ES2307710T3 - Sistema optico de escaneado con microestructura de reticula y aparato de formacion de imagenes. - Google Patents
Sistema optico de escaneado con microestructura de reticula y aparato de formacion de imagenes. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema óptico de escaneado, para escanear un haz de luz sobre un ángulo de escaneado, estando formado dicho sistema por: fuente de luz (1); medio desviador (5) para desviar un haz de luz emitido desde dicha fuente de luz (1); y un medio óptico de escaneado (6, 16, 26) para guiar el haz de luz desviado por acción de dicho medio desviador (5) hacia una superficie de escaneado; en el que el citado medio óptico de escaneado incluye, como mínimo, un elemento óptico de escaneado (6a, 6b, 16a, 16b, 26a, 26b) que comprende una lente moldeada de material de resina, y el sistema está caracterizado porque: como mínimo una superficie óptica del citado medio óptico de escaneado está conformada integralmente sobre una microestructura de retícula (8), y la citada microestructura de retícula cumple la condición Py < lambda /(Ns + Ni u sen theta i) en la que Py es el paso de la retícula en una posición y desde el eje óptico, lambda es una longitud de onda de un haz de luz procedente de la fuente de luz, theta i es el ángulo de incidencia de un haz de luz en la citada posición y, Ni es el índice de refracción de un medio en el lado incidente de la citada microestructura de retícula y Ns es el índice de refracción de un medio en el lado de salida de la citada microestructura de retícula; y el valor de, como mínimo, uno de los tres factores siguientes, es decir, el paso de la retícula, la profundidad de la retícula y la constante de la retícula correspondientes a la microestructura de retícula en una posición fuera del eje es distinto del valor correspondiente en una posición sobre el eje, de forma que se cumple la condición 0,9 < Is(theta i) / Is(0) < 1,1 en la que Is(theta i) es la cantidad de luz transmitida al ángulo de incidencia theta i.
Description
Sistema óptico de escaneado con microestructura
de retícula y aparato de formación de imágenes.
La presente invención se refiere a un elemento
óptico que presenta un cambio en el ángulo de incidencia y a un
sistema óptico de escaneado que incorpora el elemento óptico. La
presente invención resulta adecuada para un aparato de formación de
imágenes, como, por ejemplo, una impresora láser o una copiadora
digital que incorpore, por ejemplo, un proceso electrofotográfico
consistente en el desvío de un haz de luz emitido desde una fuente
de luz mediante un desviador de la luz (medio desviador) y la
grabación de la información de la imagen escaneando ópticamente una
superficie de escaneado objetivo con un medio óptico de escaneado
que incluye un elemento óptico con características
f-\theta y una microestructura de retícula
dispuesta sobre el mismo.
En un sistema óptico de escaneado convencional,
tal como una impresora láser, un haz de luz, que se modula
ópticamente de acuerdo con una señal de imagen y se emite desde una
fuente de luz, se desvía cíclicamente mediante un desviador de la
luz formado, por ejemplo, por un espejo poligonal, y el haz de luz
se enfoca sobre un punto en la superficie de un medio de grabación
fotosensible y se escanea ópticamente mediante un sistema óptico de
formación de imágenes que tiene características
f-\theta.
La figura 13 es una vista en sección (sección
transversal de escaneado principal) de un sistema óptico de
escaneado convencional en la dirección de escaneado principal.
Haciendo referencia a la figura 13, se forma una
fuente de luz (91) a partir, por ejemplo, de un láser de
semiconductor o similares. Una lente colimadora (92) convierte un
haz de luz divergente emitido desde la fuente de luz (91) en un haz
de luz prácticamente paralelo. Una abertura del diafragma (93) da
forma al haz, limitando el haz de luz que pasa a través de la
misma. Una lente cilíndrica (94) presenta una potencia
predeterminada únicamente en la dirección de subescaneado y
configura un haz de luz que pasa a través de la abertura del
diafragma (93) hasta formar una imagen prácticamente lineal sobre
una superficie desviadora (superficie reflectante) (95a) de un
desviador de la luz (95) (que se describirá más adelante) dentro de
una sección transversal de subescaneado.
El desviador de la luz (95) que actúa como medio
desviador se forma a partir de, por ejemplo, un espejo poligonal
(espejo poliédrico giratorio) con una configuración tetraédrica. El
desviador de la luz (95) gira por acción de un medio impulsor (no
mostrado), tal como un motor, a una velocidad constante en la
dirección indicada por la flecha A en la figura 13.
Un sistema de lentes de escaneado (96) actúa
como medio óptico de escaneado con una función de focalización y
características f-\theta, y está formado por una
primera y una segunda lentes de escaneado (96a) y (96b). El sistema
de lentes de escaneado (96) conforma el haz de luz en función de la
información de la imagen, que es reflejada/desviada por acción del
desviador de la luz (95), hasta formar una imagen sobre una
superficie de un tambor fotosensible (97) que actúa como superficie
de escaneado objetivo, y presenta una función de corrección del
error de desvío de la cara óptica que hace que la superficie
desviadora (95a) del desviador de la luz (95) y la superficie de un
tambor fotosensible (97) presenten una relación conjugada dentro de
una sección transversal de subescaneado.
Haciendo referencia a la figura 13, el haz de
luz divergente emitido desde el láser de semiconductor (91) se
convierte en un haz de luz prácticamente paralelo por acción de la
lente colimadora (92), y el haz de luz (cantidad de luz) queda
limitado por la abertura del diafragma (93). El haz de luz
resultante incide sobre la lente cilíndrica (94). Del haz de luz
notablemente paralelo que incide sobre la lente cilíndrica (94), la
luz correspondiente a una sección transversal de escaneado principal
emerge sin ningún cambio. La luz de una sección transversal de
subescaneado se centra y se conforma sustancialmente en una imagen
lineal (alargada en la dirección de escaneado principal) (95a) del
desviador de la luz (95). El haz de luz reflejado/desviado por la
superficie desviadora (95a) del desviador de la luz (95) se conforma
en un punto sobre la superficie de un tambor fotosensible (97)
mediante la primera y la segunda lentes de escaneado (96a) y (96b).
A continuación, este haz de luz se escanea sobre la superficie de
un tambor fotosensible (97) a una velocidad constante en la
dirección indicada por la flecha B (dirección de escaneado
principal) haciendo girar el desviador de la luz (95) en la
dirección indicada por la flecha A. Con esta operación, se graba una
imagen sobre la superficie de un tambor fotosensible (97) que actúa
como medio de grabación.
No obstante, el anterior sistema óptico de
escaneado convencional presenta los siguientes problemas.
En los últimos tiempos, el medio óptico de
escaneado (sistema de lentes de escaneado) de un sistema óptico de
escaneado se fabrica normalmente de un material plástico, que
permite su fácil conformación en una forma asférica de fabricación
sencilla. No obstante, resulta difícil, en términos técnicos y
económicos, disponer un tratamiento antirreflexión sobre la
superficie de una lente de plástico. Como consecuencia, tiene lugar
sobre cada una de las superficies ópticas una reflexión de
Fresnel.
La figura 14 es un gráfico para explicar la
dependencia del ángulo de la reflectancia y de la transmisión
cuando se hace incidir un haz de luz polarizada P, por ejemplo,
sobre un elemento óptico de resina con un índice de refracción de n
= 1,524. Según se muestra en la figura 14, la reflexión superficial
en cada una de las superficies ópticas aumenta al aumentar el
ángulo de incidencia.
