[發明專利]利用單個旋轉部件的光學圖案發生器

無效

• 申請號: 201010226132.8
• 申請日: 2006-02-09
• 公開（公告）號: CN101950081A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 巴里·G.·布魯姆;里昂納德·C.·德本迪克蒂斯;喬治·弗朗吉尼亞斯
• 申請（專利權）人: 雷利恩特技術公司
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;G02B26/12;A61B18/20
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本申請是申請號為200680011652.9、申請日為2006年02月09日、發明創造名稱為“利用單個旋轉部件的光學圖案發生器”的中國專利申請的分案申請。

相關申請

本申請依據35USC§119(e)要求2005年2月14日申請的美國臨時專利申請序列號60/652,891的優先權，其標題是“High?Efficiency，High?Speed?Optical?Pattern?Generator?Using?a?Single?Rotating?Component”；而且它是2003年2月14日申請的美國專利申請序列號10/750,790的部分繼續，其標題是“High?Speed，High?Efficiency?Optical?Pattern?Generator?Using?Rotating?Optical?Element”。所有上述的主題全文合并在此供參考。

技術領域

本發明一般涉及利用光學方法產生圖形圖案，例如，像點，光斑，或線的陣列。尤其是，本發明涉及利用單個旋轉部件產生這種圖案，該旋轉部件有用于偏轉入射光束不同偏轉量的多個偏轉扇區。

背景技術

利用光學方法產生預定圖案的光斑或掃描線段可以用在各種應用中。數字復印機，指紋識別，手持條形碼掃描儀，工業應用，光表演娛樂，顯示器，電信交換和醫學應用是少數的幾個例子?；蛟S，用于產生圖形圖案的最普通機構是傾斜反射鏡(例如，電流計驅動的振蕩反射鏡)和利用旋轉凸多面鏡的反射。

然而，基于傾斜反射鏡的光學圖案發生器通常有不適合某些應用的特征。例如，在這些系統中的掃描操作通常是由往返傾斜反射鏡實現的。但是，往返運動要求反射鏡先停頓，然后作反向運動。這就需要耗費時間，從而限制它的掃描速率。為了提高這些系統的掃描速率，往往利用震蕩運動驅動反射鏡，其速率接近它的共振頻率。然而，這就嚴重限制可以產生的圖案。例如，由于反射鏡的運動被局限于振蕩運動，所以，產生不規則的圖案是困難的。近似共振的條件還限制可以實現的掃描速率范圍。例如，由于不能在很大的范圍內滿足近似共振的條件，在很大的掃描速率范圍內調諧這種系統是困難的。此外，共振掃描儀的角掃描速度通常是正弦形的，它不適合在每點的停留時間必須是基本恒定的大量應用。

若需要二維圖案(例如，一系列平行的掃描線或二維光斑圖案)，則通常是沿兩個方向同時傾斜單個反射鏡，或使用兩個協調的傾斜反射鏡。在許多情況下，光的利用效率也是重要的，例如，激光。效率的定義可以是，在治療面上沉積所需圖案的部分能量與光源在給定時間周期內產生的總能量之比。若圖案與背景比較是稀疏的，則最好是關斷光源和快速地掃描整個背景，然后，當光束停留在需要曝光的光斑上時使它發光，并按照這樣的方式曝光圖案中的光斑，它可以使光源在時間上是被有效利用的。這就需要能夠加速，減速和快速停止的更昂貴的裝置。由于這些特征，基于電流計的系統和凸的多面鏡系統不太適合產生高速圖案，尤其是，如果該圖案是不規則圖案或稀疏圖案。

在旋轉多面鏡方法中，三維多面鏡的側面是反射鏡，而多面鏡是圍繞中心軸旋轉的。當每個反射鏡側面旋轉通過入射光束時，該光束被反射而產生掃描線上的一個點。每個反射鏡側面通過光束的旋轉可以產生一條掃描線。若所有的反射鏡側面是相同的(例如，制作有多面鏡底的相同錐形角)，則反復地跟蹤相同的掃描線。若反射鏡側面是不同的，則在每個側面旋轉通過光束時，可以跟蹤不同的掃描線。例如，通過改變每個側面的錐形角，被反射的光束可以跟蹤一系列掃描線。

然而，旋轉多面鏡方法還有不適合某些應用的缺點。例如，產生一系列掃描線的系統可以因旋轉而產生象差。為了跟蹤一系列掃描線，每個側面有不同的錐形角，它可以沿垂直于掃描方向的方向偏移基礎掃描線。然而，當每個側面旋轉通過光束時，傾斜側面的取向也產生旋轉。這可以造成偏移量的變化和/或其他多余的象差。一個例子是掃描線弓形。理想的掃描線通常是直線段，但實際的掃描線往往弧形段。弧形段的下垂是弓形。在旋轉多面鏡掃描儀的情況下，有非零錐形角的側面產生弓形掃描線。弓形量的大小是與錐形角有關。在多面鏡掃描儀的情況下，不同的錐形角用于跟蹤多條掃描線或在不同的位置上產生光斑，因此，不但每條掃描線是弓形，而且該弓形是隨不同的掃描線而變化。最頂部掃描線的弓形與最底部掃描線的弓形之差可以是很大的。