CN202018538U - F-theta激光扫描系统模组 - Google Patents
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Abstract
一种用于扫描反射镜高精度激光束扫描的F-THETA透镜系统模组，其从物方至像方依次包括一光栏，一光束整形透镜，一扫描反射镜，一第一透镜，一第二透镜。适用于高精度A3幅面的数码图像激光输出系统，如：激光打印机、医疗影像设备等。
Description
技术领域
本实用新型是一种用于扫描反射镜高精度激光束扫描的F-THETA透镜系统模组，适用于多种使用扫描反射镜扫描的高分辨率数码图像激光输出系统，如：激光打印机、数码复印机、医疗影像设备以及其他数码影像设备等。
背景技术
多棱镜激光扫描系统，利用高速旋转的多棱镜，反射经过调制的、包含着图像数据且图像数据随着时间线性展开的激光束，经过一组F-THETA透镜，校正后聚焦于影像感测元件的感光表面并形成行扫描，同时，利用感光表面的垂直于行扫描方向的机械移动，将图像数据以激光点的形式在影像感测元件的感光表面恢复，再现原图像。这里的影像感测元件在现代医疗影像设备中就是感光胶片，在激光打印机、数码复印机中就是感光鼓。
多棱镜激光扫描系统是现代数码影像设备的必备的数码图像输出系统，它采用的是现代最先进的、唯一的数码图像激光输出方式，目前还没有任何其他方式可以取代。
多棱镜激光扫描系统包括低速、高速、单激光束、多激光束、黑白、彩色等，其最常用的光学分辨率是600DPI，更高的光学分辨率可以达到1200DPI以上，是各种数码影像设备必备的重要部件。
因此，开发一种光学性能好、成像品质高、结构紧凑且成本低廉的多棱镜激光扫描系统是非常必要的。
发明内容
本实用新型F-THETA激光扫描系统模组的目的在于提供应用F-THETA透镜的扫描反射镜激光扫描系统模组。
本实用新型包括一种扫描反射镜高精度激光扫描系统F-THETA透镜，其从物方至像方依次包括一第一透镜，一第二透镜。第一透镜为双面Y向非球面、X向柱面组合面透镜，包括第一Y向非球面和X向柱面组合面与第二Y向非球面和X向柱面组合面，其材质为玻璃，第二透镜为双面Y向非球面、X向柱面组合面透镜，包括第三Y向非球面和X向柱面组合面与第四Y向非球面和X向柱面组合面，其材质为玻璃。第一透镜、第二透镜皆为Y向轴对称和X向轴对称的矩形镜片。
本实用新型F-THETA激光扫描系统模组中激光扫描F-THETA透镜，采用两片Y向非球面和X向柱面组合面的玻璃镜片，保证了其极好的通光性能，且通过非球面系数的优化，修正了各种像差，从而既简化了结构、缩短了总迹、改善了成像品质又提高了分辨率；该高分辨率、A3(297毫米)扫描宽度的扫描反射镜激光扫描F-THETA透镜设计，其总迹小于247毫米，其模组长度可小于160毫米，使其既可适用于小型数码影像设备，如激光打印机，较好的满足了小型化的要求，又可适用于大型数码影像设备，如医疗影像设备，在大空间中当然更容易安装。
本实用新型F-THETA激光扫描系统模组还包括位于物方位置上，置于第一透镜1前的扫描反射镜4、置于扫描反射镜4前的光束整形透镜5、置于光束整形透镜5前的光栏6和位于像方位置上，置于第二透镜2后的影像感测元件3，该影像感测元件3包括一成像面31。
附图说明
图1是本实用新型F-THETA激光扫描系统模组的结构示意图；
图2是本实用新型F-THETA激光扫描系统模组的调制传递函数图；
图3是本实用新型F-THETA激光扫描系统模组的衍射像分析图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型F-THETA激光扫描系统模组55其从物方至像方依次包括一第一透镜1，一第二透镜2。其中线AB代表透镜55的主光轴，A代表物方，B代表像方。该F-THETA激光扫描系统模组还包括位于物方位置上，置于第一透镜1前的扫描反射镜4、置于扫描反射镜4前的光束整形透镜5、置于光束整形透镜5前的光栏6和位于像方位置上，置于第二透镜2后的影像感测元件3，该影像感测元件3包括一成像面31。
第一透镜1为双面Y向非球面、X向柱面组合面透镜，包括第一Y向非球面和X向柱面组合面11与第二Y向非球面和X向柱面组合面12；第二透镜2为双面Y向非球面、X向柱面组合面透镜，包括第三Y向非球面和X向柱面组合面21与第四Y向非球面和X向柱面组合面22。第一透镜1、第二透镜2皆为以主光轴AB为轴分别Y向轴对称和X向轴对称的矩形镜片。
第一透镜1采用光学玻璃材料，其折射率和色散满足如下条件：1.47＜n＜1.55，55＜v＜65。第一透镜1材质采用BK7，其折射率和色散分别为n1＝1.517，v1＝64.163。
第二透镜2采用光学塑胶材料，其折射率和色散满足如下条件：1.47＜n＜1.55，55＜v＜65。第二透镜2材质采用BK7，其折射率和色散分别为n2＝1.517，v2＝64.163。
扫描反射镜4位于物方位置上，置于第一透镜1前，包括多个反射镜面，利用其旋转，反射入射光7后形成本实用新型F-THETA激光扫描系统模组55的入射视场角θ，以及θ角的扫描并最终形成数据光点在成像面31上的行扫描。置于扫描反射镜4前的光束整形透镜5，可将入射光7的光束形状进行预整形。置于光束整形透镜5前的光栏6，可利用光栏孔的大小和形状调整进光量和衍射光斑。位于像方位置上，置于第二透镜2后的影像感测元件3，包括一成像面31，通常可以是感光胶片、感光带、感光鼓之类光敏器件。
