DE2728304C2 - Light beam scanning device - uses vibrating mirror and focussing lens to move light spot at uniform velocity over surface - Google Patents

Light beam scanning device - uses vibrating mirror and focussing lens to move light spot at uniform velocity over surface

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Abstract

A drive for the deflecting mirror vibrates it so that its rotational angle phi is equal to phi 0 sin K1t. There is a light source for generating an afocal beam toward the deflecting mirror. There is a focussing lens disposed between the deflecting mirror and a surface to be scanned as having an optical axis passing through the centre of the deflecting mirror, for imaging the beam on the surface to be scanned in a form of a spot. The focussing lens has a distortion characteristic represented by a given mathematical formula.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisch-mechanisches Abtastsystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an optical-mechanical scanning system according to the preamble of patent claim 1.

Ein optisch-mechanisches Abtastsystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt. Bei diesem Abtastsystem wird der Abtastspiegel mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit bewegt, wobei unter Zuhilfenahme einer nachgeschalteten Linse für möglichst gleichförmige Bewegung des Abtastpunktes auf der Abtastebene gesorgt werden soll. - Da typischerweise Galvanometerspiegel als Abtastspiegel verwendet werden, muß der Spule des Galvanometerspiegels ein Strom derart zugeführt werden, daß sich eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeit ergibt. Insbesondere wenn eine hohe Abtastfrequenz gewünscht wird, ist es jedoch schwierig, einen derartigen Trägerstrom zu erzeugen.An optical-mechanical scanning system according to the preamble of claim 1 is known. In this scanning system, the scanning mirror is moved at a uniform angular velocity, with the aid of a downstream lens ensuring that the scanning point moves as uniformly as possible on the scanning plane. - Since galvanometer mirrors are typically used as scanning mirrors, a current must be supplied to the coil of the galvanometer mirror in such a way that a uniform angular velocity is obtained. However, it is difficult to generate such a carrier current, particularly if a high scanning frequency is desired.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisch-mechanisches Abtastsystem derart weiterzubilden, daß auch mit einer leicht zu erzeugenden Schwingungscharakteristik des Abtastspiegels eine gleichförmige Bewegung des Abtastpunktes auf der Abtastebene erzielt wird.The invention is based on the object of developing an optical-mechanical scanning system in such a way that a uniform movement of the scanning point on the scanning plane is achieved even with an easily generated oscillation characteristic of the scanning mirror.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Durch die Verwendung eines sinusförmig schwingenden Spiegels ist es problemlos möglich, diesen auch mit hoher Frequenz anzutreiben. Die durch die Verwendung eines sinusförmig schwingenden Spiegels ansonsten entstehende Ungleichförmigkeit der Bewegung des Abtastpunktes wird durch eine geeignete Verzeichnungscharakteristik des abbildenden Linsensystems kompensiert.This object is achieved according to the invention by the features specified in the characterizing part of patent claim 1. By using a sinusoidally oscillating mirror, it is easily possible to drive it even at high frequency. The non-uniformity of the movement of the scanning point that would otherwise arise from the use of a sinusoidally oscillating mirror is compensated by a suitable distortion characteristic of the imaging lens system.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtThe invention is described in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 schematisch die optische Anordnung bei einem ersten Ausführungsbeispiel des optischen Abtastsystems.Fig. 1 schematically shows the optical arrangement in a first embodiment of the optical scanning system.

Fig. 2 schematisch die optische Anordnung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei welchem eine Lichtquelle im Unendlichen liegt.Fig. 2 shows schematically the optical arrangement in a second embodiment in which a light source is located at infinity.

Fig. 3 ein Schnittbild eines Linsensystems, das eine Verzeichnungscharakteristik gemäß einer nachstehend aufgeführten Gleichung (12) aufweist.Fig. 3 is a sectional view of a lens system having a distortion characteristic according to an equation (12) shown below.

Fig. 4 und 5 Werte der Abweichung der Fokussierlage von einer idealen Bildhöhe von Linsensystemen gemäß nachstehend aufgeführten Tabellen 1 und 2.Fig. 4 and 5 Values of the deviation of the focusing position from an ideal image height of lens systems according to Tables 1 and 2 below.

Fig. 6 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Datenverarbeitungsendeinheit, bei dem das optisch-mechanische Abtastsystem verwendet ist.Fig. 6 schematically shows an embodiment of a data processing terminal unit in which the optical-mechanical scanning system is used.