Por consiguiente, el primer problema es que la
luz reflejada por la superficie de una lente sin tratamiento
antirreflexión es reflejada por otras superficies ópticas para,
finalmente, alcanzar una superficie de escaneado objetivo y dar
lugar a imágenes fantasma. En el caso de que una de las dos lentes
de escaneado, que se encuentre más cerca del desviador de la luz,
presente una superficie cóncava y que un haz de luz que incida sobre
la misma sea prácticamente vertical, la luz originada como
consecuencia de la reflexión de Fresnel sobre la superficie de esta
lente retorna al desviador de la luz y es reflejada por la
superficie desviadora (superficie reflectante) del desviador de la
luz. Esta luz reflejada pasa a través del medio óptico de escaneado
y alcanza la superficie de escaneado objetivo para convertirse en
una imagen fantasma.
El segundo problema radica en que, dado que el
ángulo de incidencia de un haz de luz incidente sobre el medio
óptico de escaneado suele variar a medida que ésta se desplaza desde
una posición sobre el eje (centro de escaneado) hasta una posición
fuera del eje (periferia de escaneado), la reflexión de Fresnel
sobre cada una de las superficies ópticas cambia
significativamente, dando lugar a una diferencia entre la cantidad
de luz en una posición sobre el eje y la correspondiente a una
posición fuera del eje.
La figura 15 representa un gráfico que muestra
una transmisión sobre cada superficie al incidir un haz de luz
polarizada P sobre el medio óptico de escaneado de la figura 13.
Según se muestra en la figura 14, dado que la reflectancia
disminuye (aumenta la transmisión) al aumentar el ángulo de
incidencia, la transmisión del conjunto del sistema aumenta desde
una posición sobre el eje hasta una posición fuera del eje. Es
decir, la distribución de la iluminación sobre la superficie de
escaneado objetivo también aumenta desde una posición sobre el eje
hasta una posición fuera del eje.
Según el gráfico de la figura 15, la cantidad de
luz en la parte más externa en posición fuera del eje es un 5%
mayor que la correspondiente a una posición sobre el eje. Como
resultado, la imagen producida por el aparato de formación de
imágenes presenta una diferencia de densidades entre una parte
central y una parte periférica.
Se ha intentado solucionar este problema
ajustando la eficiencia de difracción de una rejilla de difracción
colocada en un medio de escaneado óptico, como se describe en la
solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública Nº
2000-206445. Más específicamente, se forma una
retícula con el paso de separación deseado y con una distribución
de potencias deseada a fin de conseguir la corrección de la
aberración cromática de aumento o la corrección focal, y la altura
(profundidad) de la retícula de la superficie de la rejilla de
difracción se ajusta adecuadamente para modificar la eficacia de
difracción de la luz difractada (luz difractada de primer orden) de
forma que se utilice en una posición sobre el eje y en una posición
fuera del eje, evitando de este modo el cambio de transmisión sobre
otras superficies refractantes.
No obstante, en este procedimiento, a medida que
se reduce la eficacia de difracción de la luz difractada que se
utiliza, aumenta la luz difractada de otro orden (también denominada
luz difractada innecesaria). La luz incrementada difractada de otro
orden alcanza la superficie de escaneado objetivo para convertirse
en luz reflejada y provocar el deterioro de la imagen, a menos que
la luz se apantalle mediante una superficie de apantallamiento de
la luz o similares.
En la patente U.S.A. Nº 5.459.601 se describe la
incorporación de una película delgada de recubrimiento sobre un
elemento óptico dentro de un escáner óptico, destinada a compensar
la variación de intensidad de la de luz escaneada con la altura de
la imagen.
En la patente U.S.A. Nº 5.694.247 se da a
conocer un escáner óptico con una rejilla antirreflexión.
La presente invención da a conocer un sistema
óptico de escaneado según se define en la reivindicación 1.
A continuación se describirán varias
realizaciones, únicamente a título de ejemplo, haciendo referencia a
los dibujos que acompañan, en los cuales:
La figura 1 es una vista en sección de la
primera realización de la presente invención en la dirección de
escaneado principal;
La figura 2 es una vista que muestra una
microestructura de retícula en la primera realización;
La figura 3 es un gráfico que muestra la
relación entre el paso de la retícula y el ángulo de incidencia en
la primera realización;
La figura 4 es un gráfico que muestra la
relación entre la transmisión y el ángulo de incidencia en la
primera realización;
La figura 5 es un gráfico que muestra la
relación entre la altura de la imagen y la transmisión en la primera
realización;
La figura 6 es una vista en sección de la
segunda realización en la dirección de escaneado principal;
La figura 7 es un gráfico que muestra la
relación entre la retícula y la transmisión en la segunda
realización;
La figura 8 es un gráfico que muestra la
relación entre la altura de la imagen y la transmisión en la segunda
realización;
La figura 9 es una vista en sección de la
tercera realización en la dirección de escaneado principal;
La figura 10 es un gráfico que muestra la
relación entre la profundidad de la retícula y la transmisión en la
tercera realización;
La figura 11 es un gráfico que muestra la
relación entre la altura de la imagen y la transmisión en la tercera
realización;
La figura 12 es una vista en sección de una
disposición de un aparato de formación de imágenes (impresora
electrofotográfica) que utiliza un sistema óptico de escaneado según
la presente invención en la dirección de subescaneado;
La figura 13 es una vista en sección de un
sistema óptico de escaneado convencional en la dirección de
escaneado principal;
La figura 14 es un gráfico en el que se explica
la dependencia con respecto al ángulo de incidencia de la reflexión
y transmisión de la polarización P; y
La figura 15 es un gráfico que muestra la
relación entre la altura de la imagen y la transmisión del sistema
óptico de escaneado convencional.
\vskip1.000000\baselineskip
Primera
realización
Se describe un elemento óptico con una
microestructura de retícula formada, como mínimo, sobre una
superficie óptica. La microestructura de retícula está diseñado
para ajustar un cambio en la cantidad de luz transmitida como
consecuencia del cambio del ángulo de incidencia de un haz de luz
desde la parte central hasta la parte periférica.
El elemento óptico puede aplicarse a diversos
sistemas ópticos, por ejemplo, un sistema fotográfico, un sistema
de proyección, un sistema de formación de imágenes, en los que el
ángulo de incidencia varía desde la parte central a la parte
periférica del elemento.
A continuación se describirá la primera
realización en la que el elemento óptico se aplica a un sistema
óptico de escaneado, haciendo referencia a las figuras 1 a 5. La
figura 1 es una vista en sección (vista en sección del escaneado
principal) de la parte principal del sistema óptico de escaneado en
la dirección de escaneado principal, según la primera
realización.
En esta memoria descriptiva, la dirección en la
que se refleja/desvía (desvía/escanea) un haz de luz por acción del
medio desviador se define como la dirección de escaneado principal,
mientras que una dirección perpendicular al eje óptico del medio
óptico de escaneado y a la dirección de escaneado principal se
define como una dirección de subescaneado.
Haciendo referencia a la figura 1, se forma una
fuente de luz (1) a partir, por ejemplo, de un láser de
semiconductor. Una lente colimadora (2) convierte un haz de luz
divergente emitido desde la fuente de luz (1) en un haz de luz
sustancialmente paralelo. Una abertura del diafragma (3) limita un
haz de luz que pasa a través de la misma y lo configura en forma de
haz. Una lente cilíndrica (4) presenta una potencia predeterminada
únicamente en la dirección de subescaneado y configura el haz de
luz que ha pasado a través de la abertura del diafragma (3) hasta
formar una imagen prácticamente lineal sobre una superficie
desviadora (superficie reflectante) (5a) de un desviador de la luz
(5) (que se describirá más adelante) dentro de una sección
transversal de subescaneado.
El desviador de la luz (5) actúa como medio
desviador y se forma a partir de, por ejemplo, un espejo poligonal
(espejo poliédrico giratorio) con una configuración tetraédrica. El
desviador de la luz (5) gira por acción de un medio impulsor (no
mostrado), tal como un motor, a una velocidad constante en la
dirección indicada por la flecha A en la figura 1.
Un sistema de lentes de escaneado (6) actúa como
medio óptico de escaneado con una función de focalización y
características f-\theta, y está formado por una
primera y una segunda lentes de escaneado (6a) y (6b) fabricados de
material plástico. El sistema de lentes de escaneado (6) conforma el
haz de luz en función de la información de la imagen, que es
reflejada/desviada por acción del desviador de la luz (5), hasta
formar una imagen sobre una superficie de un tambor fotosensible
(7) que actúa como superficie de escaneado objetivo, y presenta una
función de corrección del error de desvío de la cara óptica que hace
que la superficie desviadora (5a) del desviador de la luz (5) y la
superficie de un tambor fotosensible (7) presenten una relación
conjugada dentro de una sección transversal de subescaneado.
Obsérvese que un haz de luz procedente de la
fuente de luz (1) puede incidir directamente sobre el desviador de
la luz (5) sin necesidad de utilizar los elementos ópticos (2), (3)
y (4) descritos anteriormente.
Cada una de las superficies de la primera y la
segunda lentes de escaneado (6a) y (6b) de esta realización
presenta una superficie curva, es decir, una superficie esférica o
asférica dentro de la sección transversal de escaneado principal
mostrada en la figura 1, y también presenta como forma de base una
superficie asférica especial conocida, cuya curvatura varía desde
una posición sobre el eje (centro de escaneado) hasta una posición
fuera del eje (periferia de escaneado) dentro de una sección
transversal de subescaneado perpendicular a la sección transversal
de escaneado principal. En esta realización, las microestructuras de
retícula (8) hechas de un material de vidrio o de resina
transparente (que se describirá más adelante) están formadas en su
totalidad sobre una superficie incidente (6a1) y una superficie de
salida (6a2) de la primera lente de escaneado (6a) y una superficie
incidente (6b1) y una superficie de salida (6b2) de la segunda lente
de escaneado (6b).
En esta realización, el haz de luz divergente
emitido desde el láser de semiconductor (1) se convierte en un haz
de luz sustancialmente paralelo por acción de la lente colimadora
(2). A continuación, este haz de luz (cantidad de luz) queda
limitado por la abertura del diafragma (3) e incide sobre la lente
cilíndrica (4). Del haz de luz notablemente paralelo que incide
sobre la lente cilíndrica (4), la luz correspondiente a una sección
transversal principal de escaneado emerge sin ningún cambio. La luz
de una sección transversal de subescaneado se centra y se conforma
sustancialmente en una imagen lineal (alargada en la dirección
principal de escaneado) (5a) del desviador de la luz (5). El haz de
luz reflejado/desviado por la superficie desviadora (5a) del
desviador de la luz (5) se conforma en un punto sobre la superficie
de un tambor fotosensible (7) mediante la primera y la segunda
lentes de escaneado (6a) y (6b). A continuación, este haz de luz se
escanea sobre la superficie de un tambor fotosensible (7) a una
velocidad constante en la dirección indicada por la flecha B
(dirección principal de escaneado) haciendo girar el desviador de la
luz (5) en la dirección indicada por la flecha A. Con esta
operación, se graba una imagen sobre la superficie de un tambor
fotosensible (7) que actúa como medio de grabación.
En esta realización, el láser de semiconductor
(1) que actúa como fuente de luz está posicionado de tal forma que
la luz que emite incida como luz casi polarizada P sobre el sistema
de lentes de escaneado (6). Es decir, el láser de semiconductor (1)
está colocado de tal forma que su modo transversal sea prácticamente
paralelo a la superficie de un tambor fotosensible (7).
En esta realización, según se describió
anteriormente, la superficie incidente (6a1) y la superficie de
salida (6a2) de la primera lente de escaneado (6a) y la superficie
incidente (6b1) y la superficie de salida (6b2) de la segunda lente
de escaneado (6b) del medio óptico de escaneado (6) presentan formas
superficiales asféricas especiales como formas de base. La
microestructura de retícula (8) mostrada en la figura 2 está formada
completamente sobre cada una de estas superficies. Esto permite
controlar la transmisión de forma arbitraria y ajustar adecuadamente
la distribución de la iluminación sobre la superficie de escaneado
objetivo (7).
En esta realización, la microestructura de
retícula (8) puede ser formada sobre una superficie óptica
determinada (que presente la mayor dependencia del ángulo de
incidencia) que presente la máxima influencia sobre la distribución
de la iluminación sobre la superficie de escaneado objetivo. Además,
se pueden disponer una o varias microestructuras de retícula (8)
para conseguir que la distribución de la iluminación sobre la
superficie de escaneado objetivo (7) resulta uniforme. La
microestructura de retícula (8) se puede conformar sobre una
superficie esférica, una superficie asférica, una superficie curva
asimétrica giratoria, una superficie difractante, una superficie de
espejo o una superficie plana.
Según se muestra en la figura 2, la
microestructura de retícula (8) presenta una estructura repetitiva
en la que pares de porciones de la retícula (81) y porciones ajenas
a la retícula (82) se disponen en una dirección unidimensional
(dirección de escaneado principal). Siendo P un paso de retícula
igual a una longitud de un período de la porción de la retícula
(81) y de la porción ajena a la retícula (82), y F una constante de
la retícula, se define una longitud L de la porción de la retícula
(81) en la dirección disposición mediante la fórmula L = F x P. Sea
D la profundidad de la retícula. Obsérvese que la microestructura de
retícula (8) puede conformarse integralmente con un sustrato
(sustrato de vidrio o sustrato de resina transparente) sobre el que
se forma una superficie óptica.
En el caso de la microestructura de retícula
(8), se selecciona un paso de la retícula P que cumple la condición
que define una retícula denominada de orden cero. La microestructura
de retícula (8) se denomina SWS (estructura de sublongitud de onda,
"subwave structure"), que presenta un paso de la retícula de
entre 1/10 y 1/100 de la correspondiente a una rejilla de
difracción general y está diseñado para su utilización con luz de
orden cero que no presente efecto difractivo.
Una retícula de orden cero es una retícula que
no produce luz difractada aparte de la luz de orden cero en una
microestructura de retícula periódica (consultar el documento
Optical Society of America Vol. 11, Nº 10/Octubre de 1994/J. Opt.
Soc. Am. A, p. 2965).
En una microestructura de retícula periódica, la
luz difractada se produce generalmente con un ángulo de difracción
que cumple la siguiente expresión condicional para la
difracción:
...(1)P(Ns.sen\thetam -
Ni.sen\thetai) = m
\lambda
en la que P es el paso de la
retícula, Ni es el índice de refracción (del medio de la
microestructura de retícula) en el lado incidente, \thetai es el
ángulo de incidencia, \thetam es el ángulo de dedicación de orden
m, Ns es el índice de refracción (del medio de la microestructura de
retícula) en el lado de incidencia de la luz, m es el orden de
difracción y \lambda es la longitud de onda de trabajo. Como
resulta obvio a partir de la expresión condicional (1), el ángulo
de difracción es
\thetam \geq \theta_{1} (m = 1). Según la Optical Society of America (Sociedad Americana para la Óptica), se define una condición en la que no se produzca luz difractada de primer orden como, en el caso de incidencia normal,
\thetam \geq \theta_{1} (m = 1). Según la Optical Society of America (Sociedad Americana para la Óptica), se define una condición en la que no se produzca luz difractada de primer orden como, en el caso de incidencia normal,
...(2)\theta_{+1}\geq
90º
Por consiguiente,
...(3)P <
\lambda /(Ns +
Ni.sen\thetai)
es una condición para una retícula
de orden
cero.
Obsérvese que en la posición más fuera del eje,
\theta_{+1} alcanza el valor de 90º o superior y, por
consiguiente, el paso de la retícula P se convierte en un paso
inferior Pa. Cuando el ángulo de incidencia es distinto de 0º, es
necesario reducir adicionalmente el paso de la retícula P.
En esta realización, siendo Py el paso de la
retícula en una posición y desde el centro de la microestructura de
retícula (8) a través del cual pasa un haz de luz que alcanza una
altura de imagen predeterminada sobre la superficie de un tambor
fotosensible (7), \lambda la longitud de onda del haz de luz
procedente de la fuente de luz (1), \thetai el ángulo de
incidencia del haz de luz en la posición y, Ni el índice de
refracción del medio de la microestructura de retícula (8) en el
lado incidente, y Ns el índice de refracción del medio de la
microestructura de retícula (8) en el lado de salida,
...(4)Py <
\lambda /(Ns +
Ni.sen\thetai)
En la figura 3 se incluye un gráfico que muestra
cómo cambia el paso de la retícula P a medida que cambia el ángulo
de incidencia \thetai cuando el índice de refracción es n (del
material de una lente) = 1,524 y la longitud de onda de trabajo
\lambda = 780 nm. Este gráfico muestra el paso máximo que cumple
la condición para una retícula de orden cero; por debajo de este
paso no se genera luz difractada aparte de la luz de orden cero. A
partir de este gráfico, resulta obvio que el paso P de la
microestructura de retícula es 0,5 \mum cuando el ángulo de
incidencia \thetai es cero, es decir, en el caso de una incidencia
normal, la retícula se comporta como una retícula de orden cero. No
obstante, si el ángulo de incidencia \thetai es de 45º, no se
cumple la condición para una retícula de orden cero cuando el paso P
de la microestructura de retícula es 0,5 \mum. Obviamente, cuando
el ángulo de incidencia \thetai es 45º, el paso de la retícula P
correspondiente a una retícula de orden cero debe ser inferior a
0,35 \mum.
En el sistema óptico de escaneado según esta
realización, el ángulo de incidencia \thetai de un haz de luz
incidente se determina en la posición y de la superficie de cada una
de las lentes del sistema de lentes de escaneado (6), es decir, la
superficie incidente (6a1) y la superficie de salida (6a2) de la
primera lente de escaneado (6a) y la superficie incidente (6b1) y
la superficie de salida (6b2) de la segunda lente de escaneado
(6b). Por consiguiente, se puede determinar el paso máximo que
cumple la condición para una retícula de orden cero en cada
posición de la superficie de cada una de las lentes.
Más específicamente, si Pymax es el paso de la
retícula determinado cuando un haz de luz incide sobre la
microestructura de retícula (8) con el ángulo de incidencia máximo
\thetaymax, la microestructura de retícula (8) puede conformarse
con un paso de la retícula P que cumple
(5)P <
Pymax
Por consiguiente, si el ángulo de incidencia
máximo \thetaymax = 45º, dado que Pymax \approx 0,35 \mum,
puede elegirse un paso igual o inferior a Pymax como paso de la
retícula P.
A continuación se describirá la constante de la
retícula F citada anteriormente. Se sabe que cuando los elementos
de una sustancia ópticamente isótropa, cada uno con un tamaño
suficientemente mayor al de una molécula, se disponen regularmente
como partículas, cada una de ellas más pequeñas que la longitud de
onda de la luz, aparece un efecto de birrefringencia estructural.
Según el documento "Principios de óptica iii" (Principle of
Optics iii), TOKAI UNIVERSITY PRESS, p. 1030, una denominada
retícula rectangular con una sección transversal rectangular en la
dirección de disposición de la retícula se puede modelar como un
conjunto de porciones de retícula (81), de porciones ajenas a la
retícula (82) y de placas paralelas.
Resulta evidente, a partir de este modelo, que
se obtienen distintos índices de refracción a lo largo de dos ejes,
es decir, la dirección de disposición de la retícula y una dirección
perpendicular a la disposición de la retícula, con la constante de
la retícula F y el índice de refracción del material de las
porciones de retícula (81) y las porciones ajenas a la retícula
(82). Por consiguiente, si se determinan la dirección de
disposición de la retícula y la dirección de polarización del láser
utilizado, se puede determinar la constante de la retícula F.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Supongamos que, en esta realización, se forma
una microestructura de retícula de forma que la dirección de
disposición de la retícula coincide con la dirección de polarización
de un haz de luz, es decir, cada ranura de la retícula es
perpendicular a la dirección de polarización de un haz de luz. Según
se describió anteriormente, la dirección de polarización de un haz
de luz coincide con la polarización P (una dirección paralela a la
superficie representada en la figura 1). A fin de evitar la
influencia de la birrefringencia estructural, puede conseguirse que
la dirección de disposición de la retícula sea paralela o
perpendicular a la dirección de polarización de un haz de luz.
\vskip1.000000\baselineskip
En esta realización, la microestructura de
retícula se optimiza al objeto de reducir los cambios de transmisión
de la polarización P de una luz de orden cero independientemente de
su ángulo de incidencia. En consecuencia, con una longitud de onda
de trabajo \lambda = 780 nm y un índice de refracción n = 1,524
del material de cada una de las lentes de escaneado, la forma de la
microestructura de retícula se define como un paso de la retícula P
= 0,3 \mum, una constante de la retícula F = 0,65 y una
profundidad de la retícula D = 0,16 \mum. La figura 4 muestra la
característica de transmisión de la polarización P con respecto al
ángulo de incidencia con esta forma de retícula. En la figura 4,
cuando el ángulo de incidencia del haz de luz incidente sobre la
microestructura de retícula se fija en \theta y la cantidad de luz
transmitida sobre la superficie de la microestructura de retícula
se fija en Is(\theta), se cumple que
- Is(\theta=0) = 99,86%;
- Is(\theta=30) = 99,99%;
- Is(\theta=45) = 99,81%; y
- una fórmula 0,9 < Is(\theta)/Is(0) < 1,1
\vskip1.000000\baselineskip
Esta retícula microestructural (8) se forma
sobre cada superficie óptica, es decir, la superficie incidente
(6a1) y la superficie de salida (6a2) de la primera lente de
escaneado (6a) y la superficie incidente (6b1) y la superficie de
salida (6b2) de la segunda lente de escaneado (6b). La figura 5
muestra la transmisión de cada superficie óptica y la transmisión
del conjunto del sistema en esta disposición.
