[发明专利]一种光学装置及激光直接成像设备

说明书

本发明公开了一种光学装置及激光直接成像设备，装置包括：成像透镜和筒体，筒体包括圆周侧壁以及盖合在圆周侧壁一端的倾斜顶部，圆周侧壁的另一端为水平开口端，成像透镜套设在水平开口端上，倾斜顶部上嵌设有与倾斜顶部位于同一倾斜面上的透光片，光学装置下端还设置旋转机构，旋转机构驱动筒体及透光片绕着成像透镜的主光轴旋转。本发明能调节因透光片倾斜放置造成的成像点偏离透镜主光轴的偏离值及光学装置的装配误差值，以使得经调节后的像点处于同一直线上。

技术领域

本发明实施例属于光学领域，具体提供了一种光学装置及激光直接成像设备，应用于激光直接成像设备。

背景技术

参考图1，图1为包含有成像透镜20、水平圆筒形光阑30及放置在水平圆筒形光阑30的底部上端面的平板玻璃40的光路结构图，水平圆筒形光阑30的底部开设有通孔31。发光光源10发出的第一光束11、第二光束12和第三光束13经凸透镜20透射后，再依次经过通孔31和平板玻璃40透射（忽略平板玻璃40对入射光产生折射的影响），汇聚于焦点50。其中，第二光束12与成像透镜20的主光轴oL重合，第二光束12入射至水平放置的平板玻璃40的下端面的K点后，除了一部分光束经平板玻璃40透射后，另一部分在K点发生反射，反射光与第二光束12相抵消，使得第二光束12产生半波损失，导致发光光源10的利用率降低。需要说明的是，光阑为下端开口、上端中部开设有通孔31的中空的水平圆筒体30，用于防止成像透镜20被灰尘或者其他脏物粘附，同时也为了防止杂散光入射到成像透镜20上。

为了消除发光光源10的半波损失，提高发光光源10的利用率，申请人对图1进行改进并提交了专利申请（申请号2021215118567，该专利申请到目前为止尚未公开），改进后的方案见图2（该技术方案未公开）：将光阑的水平底部改为倾斜顶部33，在倾斜顶部33的中间开设有斜孔，斜孔上嵌设有透光片34，透光片34和倾斜顶部33处于同一平面上。倾斜顶部及透光片构成的平面和水平面的夹角为α。可以理解的是，当发光光源10发出的和成像透镜20的主光轴oL重合的第二光束12入射到透光片34的中心点M时，在M点形成的反射光121和第二光束12之间的夹角为2α，即反射光121不会和第二光束在同一直线上，所以反射光121的能量不会和第二光束12的能量相抵消并产生半波损失。

参考图2到图4，第一光束11入射到透光片34时，由于透光片34相对于水平面已经倾斜了弧度角α，第一光束11经透光片34透射后，再次进入空气时形成的第一透射光束111（如图3所示）相对于图1中平板玻璃40为水平位置时发生折射后的第一光束11(如图3虚线所示）向左偏移；同样地，第二折射光束121也相对于第二光束12向左偏移，第三折射光束131相对于第三光束13也向左偏移。最后，第一折射光束111、第二折射光束121和第三折射光束131汇聚于像点51（见图4），像点51相对于焦点50向左偏移距离△X,。可以理解的是，像点51也相对于成像透镜20的主光轴oL在水平方向上向左偏移了距离△X（见图4）。定义透光片34折射率为n,厚度为d,透光片与水平面的夹角为弧度角α，根据光学计算公式，。可以理解的是，若图2中的透光片34的上端倾斜面是左高右低，在其他条件不变的情况下，焦点50就会向右水平偏离△X。在本申请中，焦点50和像点51表达的是发光光源10不同的成像位置，本质上都是成像点。

由于像点相对于成像透镜20的主光轴oL发生水平偏移，当图2中的透光片34绕着主光轴oL转动时，在发光光源10位置不变的情况下，则像点51分布在圆心为主光轴oL的投影o、半径为△X的圆周上（见图6）。

在激光直接成像技术领域中，为了减少发光光源的半波损失，激光直接成像设备（未图示）优先使用包含如图5所示的光学装置，但是在使用时，由于装配精度误差，若干个原本希望发光光源10的像点51聚焦在圆心o变成了偏离分布在如图6所示圆周上。参考图7和图8，由于装配误差，实际组装后的若干激光直接成像设备的成像透镜20的主光轴oL的投影o会偏离水平线AB不同的距离。若不将它们分别进行校正，则每个激光直接成像设备的像点51就不会处于同一直线AB上（如图8所示），若干激光直接成像设备在对感光涂层曝光时，就会使感光涂层上的曝光点不符合设计要求，造成感光涂层报废及图像曝光错误。