專利名稱：：光學掃描設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及光學掃描設備，更具體說，涉及適合這樣一些裝置使用的光學掃描設備，這些裝置用旋轉(zhuǎn)多面鏡等構成的光學偏轉(zhuǎn)器，使光源裝置發(fā)出并被調(diào)制的光，發(fā)生偏轉(zhuǎn)及反射，之后，通過一個有fθ特性的光學成像系統(tǒng)，使光在掃描表面一個區(qū)域上掃描，把圖像信息記錄在其上，這類裝置諸如帶電子照像處理的激光束打印機(LBP)設備或數(shù)字復印機。像激光束打印機之類的常用光學掃描設備中，按圖像信號調(diào)制并從光源裝置發(fā)出的光束，被光學偏轉(zhuǎn)器，例如旋轉(zhuǎn)多面鏡(多面鏡)規(guī)則地偏轉(zhuǎn)，光束通過有fθ特性的光學成像系統(tǒng)，在光敏記錄介質(zhì)(光敏鼓)表面會聚成點狀，使光束在該表面的一個區(qū)域上掃描，以使該表面作圖像記錄。圖1是個示意圖，它畫出一個常用光學掃描設備的主要部分，是一個在主掃描方向內(nèi)的截面圖。圖中，光源裝置11發(fā)出的發(fā)散光經(jīng)準直透鏡12變成近似平行的光束，光闌13限制光束大小(光量)，之后，光束入射到柱面透鏡14，該透鏡只在副掃描方向上有預定的屈光度。入射到柱面透鏡14的平行光束，出來時在主掃描截面內(nèi)仍像入射時那樣的平行光線。在副掃描截面內(nèi)，光束被會聚在旋轉(zhuǎn)多面鏡(多面鏡)構成的光學偏轉(zhuǎn)器15的偏轉(zhuǎn)表面15a上，聚焦成近似于直線圖像。之后，光學偏轉(zhuǎn)器15的偏轉(zhuǎn)表面15a，使光束偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)光束通過有fθ特性的光學成像系統(tǒng)(fθ透鏡)16，落在作為掃描面的光敏鼓18的表面，通過沿箭頭A所指方向旋轉(zhuǎn)光學偏轉(zhuǎn)器15，使光束在光敏鼓18表面上一塊區(qū)域上掃描，從而完成圖像信息的記錄。為了進行高精度的圖像信息記錄，此類光學掃描設備需要在掃描表面整個區(qū)域，對場曲作很好校正，才能得到大小均勻的光點，為了得到入射光角度與像高之間的正比關系，還需有畸變(fθ特性)。至今已提出了各種滿足這種特性的光學掃描裝置或校正光學系統(tǒng)(fθ透鏡)。另一方面，激光束打印機，數(shù)字復印機等的尺寸及售價都在下降，也要求光學掃描設備的尺寸及售價都下降。為了同時滿足這些要求，已提出了多種含單個fθ透鏡的光學掃描裝置，例如，日本專利發(fā)布No.61-48684，日本公布專利申請?zhí)朜o.63-157122，日本公布專利申請?zhí)朜o.4-104213，日本公布專利申請?zhí)朜o.4-50908(相應的美國專利號No.5,111,219)，等等。日本專利公開No.61-48684，日本公布專利申請?zhí)朜o.63-157122等等，從這些專利及申請中披露的內(nèi)容看，是用一個凹表面在光學偏轉(zhuǎn)器一側(cè)的單一透鏡作為fθ透鏡，把從準直透鏡出來的平行光束會聚在記錄介質(zhì)表面。還有，日本公布專利申請?zhí)朜o.4-104213披露，用一個凹表面在光學偏轉(zhuǎn)器一側(cè)而復曲面在像平面一側(cè)的單一透鏡作為fθ透鏡，經(jīng)準直透鏡成為會聚光的光束，入射到fθ透鏡上。日本公布專利申請?zhí)朜o.4-50908(相應于美國專利號No.5-111,219)披露，用一個單一透鏡作為fθ透鏡，該透鏡的兩個表面都是高階的非球面，經(jīng)準直透鏡后成為會聚光的光束，入射到fθ透鏡上。然而，上述常用的光學掃描裝置，有如下問題。日本專利發(fā)布No.61-48684公布的設備中，在副掃描方向上，仍然存在場曲；因為平行光束要聚焦在掃描表面上，焦距f，即fθ透鏡到掃描表面的距離是長的，于是，產(chǎn)生了難于制作小型光學掃描裝置的問題。日本公布專利申請?zhí)朜o.63-157122提出的設備，其問題在于難以模制法制作fθ透鏡，因為其厚度太厚，這是使售價增加的原因。日本公布專利申請?zhí)朜o.4-104213提出的設備，其問題是仍然存在畸變，以及作為光學偏轉(zhuǎn)器的多面鏡，由于安裝誤差，引起周期性抖動。日本公布專利申請?zhí)朜o.4-50908提出的設備，由于使用高階非球面的fθ透鏡，像差已得到很好校正，然而在副掃描方向上，光點的大小隨像的高度改變，這是因為光學偏轉(zhuǎn)器與掃描表面問的副掃描方向上，放大倍數(shù)不均勻。除了上面指出的之外，還提出過由兩個透鏡組成fθ透鏡的光學掃描裝置，例如，日本公布專利申請?zhí)朜o.56-36622，日本公布專利申請?zhí)朜o.61-175607，等等。所提出的fθ透鏡組，其截面形狀由球面或微弱的非球面構成，而使用這些fθ透鏡組，似乎很難減小尺寸，降低售價，和增加清晰度。本發(fā)明的一個目的，是提供一個光學掃描設備，它是小型的，適合于高清晰度打印，其中，為把準直透鏡來的會聚光經(jīng)偏轉(zhuǎn)器聚焦在掃描表面，用了由兩個透鏡組成的fθ透鏡，并恰當?shù)匕才艠嫵蒮θ透鏡的兩個透鏡的結構，從而很好地校正了場曲及畸變，并防止了光點大小隨像高而改變。