[其他]積分式聚光器

無效

• 申請號: 86105194
• 申請日: 1986-08-23
• 公開（公告）號: CN86105194A
• 公開（公告）日: 1987-06-03
• 發明（設計）人: 沃爾特·巴爾;喬爾格·舒爾茨-亨寧
• 申請（專利權）人: 魯道夫·赫爾工學博士股份公司
• 主分類號: G02B5/02
• 分類號: G02B5/02;G02B19/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 吳秉芬

本發明涉及一種對光電轉換器中因光敏層局部區域靈敏度的不同而引起的干擾求平均的裝置。

在諸如掃描器，印刷制版機，傳真機等電子復制技術設備中，使照明反射圖象的反射光或通過透明圖象的透射光經過一個光學會聚系統照射于例如光電倍增管那樣的光電轉換器的光敏層上。對原版圖象的線性掃描，要求圖象和掃描系統作對應的相對運動。由于光路中光闌的作用，經常只有一個小象點的光線照射在光接收器的光敏層上。

實踐表明，光電轉換器的光敏層，特別是光電倍增管的光陰極，其靈敏度是隨地點而有起伏的。圖1是光電倍增管陰極靈敏度分布的一個測量結果實例（E＝靈敏度）。

如果使一個象點精確聚焦于光接收器上，由于震動、擺動和熱膨脹等原因引起的光接收器最微小的局部移動，均會使焦點落于靈敏度不同的區域，使圖象的再記錄產生顯著的干擾。適如光敏層明顯污染時所發生的干擾一樣。

一個解決辦法是，將光接收器置于這樣遠的位置上，即，使掃描束展開到幾乎照滿全部光敏層，這樣就可用取平均的方法來消除上述誤差。然而，這種方法在實際上往往并不適用。為了適用于各種不同的工作狀態（掃描尺度和掃描精度的變化等），必須使這個光學系統的孔徑在很大的范圍（1∶100左右）內變化。因此，感光層上的照明區域大小也必須作相應的變化，通常，這只有采用昂貴的光學或機械的措施，如用調節范圍極大的變焦光學系統或者沿光軸移動光接收器，才能得到補償。

也曾試圖用形成彌散圓斑的辦法來平均光接收器的上述這種缺點。但是，這也是不完善的。在彌散作用不大、孔徑角相當小的情況下，彌散圓斑總呈“棒槌”狀，而在散射作用足夠大時，由于吸收和背向散射的作用，會引起不可容許的大量光損失。

利用蜂房式聚光器來使光束分散地照射在光敏面上的辦法也不適用于這里所討論的情況，這是因為上述光束截面的變化也要求數量不同的單個聚光器，因而作用在光敏層上的光點數也不同。

本發明的任務在于提出一種裝置，在沒有顯著光損失且與照射束截面無關的情況下，入射光點在光敏層上呈諸如圓環狀的連續跡線以平均光敏層靈敏度變化的影響。

本發明采用對于光電轉換器中，因光敏層局部靈敏度不同而引起的干擾取平均值的方法，在轉換器的照射光路中放置一個實際上是園盤形的聚光器，它的非球面彎曲邊界面是輪環的一部分，其r＞R，表面的穿透交叉點位于光路的光軸上，而形成的園環狀焦線所處的平面位于或緊接于轉換器的光敏層。這種聚光器至少由三個焦距相等，其曲率軸位于一個平面內的扇形柱透鏡組成。“單個扇形”具有相同的等邊三角形的形狀，“單個扇形”的彎曲面在該系統光軸的一個點上互相穿透。聚光器的徑向截面上拱形面的邊界線可以用一個不同于園形的園錐截面來表示。并且，可用一種扇形透鏡（其曲率軸為一直線，其法向截面由不同于園形的另一種園錐截面限制）來代替扇形柱透鏡。

下面利用圖1～4對本發明作進一步的說明。

它們是：

圖1，一個靈敏度分布的圖例。

圖2，一個根據本發明的聚光器截面。

圖3，細光束和大光束的光路。

圖4，根據本發明的由“單個扇形”組成的聚光器及其截面。

根據本發明的一種裝置，如圖2所示，在最簡單的情況下由一個用光折射材料制成的圓盤體，它的一個邊界面是一簡單的平面。另一個邊界面不是球面，其外形為輪環的一部分，而r＞R。如圖3所示，光束2，2a自右方照射于光敏層3，這種聚光器產生一個園環狀焦線，這個焦線的形狀和尺寸與照射束的截面大小無關。如圖1所示，因為這種焦線總是使光敏層上相同的區域平均地照明，所以對光敏層的不同靈敏度求積分，而與光束截面無關。在圖3中，光軸上方是細照射光束2的光路圖，而光軸下面則是大截面光束2a的照射情況。

圖4表示一種具有相同平均作用的聚光器，它至少由三個相同的扇形柱狀透鏡組成，其拱形表面互相穿透，并在該系統的光軸上有一個共同點。在這種情況下，光敏層上的聚焦線是一個多角形，它的角數等于扇形柱透鏡的數目。

將上述這種聚光器置于轉換器的照明光路中，使其連續焦線位于光敏層的平面上。輕度的失焦可再次提高積分的作用，但必須隨時注意，當工作狀態變化時，也就是說在束截面或大或小的情況下，總須使全部光流量照射于光敏層上。

與普通非球面透鏡相似，聚光器也可具有這樣的形狀，如圖4所示，聚光器的拱形邊的徑向截面也可用不同于圓形的圓錐截面來表示。

本發明的應用范圍并不限于電子復制技術中所用的裝置。本發明更可成功地用于所有在精密光測量中上述光電轉換器的缺點將影響測量結果的場合。