TW522714B - Optical scanning device - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 本發明係有關於一種光學掃描裝置，特別有關於使用 一旋轉多面f-θ透鏡（polygonal f-θ 16113)使_光束掃 描於一受光元件上的光學掃描裝置。 弟1圖係顯示一種習知的光學掃描系統。一般使用於 雷射印表機的光學掃描系統，包括：一半導體雷射光源 1、一準直透鏡（collimator lens)2、一柱面透鏡 (cyl indr i cal lens)3、一旋轉的多面反射鏡（p〇lyg〇n mirror)4以及一 f-θ透鏡組5。如圖所示，一半導體雷射 光源1發射一光束後，經由準直透鏡2使發散的光束形成平 行光束。接著，藉由柱面透鏡3調整光束形狀及焦距。接 著’藉等角速率旋轉的多面反射鏡4反射光束後，經由一 f - Θ透鏡組5使得光束射在反射鏡6做線性掃描。最後，藉 由反射鏡6將投射光束以等線速率掃描於受光元件7上。f 一 Θ透鏡的非球面設計可參考美國專利案號US493〇85〇以及 US4934772 獲得。 於習知技術中，係利用多面反射鏡產生一擺動行進方 向的光源。雖然多面反射鏡係以等角速率旋轉，然而反射 的，束部是非等速率的線性抵達一被掃描物件上。因此， 再藉由一組f-㊀透鏡將線性掃描光束修正為等速率抵達被 掃描物件上。 然而，當雷射二極體發射光束，假設雷射光束具有一 =度誤差φ，經由旋轉的多面反射鏡反誤 f增加至2 9。此外，Μ設旋轉的多面反射鏡具有吏一/轉 決憂角度φ ，光束經由旋轉的多面反射鏡反射後，將使

522714 五、發明說明（2) 誤差角度增加至2 ω， 具有放大誤差角声的轨。因此，多面反射鏡於習知技術中 鏡產生擺動行進“換言之，利用旋轉的多面反射 進-步，此缺點择光束會增加系統的誤差角度。 _ # π + η +曰 先學掃描系統組裝上的困難。再者， β u ^ π ^ a + 面鏡、f —㊀透鏡做個別定位，增加調 杈上的步驟與時間。 有鑑於此，太恭a日切， ^ ^ ^ ^ 尽毛明棱出一種光學掃描裝置，包括一雷 射光源、一準直讀絡、 , 灸鞔 柱面透鏡以及至少一旋轉f-θ透 =利用此至少一旋轉f—㊀透鏡將雷射光源產生固定行進 方向的光束形成等線速率掃描的光束。 本發明之一特徵在於利用旋轉f- Θ透鏡將入設光束折 射至產生掃描光束時，不會倍增系統誤差。 使系統的組 士本發明之一優點在於減少一多面反射鏡 裝更加容易、降低生產成本及系統更加輕巧 簡單圖示說明 第1圖係顯示一種習知的光學掃描裝置； 第2A圖至第2C圖係本發明第1實施例之操作示意圖； 第3圖係顯示本發明第二實施例之光學掃描裝置侧面 圖； 第4 A圖至第4 C圖係本發明第2實施例之操作示意圖； 弟5A圖至第5C圖分別顯不本發明之多面㊀透鏡的幾 何形狀； 第6 A圖與第6 B圖係分別顯示本發明之光源的另一種架 構； y、

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五、發明說明（3) 第7 A圖與第7B圖分別顯示本發明之光學掃描骏置< 符號說明 卜半導體雷射； 2〜準直透鏡； 3〜柱面透鏡； 4〜多面反射鏡； 5、f - Θ透鏡組； 6〜反射鏡； 7〜受光元件； 1 0〜光源； 11〜雷射； 12〜準直透鏡； 1 3〜柱面透鏡； 20〜轉動裝置； 3 0〜反射鏡組； 50〜f -㊀透鏡， 6 0〜多面f - Θ透鏡； 6 1〜第一面； 62〜第二面； 63〜第三面； 6 4〜第四面； 1 0 0〜被掃描物； 200〜光學掃描裝置 ;2 1 0〜光源； 3 0 0〜記錄媒介； 400〜讀取信號裝置； 5 0 0〜影像驅動裝置 ;Μ〜反射鏡； SC〜螢幕； 〜角速率。 較佳實施說明 第1實施例 如第2 A圖至第2 C圖所示，第1實施例之光學掃描壯 包括一 f- Θ透鏡50、一轉動裝置2〇以及發射一準直衣，置 一光源10，產生一等速率線性掃描光束。此產生，的 的光源係經由一雷射U產生，接著以準直透鏡12與柱面J 鏡13調整光束的大小、形狀，形成以既定方向行進的準直

522714 五、發明說明（4) 光束。f - Θ透鏡50係以玻璃或塑膠為材料，藉由加工或射 出一體成型方式製作。f- Θ透鏡50設置於轉動裝置2〇上， 轉動I置20可驅動f-θ透鏡50以等角速率w旋轉。為了旋 轉平衡，可於f- Θ透鏡50之另一端給予適當配重，以利高 速旋轉。 如第2A圖所示，準直光束入射等角速率〇旋轉的卜㊀ 透鏡50的A點位置。經過f-e透鏡5〇的折射，引導光束照 射於被掃描物件1〇〇的A’點。接著，當卜㊀鏡5〇等角速率 ω方疋轉至如第2B圖所示時，準直光束入射f_㊀透鏡5〇的8 ^ =置。經過f - θ透鏡5 〇的折射，引導光束照射於被掃描 ^^0的B點。接著，當f_㊀透鏡5〇等角速率w旋轉至 弟2C圖所示_ ’準直光束人射f_㊀透賴的⑶位置。 :過卜㊀透鏡50的折射，引導光束照射於被掃描物件ι〇〇 的L 點。 依序ΐ動角Λ率 卢松, 使付依A —C次序產生等速率線性 m者’當依照Α—B—c次序產生等速率線性掃描 υ 透鏡等角速率旋轉的轉動裝置可以反轉動f 鲁 …產生等速率線性掃描。換言之 ^實生施VB—的等速率線性掃描。 圖。明第2實施例的光學掃描裝置側面 3弟2貝施例之光學掃描裝置包括一多面卜㊀透鏡 po ygon f-Θ Iens)60、一轉動裝置2〇以及發射—準直

522714 五、發明說明（5) 光束的一光源1 0，產生一等速率線性掃描光束。此發射準 直光束的光源10係經由固定位置及方向的一雷射n產生， 接著以準直透鏡12與柱面透鏡13調整光束的大小、形狀， 形成以既定方向行進的準直光束。多面卜㊀透鏡6〇包括複 數f - Θ透鏡，以多邊形彼此互相連接或互不連接設置。每 個f-θ透鏡係以玻璃或塑膠為材料，藉由加工或射出一體 成型方式製作。此多面f-θ透鏡6〇設置於轉動裝置2〇上， 轉動裝置20可驅動多面卜㊀透鏡6〇以等角速率w旋轉。 如第4A圖所示，當準直光束入射等角速率w旋轉的多面卜 ㊀透鏡6〇的第一面61的^^點位置時，經過卜㊀透鏡。的 射，引導光束照射於被掃描物件1〇〇的入，點。接著，者夕 面ί-θ透鏡60等角速率〇旋轉至如第48圖所示時 束入射多面f- Θ透鏡60的第一面61的請位置。經過f先 透鏡61的折射，引導光束照射於被掃描物件1〇〇咖，點 ^著唯=多面f- Θ透鏡60等角速一旋轉至如第4c圖所示 2 ’準直光束入射多面卜㊀透鏡6G的第一面61的C點位 置。經過f - Θ透鏡61的折射，引導φ φ日刀私认、士# h 100的c，點。 引一先束知、射於被掃描物件 1多面f-θ透鏡等角速率依序旋轉至多.面卜 下-面' =多面卜㊀透鏡的折射，亦依序產生A，、:的 光二中Ϊ速率掃描。假若準直光束垂直於線性掃浐 先束的中心，產生對稱地線性掃描。進一步，可設，拖 f-θ透鏡的每一曲面為一對稱形狀。 夕面 如第5Α圖至第5C圖所示，多面卜㊀透鏡係每—卜㊀透

522714 五、發明說明（6) 鏡彼此之間互相連接、或分開排列形成多邊形的多面卜㊀ 透鏡。每一f-θ透鏡可以是單片或多片組成。 1〇可:匕夕詈卜=6'圖與第6B圖戶發射準直光束的光源 ίο可汉置於紋轉的多面f_e透鏡60外部，藉由一组 30或一反射鏡Μ，將準直光束反射至 率線性掃描。 攻規bU進仃寺速 第7 A圖係顯示使用光學掃描裝置的一 由光學掃描裝置2〇〇於記錄媒介3〇〇上等速率線=二、= 影像的訊號直接記錄於記錄媒介3 〇 〇上，例如一曰： 光滾筒。第7B圖顯示使用光學掃描裝置的干γ 影像驅動裝置500連接光源21〇發射既定色 ^ = ° 進一步藉由旋轉的多面卜㊀透鏡2〇〇產生單一的丰直先束， 由一反射鏡Μ反射至螢慕sr κ 、隹丰Α τ描線精 可於眼睛的賴興靳/士幕 步，旋轉此反射鏡⑽， 艮目月的視見暫留時間内，於發幕sc上產生一平面影 的明；r】例中’係採用至少一個等角速率旋轉 上。假若光、JL有^準直光線折射至既定的掃描位置 的等速角度時’利用光的折射定理產生 决差因而降低，使得組裝 ^ 件、、且衣的 等元件降低生產志太” 易此外’名略多面反射鏡 型化的目的。 1及縮小光學掃描系統的體積達到小 雖然本發明已以較 眼中士枚α 1焉施例知露如上’舞J：廿非田丨7 限疋本發明，任何熟習此 …、其亚非用以 、技a者，在不脫離本發明之精

522714 五、發明說明（7) 神和範圍内，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (1)

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   六、申請專利範圍 一種光學掃描裝置，用以產生線性掃描，包括·· 光源裝置’於既定方向產生一準直光束· f - Θ透鏡，將入射的準直朵壶批鱼+ s 千1尤末折射至既定的掃描位 一轉動裝置，承載上述卜㊀透鏡且驅動上述卜㊀ 產生旋轉。 ^ 2·如申請專利範圍第1項所述的光學掃描裝置，其中 當上述f - Θ透鏡經由上述轉動裝置驅動後係以等角速率旋 轉日寸’光束纟由上述f -㊀透鏡折射後產生等速率線性掃 描。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的光學掃描裝置，其中 上述光源裝置更包括一半導體雷射、一準直透鏡以及一柱 面透鏡。 4 ·如申請專利範圍第1項所述的光學掃描裝置，其中 更包括一反射鏡，將上述光源發射之準直光束反射至上述 f - Θ透鏡。 5 · —種光學掃描裝置，用以產生線性掃描，包括： 一光源裝置，於既定方向產生一準直光束；

   一多面f - Θ透鏡，將入射的準直光束折射至既定的掃 描位置；以及 一轉動裝置，承載上述多面f-θ透鏡且驅動上述多面 f - Θ透鏡產生旋轉。 6 ·如申請專利範圍第5項所述的光學掃描裝置，其中 當上述多面f -㊀透鏡經由上述轉動裝置驅動後係以寺角速

   第11頁 522714 透鏡折射後產生等速率 述的光學掃描裝置，其中 一準直透鏡以及一柱 六、申請專利範圍 =旋轉時，光束經由上 線性掃插。 k夕面， 上述7光ΐ!請專利範圍第5項所述的 面透i襄置更包括-半導體雷射、 更包8括如申請專利範圍第5項所述的光學掃描裝置，其中 多面 反射鏡’將上述光源發射之準直光束反射至上述 〜Θ透鏡。 上述多如申請專利範圍第5項所述的光學掃描裝置，其中 一多透鏡包括複數f — θ透鏡，彼此互相連接形成 夕邊形的多面卜θ透鏡。 y灰 上述1多〇·:广"利範圍第5項所述的光學掃描裝置，复由 <夕面f—㊀透鏡句姑 丹中 多邊形的多面设數卜e透鏡，彼此不連接形成— 11 ·如申請專利範圍 置，其中每-f—θ透鏡的：項與第10項所述的光學掃描裝 、曲面為一對稱曲面。