本發(fā)明的光學掃描設備是這樣的一種光學掃描設備，它包括第一光學元件，用于把光源裝置發(fā)出的光變成會聚光束；第二光學元件，用于在主掃描方向的縱向把光束聚焦成線狀，落在偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面上；第三光學元件，用于把經(jīng)偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束，聚焦在掃描表面并成點狀，其中第三光學元件有一球面透鏡和一復曲面透鏡，并按順序從偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)排列，球面透鏡兩表面組成正屈光度的彎月形，其凹面朝向偏轉(zhuǎn)元件，復曲面透鏡在主掃描截面上有兩個非球面形的透鏡表面，這兩個表面在掃描中心附近構成正屈光度的彎月形，其凸面朝向偏轉(zhuǎn)元件。本發(fā)明的光學掃描設備，其特征尤其在前述復曲面透鏡的結構在主掃描截面內(nèi)，前述掃描表面?zhèn)鹊耐哥R表面曲率，從透鏡中央到透鏡邊緣連續(xù)地改變，且曲率的符號在中間部分變號；其特征還在于前述復曲面透鏡是用塑料模制成的；其特征還在于前述復曲面透鏡的結構該透鏡在前述偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)或在掃描表面一側(cè)的兩個透鏡表面中，至少有一個透鏡表面，其曲率在副掃描截面內(nèi)沿主掃描方向連續(xù)地改變。其特征還在于，所述至少一個透鏡表面的曲率，沿主掃描方向連續(xù)地變化，相對于透鏡中心是面對稱的；其特征還在于前述復曲面透鏡的結構透鏡主掃描方向的對稱軸，在主掃描平面內(nèi)，相對于所述掃描平面的法線是傾斜的，其特征還在于，若前述球面透鏡焦距及前述復曲面透鏡在主掃描截面內(nèi)的焦距分別為f6和f7，須滿足下列條件1.6＜f6/f7＜2.4；其特征還在于，前述復曲面透鏡在主掃描截面內(nèi)，沿朝向光源裝置方向平移開其中心；其特征還在于第三光學元件的結構如果在前述偏轉(zhuǎn)元件及前述掃描表面間的副掃描截面內(nèi)的掃描表面上的有效圖像中心區(qū)域的角放大率是rsc，那么該角放大率須滿足下列條件0.25＜rsc＜0.67；或者其特征還在于，前述復曲面透鏡在副掃描截面內(nèi)，其屈光本領從透鏡中央到透鏡邊緣連續(xù)變?nèi)?，且其特征在于第三光學元件的結構在前述偏轉(zhuǎn)元件及掃描表面間的副掃描截面內(nèi)的掃描表面的有效圖像中心區(qū)域，若其角放大率是rsc，而在整個成像區(qū)任意位置上的角放大率是rso，則兩個角放大率須滿足下列條件0.9＜rso/rsc＜1.25。本發(fā)明的另一個光學掃描設備是這樣的光學掃描設備，它包括第一光學元件，用于把光源裝置發(fā)出的光變成會聚光束；第二光學元件，用于在主掃描方向的縱向，把光束聚焦成線狀，落在偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面上；第三光學元件，用于把經(jīng)偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束，聚焦在掃描表面并成點狀，其中第三光學元件有一球面透鏡和一復曲面透鏡，并按順序從偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)排列，球面透鏡兩表面組成正屈光度的彎月形，其凹面朝向偏轉(zhuǎn)元件，復曲面透鏡在主掃描截面上有兩個非球面形的透鏡表面，這兩個表面在掃描中心附近成正屈光度的彎月形，其凸面朝向偏轉(zhuǎn)元件，其中若球面透鏡的焦距和復曲面透鏡在主掃描截面上的焦距分別為f6和f7，則兩個焦距須滿足下列條件1＜f6/f7＜10。本發(fā)明的上述光學掃描設備，其特征尤其在前述復曲面透鏡的結構在主掃描截面內(nèi)，前述掃描表面?zhèn)鹊耐哥R表面曲率，從透鏡中央到透鏡邊緣連續(xù)地改變，且曲率的符號在中間部分變號；其特征還在于前述復曲面透鏡是用塑料模制成的；其特征還在于前述復曲面透鏡的結構該透鏡在前述偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)或在掃描表面一側(cè)的兩個透鏡表面中，至少有一個表面，其曲率在副掃描截面內(nèi)沿主掃描方向連續(xù)地改變；其特征還在于，所述至少一個透鏡表面的曲率，沿主掃描方向連續(xù)地變化，相對于透鏡中心是面對稱的。其特征還在于，前述復曲面透鏡的結構在主掃描平面內(nèi)，透鏡主掃描方向的對稱軸相對于所述掃描平面的法線是傾斜的；其特征還在于，前述復曲面透鏡在主掃描截面內(nèi)，沿朝向光源裝置方向平移開其中心；其特征還在于第三光學元件的結構在前述偏轉(zhuǎn)元件及前述掃描表面間的副掃描截面內(nèi)的掃描表面上有效圖像中心區(qū)域，如果其角放大率是rsc，那么該角放大率須滿足下述條件0.25＜rsc＜0.67；或者其特征還在于，前述復曲面透鏡在副掃描截面內(nèi)，其屈光本領從透鏡中央到透鏡邊緣連續(xù)變?nèi)?，且其特征在于第三光學元件的結構在前述偏轉(zhuǎn)元件及掃描表面間的副掃描截面內(nèi)掃描表面上有效圖像中心區(qū)域，若其角放大率是rsc，在整個成像區(qū)任意位置上的角放大率是rso，則兩個角放大率須滿足下述條件0.9＜rso＜rsc＜1.25。