01-309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 W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 中屯、线320基本与成像表面110的中屯、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W被选择为仅使用球面透镜元件来补偿该枕形失真。
[0038] 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。该允许 多边形扫描失真在图2中的成像表面110上水平对称。该也导致在成像表面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W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W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。
[0039] 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，但是该种失真基本不会由2D扫描系统100的 观察者察觉到。扫描线直线度误差可W容易被控制在1/1000的范围内，例如，每经过500mm 扫描线后0. 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W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W被构造为仅具有球面透镜元件，W补偿该枕形失真。
[0040] 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。由于该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 该种实施例中，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。
[0041] 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的中屯、点560。中屯、点560距成像 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W当在成像表面 110上扫描会聚光束175时，可W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W容易制造，该是因为对于给定的成像表面110的构造，元件501-505 可W小得多。
[0042] 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、503BW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W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-0 "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（"0 ")的乘积。
[0043] 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 员在阅读该里的公开之后可W容易得出具有上述功能的元件501-505的构造。在该种构造 中，每个元件501-505可W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W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，W确保在成像表面110上的光束511-513的适当聚 焦和桶形失真。
[0044] 通过示例的方式，表1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 400mmX500mm。
[0045] 表1
[0046]
[0048] 在结合图3-图5描述的实施例中，利用倾斜角157来优化成像表面110上的扫描 线的枕形失真（诸如图3中示出的失真），W在成像表面110上对称地产生该枕形失真。在 该种实施例中，采用了理想的扫描透镜，来代替实际的扫描光学系统。换言之，没有利用光 栅多边形反射镜150的倾斜角157来优化成像表面110上的扫描线的枕形失真。相反，偏 屯、非球面反射体或部分透镜被用来产生扫描线的非对称桶形失真，其与由2D扫描系统100 产生的扫描线的不对称枕形失真相等且相反。
[0049] 例如，在一个实施例中，球面透镜系统的一部分可W被用来产生扫描线的期望不 对称桶形失真，W补偿已知量的不对称枕形失真。图6示出了由仅包括球面透镜元件的扫 描光学系统160的实施例产生的桶形失真图案600。如上文中结合图4描述的，对称桶形失 真图案（诸如桶形失真图案600)可W被用来补偿图3中示出的对称枕形失真，从而在图4 中产生直且平行的激光扫描线401-409。该是因为图3中的枕形失真的中屯、线320基本与 成像表面110的中屯、线对准。相反，在枕形失真的中屯、线不与成像表面110的中屯、线对准并 且因此是不对称枕形图案的实施例中，桶形失真图案600中仅有一部分可W被用来在成像 表面110上产生基本直且平行的扫描线。具体地，桶形失真图案600的部分610可W被用 来补偿图3中示出的不对称枕形失真。在一个实施例中，为了产生桶形失真图案600的部 分610,扫描光学系统160可W被构造为其中仅使用透镜系统的片段的球面透镜系统。在该 种实施例中，例如在更大的透镜系统可能与2D扫描系统100中的其他组件机械地干设时， 球面透镜系统的未利用部分可W被移除。诸如图2中示出的实施例。在另一个实施例中， 扫描光学系统160可W相反地被构造为具有偏屯、非球面反射体，W产生桶形失真图案600 的部分610。
[0050] 在一些实施例中，接近反射镜140被构造为可W被快速并精确地旋转到期望位置 的可移动反射元件，