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傷鏡片，特別涉及一種用以修正呈筒諧性運(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，以實(shí)現(xiàn)激光掃瞄裝置所要求的線性掃描效果的二片式傷鏡片。
背景技術(shù)：
：目前激光束打印機(jī)LBP(LaserBeamPrint)所用的激光掃描裝置LSU(LaserScanningUnit),是利用一高速^走轉(zhuǎn)的多面4竟(polygonmirror)以才喿控激光束的掃描動(dòng)作(laserbeamscanning),如美國專利US7079171、US6377293、US6295116,或如臺灣專利1198966所述。其原理如下簡述利用一半導(dǎo)體激光發(fā)出激光束(laserbeam),先經(jīng)由一準(zhǔn)直鏡(collimator)，再經(jīng)由一光圈(aperture)而形成平4亍光束，而平4亍光束再經(jīng)過一沖主面4竟(cylindricallens)后，在副掃瞄方向(subscanningdirection)的Y軸上的寬度能沿著主掃描方向(mainscanningdirection)的X軸的平4亍方向平4亍聚焦而形成一線^R成4象(lineimage),再投射至一高速旋轉(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成像(Hneimage)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)可將射至一反射鏡上的激光束沿著主掃描方向(X軸)的平行方向以同一轉(zhuǎn)角速度(angularvelocity)偏斜反射至一傷線性掃描鏡片上，而傷線性掃描鏡片設(shè)置于多面鏡旁側(cè)，可為單件式4竟片結(jié)構(gòu)(single-elementscanninglens)或?yàn)槎?竟片結(jié)構(gòu)。此傷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份鏡片的激光束能聚焦成一橢圓型光點(diǎn)并沖更射在一光接收面(photoreceptordrum,即成像面)上，并實(shí)現(xiàn)線性掃描(scanninglinearity)的要求。然而，現(xiàn)有技術(shù)的激光掃瞄裝置LSU在使用上會有下列問題(1)旋轉(zhuǎn)式多面鏡的制作難度高且價(jià)格不低，相對增加LSU的制作成本。(2)多面鏡須具高速旋轉(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，使現(xiàn)有技術(shù)的LSU中均需增設(shè)一柱4面鏡(cylindricallens)以使激光束經(jīng)過柱面鏡能聚焦成一線(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)現(xiàn)有技術(shù)的多面鏡須高速旋轉(zhuǎn)(如40000轉(zhuǎn)/分)，致旋轉(zhuǎn)噪音相對提高，且多面鏡從啟動(dòng)至工作轉(zhuǎn)速須耗費(fèi)較長時(shí)間，增加開機(jī)后之等待時(shí)間。(4)現(xiàn)有技術(shù)的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多面鏡的中心轉(zhuǎn)軸，以致在設(shè)計(jì)相配合的fB鏡片時(shí)，需同時(shí)考慮多面鏡的離軸偏差(offaxisdeviation)問題，相對增加fB鏡片的設(shè)計(jì)及制作上麻煩。近年以來，為了改善現(xiàn)有技術(shù)的LSU組裝結(jié)構(gòu)之問題，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)，用以取代現(xiàn)有技術(shù)的多面鏡來操控激光束掃描。樣吏機(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)用于影<象系統(tǒng)(imagingsystem)、掃描4義(scanner)或讀丈光打印才幾(laserprinter)的激光掃描裝置(laserscanningunit,簡稱LSU)，其掃描效率(Scanningefficiency)將可高于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)多面鏡。如美國專利US6,844,951、US6,956,597(產(chǎn)生至少一驅(qū)動(dòng)信號，其驅(qū)動(dòng)頻率趨近多個(gè)微機(jī)電反射鏡的共振頻率，并以一驅(qū)動(dòng)訊號驅(qū)動(dòng)微機(jī)電反射鏡以產(chǎn)生一掃瞄路徑)、US7,064,876、US7,184,187、US7,190,499、US2006/0113393;或如臺灣專利TWM253133,在一LSU模塊結(jié)構(gòu)中準(zhǔn)直鏡及fB鏡片之間，利用一微機(jī)電反射鏡取代現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)式多面鏡，由此控制激光束之投射方向；或如日本專利JP2006-201350等。此微機(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)。然而由于孩M幾電反射鏡，在接收一電壓驅(qū)動(dòng)后，將作一筒諧運(yùn)動(dòng)(harmonicmotion),且此簡諧運(yùn)動(dòng)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e與時(shí)間t的關(guān)系為其中f為微機(jī)電反射鏡的掃描頻率；《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"，所對應(yīng)的反射角度系與時(shí)間成正弦函數(shù)(Sinusoidal)變化，即在相同時(shí)間間隔"時(shí)，反射角度變化為A^)=《'(sin(2;r'/。)-sin(2;r而與時(shí)間呈非線性關(guān)系，亦即當(dāng)此反射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)角度位于正弦波之波峰及波谷時(shí)，角度變化量將隨時(shí)間遞增或遞減，與現(xiàn)有技術(shù)的多面鏡成等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式不同，若在具有微機(jī)電反射鏡的激光掃瞄裝置(LSU)上使用現(xiàn)有技術(shù)的傷鏡片，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，對于微機(jī)電反射鏡所構(gòu)成的激光掃描裝置，簡稱為微機(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fB鏡片以修正掃描光線，使可在目標(biāo)物上正確成像，將為迫切所需。
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傷鏡片，該二片式fB鏡片由微機(jī)電反射鏡依序起算，由一雙凸形發(fā)第一鏡片及一雙凹形發(fā)第二鏡片所構(gòu)成，可將^:機(jī)電反射鏡所反射的掃描光線于目標(biāo)物上正確成像，從而實(shí)現(xiàn)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傷鏡片，用以縮小投射在目標(biāo)物上光點(diǎn)(spot)的面積，從而實(shí)現(xiàn)提高分辨率之效果。本發(fā)明的再一目的在于提供一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式傷鏡片，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)變形成類橢圓形的問題，并使每一成像光點(diǎn)大d、得以均勻化，從而實(shí)現(xiàn)提升分辨率質(zhì)量(resolutionquality)的效果。因此，本發(fā)明的孩i機(jī)電激光掃描裝置的二片式傷鏡片，適用于至少包含一將發(fā)射激光束的光源以共振左右擺動(dòng)將光源發(fā)射之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；對于激光打印機(jī)而言，此目標(biāo)物常為感光鼓(drum),即，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)明的二片式傷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)打印出來。本發(fā)明的二片式fB鏡片包含由微機(jī)電反射鏡依序起算之一第一鏡片及一第二鏡片，其中第一鏡片具有一第一光學(xué)面及一第二光學(xué)面，第一光學(xué)面與6第二光學(xué)面在主掃描方向至少有一個(gè)光學(xué)面為非球面所構(gòu)成，主要將呈簡諧運(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。第二鏡片具有一第三光學(xué)面及一第四光學(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)面為非球面所構(gòu)成，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l是本發(fā)明的二片式fB鏡片的光學(xué)路徑的示意圖2是一微機(jī)電反射鏡掃描角度e與時(shí)間t的關(guān)系圖3是通過第一鏡片及第二鏡片的掃描光線的光學(xué)路徑圖及符號說明圖4是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5是光束之高斯分布與光強(qiáng)度的關(guān)系圖6是本發(fā)明的通過第一鏡片及第二鏡片之掃描光線的實(shí)施例的光學(xué)路徑圖7是第一實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖8是第二實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖9是第三實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖；以及圖IO是第四實(shí)施例的光點(diǎn)示意圖。主要組件符號說明10:微機(jī)電反射鏡；11:激光光源；111:光束；113a、113b、113c、114a、114b、115a、115b:掃瞄光線；131:第一鏡片；132:第二4竟片；14a、14b:光電傳感器；15:感光鼓；716:柱面鏡；2、2a、2b、2c:光點(diǎn)；以及3:有效掃描窗口具體實(shí)施例方式參照圖1，圖l是本發(fā)明的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式傷鏡片的光學(xué)路徑的示意圖。本發(fā)明的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式傷鏡片包含具有第一光學(xué)面131a和第二光學(xué)面131b的第一鏡片131，以及具有第三光學(xué)面132a和第四光學(xué)面132b的第二鏡片132，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一激光光源11、一微機(jī)電反射鏡10、一柱面鏡16、兩個(gè)光電傳感器14a、14b,及一用以感光的目標(biāo)物。在圖中，目標(biāo)物使用感光鼓(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U3a、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方向的才t影稱之為主掃描方向(mainscanningdirection),而賴3幾電反射4竟10掃描角度為0c。