圖1是一個示意圖，表示普通光學掃描設備的光學系統(tǒng)主要部分；圖2是本發(fā)明第一個實施例中光學掃描設備主要部分的截面圖，該截面是沿主掃描方向截取的；圖3是曲線圖，畫出本發(fā)明第一個實施例中場曲，畸變和角放大率變化；圖4是本發(fā)明第二個實施例中光學掃描設備主要部分的截面圖，該截面是沿主掃描方向截取的；圖5是曲線圖，畫出本發(fā)明第二個實施例中場曲，畸變和角放大率變化；圖6是本發(fā)明第三個實施例中光學掃描設備主要部分的截面圖，該截面是沿主掃描方向截取的；圖7是曲線圖，畫出本發(fā)明第三個實施例中場曲，畸變和角放大率變化；圖8是本發(fā)明第四個，第五個或第六個實施例中光學掃描設備主要部分的截面圖，該截面是沿主掃描方向截取的；圖9是曲線圖，畫出本發(fā)明第四個實施例中場曲，畸變和角放大率變化；圖10是曲線圖，畫出本發(fā)明第五個實施例中場曲，畸變和角放大率變化；以及圖11是曲線圖，畫出本發(fā)明第六個實施例中場曲，畸變和角放大率變化。圖2是按照本發(fā)明第一個實施例中光學掃描設備主要部分的截面圖，該截面是沿主掃描方向(主掃描截面)截取的。在此說明書中，“主掃描方向”表示光束被光學偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)反射面偏轉(zhuǎn)而掃描的方向。此外，“主掃描面”表示光束作為時間的函數(shù)而形成的光束面，此光束被光學偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)反射面偏轉(zhuǎn)而掃描。在此圖中，參考數(shù)字1表示光源裝置，例如，該光源裝置是一半導體激光器。數(shù)字2表示作為第一光學元件的準直透鏡，它將光源裝置1射出的光束轉(zhuǎn)換成主掃描面內(nèi)一會聚光束。數(shù)字3表示孔徑光闌，它使穿過的光束為一圓形光點的光束。數(shù)字4表示作為第三光學元件的柱面透鏡，此柱面透鏡只是在副掃描方向(垂直于圖2平面的方向)有折射本領，它將穿過光闌3近似直線圖像形式的光束聚焦到下述光學偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)反射表面5a，該光束在沿著垂直于主掃描截面并包含光軸的副掃描截面內(nèi)。因而，入射到光學偏轉(zhuǎn)器5的光束是與主掃描方向成縱向的直線圖像。數(shù)字5表示光學偏轉(zhuǎn)器，例如，它是一個由四個面構成的多面反射鏡(旋轉(zhuǎn)多面反射鏡)，此多面反射鏡沿著圖中箭頭A的方向勻速轉(zhuǎn)動，它被驅(qū)動裝置，如電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)的。數(shù)字9表示作為第三光學元件的fθ透鏡(光學成像系統(tǒng))，fθ透鏡有fθ特性。第三光學元件9包括球面透鏡6和復曲面透鏡7。第三光學元件9將含有圖像信息的光束會聚到光敏鼓8的表面，該光束是被光學偏轉(zhuǎn)器5偏轉(zhuǎn)反射的光束，光敏鼓8的表面是作為掃描面的記錄介質(zhì)，第三光學元件9還校正光學偏轉(zhuǎn)器5偏轉(zhuǎn)面的表面傾斜。在本實施例中，從半導體激光器1射出的光束被準直透鏡2轉(zhuǎn)換成主掃描截面的會聚光束，光束(光量)受到孔徑光闌3的限制，并使光束入射到柱面透鏡4。入射到柱面透鏡4的光束從柱面透鏡4射出后在主掃描截面仍保持原樣。另一方面，此光束在副掃描截面會聚，以近似直線圖像形式(與主掃描方向成縱向的直線圖像)的光束聚焦到光學偏轉(zhuǎn)器5的偏轉(zhuǎn)面5a上。于是，被光學偏轉(zhuǎn)器5偏轉(zhuǎn)面5a偏轉(zhuǎn)反射的光束被引入fθ透鏡，出射到光敏鼓8的表面，光敏鼓8表面上的區(qū)域是箭頭B方向的光學掃描區(qū)，它是使光學偏轉(zhuǎn)器5沿著箭頭A方向轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的。這就完成了圖像記錄。以下描述構成本實施例中第三光學元件(fθ透鏡)9的球面透鏡6和復曲面透鏡7特征。第三光學元件9是由兩個透鏡，即球面透鏡6和復曲面透鏡7組成，每個透鏡有正的屆光度，在此實施例中恰當?shù)卮_定兩個透鏡的屈光度分布，從而獲得良好的場曲特性。在此情況下，若球面透鏡6和復曲面透鏡7的焦距分別為f6和f7，則此兩個透鏡的焦距要滿足下列條件1＜f6＜f7＜10(1)若此條件式子(1)滿足，則場曲和畸變得到很好校正，而且也減小了球面透鏡6和復曲面透鏡7的厚度，減小了用模制塑料或模制玻璃(玻璃模制品)方法制作透鏡的流水周期，也減小了冷卻過程中表面形狀的變形。在此實施例中，條件式子(1)較好的數(shù)值范圍如下1.1＜f6＜f7＜8.5(1a)尤其是，在以下的范圍內(nèi)可以有更好的光學性能1.6＜f6/f7＜2.4(1b)若fθ透鏡9是由一個復曲面透鏡組成，則只依靠復曲面透鏡7的兩個透鏡表面很難保持掃描面上整個區(qū)域的光點直徑一致，很難保持場曲變化良好。所以，在本實施例中，球面透鏡6是有正屈光度的彎月形，且其凹面朝向偏轉(zhuǎn)元件5，從而很好地校正此實施例中的場曲。