光扫描单元、采用该光扫描单元的成像设备和光扫描方法

专利名称：光扫描单元、采用该光扫描单元的成像设备和光扫描方法
技术领域：
本发明涉及一种光扫描单元、光扫描方法和采用该光扫描单元的成像设 备，更具体地讲，涉及一种使用包括镜面的扭转振荡器作为光偏转器来创建 正弦振荡的光扫描单元、 一种采用该光扫描单元的成像设备以及一种所述成 像设备使用的光扫描方法。
背景技术：
光扫描单元是将从光源发射的光扫描到暴露的表面上的光学装置。光扫 描单元用在利用电子摄影以在打印纸上获得图像的成像设备(例如，复印机、 打印机、传真机等)中。
最近，由于传统使用的多面镜的某些局限(例如，噪声及其对快速扫描 的响应速度)，提出了采用扭转振荡器(例如，微机电系统(MEMS)镜子) 创建正弦振荡的光扫描单元。与传统的多面镜相比，扭转振荡器可提供较低 噪声和较快响应。然而，由于在驱动扭转振荡器方面的限制，导致可能难以 增大偏转角。在多面镜的情况下，最大偏转角可以是大约45度。然而，扭转 振荡器的最大振荡角通常大大小于约45度。此外，扭转振荡器的小的振荡角 可导致例如由于暴露表面的中心和边缘之间的F数之差所引起的光点大小不 一致。具体地讲，为了相对于具有正弦轨迹的扫描光线以相等的间隔将光扫 描在暴露的表面上，可能需要用于创建反正弦光线形状的逆补偿光学透镜。 关于这一点，随着扭转振荡器的振荡角的增加，逆补偿光学透镜的设计可变 得更容易。然而，由于扭转振荡器的仪器限制，导致难以增加扭转振荡器的 振荡角
发明内容
本公开的一方面提供了一种能够以大于扭转振荡器的振荡角的偏转角偏 转光束的光束扫描单元。还公开了一种利用所述光扫描单元的成像设备和光 扫描方法。
根据本发明的一方面，提供了一种光扫描单元，该光扫描单元包括光 源单元，被配置为发射准直光束；光束偏转器，偏转准直光束，所述光束偏 转器可包括被配置为振荡的镜面，光源单元可被配置为振荡，以使准直光束 在其入射角与镜面的振荡同步地改变的同时被入射到光束偏转器上。
光源单元可包括光源和用于使从光源接收的光束准直的准直透镜，该准 直透镜可被配置为与镜面的振荡同步振荡。
准直透镜可在与透射通过准直透镜的光束的光路基本垂直的方向上振
光源单元可包括光源；准直透镜，使从光源发射的光束准直；和支架， 整体地支撑光源和准直透镜，光源单元可被配置为与光束偏转器的镜面的振 荡同步振荡。
光束偏转器可包括扭转振荡器，所述扭转振荡器包括镜面，被配置为 振荡以创建正弦振荡；和扭转支撑件，支撑镜面。
所述光扫描单元还可包括入射角补偿透镜，对准直光束的传播路径的 角度进行补偿，以使准直光束被引导向光束偏转器的镜面的中心。
入射角补偿透镜可包括至少两个透镜。
入射角#卜偿透镜可包括第 一部分透镜和第二部分透镜，布置第 一部分透 镜以使其焦点位于光源单元的视场产生原点，布置第二部分透镜以使其焦点 位于光束偏转器的镜面的中心。
第 一部分透镜和第二部分透镜之间的距离可等于或小于第 一部分透镜的 焦距和第二部分透镜的焦距之和。
所述光扫描单元还可包括柱面透镜，所述柱面透镜在与扫描方向垂直的 副扫描方向上聚焦入射在光束偏转器上的准直光束，其中，沿所述扫描方向 扫描光束偏转器偏转的光束。
所述光扫描单元还可包括聚焦光学部件，将光束偏转器偏转的光束聚 焦在暴露的表面上。
聚焦光学部件可包括正弦轨迹补偿透镜，将光束偏转器偏转的光束补 偿成具有反正弦形状的光束，从而光束偏转器偏转的光束以相等的间隔被扫描在所述暴露的表面。
根据本发明的另一方面，提供了一种成像设备，所述成像设备包括光扫 描单元和暴露的表面，光扫描单元扫描的光束入射在该暴露的表面上，所述
光扫描单元可包括光源单元，被配置为发射准直光束；光束偏转器，偏转 准直光束，所述光束偏转器可包括被配置为振荡的镜面，光源单元可被配置 为振荡，以使准直光束在其入射角与镜面的振荡同步地改变的同时入射到光 束偏转器上。
