Объектив для лазерной сканирующей системы

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 0 Г " 09$

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4800289/10 (22) 03.01,90 (46) 15,07.92. Бюл. М 26 (71) Конструкторское бюро точного электронного машиностроения. (72) B.В. Немкович, Г.В, Фокова и В,B. Юревич (56) Авторское свидетельство СССР

N 1068869, кл. G 02 B 17/08, 1982.

Изобретение относится к лазерным сканирующим системам и может найти применение 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 it = 368,8 нм с исправленной 1рдисторсией до значения e = 0,0240 от 0,5 размера поля изображения L = 510 мм и с фокусным расстоянием

f =804 мм.

Обьектив состоиг из четырех компонентов: первый компонент — мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, второй компонент — отрицательная вогнуто-плоская линза, третий компонент положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, и четвертый компонент — плоско-выпуклая линза.

Однако известный обьектив характеризуется отсутствием телецентрического хода лучей в пространстве изображений и как следствие этого — высокими требованиями, „„ЯЦ„„1748122 Al (54) ОБЬЕКТИ8 ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ СКАНИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ (57) 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 ф причем отношение а //3 составляет 0,51. 4 ил, предьявляемыми к неплоскостности поверхности, на которой формируется изображение; Так, для данного обьектива при неплоскостности поверхности в пределах его глубины резкости (около + 1 мм) погрешность нанесения элементов изображения может достигать «+ 300 микрон на краю поля; недостаточной степенью коррекции fy дисторсии, равной я = 0,0247, "от 0 5 размера поля изображений L = 510 мм, что соответствует погрешности нанесения элементов изображения «+ 60 микрон.

Известен также обьектив для лазерной сканирующей системы, содержащей четыре линзы и вогнутое сферическое зеркало, причем первая линза — двояковыпуклая, вторая — отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространс ву предметов, третья — отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, четвертая — положительная.

Недостатком известного обьектива является невысокое качество иэображения.

Целью изобретения является повышение качества изображения путем обеспече1748122 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 лйнэа двояковыпуклая, вторая — отрицательнЪй мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, третья — отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, четвертая — положительная, между третьей и четвертой линзами установлен отрицательйый менйск, обращенный выпуклостью к пространству предметов; вогнутое сферическое зеркало установлено с наклоном относительно оптйческой оси в плоскости, ортогональной плоскости сканирования, при этом расстояние между первой и второй линзамй составляет 0.01 фокусного расстояния объектива, между четвертой линзой и вогнутым сферическим зеркалом — 0,9 фокусного рас стояния 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

K плос«ости сканирования; на фиг. 3 - fp8фики поперечных аберржрей Ьу лучей с

1 относительным положением р в меридиональном сечении пучка для ряда точек поля изображения у; на фиг.. 4 — график погреш-!. ности отклонения Л fe or линейной зависимости велйчины 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, вы полненная из кварцевого стекла КУ-1 и радиусы кривизны которой Й1 и R2 связаны отношением Ю /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- связайы отношением

R3/R4 = 0,55.

Третья линза 3 — отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображенйй, .выполненный, из кварцевого стекла КУ-1 и радиусы кривизны которого R5 и R6 связаны отношением

В5/R6 = 2,14, Четьертая линза 4 — отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, выполненный иэ кварцевого стекла КУ вЂ” 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 удовлетво10 ряет соотношению R10/f = 0,54.

Вогнутое сферическое зеркало 6 имеет радиус кривизны R11, удовлетворяющий соотношению R11/f = 3,21, Для выноса плоскости изображения с

15 оптйческой оси объектива сферическое зеркало 6 расположено с угловым наклоном в плоскости, ортогональной к плоскости сканирования йа угол а= 2,5 градуса. Для компенсации возникающей при этом кривйзны

20 строки необходимо, чтобы пучок лучей, падающий на обьектив, имел наклон на уголф =4,87 градуса к плоскости сканирования.

Связь между углами а ир определяется из условия минимума кривизны строки.

Предлагаемый объектив-рассчйтан для длины волны it, - 351.нм, имеет фокусное расстояние f = 840 мм.и поле иэображений

1 - 500 мм. Диаметр входного зрачка объектива равен 15 мм. Поперечное аберрации

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

35 Максимальное отклонение от условия телецентричноСти хода лучей в пространстве изображений — не более 0,01 градуса.

Расчетная кривизна строки — не более 10 мкм.

40 Объектив характеризуется лучшей коррекцией важного для практики параметра 4 дисторсии до величины e = 0,0127, от 0,5 размера поля изображений L = 500 мм, что соответствует погрешности нанесения эле45 мента изображения+ 30 мкм, Формула изобретения

Объектив для лазерной сканирующей системы, содержащий четыре линзы и вог- нутое сферическое зеркало, причем первая

50 линза - двояковыпуклая; вторая — отрйцательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, третья — отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, четвертая — по55 ложительная, отлича ю щи йс я тем, что, С целью повышения качества изображения путем обеспечения линейной зависимости величины изображения от полевого угла при телецентрическом ходе лучей, между

5 1749122 ., 6 третьей и четвертой линзами установлен от- " фокусного расстоянйя объектива, между рицательный мениск, обращенный выпук- четвертой линзой и вогнутым сферйческим лостью к пространству предметов, вогнутое зеркалом — 0,9 фокусного расстояния объексферическое зеркало установлено с накло- тйва, а отношение величины угла наклона ном относительно оптической оси в плоско- 5. вогнутого сферического зеркала к углу насти, ортогональйой плоскости: клона падающего на объектив лазерного сканирования, при этом расстояние между " :: "пучка k плоскости"сканировайия составляет первой и второй линзами составляет. 0,01 0,51.

1748122

О

-7, О

Корректор T,Âàøêoâè÷

Редактор С.Лисина

Заказ 2504 . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

-2,0, О 7,0

5 = 390m

Составитель В.Юревич

Техред M.Moðãåíòàë

-tO О 10

ы50ию, фут