Según se muestra en la figura 5, la
microestructura de retícula (8) formada sobre cada superficie óptica
del medio de lentes de escaneado (6) puede reducir enormemente el
cambio en la cantidad de luz transmitida que se produce a medida
que el ángulo de incidencia cambia desde una posición sobre el eje
(centro de escaneado) hasta una posición fuera del eje (periferia
de escaneado). De este modo, es posible reducir el cambio que se
produce en la cantidad total de luz transmitida en el conjunto del
medio de lentes de escaneado (6) y conseguir que la distribución de
la iluminación sobre la superficie de escaneado objetivo (7) resulte
prácticamente uniforme.
En esta realización, se determina el paso de la
retícula, la profundidad de la retícula y la constante de la
retícula según el ángulo de incidencia en una posición a través de
la cual pase un haz de luz que alcance una altura de imagen
predeterminada, de forma que se reduzca la diferencia entre la
cantidad de luz transmitida entre una posición sobre el eje (centro
de escaneado) y la correspondiente a una posición fuera del eje
(periferia de escaneado) en cada una de las superficies ópticas. De
este modo, es posible conseguir un sistema óptico de escaneado que
pueda mantener una distribución de la iluminación sobre la
superficie de escaneado objetivo (7) prácticamente uniforme y dar
como resultado una buena imagen.
Obsérvese que, si se determina, como mínimo, uno
de los tres factores siguientes, a saber, el paso de la retícula,
la profundidad de la retícula y la constante de la retícula, el
objetivo puede conseguirse prácticamente.
En esta realización, cada una de las superficies
de la primera y la segunda lentes de escaneado (6a) y (6b) presenta
una superficie esférica o asférica dentro de la sección transversal
de escaneado principal, y también presenta como forma de base una
superficie asférica especial conocida, cuya curvatura varía desde
una posición sobre el eje hasta una posición fuera del eje dentro
de una sección transversal de subescaneado. No obstante, la
presente invención no se limita a esta forma, en tanto en cuanto
cada una de las lentes sea una lente de las denominadas lente
f-\theta que posea una función (características
f-\theta) que le permita conformar un haz de luz
polarizada sobre un punto de la superficie de escaneado objetivo (7)
y escanearlo a una velocidad constante.
En esta realización, la fuente de luz (1) está
formada a partir de un láser de un solo haz. No obstante, la
presente invención no se limita a esto. Por ejemplo, se puede
utilizar una fuente de luz de haces múltiples, que se forma
combinando los caminos ópticos de fuentes láser monochip de un solo
haz o de haces múltiples con varias partes emisoras de luz gracias
a un medio de combinación de haces o similar.
En esta realización, el láser de semiconductor
(1) que actúa como fuente de luz está posicionado de tal forma que
el haz de luz que emite incide como luz prácticamente polarizada P
sobre el medio de lentes de escaneado (6). No obstante, la presente
invención no se limita a esto. Por ejemplo, un haz de luz de este
tipo puede incidir como luz polarizada S o se puede definir una
dirección de polarización arbitraria. Además, la forma de la
microestructura de retícula (8) se puede optimizar según la
dirección de polarización de un haz de luz incidente sobre el medio
de lentes de escaneado (6).
\global\parskip1.000000\baselineskip
En esta realización, se ilustra la forma de
retícula obtenida mediante la disposición de secciones transversales
rectangulares en una dirección unidimensional. No obstante, la
presente invención no se limita a esto. Esta forma puede
optimizarse utilizando secciones transversales triangulares,
trapezoidales u onduladas y disponiéndolas en una dirección
bidimensional, así como en una dirección unidimensional.
Como procedimiento para la conformación de una
microestructura de retícula sobre la superficie de una lente, se
utiliza una técnica de conformación de una microestructura de
retícula en un molde de inyección para conseguir una
microestructura de retícula moldeada.
En esta realización, el medio de lente de
escaneado (6) está compuesto por dos lentes. No obstante, la
presente invención no se limita a esto. Por ejemplo, este medio
puede formarse a partir de una única lente o a partir de tres o más
lentes.
\vskip1.000000\baselineskip
Segunda
realización
La figura 6 es una vista en sección (vista
transversal del escaneado principal) de la parte principal de la
segunda realización en la dirección de escaneado principal. Los
mismos números de referencia utilizados en la figura 1 denotan las
mismas partes en la figura 6.
Esta realización difiere de la primera
realización en que se dispone una microestructura de retícula (8)
únicamente sobre una superficie incidente (16a1) de una primera
lente (16a) de un medio de escaneado (16). El resto de
disposiciones y efectos ópticos son los mismos que los descritos en
la primera realización y, por consiguiente, se obtienen los mismos
efectos que los correspondientes a la primera realización.
Haciendo referencia a la figura 6, el sistema de
lentes de escaneado (16) actúa como medio óptico de escaneado con
una función de focalización y características
f-\theta. El medio óptico de escaneado (16) está
formado por dos lentes de escaneado, es decir, la primera y la
segunda lentes (16a) y (16b), fabricadas de material plástico. El
medio de lentes de escaneado (16) conforma el haz de luz en función
de la información de la imagen, que se refleja/desvía por acción
del desviador de la luz (5), hasta formar una imagen sobre una
superficie de un tambor fotosensible (7) que actúa como superficie
de escaneado objetivo, y presenta una función de corrección del
error de desvío la cara óptica que hace que la superficie desviadora
(5a) del desviador de la luz (5) y la superficie de un tambor
fotosensible (7) presenten una relación conjugada con la sección
transversal de subescaneado.
En esta realización, cada una de las superficies
de la primera y la segunda lentes de escaneado (16a) y (16b)
presenta una superficie curva, es decir, esférica o asférica, dentro
de la sección transversal de escaneado principal mostrada en la
figura 6, y también presenta como forma de base una superficie
asférica especial conocida, cuya curvatura varía desde una posición
sobre el eje (centro de escaneado) hasta una posición fuera del eje
(periferia de escaneado) dentro de una sección transversal de
subescaneado.
En esta realización, según se describió
anteriormente, se dispone la microestructura de retícula (8)
únicamente sobre la superficie incidente (16a1) de la primera lente
(16a) del medio de escaneado (16).
La forma de la microestructura de retícula en
esta realización se configura del siguiente modo, con una longitud
de onda de trabajo \lambda = 780 nm y un índice de refracción n =
1,524.
Se fija un paso de la retícula P en P = 0,3
\mum por la misma razón descrita en la primera realización.
Además, como en el caso de la primera realización, se fija una
profundidad de la retícula D en D = 0,16 \mum.
Se fija una constante de la retícula F del
siguiente modo. En la figura 7 se muestran los resultados obtenidos
de la comprobación de la relación entre la constante de la retícula
F correspondiente a la microestructura de retícula (8) y la
cantidad de luz transmitida a través de la retícula de orden cero
con un ángulo de incidencia \thetai = 0º, 30º y 45º. Según este
resultado, si se determina el ángulo de incidencia \thetai, es
posible obtener una transmisión arbitraria f definiendo de forma
adecuada la constante de la retícula F.
En el sistema óptico de escaneado según esta
realización, se determina el ángulo de incidencia \thetai de un
haz de luz en una posición (y) sobre la superficie de la lente de la
superficie incidente (16a1) de la primera lente (16a) del medio de
escaneado (16). Basta con determinar en este resultado la cantidad
de luz transmitida (transmisión) a través de la superficie
incidente (16a1) de la primera lente (16a) para conseguir que la
cantidad total de luz transmitida a través del medio óptico de
escaneado (16) a una altura de imagen arbitraria resulte
prácticamente constante. Es decir, la constante de la retícula F se
puede optimizar en correspondencia con el ángulo de incidencia
\thetai, de forma que se fije una transmisión deseada en la
posición (y) sobre la superficie incidente (16a1) de la primera
lente (16a).