光扫描单元可包括入射角补偿透镜，对准直光束的传播路径的角度进 行补偿，以使准直光束被引导向光束偏转器的镜面的中心。
所述成像设备还可包括聚焦光学部件，将光束偏转器偏转的光束聚焦 在所述暴露的表面上。
根据本发明的另一方面，提供了一种光扫描方法，所述光束扫描方法包 括从光源单元发射准直光束；使光束偏转器振荡，以将来自光源的准直光 束扫描在暴露的表面上，发射准直光束的步骤可包括与光束偏转器的振荡 同步地振荡来自光源的准直光束的路径，以使来自光源的准直光束的传播路 径的角度与光束偏转器的振荡同步改变。
发射准直光束的步骤可包括对准直光束的传播路径的角度的改变进行 补偿，以使准直光束朝着光束偏转器的中心传播。
由光束偏转器偏转的偏转光束可具有正弦轨迹。
所述方法还可包括将偏转光束聚焦到所述暴露的表面上。
将光束聚焦的步骤可包括通过对偏转光束应用反正弦整形来对正弦轨 迹的偏转光束进行补偿。
根据本发明的另一方面，提供了一种光扫描单元，所述光扫描单元包括 光源单元，被配置为发射准直光束；具有可移动部分的光束偏转器，该可移 动部分被配置为移动以在扫描方向上偏转由光源单元发射的准直光束，光源 单元被配置为使得从光源单元发射的准直光束的发射角与光束偏转器的可移 动部分的移动同步变化。
光源单元的至少一部分可被配置为在运动范围内移动，光束偏转器的可 移动部分可包括反射镜，该反射镜被配置为在振荡范围内振荡，以在偏转角
范围内偏转入射到其上的准直光束，偏转角的范围内的最大值0M可满足关
系 M = 2eM + (p2,其中，eM表示处于振荡范围的中点的反射镜和处于振荡范围的上限的反射镜之间的角度，(p2表示当光源单元的所述至少 一部分处于 移动范围的中点时准直光束入射到反射镜上的第 一入射角和当光源的至少一 部分在移动范围的上限时准直光束入射到反射镜上的第二入射角之差。
所述光扫描单元还可包括入射角补偿透镜，布置在光源单元和光束偏 转器之间，入射角补偿透镜包括第一部分透镜和第二部分透镜，布置第一部 分透镜以使其焦点位于光源单元的视场产生原点，布置第二部分透镜以使其 焦点位于光束偏转器的反射镜的中心，反射镜的范围的最大值0M可满足关
系0M二2eM + cp, xFl/F2，其中，化表示当光源单元的所述至少一部分在运 动范围的中点时从光源发射的准直光束的第 一发射角和当光源单元的所述至 少一部分在运动范围的上限时从光源发射的准直光束的第二发射角之差， Fl/F2表示所述第 一部分透镜的焦距和所述第二部分透镜的焦距之比。
光束偏转器可包括扭转振荡器，所述扭转振荡器包括在扭转支撑件上支 撑的反射镜，该反射镜以正弦轨迹偏转入射到其上的准直光束。
所述光扫描单元还可包括聚焦光学部件，所述聚焦光学部件包括正弦 轨迹补偿透镜，执行由光束偏转器偏转的准直光束的反正弦整形，以使光束 偏转器偏转的光束在扫描方向上以相等的间隔被扫描。
根据本发明，光扫描单元、采用该光扫描单元的成像设备和光扫描方法 可具有以下和/或其他优点。
第一，光束偏转器获得的最大偏转角可大于光束偏转器的最大振荡角。
第二，通过增大从光束偏转器可获得的最大偏转角，可更容易地对用于 以相等间隔扫描光的补偿透镜进行光学设计。
第三，通过增大从光束偏转器可获得的最大偏转角，采用所述光扫描单 元的成像设备的制造尺寸可减'J 、。


通过参照附图对本发明的几个实施例进行的详细描述，本公开的各种特
征和优点将变得更清楚，其中
图1示出根据本发明实施例的光扫描单元的光学配置。
图2是根据本发明实施例的可在图1的光扫描单元中使用的扭转振荡器
的示意性透^L图3示出根据本发明实施例的当扭转振荡器处于原始位置时的光学配置和光路；
图4示出根据本发明实施例的当扭转振荡器从原始位置逆时针旋转时的 光学配置和光路；
图5示出根据本发明实施例的当扭转振荡器从原始位置顺时针旋转时的 光学配置和光路；
图6是用于正弦补偿透镜的变形的补偿量关于扭转振荡器的偏转角的曲