參照圖i及圖2，其中圖2是微機(jī)電反射鏡掃描角度e與時(shí)間t的關(guān)系圖。由于微機(jī)電反射鏡IO呈簡諧運(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，，而此角速度不均等的現(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最大掃描角度士ec之內(nèi)，其夾角為士ep,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偵測到掃描光束的時(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IO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113b位置；此時(shí)激光光源11將:f皮驅(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113c位置為止(相當(dāng)于在士en角度內(nèi)由激光光源11發(fā)出激光束111);當(dāng)微機(jī)電反射鏡10產(chǎn)生反向振動(dòng)時(shí)，如在波段a，-b，時(shí)由激光光源11被驅(qū)動(dòng)而開始發(fā)出激光束111;如此完成一個(gè)周期。參照圖l及圖3，其中圖3是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，士en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)入士en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IO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IO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)，將掃描光線聚焦在感光鼓15上，而在感光鼓15上形成一列的光點(diǎn)(Spot)2。在感光鼓15上，兩個(gè)最遠(yuǎn)光點(diǎn)2的間距稱為有效掃描窗口3。其中，山為孩M幾電反射4竟IO至第一光學(xué)面131a的間距、(12為第一光學(xué)面131a至第二光學(xué)面131b的間距、4為第二光學(xué)面131b至第三光學(xué)面132a的間距、d4為第三光學(xué)面132a至第四光學(xué)面132b的間距、ds為第四光學(xué)面132b至感光鼓15的間距、R,為第一光學(xué)面131a的曲率半徑(Curvature)、112為第二光學(xué)面131b的曲率半徑、&為第三光學(xué)面132a的曲率半徑及R4為第四光學(xué)面132b的曲率半徑。參照圖4，圖4是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之示意圖。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?yàn)槿肷溆诘谝荤R片131及第二鏡片132的角度為零，所以在主掃描方向所產(chǎn)生的偏移率是零，因此成像于感光鼓15上的光點(diǎn)2a為一類圓形。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?yàn)槿肷溆诘谝荤R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度比掃描光線113a所形成的光點(diǎn)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)也將比較大；所以成像于感光鼓15上的光點(diǎn)2b、2c為一類橢圓形，且2b、2c的面積大于2a。其中，Sao與Sbo是微機(jī)電反射鏡IO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)的長度、Ga與Gb是掃瞄光線之高斯光束(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Y方向的光束半徑的說明。綜上所述，本發(fā)明的二片式fB鏡片可將微機(jī)電反射鏡10反射的掃描光線，即，將高斯光束的掃描光線進(jìn)行畸變(distortion)修正，并將時(shí)間-角速度9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)的光束被放大，在成像面上產(chǎn)生光點(diǎn)，以提供符合需求的分辨率。為實(shí)現(xiàn)上述效果，本發(fā)明的二片式fB鏡片在第一鏡片131的第一光學(xué)面131a或第二光學(xué)面132a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4吏用J求面曲面或非^求面曲面i殳計(jì)，如果使用非球面曲面設(shè)計(jì)，則非球面曲面是下面的曲面方程式1:橫像曲面方禾呈式(Anamorphicequation)l+Vi_(i+h)(Cx)2z2-(l+^y)(cy)2y2—Sp)X2+(1+&)叫3+C"[(1-cP)z2+(1+。叫4+/^2+(1+1^2]5(2)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q分別為X方向及Y方向的曲率(curvature);(與^分別為X方向及Y方向的圓錐系數(shù)(Coniccoefficient);^、&、Cfl與分別為旋轉(zhuǎn)對稱(rotationallysymmetricportion)的四次、六次、/乂次與十次冪的圓4,變形系H(deformationfromtheconic);4、SP、CP與分另ll為非旋轉(zhuǎn)對稱(non-rotationallysymmetriccomponents)的四次、六次、/\次、十次冪的圓4焦變形系凄t(deformationfromtheconic);當(dāng)Cx=。，^=、且4=&=Cp==0日于，筒化為單一非球面。