En otras palabras, se puede fijar una
transmisión óptima definiendo distintas constantes de la retícula F
en una posición sobre el eje (centro de escaneado) y en una posición
fuera del eje (periferia de escaneado) sobre la microestructura de
retícula (8) según el ángulo de incidencia en la posición en la que
un haz de luz que alcance una altura de imagen predeterminada pase
a través de la microestructura de retícula (8).
En la figura 8 se presentan los resultados
obtenidos mediante la optimización realizada según el procedimiento
anterior. La figura 8 muestra la transmisión de cada una de las
superficies ópticas, incluyendo la superficie incidente (16a1) y la
superficie de salida (16a2) de la primera lente de escaneado (16a) y
la superficie incidente (16b1) y la superficie de salida (16b2) de
la lente de escaneado (16b), así como la transmisión del conjunto
del sistema.
Como resulta obvio de la figura 8, si es
\theta el ángulo de escaneado de un haz de luz desviada
correspondiente a una altura de imagen arbitraria,
Id(\theta) la cantidad de luz transmitida a través de la
microestructura de retícula (8) sobre la superficie incidente
(16a1) de la primera lente (16a) del medio óptico de escaneado (16)
al ángulo de escaneado \theta, y It(\theta) la cantidad
total de luz transmitida a través de las superficies ópticas
respectivas, distintas de la superficie sobre la que se conforma la
citada microestructura de retícula (8), es decir, la superficie de
salida (16a2) de la primera lente de escaneado (16a) y la superficie
incidente (16b1) y la superficie de salida (16b2) de la lente de
escaneado (16b) al ángulo de escaneado \theta, se cumple la
siguiente desigualdad dentro del ángulo de escaneado:
...(6)0,8 <
(Id(\theta) x It(\theta))/(Id(0) x
It(0)) <
1,2
La distribución de la iluminación sobre la
superficie de escaneado objetivo (7) se puede mantener prácticamente
uniforme ajustando unos valores tales que un cambio en la cantidad
de luz transmitida producido a medida que el ángulo de incidencia
cambia desde una posición sobre el eje (centro de escaneado) hasta
una posición fuera del eje (periferia de escaneado) sobre la
microestructura de retícula (8) del medio óptico de escaneado (16)
suprime el cambio se produce en la cantidad total de luz transmitida
observado a medida que el ángulo de incidencia cambia desde una
posición sobre el eje hasta una posición fuera del eje sobre cada
una de las superficies ópticas, distintas de la superficie sobre la
que se conforma la citada microestructura de retícula (8). Esto
permite conseguir un sistema óptico de escaneado que sea capaz de
producir una buena imagen.
Obsérvese que un cambio en la cantidad total de
luz transmitida a través del medio óptico de escaneado (16) se basa
en la transmisión que se origina a partir de un cambio en el ángulo
de incidencia de un haz de luz desde un centro de escaneado hasta
la periferia de escaneado sobre una superficie refractante.
Según lo descrito anteriormente, en esta
realización, se consigue que la distribución de la iluminación sobre
la superficie de escaneado objetivo (7) sea prácticamente uniforme
haciendo que la característica del ángulo de campo de la función de
antirreflexión de la microestructura de retícula (8) suprima la
característica del ángulo de campo en función de la transmisión
desde una posición sobre el eje hasta una posición fuera del eje
sobre cada una de las superficies ópticas, distintas de la
superficie sobre la que se conforma la microestructura de retícula
(8).
En esta realización, se dispone la
microestructura de retícula (8) únicamente sobre la superficie
incidente (16a1) de la primera lente (16a) del medio de escaneado
(16). No obstante, la presente invención no se limita a esto. Es
posible disponer una microestructura de retícula sobre otra
superficie óptica, como ocurre en la realización descrita a
continuación, o se pueden disponer microestructuras de retícula
sobre varias de las superficies ópticas.
\vskip1.000000\baselineskip
Tercera
realización
La figura 9 es una vista en sección (vista
transversal del escaneado principal) que muestra la parte principal
de la tercera realización en la dirección de escaneado principal.
Los mismos números de referencia utilizados en la figura 1 denotan
las mismas partes en la figura 9.
Esta realización difiere de la primera
realización en que se forma una microestructura de retícula (8)
únicamente sobre una superficie incidente (26b1) de una segunda
lente (26b) de un medio de escaneado (26), y se coloca un espejo de
desvío del camino óptico (9) entre la segunda lente (26b) y una
superficie de escaneado objetivo (7). El resto de disposiciones y
efectos ópticos son los mismos que los descritos en la primera
realización y, por consiguiente, se obtienen los mismos efectos que
los correspondientes a la primera realización.
Haciendo referencia a la figura 9, el sistema de
lentes de escaneado (26) actúa como medio óptico de escaneado con
una función de focalización y características
f-\theta. El medio óptico de escaneado (26) está
formado por dos lentes de escaneado, es decir, la primera y la
segunda lentes (26a) y (26b), fabricadas de material plástico. El
medio de lentes de escaneado (16) conforma el haz de luz en función
de la información de la imagen, que se refleja/desvía por acción
del desviador de la luz (5), hasta formar una imagen sobre una
superficie de un tambor fotosensible (7) que actúa como superficie
de escaneado objetivo, y presenta una función de corrección del
error de desvío de la cara óptica que hace que la superficie
desviadora (5a) del desviador de la luz (5) y la superficie de un
tambor fotosensible (7) presenten una relación conjugada con la
sección transversal de subescaneado.
En esta realización, cada una de las superficies
de la primera y la segunda lentes de escaneado (26a) y (26b)
presenta una superficie curva, es decir, esférica o asférica, dentro
de la sección transversal de escaneado principal mostrada en la
figura 9, y también presenta como forma de base una superficie
asférica especial conocida, cuya curvatura varía desde una posición
sobre el eje (centro de escaneado) hasta una posición fuera del eje
(periferia de escaneado) dentro de una sección transversal de
subescaneado.
En esta realización, según se describió
anteriormente, se dispone la microestructura de retícula (8)
únicamente sobre la superficie incidente (26b1) de la primera lente
(26b) del medio de escaneado (26).
La forma de la microestructura de retícula en
esta realización se configura del siguiente modo, con una longitud
de onda de trabajo \lambda = 780 nm y un índice de refracción n =
1,524.
Se fija un paso de la retícula P en P = 0,3
\mum por la misma razón descrita en la primera realización.
Además, como en el caso de la primera realización, se fija una
constante de profundidad de la retícula F en F = 0,65.
Se fija una profundidad de la retícula D del
siguiente modo. En la figura 11 se muestran los resultados obtenidos
de la comprobación de la relación entre la profundidad de la
retícula D correspondiente a la microestructura de retícula (8) y
la cantidad de luz transmitida a través de la retícula de orden cero
con un ángulo de incidencia \thetai = 0º, 30º y 45º. Según este
resultado, si se determina el ángulo de incidencia \thetai, es
posible obtener una transmisión arbitraria definiendo de forma
adecuada la profundidad de la retícula D.
