Введение к работе
Актуальность работы. В ыире проводится большое количество исследований и разработок в области построения оптических систем лазерных сканеров и принтеров, так как в современном обществе высоких технологий с широким ис-шигьзованием компьютеров становится необходимым применение лазерных сканирующих устройств со все возрастающим разрешением.
В последнее время оптические лазерные сканирующие устройства находят все более широкое применение, кроме лазерных принтеров, также в установках для лазерной обработки материалов, для изготовления трехмерных моделей. Однако, в литературе чрезвычайно немногочисленны работы, посвященные теоретическому анализу и особенностям проектирование таких систем. В то же . время, оптика сканирующих систем имеет ярко выраженную специфику и обычные, традиционные методы проектирование к ним не применимы. В связи с повышением требований к разрешающей способности и информативности важными являются теоретический анализ оптических систем лазерных сканеров, методика построения оптимальной оптической системы и нахождения оптимальных значений параметров.
В связи со сказанным, тема диссертации представляется актуальной. В работе проводится исследование специфических вопросов формирования изображения в сканирующих системах, а также разрабатываются математический аппарат и программное обеспечение для их анализа и оптимизации.
Цель работы. Целью диссертационной работы является исследование возможностей и путей повышения разрешающей способности лазерных сканеров, а также разработка методов их анализа и оптимизации.
Задачи исследования.
-
Анализ структуры оптической схемы лазерных сканеров и выбор типа оптической системы.
-
Анализ особенности коррекции дисторсии объектива лазерного принтера и выработка рекомендаций по ее коррекции.
-
Определение размера пятна сканирующего пучка для случая нелинейного (бинарного) процесса регистрации изображения.
-
Анализ допустимых величин кривизны изображения.
-
Анализ работы дефлектора и минимизация его размеров.
-
Определение влияния изменения входного зрачка по полю объектива коррекцию аберраций.
-
Разработка принципов и математических методов оптимизации оптических систем лазерных сканеров.
Методы исследования.
-
Методы сравнительного анализа применительно к оптимальным выбранным типам оптических систем.
-
Теоретический анализ специфической дисторсии 3-го и 5-го порядка объектива лазерного сканера.
-
Метод нелинейного (бинарного) процесса регистрации изображения для гауссовою распределения энергии в пятнах, характерного для лазерных пучков.
-
Аналитический метод расчета параметров барабана.
-
Математический аппарат и численные методы оптимизации.
Научная новизна диссертации.
-
Проведено аналитическое исследование структуры оптических сканирующих систем и предложен оптимальный выбор их типа.
-
Разработана методика специфической коррекции дисторсии для "f-в" объектива и предложено несколько оптимальных форм коррекции дисторсии.
-
Решены задачи определения размера пятна сканирующего пучка для случая нелинейного (бинарного) процесса регистрации изображения и допуска на кривизну изображения для различных случаев регистрации.
-
Вычислены минимальный размер дефлектора и величины изменения положения входного зрачка.
-
Предложены принципы и разработаны математические модели оптимизации для оптических лазерных сканирующих систем, получено несколько оптимальных схем таких систем.
Основные результаты, выносимые на защиту.
-
Сравнительный анализ по структурам оптических сканирующих систем для минимизации влияния технологических погрешностей и обоснование вариантов оптимальных оптических схем сканеров.
-
Анализ и методика коррекции специфической дисторсии 'f-в" объективов лазерных сканеров с использованием соотношений между величинами глобальной и зональной дисторсии.
-
Решение задачи определения эффективного размера пятна сканирующего пучка для случая нелинейного (бинарного) процесса регистрации изображения и анализ допусков на кривизну изображения для различных случаев регистрации.
-
Решение задачи определения оптимального радиуса дефлектора и величины изменения положения зрачка при сканировании, а также анализ его влияния на аберрации."
-
Математические модели и методы оптимизации сканирующих систем.
Практическая ценность работы.
-
На основе теоретического анализа разработана методика проектирования оптических схем лазерных сканеров и сформулированы требования к аберрациям , исходя из допустимой неравномерности движения светового пятна, неравномерности размера пятна пучка, непрямолинейности его движения и минимизации влияния технологических погрешностей.
-
Обоснованы варианты оптимальных оптических схем сканеров.
-
Разработано программное обеспечение по оптимизации сканирующих систем и получены варианты оптимальных схем таких систем.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международной конференции "17th Congress of the International Commission for Optics" (r. Деджон в Корее, август 1996г.) и "Прикладная Оптика" (г. С.-Петербург, сентябрь 1996г.).
Публикации. По теме диссертацин опубликовано 5 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка 94 наименований и один приложений, содержит 90 страниц основного текста, 27 рисунков и 13 таблиц.