线图7示出根据本发明的另 一 实施例的光扫描单元的光学配置；
图8示出根据本发明实施例的可在图7的光扫描单元中使用的光源单元；
图9至图11示出根据本发明实施例的图7的光扫描单元的操作。
具体实施例方式
现在将详细阐述本发明的实施例，本发明的示例在附图中示出，其中， 相同的标号表示相同的部件。尽管用详细的结构和部件描述了所述实施例以 有助于全面理解所述实施例的各种应用和优点，^a应该清楚，可不用那些特 定详细的细节来实现所述实施例。另外，没有详细描述已知功能或结构，以 避免不必要的细节使描述不清晰。还应该注意，在附图中，特征的尺寸不是 真实的比例，为了使得更好地理解，特征的尺寸可能被夸大。 图1示出根据本发明实施例的光扫描单元100的光学配置。 参照图1，光扫描单元100可包括光源单元110，发射准直光束；入射 角补偿透镜150，补偿准直光束的视场角(field angle );柱面透镜160,在副 扫描方向上聚焦准直光束；和扭转振荡器170,使准直光束偏转，并扫描准 直光束。
光源单元110可包括光源120和准直透镜130。 光源120可以是例如发射激光束的半导体激光二极管。 准直透镜130使从光源120发射的光束准直。如图3所示，可将准直透 镜130的光接收表面处的焦点位置设置于光源120的原点。在图3中，用"fl" 指示准直透镜130的焦距。根据实施例，可驱动准直透镜130使其与扭转振 荡器170的振荡"A"同步地振荡。可通过例如使用利用电磁力的致动器来 实现准直透镜130的振荡"B"。
可在与准直光束的光路垂直的方向上创建准直透镜130的振荡"B"。由于准直透镜130的振荡"B"，导致入射到扭转振荡器170上的准直光束与扭 转振荡器170的振荡"A"同步振荡，并因此改变准直光束的入射角，从而 增大扭转振荡器170的偏转角，稍后将对此进行更详细描述。将参照图3至 图5更详细地描述准直透镜130的振荡"B"。
由于准直透镜130的振荡"B"引起准直光束的光路的角度改变，所以入 射角补偿透镜150对准直光束的光路的角度改变进行补偿，以使振荡的准直 光束向着扭转振荡器170的镜面中心传播。根据实施例，入射角补偿透镜150 可包括至少两个透镜，例如，构成4F系统的第一部分透《竟151和第二部分透 镜152。参照图3，将光接收侧的第一部分透镜151的焦点位置设置于产生视 场的准直透镜130的原点，即光源单元110的视场产生原点。另外，将光发 射侧的第二部分透镜152的焦点位置设置于扭转振荡器170的镜面的中心。 用"F1"指示第一部分透镜151的焦距，用"F2"指示第二部分透镜152的 焦距。第一部分透镜151和第二部分透镜152之间的间隔"D"可优选为等 于或小于第一部分透镜151和第二部分透镜152的焦距之和的值。构成4F系 统的入射角补偿透镜150将图像(即，光束)从准直透镜130传送到扭转振 荡器170的镜面。图像的大小会根据F1/F2之比而改变。尽管在该实施例中， 为了使扭转振荡器170的大小最小而优选设置了入射角补偿透镜150，但入 射角补偿透镜150不是必需的，在其他实施例中可以省略。
光源单元110的振荡"B"或入射角补偿透镜150的折射影响扭转振荡器 170的扫描方向。由光源单元110的振荡"B，'以及入射角补偿透镜150的折 射引起的扭转振荡器170所扫描的光束的光路变化可沿着扫描面发生，其中， 来自扭转振荡器170的光束沿所述扫描面扫描。图1和图3至图5中的每一 个示出关于扫描面的光学配置。
柱面透镜160在副扫描方向上具有折光力(refractive power )，从而在副 扫描方向上准直光束被聚焦到扭转振荡器170的镜面上。副扫描方向表示与 扭转振荡器170的扫描方向垂直的方向，即与扫描面垂直的方向。由于柱面 透镜160关于扭转振荡器170的扫描方向不具有折光力，所以柱面透镜160 不影响由光源单元110的振荡"B"和入射角补偿透镜150的折射导致的扫描 面上准直光束的光路变化。尽管进行了显示和描述，但柱面透镜160在实施 该实施例时不是必需部件，可以纟皮省略。此外，柱面透镜160是通常用于成 像设备(例如，打印机)中的光学部件，对本领域的技术人员而言是公知的，其详细描述没有必要。