為了充分地保持fθ特性和場曲特性都良好，復曲面透鏡7在主掃描截面上(在圖2平面)是這樣安排的兩個透鏡表面7a，7b都是非球面；復曲面透鏡7是有正屈光度的彎月形，且其凸面在掃描中心(透鏡中心)附近朝向偏轉(zhuǎn)元件5；以及掃描面8一側(cè)的透鏡表面7b在主掃描方向的曲率從透鏡中心(主掃描范圍的中心)到透鏡邊緣連續(xù)地變化，且曲率的符號(正符號和負符號)在中間部分是反轉(zhuǎn)的。按照上述形狀構成的復曲面透鏡7在整個掃描范圍內(nèi)很好地校正了場曲和畸變。另外，副掃描截面(與主掃描截面垂直截取的截面)上復曲面透鏡7的兩個透鏡表面7a，7b曲率安排成連續(xù)地變化，且曲率在主掃描方向上相對于離透鏡中心的距離有面對稱。有了這種安排可保持副掃描方向上圖像特性良好。fθ透鏡9是這樣構成的，若光學偏轉(zhuǎn)器5與掃描面8之間副掃描截面的掃描面8上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，則此角放大率要滿足下列條件0.25＜rsc＜0.67(2)在限制主掃描方向上fθ透鏡9的透鏡長度同時，以上條件式子(2)是副掃描截面上保持圖像特性良好的條件。在條件式子(2)下限以下，穿過球面透鏡6和復曲面透鏡7的有效光束就會擴大，就要增加兩個透鏡的厚度，因而失去了兩個透鏡的小型化。這是不可取的。在條件式子(2)上限以上，由塑料透鏡構成的fθ透鏡9圖像性能會隨環(huán)境變化，如溫度變化，變得不穩(wěn)定。這也是不可取的。另外，在本實施例中，副掃描截面上復曲面透鏡7的屈光本領安排成從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變?nèi)?，若光學偏轉(zhuǎn)器5與掃描面8之間副掃描截面的掃描面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，整個圖像區(qū)域上任何位置處的角放大率為rso，則fθ透鏡9安排成滿足下列條件0.9＜rso/rsc＜1.25(3)此條件式子(3)是副掃描截面上從掃描面8中心部分到邊緣部分保持光點直徑一致的條件。超過條件式子(3)的上限，掃描面8邊緣(在主掃描方向的圖像邊緣)的光點直徑就小于中心部分的光點直徑，這是不可取的。在條件式子(3)下限以下，掃描面8邊緣處的光點直徑就大于中心部分的光點直徑，因而失去了副掃描截面上光點直徑的一致性，這也是不可取的。另外，光點直徑增大就會減弱光點的峰值強度，反過來又會因傳播而使光點直徑彌散，這是不可取的。在本實施例中，條件式子(3)更佳的數(shù)值范圍設定如下0.95＜rso/rsc＜1.21(3a)在本實施例中，復曲面透鏡7在主掃描方向的透鏡形狀是一非球面狀的，可以表示為冪數(shù)高達10的函數(shù)，復曲面透鏡7在副掃描方向的透鏡形狀是一個在圖像高度方向上連續(xù)變化的球面。為了說明透鏡形狀，我們規(guī)定一個座標系統(tǒng)，例如，座標原點位于復曲面透鏡7與光軸的交會點，取X軸為沿光軸方向，取Y軸為主掃描平面內(nèi)沿垂直于光軸的軸方向，取Z軸為副掃描平面內(nèi)沿垂直于光軸的軸方向。于是，對應于主掃描方向上母線方向的透鏡表面可以用下列公式表示X＝(Y2/R)/〔1+{1-(1+K)(Y/R2)}1/2〕+B4Y4+B6Y6+B8Y8+B10Y10(其中R是曲率半徑，K，B4，B6，B8，B10為非球面的各個系數(shù)。)副掃描截面上的形狀是這樣規(guī)定的，各個曲率半徑隨主掃描方向上透鏡表面座標的變化而連續(xù)地變化，主掃描平面上座標Y處的曲率半徑r’可以用下列公式表示r’＝r(1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10)其中r是光軸上的曲率半徑，D2，D4，D6，D8，D10是各個系數(shù)。下面的表1示出第一個實施例中代表透鏡表面形狀和其他各種特征的系數(shù)。圖3是一個說明性的曲線圖，畫出第一個實施例中以中心點作為參照的場曲，畸變和角放大率變化的像差曲線。從圖中可以看出，每一種像差已被校正到實際使用中不出現(xiàn)問題的程度以下。表1(單位mm，E-0X表示10-X)數(shù)據(jù)在本實施例中，復曲面透鏡7沿著掃描面8的法線方向朝向光源裝置平行移動0.5mm。另外，復曲面透鏡7是這樣安排，主掃描方向上復曲面透鏡7的對稱軸相對于轉(zhuǎn)軸按順時針方向傾斜25分，該轉(zhuǎn)軸穿過相對于掃描面8法線的主掃描平面內(nèi)光學偏轉(zhuǎn)器5一側(cè)的透鏡表面頂點。平行移動的參考物是平行于掃描面法線的主光線，此主光線是由光學偏轉(zhuǎn)器5反射出的主光線。復曲面透鏡的表面形狀相對于母線方向和子午線方向都是對稱的，此子午線方向是相對于主掃描截面上復曲面透鏡本身的光軸。圖4是按照本發(fā)明第二個實施例中光學掃描設備主要部分在主掃描方向的截面圖(主掃描截面圖)。在此圖中，與圖2所示元件相同的元件用相同的參照數(shù)字表示。本實施例與圖2所示第一實施例不同之處是，組成第三光學元件29的球面透鏡26和復曲面透鏡27是這樣構成的，各個透鏡的形狀相對于四個面構成的多面反射鏡是最佳的，如以下表2中所示。其他的結構和光學作用與以上第一個實施例中基本相同，因而得到相同的效果。下面的表2示出第二個實施例中代表透鏡表面形狀和其他各種特征的系數(shù)。圖5是一個說明性的曲線圖，畫出第二個實施例中以中心點作為參照的場曲，畸變和角放大率變化的像差曲線。從圖中可以看出，每一種像差已被校正到實際使用中不出現(xiàn)問題的程度以下。