2:環(huán)^象曲面方禾呈式(Toricequation)Cx_y1(1/Cx)-Zj/々=(C少)y2=+++^+(3)1+(i+^vXQ)2"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);i^為Y方向之圓錐系數(shù)(Coniccoefficient);B4、S6、58與^。為四次、六次、八次、十次冪的圓錐變形系數(shù)(她10thordercoefficients)(deformationfromtheconic);當(dāng)Cx=Cyi〖,4^,C,D,0時(shí)，簡化為單一球面。為了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，10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fB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，在成像的感光鼓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，如果此掃描光線經(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fB鏡片進(jìn)一步可將微機(jī)電反射鏡IO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，然后進(jìn)行聚焦而在成像的感光鼓15上產(chǎn)生較小的光點(diǎn)；再者，本發(fā)明的二片式fB鏡片更可將成像在感光鼓15上的光點(diǎn)大小均勻化(限制于一符合分辨率要求的范圍內(nèi))，以得最佳的分辨率效果。本發(fā)明的二片式fB鏡片包含，由微機(jī)電反射鏡IO依序起算，為第一鏡片131及第二鏡片132，均為雙凸形的鏡片所構(gòu)成，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IO反射的角度與時(shí)間成非線性關(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；通過該二片式傷鏡片將微機(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J^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)明的二片式仿鏡片，在主掃描方向進(jìn)一步滿足式(4)式(5)條件-2.0<^^<-1.0(5)或在主掃描方向滿足式(6)且在副掃描方向滿足式(7)ii0.8<(.<1-6(7)其中，f(DY為第一鏡片131在主掃描方向的焦距，f②y為第二鏡片132在主掃描方向的焦距，(13為9=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IO側(cè)光學(xué)面的距離，山為0=0°時(shí)第二鏡片132厚度，ds為0=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，&為二片式傷鏡片在副掃描方向的復(fù)合焦距(combinationfocallength),fsY為二片式傷鏡片在主掃描方向的復(fù)合焦距，R^為第i光學(xué)面在副掃描方向的曲率半徑；R,y為第i光學(xué)面在主掃描方向的曲率半徑；ncn與nd2為第一鏡片131與第二鏡片132的折射率(refractionindex)。再者，本發(fā)明的二片式fB鏡片所形成的光點(diǎn)均一性，可以由掃描光線在感光鼓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):更進(jìn)一步，本發(fā)明的二片式傷鏡片所形成的分辨率，可使用TVax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rj匪為微機(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)最小值的比值來表示，即可滿足式(9)及(10)，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10反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)與感光鼓15上光點(diǎn)的比值；Sw與Sbo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度。為使本發(fā)明更加明確詳實(shí)，列舉優(yōu)選實(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，是針對本發(fā)明的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式傷鏡片的主要構(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)用于一微機(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)明所揭示的二片式傷鏡片外，其它結(jié)構(gòu)屬于公知技術(shù)，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明所揭示的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fB鏡片的構(gòu)成組件并不限于以下所揭示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)，也就是該^:機(jī)電激光掃描裝置的二片式傷鏡片的各構(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)整等并不被限制。<第一實(shí)施例〉參閱圖3及圖6，其中圖6是本發(fā)明通過第一鏡片及第二鏡片的掃描光線的實(shí)施例的光學(xué)路徑圖。