扭转振荡器170使准直光束偏转，并扫描准直光束，扭转振荡器170是 光束偏转器的示例。
图2示出根据本发明实施例的扭转振荡器170。参照图2,扭转振荡器 170可包括镜子171,悬在基底175上方；支撑件176,支撑镜子171的一 端；扭力弹簧172，连接在镜子171和支撑件176之间，以支持镜子171的 摇摆运动；多个可移动梳状电极173，形成于镜子171的两个侧表面上，从 镜子171的侧表面垂直伸出；和多个固定梳状电极174,在与基底175垂直 的方向上形成于基底175上。交替布置可移动梳状电极173和固定梳状电极 174。扭转振荡器170通过可移动梳状电极173和固定梳状电极174之间的静 电力将镜子171倾斜到一侧，并利用由扭力弹簧172的弹性模量产生的恢复 力使镜子171恢复回原始位置。因此，由于扭转导致镜子171振荡，从而创 建正弦振荡。尽管在当前实施例中，将扭转振荡器170作为光束偏转器的示 例进行了描述，但本发明不限于此。在可选择的实施例中可使用其他的光束 偏转器，以提高正利用的光束偏转器的最大偏转角。
扭转振荡器170的振荡频率与镜子171的尺寸有关。扭转振荡器170的 振荡频率随着镜子171的尺寸增加而减小。当在诸如需要快速打印的打印机 的成像设备中使用光扫描单元100时，可使镜子171的大小最小，以实现高 的振荡频率。为此，在当前实施例中，可设置入射角补偿透镜150。入射角 补偿透镜150对振荡的准直光束的光路的角度进行补偿，以使振荡的准直光 束向扭转振荡器170的镜子171的中心传播，从而允许镜子171的大小减小。 另外，由于扭转振荡器170的振荡角的增加可能存在极限，所以可使准直透 镜130与扭转振荡器170的振荡"A"同步振荡。因此，可获得等于或大于 扭转振荡器170的振荡角的偏转角。
聚焦光学部件190是将扭转振荡器170偏转的光束聚焦到暴露的表面200 上的光学透镜。在当前实施例中，将扭转振荡器170用作光束偏转器。在这 方面，扭转振荡器1.70偏转的光束遵循正弦轨迹。因此，聚焦光学部件190 可以是正弦轨迹补偿透镜，即将扭转振荡器170偏转的光束补偿成具有反正 弦形状的光束从而在暴露的表面200上以相等间隔扫描偏转的光束的反正弦 透镜。例如，在申请人为佳能等人的第7,184,187号美国专利中公开了反正弦 透镜的示例，该专利的实体通过引用包含于此。因为对本领域的技术人员而言，反正弦透镜是公知的，所以其详细描述是不必要的，因此将省略其详细描述。
现在将参照图3至图5描述根据实施例的光扫描单元的操作。
图3示出扭转振荡器170在其原始位置的情况。图4示出扭转振荡器170
从原始位置逆时针旋转的情况。图5示出扭转振荡器170从原始位置顺时针
旋转的情况。
参照图3，扭转振荡器170和准直透镜130在其原始位置，例如，在振 荡范围内的中心位置。从光源120发射的光束"L"透射通过在其原始位置的 准直透镜130，被准直成光束"L1",透射通过入射角补偿透镜150,并被扭 转振荡器170反射。此时，从准直透镜130到扭转振荡器170的光束"L1" 的路径与入射角补偿透镜150(例如，第一部分透镜151和第二部分透镜152 ) 的光轴"C"平行。
参照图4,随扭转振荡器170逆时针(A')旋转，准直透镜130与扭转振 荡器170同步移动，从而准直透镜130向上振荡距离"dl"。在图4中，虛线 指示的扭转振荡器170表示处于原始位置的扭转振荡器170。当准直透镜130 向上移动时，入射到准直透镜130上的光束"L"被准直成向上相对于光轴"C" 倾斜第一视场角"cpl"而传播的光束"L2"。由下面的等式1近似给出第一视 场角"cpl",其中，"fl"是准直透镜130的焦距，"dl"是准直透镜130的振 荡量。
