专利名称：一种适用于较高分辨率的全彩色扫描仪用光学镜头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学技术领域，涉及一种光学镜头，具体地说，是涉及一种对全彩色扫描仪用光学镜头的改进。
已有技术的采用对称式的Topogon物镜，透镜数为四片，当结构完全对称，物象关系也对称时，慧差、畸变和倍率色差这三种垂轴像差自动消除，而球差、像散、场曲和位置色差这四种轴向像差相互迭加。因此，在半部系统中，只需校正球差、像散、场曲和位置色差四种像差。由于采用对称式的Topogon物镜形式来校正像差，其自由度较少，难以达到理想的、高质量的成像。在国内，用于扫描仪的镜头一般由国外设计，采用国外生产的高折射率玻璃材料，而高折射率玻璃材料颜色偏黄易导致色彩失真，且造价高。
本实用新型的目的是解决已有技术中像差校正的自由度较少，成像质量差、低分辨率成像及色彩失真、造价高的问题，将提供一种适用于较高分辨率的全彩色扫描仪用光学镜头。
本实用新型的详细内容是它包括在镜筒内置有两个正光焦度弯月透镜，两个负光焦度透镜，以及光阑和四个隔圈，沿光轴依次非对称排列有正光焦度弯月透镜、负光焦度透镜、光阑、负光焦度透镜、正光焦度弯月透镜，并在正光焦度弯月透镜、负光焦度透镜及光阑之间分别置有四个隔圈，两个正光焦度弯月透镜和负光焦度透镜的非对称关系由其半径、间隔、材料根据扫描仪所要求的像质确定，光阑略偏向前组的正光焦度弯月透镜和负光焦度透镜，两个正光焦度弯月透镜具有适当的中心厚度。其中的两个正光焦度弯月透镜和两个负光焦度透镜分别采用不同折射率的玻璃互相匹配。
本实用新型的工作过程当外部的光源发出的光通过正光焦度弯月透镜和负光焦度透镜形成近平行光，经光阑到达负光焦度透镜，再经过正光焦度弯月透镜在像面处成像，从而得到较高分辨率的全彩色扫描仪用光学镜头。
由于本实用新型采用非对称排列正光焦度弯月透镜、负光焦度透镜以及光阑的形式，还采用中等折射率的光学材料，克服了已有技术像差校正的自由度较少，难以达到理想的高质量、高分辨率成像及色彩失真的问题，根据扫描仪的使用特点，将提供一种造价低、结构简单、加工容易；共轭矩短；镜头的相对孔径满足像面照度要求；严格校正畸变，校正色差，使整个视场具有比较一致的成象质量；同时，不仅在光电系统特征频率处有较高的光学传递函数值(MTF)，还要具有较高的在中低频处的光学MTF，以便提高低对比分辨能力，使扫描出的图像像质优良并保持丰富的层次且适用于较高分辨率全彩色扫描仪使用的光学镜头。本实用新型适合大批量生产，适用于600dpi和1200dpi的扫描仪属于家用或商用产品。
本实用新型的
图1是本实用新型的光学原理示意图图2是本实用新型的结构示意图本实用新型的参考实施例如图2所示包括正光焦度弯月透镜1、5和负光焦度透镜2、4，光阑3、镜筒6和隔圈7、8、9、10。它采用4片透镜即正光焦度弯月透镜1、5和负光焦度透镜2、4的玻璃材料均采用国产的常用玻璃。经优化设计光阑3略偏向前组即正光焦度弯月透镜1和负光焦度透镜2，形成一个非对称形式。正光焦度弯月正透镜1、5具有适当的中心厚度如附表1所示，中间的两个负光焦度透镜2、4采用高折射率玻璃；前后的两个正光焦度弯月透镜1、5采用不同折射率的玻璃，正光焦度弯月透镜1可选用高折射率的镧冕玻璃，正光焦度弯月透镜5选用较正光焦度弯月透镜1略低折射率的镧冕玻璃或冕系玻璃等，中间的两负光焦度透镜2、4可选用重火石或镧火石、钡火石玻璃与前后正光焦度弯月透镜1和5相匹配。镜筒6和隔圈7、8、9、10均采用铝制成。
正光焦度弯月透镜1、5可校正场曲；负光焦度透镜2、4的弯曲主要用来校正球差；光阑位置与负薄透镜的半径近似同心时可以校正像散；用光焦度的分配校正位置色差。这样，用初级像差就可以求解Topogon物镜的半部初始结构。考虑到加工装调成本，本设计未完全采用厚弯月正透镜校正场曲，而是仔细挑选玻璃，同时进行场曲和色差的平衡校正。
在用初级像差求解结构时，为了增大视场角，需减小与视场角有关像差及其高级量。在降低高级像差的前提下，把半部系统合成为对称系统，并进一步计算使初级像差与高级像差平衡，得到一个光阑3略偏向前组的非对称光学系统，则可以得到较好的计算结果。
参考实施例中选择物高为216mm、物距为-219.931mm、视场角为52°、焦距为36.5732mm、放大倍率为-0.189×。如下表1中正光焦度弯月透镜1、5，负光焦度透镜2、4，光阑3的面数按光路顺序依次为a、b、c、d、e、f、g、h、I。
本实用新型参考实施例的具体参数如下表1.
本实用新型参考实施例设计的结果如下表2.
附表3 附表4 附表权利要求1.一种适用于较高分辨率的全彩色扫描仪用光学镜头，它包括镜筒6、隔圈7、8、9、10，其特征在于还包括正光焦度弯月透镜1、5，负光焦度透镜2、4，以及光阑3，沿光轴依次非对称排列有正光焦度弯月透镜1、负光焦度透镜2、光阑3、负光焦度透镜4、正光焦度弯月透镜5，并在正光焦度弯月透镜1、5，负光焦度透镜2、4和光阑3之间分别置有隔圈7、8、9、10，正光焦度弯月透镜1、5和负光焦度透镜2、4的非对称关系由其半径、间隔、材料根据扫描仪所要求的像质确定，光阑3略偏向前组即正光焦度弯月透镜1和负光焦度透镜2，两个弯月正透镜1、5具有适当的中心厚度。
2.一种适用于较高分辨率的全彩色扫描仪用光学镜头，其特征在于两个正光焦度弯月透镜和两负光焦度透镜分别采用不同折射率的玻璃互相匹配，正光焦度弯月透镜1、5采用不同折射率的玻璃，正光焦度弯月透镜1选用高折射率的镧冕玻璃，正光焦度弯月透镜5选用较正光焦度弯月透镜1略低折射率的镧冕玻璃或冕系玻璃，同时中间的两负光焦度透镜2、4选用重火石或镧火石、钡火石玻璃与正光焦度弯月透镜1、5匹配。
专利摘要本实用新型涉及全彩色扫描仪用光学镜头,采用4片透镜简单结构,造价低、共轭矩短、相对孔径满足像面照度要求;严格校正畸变,校正色差,色彩失真小,使整个视场具有比较一致的成象质量;系统特征频率处和中低频处有较高的光学传递函数值(MTF),以提高低对比分辨能力,使扫描出的图像像质优良并保持丰富的层次且适用于较高分辨率全彩色扫描仪使用的光学镜头。本实用新型适合大批量生产,适用于600dpi和1200dpi的扫描仪属于家用或商用产品。
文档编号G06K9/20GK2485664SQ0122819
公开日2002年4月10日 申请日期2001年6月21日 优先权日2001年6月21日
发明者张新, 张建萍 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所