专利名称：利用光栅多边形在成像表面上进行2d直线扫描的制作方法
技术领域：
本发明的实施例大体涉及基于激光的图像产生系统，尤其涉及使用光栅多边形(raster polygon)在成像表面上进行2D直线扫描的系统以及形成该2D直线扫描的方法。
背景技术：
在基于激光的图像产生系统中，旋转多边形反射镜通常被用来将一个或多个激光束扫描经过图像产生表面，诸如激光光学复印机的光敏鼓或者激光荧光显示器的荧光屏。旋转多边形反射镜是具有多个反射表面的多面光学元件。入射到一个反射表面上的激光束被导向图像产生表面，并且随着多边形旋转，入射激光束扫描经过图像产生表面，从而在图像产生表面上产生图像的一根线。在一些装置中，专用的旋转多边形反射镜(已知为光栅多边形反射镜)被用来在图像产生表面上产生激光的2维扫描。在光栅多边形反射镜中，每个反射表面被倾斜到不同角度。与旋转多边形反射镜一样，当光栅多边形反射镜旋转时，入射到光栅多边形上的反射表面的激光束扫描经过图像产生表面，以在图像产生表面上产生图像的线。然而，随着每个连续的反射表面旋转通过入射激光束，光束被引导到图像产生表面上的不同位置并扫描经过不同位置，从而在图像产生表面上执行2维扫描。因此，光栅多边形反射镜允许使用单个移动组件将激光器在2维表面上进行扫描，从而有助于高速激光成像技术。使用用于在图像产生表面上扫描激光的光栅多边形反射镜的缺陷是被如此导向的激光在图像产生表面上不遵循直线。相反，激光的扫描线具有相当大的曲率，这将会使得图像处理和时机变得复杂。此外，光栅多边形反射镜的不同倾斜的反射面产生相应的不同曲率，从而在产生于图像产生表面上的图像中产生可察觉到并且不令人期望的失真，如图1所示。图1示出了由现有技术的激光扫描系统在成像表面99上产生的弯曲的激光扫描线101-109，该激光扫描系统使用被导向光栅多边形反射镜的单个激光束。如图所示，激光扫描线101-109是弧线，而非直的平行线。因为每根激光扫描线101-109由旋转经过入射激光束的光栅多边形反射镜的不同反射面产生，并且因为每个反射面产生不同程度的失真，所以每根激光扫描线101-109是具有不同曲率的弧线。这种失真主要由不同反射面的不对称旋转特性以及由将激光聚焦在成像表面上的扫描成像光学系统的失真来引起。激光扫描线101-109的这种失真基本对于观察者可见并且可以导致劣化的观看效果。如前所示，在现有技术中需要这样的激光扫描系统其使用光栅扫描多边形反射镜来在图像产生表面上产生直且平行的激光扫描线。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种2D扫描系统，其使用光栅多边形和特别设计的扫描光学系统来在成像表面上产生直的扫描线。入射光束相对于光栅扫描多边形反射镜的接近角(approach angle)被选择为使成像表面上的扫描线的枕形失真(pin_cushiondistortion)最小化,并且光栅扫描多边形的旋转轴的倾斜角被选择为使该失真在成像表面上对称地定位。此外，扫描和成像透镜被构造为在成像表面上产生扫描线的桶形失真(barrel distortion),以补偿枕形失真。本发明的一个优点是可以使用单个高速旋转元件来在成像表面上实现具有直且平行的扫描线的光的超快二维扫描。
通过参照实施例，可以更详细地理解本发明的上述特征，这些实施例中的一些在附图中示出。然而，应当理解，附图仅示出了本发明的实施例，并且因此不应认为是对本发明的限制，因为本发明可以允许其他的等效实施例。