专利名称:积分式聚光器的制作方法
本发明涉及一种对光电转换器中因光敏层局部区域灵敏度的不同而引起的干扰求平均的装置。
在诸如扫描器，印刷制版机，传真机等电子复制技术设备中，使照明反射图象的反射光或通过透明图象的透射光经过一个光学会聚系统照射于例如光电倍增管那样的光电转换器的光敏层上。对原版图象的线性扫描，要求图象和扫描系统作对应的相对运动。由于光路中光阑的作用，经常只有一个小象点的光线照射在光接收器的光敏层上。
实践表明，光电转换器的光敏层，特别是光电倍增管的光阴极，其灵敏度是随地点而有起伏的。图1是光电倍增管阴极灵敏度分布的一个测量结果实例(E＝灵敏度)。
如果使一个象点精确聚焦于光接收器上，由于震动、摆动和热膨胀等原因引起的光接收器最微小的局部移动，均会使焦点落于灵敏度不同的区域，使图象的再记录产生显著的干扰。适如光敏层明显污染时所发生的干扰一样。
一个解决办法是，将光接收器置于这样远的位置上，即，使扫描束展开到几乎照满全部光敏层，这样就可用取平均的方法来消除上述误差。然而，这种方法在实际上往往并不适用。为了适用于各种不同的工作状态(扫描尺度和扫描精度的变化等)，必须使这个光学系统的孔径在很大的范围(1∶100左右)内变化。因此，感光层上的照明区域大小也必须作相应的变化，通常，这只有采用昂贵的光学或机械的措施，如用调节范围极大的变焦光学系统或者沿光轴移动光接收器，才能得到补偿。
也曾试图用形成弥散圆斑的办法来平均光接收器的上述这种缺点。但是，这也是不完善的。在弥散作用不大、孔径角相当小的情况下，弥散圆斑总呈“棒槌”状，而在散射作用足够大时，由于吸收和背向散射的作用，会引起不可容许的大量光损失。
利用蜂房式聚光器来使光束分散地照射在光敏面上的办法也不适用于这里所讨论的情况，这是因为上述光束截面的变化也要求数量不同的单个聚光器，因而作用在光敏层上的光点数也不同。
本发明的任务在于提出一种装置，在没有显著光损失且与照射束截面无关的情况下，入射光点在光敏层上呈诸如圆环状的连续迹线以平均光敏层灵敏度变化的影响。
本发明采用对于光电转换器中，因光敏层局部灵敏度不同而引起的干扰取平均值的方法，在转换器的照射光路中放置一个实际上是园盘形的聚光器，它的非球面弯曲边界面是轮环的一部分，其r＞R，表面的穿透交叉点位于光路的光轴上，而形成的园环状焦线所处的平面位于或紧接于转换器的光敏层。这种聚光器至少由三个焦距相等，其曲率轴位于一个平面内的扇形柱透镜组成。“单个扇形”具有相同的等边三角形的形状，“单个扇形”的弯曲面在该系统光轴的一个点上互相穿透。聚光器的径向截面上拱形面的边界线可以用一个不同于园形的园锥截面来表示。并且，可用一种扇形透镜(其曲率轴为一直线，其法向截面由不同于园形的另一种园锥截面限制)来代替扇形柱透镜。
下面利用图1～4对本发明作进一步的说明。
它们是
图1，一个灵敏度分布的图例。
图2，一个根据本发明的聚光器截面。
图3，细光束和大光束的光路。
图4，根据本发明的由“单个扇形”组成的聚光器及其截面。
根据本发明的一种装置，如图2所示，在最简单的情况下由一个用光折射材料制成的圆盘体，它的一个边界面是一简单的平面。另一个边界面不是球面，其外形为轮环的一部分，而r＞R。如图3所示，光束2，2a自右方照射于光敏层3，这种聚光器产生一个园环状焦线，这个焦线的形状和尺寸与照射束的截面大小无关。如图1所示，因为这种焦线总是使光敏层上相同的区域平均地照明，所以对光敏层的不同灵敏度求积分，而与光束截面无关。在图3中，光轴上方是细照射光束2的光路图，而光轴下面则是大截面光束2a的照射情况。
图4表示一种具有相同平均作用的聚光器，它至少由三个相同的扇形柱状透镜组成，其拱形表面互相穿透，并在该系统的光轴上有一个共同点。在这种情况下，光敏层上的聚焦线是一个多角形，它的角数等于扇形柱透镜的数目。
将上述这种聚光器置于转换器的照明光路中，使其连续焦线位于光敏层的平面上。轻度的失焦可再次提高积分的作用，但必须随时注意，当工作状态变化时，也就是说在束截面或大或小的情况下，总须使全部光流量照射于光敏层上。
与普通非球面透镜相似，聚光器也可具有这样的形状，如图4所示，聚光器的拱形边的径向截面也可用不同于圆形的圆锥截面来表示。
本发明的应用范围并不限于电子复制技术中所用的装置。本发明更可成功地用于所有在精密光测量中上述光电转换器的缺点将影响测量结果的场合。
权利要求
1.一种对于光电转换器中因光敏层局部灵敏度不同而引起的干扰取平均值的装置，其特征在于，在转换器的照射光路中放置一个实际上是圆盘形的聚光器，它的非球面弯曲边界面是轮环的一部分，其r＞R，表面的穿透交叉点位于光路的光轴上，而形成的圆环状焦线所处的平面位于或紧接于转换器的光敏层。
2.一种对于光电转换器中因光敏层局部灵敏度不同而引起的干扰取平均值的装置，其特征在于，在转换器的照射光路中放置一个实际上是圆盘形的聚光器，这种聚光器至少由三个焦距相等，其曲率轴位于一个平面内的扇形柱透镜组成;其特征并在于，“单个扇形”具有相同的等边三角形的形状;其特征也在于，“单个扇形”的弯曲面在该系统光轴的一个点上互相穿透;其特征还在于，所形成的这种多角形焦线的平面位于或紧接于转换器的光敏层。
3.根据权利要求
1所述的聚光器，其特征在于，聚光器的径向截面上拱形面的边界线可以用一个不同于圆形的圆锥截面来表示。
4.根据权利要求
2所述的聚光器，其特征在于，可用一种扇形透镜(其曲率轴为一直线，其法向截面由不同于圆形的另一种圆锥截面限制)来代替扇形柱透镜。
专利摘要
光电转换器光敏层的表面上毫无例外地存在着严重的灵敏度局部变化。由于振动、热膨胀等原因引起的极微小移动，在光束正聚焦的情况下使输出信号产生不应有的变化。根据本发明所述的聚光器，在光敏层上形成一个连续的线迹而不是一个焦点，并与入射束的截面无关，由此对这种灵敏度的变化取平均值。
文档编号G02B3/02GK86105194SQ86105194
公开日1987年6月3日 申请日期1986年8月23日
发明者沃尔特·巴尔, 乔尔格·舒尔茨-亨宁 申请人:鲁道夫·赫尔工学博士股份公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan