專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)掃描器和使用它的成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于例如電子攝影成像裝置例如激光束打印機(jī)、數(shù)字復(fù)印機(jī)、以及多功能打印機(jī)的光學(xué)掃描器，并且也涉及使用該光學(xué)掃描器的成像裝置。特別地，本發(fā)明涉及一種光學(xué)掃描器，其中從光源發(fā)出的光束由作為光偏轉(zhuǎn)器的光學(xué)多面體偏轉(zhuǎn)以通過(guò)具有fθ特性的聚焦光學(xué)系統(tǒng)掃描待掃描表面，使得圖像信息可以被記錄，同樣涉及使用該光學(xué)掃描器的成像裝置。
背景技術(shù)：
在常規(guī)光學(xué)掃描器中，根據(jù)圖像信號(hào)調(diào)制的光束從光源發(fā)出并且由包括例如旋轉(zhuǎn)光學(xué)多面體的光偏轉(zhuǎn)器周期性地偏轉(zhuǎn)。由光學(xué)多面體反射的光束由具有fθ特性的聚焦光學(xué)系統(tǒng)聚焦在光敏記錄介質(zhì)表面上的點(diǎn)中，以掃描圖像記錄的表面。
近年來(lái)，更高速度、更小型的聚焦光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)隨著在設(shè)備例如激光束打印機(jī)、數(shù)字多功能機(jī)，以及多功能打印機(jī)中實(shí)現(xiàn)的速度增加和尺寸減小而需要。
增加速度的方法的一個(gè)實(shí)例是過(guò)滿光學(xué)系統(tǒng)(在下文也稱(chēng)作OFS)的使用。在OFS中，光偏轉(zhuǎn)器的每個(gè)偏轉(zhuǎn)表面(反射表面)僅需要與偏轉(zhuǎn)掃描所需入射光束的基本部分相同的寬度。因此，光偏轉(zhuǎn)器可以具有更小的直徑和更多的表面。因此，OFS適用于增加速度。
但是，OFS具有下面描述的問(wèn)題。
在OFS中，在主掃描方向上比光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)表面寬的光束被使得在偏轉(zhuǎn)表面上入射。在偏轉(zhuǎn)中，在偏轉(zhuǎn)表面上入射的光束的部分被分散并導(dǎo)向待掃描表面。因此，在偏轉(zhuǎn)表面上入射的光束的不同部分在待掃描表面上不同圖像高度處使用。例如，導(dǎo)向待掃描表面中心的光束是在光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束的中心部分，而導(dǎo)向待掃描表面邊緣區(qū)域(離軸圖像高度)的光束是在光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束的邊緣部分。
因此，如果波前形狀的差異，例如球面像差，在光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束的中心部分和邊緣部分之間發(fā)生，導(dǎo)向待掃描表面邊緣區(qū)域(離軸圖像高度)的光束的波前在主掃描方向上不對(duì)稱(chēng)。圖11顯示在OFS中的光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束中波前像差的實(shí)例。
圖12A顯示已知OFS中在離軸圖像高度處由光偏轉(zhuǎn)器分散和偏轉(zhuǎn)的光束中的波前像差(波前像差在入射光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生)。圖12B顯示在OFS中的聚焦光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的波前像差。在OFS中，在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的波前像差被校正，使得沒(méi)有波前像差保留在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中，如圖12B中所示。因此，在主掃描方向上不對(duì)稱(chēng)的波前像差在離軸圖像高度處在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生，如圖12C中所示。也就是，已知的OFS因例如入射光學(xué)系統(tǒng)中的球面像差而不利地在離軸圖像高度處在整個(gè)系統(tǒng)中引起彗形像差。
另外，由單個(gè)透鏡組成或者具有在主掃描方向上具有弧形的至少一個(gè)表面的聚焦光學(xué)系統(tǒng)在容易制造方面是有利的，雖然包括這種聚焦光學(xué)系統(tǒng)的已知OFS難以完全抑制在全部圖像高度處在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的彗形像差。在這種情況下，不幸地，已知的OFS引起整個(gè)系統(tǒng)中的彗形像差，因?yàn)樵诰劢构鈱W(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的像差的方向與在入射光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的像差的方向相同。
圖13A，13B和13C顯示在包括由單個(gè)透鏡組成的聚焦光學(xué)系統(tǒng)的已知OFS中，分別由入射光學(xué)系統(tǒng)、聚焦光學(xué)系統(tǒng)、和整個(gè)系統(tǒng)在離軸圖像高度處在主掃描方向上引起的波前像差。
圖13A和13B顯示因例如離軸圖像高度處入射光學(xué)系統(tǒng)中的球面像差引起的彗形像差的方向與離軸圖像高度處不能在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中抑制的彗形像差的方向相同。離軸圖像高度處在入射光學(xué)系統(tǒng)和聚焦光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的波前像差彼此組合以引起離軸圖像高度處整個(gè)系統(tǒng)中的彗形像差，如圖13C中所示。
如圖12C和13C中所示的彗形像差易于引起待掃描表面上具有旁瓣的點(diǎn)。圖14是說(shuō)明已知OFS中離軸圖像高度處的點(diǎn)輪廓的圖。圖14顯示旁瓣在主掃描方向上發(fā)生。
另外，在圖12C和13C中，已知OFS中離軸圖像高度處的波前像差是彎曲的。彎曲的波前像差的焦點(diǎn)位置依賴于波前像差彎曲的量而偏離參考球體的焦點(diǎn)位置。因?yàn)閺澢牧侩S著已知OFS中的圖像高度而變化，圖像高度之間焦點(diǎn)位置的差異，也就是像場(chǎng)彎曲，在待掃描表面上發(fā)生，因此不利地?cái)U(kuò)大射束點(diǎn)的直徑。
旁瓣和擴(kuò)大的射束點(diǎn)可能對(duì)待掃描表面上寫(xiě)入的圖像具有不利的影響，例如降低的分辨率和加寬的細(xì)線。
各種光學(xué)掃描器已經(jīng)提出以解決上面的問(wèn)題。
根據(jù)日本待審專(zhuān)利公開(kāi)2001-59946號(hào)(沒(méi)有相應(yīng)的外國(guó)公開(kāi))，用于校準(zhǔn)從光源發(fā)出的光束的準(zhǔn)直透鏡部件由多個(gè)透鏡或一個(gè)非球面透鏡組成以便抑制因準(zhǔn)直透鏡自身的球面像差從而極好地校正像場(chǎng)彎曲。
但是，根據(jù)上面的公開(kāi)，用于準(zhǔn)直透鏡部件的透鏡數(shù)目必須增加以抑制準(zhǔn)直透鏡部件處的球面像差。作為選擇，所使用非球面透鏡的表面形狀和附件的精確度必須改進(jìn)。因此，非球面透鏡的使用易于導(dǎo)致復(fù)雜(昂貴)的入射光學(xué)系統(tǒng)。特別地，較大的球面像差發(fā)生，因?yàn)橹鲯呙璺较蛏暇劢构鈱W(xué)系統(tǒng)入射側(cè)上的F值(Fno，焦距比數(shù))減小以增加耦合效率從而實(shí)現(xiàn)較高的掃描速度。因此，使用的透鏡數(shù)目必須增加以抑制球面像差。這易于導(dǎo)致復(fù)雜(昂貴)的入射光學(xué)系統(tǒng)。
雙通道結(jié)構(gòu)被使用以提供小型的聚焦光學(xué)系統(tǒng)。在該結(jié)構(gòu)中，在光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)表面上入射的光束和由偏轉(zhuǎn)表面偏轉(zhuǎn)的光束都通過(guò)構(gòu)成聚焦光學(xué)系統(tǒng)的透鏡中至少一個(gè)。當(dāng)朝向光偏轉(zhuǎn)器行進(jìn)的光束通過(guò)透鏡時(shí)，雙通道結(jié)構(gòu)也引起像差。特別地，較大的波前像差易于發(fā)生，如果聚焦光學(xué)系統(tǒng)(fθ透鏡)在主掃描方向上具有非弧形母線，以減少聚焦光學(xué)系統(tǒng)的光通道長(zhǎng)度。因此，雙通道結(jié)構(gòu)難以完全校正在主掃描方向上在入射光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的波前像差。這易于引起提供極好的點(diǎn)的困難。
另外，根據(jù)上面的公開(kāi)，聚焦光學(xué)系統(tǒng)由單個(gè)fθ透鏡組成，因?yàn)檫@種系統(tǒng)在容易制造方面是有利的。但是，在這種情況下，聚焦光學(xué)系統(tǒng)難以抑制歸因于系統(tǒng)自身的像差，例如，沒(méi)有考慮彗形像差的發(fā)生。因此，即時(shí)入射光學(xué)系統(tǒng)中的球面像差完全抑制，不能在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中抑制的彗形像差導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)中的彗形像差。因此，該光學(xué)掃描器具有不能提供極好點(diǎn)的趨勢(shì)。
