專利名稱：：微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fθ鏡片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片，尤其涉及用以修正呈簡(jiǎn)諧性運(yùn)動(dòng)的微機(jī)電反射鏡而產(chǎn)生隨時(shí)間成正弦關(guān)系的角度變化量，以達(dá)到激光掃瞄裝置所要求的線性掃描效果的二片式fe鏡片。
背景技術(shù)：
：目前激光打印機(jī)LBP(LaserBeamPrint)所使用的激光掃描裝置(LSU:LaserScanningUnit)，利用高速旋轉(zhuǎn)的多面鏡(polygonmirror)以操控激光束的掃描動(dòng)作(laserbeamscanning)，如美國(guó)專利US7079171、US6377293、US6295116,或如臺(tái)灣專利1198966所述。其原理如下簡(jiǎn)述利用半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光束(laserbeam)，先經(jīng)由準(zhǔn)直鏡(collimator)，再經(jīng)由一光圈(aperture)而形成平行光束，而平行光束再經(jīng)過柱面鏡(cylindricallens)之后，能在副掃瞄方向(subscanningdirection)的Y軸上的寬度沿著主掃描方向(mainscanningdirection)的X軸的平行方向平行聚焦而形成線狀圖像(lineimage)，再投射至高速旋轉(zhuǎn)的多面鏡上，而多面鏡上均勻連續(xù)設(shè)置有多面反射鏡，其恰位于或接近于上述線狀圖像(lineimage)的焦點(diǎn)位置。通過多面鏡控制激光束的投射方向，當(dāng)連續(xù)的多個(gè)反射鏡在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)可將射至反射鏡上的激光束沿著主掃描方向(X軸)的平行方向以相同的轉(zhuǎn)角速度(angularvelocity)偏斜反射至f9線性掃描鏡片上，而f9線性掃描鏡片設(shè)置于多面鏡旁側(cè)，可為單件式鏡片結(jié)構(gòu)(single-elementscanninglens)或?yàn)槎界R片結(jié)構(gòu)。此f9線性掃描鏡片的功能在于使經(jīng)由多面鏡上的反射鏡反射而射入f9鏡片的激光束能聚焦成橢圓形光點(diǎn)并投射在光接收面(photoreceptordrum，即成像面)上，并達(dá)到線性掃描(scanninglinearity)的要求。然而，已有激光掃瞄裝置(LSU)在使用上會(huì)存在下列問題(1)、旋轉(zhuǎn)式多面鏡的制作難度高且價(jià)格不低，相對(duì)增加LSU的制作成本。(2)、多面鏡須具備高速旋轉(zhuǎn)(如40000轉(zhuǎn)/分)功能，精密度要求又高，以致一般多面鏡上反射面的鏡面Y軸寬度極薄，使已有LSU中均需增設(shè)柱面鏡(cylindricallens)以使激光束經(jīng)過柱面鏡能聚焦成線(Y軸上成一點(diǎn))而再投射在多面鏡的反射鏡上，以致增加構(gòu)件成本及組裝作業(yè)流程。(3)、已有多面鏡須高速旋轉(zhuǎn)(如40000轉(zhuǎn)/分)，致旋轉(zhuǎn)噪音相對(duì)提高，且多面鏡從啟動(dòng)至工作轉(zhuǎn)速須耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，增加開機(jī)后的等待時(shí)間。(4)、已有LSU的組裝結(jié)構(gòu)中，投射至多面鏡反射鏡的激光束中心軸并非正對(duì)多面鏡的中心轉(zhuǎn)軸，以致在設(shè)計(jì)相配合的f9鏡片時(shí)，需同時(shí)考慮多面鏡的離軸偏差(offaxisdeviation)問題，相對(duì)增加f9鏡片的設(shè)計(jì)及制作上麻煩。近年以來，為了改善已有LSU組裝結(jié)構(gòu)的問題，目前市面上開發(fā)出一種擺動(dòng)式(oscillatory)的微機(jī)電反射鏡(MEMSmirror)，用以取代已有多面鏡來操控激光束掃描。微機(jī)電反射鏡為轉(zhuǎn)矩振蕩器(torsionoscillators)，其表層上附有反光層，可通過振蕩擺動(dòng)反光層，將光線反射而掃描，未來將可應(yīng)用于成像系統(tǒng)(imagingsystem)、掃描4儀(scanner)或f敫光打印豐幾(laserprinter)的f敫光掃描裝置(laserscanningunit,簡(jiǎn)稱LSU)，其掃描效率(Sca皿ingefficiency)將可高于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)多面鏡。如美國(guó)專利US6，844，951、US6，956，597，產(chǎn)生至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其驅(qū)動(dòng)頻率趨近多個(gè)微機(jī)電反射鏡的共振頻率，并以驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)微機(jī)電反射鏡以產(chǎn)生掃瞄路徑、類似的還有美國(guó)專利US7，064，876、US7，184，187、US7，190，499、US2006/0113393;或如臺(tái)灣專利TWM253133，其介于LSU模塊結(jié)構(gòu)中準(zhǔn)直鏡及fe鏡片之間，利用微機(jī)電反射鏡取代已有旋轉(zhuǎn)式多面鏡，以控制激光束的投射方向；或如日本專利JP2006-201350等。該微機(jī)電反射鏡具有組件小，轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。然而由于微機(jī)電反射鏡，在接收電壓驅(qū)動(dòng)后，將作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，且該簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(harmonicmotion)的方式為時(shí)間與角速度呈正弦關(guān)系，而投射于微機(jī)電反射鏡，其經(jīng)反射后的反射角度9與時(shí)間t的關(guān)系為9(t)=9ssin(2Jift)(1)其中f為微機(jī)電反射鏡的掃描頻率；9s為激光束經(jīng)微機(jī)電反射鏡后，單邊最大的掃描角度。