图1示出了由现有技术的激光扫描系统在成像表面上产生的弯曲的激光扫描线，该激光扫描系统使用被导向光栅多边形反射镜的单个激光束；图2是根据本发明的实施例构造的成像系统的示意构造；图3示出了由根据本发明的实施例的光栅多边形建模系统产生的对称弯曲扫描线，该系统具有优化角度组和不存在失真的理想扫描透镜，该优化透镜组具有接近角和多边形旋转轴倾斜角；图4示出了根据本发明的实施例，在扫描和成像透镜被构造为补偿枕形失真时在成像表面上的激光扫描线；图5示意性地示出了根据本发明的实施例，被构造为具有补偿透镜失真功能的扫描光学系统的一个实施例；图6示出了由扫描和成像透镜的实施例产生的桶形失真图案，该扫描和成像透镜仅包括对图3中示出的扫描多边形引起的失真进行补偿的球面透镜；图7示意性地示出了根据本发明的实施例，在成像表面上的两组直扫描线；图8示意性地示出了根据本发明的实施例，包括两个折叠反射镜的成像系统；图9提供了根据本发明的实施例，用于确定扫描和成像透镜的构造的方法步骤的流程图；图10是光束踪迹扫描线图的示例，其示出了由本发明的实施例在屏幕上产生的扫描线；以及图11示意性地示出了根据本发明的实施例的扫描光学系统的另一个实施例，其被构造为具有补偿透镜失真功能。为了清楚，在合适的地方使用相同的附图标记来表示在附图之中相同的元件。还想到了 一个实施例的特征可以被结合到其它实施例中，而不用特殊说明。
具体实施例方式图2是根据本发明的实施例构造的二维(2D)扫描系统100的示意图。2D扫描系统100是这样的系统其通过以2D方式将单个或多个光束在成像表面110的表面上扫描来在2D成像表面110上产生图像。在一些实施例中，2D扫描系统100可以是基于激光的显示设备，诸如使用单个或多个激光器来光学地激发成像表面110上的发光或荧光材料来产生图像的激光荧光显示器(LPD)。在其它实施例中，2D扫描系统100可以是静电图像打印机，其中成像表面110是光敏器件的表面。在图2中示出的实施例中，2D扫描系统100被构造为LPD，并且包括如图所示构造的成像表面110、激光器模块120、准直透镜130、接近反射镜140、光栅多边形反射镜150、扫描光学系统160和控制模块180。成像表面110是2D扫描系统100在其上产生静态或动态图像的表面。成像表面110包括含荧光体材料的交替区域，该交替区域在被激发时产生不同颜色的光(例如，红色、绿色和蓝色)，而对所产生的颜色进行选择来使得这些颜色的结合可以形成白色光和其他颜色的光。交替区域可以使条带、点或其他形状。成像表面110上的像素元件包括三个不同颜色的含荧光体区域。各个像素元件可以由成像表面110上的含荧光体材料的交替区域的尺寸和形状限定和/或由激发含荧光体材料的聚焦光束175的尺寸限定。在一个实施例中，含荧光体材料的交替区域是窄带。激光器模块120是诸如激光器塔(laser tower，包括一个或多个激光二极管)的激光器装置，其用于产生在2D扫描系统100的工作期间在成像表面110上进行扫描的激发光束。在优选实施例中，多个激光器模块120被集成在系统中，从而在光栅多边形反射镜150上形成具有不同入射角的叠加准直光束。由此集成的激光器模块的个数可以使5、10或20以上。为了清楚，在图2中，2D扫描系统100被示出并描述为具有激光器模块120和单个激光束，即激光束171。在一个实施例中，激光束171是紫外(UV)激光，产生的光具有在约400nm到450nm之间的波长。激光束171是沿着两个正交方向(例如水平和竖直方向)以光栅扫描图案在成像表面110上进行扫描的调制光束，以激发成像表面110上的像素元件并且产生用于观察者105的图像。下文更详细地描述了将激光束171引导到成像表面110的操作。准直透镜130是单透镜或组合透镜，其被构造来使激光束171大致准直，从而形成准直光束172。准直透镜130还被构造来将准直光束172引导到接近反射镜140，如图所示。在激光器模块120产生多个激光束的实施例中，准直透镜130可以被构造为对多个激光束进行准直。或者，在这种实施例中，准直透镜130可以是分别专用于单个输入激光束的准直透镜阵列中的一者。接近反射镜140是反射元件，其被定位成接收准直光束172并将其引导到光栅多边形反射镜150，作为接近光束173。接近光束173以接近角141入射到光栅多边形反射镜150上。接近角141是形成在接近光束173与扫描光学系统160的光轴179之间的角。注意，由于图2是示意性的，接近角141没有被按比例显示。