被准直成在倾斜方向传播的光束的光束"L2"通过入射角补偿透镜150 被透射向扭转振荡器170。如前所述，入射角补偿透镜150中包括的第一部 分透镜151和第二部分透镜152可构成4F系统，并将来自准直透镜130的光 束传送到扭转振荡器170的镜面。同时，透射通过入射角补偿透镜150的准 直光束"L2"沿朝向扭转振荡器170的镜子171的中心的方向传播。入射到 扭转振荡器170上的光束的第二视场角"cp2"可根据第一部分透镜151和第 二部分透4竟152的比Fl/F2而改变，下面的等式2近似^^出了第二^L场角 "cp2'，。<formula>formula see original document page 13</formula>以第二视场角"cp2"入射到扭转振荡器170上的光束"L2"在以等于或 大于扭转振荡器170的振荡角的角度被偏转的同时被反射。下面等式3给出 了在扭转振荡器170上被偏转的光束"L2"的最大偏转角"0m",其中，扭 转振荡器170的最大振荡角是0M。
<formula>formula see original document page 13</formula>
在等式3中，最大偏转角0M表示在扭转振荡器170的镜子171 (参看图 2)从原始位置振荡到一侧的情况下的偏转角，因此，右振荡和左振荡二者的
总偏转角是0M的二倍。
参照图5，随扭转振荡器170顺时针(A")旋转，准直透镜130与扭转 振荡器170同步地向下振荡了距离"dl" (B")。在图5中，用虚线指示的扭 转振荡器170表示处于原始位置的扭转振荡器170。当准直透镜130向下移 动时，入射到准直透镜130上的光束"L"被准直成向下相对于光轴"C"倾 斜第一视场角"(pl"而传播的光束"L3"。由上面的等式1给出第一视场角"(pl"。 被准直成向下倾斜的平行光束的光束"L3"通过入射角补偿透镜150透射向 扭转振荡器170。透射通过入射角补偿透镜150的准直光束"L3"沿着向扭 转振荡器170的镜子171的中心的会聚方向传播。由上面的等式2给出入射 到扭转振荡器170上的光束的第二视场角"cp2"。由上面的等式3给出相对于 扭转振荡器170的最大振荡角"eM"的最大偏转角"0M"。
扭转振荡器170的镜子171创建正弦振荡。在这方面，被扭转振荡器170 振荡并从扭转振荡器170反射的光束以由下面的等式4给出的角振荡。<formula>formula see original document page 13</formula>
上面的角"0"是在镜子171相对于其原始位置在一个方向上倾斜的情 况下的偏转角。
如上参照图3至图5所描述的，准直透镜130与扭转振荡器170的振荡 同步振荡，因此，关于扭转振荡器170的最大偏转角"0M"是扭转振荡器170的最大斗展荡角"eM'，与(pl x Fl/F2之和，乂人而总偏摔争角增力口了 2 x cpl x Fl/F2。 图6是根据本发明实施例的用于正弦补偿透镜的变形的补偿量"dy/de" 关于扭转振荡器170的偏转角的曲线图。例如，假设扭转振荡器的振荡角是 23°，准直透镜的焦距是10mm,准直透镜130的振荡距离"dl"是0.4mm， 入射角补偿透镜150 (即，第一部分透镜151和第二部分透镜152)的Fl/F2 是1,则cpl = cp2 = 2.3。。 cpl和cp2之和表示偏转角相对于扭转振荡器的振荡 角增加了 4.6°。参照图6，可以看出，用于正弦补偿透镜的变形的补偿量"dy/de" 随扭转振荡器170的偏转角的增加而减小。随着补偿量"dy/de"减小，设计 正弦补偿透镜可变得更容易。