美國(guó)專(zhuān)利5,757,535號(hào)(日本待審專(zhuān)利公開(kāi)9-304720號(hào))目的在于減小旁瓣，其因離軸圖像高度處由光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)表面偏轉(zhuǎn)和分散的光束的主掃描方向上不對(duì)稱(chēng)的光強(qiáng)分布引起。根據(jù)該公開(kāi)，旁瓣通過(guò)用允許光束退出的非球面光學(xué)元件取代準(zhǔn)直透鏡來(lái)減小，其波前隨著距離光軸的增加高度而偏離參考球體。
但是，根據(jù)上面的公開(kāi)，沒(méi)有考慮導(dǎo)向待掃描表面上離軸圖像高度(邊緣區(qū)域)的光束的波前像差的不對(duì)稱(chēng)；波前像差歸因于例如入射光學(xué)系統(tǒng)中的球面像差。因此，如果如圖12A中所示的不對(duì)稱(chēng)波前像差在入射光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生，不對(duì)稱(chēng)光學(xué)元件難以減小旁瓣。圖14顯示這種情況下的點(diǎn)輪廓。在圖14中，旁瓣沒(méi)有減小。因此，不幸地，該光學(xué)掃描器不能提供極好的點(diǎn)。
另外，根據(jù)上面的公開(kāi)，彗形像差在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生，因?yàn)闆](méi)有考慮不能由聚焦光學(xué)系統(tǒng)自身完全抑制的、在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的彗形像差。因此，不幸地，該光學(xué)掃描器不能減小旁瓣并且提供極好的點(diǎn)。
此外，像場(chǎng)彎曲不能完全抑制，因?yàn)闆](méi)有考慮因離軸圖像高度處波前像差彎曲的量的差異而引起的像場(chǎng)彎曲。因此，點(diǎn)的直徑在離軸圖像高度處不期望地變化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種光學(xué)掃描器，其能夠在待掃描表面上提供極好的點(diǎn)并且以高速形成高分辨率、高質(zhì)量的圖像，此外還提供一種使用該光學(xué)掃描器的成像裝置。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)掃描器包括發(fā)出光束的光源；光束照射在上面的光偏轉(zhuǎn)器；入射光學(xué)系統(tǒng)，其允許光束照射在光偏轉(zhuǎn)器上使得在光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束在主掃描方向上的寬度大于光偏轉(zhuǎn)器的每個(gè)偏轉(zhuǎn)表面在主掃描方向上的寬度；以及聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其將由光偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光束導(dǎo)向待掃描表面。在該光學(xué)掃描器中，在主掃描橫截面中具有非弧形的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面在至少入射光學(xué)系統(tǒng)或聚焦光學(xué)系統(tǒng)中提供，使得像差的第一方向與像差的第二方向相反。第一方向是光束的主光線與光束的邊緣光線之間波前像差在主掃描方向上相位差的方向。當(dāng)最大圖像高度處在待掃描表面上入射的光束通過(guò)入射光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，相位差發(fā)生。第二方向是光束的主光線與光束的邊緣光線之間波前像差在主掃描方向上另一個(gè)相位差的方向。當(dāng)最大圖像高度處在待掃描表面上入射的光束通過(guò)聚焦光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，相位差發(fā)生。
根據(jù)本發(fā)明，聚焦光學(xué)系統(tǒng)和入射光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造，使得離軸圖像高度處待掃描表面上在兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的像差在光束中心的兩側(cè)不對(duì)稱(chēng)，并且像差的方向彼此相反。因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)能夠在待掃描表面上提供極好的點(diǎn)并且以高速形成高分辨率、高質(zhì)量圖像的一種光學(xué)掃描器，以及一種使用該光學(xué)掃描器的成像裝置。
本發(fā)明的另外特征將從參考附加附圖的示范實(shí)施方案的下面描述中變得明白。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的主掃描橫截面視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的副掃描橫截面視圖。
圖3A，3B和3C是顯示在本發(fā)明第一實(shí)施方案中，分別由入射光學(xué)系統(tǒng)、聚焦光學(xué)系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)在主掃描方向上引起的波前相差(圖像高度Y＝-107mm)的圖。
圖4是在本發(fā)明第一實(shí)施方案中圖像高度Y=-107mm處的點(diǎn)圖。
圖5是顯示本發(fā)明第一實(shí)施方案中像場(chǎng)彎曲的圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的主掃描橫截面視圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的副掃描橫截面視圖。
圖8A，8B和8C是顯示在本發(fā)明第二實(shí)施方案中，分別由入射光學(xué)系統(tǒng)、聚焦光學(xué)系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)在主掃描方向上引起的波前相差(圖像高度Y＝-107mm)的圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的成像裝置的副掃描橫截面視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的彩色成像裝置的主要部分的圖。
圖11是在光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束在主掃描方向上的波前像差的圖。
圖12A，12B和12C是顯示在已知OFS中，分別由入射光學(xué)系統(tǒng)、聚焦光學(xué)系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)在離軸圖像高度處在主掃描方向上引起的波前像差的圖。
圖13A，13B和13C是顯示在已知OFS(包括由單個(gè)透鏡組成的掃描系統(tǒng))中，分別由入射光學(xué)系統(tǒng)、聚焦光學(xué)系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)在離軸圖像高度處在主掃描方向上引起的波前像差的圖。
圖14是已知OFS中離軸圖像高度處的點(diǎn)圖。
圖15A和15B是說(shuō)明當(dāng)具有在光束主光線的兩側(cè)具有對(duì)稱(chēng)相位形狀的波前像差的準(zhǔn)直光束通過(guò)光學(xué)表面時(shí)，分別由對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)光學(xué)表面的形狀在波前相差的相位形狀中引起的不對(duì)稱(chēng)分量的圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的主掃描橫截面視圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的副掃描橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施方案現(xiàn)在將參考附圖來(lái)描述。
第一實(shí)施方案圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的主要部分在主掃描方向上的橫截面視圖(主掃描橫截面視圖)。圖2是圖1中光學(xué)掃描器的主要部分在副掃描方向上的橫截面視圖(副掃描橫截面視圖)。
主掃描方向是與光偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸和掃描光學(xué)元件的光軸垂直的方向(在光偏轉(zhuǎn)器反射和偏轉(zhuǎn)光束的方向上(偏轉(zhuǎn)掃描))。副掃描方向是與光偏轉(zhuǎn)器的旋轉(zhuǎn)軸平行的方向。主掃描橫截面是平行于主掃描方向的平面，并且包括聚焦光學(xué)系統(tǒng)的光軸。副掃描橫截面是垂直于主掃描橫截面的平面。
在圖1，光源1由例如具有兩個(gè)發(fā)光部分(發(fā)光點(diǎn))的單片多束半導(dǎo)體激光器組成。雖然光源1在該實(shí)施方案中具有兩個(gè)發(fā)光部分，發(fā)光部分的數(shù)目并不局限于兩個(gè)；光源1也可以具有單個(gè)發(fā)光部分或者三個(gè)或更多發(fā)光部分。
變形光學(xué)元件形式的柱面透鏡(副掃描柱面透鏡)2僅在副掃描橫截面中具有預(yù)先確定的能力(折射能力)，以將從光源1發(fā)出的兩個(gè)發(fā)散光束轉(zhuǎn)換成基本上在副掃描橫截面中準(zhǔn)直的光束。
孔徑(孔徑光闌)3將退出柱面透鏡2的基本上準(zhǔn)直的光束最佳地修整成期望的射束形狀。
作為集光光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直透鏡4在主掃描橫截面中具有預(yù)先確定的能力，以將從光源1發(fā)出的兩個(gè)發(fā)散光束轉(zhuǎn)換成在主掃描方向上準(zhǔn)直的光束。準(zhǔn)直透鏡4將退出僅在副掃描方向上具有預(yù)先確定能力的柱面透鏡2的光束以在主掃描方向上延伸的線性圖像的形式聚焦到下面描述的光偏轉(zhuǎn)器6的任何偏轉(zhuǎn)表面7上。