在一些实施例中，选择2D扫描系统100的构造以使接近角141最小化，因为已经发现更小的接近角141能够减小存在于描绘在成像表面110上的激光扫描线中的不对称失真。注意，在下文中结合图3描述成像表面110上的扫描线的不对称失真。当确定接近角141最小化的2D扫描系统100的构造时，多个几何约束发挥作用。对于2D扫描系统100的具体构造，对于接近光束173选择的接近角141的大小可以基于成像表面110的高度、准直光束172的束宽度145以及光栅多边形反射镜150与扫描光学系统160之间的瞳距159来确定。在一些实施例中，接近反射镜140被定位在光栅多边形反射镜150与成像表面110之间，使得接近光束173如射到光栅多边形反射镜150的面向成像表面110的那一侧上。在这种实施例中，激光器模块120与成像表面110之间的光路被“折叠”,从而减小2D扫描系统100的纵深度106并且使得2D扫描系统100极度紧凑。在一些实施例中，2D扫描系统100可以包括多个激光器模块120。在这种实施例中，由多个激光器模块120产生的激光束可以略微发散,而非彼此平行。在这种实施例 中，接近角141的大小也可以被选择为使得多个激光束的会聚点最接近光栅多边形反射镜 150，以对多个激光束从光栅多边形反射镜150的反射进行优化。
光栅多边形反射镜150是具有多个反射面151-155的多面光学元件，每个反射表 面相对于光栅多边形反射镜150的旋转轴156倾斜不同角度。为了清楚，在图1中仅示出 了五个反射面151-155，但是光栅多边形反射镜150可以具有比五个反射面更多或更少的 反射面，而不超出本发明的范围。如图所示，接近光束173从反射面154反射，作为反射光 束174，其穿过扫描光学系统160并且被会聚为会聚光束175。
根据本发明的一些实施例，光栅多边形反射镜150的旋转轴156定位成相对于扫 描光学系统160的光轴179具有倾斜角157。倾斜角157可以被选择成把光栅多边形系统 失真优化成对称的。在下文中结合图3和图4更详细地描述了成像表面110上的扫描线失 真的优化。在接近反射镜140被定位为比光栅多边形反射镜150更接近成像表面110的实 施例中，倾斜角157朝向成像表面110倾斜。将光栅多边形反射镜150朝向成像表面110 倾斜有助于引导反射光束174通过扫描光学系统160并且朝向成像表面110。
在一些实施例中，扫描光学系统160包括组合透镜，其被构造为在成像表面110上 的全部点处具有最小象差的状态下将会聚光束175会聚到成像表面110上。此外，根据本 发明的实施例，扫描光学系统160被构造为具有补偿性的透镜失真功能，使得由会聚光束 175跟随的激光扫描线基本是直线而在使用光栅多边形进行二维扫描时通常导致的非弧形 路径。在下文中参照图5描述扫描光学系统160的一个构造。在一些实施例中，扫描光学 系统160的透镜元件包括对于包括UV、可见和红外(IR)光的波长范围基本透明的材料，诸 如从Elmsford,New York的Schott North America买到的N-BK7玻璃。在这些实施例中， 反射光束174可以包括具有UV和IR波长的激光束，而不影响2D扫描系统100的性能。
扫描光学系统160定位成与光栅多边形反射镜150相距一个瞳距159并且与成像 表面110相距一个有效焦距169。瞳距159主要由接近角141和扫描光学系统160的直径 决定。有效焦距169由2D扫描系统100的角度和线性放大率确定。
控制模块180被构造为执行用于2D扫描系统100的控制功能以及在其他情况下 执行2D扫描系统100的管理操作。这种功能包括接收产生的图像的图像数据，并且将基于 图像数据的激光器控制信号182提供给激光器模块120。在一些实施例中，当接近反射镜是 可动反射镜时，控制模块180也被构造为产生用于控制光栅多边形反射镜150和接近反射 镜140并使其同步的扫描控制信号。控制模块180也被构造为独立地调制施加到激光器模 块120中的一个或多个激光器的功率，以按照期望调整每个光源的输出强度。控制模块180 可以包括一个或多个适当构造的处理器，包括中央处理单元(CPU)、图像处理单元(GPU)、 现场可编程门阵列(FPGA)、集成电路(1C)、专用集成电路(ASIC)或者片上系统(SOC)等， 并且被构造为对于2D扫描系统100的何时操作按照需要执行软件应用。根据本发明的实 施例，控制模块180也可以包括一个或多个输入/输出(I/O)装置以及用于存储控制一般 和校准操作的指令的任何适当构造的存储器。合适的存储器包括随机存取存储器(RAM)模 块、只读存储器(ROM)模块、硬盘和/或闪存装置等。