Fig. 7 graphisch den Zusammenhang zwischen der Amplitude großes Phi[tief]0 eines schwingenden Spiegels und dem Verzeichnungskoeffizienten V dritter Ordnung.Fig. 7 graphically shows the relationship between the amplitude large Phi[low]0 of an oscillating mirror and the distortion coefficient V of third order.

Fig. 8 schematisch die Brechkraftverteilung eines bei dem Abtastsystem zum Abtasten verwendeten Linsensystems.Fig. 8 schematically shows the refractive power distribution of a lens system used in the scanning system for scanning.

Fig. 9 graphisch die Veränderungen der Petzval-Summe, die verursacht werden, wenn die Brechkraftanordnung des Linsensystems nach Fig.8 variiert wird.Fig. 9 graphically shows the changes in the Petzval sum caused when the refractive power arrangement of the lens system according to Fig. 8 is varied.

Fig. 10 bis 36 graphisch die Veränderungen von spezifischen Koeffizienten B[tief]01 und B[tief]02 für verschiedene Ausführungsbeispiele des Linsensystems der Datenverarbeitungsendeinheit nach Fig. 6.Fig. 10 to 36 graphically show the changes of specific coefficients B[deep]01 and B[deep]02 for various embodiments of the lens system of the data processing terminal unit according to Fig. 6.

Fig. 37 Arten von Linsensystemen für die Abtastung, die bei der Datenverarbeitungsendeinheit verwendbar sind.Fig. 37 Types of scanning lens systems usable in the data processing terminal unit.

Fig. 38, 39 (A), 40 bis 44, 45 (A), 46 bis 56, 57 (A), 58 bis 61, 62 (A), 63 und 64 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Linsensystems für die Abtastung, die für die Datenverarbeitungsendeinheit verwendbar sind.Fig. 38, 39 (A), 40 to 44, 45 (A), 46 to 56, 57 (A), 58 to 61, 62 (A), 63 and 64 show different embodiments of the lens system for scanning which can be used for the data processing terminal unit.

Fig. 39 (B) Abbildungsfehler des Linsensystems nach Fig. 39 (A).Fig. 39 (B) Image aberrations of the lens system according to Fig. 39 (A).

Fig. 45 (B) Abbildungsfehler des Linsensystems nach Fig. 45 (A).Fig. 45 (B) Image aberrations of the lens system according to Fig. 45 (A).

Fig. 57 (B) Abbildungsfehler des Linsensystems nach Fig. 57 (A).Fig. 57 (B) Image aberrations of the lens system according to Fig. 57 (A).

Fig. 62 (B) Abbildungsfehler des Linsensystems nach Fig. 62 (A).Fig. 62 (B) Image aberrations of the lens system according to Fig. 62 (A).

Fig. 65 und 66 schematisch Anwendungen des optischen Abtastsystems bei Datenverarbeitungsendeinheiten.Fig. 65 and 66 schematically show applications of the optical scanning system to data processing terminal units.

Fig. 1 zeigt die Anordnung eines Ausführungsbeispiels des optisch-mechanischen Abtastsystems mit einer Lichtquelle S, die vom Mittelpunkt O eines sinusförmig schwingenden Spiegels M einen Abstand r hat. Mit i ist ein von der Lichtquelle S auf dem Mittelpunkt O des Spiegels M gerichteter Lichtstrahl, mit i' ein von dem Spiegel M reflektierter Lichtstrahl, mit L eine Linse, mit g die optische Achse der Linse und mit P' die Bildebene der Linse L bezeichnet. Großes Phi soll der Drehwinkel sein, um den der Spiegel M gemäß der Darstellung durch die gestrichelte Linie in bezug auf seine Bezugslage gedreht ist, bei der der Lichtstrahl i' mit der optischen Achse der Linse L zusammenfällt. Der Drehwinkel großes Phi steht in folgendem Zusammenhang mit der Zeit t:Fig. 1 shows the arrangement of an embodiment of the optical-mechanical scanning system with a light source S which is at a distance r from the center O of a sinusoidally oscillating mirror M. i denotes a light beam directed by the light source S onto the center O of the mirror M, i' denotes a light beam reflected by the mirror M, L denotes a lens, g the optical axis of the lens and P' the image plane of the lens L. Large Phi is the angle of rotation by which the mirror M is rotated in relation to its reference position as shown by the dashed line, at which the light beam i' coincides with the optical axis of the lens L. The angle of rotation large Phi is related to the time t as follows:

großes Phi = großes Phi[tief]0 mal sin k[tief]1 mal tlarge Phi = large Phi[deep]0 times sin k[deep]1 times t

