专利名称：激光扫描f－theta镜头的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于六棱镜激光束扫描的F-THETA镜头系统，适用于多种使用六棱镜扫描的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镜头，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，其最常用的分辨率是600DPI，当然还可以提供更高的分辨率，是各种数码影像设备必备的重要部件。
在我国年需求数千万套多棱镜激光扫描系统，一直依赖进口。
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
本发明的目的在于提供一种光学性能好、成像品质高、结构紧凑且制造成本低的六棱镜激光扫描系统F-THETA镜头。
本发明的另一目的在于提供应用该F-THETA镜头的六棱镜激光扫描系统模组。
本发明是一种六棱镜激光扫描系统F-THETA镜头，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，其材质为塑胶，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，其材质为塑胶。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。
本发明激光扫描F-THETA镜头，采用两片Y向非球面和X向柱面组合面的塑胶镜片，保证了其较好的通光性能，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)扫描宽度的六棱镜激光扫描F-THETA镜头设计，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；由于采用塑胶镜片，可射塑大批量加工，降低加工成本。
图1是本发明激光扫描F-THETA镜头的结构示意图；图2是本发明激光扫描F-THETA镜头的衍射像分析图。
具体实施例方式
参照图1，本发明激光扫描F-THETA镜头50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代表镜头50的主光轴，A代表物方，B代表像方。该激光扫描F-THETA镜头还包括位于物方位置上，置于第一透镜1前的六棱镜4、置于六棱镜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采用光学塑胶材料，其折射率和色散满足如下条件1.47＜n＜1.55，50＜v＜60。第一透镜1材质采用PMMA，其折射率和色散分别为n1＝1.492，v1＝57.441。
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＜1.55，50＜v＜60。第二透镜2材质采用PMMA，其折射率和色散分别为n2＝1.492，v2＝57.441。
六棱镜4位于物方位置上，置于第一透镜1前，包括六个反射镜面，利用其旋转，反射入射光7后形成本发明激光扫描F-THETA镜头50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。置于六棱镜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，本发明激光扫描F-THETA镜头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方向的最大有效通光口径。其中Dx可依据光学和结构的需要人为设定。
表1本发明激光扫描F-THETA镜头的第一透镜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。
表2图2描述了本发明激光扫描F-THETA镜头50在入射视场角θ为0度时的衍射像分析。
本发明激光扫描F-THETA镜头50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，其模组总长度包括六棱镜在内可小于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，本发明激光扫描F-THETA镜头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，本发明激光扫描F-THETA镜头的在表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发明的范围。
可以理解，本发明激光扫描F-THETA镜头在实际应用中，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，应仍属于本发明的范围。
可以理解，本发明激光扫描F-THETA镜头模组在实际应用中，可将六棱镜更换为八棱镜或十二棱镜等，以得到不同需求的行扫描。
可以理解，本发明激光扫描F-THETA镜头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。
权利要求
1.一种激光扫描F-THETA镜头，其从物方至像方依次包括一第一透镜，一第二透镜。其特征在于该第一透镜为双面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，该镜片由塑胶材质制成；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，该镜片由塑胶材质制成。
2.如权利要求1所述的激光扫描F-THETA镜头，其特征在于该第一透镜、第二透镜均为Y向轴对称和X向轴对称的矩形镜片。
3.如权利要求1所述的激光扫描F-THETA镜头，其特征在于该第一透镜、第二透镜的折射率均大于1.47小于1.55，其色散均大于50小于60。
4.如权利要求1所述的激光扫描F-THETA镜头，其特征在于该激光扫描F-THETA镜头进一步包括一六棱镜，其置于第一透镜的前面。
5.如权利要求1所述的激光扫描F-THETA镜头，其特征在于该激光扫描F-THETA镜头进一步包括一光束整形透镜，其置于六棱镜的前面。
6.如权利要求1所述的激光扫描F-THETA镜头，其特征在于该激光扫描F-THETA镜头进一步包括一光栏，其置于光束整形透镜的前面。
7.一种应用权利要求1所述的激光扫描F-THETA镜头的激光扫描系统模组，其包括一光栏，一光束整形透镜，一六棱镜，一激光扫描F-THETA镜头，一影像感测元件，该影像感测元件具有一成像面，其特征在于该激光扫描F-THETA镜头，其从物方至像方依次包括一第一透镜，一第二透镜，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；所述激光扫描F-THETA镜头参数是
。
8.如权利要求7所述的激光扫描F-THETA镜头，其特征在于其圆锥系数k和偏离项系数a、b、c、d、e的数值是
。
全文摘要
一种六棱镜激光扫描系统F－THETA镜头，其从物方至像方依次包括一第一透镜，一第二透镜。其材质均为塑胶。适用于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。本发明激光扫描F－THETA镜头光学性能好、成像品质高、结构紧凑且制造成本低。
文档编号G02B26/12GK1844969SQ200610013649
公开日2006年10月11日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者王路 申请人:王路