在操作期间，通过将单个或多个激光束引导并会聚到成像表面110上并且对激光 束的输出强度进行调制以将期望量的光能量递送到构成成像表面110上的每个像素元件的三个不同颜色的含荧光体区域中的每一者，2D扫描系统100在成像表面110上形成图像。 每个像素元件输出光，该光用于通过由像素元件中的每个含荧光体区域的选择性激光激发 来产生的可见光的发射来形成期望图像。因此，由入射激光束施加到每个像素元件的例如 红色、绿色和蓝色部分的光学能量的调制控制在每个图像像素元件处的合成颜色和图像强 度。因此，激光器模块120、准直透镜130、反射镜140、光栅多边形反射镜150和扫描光学系 统160将一个或多个光束引导到成像表面110并且在成像表面110上水平地和竖直地扫描 该光束，以产生2D图像场。为了描述，关于图2中的成像表面110的“竖直”被限定为与箭 头118平行，并且关于图2中的成像表面110的“水平”被限定为与纸面垂直。
为了在成像表面110上扫描激光束，激光器模块120产生激光束171，其穿过准直 透镜130并由准直透镜130准直而变为准直光束172。准直光束172从接近反射镜140反射 而成为接近光束173，并且入射到光栅多边形反射镜150的面向成像表面110的反射面上， 即反射面151-1155之一。反射光束174穿过扫描光学系统160以被会聚为会聚光束175。 随着光栅多边形反射镜150旋转并且接收接近光束173的反射面相对于接近光束173移 动，会聚光束175在成像表面110上水平地扫描，以在成像表面110上产生一系列扫描线。 因为每个连续反射面旋转经过接近光束173，会聚光束175在不同竖直位置处在成像表面 110上进行水平地扫描，这是因为每个反射面151-155相对于旋转轴156以不同角度倾斜。
如本领域中公知的，光栅扫描多边形反射镜(例如光栅多边形反射镜150)用作为 单个扫描组件以执行二维扫描一般在二维表面上产生明显且可见地在图像平面上失真的 激光扫描线，而不是优选的直且平行的激光扫描线。这种失真通常被称为正的或“枕形”的 失真。根据本发明的实施例，扫描光学系统160被构造为通过优化的多边形建模系统在会 聚光束175中引入相等并相反的失真(即，负的或“桶形”的失真)来补偿该枕形失真。在 下文中结合图6描述确定扫描光学系统160的期望构造的方法，该扫描光学系统160补偿 在成像表面110上的多边形扫描的枕形失真。
图3示出了在多边形旋转轴和接近角被优化并且扫描光学系统160是不存在失真 的理想透镜时，会聚光束175在成像表面110上所遵循的激光扫描线301-309。如图所示， 激光扫描线301-309是具有正失真的弧形，而非直且平行的线。如本领域中已知的，图3中 示出的枕形失真主要通过使用光栅多边形反射镜150来引起，以在成像表面110上产生激 光的二维扫描。根据本发明的实施例，对旋转轴156的倾斜角157进行选择以将激光扫描 线301-309的正失真优化为在成像表面110上竖直对称。具体地，对倾斜角157进行选择 以使得由扫描线301-309在成像表面110上产生的弧形图案被对称地定位，即，“枕形”的 中心线320基本与成像表面110的中心线基本对准。因此，占据成像表面110的上半部分 的扫描线301-304看起来是占据成像表面110的下半部分的扫描线305-309的镜像图像。 因为由扫描线301-309产生的枕形失真图案在成像表面110上对称地定位，扫描光学系统 160的构造可以被选择为仅使用球面透镜元件来补偿该枕形失真。