(1)(1)

Dabei gilt:The following applies:

k[tief]1 = Zeitkonstantek[deep]1 = time constant

großes Phi[tief]0 = Amplitude der Drehschwingunglarge Phi[low]0 = amplitude of the torsional oscillation

Kleines Omega' soll die Winkelgeschwindigkeit (d großes Phi/d t) des Spiegels sein. Unter Verwendung der Gleichung (1) kann kleines Omega' ausgedrückt werden durch:Let small Omega' be the angular velocity (d large Phi/d t) of the mirror. Using equation (1), small Omega' can be expressed as:

(2)(2)

Wenn der Abstand zwischen dem Mittelpunkt O des Spiegels M und dem Hauptpunkt N der Linse L an deren Eintrittsseite l ist, kann der Lichtstrahl i so betrachtet werden, als ob er von dem Spiegel reflektiert wäre, und der reflektierte Lichtstrahl i' kann so betrachtet werden, als ob er von einem Punkt S' auf einem Bogen P stammen würde, dessen Krümmungsmittelpunkt der Mittelpunkt O des Spiegels ist. Es sei angenommen, daß großes Theta der Winkel zwischen der Geraden durch den Punkt S' zu dem Hauptpunkt N der Linse L an deren Eintrittsseite und der optischen Achse g ist. Zwischen großes Theta und großes Phi besteht folgende Beziehung:If the distance between the center O of the mirror M and the principal point N of the lens L at its entrance side is l, the light ray i can be considered as if it were reflected from the mirror, and the reflected light ray i' can be considered as if it came from a point S' on an arc P whose center of curvature is the center O of the mirror. Suppose that large theta is the angle between the straight line through the point S' to the principal point N of the lens L at its entrance side and the optical axis g. The following relationship exists between large theta and large phi:

tan großes Theta = rsin 2 großes Phi/(l + rcos 2 großes Phi)tan big theta = rsin 2 big phi/(l + rcos 2 big phi)

(3)(3)

Durch Differenzieren beider Seiten der Gleichung (3) nach der Zeit t wird folgende Gleichung für kleine Werte des Winkels großes Theta erhalten: By differentiating both sides of equation (3) with respect to time t, the following equation is obtained for small values of the angle large theta:

Hieraus erhält man mit Gleichung (2): From this we get equation (2):

(4)(4)

Wenn andererseits verlangt ist, daß der Absolutwert der Abtastgeschwindigkeit eines Bildpunkts y' auf der Bildebene P' der Linse L konstant ist, so ist On the other hand, if it is required that the absolute value of the scanning speed of an image point y' on the image plane P' of the lens L is constant, then

(5)(5)

mit k[tief]2 = Konstante.with k[deep]2 = constant.

Aus den Gleichungen (3), (4) und (5) können folgende Gleichungen abgeleitet werden: From equations (3), (4) and (5) the following equations can be derived:

(6) (6)

(6)'(6)'

wobei die Abbildungsfunktion F(großes Theta) gegeben ist durch: where the mapping function F(large theta) is given by:

(7)(7)

und die allein winkelabhängige Funktion f(großes Theta) durch: and the only angle-dependent function f(large theta) by:

(8)(8th)

Aus Gleichung (6)' gilt für den Bildpunkt y': From equation (6)' the following applies for the image point y':

(9)(9)

Die Integrationskonstante wird aus der vorstehenden Gleichung weggelassen, da sie 0 beträgt, wenn angenommen ist, daß bei großes Theta = 0 der Bildpunkt bzw. die Bildhöhe y' = 0 ist. Für kleine Winkel großes Theta, also für den paraxialen Bereich, wird cos großes Theta ungefähr gleich 1 und sin großes Theta ungefähr gleich 0, so daß gilt: f (großes Theta) = r und großes Phi = 0. Mit diesen Werten wird F (großes Theta) = (l+r)/(r großes Phi[tief]0) und somit The integration constant is omitted from the above equation, since it is 0 if it is assumed that at large theta = 0 the image point or the image height y' = 0. For small angles large theta, i.e. for the paraxial area, cos large theta is approximately equal to 1 and sin large theta approximately equal to 0, so that: f (large theta) = r and large phi = 0. With these values, F (large theta) = (l+r)/(r large phi[low]0) and thus