表2(單位mm，E-0X表示10-X)數(shù)據(jù)</tables></tables>在本實施例中，復曲面透鏡27沿著掃描面8的法線方向朝向光源裝置平行移動0.2mm。另外，復曲面透鏡27是這樣安排，主掃描方向上復曲面透鏡27的對稱軸相對于轉(zhuǎn)軸按順時針方向傾斜25分，該轉(zhuǎn)軸穿過相對于掃描面8法線的主掃描平面內(nèi)光學偏轉(zhuǎn)器5一側(cè)的透鏡表面頂點。圖6是按照本發(fā)明第三個實施例中光學掃描設備主要部分在主掃描方向的截面圖(主掃描截面圖)。在此圖中，與圖2所示元件相同的元件用相同的參照數(shù)字表示。本實施例與圖2所示第一個實施例不同之處是，組成第三光學元件37的球面透鏡36和復曲面透鏡37是這樣構成的，各個透鏡的形狀相對于四個面構成的多面反射鏡是最佳的，如以下表3所示。其他的結構和光學作用與以上第一個實施例中基本相同，因而得到相同的效果。以下的表3示出第三個實施例中代表透鏡表面形狀和其他各種特征的系數(shù)。圖7是一個說明性的曲線圖，畫出第三個實施例中以中心點作為參照的場曲，畸變和角放大率變化的像差曲線。從圖中可以看出，每一種像差已被校正到實際使用中不出現(xiàn)問題的程度以下。表3(單位mm，E-0X表示10-X)數(shù)據(jù)</tables></tables>在本實施例中，復曲面透鏡37沿著掃描面8的法線方向朝向光源裝置平行移動0.4mm。另外，復曲面透鏡37是這樣安排的，主掃描方向上復曲面透鏡37的對稱軸相對于轉(zhuǎn)軸按順時針方向傾斜25分，該轉(zhuǎn)軸穿過相對于掃描面8法線的主掃描平面內(nèi)光學偏轉(zhuǎn)器5一側(cè)的透鏡表面頂點。本發(fā)明第四個，第五個和第六個實施例中光學掃描設備的描述如下。在第四個，第五個和第六個實施例中，各個透鏡的形狀在主掃描截面內(nèi)是相同的，圖8是主要部分在主掃描方向的截面圖(主掃描截面圖)，此圖在第四個，第五個和第六個實施例中是共同的。在此圖中，與圖2所示元件相同的元件用相同的參照數(shù)字表示。與上述圖2所示第一個實施例不同的第四個，第五個和第六個實施例中每一個只是，作為偏轉(zhuǎn)元件的多面反射鏡是由六個面構成，為的是用于高速打印機；和組成第三光學元件的球面透鏡和復曲面透鏡是這樣構成的，各個透鏡的形狀相對于六個面構成的多面反射鏡是最佳的，如以下表4，表5或表6所示。第四個，第五個或第六個實施例中每一個的其他結構和光學作用與上述第一個實施例中基本相同，因而得到相同的效果。表4，表5或表6分別示出第四個，第五個或第六個實施例中代表透鏡表面形狀和其他各種特征的系數(shù)。圖9，圖10，或圖11都是說明性曲線圖，分別畫出第四個，第五個或第六個實施例中以中心點作為參照的場曲，畸變和角放大率變化的像差曲線。從這些圖中可以看出每一種像差已被校正到實際使用中不出現(xiàn)問題的程度以下。表4(單位mm，E-0X表示10-X)數(shù)據(jù)所用波長λ(nm)780復曲面透鏡形狀球面透鏡折射率ns1.5242第一面第二面復曲面透鏡折射率nt1.5242R6.23341E+018.68550E+01到多面鏡入射角θi-60.0K-9.37019E+00-1.83238E+01離開多面鏡最大出射角θmax41.0B4-1.47610E-06-1.86679E-06多面鏡-球面透鏡e136.4B63.46212E-103.86512E-10球面透鏡中心厚度d15.3B8-1.18693E-13-1.22439E-13球面透鏡-復曲面透鏡e22.5B101.71530E-171.09562E-17復曲面透鏡中心厚度d27.8r-2.11003E+01-1.15000E+01復曲面透鏡-掃描面sk122D20.00000E+002.27836E-04準直鏡會聚度多面鏡-自然會聚點fc339.6D47.00000E-07-1.18222E-07D60.00000E+002.93772E-10球面透鏡曲率半徑R1R1-260.40D80.00000E+00-1.80466E-13球面透鏡曲率半徑R2R2-150.90D100.00000E+003.58710E-17表5(單位mm，E-0X表示10-X)數(shù)據(jù)</tables></tables>表6(單位mm，E-0X表示10-X)數(shù)據(jù)在第四個，第五個或第六個實施例的每一個中，球面透鏡和復曲面透鏡沿著掃描面的法線方向朝向光源裝置都平行移動0.2mm。另外，第四個，第五個或第六個實施例中每一個的復曲面透鏡是這樣安排，主掃描方向上復曲面透鏡的對稱軸相對于轉(zhuǎn)軸按順時針方向傾斜36分，該轉(zhuǎn)軸穿過相對于掃描面法線的主掃描平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)元件5一側(cè)的透鏡表面頂點。本發(fā)明能夠很好地校正包括場曲和畸變在內(nèi)的像差，通過下述安排能夠最大限度減小圖像高度等因素對光點直徑變化的影響，這種安排是，恰當設定fθ透鏡中兩個透鏡的透鏡形狀，用兩個透鏡構成的fθ透鏡將來自準直透鏡的會聚光束經(jīng)光學偏轉(zhuǎn)器聚焦到掃描面上，因而本發(fā)明能夠制成小型且適用于高清晰度打印的光學掃描設備。利用兩個透鏡構成fθ透鏡的這一種安排，fθ透鏡中每一個透鏡沿著光軸方向的厚度可以做得薄些，若兩個透鏡是用模制塑料做成，就可以減少模制方法的流水周期，因而能夠?qū)崿F(xiàn)價格低廉的光學掃描設備。