En el sistema óptico de escaneado según esta
realización, se determina el ángulo de incidencia \thetai de un
haz de luz en una posición y sobre la superficie de la lente de la
superficie incidente (26b1) de la segunda lente (26b) del medio de
escaneado (26). Basta con determinar en este resultado la cantidad
de luz transmitida (transmisión) a través de la superficie
incidente (26b1) de la segunda lente (26b) para conseguir que la
cantidad total de luz transmitida a través del medio óptico de
escaneado (26) a una altura de imagen arbitraria resulte
prácticamente constante. Es decir, la profundidad de la retícula D
se puede optimizar en correspondencia con el ángulo de incidencia
\thetai, de forma que se fije una transmisión deseada en la
posición y sobre la superficie incidente (26b1) de la segunda lente
(26b).
En otras palabras, se puede fijar una
transmisión óptima definiendo distintas profundidades de la retícula
D en una posición sobre el eje (centro de escaneado) y en una
posición fuera del eje (periferia de escaneado) sobre la
microestructura de retícula (8) según el ángulo de incidencia en la
posición en la que un haz de luz que alcance una altura de imagen
predeterminada pase a través de la microestructura de retícula
(8).
En la figura 11 se presentan los resultados
obtenidos mediante la optimización realizada según el procedimiento
anterior. La figura 11 muestra la transmisión de cada una de las
superficies ópticas, incluyendo la superficie incidente (26a1) y la
superficie de salida (26a2) de la primera lente de escaneado (26a) y
la superficie incidente (26b1) y la superficie de salida (26b2) de
la lente de escaneado (26b), la reflectancia de la superficie óptica
del espejo de desvío del camino óptico (9), así como la transmisión
del conjunto del sistema.
Como resulta obvio de la figura 11, si es
\theta el ángulo de escaneado de un haz de luz desviada
correspondiente a una altura de imagen arbitraria,
Id(\theta) la cantidad de luz transmitida a través de la
microestructura de retícula (8) sobre la superficie incidente
(26b1) de la segunda lente (26b) del medio óptico de escaneado (26)
al ángulo de escaneado \theta, y It(\theta) la cantidad
total de luz transmitida al ángulo \theta, que se calcula a
partir de la transmisión de las superficies ópticas respectivas,
distintas de la superficie óptica sobre la que se conforma la
microestructura de retícula (8), es decir, la superficie incidente
(26a1) y la superficie de salida (26a2) de la primera lente de
escaneado (26a) y la superficie de salida (26b2) de la segunda
lente de escaneado (26b) y la reflectancia de la superficie
reflectante del espejo de desvío del camino óptico (9), se cumple
la siguiente desigualdad dentro del ángulo de escaneado:
...(6)0,8 <
(Id(\theta) x It(\theta))/(Id(0) x
It(0)) <
1,2
La distribución de la iluminación sobre la
superficie de escaneado objetivo (7) se puede mantener prácticamente
uniforme ajustando unos valores tales que un cambio en la cantidad
de luz transmitida producido a medida que el ángulo de incidencia
cambia desde una posición sobre el eje (centro de escaneado) hasta
una posición fuera del eje (periferia de escaneado) sobre la
microestructura de retícula (8) del medio óptico de escaneado (26)
evita el cambio que se produce en la cantidad total de luz
transmitida observado a medida que el ángulo de incidencia cambia
desde una posición sobre el eje hasta una posición fuera del eje
sobre cada una de las superficies ópticas, distintas de la
superficie sobre la que se conforma la citada microestructura de
retícula (8). Esto permite conseguir un sistema óptico de escaneado
que sea capaz de producir una buena imagen.
En el medio óptico de escaneado (26) anterior,
un cambio en la cantidad total de luz transmitida a través del
medio óptico de escaneado (26) se origina a partir de un cambio en
la transmisión provocado por un cambio en el ángulo de incidencia
de un haz de luz desde un centro de escaneado hasta una periferia de
escaneado sobre una superficie refractante y de un cambio en la
reflectancia provocado por un cambio en el ángulo de incidencia de
un haz de luz desde un centro de escaneado hasta una periferia de
escaneado sobre una superficie reflectante.
Además, en esta realización, se dispone la
microestructura de retícula (8) únicamente sobre la superficie
incidente (26b1) de la segunda lente (26b) del medio de escaneado
(26). No obstante, la presente invención no se limita a esto. Es
posible disponer una microestructura de retícula sobre la superficie
óptica de un espejo de desvío del camino óptico con un plano
difractante o una superficie reflectante, o se pueden disponer
microestructuras de retícula sobre varias de las superficies
ópticas.
\newpage
En la segunda y tercera realizaciones, la
transmisión se optimiza definiendo distintas constantes de la
retícula F o profundidades de la retícula D en una posición sobre
el eje (centro de escaneado) y en una posición fuera del eje
(periferia de escaneado) sobre la microestructura de retícula (8)
según el ángulo de incidencia en la posición en la que un haz de
luz que alcance una altura de imagen predeterminada pase a través de
la microestructura de retícula (8). No obstante, la presente
invención no se limita a esto. Por ejemplo, pueden fijarse distintas
separaciones de la retícula P, profundidades de la retícula D y
constantes de la retícula F al mismo tiempo.
La figura 12 es una vista en sección que muestra
la parte principal de un aparato de formación de imágenes
(impresora electrofotográfica) en una sección transversal de
subescaneado, que utiliza el sistema óptico de escaneado según la
primera, la segunda o la tercera realización descritas
anteriormente. Haciendo referencia a la figura 12, un aparato de
formación de imágenes (104) recibe datos codificados (Dc) desde un
dispositivo externo (117), como puede ser un ordenador personal.
Estos datos codificados (Dc) se convierten en datos de imagen
(datos de puntos) (Di) por acción del controlador de la impresora
(111) integrado en el aparato. Los datos de imagen (Di) se
alimentan a una unidad de escaneado óptico (100) que presenta la
disposición ilustrada por cada una de las primera, segunda y
tercera realizaciones. Un haz de luz (103) modulado de acuerdo con
los datos de imagen (Di) emerge de la unidad de escaneado óptico
(sistema óptico de escaneado) (100). La superficie de un tambor
fotosensible fotosensible (101) se escanea mediante este haz de luz
(103) en la dirección de escaneado principal.
El tambor fotosensible (101) que actúa como
miembro de soporte de imágenes electrostáticas latentes gira en la
dirección de las agujas del reloj por acción de un motor (115).
Gracias a este giro, la superficie fotosensible del tambor
fotosensible (101) se mueve en la dirección de subescaneado
perpendicular a la dirección de escaneado principal. Se coloca un
rodillo de carga (102) sobre la superficie del tambor fotosensible
(101) de forma que entre en contacto con su superficie a fin de
cargarlo de forma uniforme. La superficie del tambor fotosensible
(101) cargado mediante el rodillo de carga (102) se irradia con el
haz de luz (103) escaneado por la unidad de escaneado óptico
(100).
Según se ha descrito, el haz de luz (103) se
modula en función de los datos de imagen (Di). Al irradiar la
superficie del tambor fotosensible (101) con este haz de luz (103),
se forma sobre la superficie una imagen electrostática latente.
Esta imagen electrostática latente se revela para formar una imagen
de tóner por acción de un dispositivo de revelado (107) colocado
más abajo de la posición de irradiación del haz de luz (103) dentro
de una sección transversal giratoria del tambor fotosensible (101),
de forma que entre en contacto con el tambor fotosensible
(101).