图7示出根据本发明的另一实施例的光扫描单元300的光学配置。 参照图7,光扫描单元300包括光源单元310，发射准直光束；入射角 补偿透镜150,对准直光束的视场角进行补偿；柱面透镜160,在副扫描方向 上聚焦准直光束；和扭转振荡器170，偏转并扫描准直光。参照图8，光源单 元310包括光源320;准直透镜330,对从光源320发射的光束进行准直； 和支架340,整体地支撑光源320和准直透镜330。光源单元310可被制造成 集成结构，并由于光源单元310的倾角而改变准直光束的方向。可通过使用 最近被广泛使用的微机电系统(MEMS)技术来将具有集成结构的光源单元 310制造成紧凑结构。例如，当使用MEMS技术来制造光源单元310时，可 使用半导体激光二极管(例如，边缘发射类型激光二极管或垂直腔面发射激 光器(VCSEL))作为光源320,并可使用微透镜作为准直透镜330。
再参照图7，可驱动光源单元310使其与扭转振荡器170的振荡"A"同 步地倾斜振荡。可通过利用电磁力的致动器来驱动具有集成结构的光源单元 310。根据实施例，当使用MEMS技术制造光源单元310时，可通过与驱动 扭转振荡器170的方式类似的静电方式来驱动光源单元310。应用光源单元 310的倾斜振荡"B",以使入射到扭转振荡器170上的准直光束与扭转振荡 器170的振荡同步振荡，从而改变入射到扭转振荡器170上的准直光束的入 射角。在当前实施例中，由于光源单元310倾斜振荡，所以光源单元310可 直接改变入射角。因此，容易增加入射角的改变，通过增加的入射角的改变， 可提高扭转振荡器170的偏转角的增加。
入射角补偿透镜150对准直光束的路径的角度进行补偿，以使振荡的准 直光束向扭转振荡器170的镜面中心传播。应用柱面透镜160，从而在副扫描方向上将准直光束聚焦到扭转振荡器170的镜面上。扭转振荡器170偏转 并扫描准直光束。聚焦光学部件190将从扭转振荡器170偏转的光束聚焦在 暴露的表面200上。在当前实施例中，除了光源单元310之外，光学配置与 图1中的相同，因此将不重复对两个实施例的共同的部件的描述。 接着，将参照图9至图11描述图7的光扫描单元的操作。 图9示出扭转振荡器170处于其原始位置的情况。图IO示出扭转振荡器 170从原始位置逆时针旋转的情况。图11示出扭转振荡器170从原始位置顺 时针旋转的情况。
参照图9，光源单元310和扭转振荡器170处于它们各自的原始位置， 即振荡范围内的中心位置。来自光源单元310的准直光束"L1"透射通过入 射角补偿透镜150,从而入射到扭转振荡器170上。在这种配置中，准直光 束"L1"的路径与入射角补偿透镜150的光轴"C"平行。
参照图10，随扭转振荡器170从原始位置逆时针(A，)旋转，光源单元 310与扭转振荡器170同步地向上倾斜振荡(B，)。在图10中，用虚线指示 的扭转振荡器170表示处于原始位置的扭转振荡器170。从光源单元310向 上倾斜(即，在发散方向上)传播的准直光束"L2" 通过入射角补偿透镜 150向扭转振荡器170透射。透射通过入射角补偿透镜150的准直光束"L2" 在朝向扭转振荡器170的镜子171的中心的会聚方向上传播。倾斜入射到扭 转振荡器170上的光束"L2"以等于或大于扭转振荡器170的振荡角的角度 被偏转，并从扭转振荡器170反射。由上面的等式3给出被扭转振荡器170 偏转的光束"L2"的最大偏转角"0M"。
参照图11，随扭转振荡器170从原始位置顺时针(A")旋转，光源单元 310与扭转振荡器170同步地向下倾斜振荡。在图ll中，用虚线指示的扭转 振荡器170表示处于原始位置的扭转振荡器170。从光源单元310向下发射 的准直光束"L3"沿光轴"C"在朝着扭转振荡器170的方向上透射通过入 射角补偿透镜150。透射通过入射角补偿透镜150的准直光束"L3"在朝着 扭转振荡器170的镜子171的中心的会聚方向上传播。向上倾斜入射到扭转 振荡器170上的准直光束"L3"以等于或大于扭转振荡器170的振荡角的角 度被偏转，并从扭转振荡器170反射。由上面的等式3给出关于最大振荡角