因此，在相同的時(shí)間間隔下At，所對(duì)應(yīng)的反射角度與時(shí)間成正弦函數(shù)(Sinusoidal)變化，即在相同時(shí)間間隔At時(shí)，反射角度變化為Ae(t)=es*(sin(2Ji.f.t》-sin(2Jift2))，而與時(shí)間呈非線性關(guān)系，即當(dāng)該反射的光線以不同角度投射在目標(biāo)物時(shí)，于相同時(shí)間間隔內(nèi)所產(chǎn)生的光點(diǎn)距離間隔并不相同而可能隨時(shí)間遞增或遞減。舉例而言，當(dāng)微機(jī)電反射鏡的擺動(dòng)角度位于正弦波的波峰及波谷時(shí)，角度變化量將隨時(shí)間遞增或遞減，與已有的多面鏡成等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式不同，若使用已有的fe鏡片于具有微機(jī)電反射鏡的激光掃瞄裝置(LSU)上，將無法修正微機(jī)電反射鏡所產(chǎn)生的角度變化量，造成投射在成像面上的激光光速將產(chǎn)生非等速率掃描現(xiàn)象而產(chǎn)生位于成像面上的成像偏差。因此，對(duì)于微機(jī)電反射鏡所構(gòu)成的激光掃描裝置，簡(jiǎn)稱為微機(jī)電激光掃描裝置(MEMSLSU)，其特性為激光光線經(jīng)由微機(jī)電反射鏡掃描之后，形成等時(shí)間間隔不等角度的掃描光線，因此發(fā)展可使用于微機(jī)電激光掃描裝置的fe鏡片以修正掃描光線，使可在目標(biāo)物上正確成像，如美國(guó)專利US7，184187揭露使用多項(xiàng)式曲面(polynomialsurface)在主掃描方向進(jìn)行角度變化量；但由于激光束截面并非理想的極小圓形，而其截面為扁狀橢圓形，僅由主掃描方向修正，尚難達(dá)到精度要求；因此發(fā)展在主掃描與副掃描方向能同時(shí)修正掃描光線的f9鏡片，將成為迫切所需。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片，該二片式fe鏡片從微機(jī)電反射鏡依序起算，第一鏡片為雙凸形的鏡片所構(gòu)成，第二鏡片為新月形且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)的鏡片所構(gòu)成，可將微機(jī)電反射鏡所反射的掃描光線于目標(biāo)物上正確成像，而達(dá)到激光掃瞄裝置所要求的線性掃描效果。本發(fā)明的另一目的在于提供一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片，用以縮小投射在目標(biāo)物上的光點(diǎn)(spot)的面積，而達(dá)到提高分辨率的效果。本發(fā)明的又一目的在于提供一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片，可畸變修正因掃描光線偏離光軸，而造成在主掃描方向及副掃描方向的偏移增加，使成像于感光鼓的光點(diǎn)變形成類似橢圓形的問題，并使每個(gè)成像光點(diǎn)大小得以均勻化，而達(dá)到提升解像質(zhì)量(resolutionquality)的功效。因此，本發(fā)明微機(jī)電激光掃描裝置的二片式f9鏡片，適用于包含至少一個(gè)發(fā)射激光束的光源，以共振左右擺動(dòng)將光源發(fā)射的激光束反射成為掃描光線的微機(jī)電反射鏡，以在目標(biāo)物上成像；對(duì)于激光打印機(jī)而言，該目標(biāo)物常為感光鼓(drum)，S卩，待成像的光點(diǎn)經(jīng)由光源發(fā)出激光束，經(jīng)由微機(jī)電反射鏡左右掃描，微機(jī)電反射鏡反射激光束形成掃描光線，掃描光線經(jīng)由本發(fā)明的二片式f9鏡片修正角度與位置后，在感光鼓上形成光點(diǎn)(spot)，由于感光鼓涂有光敏劑，可感應(yīng)碳粉使其聚集于紙上，如此可將數(shù)據(jù)打印出。本發(fā)明的二片式fe鏡片包含從微機(jī)電反射鏡依序起算的第一鏡片及第二鏡片，其中第一鏡片具有第一光學(xué)面及第二光學(xué)面，第一光學(xué)面與第二光學(xué)面，在主掃描方向至少有一個(gè)光學(xué)面為非球面，主要將進(jìn)行簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的微機(jī)電反射鏡，在成像面上光點(diǎn)間距由原來隨時(shí)間增加而遞減或遞增的非等速率掃描現(xiàn)象，修正為等速率掃描，使激光束在成像面的投射作等速率掃描。第二鏡片具有第三光學(xué)面及第四光學(xué)面，第三光學(xué)面與第四光學(xué)面，在主掃描方向至少有一個(gè)光學(xué)面為非球面，主要用以均勻化掃瞄光線在主掃描方向及副掃描方向因偏移光軸而造成于感光鼓上形成成像偏差，并將第一鏡片的掃描光線修正聚光于目標(biāo)物上。圖1為本發(fā)明二片式f9鏡片的光學(xué)路徑的示意圖；圖2為微機(jī)電反射鏡掃描角度e與時(shí)間t的關(guān)系圖；圖3為通過第一鏡片及第二鏡片的掃描光線的光學(xué)路徑圖及符號(hào)說明圖；圖4為掃描光線投射在感光鼓上后，光點(diǎn)面積隨投射位置的不同而變化的示意圖；圖5為光束的高斯分布與光強(qiáng)度的關(guān)系圖；圖6為本發(fā)明通過第一鏡片及第二鏡片的掃描光線實(shí)施例的光學(xué)路徑圖；圖7為第一實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖；圖8為第二實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖；圖9為第三實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖；圖10為第四實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖；以及圖11為第五實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖。主要組件符號(hào)說明10:微機(jī)電反射鏡；ll:激光光源；111:光束；113a、113b、113c、114a、114b、115a、115b:掃瞄光線;131:第一鏡片；132:第二鏡片；14a、14b:光電傳感器；15:感光鼓；16:柱面鏡；2、2a、2b、2c:光點(diǎn)；3:有效掃描窗口。具體實(shí)施例方式參照?qǐng)Di，為本發(fā)明微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片的光學(xué)路徑示意圖。本發(fā)明微機(jī)電激光掃描裝置的二片式f9鏡片包含具有第一光學(xué)面131a及第二光學(xué)面131b的第一鏡片131，與具有第三光學(xué)面132a及第四光學(xué)面132b的第二鏡片132，以適用于微機(jī)電激光掃瞄裝置。圖中，微機(jī)電激光掃描裝置主要包含激光光源11、微機(jī)電反射鏡10、柱面鏡16、兩個(gè)光電傳感器14a、14b，及用以感光的目標(biāo)物。在圖中，目標(biāo)物以用感光鼓(drum)15來實(shí)施。激光光源11所產(chǎn)生的光束111通過柱面鏡16后，投射到微機(jī)電反射鏡10上。而微機(jī)電反射鏡10以共振左右擺動(dòng)的方式，將光束111反射成掃瞄光線113a、113b、113c、114a、114b、115a、115b。其中掃瞄光線113a、113b、113c、114a、114b、115a、115b在X方向的投影稱之為副掃描方向(subscanningdirection)，在Y方向的投影稱之為主掃描方向(mainscanningdirection)，而微機(jī)電反射鏡10掃描角度為ec。參照?qǐng)D1及圖2，其中圖2為微機(jī)電反射鏡掃描角度9與時(shí)間t的關(guān)系圖。由于微機(jī)電反射鏡10做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)角度隨時(shí)間呈正弦變化，因此掃瞄光線的射出角度與時(shí)間為非線性關(guān)系。如圖示中的波峰a-a'及波谷b-b'，其擺動(dòng)角度明顯小于波段a-b及a'-b'，而這種角速度不均等的現(xiàn)象容易造成掃描光線在感光鼓15上產(chǎn)生成像偏差。因此，光電傳感器14a、14b設(shè)置于微機(jī)電反射鏡10最大掃描角度±9c之內(nèi)，其夾角為±9P，激光束由圖2的波峰處開始被微機(jī)電反射鏡IO所反射，此時(shí)相當(dāng)于圖1的掃描光線115a;當(dāng)光電傳感器14a檢測(cè)到掃描光束的時(shí)候，表示微機(jī)電反射鏡10擺動(dòng)到+ep角度，此時(shí)相當(dāng)于圖1的掃描光線114a;當(dāng)微機(jī)電反射鏡10掃描角度變化如圖2的a點(diǎn)時(shí)，此時(shí)相當(dāng)于掃描光線113a位置；此時(shí)激光光源11將被驅(qū)動(dòng)而發(fā)出激光束lll，而掃描至圖2的b點(diǎn)時(shí)，此時(shí)相當(dāng)于掃描光線113b位置為止(相當(dāng)于±9n角度內(nèi)由激光光源ll發(fā)出的激光束111);當(dāng)微機(jī)電反射鏡lO產(chǎn)生反振時(shí)，如在波段a'-b'時(shí)由激光光源ll被驅(qū)動(dòng)而開始發(fā)出激光束111;如此完成一個(gè)周期。參照?qǐng)D1及圖3，其中圖3為通過第一鏡片及第二鏡片的掃描光線的光學(xué)路徑圖。其中，±9n為有效掃描角度，當(dāng)微機(jī)電反射鏡10的轉(zhuǎn)動(dòng)角度進(jìn)入±9n時(shí)，激光光源11開始發(fā)出激光束111，經(jīng)由微機(jī)電反射鏡10反射為掃瞄光線，當(dāng)掃瞄光線通過第一鏡片131時(shí)受第一鏡片131的第一光學(xué)面131a與第二光學(xué)面131b折射，將微機(jī)電反射鏡10所反射的距離與時(shí)間成非線性關(guān)系的掃描光線轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性關(guān)系的掃描光線。當(dāng)掃描光線通過第一鏡片131與第二鏡片132后，通過第一光學(xué)面131a、第二光學(xué)面131b、第三光學(xué)面132a、第四光學(xué)面132b的光學(xué)性質(zhì)，將掃描光線聚焦于感光鼓15上，而于感光鼓15上形成一列的光點(diǎn)(Spot)2。于感光鼓15上，兩最遠(yuǎn)光點(diǎn)2的間距稱為有效掃描窗口3。其中，4為微機(jī)電反射鏡10至第一光學(xué)面131a的間距、4為第一光學(xué)面131a至第二光學(xué)面131b的間距、(13為第二光學(xué)面131b至第三光學(xué)面132a的間距、山為第三光學(xué)面132a至第四光學(xué)面132b的間距、(15為第四光學(xué)面132b至感光鼓15的間距、Ri為第一光學(xué)面131a的曲率半徑(Curvature)、R2為第二光學(xué)面131b的曲率半徑、13為第三光學(xué)面132a的曲率半徑、R4為第四光學(xué)面132b的曲率半徑。參照?qǐng)D4，為掃描光線投射在感光鼓上后，光點(diǎn)面積(spotarea)隨投射位置的不同而變化的示意圖。當(dāng)掃瞄光線113a沿光軸方向透過第一鏡片131及第二鏡片132后投射在感光鼓15時(shí)，因入射于第一鏡片131及第二鏡片132的角度為零，所以在主掃描方向7所產(chǎn)生的偏移率是零，因此成像于感光鼓15上的光點(diǎn)2a為類似圓形。當(dāng)掃描光線113b及113c透過第一鏡片131及第二鏡片132后而投射在感光鼓15時(shí)，因入射于第一鏡片131及第二鏡片132與光軸所形成的夾角不為零，所以在主掃描方向所產(chǎn)生的偏移率不為零，而造成在主掃描方向的投影長(zhǎng)度較掃描光線113a所形成的光點(diǎn)為大；此情形在副掃描方向也相同，偏離掃描光線113a的掃描光線所形成的光點(diǎn)，也將較大；所以成像于感光鼓15上的光點(diǎn)2b、2c為類似橢圓形，且2b、2c的面積大于2a。其中，Sa。與Sb。為微機(jī)電反射鏡10反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)在主掃描方向(Y方向)及副掃描方向(X方向)的長(zhǎng)度、^與Gb為掃瞄光線的高斯光束(GaussianBeams)于光強(qiáng)度為13.5%處在Y方向及X方向的光束半徑，如圖5所示，圖5中僅顯示了Y方向的光束半徑?？v上所述，本發(fā)明的二片式f9鏡片可將微機(jī)電反射鏡10所反射的掃描光線，將高斯光束的掃描光線進(jìn)行畸變(distortion)修正，及將時(shí)間-角速度的關(guān)系轉(zhuǎn)成時(shí)間-距離的關(guān)系。掃描光線在主掃描方向(Y方向)與副掃描方向(X方向)的光束經(jīng)過f9鏡片被放大，于成像面上產(chǎn)生光點(diǎn)，以提供符合需求的分辨率。為達(dá)成上述功效，本發(fā)明二片式f9鏡片在第一鏡片131的第一光學(xué)面131a或第二光學(xué)面131b及第二鏡片132的第三光學(xué)面132a或第四光學(xué)面132b，在主掃描方向或副掃描方向，可使用球面曲面或非球面曲面設(shè)計(jì)，若使用非球面曲面設(shè)計(jì)，其非球面曲面滿足下列曲面方程式1:橫像曲面方程式(A謹(jǐn)orphicequation)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，Z為鏡片上任一點(diǎn)以光軸方向至原點(diǎn)切平面的距離(SAG);CX與Cy分別為X方向及Y方向的曲率(curvature);KX與Ky分別為X方向及Y方向的圓錐系數(shù)(Coniccoefficient);AK、BK、CK與DK分另u為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(rotationallysymmetricportion)的四次、六次、八次與十次冪的圓錐變形系數(shù)(deformationfromtheconic);AP、BP、CP與DP分別為非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(non-rotationallysymmetriccomponents)的四次、六次、八次、十次冪的圓錐變形系數(shù)(deformationfromtheconic);當(dāng)Cx=Cy，Kx=Ky且AP=Bp=Cp=Dp=0時(shí)，則簡(jiǎn)化為單一非球面。2:環(huán)像曲面方程式(Toricequation)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，z為鏡片上任一點(diǎn)以光軸方向至原點(diǎn)切平面的距離(sag);c;與c;分別y方向與X方向的曲率(curvature);Ky為Y方向的圓錐系數(shù)(Coniccoefficient);B4、B6、B8與B1(l分別為四次、六次、八次、十次冪的系數(shù)(4th10thordercoefficientsdeformationfromtheconic);當(dāng)Cx=Cy且Kv=AP=Bp=Cp=Dp=0時(shí)，則簡(jiǎn)化為單一球面。為能使掃描光線在目標(biāo)物上的成像面上維持等掃描速度，舉例而言，在兩個(gè)相同的時(shí)間間隔內(nèi)，維持兩個(gè)光點(diǎn)的間距相等；本發(fā)明的二片式f9鏡片可將掃描光線113a至掃描光線113b之間的光線，通過第一鏡片131及第二鏡片132進(jìn)行掃描光線出射角的修正，使相同的時(shí)間間隔的兩掃描光線，經(jīng)出射角度修正后，于成像的感光鼓15上形成的兩個(gè)光點(diǎn)的距離相等。更進(jìn)一步，當(dāng)激光束111經(jīng)由微機(jī)電反射鏡10反射后，其高斯光束半徑Ga與Gb較大，如果該掃描光線經(jīng)過微機(jī)電反射鏡10與感光鼓15的距離后，高斯光束半徑Ga與Gb將更大，不符合實(shí)用分辨率要求；本發(fā)明的二片式fe鏡片進(jìn)一步可將微機(jī)電反射鏡10反射的掃描光線113a至掃描光線113b之間的光線形成Ga與Gb較小的高斯光束，使聚焦后的光線成像的感光鼓15上產(chǎn)生較小的光點(diǎn)；再者，本發(fā)明的二片式f9鏡片更可將成像在感光鼓15上的光點(diǎn)大小均勻化(限制于符合分辨率要求的范圍內(nèi))，以獲得最佳的解析效果。本發(fā)明的二片式f9鏡片包含，從微機(jī)電反射鏡10依序起算，為第一鏡片131及第二鏡片132，第一鏡片131為雙凸形的鏡片及第二鏡片132為新月形且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)的鏡片，其中第一鏡片131具有第一光學(xué)面131a及第二光學(xué)面131b，將微機(jī)電反射鏡10反射的角度與時(shí)間非線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)；其中第二鏡片132具有第三光學(xué)面132a及第四光學(xué)面132b，將第一鏡片131的掃描光線修正聚光于目標(biāo)物上；通過該二片式f9鏡片將微機(jī)電反射鏡10反射的掃描光線于感光鼓15上成像；其中，第一光學(xué)面131a、第二光學(xué)面131b、第三光學(xué)面132a及第四光學(xué)面132b在主掃描方向至少有一個(gè)為非球面所構(gòu)成的光學(xué)面，第一光學(xué)面131a、第二光學(xué)面131b、第三光學(xué)面132a及第四光學(xué)面132b在副掃描方向可至少有一個(gè)為非球面所構(gòu)成的光學(xué)面或在副掃描方向均使用球面所構(gòu)成的光學(xué)面。更進(jìn)一步，在第一鏡片131及第二鏡片132構(gòu)成上，在光學(xué)效果上，本發(fā)明的二片式fe鏡片，在主掃描方向進(jìn)一步滿足式(4)式(5)的條件:c/7+c/4+<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>或，在主掃描方向滿足式(6)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>且在副掃描方向滿足式(7)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(5)(6)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，f(DY為第一鏡片131在主掃描方向的焦距、f(2)Y為第二鏡片132在主掃描方向的焦距、(13為e=0°時(shí)第一鏡片131目標(biāo)物側(cè)光學(xué)面至第二鏡片132微機(jī)電反射鏡10側(cè)光學(xué)面的距離、(14為e=0°時(shí)第二鏡片132的厚度、(15為e=0°時(shí)第二鏡片132目標(biāo)物側(cè)光學(xué)面至目標(biāo)物的距離，f^為二片式f9鏡片在副掃描方向的復(fù)合焦距(combinationfocallength)、fsY為二片式fe鏡片在主掃描方向的復(fù)合焦距、RiX第i光學(xué)面在副掃描方向的曲率半徑；Riy為第i光學(xué)面在主掃描方向的曲率半徑；ndl與nd2為第一鏡片131與第二鏡片132之折射率(refractionindex)。再者，本發(fā)明的二片式fe鏡片所形成的光點(diǎn)均一性，可以用掃描光線在感光鼓15上的光束大小的最大值與最小值的比值S表示，即滿足式(8):min(A.51")0.4<3更進(jìn)一步，本發(fā)明的二片式fe鏡片所形成的分辨率，可使用n^為微機(jī)電反射鏡io反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)經(jīng)掃描在感光鼓15上光點(diǎn)最大值的比值與n^為微機(jī)電反射鏡io反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)經(jīng)掃描在感光鼓15上光點(diǎn)最小值的比值為表示，即可滿足式(9)及式(io)，其中，Sa與Sb為感光鼓15上掃瞄光線形成的任一個(gè)光點(diǎn)在Y方向及X方向的長(zhǎng)度、S為感光鼓15上最小光點(diǎn)與最大光點(diǎn)的比值、n為微機(jī)電反射鏡io反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)與感光鼓15上光點(diǎn)的比值；Sa。與Sb。為微機(jī)電反射鏡10反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)在主掃描方向及副掃描方向的長(zhǎng)度。為使本發(fā)明更加明確詳實(shí)，列舉較佳實(shí)施例并配合下列圖示，將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其技術(shù)特征詳述如下本發(fā)明以下所揭示的實(shí)施例是針對(duì)本發(fā)明微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片的主要構(gòu)成組件而作說明，因此本發(fā)明以下所揭示的實(shí)施例雖是應(yīng)用于微機(jī)電激光掃描裝置中，但就一般具有微機(jī)電激光掃描裝置而言，除了本發(fā)明所揭示的二片式fe鏡片外，其它結(jié)構(gòu)仍屬一般公知的技術(shù)，因此一般在本領(lǐng)域中熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人士了解，本發(fā)明所揭示微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片的構(gòu)成組件并不限制于以下所揭示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)，也就是該微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片的各構(gòu)成組件是可以進(jìn)行許多改變、修改、甚至等效變更的，例如第一鏡片131及第二鏡片132的曲率半徑設(shè)計(jì)或面型設(shè)計(jì)、材質(zhì)選用、間距調(diào)整等并不限制。〈第一實(shí)施例>本實(shí)施例的二片式f9鏡片的第一鏡片131及一第二鏡片132，其中第一鏡片131為雙凸形的鏡片、第二鏡片132為新月形且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)的鏡片，第一鏡片131的第一光學(xué)面131a與第二光學(xué)面131b、第二鏡片132的第三光學(xué)面132a與第四光學(xué)面132b均為非球面，使用式(2)進(jìn)行非球面設(shè)計(jì)。其光學(xué)特性與非球面參數(shù)如表一及表二。表一、第一實(shí)施例的f9光學(xué)特性光學(xué)面曲率半徑(mm)d厚度(mm)nd折射率(opticalsurface)(curvature)(thickness)(refractionindex)MEMS反射面R0CO15.001lens11.533RKAna腦rphic)-59.368.00Rly*412.45R2(Anamorphic)R2x*-13.8315.00R2y*-〗91.01lens21.533R3(Anamorphic)R3x*44.648.00R3y*-67.42R4(Anamorphic)R4x*79.1735.90R4y*-140.15感光鼓(drum)R5co0.00*表示非球面表二、第一實(shí)施例之光學(xué)面非球面參數(shù)光學(xué)面沖黃j象曲面方程式系凄"Anamorphicequationcoefficent)Ky圓雄系姿t4th次冪系數(shù)Ordsr6th次冪系數(shù)Order8th次冪系凝Order10th次冪系數(shù)Ordsrsurfece)(ConicCoefficent)Coefficient(AR)Coefficient(BR)Coefficient(CR)Coefficient(DR)Rl*-9.9998660.0000000.0000000.0000000.000000R2*2.0503E+01-9.9853E-08-4.9315E-10O.OOOOE+000.0000E+00R3*-1.0279E+00-9.5331E-087.4517E-110.0000E+000.0000E+00R4*4.2555E+00-3.8792E-066.3532E-100.0000E+000.0000E+00Kx圓錐系數(shù)4th次冪系數(shù)6th次冪系數(shù)8th次冪系數(shù)10th次冪系數(shù)(ConicOrderOrderOrderOrderCoefficent)Coefficient(AP)Coefficient(BP