La imagen de tóner revelada por el dispositivo
de revelado (107) se transfiere a una hoja de papel (112) que actúa
como miembro de transferencia por acción de un rodillo de
transferencia (dispositivo de transferencia) (108). La hoja de
papel (112) se almacena en un casete de papel (109) situado enfrente
del tambor fotosensible (101) (en la parte derecha de la figura
12). No obstante, también es posible alimentar una hoja de papel de
forma manual. Se dispone un rodillo de recogida (110) en un extremo
del casete de papel (109) que permite alimentar la hoja de papel
(112) desde el cassette de papel (109) a una ruta de transporte.
De esta forma se acaba de describir, la hoja de
papel (112) sobre la que se transfiere la imagen de tóner no fijada
se transporta hasta un dispositivo de fijación situado detrás del
tambor fotosensible (101) (en la parte izquierda de la figura 12).
El dispositivo de fijación está formado por un rodillo de fijación
(113) que incorpora un calentador de fijación (no mostrado) y un
rodillo prensa (114) situado en contacto con el rodillo de fijación
(113). El dispositivo de fijación fija la imagen de tóner no fijada
sobre la hoja de papel (112) mediante el calentamiento de la hoja
de papel (112) transportada desde la unidad de transferencia al
tiempo que la prensa entre el rodillo de fijación (113) y la parte
prensora del rodillo prensa (114). Además, la hoja de papel con la
imagen fijada (112) se descarga del aparato de formación de imágenes
mediante un rodillo de descarga de papel (116) colocado detrás del
rodillo de fijación (113).
Aunque no se muestra en la figura 12, el
controlador de impresora (111) controla las unidades respectivas
del aparato de formación de imágenes, incluido el motor (115) y el
motor poligonal de la unidad de escaneado óptico (100), así como la
conversión de datos descrita anteriormente.
Según la presente invención, tal y como se ha
descrito anteriormente, el elemento óptico que presenta la
microestructura de retícula diseñada para ajustar un cambio en la
cantidad de luz transmitida como consecuencia del cambio del ángulo
de incidencia de un haz de luz desde la parte central hasta la parte
periférica se aplica al sistema óptico de escaneado para conseguir
un elemento óptico que pueda ajustar fácilmente la cantidad de luz
transmitida a medida que cambia el ángulo de incidencia de un haz
de luz y un sistema óptico de escaneado que incorpore el elemento
óptico.
Además, según la presente invención, se pueden
conseguir un elemento óptico que consigue que la distribución de la
cantidad de luz sobre la superficie de escaneado objetivo sea
uniforme reduciendo la reflexión de Fresnel sobre la superficie de
la lente que provoca la aparición de luz reflejada de imágenes
fantasma sin necesidad de etapas adicionales, tales como una etapa
de recubrimiento, así como un sistema óptico que incorpore el
elemento óptico.
Asimismo, según la presente invención, y tal
como se ha descrito anteriormente, se puede conseguir un elemento
óptico que consiga que la distribución de la iluminación resulte
prácticamente uniforme en un área amplia sobre una superficie de
imagen, así como un sistema óptico que utilice el elemento
óptico.
Claims (8)
1. Sistema óptico de escaneado, para escanear un
haz de luz sobre un ángulo de escaneado, estando formado dicho
sistema por:
fuente de luz (1);
medio desviador (5) para desviar un haz de luz
emitido desde dicha fuente de luz (1); y
un medio óptico de escaneado (6, 16, 26) para
guiar el haz de luz desviado por acción de dicho medio desviador
(5) hacia una superficie de escaneado;
en el que el citado medio óptico de escaneado
incluye, como mínimo, un elemento óptico de escaneado (6a, 6b, 16a,
16b, 26a, 26b) que comprende una lente moldeada de material de
resina,
y el sistema está caracterizado
porque:
como mínimo una superficie óptica del citado
medio óptico de escaneado está conformada integralmente sobre una
microestructura de retícula (8), y la citada microestructura de
retícula cumple la condición
Py <
\lambda /(Ns + Ni \cdot sen
\theta_{i})
en la que Py es el paso de la
retícula en una posición y desde el eje óptico, \lambda es una
longitud de onda de un haz de luz procedente de la fuente de luz,
\theta_{i} es el ángulo de incidencia de un haz de luz en la
citada posición y, Ni es el índice de refracción de un medio en el
lado incidente de la citada microestructura de retícula y Ns es el
índice de refracción de un medio en el lado de salida de la citada
microestructura de retícula;
y
el valor de, como mínimo, uno de los tres
factores siguientes, es decir, el paso de la retícula, la
profundidad de la retícula y la constante de la retícula
correspondientes a la microestructura de retícula en una posición
fuera del eje es distinto del valor correspondiente en una posición
sobre el eje, de forma que se cumple la condición
0,9 <
Is(\theta_{i}) / Is(0) <
1,1
en la que Is(\theta_{i})
es la cantidad de luz transmitida al ángulo de incidencia
\theta_{i}.
2. Sistema óptico de escaneado, según la
reivindicación 1, en el que la citada microestructura de retícula
(8) está conformada sobre todas las superficies ópticas (6a1, 6b2,
6b1, 6b2) del citado medio óptico de escaneado (6).
3. Sistema óptico de escaneado, según la
reivindicación 1, en el que la citada microestructura de retícula
(8) está conformada únicamente en aquella superficie óptica (16a1,
26b2), de entre todas las superficies ópticas del citado medio
óptico de escaneado (6), que presenta el mayor cambio en el ángulo
de incidencia \theta_{i}.
4. Sistema óptico de escaneado, según la
reivindicación 1 ó 3, en el que la citada microestructura de
retícula (8) está conformada sobre una superficie óptica (16a1,
26b2), pero no sobre todas las superficies ópticas del citado medio
óptico de escaneado, y se cumple la condición
0,8 <
(Id(\theta_{i}) - It(\theta_{i})) /
(Id(0) - It (0)) <
1,2
para todos los ángulos de
incidencia \theta_{i}, en la que Id(\theta_{i}) es la
cantidad total de luz transmitida a través de dicha microestructura
de retícula al ángulo de incidencia \theta_{i}, e
It(\theta_{i}) es la cantidad total de luz transmitida
al ángulo de incidencia \theta_{i} a través de una superficie
óptica distinta de una superficie óptica sobre la que se conforma la
citada microestructura de
retícula.
5. Sistema óptico de escaneado, según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la citada fuente
de luz (1) está posicionada de tal forma que la luz incide como luz
polarizada P sobre el citado sistema óptico de escaneado (6).
6. Sistema óptico de escaneado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la citada fuente de luz
(1) es una fuente de luz de haces múltiples con varias partes
emisoras de luz.
7. Aparato de formación de imágenes (104)
compuesto por:
un sistema óptico de escaneado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6;
un miembro fotosensible dispuesto sobre la
superficie de escaneado;
un dispositivo de revelado (107) para revelar
una imagen electrostática latente, formada sobre el citado miembro
fotosensible por acción de un haz de luz (103) escaneado mediante el
citado sistema óptico de escaneado, como una imagen de tóner;
un dispositivo de transferencia (108) para
transferir la imagen de tóner revelada a un material de
transferencia (112); y
un dispositivo de fijación (113) para fijar la
imagen de tóner transferida sobre el material de transferencia.
8. Aparato de formación de imágenes (104)
compuesto por:
un sistema óptico de escaneado, según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 6; y
un controlador de impresora (111) destinado a
convertir los datos codificados alimentados desde un dispositivo
externo en una señal de imagen y alimentar la señal de imagen al
citado sistema óptico de escaneado.
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