методом осаждени через маски металлизированных слоев линзоподобной формы на поверхность планарного волновода 4, и могут быть изготовлены методом локального изменени толщины волновода. Дифракционные0 The material of the planar waveguide 4 used a cylinder of optical glass. Planar waveguide 4 is made by ion exchange on the side surface of the cylinder. Integrally5 optical lenses are made by deposition through masks of metallized layers of a lens-like shape onto the surface of a planar waveguide 4, and can be produced by a method of locally varying the thickness of the waveguide. Diffraction

решетки 3 и 7 изготовлены голографическим методом. В качестве источника 1 излучени используетс полупроводниковый или газовый лазер.lattices 3 and 7 are made by the holographic method. A semiconductor or gas laser is used as the radiation source 1.

Устройство дл отклонени оптического излучени работает следующим образом.A device for rejecting optical radiation operates as follows.

Оптическое излучение источника 1 че|эез формирующий излучение объектив 2 и дифракционную решетку 3 ввод т в цилиндрический планарный волновод 4 параллельно оси вращени . По мере распространени оптическое излучение испытывает рефракцию на интегрально-оптической линзе б и через дифракционную решетку 7 выводитс , и направл етс на регистрирующую среду 8. При вращении цилиндрического волновода 4 вокруг оси, т.е. при перемещении пары интегрально-оптическа линза - дифракционна решетка вывода, относительно распространени оптического излучени в планарном волноводе 4 происходит перемещение по дифракционной решетке 7 зоны вывода излучени и отклонение выход щего излучени поперек оси вращени цилиндра, тем самым осуществл развертку выводимого излучени по строке. При перемещении последующей пары интегрально-Оптическа линза -дифракционна решетка вывода относительно распространени оптического излучени в планарном волноводе 4 происходит пространственное смещение выходного излучени перпендикул рно развертке излучени по строке, поскольку пары интегрально-оптическа линза - дифракционна решетка вывода последовательно смещеныThe optical radiation of the source 1 of the | eez radiation-forming lens 2 and the diffraction grating 3 is introduced into the cylindrical planar waveguide 4 parallel to the axis of rotation. As it propagates, the optical radiation undergoes refraction on the integrated optical lens b and through the diffraction grating 7 is output and directed to the recording medium 8. As the cylindrical waveguide 4 rotates around the axis, i.e. when moving a pair of integrated optical lens - diffraction grating output, relative to the propagation of optical radiation in the planar waveguide 4, the radiation output zone moves along the diffraction grating 7 and deflects the output radiation across the axis of rotation of the cylinder, thereby performing the output radiation in the row. When a subsequent pair of an integrated optical lens is moved — a diffraction grating of the output relative to the propagation of optical radiation in a planar waveguide 4 — there is a spatial shift of the output radiation perpendicular to the scanning of the radiation along the line, since the pairs of an integrated optical lens — the diffraction grating of the output are successively shifted

. относительно друг друга по спирали вдоль . образующей боковой поверхности цилиндра . Таким образом, при вращении цилиндрического планарного волновода 4 вокруг оси, кроме развертки излучени по строке, осуществл етс развертка кадра, т.е. осуществл етс двумерна развертка сканируемого оптического излучени . За полный оборот цилиндрического планарного волновода 4 вокруг оси осуществл етс развертка всего кадра.. relative to each other in a spiral along. forming the lateral surface of the cylinder. Thus, when the cylindrical planar waveguide 4 is rotated around the axis, in addition to sweeping the radiation along the row, the frame is swept, i.e. a two-dimensional scan of the scanned optical radiation is performed. For a complete revolution of the cylindrical planar waveguide 4 around the axis, the entire frame is scanned.

Формул а изобретени Сканирующее устройство, содержащее источник лазерного излучени , оптически св занный с объективом, дифракционной решеткой в форме цилиндра ввода излучени , штрихи которой ориентированы перпендикул рно образующей боковой поверхности цилиндра, с планарным волноводом на поверхности цилиндра, установленным с возможностью вращени вокруг оси механизмом вращени , и с дифракционными решетками вывода излучени , отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей, на боковой поверхности цилиндра в планарном волноводе выполнены интегрально-оптические линзы, расположенные перед каждой дифракционной решеткой вывода излучени , причем пары, образованные интегральнооптической линзой и соответствующей дифракционной решеткой вывода, последовательно смещены одна относительно другой по спирали вдоль образующей боковой поверхности цилиндра.Formula of the Invention A scanning device comprising a laser radiation source optically coupled to an objective, a diffraction grating in the form of a radiation input cylinder, the strokes of which are oriented perpendicularly forming the side surface of the cylinder, with a planar waveguide on the surface of the cylinder mounted for rotation around an axis by a rotating mechanism and diffraction gratings of radiation output, characterized in that, in order to extend the functional capabilities, on the lateral surface of the cylinder in The planar waveguide is provided with integrated optical lenses located in front of each diffraction grating of the radiation output, the pairs formed by the integrated optical lens and the corresponding diffraction grating of the output are successively displaced relative to each other in a spiral along the generatrix of the lateral surface of the cylinder.

r С-- mr C-- m

сч|sc |

Claims

Claim

A scanning device containing a laser source that is optically coupled to a lens, a diffraction grating in the form of a radiation input cylinder, whose strokes are oriented perpendicular to the lateral surface of the cylinder, with a planar waveguide on the cylinder surface mounted with a rotation mechanism rotatable around the axis, and with diffraction gratings radiation output, characterized in that, in order to expand the functionality, on the lateral surface of the cylinder in the planar waveguide ying integrated-optical lens disposed in front of each grating emission output, wherein the pair formed integrated-lens and a diffraction grating corresponding output, relative to one another in a spiral sequentially shifted along the generatrix of the cylinder boko35 howling.

Fig /