權利要求1.一種光學掃描設備，它包括光源裝置；第一光學元件，用于將所述光源裝置射出的光束轉(zhuǎn)換成會聚光束；偏轉(zhuǎn)元件，用于使所述光源裝置射出的光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)；第二光學元件，它把所述第一光學元件射出的光束會聚到所述偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面，沿主掃描方向成縱向直線形；以及第三光學元件，它把被所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束聚焦成掃描面上一個光點形狀，其中所述第三光學元件有一球面透鏡和一復曲面透鏡，并從偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)按以上順序排列，球面透鏡的兩個表面構成一個正屈光度的彎月形，其凹面朝向偏轉(zhuǎn)元件，復曲面透鏡的兩個透鏡表面形成主掃描截面上的非球面狀，且構成一個在掃描中心附近正屈光度的彎月形，其凸面朝向偏轉(zhuǎn)元件。2.按照權利要求1的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，在主掃描截面上其透鏡表面的曲率在所述掃描面一側(cè)從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變化，曲率的符號在復曲面透鏡中間部分發(fā)生反轉(zhuǎn)。3.按照權利要求1的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡是用模制塑料做成的。4.按照權利要求1的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，其兩個透鏡表面中至少一個透鏡表面的曲率在所述偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)或在副掃描截面的掃描面一側(cè)沿主掃描方向連續(xù)地變化。5.按照權利要求4的光學掃描設備，其中所述至少一個透鏡表面的曲率沿主掃描方向連續(xù)地變化，相對于透鏡中心是面對稱的。6.按照權利要求1的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，主掃描方向上復曲面透鏡的對稱軸相對于主掃描面內(nèi)所述掃描面的法線是傾斜的。7.按照權利要求1的光學掃描設備，若其中所述球面透鏡和所述復曲面透鏡在主掃描截面上的焦距分別為f6和f7，則此兩個焦距滿足下列條件1.6＜f6/f7＜2.48.按照權利要求1的光學掃描設備，所述復曲面透鏡在主掃描截面上朝向光源裝置平移開其中心。9.按照權利要求1的光學掃描設備，其中所述第三光學元件是這樣安排的，若所述偏轉(zhuǎn)元件與所述掃描面之間副掃描截面的掃描面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，則角放大率rsc滿足以下條件0.25＜rsc＜0.6710.按照權利要求1的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡在副掃描截面上的屈光本領從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變?nèi)酰龅谌鈱W元件是這樣安排的，若所述偏轉(zhuǎn)元件與所述掃描面之間副掃描截面的掃描面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，整個圖像區(qū)域上任意位置處的角放大率為rso則此兩個角放大率滿足以下條件0.9＜rso/rsc＜1.2511.一種光學掃描設備，它包括光源裝置；第一光學元件，用于將所述光源裝置射出的光束轉(zhuǎn)換成會聚光束；偏轉(zhuǎn)元件，用于使所述光源裝置射出的光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)；第二光學元件，它把所述第一光學元件射出的光束會聚到所述偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面，沿主掃描方向成縱向直線形；以及第三光學元件，它把被所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束聚焦成掃描面上一個光點形狀，其中所述第三光學元件有一球面透鏡和一復曲面透鏡，并從偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)按以上順序排列，球面透鏡構成一個正屈光度的彎月形，其凹面朝向偏轉(zhuǎn)元件，復曲面透鏡的兩個透鏡表面形成主掃描截面上的非球面狀，且構成一個在掃描中心附近正屈光度的彎月形，其凸面朝向偏轉(zhuǎn)元件，以及若其中所述球面透鏡和所述復曲面透鏡在主掃描截面上的焦距分別為f6和f7，則此兩個焦距滿足以下條件1＜f6/f7＜1012.按照權利要求11的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，復曲面透鏡的透鏡表面在主掃描截面上的曲率在所述掃描面一側(cè)從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變化，曲率的符號在透鏡中間部分發(fā)生反轉(zhuǎn)。