Im paraxialen Bereich gilt andererseits für den Bildort y' mit f[tief]unendlich als paraxialer Brennweite:On the other hand, in the paraxial region, the following applies to the image location y' with f[deep]infinity as the paraxial focal length:

y' = f[tief]unendlich mal großes Thetay' = f[deep]infinity times large theta

so daß aus diesen beiden Beziehungen für den Wert der Konstanten k[tief]2 im paraxialen Bereich folgt:so that from these two relations the value of the constant k[deep]2 in the paraxial region follows:

(10)(10)

Dieser Wert der Konstanten k[tief]2 ist streng genommen nur für kleine Winkel großes Theta und großes Phi, also nur für den paraxialen Bereich, gültig. Aus den Gleichungen (5) und (10) ist ersichtlich, daß die Abtastgeschwindigkeit auf der Fokussierfläche einen konstanten Wert hat, wenn die Linse L derart gestaltet ist, daß ihre spezifische Verzeichnungscharakteristik den Bedingungen der Gleichungen (7), (8) und (9) genügt.Strictly speaking, this value of the constant k[deep]2 is only valid for small angles, large theta and large phi, i.e. only for the paraxial range. From equations (5) and (10) it can be seen that the scanning speed on the focusing surface has a constant value if the lens L is designed in such a way that its specific distortion characteristics satisfy the conditions of equations (7), (8) and (9).

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wurde angenommen, daß die Lichtquelle S um einen endlichen Abstand r entfernt ist; bei dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich jedoch die Lichtquelle S optisch im Unendlichen.In the first embodiment shown in Fig. 1, it was assumed that the light source S is located at a finite distance r; in the second embodiment shown in Fig. 2, however, the light source S is optically at infinity.

In diesem Fall ist 2 großes Phi = großes Theta und die Gleichungen (1) und (2) werden zu folgenden: In this case, 2 large Phi = large Theta and equations (1) and (2) become:

Wenn ferner in Gleichung (6) großes Phi = großes Theta/2 und r = unendlich ist, wird folgende Gleichung erhalten: Furthermore, if in equation (6) large Phi = large Theta/2 and r = infinity, the following equation is obtained:

Daher ist thats why

(11)(11)

Berücksichtigt man in Gleichung (10) und (11), daß gilt r = unendlich, so erhält man: If we take into account in equations (10) and (11) that r = infinity, we obtain:

(12)(12)

Das heißt, wenn die Lichtquelle optisch im Unendlichen ist, nämlich ein Parallelstrahl mittels des Sinusschwenkspiegels abgetastet bzw. abgelenkt wird, und eine Linse mit einer Verzeichnungscharakteristik gemäß dem Ausdruck y' = 2 großes Phi[tief]0 f[tief]unendlich arcsin (großes Theta/2großes Phi[tief]0) verwendet wird, kann auf der Fokussierfläche eine Abtastung mit gleichförmiger Geschwindigkeit erzielt werden.This means that if the light source is optically at infinity, namely a parallel beam is scanned or deflected by means of the sine-wave mirror, and a lens with a distortion characteristic according to the expression y' = 2 large Phi[deep]0 f[deep]infinite arcsin (large theta/2large Phi[deep]0) is used, a scanning with a uniform speed can be achieved on the focusing surface.

Die Gleichung (12) wird wie folgt umgeschrieben:Equation (12) is rewritten as follows:

y' = F mal arcsin kleines Deltay' = F times arcsin small delta

(13)(13)

F = k mal f unendlich (k kongruent 2 großes Phi[tief]0 f unendlich : Brennweite) F = k times f infinity (k congruent 2 large Phi[deep]0 f infinity : focal length)

(14)(14)

Die Bildhöhe y', bei der ein Lichtstrahl mittels einer Linse fokussiert wird, kann als Funktion des (Einfalls-)Winkels großes Theta des Lichtstrahls auf die Linse dargestellt werden, und zwar als Reihenentwicklung The image height y' at which a light beam is focused by means of a lens can be represented as a function of the angle (of incidence) large theta of the light beam on the lens, namely as a series expansion

(15)(15)

mit A[tief]1 als Entwicklungskoeffizienten, wobei die Brennweite "1" ist.with A[deep]1 as development coefficient, where the focal length is "1".