本實(shí)施例的二片式份鏡片的第一鏡片131及一第二鏡片132，其中第一鏡片131a為雙凸形的鏡片，其中第二鏡片132為一雙凹形鏡片所構(gòu)成，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)為非球面公式設(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fB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R00.0026.231鏡片1(lens1)1.491757Rl(橫像曲面)Rlx*-123.9715.00Rly*275.33R2(橫像曲面)R2x*-30.2511.45R2y*-39.80鏡片2(lens2)1.491757R3(橫像曲面)R3x*36.038.53R3y*-127.80R4(橫像曲面)R4x*-92.40109.50R4y*82.47感光鼓(drum)R50.000.00*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(opticalsurface)橫像曲面方程式系數(shù)(Anamorphicequationcoefficent)Ky圓錐系數(shù)(ConicCoefficent)4次冪系數(shù)她OrderCoefficient(AR)6次冪系數(shù)6thOrderCoefficient(BR)8次冪系數(shù)她OrderCoefficient(CR)10次冪系數(shù)10thOrderCoefficient(DR)13Rl*-2.2007E+01-6.5965E-061.0782E-130.0000E+000.0000E+00R2*-7.6338E-013.0048E-08-2.1961E-10-1.2963E-098.1727E-16R3*7.8416E+00-5.0148E-061.1356E-11-8.0222E-15-5.5747E-09R4*-7.8779E+00-2.9418E-072.8385E-110.0000E+000扁犯+00光學(xué)面(opticalsurface)Kx圓錐系數(shù)(ConicCoefficent)4次冪系數(shù)她OrderCoefficient(AP)6次冪系數(shù)6thOrderCoefficient(BP)8次冪系數(shù)8thOrderCoefficient(CP)10次冪系數(shù)10thOrderCoefficient(DP)Rl*0.0000E+00-1.2187E+001.9174E+010.0000E+000.0000E+00R2*1.5561E+00-3.1946E+00-1.8428E-01-1.0314E+00-2.5299E-02R3*2.6734E+00-6.1096E-011.0979E+004.3448E-01-9.9696E-01R4*0.0000E+00-5.6197E-01-1.6934E-010.0000E+000.0000E+00經(jīng)由此所構(gòu)成的二片式傷鏡片，^^=67.05，f(2)Y=-93.76,fsX=32.257,fsY=147(mm)，可將掃描光線轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性的掃描光線光點(diǎn)，并將微機(jī)電反射鏡IO上光點(diǎn)Sao=19.434(|am)、SM=3972.24((im)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(lim),如表四；且本實(shí)施例的光點(diǎn)分布圖如圖7所示。圖中，單位圓直徑為0.05mm。表三、第一實(shí)施例滿足條件表t/3+《+1/51.9310-1.1678主掃描方向f-1)i(2-D0.3071副掃描方向f11H11、fAx穴2x4穴4.、.1.2693jmin(又A)max(5^51。)0.8884max".Sfl)、o■J0.0574min(5^.)7min—/eC、0.0510表四、第一實(shí)施例感光鼓上光點(diǎn)高斯光束直徑的最大值14Y-107.500-98.223-89.648-71.924-53.905-35.870-17.9060.000Max(2Ga,2Gb)4.42E-033.42E-034.84E-034.79E-034.41E-034.12E-033.39E-032.66E-03<第二實(shí)施例〉本實(shí)施例的二片式ffi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，其中第二鏡片132為一雙凹形鏡片所構(gòu)成，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、第二鏡片132的第四光學(xué)面132b均為非球面，使用式(2)為非球面公式設(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fB光學(xué)特性光學(xué)面曲率半徑(mm)d厚度(mm)iid折射率(opticalsurface)(curvature)(thickness)(refractionindex)MEMS反射面R00.0018.581鏡片1(lens1)1.491757Rl(橫像曲面)Rlx*235.6015.00Rly*-1411.53R2(橫像曲面)R2x*-29.049.25R2y*-31.08鏡片2(lens2)1.491757R3(橫像曲面)R3x^32.8411.55R3y*-101.85R4(橫像曲面)R4x^-73.84110.20R4y*-7.53感光鼓(drum)R50.000.00*表示非球面表六、第二實(shí)施例之光學(xué)面非球面參數(shù)光學(xué)面(opticalsurface)橫像曲面方程式系數(shù)(Anamorphicequationcoefficent)Ky圓《,系數(shù)(ConicCoefficent)4次冪系數(shù)她OrderCoefficient(AR)6次冪系數(shù)6thOrderCoefficient8次冪系數(shù)她OrderCoefficient(CR)10次冪系數(shù)10thOrderCoefficient(DR)Rl*-3.9119E+04-1.0492E-051.2645E-130.0000E+000.0000E+00R2*-7.2963E-01-1.7208E-084.3096E-084.3096E-08-1.0015E-15R3*5.9364E+00-5.9996E-063.7530E-11-3.0831E-142.1197E-09R4*-7.5250E+00-2.1747E-071.0457E-070.0000E+000.0000E+0015<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>經(jīng)由此所構(gòu)成的二片式傷鏡片，fWY=60.299，f^Y=-80.169，fsX=27.399，fsY=145.725(mm),可將掃描光線轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性的掃描光線光點(diǎn)，并將微機(jī)電反射鏡IO上光點(diǎn)Sao=19.434(>m)、SM=3972.24((Lim)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)之條件，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(fim),如表八；且本實(shí)施例之光點(diǎn)分布圖如圖8所示。圖中，單位圓直徑為0.05mm。表七、第二實(shí)施例滿足條件表<i3+《+d52.1725-1.3746主掃描方向f-1),("rf2-D0.2945副掃描方向r11、r11、f、1)+、A，1.2444d=-max".Sa)0.8510Vmax—"P、0.07897min一"e、、0'~0J0.0671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16<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>經(jīng)由此所構(gòu)成的二片式fB鏡片，f(1)Y=66.828,f(2)Y=-93.029，fsX=31.634，fsY=146.296(mm),可將掃描光線轉(zhuǎn)換成距離與時(shí)間為線性的掃描光線光點(diǎn)，并將微機(jī)電反射鏡10上光點(diǎn)Sa()=19.434(pm)、Sbo=3972.240m)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)10,并滿足(4)式(10)之條件，如表十一；感光鼓上以中心軸Z軸在Y方向3巨離中心軸Y距離(mm)的光點(diǎn)的高斯光束直徑(jim),如表十二；本實(shí)施例之光點(diǎn)分布圖如圖9所示。圖中，單位圓直徑為0.05mm。表十一、第三實(shí)施例滿足條件表<table>tableseeoriginaldocumentpage18</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<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><第四實(shí)施例>本實(shí)施例的二片式fB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，其中第二鏡片132為一雙凹形鏡片所構(gòu)成，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為非球面，使用式(2)為非球面公式設(shè)計(jì)；在第二鏡片132第四光學(xué)面132b使用式(3)為非球面公式設(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)施例之fB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R00.0027.071鏡片1(lens1)1.52528Rl0黃^象曲面)Rlx*-124.9215.00Rly*268.85R2(橫像曲面)R2x*-30.3711.92R2y*-39.70鏡片2(lens2)1.52528R3(橫像曲面)R3x*36.018.00R3y*-124.55R4(Y環(huán)像曲面)R4x-93.35110.02R4y*83.27感光鼓(drum)R50.000.00沐表示非球面表十四、第四實(shí)施例之光學(xué)面非球面參數(shù)光學(xué)面(opticalsurface)環(huán)像曲面方程式系數(shù)ToricequationCoefficientKy圓4,系數(shù)(ConicCoefficent)4次冪系數(shù)她OrderCoefficient(B4)6次冪系數(shù)6thOrderCoefficient(B6)8次冪系數(shù)她OrderCoefficient(B8)10次冪系數(shù)10thOrderCoefficient(B10)R4*-7.7731E+00-2.2638E-074.7310E-11-1.6814E-150.0000E+00光學(xué)面(opticalsurface)橫像曲面方禾呈式系數(shù)(Anamorphicequationcoefficent)數(shù)(ConicCocffiCGnt)4th次冪系數(shù)OrderCoefficient(AR)6th次冪系數(shù)OrderCoefficient卿8th次冪系數(shù)OrderCoefficient(CR)10th次冪系數(shù)OrderCoefficient(DR)Rl*-2.2196E+01-6.8210E-061.1015E-133.4729E-210.0000E+00R2*-7.6262E-013.1643E-08-2.5181E-10-3.2273E-098.1560E-16R3*8.3392E+00-4.9995E-066.6469E-12-5.5045E-15-5.5747E-0919<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>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)的間距相等。