入射光學(xué)系統(tǒng)5包括僅在副掃描方向上具有預(yù)先確定能力的柱面透鏡2，孔徑3，準(zhǔn)直透鏡4，以及下面描述的fθ透鏡8a。
光偏轉(zhuǎn)器6由例如旋轉(zhuǎn)光學(xué)多面體組成，并且由驅(qū)動(dòng)單元例如馬達(dá)(沒(méi)有顯示)在附圖中箭頭A指示的方向上以恒定速率旋轉(zhuǎn)。
光偏轉(zhuǎn)器6的偏轉(zhuǎn)表面7等效于主掃描方向上入射光學(xué)系統(tǒng)5的孔徑。
聚焦光學(xué)系統(tǒng)8具有fθ特性，包括僅在主掃描橫截面中具有預(yù)先確定正面能力的塑料fθ透鏡(G1透鏡)8a以及僅在副掃描橫截面中具有預(yù)先確定能力的細(xì)長(zhǎng)塑料材料復(fù)曲面透鏡(G2透鏡)8b。聚焦光學(xué)系統(tǒng)8將由光學(xué)多面體6偏轉(zhuǎn)的、基于圖像信息的兩個(gè)光束在主掃描橫截面中聚焦到作為待掃描表面的光敏鼓表面10上。在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中，光學(xué)多面體6的偏轉(zhuǎn)表面7可選地在副掃描橫截面中共軛到光敏鼓表面10，以校正表面傾斜。
光偏轉(zhuǎn)器6的偏轉(zhuǎn)表面7等效于主掃描方向上聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的孔徑。
在該實(shí)施方案中，fθ透鏡8a和復(fù)曲面透鏡8b的表面兩側(cè)在主掃描橫截面中都具有非弧形，如下面表格2中顯示的。
該實(shí)施方案使用雙通道結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)fθ透鏡8a的光束(入射光束)由光學(xué)多面體6偏轉(zhuǎn)以再次進(jìn)入fθ透鏡8a(掃描光束)。
作為反射元件的射束折疊鏡9將通過(guò)聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的兩個(gè)光束的光通道折疊回到光敏鼓表面10。光敏鼓表面10是待掃描表面(記錄介質(zhì)表面)。
在該實(shí)施方案中，從多束半導(dǎo)體激光器1中發(fā)出的兩個(gè)調(diào)制光束進(jìn)入僅在副掃描方向上具有能力的副掃描柱面透鏡2。這些光束在副掃描橫截面中校準(zhǔn)以通過(guò)孔徑3、準(zhǔn)直透鏡4和fθ透鏡8a照射在光學(xué)多面體6的任何偏轉(zhuǎn)表面7上。退出fθ透鏡8a的光束以線性圖像(在主掃描方向上細(xì)長(zhǎng))的形式聚焦在偏轉(zhuǎn)表面7上。光束以在傾斜方向上相對(duì)于偏轉(zhuǎn)表面7的預(yù)先確定斜角照射在光學(xué)多面體6的偏轉(zhuǎn)表面7上(傾斜入射光學(xué)系統(tǒng))。
在主掃描橫截面中發(fā)散的光束在通過(guò)孔徑3、準(zhǔn)直透鏡4和fθ透鏡8a之后校準(zhǔn)，以照射在位于光學(xué)多面體6偏轉(zhuǎn)角中心的光學(xué)多面體6的偏轉(zhuǎn)表面7上(正面入射)。在偏轉(zhuǎn)表面7上入射、在主掃描橫截面中準(zhǔn)直的光束被調(diào)節(jié)，以便與光學(xué)多面體6的偏轉(zhuǎn)表面7在主掃描方向上的面寬度(反射寬度)相比較而具有足夠大的寬度(OFS)。
由光學(xué)多面體6反射的兩個(gè)光束通過(guò)聚焦光學(xué)系統(tǒng)8和射束折疊鏡9導(dǎo)向光敏鼓表面10。因?yàn)楣鈱W(xué)多面體6在附圖中箭頭A指示的方向上旋轉(zhuǎn)，由光學(xué)多面體6反射的兩個(gè)光束在附圖中箭頭B指示的方向(主掃描方向)上掃描光敏鼓表面10，以將圖像寫(xiě)在作為記錄介質(zhì)的光敏鼓表面10上。
在該實(shí)施方案中，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8在副掃描方向上的入射側(cè)具有較低的F值，也就是3.4，低于主掃描方向上的F值，也就是14。根據(jù)這種關(guān)系，在該實(shí)施方案中，副掃描柱面透鏡2位置比準(zhǔn)直透鏡4更接近光源1，以減小光通道長(zhǎng)度。但是，該方案并不局限于上面的方案，并且準(zhǔn)直透鏡4可以比副掃描柱面透鏡2更接近光源1。
在該實(shí)施方案中，fθ透鏡8a位置接近光學(xué)多面體6使得fθ透鏡8a的尺寸可以減小以實(shí)現(xiàn)較低的成本，如上所述，入射和掃描光束都通過(guò)fθ透鏡8a的雙通道結(jié)構(gòu)被使用。另外，fθ透鏡8a的兩個(gè)表面都在主掃描橫截面中具有非弧形以提供小型掃描器(以減小從光學(xué)多面體6到待掃描表面10的光通道長(zhǎng)度)。因此，光學(xué)多面體6的掃描角調(diào)節(jié)成大范圍的張角，也就±20.25°。
當(dāng)fθ透鏡8a的透鏡表面在具有雙通道結(jié)構(gòu)的OFS中具有非弧形時(shí)，入射光學(xué)系統(tǒng)5引起容易導(dǎo)致彗形像差和像場(chǎng)彎曲的大的像差。
因此，在該實(shí)施方案中，入射光學(xué)系統(tǒng)5和聚焦光學(xué)系統(tǒng)8被構(gòu)造，使得當(dāng)光束在離軸圖像高度處照射在待掃描表面10上時(shí)在兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的像差(波前像差)在光束中心的兩側(cè)上不對(duì)稱(chēng)，并且像差的方向彼此相反。這種結(jié)構(gòu)有效地抑制彗形像差和像場(chǎng)彎曲。
在該實(shí)施方案中，入射光學(xué)系統(tǒng)5和聚焦光學(xué)系統(tǒng)8被構(gòu)造，使得像差(波前像差)的方向在整個(gè)有效掃描區(qū)域(整個(gè)成像區(qū)域)中在每個(gè)圖像高度彼此相反，雖然像差的方向不一定必須在每個(gè)圖像高度彼此相反；它們也可以僅在某些圖像高度相反。
另外，像差的方向不一定必須在每個(gè)離軸圖像高度處彼此相反；它們也可以僅在有限離軸圖像高度處相反。光學(xué)掃描器的最嚴(yán)重問(wèn)題是因最大圖像高度處的波前像差引起的彗形像差和像場(chǎng)彎曲。
在該實(shí)施方案中，彗形像差的校正通過(guò)以最大圖像高度(Y＝-107mm)處主掃描方向上的波前像差作為實(shí)例在下面描述。
圖3A，3B和3C是顯示在該實(shí)施方案中分別由入射光學(xué)系統(tǒng)5、聚焦光學(xué)系統(tǒng)8和整個(gè)系統(tǒng)(入射光學(xué)系統(tǒng)5和聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的組合)在最大圖像高度(Y＝-107mm)處在主掃描方向上引起的波前像差的圖。
圖3A顯示入射光學(xué)系統(tǒng)5產(chǎn)生在主掃描方向上不對(duì)稱(chēng)的波前像差。正圖像高度側(cè)上的波前像差的相位領(lǐng)先負(fù)高度圖像側(cè)上的波前像差的相位。
相位差通過(guò)在與入射光學(xué)系統(tǒng)5中發(fā)生的波前像差方向相反的方向上引起聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中的波前像差來(lái)抵消，如圖3B中所示。也就是，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8被構(gòu)造，使得在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中負(fù)圖像高度側(cè)上波前像差的相位可以趕上正圖像高度側(cè)上波前像差的相位。參考圖3C，這種校正導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有彗形像差的可接受波前像差。
圖4是該實(shí)施方案中最大圖像高度Y＝-107mm處的點(diǎn)圖。圖4顯示沒(méi)有旁瓣的極好的點(diǎn)。
雖然最大圖像高度(Y＝-107mm)處的波前像差作為實(shí)例描述，極好的點(diǎn)也可以通過(guò)構(gòu)造入射光學(xué)系統(tǒng)5和聚焦光學(xué)系統(tǒng)8使得在整個(gè)系統(tǒng)中不具有彗形像差的可接受波前像差產(chǎn)生，而在所有其他圖像高度處實(shí)現(xiàn)。
在圖3A和3B中，最大圖像高度Y＝-107mm處在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中發(fā)生的波前像差在與入射光學(xué)系統(tǒng)5中發(fā)生的波前像差的彎曲方向相反的方向上彎曲。在圖3C中，在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生的波前像差的彎曲通過(guò)抵消入射光學(xué)系統(tǒng)5中波前像差的彎曲而充分抑制。
入射光學(xué)系統(tǒng)5中波前像差的彎曲也在所有其他圖像高度處抵消，與在最大圖像高度Y＝-107mm的情況中一樣，從而在整個(gè)系統(tǒng)中發(fā)生的波前像差的彎曲充分地抑制。因此整個(gè)系統(tǒng)可以充分減小因所有圖像高度處波前像差的彎曲而引起的焦點(diǎn)位置的偏差，以將待掃描表面10上不同圖像高度處焦點(diǎn)位置的差抑制到可接受水平。也就是，該系統(tǒng)可以將歸因于待掃描表面10上波前像差的彎曲的像場(chǎng)彎曲抑制到可接受水平。
圖5是顯示該實(shí)施方案中主掃描橫截面和副掃描橫截面中的像場(chǎng)彎曲特性的圖。圖5顯示像場(chǎng)彎曲在主掃描橫截面和副掃描橫截面中極好地校正。因此，根據(jù)該實(shí)施方案，像場(chǎng)彎曲被校正，從而射束點(diǎn)的擴(kuò)大抑制為可接受水平。