0M的最大偏转角" M"。
当扭转振荡器170的镜子171创建正弦振荡时，从扭转振荡器170反射的光束以上面等式4给出的角度"0"振荡。
参照图l或图7,可在利用电子摄影在打印纸上获得图像的成像设备(例
如，复印机、打印机、传真机等)中使用光扫描单元100或300。例如，暴 露的表面200可以是诸如感光鼓的感光介质。在这种情况下，在一个方向上 移动暴露的表面200，并通过光扫描单元100或300扫描的光束在暴露的表 面200上形成静电潜像。可通过显影剂单元(未示出)提供的墨粉将在暴露 的表面200上形成的静电潜像显影为可见图像。
此外，可在将激光束扫描在屏幕上以在屏幕上显示图像的成像设备(例 如，激光显示设备)中使用光扫描单元100或300。在这种情况下，暴露的 表面200可以是屏幕，光扫描单元100或300可用于水平扫描或垂直扫描。
在根据这里描述的实施例的成像设备中，可通过采用光扫描单元100或 300来增大偏转角。因此，正弦补偿透镜的设计可更容易，并可减小光扫描 单元100或300和暴露的表面200之间的距离，从而获得紧凑并且薄的结构。
由于对于本领域的普通技术人员而言，成像设备的其他方面是公知的， 所以这里其详细描述是不必要的。
尽管参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了光扫描单元、采用该 光扫描单元的成像设备和光扫描方法，但本领域的普通技术人员将明白，在 不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节方 面进行各种修改。
权利要求
1、一种光扫描单元，包括光源单元，被配置为发射准直光束；光束偏转器，偏转准直光束，所述光束偏转器包括被配置为振荡的镜面，其中，光源单元被配置为振荡，以使准直光束在其入射角与镜面的振荡同步地改变的同时入射到光束偏转器上。
2、 如权利要求1所述的光扫描单元，其中，光源单元包括光源和用于使 从光源接收的光束准直的准直透镜，该准直透镜被配置为与镜面的振荡同步 振荡。
3、 如权利要求2所述的光扫描单元，其中，准直透镜在与透射通过准直 透镜的光束的光路垂直的方向上振荡。
4、 如权利要求1所述的光扫描单元，其中，光源单元包括光源；准直 透镜，使从光源发射的光束准直；和支架，整体地支撑光源和准直透镜，光 源单元被配置为与镜面的振荡同步振荡。
5、 如权利要求1所述的光扫描单元，其中，光束偏转器包括扭转振荡器， 所述扭转振荡器包括镜面，被配置为振荡以创建正弦振荡；和扭转支撑件， 支撑镜面。
6、 如权利要求1所述的光扫描单元，还包括入射角补偿透镜，对准直 光束的传播路径的角度进行补偿，以使准直光束被引导向光束偏转器的镜面 的中心。
7、 如权利要求6所述的光扫描单元，其中，入射角补偿透镜包括至少两 个透镜。
8、 如权利要求7所述的光扫描单元，其中，入射角补偿透镜包括第一部 分透镜和第二部分透镜，布置第 一部分透镜以使其焦点位于光源单元的视场 产生原点，布置第二部分透镜以使其焦点位于光束偏转器的镜面的中心。
9、 如权利要求8所述的光扫描单元，其中，第一部分透镜和第二部分透 镜之间的距离等于或小于第 一部分透镜的焦距和第二部分透镜的焦距之和。
10、 如权利要求1所述的光扫描单元，还包括柱面透镜，在与扫描方 向垂直的副扫描方向上聚焦入射到光束偏转器上的准直光束，其中，光束偏 转器偏转的光束沿所述扫描方向扫描。
11、 如权利要求1所述的光扫描单元，还包括聚焦光学部件，将光束 偏转器偏转的光束聚焦在暴露的表面上。
12、 如权利要求11所述的光扫描单元，其中，聚焦光学部件包括正弦 轨迹补偿透镜，将光束偏转器偏转的光束补偿成具有反正弦形状的光束，以 使得光束偏转器偏转的光束以相等的间隔被扫描到暴露的表面。
