DE2330611B2 - Optische Abtastvorrichtung mit Spiegelrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung mit Spiegelrad und nachgeschaltetem langgestrecktem zylinderfinsenartigem optischen Element mit jeweils nebeneinander befindlichen, vom Sendelicht bzw. Empfangslicht beaufschlagten bzw. durchsetzten Teilen.

Bei einer bekannten Abtastvorrichtung wird ein von einer Lichtquelle erzeugtes Lichtbündel über ein Spiegelrad und einen Hohlspiegel zu einer oberhalb der Abtastebene angeordneten Zylinderlinse geschickt und durch diese in der Abtastebene konzentriert. Der Empfangsstrahlengang verläuft ebenfalls über die Zylinderlinse, den Hohlspiegel und das Spiegelrad zu einem photoelektrischen Wandler, dem das Empfangslicht durch einen Strahlenteilerspiegel zugeführt ist.

Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß Sende- und Empfangslicht sich über weite Strecken des Strahlganges durchsetzen, so daß durch optische Unvollkommenheiten der einzelnen optischen Elemente oder Staub das sehr intensive Sendelicht in den Empfangsstrahlengang hineingestreut werden kann und dort zu Fehlanzeigen führt. Schon ein geringer Streulichtübertritt vom Sendesti ahlengang in den Empfangsstrahlengang kann das Signal/Rausch-Verhältnis des Ausgangssignals empfindlich verschlechtern.

Es ist bei optischen Abtastvorrichtungen auch schon eine geometrische Strahlenteilung bekannt, bei der das Spiegelrad und die Zylinderlinse auf nebeneinander befindlichen Bereichen dem Sende- bzw. Empfangslicht ausgesetzt sind. Es findet jedoch zunächst eine Fokussierung auf dem Spiegelrad statt, was zur Folge hat, daß auf einem verhältnismäßig breiten Bereich einerseits die Reflexion des Sendelichtes und andererseits die Reflexion des Empfangslichtes vor sich geht, wobei sich diese Bereiche sogar berühren, wenn man von einer punktförmigen Lichtquelle ausgeht. Wird jedoch eine übliche, endliche Abmessungen aufweisende Lichtquelle verwendet, so kommt es bei der bekannten Vorrichtung auch zu einer Überlappung des Sende- und Empfangsstrahlenganges.

Das Ziel der Erfinduiig besteht somit darin, eine optische Abtastvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei welcher ein Streulichtübertritt vom Sende- in den Empfangsstrahlengang weitgehend vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das zylinderlinsenartige optische Element aus zwei im Abstand voneinander derart angeordneten und ausgebildeten torischen Meniskuslinsen besteht, daß sich auf dem Spiegelrad im Abstand voneinander befindliche Brennlinien ergeben. Hierdurch wird selbst bei Verwendung eines Spiegelrades mit geringen Abmessungen eine gute Entkopplung von Sende- und Empfangslicht erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht einer optischen Abtastvorrichtung mit zur Erzielung einer kompakten Darstellung unterbrochenen Strahlengängen,
ίο F i g. la einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1 und Fig.2 eine Seitenansicht des Gegenstandes der

Die Abtastvorrichtung 1 weist nach der Zeichnung eine Lichtquelle 2, vorzugsweise eine Laserlichtquelle, auf, deren im wesentlichen paralleles Austritts-Lichtbündel 3' gegen eine Zylinderlinse 4 gerichtet ist Die Achse der Zylinderlinse 4 steht senkrecht auf der Zeichenebene der F i g. 2. Ein aus der Zylinderlinse 4 austretendes konvergentes, im wesentlichen einen länglich rechteckigen Querschnitt aufweisendes Lichtbündel 3" wird an einer Stelle 5 zu einer senkrecht auf der Zeichenebene stehenden dünnen Linie fokussiert und ist als divergentes Lichtbündel 3'" gegen eine sphärische Eintrittsfläche 6 eines total reflektierenden Prismas 7 gerichtet. Das Prisma 7 lenkt das einfallende Lichtbündel 3'" rechtwinklig ab und richtet ein annähernd paralleles Lichtbündel 3"" gegen eine spiegelnde Fläche 9 eines Spiegelrades 10, welches um eine Achse 11 rotiert. Die sphärische Fläche 6 ist so bemessen, daß das divergierende Lichtbündel 3'" in der Darstellungsebene der F i g. 1 wieder annähernd parallel aber dicker als das Strahlenbündel 3' wird.

Außerdem ist der Abstand des Prismas 7 vom Spiegelrad 10 so gewählt, daß das aus dem Prisma 7 austretende Lichtbündel 3"" zu einer schmalen Linie auf der Auftrefffläche Λ auf der spiegelnden Fläche 9 des Spiegelrades 10 fokussiert wird.