简言之，由接近反射镜140导向光栅多边形反射镜150的接近光束173处于由光 栅多边形反射镜150的旋转轴156和扫描光学系统160的光轴179限定的平面中。这允许 多边形扫描失真在图2中的成像表面110上水平对称。这也导致在成像表面110上竖直不 对称的多边形扫描失真，因为接近角141大于0°。不对称竖直失真可以通过将旋转轴156 朝向接近反射镜140倾斜来变为对称的。利用竖直和水平对称的多边形扫描失真，可以设计一种对称光学系统来使用对称光学组件来基本补偿剩余对称失真。
图4示出了根据本发明的实施例的当扫描光学系统160被构造为补偿枕形失真时 在成像表面110上的激光扫描线401-409。如图所示，激光扫描线401-409基本是直且平行 的线，而非弧形。本领域技术人员将会理解由于仍然剩余在不同位置处的少量剩余失真，激 光扫描线401-409不是完美的直且平行的线,但是这种失真基本不会由2D扫描系统100的 观察者察觉到。扫描线直线度误差可以容易被控制在1/1000的范围内，例如，每经过500mm 扫描线后O. 5mm的误差。因此，根据本发明的实施例，光栅多边形反射镜150可以被用来在 二维表面(即，成像表面110)上产生一个或多个激光的二维扫描，而不具有产生可见的失 真激光扫描线的显著缺陷。此外，当选择光栅多边形反射镜150的倾斜角157 (即通过将枕 形失真图案对称地定位在成像表面110)来优化激光扫描线401-409的正失真时，扫描光学 系统160可以被构造为仅具有球面透镜元件，以补偿该枕形失真。
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的被构造为具有补偿透镜失真功能的 扫描光学系统160的一个实施例。由于这种补偿透镜失真功能，由会聚光束175在成像表 面110上遵循的激光扫描线基本是直线，而非通常使用旋转光栅多边形反射镜导致的可见 的弯曲路径。此外，与本领域中已知的扫描透镜相似，扫描光学系统160被构造为将会聚光 束175在成像表面110上的全部点处都具有最小象差的状态下聚焦在成像表面110上。在 一些实施例中，激光器模块120产生具有在UV、IR和/或可见波段中的波长的激光束。在 这种实施例中，元件501-505的材料在期望的一个或多个波段中基本透明。在图5中示出 光束511、512和513来定量示出从不同入射角度穿过扫描光学系统160并且入射到成像表 面110上的不同竖直位置上的光束的行为。注意，成像表面110、瞳距159和有效焦距169 没有按照比例绘制。
在图5中示出的实施例中，扫描光学系统160包括五元件组合透镜,其包括元件 501-505，每个元件501-505都具有具体功能。当组装到一起之后，元件501-505的功能将光 束511-513在具有最小象差并具有补偿桶形失真的状态下聚焦到成像表面110上，该补偿 桶形失真基本消除了由2D扫描系统100的其他组件产生的枕形失真。在图5中示出的实 施例中，元件501-505都是球面元件，它们通常比非球面光学元件更易于制造。此外，扫描 光学系统160相对于成像表面110对称定位，即，扫描光学系统160定位为使得沿着扫描光 学系统160的光轴550穿过的光束也穿过成像表面110的中心点560。中心点560巨成像 表面110的顶边缘561和底边缘562等距，并且也距成像表面110的左边缘和右边缘(未 示出)等距。因为扫描光学系统160相对于成像表面110对称地定位，所以当在成像表面 110上扫描会聚光束175时,可以有效地使用扫描光学系统160中的每个组件的全通光孔 径。本领域技术人员将会明白当扫描光学系统160的全通光孔径，而不是通光孔径的一部 分时，元件501-505可以容易制造，这是因为对于给定的成像表面110的构造，元件501-505 以小得多。