13.按照權利要求11的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡是用模制塑料做成的。14.按照權利要求11的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，復曲面透鏡的兩個透鏡表面中至少一個透鏡表面的曲率在所述偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)或在副掃描截面的掃描面一側(cè)沿主掃描方向連續(xù)地變化。15.按照權利要求14的光學掃描設備，其中所述至少一個透鏡表面的曲率沿主掃描方向連續(xù)地變化，相對于透鏡中心是面對稱的。16.按照權利要求11的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，主掃描方向上復曲面透鏡的對稱軸相對于主掃描面內(nèi)所述掃描面的法線是傾斜的。17.按照權利要求11的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡在主掃描截面上朝向光源裝置平移開其中心。18.按照權利要求11的光學掃描設備，其中所述第三光學元件是這樣安排的，若所述偏轉(zhuǎn)元件與所述掃描面之間副掃描截面的掃描面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，則此角放大率rsc滿足以下條件0.25＜rsc＜0.6719.按照權利要求11的光學掃描設備，其中所述復曲面透鏡在副掃描截面上的屈光本領從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變?nèi)?，所述第三光學元件是這樣安排的，若所述偏轉(zhuǎn)元件與所述掃描面之間副掃描截面的掃描面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，整個圖像區(qū)域上任意位置處的角放大率為rso，則此兩個角放大率滿足以下條件0.9＜rso/rsc＜1.2520.一種激光束打印機，它包括光源裝置；第一光學元件，用于將所述光源裝置射出的光束轉(zhuǎn)換成會聚光束；偏轉(zhuǎn)元件，用于使所述光源裝置射出的光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)；第二光學元件，它把所述第一光學元件射出的光束會聚到所述偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面，沿主掃描方向成縱向直線形；記錄介質(zhì)；以及第三光學元件，它把被所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束聚焦成所述記錄介質(zhì)表面上一個光點形狀，其中所述第三光學元件有一球面透鏡和一復曲面愛鏡，并從偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)按以上順序排列，球面透鏡的兩個表面構成一個正屈光度的彎月形，其凹面朝向偏轉(zhuǎn)元件，復曲面透鏡的兩個透鏡表面形成主掃描截面上的非球面狀，且構成一個在掃描中心附近正屈光度的彎月形，其凸面朝向偏轉(zhuǎn)元件。21.按照權利要求20的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，復曲面透鏡的透鏡表面在主掃描截面上的曲率在所述掃描面一側(cè)從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變化，曲率的符號在透鏡中間部分發(fā)生反轉(zhuǎn)。22.按照權利要求20的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡是用塑料模制成的。23.按照權利要求20的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，復曲面透鏡的兩個透鏡表面中至少一個透鏡表面的曲率在所述偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)或在副掃描截面的記錄介質(zhì)表面一側(cè)沿主掃描方向連續(xù)地變化。24.按照權利要求23的激光束打印機，其中所述至少一個透鏡表面的曲率沿主掃描方向連續(xù)地變化，相對于透鏡中心是面對稱的。25.按照權利要求20的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，復曲面透鏡在主掃描方向的對稱軸相對于主掃描面內(nèi)所述記錄介質(zhì)表面的法線是傾斜的。26.按照權利要求20的激光束打印機，若其中所述球面透鏡和所述復曲面透鏡在主掃描截面上的焦距分別為f6和f7，則此兩個焦距滿足以下條件1.6＜f6/f7＜2.427.按照權利要求20的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡在主掃描截面上朝向光源裝置平移開其中心。28.