Mit V als Seidelschem Verzeichnungskoeffizienten dritter Ordnung kann ferner der Zusammenhang zwischen diesem Koeffizienten und der Verzeichnung durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden (wiederum für die Brennweite "1"): With V as the third order Seidel distortion coefficient, the relationship between this coefficient and the distortion can be expressed by the following equation (again for the focal length "1"):

(16)(16)

Aus den Gleichungen (15) und (16) folgt mit tan großes Theta ungefähr gleich großes Theta + 1/3 großes Theta[hoch]3 und unter Vernachlässigung der Ausdrücke vierter und höherer Ordnung: From equations (15) and (16) it follows that with tan large theta is approximately equal to large theta + 1/3 large theta[to the power]3 and neglecting the expressions of fourth and higher order:

(17)(17)

Gleichung (17) wird für jeden Wert von großes Theta erfüllt durch:Equation (17) is satisfied for any value of large theta by:

A[tief]0 = A[tief]2 = 0A[deep]0 = A[deep]2 = 0

A[tief]1 - 1 = 0A[deep]1 - 1 = 0

(18) (18)

Mit Hilfe der Gleichungen (15) und (18) kann daher die Bildhöhe y' im Bereich des Abbildungsfehlers dritter Ordnung ausgedrückt werden durch:Using equations (15) and (18), the image height y' in the range of the third order aberration can therefore be expressed as:

y' = großes Theta + A[tief]3 großes Theta[hoch]3y' = big theta + A[low]3 big theta[high]3

Mit von "1" abweichender Brennweite ergibt sich daraus:With a focal length other than "1" this results in:

y' = f(großes Theta + A[tief]3 großes Theta[hoch]3)y' = f(big theta + A[low]3 big theta[high]3)

(19)(19)

Für den Verzeichnungskoeffizienten V dritter Ordnung ergibt sich aus Gleichung (18): The third order distortion coefficient V is given by equation (18):

(20)(20)

Aus den Gleichungen (19) und (20) ist für ein Gleichung (12) erfüllendes Linsensystem bestimmbar, so daß folglich der Verzeichnungskoeffizient V dritter Ordnung gleich From equations (19) and (20) it is possible to determine a lens system that satisfies equation (12), so that consequently the third order distortion coefficient V is equal to

(21)(21)

ist.is.

Für den Verzeichnungskoeffizienten V fünfter Ordnung ergibt sich auf ähnliche Weise: For the fifth order distortion coefficient V we get in a similar way:

(22)(22)

Zur Vereinfachung sei angenommen, daß k=1 ist. Wenn die folgenden Werte angenommen sind: kann somit das durch den sinusförmig schwingenden Spiegel abgelenkte Licht zum Abtasten der Abtastfläche mit gleichförmiger Geschwindigkeit gebracht werden.For simplicity, assume that k=1. If the following values are assumed: Thus, the light deflected by the sinusoidally oscillating mirror can be made to scan the scanning surface at a uniform speed.

Die Fig. 7 zeigt die sich aus einer Veränderung der Amplitude großes Phi[tief]0 ergebende Veränderung des Verzeichnungskoeffizienten dritter Ordnung. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, wird der Wert von V negativ und um so kleiner, je kleiner die Amplitude großes Phi[tief]0 ist.Fig. 7 shows the change in the third order distortion coefficient resulting from a change in the amplitude of large Phi[low]0. As can be seen from Fig. 7, the value of V becomes negative and smaller the smaller the amplitude of large Phi[low]0 is.

Bei gewöhnlichen Linsen sind die in Verbindung mit dem Verzeichnungskoeffizienten dritter Ordnung zu korrigierenden Seidelschen Aberrationskoeffizienten:For ordinary lenses, the Seidel aberration coefficients to be corrected in conjunction with the third-order distortion coefficient are:

I = sphärische Aberration,I = spherical aberration,

II = Koma,II = coma,

III = Astigmatismus,III = astigmatism,

P = Petzval-Summe.P = Petzval sum.