13、 一种成像设备，包括: 如权利要求1所述的光扫描单元；暴露的表面，光扫描单元扫描的光束入射在该暴露的表面上。
14、 如权利要求13所述的成像设备，其中，光扫描单元包括入射角补 偿透镜，对准直光束的传播路径的角度进行补偿，以使准直光束被引导向光 束偏转器的镜面的中心。
15、 如权利要求13所述的成像设备，还包括聚焦光学部件，将光束偏 转器偏转的光束聚焦到所述暴露的表面上。
16、 一种光扫描方法，包4舌 从光源单元发射准直光束；使光束偏转器振荡，以将来自光源的准直光束扫描到暴露的表面上， 其中，发射准直光束的步骤包括与光束偏转器的振荡同步地振荡来自光源的准直光束的路径，以使来自光源的准直光束的传播路径的角度与光束偏转器的振荡同步改变。
17、 如权利要求16所述的方法，还包括对准直光束的传播路径的角度 的改变进行补偿，以使准直光束朝着光束偏转器的中心传播。
18、 如权利要求16所述的方法，其中，由光束偏转器偏转的偏转光束具 有正弦轨迹。
19、 如权利要求16所述的方法，还包括 将偏转光束聚焦到所述暴露的表面上。
20、 如权利要求19所述的方法，其中，将光束聚焦的步骤包括 通过对偏转光束应用正弦整形来对正弦轨迹的偏转光束进行补偿。
21、 一种光扫描单元，包括 光源单元，被配置为发射准直光束；具有可移动部分的光束偏转器，该可移动部分被配置为移动以在扫描方 向上偏转由光源单元发射的准直光束，束偏转器的可移动部分的移动同步变化。
22、 如权利要求21所述的光扫描单元，其中，光源单元的至少一部分#皮配置为在运动范围内移动，光束偏转器的可移动部分包括反射镜，该反射镜被配置为在振荡范围内振荡，以在具有最大值 M的偏转角范围内偏转入射到其上的准直光束，其中，0M满足 0M = 29M + (p2，其中，0M表示处于振荡范围的中点的反射镜和处于振荡范围的上限的反 射镜之间的角度，(p2表示当光源单元的所述至少 一部分处于运动范围的中点 时准直光束入射到反射镜上的第 一入射角与当光源单元的所述至少 一部分处 于运动范围的上限时准直光束入射到反射镜上的第二入射角之差。
23、 如权利要求22所述的光扫描单元，还包括入射角补偿透镜，布置在光源和光束偏转器之间，入射角补偿透镜包括 第 一部分透镜和第二部分透镜，布置第 一部分透镜以使其焦点位于光源单元 的视场产生原点，布置第二部分透镜以使其焦点位于光束偏转器的反射镜的 中心，其中，最大值G)M满足 0M^20M + q)j x Fl/F2，其中，cp,表示当光源单元的所述至少一部分在运动范围的中点时从光源 发射的准直光束的第一发射角与当光源单元的所述至少一部分在运动范围的 上限时从光源发射的准直光束的第二发射角之差，Fl/F2表示所述第一部分透 镜的焦距和所述第二部分透镜的焦距之比。
24、 如权利要求21所述的光扫描单元，其中，光束偏转器包括扭转振荡 器，所述扭转振荡器包括在扭转支撑件上支撑的反射镜，该反射镜以正弦轨 迹偏转入射到其上的准直光束。
25、 如权利要求24所述的光扫描单元，还包括聚焦光学部件，所述聚焦光学部件包括正弦轨迹补偿透镜，执行由光 束偏转器偏转的准直光束的反正弦整形，以使光束偏转器偏转的光束在扫描 方向上以相等的间隔被扫描。
全文摘要
公开了一种光扫描单元、采用该光扫描单元的成像设备和光扫描方法，所述光扫描单元包括光源单元，发射准直光束；光束偏转器，偏转并扫描准直光束，所述光束偏转器具有振荡的镜面。可使光源单元与光束偏转器的振荡同步振荡，以使光束偏转器上的准直光束的入射角与光束偏转器的振荡同步改变，从而允许增大光束偏转器偏转并扫描的光束的最大偏转角。
文档编号G02B26/10GK101551521SQ20091012883
公开日2009年10月7日 申请日期2009年3月17日 优先权日2008年4月4日
发明者崔祐硕, 崔钟喆 申请人:三星电子株式会社