在該實(shí)施方案中的聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中，fθ透鏡8a和細(xì)長(zhǎng)復(fù)曲面透鏡8b的所有透鏡表面都在主掃描橫截面中具有非弧形，以使得抑制彗形像差和像場(chǎng)彎曲所需的像差達(dá)到它們對(duì)點(diǎn)沒(méi)有影響的這種水平。另外，如上所述，fθ透鏡8a和復(fù)曲面透鏡8b由塑料材料制成。
如果在入射光學(xué)系統(tǒng)5中發(fā)生的像差在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中抵消，在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中fθ透鏡8a和復(fù)曲面透鏡8b的非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)上最大圖像高度處入射的光束的寬度在主掃描方向上必須大于入射光學(xué)系統(tǒng)5中引起像差的表面上的光束的寬度。否則，fθ透鏡8a和復(fù)曲面透鏡8b的透鏡表面必須形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以便校正主掃描方向上光束像差的不對(duì)稱(chēng)。結(jié)果，fθ透鏡8a和復(fù)曲面透鏡8b的非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)易于變得難以形成。
因此，根據(jù)該實(shí)施方案，在最大圖像高度處在主掃描方向上通過(guò)fθ透鏡8a和復(fù)曲面透鏡8b的非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)的光束的寬度W1調(diào)節(jié)成入射光學(xué)系統(tǒng)5中通過(guò)弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)的光束的寬度W2的至少1.8倍，也就是W1/W2≥1.8。因此，像差可以極好地校正，而沒(méi)有形成fθ透鏡8a和復(fù)曲面透鏡8b的非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)的增加的困難。
該實(shí)施方案中的具體值在下面說(shuō)明。在使用OFS的該實(shí)施方案中，對(duì)于在最大圖像高度(-107mm)處入射的光束，準(zhǔn)直透鏡4的第二表面(光退出表面)上的光束在主掃描方向上的寬度，也就是W2，是1.47mm(寬度W2對(duì)應(yīng)于最大圖像高度處入射的光束通過(guò)的區(qū)域；該區(qū)域?qū)τ贠FS中的每個(gè)圖像高度而不同)。fθ透鏡8a的第一表面(光進(jìn)入表面)上的光束在主掃描方向上的寬度，也就是W1-1，是2.80mm。fθ透鏡8a的第二表面(光退出表面)上的光束在主掃描方向上的寬度，也就是W1-2，是2.53mm。復(fù)曲面透鏡8b的第一表面(光進(jìn)入表面)上的光束在主掃描方向上的寬度，也就是W1-3，是2.93mm。復(fù)曲面透鏡8b的第二表面(光退出表面)上的光束在主掃描方向上的寬度，也就是W1-4，是2.75mm。寬度W1定義為W1-1，W1-2，W1-3，和W1-4中的最高值，也就是2.93mm(W1-3)。因此，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中非弧形表面(主掃描橫截面中)上光束的寬度W1大于入射光學(xué)系統(tǒng)5中弧形表面上光束的寬度W2，也就是W1/W2＝1.99，使得像差極好地校正。
在該實(shí)施方案中，準(zhǔn)直透鏡4的僅第二表面(光退出表面)在入射光學(xué)系統(tǒng)5中的主掃描橫截面中具有弧形。對(duì)于入射光學(xué)系統(tǒng)5中的主掃描橫截面中的多個(gè)弧形表面，與上面相同的效果可以通過(guò)調(diào)節(jié)W1/W2的比值為1.8或更多來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中W2定義為各個(gè)透鏡表面上光束的寬度中的最高值。
入射光學(xué)系統(tǒng)5中的最大彗形像差在最大圖像高度處發(fā)生；因此，通過(guò)調(diào)節(jié)最大圖像高度處W1/W2的比值為1.8或更多，像差不僅可以在最大圖像高度處而且可以在中間圖像高度處極好地校正。
圖15A和15B是每個(gè)說(shuō)明由光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)表面(透鏡表面)也就是第一介質(zhì)(折射率n≠1)與第二介質(zhì)(折射率n′＝1)之間的分界面的形狀在任意橫截面中引起的不對(duì)稱(chēng)分量的圖，當(dāng)具有在光束主光線兩側(cè)具有對(duì)稱(chēng)相位形狀的波前像差的準(zhǔn)直光束通過(guò)光學(xué)表面時(shí)。
圖15A中的光學(xué)表面在任意橫截面中在光束主光線的兩側(cè)上具有對(duì)稱(chēng)的形狀。在圖15A中，θU表示光束的上光線(與光學(xué)表面的端部相鄰的邊緣光線)通過(guò)的位置的光學(xué)表面相對(duì)于主光線通過(guò)的位置的梯度，并且θL表示光束的下光線(與光學(xué)表面的光軸相鄰的邊緣光線)通過(guò)的位置的光學(xué)表面相對(duì)于主光線通過(guò)的位置的梯度。光束的上和下光線通過(guò)的位置的光學(xué)表面相對(duì)于光軸的梯度之間的差Δθ由下面的公式(4)表示Δθ＝|θU|-|θL| …(4)Δθ＝0光束的上和下光線經(jīng)受在光軸兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的折射能力。因此，退出光學(xué)表面的光束是具有在光束主光線兩側(cè)上保持對(duì)稱(chēng)的波前像差的準(zhǔn)直光束，并且上光線和主光線的交叉點(diǎn)基本上與下光線和主光線的交叉點(diǎn)一致。
圖15B中的光學(xué)表面在任意橫截面中在光束主光線的兩側(cè)上具有不對(duì)稱(chēng)形狀。在圖15B中，θU表示光束的上光線(與光學(xué)表面的端部相鄰的邊緣光線)通過(guò)的位置的光學(xué)表面相對(duì)于主光線通過(guò)的位置的梯度，并且θL表示光束的下光線(與光學(xué)表面的光軸相鄰的邊緣光線)通過(guò)的位置的光學(xué)表面相對(duì)于主光線通過(guò)的位置的梯度。光束的上和下光線通過(guò)的位置的光學(xué)表面相對(duì)于光軸的梯度之間的差Δθ由下面的公式表示Δθ＝|θU|-|θL|Δθ≠0隨著Δθ增加，作用在光束上光線上的折射能力相對(duì)于作用在光束下光線上的折射能力而增加。因此，光學(xué)表面(透鏡表面)在準(zhǔn)直光束上施加在光軸兩側(cè)不對(duì)稱(chēng)的折射能力。因此，退出光學(xué)表面的光束是具有在光束主光線兩側(cè)上具有不對(duì)稱(chēng)相位形狀的波前像差的會(huì)聚光束，并且上光線和主光線的交叉點(diǎn)偏離下光線和主光線的交叉點(diǎn)。也就是，當(dāng)光束通過(guò)光學(xué)表面時(shí)，上和下光線通過(guò)的位置的透鏡表面相對(duì)于主光線通過(guò)的位置的梯度之間的較大差異Δθ導(dǎo)致在波前像差的相位形狀中引起的較大不對(duì)稱(chēng)分量(以主光線為中心軸)。
當(dāng)具有在光束主光線兩側(cè)上具有對(duì)稱(chēng)相位形狀的波前像差的準(zhǔn)直光束通過(guò)光學(xué)表面時(shí)，由光學(xué)表面也就是第一介質(zhì)(折射率n≠1)與第二介質(zhì)(折射率n′＝1)之間的分界面的形狀引起的不對(duì)稱(chēng)分量H由下面的公式(5)表示H＝(n-1)×Δθ …(5)對(duì)于包括多個(gè)光學(xué)表面的光學(xué)系統(tǒng)，在由整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在波前像差的相位形狀中引起的、以主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量是由各個(gè)光學(xué)表面在波前像差的相位形狀中引起的、以主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量的總和。由整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在波前像差的相位形狀中引起的、以主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量H′由下面的公式(6)表示
H′=Σi[Ui×(ni-1)×Δθ]...(6)]]>其中Ui是對(duì)于光進(jìn)入透明光學(xué)表面為-1而對(duì)于光退出透明光學(xué)表面或反射光學(xué)表面為+1的系數(shù)；以及ni是對(duì)于透明光學(xué)表面等于玻璃的折射率而對(duì)于反射光學(xué)表面為2的系數(shù)。