)Coefficient(CP)Coefficient(DP)Rl*-37.7126820.757670-1.043425O扁OOOo扁oooR2*-9.6614E-012.8051E-010扁0E+000.0000E+000.0000E+00R3*6.0316E+003.1716E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00R4*2.5689E+01-1.4215E+00-1.2072E-010扁0E+000.0000E+00經(jīng)由此所構(gòu)成的二片式f9鏡片，f(1)Y=248.747、f(2)Y=-256.151、fsX=28.301、fsY=3349.652(mm)，可將掃描光線轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)，并將微機(jī)電反射鏡10上光點(diǎn)S』二14.19(iim)、Sb。=3109.99(ym)掃描成為掃描光線，在感光鼓15上進(jìn)行聚焦，形成較小的光點(diǎn)6，并滿足式(4)式(10)的條件，如表三；感光鼓15上以中心軸Z軸在Y方向距離中心軸Y距離(mm)的光點(diǎn)的高斯光束直徑(ym)，如表四；且本實(shí)施例的光點(diǎn)分布圖如圖7所示。表三、第一實(shí)施例滿足條件表<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>Max(2Ga,2Gb)-07.464-96.075-84.350-72.401-60.337-48.240-36.152-24.0851.95E-021.38E-021.62E-021.61E-02I.41E-021.27E-021.I0E-029.01E-038.76E-03〈第二實(shí)施例>本實(shí)施例的二片式f9鏡片的第一鏡片131及第二鏡片132，其中第一鏡片131為雙凸形的鏡片、第二鏡片132為新月形且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)的鏡片，第一鏡片131的第一光學(xué)面131a與第二光學(xué)面131b、第二鏡片132的第三光學(xué)面132a與第四光學(xué)面132b均為非球面，使用式(2)進(jìn)行非球面設(shè)計(jì)。其光學(xué)特性與非球面參數(shù)如表五及表六。表五、第二實(shí)施例的f9光學(xué)特性<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>*表示非球面表六、第二實(shí)施例的光學(xué)面非球面參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>經(jīng)由此所構(gòu)成的二片式f9鏡片，f(1)Y=199.250、f(2)Y=-207.231、fsX=29.556、fsY=1482.761(mm)，可將掃描光線轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)，并將微機(jī)電反射鏡10上光點(diǎn)S』二14.19(iim)、Sb。=3109.99(ym)掃描成為掃描光線，在感光鼓15上進(jìn)行聚焦，形成較小的光點(diǎn)8，并滿足(4)式(10)的條件，如表七；感光鼓15上以中心軸Z軸在Y方向距離中心軸Y距離(mm)的光點(diǎn)的高斯光束直徑(Pm)，如表八；且本實(shí)施例的光點(diǎn)分布圖如圖8所示。表七、第二實(shí)施例滿足條件表<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表八、第二實(shí)施例感光鼓上光點(diǎn)高斯光束直徑的最大值<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>〈第三實(shí)施例〉本實(shí)施例的二片式f9鏡片的第一鏡片131及第二鏡片132，其中第一鏡片131為雙凸形的鏡片、第二鏡片132為新月形且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)的鏡片，第一鏡片131的第一光學(xué)面131a與第二鏡片132的第四光學(xué)面132b均為非球面，使用式(3)進(jìn)行非球面設(shè)計(jì)；第一鏡片131的第二光學(xué)面131b與第二鏡片132的第三光學(xué)面132a均為非球面，使用式(2)進(jìn)行非球面設(shè)計(jì)。其光學(xué)特性與非球面參數(shù)如表九及表十。表九、第三實(shí)施例的f9光學(xué)特性<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>經(jīng)由此所構(gòu)成的二片式fe鏡片，f(DY=29.477、f(2)Y=-197.425、fsX=27.634、fsY=-2795.472(mm)，可將掃描光線轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)，并將微機(jī)電反射鏡10上光點(diǎn)Sa。二14.19(iim)、Sb。=3109.99(ym)掃描成為掃描光線，在感光鼓15上進(jìn)行聚焦，形成較小的光點(diǎn)IO，并滿足(4)式(10)之條件，如表十一；感光鼓15上以中心軸Z軸在Y方向距離中心軸Y距離(ram)的光點(diǎn)的高斯光束直徑(Pm)，如表十二本實(shí)施例的光點(diǎn)分布圖如圖9所示。表i^一、第三實(shí)施例滿足條件表主掃描方向'j掃描方向<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表十二、第三實(shí)施例感光鼓上光點(diǎn)高斯光束直徑的最大值Y-107.460-96.198-84.420-72.403-60.285-48.145-36.030-23.9700細(xì)Max(2Ga,2Gb)7.29E-025.56E-024.40E-023.76E-023.05E-022.51E-021.87E-02I.29E-021.16E-02〈第四實(shí)施例〉本實(shí)施例的二片式f9鏡片的第一鏡片131及第二鏡片132，其中第一鏡片131為雙凸形的鏡片、第二鏡片132為新月形且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)的鏡片，第一鏡片131的第一光學(xué)面131a與第二光學(xué)面131b、第二鏡片132的第三光學(xué)面132a與第四光學(xué)面132b均為非球面，使用式(2)進(jìn)行非球面設(shè)計(jì)。