按照權利要求20的激光束打印機，其中所述第三光學元件是這樣安排的，若所述偏轉(zhuǎn)元件與所述記錄介質(zhì)表面之間副掃描截面的記錄介質(zhì)表面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，則此角放大率rsc滿足以下條件0.25＜rsc＜0.6729.按照權利要求20的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡在副掃描截面上的屈光本領從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變?nèi)酰龅谌鈱W元件是這樣安排的，若所述偏轉(zhuǎn)元件與所述記錄介質(zhì)表面之間副掃描截面的記錄介質(zhì)表面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，整個圖像區(qū)域上任意位置處的角放大率為rso，則此兩個角放大率滿足以下條件0.9＜rso/rsc＜1.2530.一種激光束打印機，它包括光源裝置；第一光學元件，用于將所述光源裝置射出的光束轉(zhuǎn)換成會聚光束；偏轉(zhuǎn)元件，用于使所述光源裝置射出的光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)；第二光學元件，它把所述第一光學元件射出的光束會聚到所述偏轉(zhuǎn)元件的偏轉(zhuǎn)面，沿主掃描方向成縱向直線形；記錄介質(zhì)；以及第三光學元件，它把被所述偏轉(zhuǎn)元件偏轉(zhuǎn)的光束聚焦成所述記錄介質(zhì)表面上一個光點形狀，其中所述第三光學元件有一球面透鏡和一復曲面透鏡，并從偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)按以上順序排列，球面透鏡構成一個正屈光度的彎月形，其凹面朝向偏轉(zhuǎn)元件，復曲面透鏡的兩個透鏡表面形成主掃描截面上的非球面狀，且構成一個在掃描中心附近正屈光度的彎月形，其凸面朝向偏轉(zhuǎn)元件，以及若其中所述球面透鏡和所述復曲面透鏡在主掃描截面上的焦距分別為f6和f7，則此兩個焦距滿足以下條件1＜f6/f7＜1031.按照權利要求30的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，主掃描截面上復曲面透鏡的透鏡表面曲率在所述記錄介質(zhì)表面一側(cè)從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變化，曲率的符號在透鏡的中間部分發(fā)生反轉(zhuǎn)。32.按照權利要求30的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡是用模制塑料做成的。33.按照權利要求30的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，復曲面透鏡的兩個透鏡表面中至少一個透鏡表面的曲率在所述偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)或在副掃描截面的記錄介質(zhì)表面一側(cè)沿主掃描方向連續(xù)地變化。34.按照權利要求33的激光束打印機，其中所述至少一個透鏡表面的曲率沿主掃描方向連續(xù)地變化，相對于透鏡中心是面對稱的。35.按照權利要求30的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡是這樣構成的，復曲面透鏡在主掃描方向的對稱軸相對于主掃描平面內(nèi)所述記錄介質(zhì)表面的法線是傾斜的。36.按照權利要求30的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡在主掃描截面上朝向光源裝置平移開其中心。37.按照權利要求30的激光束打印機，其中所述第三光學元件是這樣安排的，若所述偏轉(zhuǎn)元件與所述記錄介質(zhì)表面之間副掃描截面的記錄介質(zhì)表面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，則此角放大率rsc滿足以下條件0.25＜rsc＜0.6738.按照權利要求30的激光束打印機，其中所述復曲面透鏡在副掃描截面上的屈光本領從透鏡中心到透鏡邊緣連續(xù)地變?nèi)?，所述第三光學元件是這樣安排的，若所述偏轉(zhuǎn)元件與所述記錄介質(zhì)表面之間副掃描截面的記錄介質(zhì)表面上有效圖像中心部分的角放大率為rsc，整個圖像區(qū)域上任意位置處的角放大率為rso，則此兩個角放大率滿足以下條件0.9＜rso/rsc＜1.2全文摘要一種光學掃描設備包括:光源裝置;第一光學元件;偏轉(zhuǎn)元件;第二光學元件;第三光學元件。第三光學元件有一球面透鏡和一復曲面透鏡,從偏轉(zhuǎn)元件一側(cè)按以上順序排列,球面透鏡的兩個表面構成正屈光度的彎月形,其凹面朝向偏轉(zhuǎn)元件,復曲面透鏡有兩個透鏡表面,形成主掃描截面內(nèi)非球面狀,且在掃描中心附近構成正屈光度的彎月形,其凸面朝向偏轉(zhuǎn)元件。文檔編號G02B13/18GK1185591SQ9710874公開日1998年6月24日申請日期1997年12月19日優(yōu)先權日1996年12月19日發(fā)明者藤林和夫,星浩二,加藤學,石部芳浩申請人:佳能株式會社