接下來(lái)，公式(6)應(yīng)用于光學(xué)掃描器中的光學(xué)系統(tǒng)(聚焦光學(xué)系統(tǒng)或入射光學(xué)系統(tǒng))中的主掃描橫截面中任意圖像高度處入射的光束的情況。主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束中與光學(xué)表面的端部相鄰的邊緣光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY由ai表示。主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束的主光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY由bi表示。主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束中與光學(xué)表面的光軸相鄰的邊緣光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY由ci表示。使用ai，bi和ci，|θU|和|θL|由下面的公式表示|θU|＝|ai-bi||θL|＝|bi-ci|將這些公式代入公式(4)中產(chǎn)生下面的公式(7)Δθ＝|θU|-|θL|＝|ai-bi|-|bi-ci| …(7)將公式(7)代入公式(6)中產(chǎn)生下面的公式(8)H′=Σi[Ui×(ni-1)×{|ai-bi|-|bi-ci|}]...(8)]]>公式(8)表示表面形狀與當(dāng)任意圖像高度處入射的光束通過(guò)光學(xué)掃描器中的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)由光學(xué)掃描器中的光學(xué)系統(tǒng)(聚焦光學(xué)系統(tǒng)或入射光學(xué)系統(tǒng))在波前像差的相位形狀中引起的、在主掃描橫截面中以光束主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量H′之間的相關(guān)性。如果在成像裝置中使用的光學(xué)掃描器中的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生大的不對(duì)稱(chēng)分量H′，光束聚焦在待掃描平面上具有不對(duì)稱(chēng)形狀的點(diǎn)中，從而光學(xué)掃描器不利地不能提供極好的點(diǎn)。
在該實(shí)施方案中，各個(gè)值被調(diào)節(jié)使得下面的公式可以滿足，以減小波前像差相位形狀的不對(duì)稱(chēng)分量H′，從而實(shí)現(xiàn)具有極好形狀的聚焦點(diǎn)。
當(dāng)入射光學(xué)系統(tǒng)5具有m個(gè)光學(xué)表面(m≥1)，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8具有p個(gè)光學(xué)表面(p≥1)，入射光學(xué)系統(tǒng)5中的光學(xué)表面是從光源側(cè)開(kāi)始第一到第m個(gè)表面，并且聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中的光學(xué)表面是從光偏轉(zhuǎn)器側(cè)開(kāi)始第(m+1)個(gè)到第(p+m+1)個(gè)表面時(shí)，下面的公式滿足B/A＜0 ...(9)f×|A+B|≤2×ρm .........(10)A=Σi=1m[Ui×(ni-1)×{|ai-bi|-|bi-ci|}]......(11)]]>B=Σi=m+1p+m+1[Ui×(ni-1)×{|ai-bi|-|bi-ci|}]......(12)]]>其中A是當(dāng)在最大圖像高度處入射、具有在光束主光線兩側(cè)上對(duì)稱(chēng)的波前像差的光束通過(guò)入射光學(xué)系統(tǒng)5中的各個(gè)光學(xué)表面時(shí)在主掃描橫截面中波前像差的相位形狀中引起的不對(duì)稱(chēng)分量的總和；B是當(dāng)在最大圖像高度處入射、具有在光束主光線兩側(cè)上對(duì)稱(chēng)的波前像差的光束通過(guò)聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中的各個(gè)光學(xué)表面時(shí)在主掃描橫截面中波前像差的相位形狀中引起的不對(duì)稱(chēng)分量的總和；Ui是對(duì)于光進(jìn)入透明光學(xué)表面為-1 而對(duì)于光退出透明光學(xué)表面或反射光學(xué)表面為+1 的系數(shù)；ni是對(duì)于透明光學(xué)表面等于玻璃的折射率而對(duì)于反射光學(xué)表面為2的系數(shù)；ai是主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束中與光學(xué)表面的端部相鄰的邊緣光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY；bi是主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束的主光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY；ci是主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束中與聚焦光學(xué)系統(tǒng)8或入射光學(xué)系統(tǒng)5的光軸相鄰的邊緣光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY；f是聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的焦距(mm)；以及ρm是待掃描表面10上的聚焦點(diǎn)在主掃描方向上的直徑(mm)。
公式(9)～(12)在下面描述。
A是當(dāng)在最大圖像高度處入射的光束通過(guò)入射光學(xué)系統(tǒng)5時(shí)在波前像差的相位形狀中引起的、主掃描橫截面中以光束主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量的總和。B是當(dāng)在最大圖像高度處入射的光束通過(guò)聚焦光學(xué)系統(tǒng)8時(shí)在波前像差的相位形狀中引起的、主掃描橫截面中以光束主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量的總和。在該實(shí)施方案中，透鏡表面的形狀被調(diào)節(jié)，使得由入射光學(xué)系統(tǒng)5和聚焦光學(xué)系統(tǒng)8在波前像差的相位形狀中引起的、以光束主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量的方向彼此相反，如公式(9)中所示。這減小由光學(xué)掃描器中的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在波前像差的相位形狀中引起的、以光束主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量H′(＝A+B)。
公式(10)的左邊是在最大圖像高度處在待掃描表面10上入射的光束的主光線和下光線的交叉點(diǎn)與光束的主光線和上光線的交叉點(diǎn)之間在主掃描橫截面中的偏差量ΔY的近似值。該近似值基于聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的焦距以及由光學(xué)掃描器中的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在波前像差的相位形狀中引起的、以光束主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量。公式(10)意思是偏差量ΔY不大于主掃描方向上聚焦點(diǎn)直徑的兩倍。如果公式(10)滿足，待掃描表面10上聚焦點(diǎn)形狀的不對(duì)稱(chēng)可以充分地減小以提供極好的圖像。
因?yàn)楦哔|(zhì)量的圖像最近已經(jīng)需求，下面的公式(10′)應(yīng)當(dāng)滿足f×|A+B|≤ρm ………(10′)當(dāng)公式(10′)滿足時(shí)，在最大圖像高度處在待掃描表面10上入射的光束的主光線和下光線的交叉點(diǎn)與光束的主光線和上光線的交叉點(diǎn)之間在主掃描橫截面中的偏差量ΔY不大于待掃描表面10上的聚焦點(diǎn)在主掃描方向上的直徑。結(jié)果，具有極好形狀的點(diǎn)可以獲得以提供較高質(zhì)量的圖像。
入射光學(xué)系統(tǒng)5和聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中的主掃描橫截面中的最大彗形像差易于在最大圖像高度處發(fā)生。因此，如果上面公式(9)～(12)在最大圖像高度處滿足，彗形像差可以在所有圖像高度處充分地減小以提供具有極好形狀的點(diǎn)。
表格4顯示在該實(shí)施方案中對(duì)于在最大圖像高度Y＝-107mm處入射的光束通過(guò)的各個(gè)表面，上面公式(9)～(12)中的各個(gè)值。在該實(shí)施方案中，ai，bi和ci是根據(jù)下面陳述的表示母線形狀的公式(1)的一階微分dX/dY。在表格4中，A是負(fù)值，也就是-1.8E-4，B是正值，也就是2.4E-4，從而公式(9)滿足，也就是B/A＝-1.38＜0。另外，透鏡表面的形狀被調(diào)節(jié)使得公式(10′)滿足。也就是，因?yàn)棣裮＝0.06mm且f＝151mm，f|A+B|＝0.010＜ρm＝0.060(mm)在該實(shí)施方案中，如上所述，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8被構(gòu)造，使得因入射光學(xué)系統(tǒng)5中發(fā)生的像差引起的彗形像差和像場(chǎng)彎曲可以抵消。因此，入射光學(xué)系統(tǒng)5不需要用于校正球面像差的非球面透鏡或多個(gè)透鏡。因此，入射光學(xué)系統(tǒng)5可以由僅兩個(gè)透鏡，也就是準(zhǔn)直透鏡4(具有平坦的光進(jìn)入表面和凸面球形光退出表面)以及柱面透鏡2(具有平坦的光進(jìn)入表面和凸面光退出表面且在副掃描方向上具有能力)組成。因此，入射光學(xué)系統(tǒng)5在容易制造方面是有利的。另外，光學(xué)掃描器在增加速度方面是有利的，因?yàn)橹鲯呙璺较蛏先肷鋫?cè)上的F值可以減小以增強(qiáng)發(fā)光效率(在該實(shí)施方案中，如上所述，主掃描方向上入射側(cè)上的F值是14，而副掃描方向上入射側(cè)上的F值是3.4)。
雖然雙通道結(jié)構(gòu)在該實(shí)施方案中使用，足夠的效果也可以對(duì)于單通道結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹鲯呙璺较蛏先肷鋫?cè)上的F值小并且大的球面像差發(fā)生。