元件501是反射光束174从其穿过的扫描光学系统160的第一个元件。元件501 包括表面501A和501B，并且被构造为产生具有最小象差的入射光束的光学功率。元件502 包括表面502A、502B，并且被构造为补偿由元件501引起的轴上象差。元件503和504分 别包括表面503A、503B以及504A、504B，并且被构造为补偿由元件501和502引起的离轴 剩余象差，诸如像散和场曲。元件505包括表面505A、505B，并且主要被构造为补偿失真元件，其产生足够的负的(即，桶形)失真以补偿通过使用光栅多边形反射镜150来在成像表面110上扫描会聚光束175而引入的会聚光束175的扫描线弯曲。在一些实施例中，元件 505是正的或会聚透镜。在优选实施例中，图5中示出的扫描光学系统160的实施例是所谓的“f-θ ”透镜，其中焦点的位置取决于透镜的焦距(“f”)与会聚光束175从成像表面 110的法线的偏转角(“ Θ ”)的乘积。
给定接近角141、瞳距159、有效焦距169、和成像表面110的尺寸，本领域技术人员在阅读这里的公开之后可以容易得出具有上述功能的元件501-505的构造。在这种构造中，每个元件501-505可以在一个或多个光学特性方面彼此不同，包括第一表面半径、第二表面半径、元件厚度、玻璃类型、色散、与相邻元件的相对位置、折射率以及入射光瞳位置。 在一些实施例中，元件501-505中每一者的构造(即，元件501-505的上述光学特性)被同时地确定，因为全部五个元件协同工作，以确保在成像表面110上的光束511-513的适当聚焦和桶形失真。
通过不例的方式，表I提供了用于2D扫描系统100的构造的扫描光学系统 160的一个实施例，其中有效焦距169约为550mm，瞳距159约为35mm，成像屏幕约为 400mmX 500mm。
表I
权利要求
1.一种扫描系统，包括成像表面；光源，其被构造为产生至少一个光束，用于照明所述成像表面的一部分；可旋转光栅多边形，其具有多个反射面并且定位在所述光源与所述成像表面之间的光路中，以利用这些反射面将所述至少一个光束导向所述成像表面，其中，这些反射面各自相对于所述可旋转光栅多边形的旋转轴以不同角度倾斜；以及扫描透镜，其定位在所述可旋转光栅多边形与所述成像表面之间的光路中，并且被构造为引入扫描线的桶形失真，所述光束随着所述可旋转光栅多边形的旋转而在所述成像表面上遵循所述扫描线的桶形失真。
2.根据权利要求1所述的扫描系统，其中，所述扫描透镜由球面透镜元件构成。
3.根据权利要求2所述的扫描系统，其中，所述扫描透镜被定位在所述可旋转光栅多边形与所述成像表面之间的光路中，使得沿着所述扫描透镜的光轴导向的光束入射到所述成像表面的中心点上，所述中心点与所述成像表面的左边缘和右边缘等距并且与所述成像表面的顶边缘和底边缘等距。
4.根据权利要求2所述的扫描系统，其中，所述扫描透镜包括五元件透镜。
5.根据权利要求4所述的扫描系统，其中，所述五元件透镜被构造为补偿失真透镜，以产生所述扫描线的桶形失真。
6.根据权利要求2所述的扫描系统，其中，所述扫描透镜包括四元件透镜，其被构造为补偿失真透镜，以产生所述扫描线的桶形失真。
7.根据权利要求1所述的扫描系统，其中，由所述扫描透镜引入的所述桶形失真补偿所述扫描线的枕形失真，使得所述扫描线在所述成像表面上大致是直线。
8.根据权利要求1所述的扫描系统，还包括布置在所述光源与所述可旋转光栅多边形之间的光路中的反射元件，其中，所述反射元件定位成离所述成像表面比所述可旋转光栅多边形离所述成像表面更近。
9.根据权利要求8所述的扫描系统，其中，所述反射元件被构造为在第一朝向与第二朝向之间运动，所述第一朝向随着所述可旋转光栅多边形的旋转而沿着所述成像表面上的第一组扫描线引导所述至少一个光束，所述第二朝向随着所述可旋转光栅多边形的旋转而沿着所述成像表面上的第二组扫描线引导所述至少一个光束。
10.根据权利要求9所述的扫描系统，其中，所述第一组扫描线中的扫描线与所述第二组扫描线中的扫描线交错。
11.根据权利要求8所述的扫描系统，其中，所述可旋转光栅多边形的旋转轴相对于所述扫描透镜的光轴以倾斜角倾斜，所述倾斜角被选择为使所述枕形失真在所述成像表面上对称地定位。