Das Spiegelrad 10 rotiert um seine Achse H, welche senkrecht auf der Zeichenebene der F i g. 1 steht. Auf diese Weise erzeugt das Spiegelrad 10 ein mit seiner doppelten Winkelgeschwindigkeit schwenkendes Abtastlichtbündel 12. Dieses trifft auf eine zwischen dem Spiegelrad 10 und einem Hohlspiegel 13, vorzugsweise näher beim Spiegelrad 10 angeordnete erste torische Meniskuslinie 14. In einer auf der Zeichenebene der Fig. 1 durch den Hauptstrahl 12' des Lichtbündels 12 gehenden, senkrecht auf der Zeichenebene stehenden Schnittebene ist das Lichtbündel 12 annähernd parallel. Das Lichtbündel 12 trifft bei ßauf den konkaven Spiegel 13 auf und wird von diesem als konvergentes AbtastlichtbUndel 15, gegebenfalls über einen senkrecht zur Hauptsymmetrieebene 16 des optischen Systems 1 angeordneten Umlenkspiegel 17 in einer senkrecht auf der Zeichenebene der F i g. 1 stehenden Abtastebene 18 zu einem scharfen Abtastfleck 19 fokussiert.

Der Brennpunkt des Hohlspiegels 13 liegt vorzugsweise wenigstens annähernd auf der Achse 11 des Spiegelrades 10. Die für die Bildung des Abtastlichtbündels 17 gewählte optische Anordnung ergibt einen sehr kleinen Konvergenzwinkel γ des Abtastlichtbündels 17. Hierdurch wird erreicht, daß der Querschnitt des Abtastlichtbündels 15, welches ein Abtastfleck 19 auf einem zu lesenden Zeichen erzeugt, innerhalb eines bestimmten, ausreichend großen Bereiches vor und hinter der Abtastebene 18 im Vergleich zur Struktur des abzutastenden Zeichens noch ausreichend klein ist und dabei das abzutastende Zeichen lediglich innerhalb dieses Bereiches und nicht exakt in der Abtastebene 18

liegen muß.

Ein von dem Abtastlichtfleck 19 auf einem abgetasteten Zeichen ausgehendes Empfangsbündel 20 gelangt bei C auf den Hohlspiegel 13 annähernd paralleles Strahlenbündel 21 und über eine, beispielsweise oberhalb der ersten torischen Meniskuslinse 14 angeordnete zweite torische Meniskuslinse 22 zur spiegelnden Hache 9 des Spiegelrades 10 zurück. Das von der zweiten torischen Meniskuslinse 22 gegen die spiegelnde Räche 9 gerichtete konvergente Lichtbündel 23 wird von der zweiten torischen Meniskuslinse 22 bei D auf die spiegelnde Fläche 9 fokussiert

Dabei wird die Anordnung der beiden torischen Meniskuslinsen 14 und 22 derart gewählt, daß die Auftreffflächen A des Lichtbündels 3"", welches schließlich das Abtastlichbündel 15 erzeugt, und D des von dem Empfangsbündel 20 stammenden konvergenten Lichtbündels 23 (F i g. 2) auf der spiegelnden Fläche 9 örtlich gegeneinander versetzt sind. Hierdurch wird vermieden, daß durch optische Unvollkommenheiten, wie Kratzer, Staub usw. auf der spiegelnden Fläche 9 von dem an sich viel intensiveren Lichtstrom des Lichtbündels 3"" Streulicht in das Empfangsbündel übertritt Ein solcher Streulicht-Obertritt würde das Signal/Rausch verhältnis bei der schließlich vom Empfangsstrahlenbündel getroffenen photoelektrischen Empfangsvorrichtung ungünstig beeinflussen.

In gleicher Weise ist es vorteilhaft, auch auf dem konkaven Spiegel 13 die Auftreffflächen b bzw. C der Lichtbündel 12 und 20 örtlich gegeneinander zu versetzen, wie dies in F i g. 1 und 2 dargestellt ist.

Das schräg von oben auf die spiegelnde Fläche 9 auftreffende Lichtbündel 23 wird als divergentes schräg nach unten verlaufendes Lichtbündel 24 reflektiert Das Lichtbündel 24 wird durch eine Zylinderlinse 25 und eine Linse 26 auf die aktive Fläche eines photoeiektrischen Wandlers 27 konzentriert

Die Abtastebene 18 liegt beispielsweise in einem Abstand d (F i g. 2) oberhalb einer als Führungsmittel dienenden Abdeckplatte 28. Die Abdeckplatte 28 weist einen Schlitz 29 auf, durch welchen sowohl das Abtastlichtbündel 15, als auch das Empfangsbündel 20 verläuft. Die beschriebene Anordnung ergibt nun in einem beidseits der Abtastebene 18 liegenden räumlichen Bereich B von der Dicke 2d einen für die Abtastung ausreichend kleinen Abtastfleck 19.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Optische Abtastvorrichtung mit Spiegelrad und nachgeschaltetem langgestrecktem zylinderlinsenartigem optischen Element mit jeweils nebeneinander befindlichen, vom Sendelicht bzw. Empfangslicht beaufschlagten bzw. durchsetzten Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderlinsenartige optische Element aus zwei im Abstand voneinander derart angeordneten und ausgebildeten torischen Meniskuslinsen (14, 22) besteht, daß sich auf dem Spiegelrad im Abstand voneinander befindliche Brennlinien ergeben.