表格1顯示該實(shí)施方案中聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的性質(zhì)。表格2顯示該實(shí)施方案中聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的數(shù)據(jù)(R，D，和N)。表格3顯示該實(shí)施方案的非球面形狀。
非球面表面由下面的公式定義。
透鏡的曲面與其光軸的交叉點(diǎn)定義為原點(diǎn)。光軸方向定義為x軸。在主掃描橫截面中與光軸垂直的軸定義為y軸。在副掃描橫截面中與光軸垂直的軸定義為z軸。母線定義為xy平面與曲面的切割線，并且與母線垂直的線定義為xz平面與曲面的切割線。
母線的形狀由公式(1)表示[公式1]X=Y2/R1+1-(1+K)×(Y/R)2+B4Y4+B6Y6+B8Y8+B10Y10---(1)]]>其中R是彎曲部分的半徑；并且K，B4，B6，B8和B10是母線的非球面表面系數(shù)。
與母線垂直的線的形狀由公式(2)表示[公式2]S=Z2/r′1+(1-(Z/r′)2---(2)]]>與母線垂直的線的彎曲部分的半徑r′，其隨著Y的值而變化，由公式(3)表示[公式3]r′＝r0×(1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10)(3)其中r0是與母線垂直的線的彎曲部分在光軸上的半徑；并且D2，D4，D6，D8，和D10是系數(shù)。
第二實(shí)施方案圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的主要部分在主掃描方向上的橫截面視圖(主掃描橫截面視圖)。圖7是圖6中的光學(xué)掃描器的主要部分在副掃描方向上的橫截面視圖(副掃描橫截面視圖)。在圖6和7中，與圖1和2中相同的參考數(shù)字表示相同的組件。
第二實(shí)施方案不同于第一實(shí)施方案在于，在入射光學(xué)系統(tǒng)5中準(zhǔn)直透鏡4位置比副掃描柱面透鏡2更接近光源1，入射光學(xué)系統(tǒng)5還包括校正透鏡64，以及聚焦光學(xué)系統(tǒng)8由單個(gè)復(fù)曲面透鏡8組成。在主掃描橫截面中，復(fù)曲面透鏡8的光進(jìn)入表面是平坦的，而其光退出表面是具有正面能力的非弧形。在副掃描橫截面中，復(fù)曲面透鏡8的光進(jìn)入表面是具有負(fù)面能力的弧形，而其光退出表面是具有正面能力的弧形。另一個(gè)差別是單通道結(jié)構(gòu)的使用，其中僅由光學(xué)多面體6的任何偏轉(zhuǎn)表面7反射的光束通過(guò)復(fù)曲面透鏡8，也就是，其中在光學(xué)多面體6的偏轉(zhuǎn)表面7上入射的光束不通過(guò)復(fù)曲面透鏡8。其他結(jié)構(gòu)和光學(xué)操作基本上與第一實(shí)施方案中相同，因此相同的效果可以獲得。使用單個(gè)復(fù)曲面透鏡8，該光學(xué)掃描器可以校正主掃描方向上的像場(chǎng)彎曲，提供極好的fθ特性，并且校正副掃描方向上的像場(chǎng)彎曲和表面傾斜(偏轉(zhuǎn)表面7共軛到光敏鼓表面10)。
圖6中校正透鏡64的光退出表面在主掃描橫截面中具有非弧形而在副掃描橫截面中是平坦的，使得波前像差在所有圖像高度處在與聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中發(fā)生的彗形像差方向相反的方向上發(fā)生。
在該實(shí)施方案中，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8難以完全抑制在所有圖像高度處在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8自身中發(fā)生的彗形像差，因?yàn)榫劢构鈱W(xué)系統(tǒng)8由單個(gè)復(fù)曲面透鏡組成。
因此，在該實(shí)施方案中，校正透鏡64提供在入射光學(xué)系統(tǒng)5中，使得在入射光學(xué)系統(tǒng)5中波前像差在與聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中發(fā)生的波前像差方向相反的方向上發(fā)生，以抑制彗形像差和像場(chǎng)彎曲。
圖8A，8B和8C顯示在該實(shí)施方案中分別由入射光學(xué)系統(tǒng)5、聚焦光學(xué)系統(tǒng)8和整個(gè)系統(tǒng)在圖像高度Y＝-107mm處在主掃描方向上引起的波前像差。
在圖8A和8B中，波前像差在入射光學(xué)系統(tǒng)5中在與聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中發(fā)生的波前像差方向相反的方向上發(fā)生。在圖8C中，這些波前像差彼此抵消，使得整個(gè)系統(tǒng)中的波前像差極好地校正。
也就是，在該實(shí)施方案中，具有非球面表面的校正透鏡64提供在入射光學(xué)系統(tǒng)5中，使得像差在入射光學(xué)系統(tǒng)5中發(fā)生以便抵消在所有圖像高度處在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中發(fā)生的彗形像差，從而提供極好的點(diǎn)。
另外，在圖8A和8B中，校正透鏡64被形成，使得在最大圖像高度Y＝-107mm處在入射光學(xué)系統(tǒng)5中發(fā)生的波前像差在與聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中發(fā)生的波前像差的彎曲方向相反的方向上彎曲。在圖8C中，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中波前像差的彎曲由相反方向上的波前像差抵消，因此整個(gè)系統(tǒng)中的波前像差的彎曲充分地抑制。
聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中的波前像差的彎曲也在所有其他圖像高度處抵消，與在最大圖像高度Y＝-107mm的情況中一樣，從而整個(gè)系統(tǒng)中的波前像差的彎曲充分地抑制。因此整個(gè)系統(tǒng)可以充分減小因所有圖像高度處波前像差的彎曲而引起的焦點(diǎn)位置的偏差，以將因待掃描表面10上波前像差的彎曲而引起的像場(chǎng)彎曲抑制到可接受水平。
如果聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中發(fā)生的彗形像差在入射光學(xué)系統(tǒng)5中抵消，入射光學(xué)系統(tǒng)5中校正透鏡64的非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)上在最大圖像高度(Y＝-107mm)處入射的光束通過(guò)的區(qū)域B(主掃描方向上的寬度)在主掃描橫截面中必須比在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中引起彗形像差的透鏡表面上在最大圖像高度(Y＝-107mm)處入射的光束通過(guò)的區(qū)域A(主掃描方向上的寬度)寬。如果區(qū)域B(主掃描方向上的寬度)不寬，非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)必須形成復(fù)雜的形狀以便校正彗形像差。結(jié)果，非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)易于變得更難以形成。
因此，根據(jù)該實(shí)施方案，在入射光學(xué)系統(tǒng)5中提供的校正透鏡64的非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)上在最大圖像高度(Y＝-107mm)處入射的光束通過(guò)的區(qū)域B的寬度W3(主掃描方向上)被調(diào)節(jié)成在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中引起彗形像差的透鏡表面上光束通過(guò)的區(qū)域A的寬度W4(主掃描方向上)的至少1.8倍。因此，波前像差可以極好地校正而沒(méi)有形成校正透鏡64的非弧形透鏡表面(主掃描橫截面中)的增加難度。
該實(shí)施方案中的具體值在下面描述。在該實(shí)施方案中，對(duì)于在最大圖像高度(Y＝-107mm)上入射的光束，校正透鏡64的第二表面(光退出表面)上光束通過(guò)的區(qū)域的寬度，也就是W3，是2.63mm。聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中復(fù)曲面透鏡8的第二表面(光退出表面)上光束通過(guò)的區(qū)域的寬度，也就是W4，是1.30mm。因此，校正透鏡64的非弧形表面(主掃描橫截面中)上光束的寬度W3大于在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中引起彗形像差的透鏡表面上光束的寬度W4，也就是W3/W4＝2.02，使得彗形像差極好地校正。
在該實(shí)施方案，校正透鏡64的僅第二表面(光退出表面)在主掃描橫截面中具有非弧形。對(duì)于主掃描橫截面中除了非弧形第二表面(光退出表面)之外的非弧形第一表面(光進(jìn)入表面)，與上面相同的效果可以通過(guò)調(diào)節(jié)W3/W4的比值為1.8或更多來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中W3定義為各個(gè)透鏡表面上光束通過(guò)的區(qū)域的寬度中的最高值。因此，像差可以極好地校正，從而極好的點(diǎn)可以獲得。
另外，在該實(shí)施方案中，復(fù)曲面透鏡8的僅第二表面(光退出表面)在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中引起彗形像差。對(duì)于在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中引起彗形像差的多個(gè)透鏡表面，與上面相同的效果可以通過(guò)調(diào)節(jié)W3/W4的比值為1.8或更多來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中W4定義為各個(gè)透鏡表面上光束通過(guò)的區(qū)域的寬度中的最高值。因此，彗形像差可以極好地校正，從而極好的點(diǎn)可以獲得。
聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中的最大彗形像差易于在最大圖像高度處發(fā)生；因此，通過(guò)調(diào)節(jié)最大圖像高度處W3/W4的比值為1.8或更多，像差可以不僅在最大圖像高度而且在中間圖像高度處極好地校正。
雖然在該實(shí)施方案中校正透鏡64由在主掃描橫截面中具有非弧形的非球面透鏡組成，其結(jié)構(gòu)并不局限于該方案；例如，校正透鏡64也可以由多個(gè)非球面透鏡組成。另外，雖然在該實(shí)施方案中使用單通道結(jié)構(gòu)，使用的結(jié)構(gòu)并不局限于單通道結(jié)構(gòu)；例如，雙通道結(jié)構(gòu)可以使用。此外，雖然在該實(shí)施方案中聚焦光學(xué)系統(tǒng)8由單個(gè)復(fù)曲面透鏡組成，其結(jié)構(gòu)并不局限于該方案；例如，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8可以由多個(gè)透鏡組成。在這種情況下，足夠的效果可以獲得，如果像差在聚焦光學(xué)系統(tǒng)8中發(fā)生。
雖然在第一和第二實(shí)施方案中在主掃描橫截面中光束從其正面照射在光學(xué)多面體6上(正面入射)，入射角并不局限于直角；它可以代替地是斜角。另外，在第一和第二實(shí)施方案中，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8包括在主掃描橫截面中具有非弧形的復(fù)曲面透鏡，并且在主掃描橫截面中具有非弧形的校正透鏡64可以提供在入射光學(xué)系統(tǒng)5中。
第三實(shí)施方案圖16是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的光學(xué)掃描器的主要部分在主掃描方向上的橫截面視圖(主掃描橫截面視圖)。圖17是圖16中的光學(xué)掃描器的主要部分在副掃描方向上的橫截面視圖(副掃描橫截面視圖)。在圖17中，用于使得光束照射在圖16中的光學(xué)多面體6上的射束折疊鏡15沒(méi)有顯示。在圖16和17中，與圖1和2中相同的參考數(shù)字表示相同的組件。
第三實(shí)施方案不同于第一實(shí)施方案在于，入射光學(xué)系統(tǒng)5中的主掃描方向上入射側(cè)上的F值低于第一實(shí)施方案中，也就是7，聚焦光學(xué)系統(tǒng)8由單個(gè)復(fù)曲面透鏡8組成，以及由光學(xué)多面體6反射和偏轉(zhuǎn)的光束調(diào)節(jié)成微弱會(huì)聚的光束以減小主掃描橫截面中復(fù)曲面透鏡8的厚度。在主掃描橫截面中，復(fù)曲面透鏡8的光進(jìn)入表面和光退出表面都具有非弧形。在副掃描橫截面中，復(fù)曲面透鏡8的光進(jìn)入表面是具有負(fù)面能力的弧形，而其光退出表面是具有正面能力的弧形。另一個(gè)差別是單通道結(jié)構(gòu)的使用，其中僅由光學(xué)多面體6的任何偏轉(zhuǎn)表面7反射的光束通過(guò)復(fù)曲面透鏡8，也就是，其中在光學(xué)多面體6的偏轉(zhuǎn)表面7上入射的光束不通過(guò)復(fù)曲面透鏡8。其他結(jié)構(gòu)和光學(xué)操作基本上與第一實(shí)施方案中相同，因此相同的效果可以獲得。
表格5顯示該實(shí)施方案中聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的性質(zhì)。表格6顯示該實(shí)施方案中聚焦光學(xué)系統(tǒng)8的數(shù)據(jù)(R，D和N)。表格7顯示該實(shí)施方案中的非球面形狀。
表格8顯示該實(shí)施方案中對(duì)于在最大圖像高度Y＝-107mm處入射的光束通過(guò)的各個(gè)表面，上面公式(9)～(12)中的各個(gè)值。在表格8中，A＝2.3E-4，B＝-3.6E-4，從而B(niǎo)/A＝-1.55＜0，意味著公式(9)滿足。另外，透鏡表面的形狀被調(diào)節(jié)使得公式(10′)滿足。也就是，因?yàn)棣裮＝0.06mm且f＝151.4mm，f·|A+B|＝0.019＜ρm＝0.060(mm)。
在該實(shí)施方案中A是正值且B是負(fù)值，而在第一實(shí)施方案中A是負(fù)值且B是正值。然而，因?yàn)橥哥R形狀被調(diào)節(jié)使得公式(9)～(12)滿足，與在第一實(shí)施方案中一樣，由光學(xué)掃描器中的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)(入射光學(xué)系統(tǒng)5和聚焦光學(xué)系統(tǒng)8)在波前像差的相位形狀中引起的、以光束主光線作為中心軸的不對(duì)稱(chēng)分量H′(＝A+B)可以減小以實(shí)現(xiàn)具有極好形狀的聚焦點(diǎn)。
圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的成像裝置的主要部分在副掃描方向上的橫截面視圖。在圖9中，外部設(shè)備117，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)，輸入代碼數(shù)據(jù)Dc到成像裝置104。裝置104中的打印機(jī)控制器111將代碼數(shù)據(jù)Dc轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))Di，其然后輸入到具有第一或第二實(shí)施方案中所示結(jié)構(gòu)的光學(xué)掃描器100。光學(xué)掃描器100發(fā)出根據(jù)圖像數(shù)據(jù)Di調(diào)制的光束103以在主掃描方向上掃描作為承載靜電潛像的元件(光敏元件)的光敏鼓101的光敏表面。
馬達(dá)115順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)光敏鼓101以在副掃描方向上，其是垂直于主掃描方向的方向，相對(duì)于光束103移動(dòng)其光敏表面。帶電輥102在光敏鼓101的上端與其光敏表面接觸，以使光敏表面均勻地帶電。帶電輥102使其帶電的光敏表面由從光學(xué)掃描器100發(fā)出的光束103掃描。
如上所述根據(jù)圖像數(shù)據(jù)Di調(diào)制的光束103掃描光敏表面以在其上形成靜電潛像。靜電潛像由在光敏鼓101旋轉(zhuǎn)方向上光束103的掃描位置下游與光敏鼓101接觸的顯影單元107顯影成調(diào)色劑圖像。
由顯影單元107顯影的調(diào)色劑圖像由在光敏鼓101的下端提供使得它們彼此相對(duì)的轉(zhuǎn)印輥108轉(zhuǎn)印到作為轉(zhuǎn)印材料的紙張112。紙張112存儲(chǔ)在提供在光敏鼓101前面的紙盒109中(圖9中右側(cè))，雖然它們也可以手工地供給。進(jìn)料輥110提供在紙盒109的端部以將紙張112供給到運(yùn)載線中。
具有未定影調(diào)色劑圖像的紙張112然后運(yùn)載到位于光敏鼓101后部的定影單元(圖9中左側(cè))。定影單元包括具有內(nèi)部定影加熱器(沒(méi)有顯示)的定影輥113和壓輥114。定影輥113和壓輥114形成輥隙。從轉(zhuǎn)印輥108運(yùn)載的紙張112在定影輥113與壓輥114之間的輥隙處壓制和加熱以定影紙張112上的未定影調(diào)色劑圖像。具有定影圖像的紙張112由排出輥116從成像裝置104中排出到定影輥113的后面。
打印機(jī)控制器111不僅如上所述轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，而且控制成像裝置104中的各個(gè)單元，例如馬達(dá)115和光學(xué)掃描器100中的光學(xué)多面體的馬達(dá)，雖然控制功能沒(méi)有在圖9中顯示。
在本發(fā)明中使用的成像裝置的記錄密度不特別地限制。但是，本發(fā)明的第一和第二實(shí)施方案對(duì)于記錄密度為1,200dpi或更多的成像裝置具有更顯著的效果，記住更高的圖像質(zhì)量因增加的記錄密度而需要。
圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的彩色成像裝置的主要部分的橫截面視圖。該彩色成像裝置是四個(gè)光學(xué)掃描器串聯(lián)排列以將圖像信息記錄在作為圖像承載元件的光敏鼓表面上的串聯(lián)式裝置。在圖10中，彩色成像裝置60包括具有第一或第二實(shí)施方案中所示結(jié)構(gòu)的光學(xué)掃描器11，12，13和14，作為圖像承載元件的光敏鼓21，22，23和24，顯影單元31，32，33和34，以及運(yùn)載帶51。
在圖10中，外部設(shè)備52，例如個(gè)人計(jì)算機(jī)，將與R(紅)，G(綠)和B(藍(lán))相對(duì)應(yīng)的彩色信號(hào)輸入到彩色成像裝置60。裝置60中的打印機(jī)控制器53將彩色信號(hào)轉(zhuǎn)換成與C(青)，M(品紅)，Y(黃)和B(黑)相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)(點(diǎn)數(shù)據(jù))。圖像數(shù)據(jù)然后輸入到光學(xué)掃描器11，12，13和14，其發(fā)出根據(jù)圖像數(shù)據(jù)調(diào)制的光束41，42，43和44以在主掃描方向上分別掃描光敏鼓21，22，23和24的光面表面。
在該實(shí)施方案中的彩色成像裝置60中，光學(xué)掃描器11，12，13和14串聯(lián)排列并且分別對(duì)應(yīng)于C(青)，M(品紅)，Y(黃)，和B(黑)。光學(xué)掃描器11，12，13和14將圖像信號(hào)(圖像信息)分別記錄在光敏鼓21，22，23和24的表面上，以便以高速打印彩色圖像。