12.根据权利要求1所述的扫描系统，还包括折叠反射镜，其被布置在所述扫描透镜与所述成像表面之间的光路中，并且被构造为将所述至少一个光束引导到所述成像表面。
13.—种构造扫描系统的方法，所述扫描系统包括成像表面、光源以及可旋转多边形反射镜，所述光源被构造为产生用于照明所述成像表面的一部分的至少一个光束，所述可旋转多边形反射镜被定位在所述光源与所述成像表面之间的光路中，以将所述至少一个光束引导向所述成像表面，所述方法包括确定扫描线的枕形扫描线失真，所述至少一个光束随着所述可旋转多边形反射镜的旋转而在整个所述成像表面上遵循所述扫描线的枕形扫描线失真；以及将扫描透镜定位在所述可旋转多边形反射镜与所述成像表面之间的光路中，其中，所述扫描透镜被构造为引入所述扫描线的桶形扫描线失真，所述桶形扫描线失真补偿所述扫描线的枕形扫描线失真，使得所述扫描线在所述成像表面上大致是直线，并且其中，所述可旋转光栅多边形反射镜具有多个反射面，每个所述反射面相对于所述可旋转多边形反射镜的旋转轴以不同角度倾斜。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括在确定所述枕形扫描线失真之前，将反射元件定位在所述光源与所述可旋转多边形反射镜之间的光路中，其中，所述反射元件被定位成离所述成像表面比所述可旋转多边形反射镜离所述成像表面更近。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述反射元件被定位成使得所述至少一个光束相对于所述扫描透镜的光轴以接近角入射到所述可旋转多边形反射镜上，所述接近角被选择成使所述扫描线的所述枕形扫描线失真最小化。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述旋转轴相对于所述扫描透镜的光轴以倾斜角倾斜，所述倾斜角被选择成使所述枕形扫描线失真在所述成像表面上对称地定位。
17.根据权利要求15所述的方法,其中,所述至少一个光束包括多个光束,所述多个光束中的中央光束相对于所述扫描透镜的光轴以所述接近角入射到所述可旋转多边形反射镜上。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述扫描透镜由球面元件构成，并且将所述扫描透镜定位的步骤包括将所述扫描透镜定位在所述可旋转多边形与所述成像表面之间的光路中，使得沿着所述扫描透镜的光轴而导向的光束入射到所述成像表面的中心点上，所述中心点与所述成像表面的左边缘和右边缘等距并且与所述成像表面的顶边缘和底边缘等距。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可旋转多边形反射镜的旋转以二维扫描图案将所述至少一个光束导向所述成像表面，以在所述成像表面上形成直的扫描线。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，所述扫描线的枕形扫描线失真包括所述成像表面上的对称图案。
21.根据权利要求13所述的方法，其中，所述枕形扫描线失真是通过倾斜所述可旋转多边形反射镜而引入的。
全文摘要
本发明涉及利用光栅多边形在成像表面上进行2D直线扫描。2D扫描系统使用快速旋转光栅多边形作为单个扫描组件来在2D图像表面上产生直扫描线。入射光束相对于光栅多边形的接近角被选择为将在图像表面上的由多边形扫描引入的扫描线的枕形失真最小化，并且光栅扫描多边形的旋转轴的倾斜角被选择为将该多边形扫描失真对称地定位在成像表面上。此外，扫描光学系统被构造为在成像表面上产生预定量的扫描线的桶形失真，以补偿由多边形扫描引入的枕形失真。
文档编号G02B13/00GK103018899SQ20121037760
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者汉祥·白, 罗杰·A·海扎 申请人:普来斯姆公司