其光學(xué)特性與非球面參數(shù)如表十三及表十四。表十三、第四實(shí)施例的fe光學(xué)特性16<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>且本實(shí)施例的光點(diǎn)分布圖如圖10所示。表十五、第四實(shí)施例滿足條件表<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>表十六、第四實(shí)施例感光鼓上光點(diǎn)高斯光束直徑的最大值<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>〈第五實(shí)施例〉本實(shí)施例的二片式f9鏡片的第一鏡片131及第二鏡片132，其中第一鏡片131為雙凸形的鏡片、第二鏡片132為新月形且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)的鏡片，第一鏡片131的第一光學(xué)面131a與第二光學(xué)面131b、第二鏡片132的第三光學(xué)面132a與第四光學(xué)面132b均為非球面，使用式(2)進(jìn)行非球面設(shè)計(jì)。其光學(xué)特性與非球面參數(shù)如表十七及表十八。表十七、第五實(shí)施例的f9光學(xué)特性光學(xué)面曲率半徑(mm)d厚度(mm)nd折射率(opticalsurface)(curvature)(thickness)(refractionindex)MEMS反射面R00015.451lens11.533Rl(Anamorphic)Rlx34.729.96Rly*158.19R2(Anamorphic)R2x*-18.9510.00R2y*-96.96lens21.533R3(A腦norphic)R3x*44.0512.00R3y*-271.41R4(Anamorphic)R4x*-88.7623.38R4y*-518.31感光鼓(dmm)R5oo0.00*表示非球面表十八、第五實(shí)施例之光學(xué)面非球面參數(shù)橫像曲面方程式系數(shù)(Anamorphicequationcoeffkent)光學(xué)面(opticalsurfacs)Ky圓《隹系翁(ComeCo通C6nt)4th次冪系數(shù)6th次冪系數(shù)8th次冪系數(shù)OrderOrderOrderCoefficient(AR)Coefficient(BR)Coefficient(CR)10th次冪系數(shù)OrderCoefficient(DR)Rl*3.2139E+002.7416E-06-4.5115E-100.0000E+000.0000E+00R2*-4.0120E+00-6.4991E-085.5193E-090.0000E+000.0000E+00R3*1.0000E+01-2.3351E-051.5929E-090.0000E+000.0000E+00R4*-1.0000E+016.3319E-074.3735E-100.0000E+000.0000E+00Kx圓錐系數(shù)4th次冪系數(shù)6th次冪系數(shù)8th次冪系數(shù)10th次冪系數(shù)(ConicOrderOrderOrderOrderCosffic6iit)Coefficient(AP)Coe伍cient(BP)Coefficient(CP)Coefficient(DP)Rl*-1.4366E+012.7499E-010.0000E+000.0000E+000.0000E+00R2*1.8682E+00-5.6172E+000.0000E+000.0000E+000.0000E+00R3*5.4516E+00-6.7539E-010.0000E+000.0000E+000.0000E+00R4*-7.8410E+002.7309E-012.2993E-020.0000E+00O.OOOOE+00經(jīng)由此所構(gòu)成的二片式f9鏡片，f(1)Y=115.57、f(2)Y=-1099.047、fsX=21.265、fsY=128.663(mm)，可將掃描光線轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)，并將微機(jī)電反射鏡10上光點(diǎn)S』二14.19(iim)、Sb。=3109.99(ym)掃描成為掃描光線，在感光鼓15上進(jìn)行聚焦，形成較小的光點(diǎn)12，并滿足式(4)式(10)的條件，如表十九；感光鼓15上以中心軸Z軸在Y方向距離中心軸Y距離(mm)的光點(diǎn)的高斯光束直徑(Pm)，如表二十；且本實(shí)施例的光點(diǎn)分布圖如圖11所示。表十九、第五實(shí)施例滿足條件表<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>表二十、第五實(shí)施例感光鼓上光點(diǎn)高斯光束直徑的最大值Y-107.460-96.156-84.406-72.426-60.346-48.240-36.147-24.0790.000Max(2Ga,2Gb)2.91E-02I.66E-021.73E-021.08E-021.50E-021.92E-021.77E-02I.14E-027.79E-03通過上述的實(shí)施例說明，本發(fā)明至少可達(dá)到下列功效(1)通過本發(fā)明的二片式fe鏡片的設(shè)置，可將進(jìn)行簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的微機(jī)電反射鏡在成像面上光點(diǎn)間距由原來隨時(shí)間增加而遞減或遞增的非等速率掃描現(xiàn)象，修正為等速率掃描，使激光束在成像面的投射作等速率掃描，使成像于目標(biāo)物上形成的兩相鄰光點(diǎn)間距相等。(2)通過本發(fā)明的二片式fe鏡片的設(shè)置，可畸變修正在主掃描方向及副掃描方向的掃描光線，使聚焦于成像的目標(biāo)物上的光點(diǎn)得以縮小。(3)通過本發(fā)明的二片式fe鏡片的設(shè)置，可畸變修正在主掃描方向及副掃描方向的掃描光線，使成像在目標(biāo)物上的光點(diǎn)大小均勻化。