参照表1，本实用新型F-THETA激光扫描系统模组中激光扫描F-THETA透镜光学系统的相关参数值，其依次从第一透镜1的第一面11至第二透镜2的第四面22加以描述，其中曲率半径Rx和Ry分别为各面与主光轴AB相交曲面的X向和Y向的曲率半径；间距为沿主光轴AB方向由物方A开始前面相对于后面的距离；有效通光口径Dx和Dy分别为各面的X方向和Y方向的最小有效通光口径。其中Dx可依据光学和结构的需要人为设定。
表1
本实用新型F-THETA激光扫描系统模组中激光扫描F-THETA透镜的第一透镜1和第二透镜2皆为以主光轴AB为轴在Y方向轴对称的非求面和在X方向轴对称的柱面组合面透镜，其Y方向非球面的设计满足如下的非球面方程：
f(y)＝(Y2/Ry)/{1+[1-(1+k)×(Y/Ry)2]1/2}+aY2+bY4+cY6+dY8+eY10
式中f(y)为光线与各面11、12、21、22的Y方向非球面交点在主光轴AB方向的距离；Y为光线与各面11、12、21、22的Y方向非球面交点在Y方向的距离；Ry为Y方向曲率半径；k为圆锥系数；a、b、c、d、e分别为二次、四次、六次、八次和十次偏离项系数。各面11、12、21、22的Y方向非球面的形状均通过上述方程确定，其曲率半径Ry值在表1中表述，圆锥系数k和偏离项系数a、b、c、d、e的数值在表2中表述。
| 标号 | 表面 | 圆锥系数k | a | b | c | d | e |
| 11 | 第一面 | 2.550037 | 0 | 1.797858E-06 | -1.873701E-10 | -2.670220E-13 | 1.507357E-17 |
| 12 | 第二面 | 0.347544 | 0 | 2.067658E-06 | -2.469478E-10 | 1.457786E-13 | -5.505589E-17 |
| 21 | 第三面 | -2.088212 | 0 | -2.952311E-07 | 3.750209E-11 | -5.025617E-15 | 3.078641E-19 |
| 22 | 第四面 | -28.524025 | 0 | -1.518090E-07 | 2.964610E-11 | -5.102060E-15 | 3.104760E-19 |
表2
图2描述了本实用新型F-THETA激光扫描系统模组55在入射视场角θ为18度时的调制传递函数MTF。图3描述了本实用新型F-THETA激光扫描系统模组55在入射视场角θ为18度时的衍射光斑。
本实用新型F-THETA激光扫描系统模组55的最大入射视场角θ可以达到±51度，在成像面31可以形成超过297毫米(A3宽度)的行扫描宽度，且可以达到较高的光学分辨率，其模组总长度包括扫描反射镜在内可小于160毫米，非常适合A3幅面的数码图像激光输出系统，如A3幅面的数码复印机和A3幅面的医疗影像设备等。
可以理解，本实用新型F-THETA激光扫描系统模组装置在一专用的单元盒中，在第二透镜2之后，第二透镜2和成像面31之间可以增加平板玻璃作为单元盒的防尘玻璃，而不会影响最终在成像面31上的成像品质。
可以理解，考虑到计算精度，本实用新型F-THETA激光扫描系统模组激光扫描F-THETA透镜的在表1和表2中描述的各项参数值，经四舍五入之类取舍后仍属本实用新型的范围。
可以理解，本实用新型F-THETA激光扫描系统模组激光扫描F-THETA透镜在实际应用中，其各镜片实际口径数值应比表1中描述的有效通光口径数值稍大，应仍属于本实用新型的范围。
可以理解，本实用新型F-THETA激光扫描系统模组可以应用于多种数码图像激光扫描输出系统，如激光打印机、数码复印机、数码X光机、CT扫描仪、核磁共振扫描仪等。
Claims (1)
1.一种F-THETA激光扫描系统模组，其从物方至像方依次包括一光栏，一光束整形透镜，一扫描反射镜，一第一透镜，一第二透镜，一影像感测元件，该影像感测元件具有一成像面，其特征在于：该F-THETA激光扫描系统模组包括一扫描反射镜，置于第一透镜的前面；包括一光束整形透镜，置于扫描反射镜的前面；还包括一光栏，置于光束整形透镜的前面；该第一透镜为双面Y向非球面、X向柱面组合面透镜，包括第一Y向非球面和X向柱面组合面与第二Y向非球面和X向柱面组合面，该镜片由玻璃材质制成；该第二透镜为双面Y向非球面、X向柱面组合面透镜，包括第三Y向非球面和X向柱面组合面与第四Y向非球面和X向柱面组合面，该镜片由玻璃材质制成；该第一透镜、第二透镜均为Y向轴对称和X向轴对称的矩形镜片。
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2011
- 2011-04-27 CN CN2011201277367U patent/CN202018538U/zh not_active Expired - Fee Related
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