Объектив для лазерной сканирующей системы Советский патент 1992 года по МПК G02B17/08 

Изобретение относится к лазерным сканирующим системам и может найти приме- нение в системах формирования высококачественного изображения на больших полях: в лазерных генераторах изображений, лазерных устройствах печати и т.д.

Известен объектив для лазерной сканирующей системы для длины волны А 368,8 нм с исправленной т дисторсией до значения е 0,024% от 0,5 размера поля изображения 1 510мм и с фокусным расстоянием f 804 мм.

Объектив состоит из четырех компонентов: первый компонент - мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, второй компонент - отрицательная вогнуто-пяо- скзя линза, третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, и четвертый компонент - плоско-выпуклая линза.

Однако известный объектив характеризуется отсутствием телецентрического хода лучей в пространстве изображений и как следствие этого - высокими требованиями,

предъявляемыми к неплоскостности поверхности, на которой формируется изображение. Так, для данного объектива при неплоскостности поверхности в пределах его глубины резкости (около t 1 мм) погрешность нанесения элементов изображения может достигать + 300 микрон на краю поля; недостаточной степенью коррекции f# дисторсии, равной е 0,024% от 0 5 размера поля изображений L 510 мм, что соответствует погрешности нанесения элементов изображения + 60 микрон.

Известен также объектив для лазерной сканирующей системы, содержащей четыре линзы и вогнутое сферическое зеркало, причем первая линза -двояковыпуклая, вторая

-отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространен/ предметов, третья

-отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, четвертая - положительная.

Недостатком известного объектива является невысокое качество изображения

Целью изобретения является повышение качества изображения путем обеспечех|

4 00

кэ ю

ния линейной зависимости величины изображения от полевого угла при телецентрическом ходе лучей.

Поставленная цель достигается тем, что в объективе, содержащем четыре линзы и вогнутое сферическое зеркало, причем первая линза двояковыпуклая, вторая - отрицательней мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, третья - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, четвертая - положительная, между третьей и четвертой линзами установлен отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, вогнутое сферическое зеркало установлено с наклоном относительно оптической оси в плоскости, ортогональной плоскости сканирования, при этом расстояние между первой и второй линзами составляет 0.01 фокусного расстояния объектива, между четвертой линзой и вогнутым сферическим зеркалом - 0,9 фокусного расстояния объектива, а отношение величины угла наклона вогнутого сферического зеркала к углу наклона падающего на объектив лазерного пучка к плоскости сканирования составляет 051.

На фиг. 1 приведена оптическая схема объектива в сечении плоскости сканирования (меридиональной плоскости); на фиг. 2 - то же, в сечении плоскости, ортогональной к плоскости сканирования; на фиг. 3 - графики поперечных аберраций Ду1 лучей с относительным положением р в меридиональном сечении пучка для ряда точек поля изображения у ; на фиг. 4 - график погрешности отклонения Л fe от линейной зависимости величины изображения от полевого угла по полю изображений у где f - фокусное расстояние объектива; е полевой угол (угол сканирования).

Объектив содержит пять линз и вогнутое сферическое зеркало. Первая линза 1 - положительная двояковыпуклая линза, выполненная из кварцевого стекла КУ-1 и радиусы кривизны которой R1 и R2 связаны отношением R1 /R2 4,77,

Вторая линза 2 - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, выполненный из кварцевого стекла КУ-1, радиусы кривизны которого R3 и R4 - связаны отношением 1 R3/R4 0,55.

Третья линза 3 - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, выполненный р из кварцевого стекла КУ-1 и радиусы кривизны которого R5 и R6 связаны отношением R5/R6 2,14.

Четьертая линза 4 - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, выполненный из кварцевого стекла КУ-1 и радиусы кривизны

которого R7 и R8 связаны отношением R7/R8 1.38.

Пятая линза 5 - плоско-выпуклая линза, выполненная из кварцевого стекла КУ-1 и радиус выпуклости которой R10 удовлетворяет соотношению R10/f 0,54.

Вогнутое сферическое зеркало б имеет радиус кривизны R11, удовлетворяющий соотношению R11/f 3,21,

Для выноса плоскости изображения с

оптической оси объектива сферическое зеркало б расположено с угловым наклоном в плоскости, ортогональной к плоскости сканирования на угол « 2,5 градуса Для компенсации возникающей при этом кривизны

строки необходимо, чтобы пучок лучей, падающий на объектив, имел наклон наугол/ 4,87 градуса к плоскости сканирования. Связь между углами а и ft определяется из условия минимума кривизны строки.

Предлагаемый объектив рассчитан для длины волны А 351 нм, имеет фокусное расстояние f 840 мм и поле изображений L 500 мм. Диаметр входного зрачка объектива равен 15 мм. Поперечное аберрации

пучка для любой точки изображения не превышает 10 мкм. Величина отклонения от условия линейности величины изображения от полевого угла составляет 15 мкм для любой точки поля.

Максимальное отклонение от условия телецентричноСти хода лучей в пространстве изображений - не более 0,01 градуса Расчетная кривизна строки - не более 10 мкм.

Объектив характеризуется лучшей коррекцией важного для практики параметра fe дисторсии до величины Ј 0,012% от 0,5 размера поля изображений L 500 мм, что соответствует погрешности нанесения элемента изображения + 30 мкм.

Формула изобретения Объектив для лазерной сканирующей системы, содержащий четыре линзы и вогнутое сферическое зеркало, причем первая

линза - двояковыпуклая, вторая - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, третья - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, четвертая - положительная, отличающийся тем, что, С целью повышения качества изображения путем обеспечения линейной зависимости величины изображения от полевого угла при телецентрическом ходе лучей, между

третьей и четвертой линзами установлен отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, вогнутое сферическое зеркало установлено с наклоном относительно оптической оси в плоскости, ортогональйой плоскости сканирования, при этом расстояние МёЩу первой и второй линзами составляет 0,01

фокусного расстояния объектива, между четвертой линзой и вогнутйм сферическим зеркалом - 0,9 фокусного расстояния объектива, а отношение величины угла наклона вогнутого сферического зеркала к углу наклона падающего на объектив лазерного пучка К плоскости сканирования составляет 0,51.

Использование: лазерные сканирующие системы для высококачественного изображения. Сущность изображения: вогнутое сферическое зеркало 6, установленное после одиночных линз 1 -5, наклонено к оптической оси на угол ав плоскости, ортогональной плоскости сканирования, падающий на .объектив лазерный пучок наклонен к оптической оси на угол Д причем отношение а //3 составляет 0,51. 4 ил

40 0 W У--ОММ

-W 0 W У SO мм

йУ (мкм)

.1

А У (МКМ)

-Ю

4070W

V У 150м л/в(нкм)

С.Лисина

ПО 1BQ

ШъМ

Составитель В.Юревич Техред М.Моргеитал

-w о w

У 250ми ,фмЗ

Корректор Т Вашкович