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言僅是說明性的，而非限制性的；本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fθ鏡片，該二片式fθ鏡片適用于微機(jī)電激光掃描裝置，該微機(jī)電激光掃描裝置包含至少一個(gè)用以發(fā)射光束的光源、以共振左右擺動(dòng)將光源發(fā)射的光束反射成為掃描光線的微機(jī)電反射鏡、及用以感光的目標(biāo)物；所述二片式fθ鏡片包含，從微機(jī)電反射鏡依序起算，雙凸形的第一鏡片及新月形且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)的第二鏡片，其中所述第一鏡片具有第一光學(xué)面及第二光學(xué)面，該第一光學(xué)面與第二光學(xué)面，在主掃描方向至少有一個(gè)光學(xué)面為非球面，以將所述微機(jī)電反射鏡反射的角度與時(shí)間為非線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)；其中所述第二鏡片具有第三光學(xué)面及第四光學(xué)面，該第三光學(xué)面與該第四光學(xué)面，在主掃描方向至少有一個(gè)光學(xué)面為非球面，以將所述第一鏡片的掃描光線修正聚光于所述目標(biāo)物上；通過所述二片式fθ鏡片將所述微機(jī)電反射鏡所反射的掃描光線在所述目標(biāo)物上成像。2.根據(jù)權(quán)利要求i所述的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片，其特征在于在主掃描方向進(jìn)一步滿足下列條件<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，f(1)Y為所述第一鏡片在主掃描方向的焦距、f(2)Y為所述第二鏡片在主掃描方向的焦距、(13為e=o°時(shí)所述第一鏡片目標(biāo)物側(cè)光學(xué)面至所述第二鏡片微機(jī)電反射鏡側(cè)光學(xué)面的距離、(14為e=o°時(shí)所述第二鏡片厚度、(15為e=o°時(shí)所述第二鏡片目標(biāo)物側(cè)光學(xué)面至所述目標(biāo)物的距離。3.根據(jù)權(quán)利要求i所述的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片，其特征在于進(jìn)一步滿足下列條件在主掃描方向滿足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>在副掃描方向滿足11<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，f(DY與f(2)Y為所述第一鏡片及所述第二鏡片在主掃描方向的焦距、fsx為二片式fe鏡片在副掃描方向的復(fù)合焦距、f,Y為二片式fe鏡片在主掃描方向的復(fù)合焦距、Ri,為第i光學(xué)面在副掃描方向的曲率半徑；ndl與nd2分別為所述第一鏡片與所述第二鏡片的折射率。4.根據(jù)權(quán)利要求i所述的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片，其特征在于在所述目標(biāo)物上所形成的最小光點(diǎn)與最大光點(diǎn)大小的比值滿足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，&與Sb為所述目標(biāo)物上掃瞄光線所形成的任一個(gè)光點(diǎn)在主掃描方向及副掃描方向的長(zhǎng)度、s為所述目標(biāo)物上所述最小光點(diǎn)與所述最大光點(diǎn)的比值。5.根據(jù)權(quán)利要求i所述的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fe鏡片，其特征在于在所述目標(biāo)物上所形成的最大光點(diǎn)的比值與在所述目標(biāo)物上所形成的最小光點(diǎn)的比值分別滿<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，sa。與sb。為所述微機(jī)電反射鏡反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)在主掃描方向及副掃描方向的長(zhǎng)度、Sa與Sb為所述掃瞄光線所形成的任一個(gè)光點(diǎn)在主掃描方向及副掃描方向的長(zhǎng)度、nmax為所述微機(jī)電反射鏡反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)經(jīng)掃描在所述目標(biāo)物上所形成的所述最大光點(diǎn)的比值、n^為所述微機(jī)電反射鏡反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)經(jīng)掃描在所述目標(biāo)物上所形成的所述最小光點(diǎn)的比值。全文摘要本發(fā)明公開一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fθ鏡片，其中第一鏡片為雙凸型的鏡片所構(gòu)成，第二鏡片為新月型且凹面在微機(jī)電反射鏡側(cè)，其中第一鏡片具有二個(gè)光學(xué)面，在主掃描方向至少有一個(gè)光學(xué)面為非球面所構(gòu)成，第二鏡片具有二個(gè)光學(xué)面，在主掃描方向至少有一個(gè)光學(xué)面為非球面所構(gòu)成，第一鏡片及第二鏡片的作用主要將微機(jī)電反射鏡的角度與時(shí)間為非線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性關(guān)系的掃描光線光點(diǎn)，并修正聚光于目標(biāo)物上，且第一鏡片及第二鏡片均滿足特定的光學(xué)條件，以達(dá)到線性掃描效果與高分辨率掃描的目的。文檔編號(hào)G02B26/10GK101718909SQ20081016961公開日2010年6月2日申請(qǐng)日期2008年10月9日優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日發(fā)明者施柏源申請(qǐng)人:一品光學(xué)工業(yè)股份有限公司