如上所述，在該實(shí)施方案中的彩色成像裝置60中，光學(xué)掃描器11，12，13和14根據(jù)圖像數(shù)據(jù)分別發(fā)出光束41，42，43和44，以在相應(yīng)的光敏鼓21，22，23和24上形成各個(gè)顏色的潛像。圖像在記錄材料上疊加以形成全彩圖像。
使用的外部設(shè)備52可以是例如具有CCD傳感器的彩色圖像讀取器；在這種情況下，彩色圖像記錄器和彩色成像裝置60構(gòu)成彩色數(shù)字復(fù)印機(jī)。
雖然本發(fā)明已經(jīng)參考示范實(shí)施方案而描述，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于公開(kāi)的示范實(shí)施方案。下面權(quán)利要求的范圍將與最廣泛解釋一致以便包括所有修改、等效結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描器，包括發(fā)出光束的光源；光束照射在上面的光偏轉(zhuǎn)器；入射光學(xué)系統(tǒng)，其允許光束照射在光偏轉(zhuǎn)器上使得在光偏轉(zhuǎn)器上入射的光束在主掃描方向上的寬度大于光偏轉(zhuǎn)器的每個(gè)偏轉(zhuǎn)表面在主掃描方向上的寬度；以及聚焦光學(xué)系統(tǒng)，其將由光偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光束導(dǎo)向待掃描表面，其中在主掃描橫截面中具有非弧形的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面在至少入射光學(xué)系統(tǒng)或聚焦光學(xué)系統(tǒng)中提供，使得像差的第一方向與像差的第二方向相反，第一方向是光束的主光線與光束的邊緣光線之間波前像差在主掃描方向上相位差的方向，當(dāng)最大圖像高度處在待掃描表面上入射的光束通過(guò)入射光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，相位差發(fā)生，第二方向是光束的主光線與光束的邊緣光線之間波前像差在主掃描方向上另一個(gè)相位差的方向，當(dāng)最大圖像高度處在待掃描表面上入射的光束通過(guò)聚焦光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，相位差發(fā)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)掃描器，其中當(dāng)在最大圖像高度處在待掃描表面上入射的光束通過(guò)入射光學(xué)系統(tǒng)時(shí)發(fā)生的波前像差的相位形狀在主掃描方向上以光束主光線作為相位形狀中心而不對(duì)稱(chēng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)掃描器，其中當(dāng)在最大圖像高度處在待掃描表面上入射的光束通過(guò)聚焦光學(xué)系統(tǒng)時(shí)發(fā)生的波前像差的相位形狀在主掃描方向上以光束主光線作為相位形狀中心而不對(duì)稱(chēng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)掃描器，其中在主掃描橫截面中具有非弧形的該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中提供；以及在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中提供的、在主掃描橫截面中具有非弧形的光學(xué)表面上在最大圖像高度處入射的光束的寬度中在主掃描方向上的最大寬度(W1)與在入射光學(xué)系統(tǒng)中提供的、在主掃描橫截面中具有弧形的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面上在最大圖像高度處入射的光束的寬度中在主掃描方向上的最大寬度(W2)滿足W1/W2≥1.8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)掃描器，其中在主掃描橫截面中具有非弧形的該一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面在入射光學(xué)系統(tǒng)中提供；以及在入射光學(xué)系統(tǒng)中提供的、在主掃描橫截面中具有非弧形的光學(xué)表面上在最大圖像高度處入射的光束的寬度中在主掃描方向上的最大寬度(W3)與在聚焦光學(xué)系統(tǒng)中提供的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)表面上在最大圖像高度處入射的光束的寬度中在主掃描方向上的最大寬度(W4)滿足W3/W4≥1.8。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)掃描器，其中，當(dāng)入射光學(xué)系統(tǒng)具有m個(gè)光學(xué)表面(m≥1)，聚焦光學(xué)系統(tǒng)具有p個(gè)光學(xué)表面(p≥1)，入射光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)表面是從光源側(cè)開(kāi)始第一到第m個(gè)表面，并且聚焦光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)表面是從光偏轉(zhuǎn)器側(cè)開(kāi)始第(m+1)個(gè)到第(p+m+1)個(gè)表面時(shí)，下面的公式滿足f×|A+B|≤ρmA=Σi=1m[Ui×(ni-1)×{|ai-bi|-|bi-ci|}]]]>B=Σi=m+1p+m+1[Ui×(ni-1)×{|ai-bi|-|bi-ci|}]]]>其中B/A＜0；Ui是對(duì)于光進(jìn)入透明光學(xué)表面為-1而對(duì)于光退出透明光學(xué)表面或及射光學(xué)表面為+1的系數(shù)；ni是對(duì)于透明光學(xué)表面等于玻璃的折射率而對(duì)于反射光學(xué)表面為2的系數(shù)；ai是主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束中與光學(xué)表面的端部相鄰的邊緣光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY；bi是主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束的主光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY；ci是主掃描橫截面中在最大圖像高度處入射的光束中與光學(xué)表面的光軸相鄰的邊緣光線通過(guò)的位置的第i個(gè)光學(xué)表面相對(duì)于光學(xué)表面的光軸的梯度dX/dY；f是聚焦光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)；以及ρm是待掃描表面上的聚焦點(diǎn)在主掃描方向上的直徑(mm)。
7.一種成像裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)掃描器；具有待掃描表面的光敏元件；顯影單元，其顯影由從光學(xué)掃描器發(fā)出的光束在光敏元件上形成的靜電潛像以形成調(diào)色劑圖像；轉(zhuǎn)印單元，用于將顯影的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印材料；以及定影單元，用于定影轉(zhuǎn)印材料上的轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像。
8.一種成像裝置，包括根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)掃描器；以及打印機(jī)控制器，其將從外部設(shè)備輸入的代碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)并且輸入圖像信號(hào)到光學(xué)掃描器。
9.一種彩色成像裝置，包括多個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)掃描器；以及圖像承載元件，用于形成具有不同顏色的圖像，每個(gè)具有待掃描表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的彩色成像裝置，還包括打印機(jī)控制器，用于將從外部設(shè)備輸入的彩色信號(hào)轉(zhuǎn)換成與不同顏色相對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)并且輸入圖像數(shù)據(jù)到光學(xué)掃描器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種光學(xué)掃描器，包括發(fā)出光束的光源(1)，光偏轉(zhuǎn)器(6)，允許光束照射在光偏轉(zhuǎn)器上使得光束在主掃描方向上的寬度大于光偏轉(zhuǎn)器的每個(gè)偏轉(zhuǎn)表面在主掃描方向上的寬度的入射光學(xué)系統(tǒng)(5)，以及將由光偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)的光束導(dǎo)向待掃描表面的聚焦光學(xué)系統(tǒng)(8)。入射光學(xué)系統(tǒng)和聚焦光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造，使得當(dāng)光束在離軸圖像高度處照射在待掃描表面上時(shí)在兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)生的像差在光束中心的兩側(cè)上不對(duì)稱(chēng)，并且像差的方向彼此相反。
文檔編號(hào)G03G15/01GK1749805SQ20051010396
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者富岡雄一 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社