(2)通過本發(fā)明的二片式傷鏡片的設(shè)置，可對在主掃描方向及副掃描方向掃描光線進(jìn)行畸變修正，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fB鏡片的設(shè)置，可對在主掃描方向及副掃描方向掃描光線進(jìn)行畸變修正，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，對本發(fā)明而言4又是說明性的，而非限制性的；本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)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1、一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fθ鏡片，其適用于一微機(jī)電激光掃描裝置，該微機(jī)電激光掃描裝置至少包含一用以發(fā)射光束的光源、一用以共振左右擺動(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、及一用以感光的目標(biāo)物；該二片式fθ鏡片包含，由該微機(jī)電反射鏡依序起算，由一雙凸形的第一鏡片及一雙凹形的第二鏡片所構(gòu)成，其中該第一鏡片具有一第一光學(xué)面及一第二光學(xué)面，該第一光學(xué)面與該第二光學(xué)面在主掃描方向至少有一個(gè)光學(xué)面為非球面所構(gòu)成，將該微機(jī)電反射鏡反射的角度與時(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)；其中該第二鏡片具有一第三光學(xué)面及一第四光學(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)面為非球面所構(gòu)成，將該第一鏡片的掃描光線修正聚光于該目標(biāo)物上；通過該二片式fθ鏡片將該微機(jī)電反射鏡反射的掃描光線在該目標(biāo)物上成像。2、如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fB鏡片，在主掃描方向進(jìn)一步滿足下列條件<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>(2)其中，fo)Y為該第一鏡片在主掃描方向的焦距，f(2)y為該第二鏡片在主掃描方向的焦距，(13為0=0°時(shí)該第一鏡片目標(biāo)物側(cè)光學(xué)面至該第二鏡片微機(jī)電反射鏡側(cè)光學(xué)面的距離，d4為該第二鏡片厚度，(15為9=0°時(shí)該第二鏡片目標(biāo)物側(cè)光學(xué)面至該目標(biāo)物的距離。3、如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fB鏡片，進(jìn)一步滿足下列條件在主掃描方向滿足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>在副掃4苗方向滿足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，f(,)Y與f(2)Y分別為該第一鏡片及該第二鏡片在主掃描方向的焦距，為二片式傷鏡片在副掃描方向的復(fù)合焦距，fw為二片式fB鏡片在主掃描方向的復(fù)合焦距，R,x為第i光學(xué)面在副掃描方向的曲率半徑，r^與rid2分別為該第一鏡片與該第二鏡片的折射率。4、如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fB鏡片，其中最大光點(diǎn)與最小光點(diǎn)大小的比值滿足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，Sa與Sb分別為該目標(biāo)物上掃瞄光線形成的任一個(gè)光點(diǎn)在主掃描方向及副掃描方向的長度，S為該目標(biāo)物上最d、光點(diǎn)與最大光點(diǎn)的比值。5、如權(quán)利要求1所述的微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fB鏡片，其中該目標(biāo)物上最大光點(diǎn)的比值與在該目標(biāo)物上最小光點(diǎn)的比值分別滿足<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，Sao與Sbo分別為該微機(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度，Sa與Sb分別為該目標(biāo)物上掃瞄光線形成的任一個(gè)光點(diǎn)在主掃描方向及副掃描方向的長度，Tlmax為該微機(jī)電反射鏡反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)經(jīng)掃描在該目標(biāo)物上最大光點(diǎn)的比值，Tlm,n為該微機(jī)電反射鏡反射面上掃瞄光線的光點(diǎn)經(jīng)掃描在該目標(biāo)物上最小光點(diǎn)的比值。全文摘要一種微機(jī)電激光掃描裝置的二片式fθ鏡片，第一鏡片為一雙凸形鏡片及第二鏡片為一雙凹形鏡片所構(gòu)成，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，主要將微機(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，通過第一鏡片及第二鏡片的設(shè)置，可達(dá)成線性掃描效果與高分辨率掃描的目的。文檔編號G02B26/10GK101650473SQ200810210439公開日2010年2月17日申請日期2008年8月15日優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日發(fā)明者施柏源申請人:一品光學(xué)工業(yè)股份有限公司