Für eine Brennweite von f = 300 mm, eine Blendenzahl F[tief]N0 = 60 und einen halben Bildwinkel kleines Omega/2 = 20° berechnen sich die noch annehmbaren Bereiche von I und II unter der Annahme, daß die Punktgröße auf der Brennebene sich der Diffraktionsgrenze nähert. Bei F[tief]N0 = 60 ist die Punktgröße für Licht der Wellenlänge kleines Lambda = 0,6328 µm annähernd 0,1 mm, so daß daher dann, wenn der Halo und die Koma in der Brennebene 0,05 mm oder weniger sind und sich die Betrachtung auf Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung beschränkt, folgendes gilt, ohne daß dies hier im einzelnen nachgewiesen wird:For a focal length of f = 300 mm, an aperture number F[deep]N0 = 60 and a half angle of view small omega/2 = 20°, the still acceptable ranges of I and II are calculated under the assumption that the spot size on the focal plane approaches the diffraction limit. At F[deep]N0 = 60, the spot size for light of wavelength small lambda = 0.6328 µm is approximately 0.1 mm, so that if the halo and coma in the focal plane are 0.05 mm or less and the consideration is limited to third-order aberration coefficients, the following applies, without this being demonstrated in detail here:

(23) (23)

(24)(24)

wobei kleines Alpha'k der Neigungswinkel des paraxialen Strahles auf der Bildseite ist, der durch 1/f dargestellt werden kann, und R der Radius der Eintrittspupille ist, wenn die Brennweite des Gesamtsystems auf "1" normalisiert ist.where small alpha'k is the angle of inclination of the paraxial ray on the image side, which can be represented by 1/f, and R is the radius of the entrance pupil when the focal length of the entire system is normalized to "1".

Daher ist |I| kleiner gleich als 57,6 und |II| kleiner gleich als 4,4.Therefore, |I| is less than or equal to 57.6 and |II| is less than or equal to 4.4.

Daraus folgt, daß der Korrektur der sphärischen Aberration und der Koma wenig Beachtung zu schenken ist, jedoch im Hinblick auf den weiten Bildwinkel der Astigmatismus III, die Petzval-Summe P und die Verzeichnung V diejenigen Abbildungsfehler sind, die korrigiert werden müssen. Von diesen drei Aberrationen kann P berücksichtigt werden, wenn die Brechkraftverteilung des Linsensystems festgelegt wird.It follows that little attention should be paid to the correction of spherical aberration and coma, but in view of the wide angle of view, astigmatism III, Petzval sum P and distortion V are the aberrations that must be corrected. Of these three aberrations, P can be taken into account when determining the refractive power distribution of the lens system.

Daraus ist ersichtlich, daß die Aberrationen bei dem Abtastsystem der erläuterten Art, die beachtet werden müssen, im Bereich der Koeffizienten dritter Ordnung nur der Astigmatismus III und die Verzeichnung V sind.It can be seen from this that the aberrations in the scanning system of the type described which have to be taken into account are only astigmatism III and distortion V in the range of the third order coefficients.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des optischen Abtastsystems in der Verwendung bei einer Datenverarbeitungsendeinheit beschrieben. Die Fig. 6 zeigt eine Modulationslichtquelle 1, wie einen Halbleiterlaser, der ein Lichtsignal mit modulierter Lichtintensität abgibt, eine Kondensorlinse 2, einen Schlitz 3, der an einem Ort angeordnet ist, an dem das Licht von der Modulationslichtquelle mittels der Kondensorlinse 2 gesammelt ist, und eine Kollimatorlinse 4, die so angeordnet ist, daß ihr vorderer Brennpunkt mit dem Schlitz 3 zusammenfällt. Auf diese Weise gelangt das durch den Schlitz 3 gesendete Licht über die Kollimatorlinse 4 und wird durch diese in ein Parallellichtbündel kollimiert. Das Parallellichtbündel aus der Kollimatorlinse 4 wird durch die Reflexionsfläche eines Spiegels 5 einer Galvanometerspiegelanordnung reflektiert, und das reflektierte Licht in Form eines parallelen Strahlenbündels tritt in ein Linsensystem 6 ein und durch dieses hindurch, so daß es an einer Abtastfläche (empfindlicher Film) 7 fokussiert wird. Zum Erzielen einer schnellen Schwingung des Spiegels 5 muß der Spule der Galvanometerspiegelanordnung ein hochfrequenter Strom zugeführt werden. Daher wird durch Zufuhr eines hochfrequenten Stroms in Sinusform an die Spule der Spiegel in eine sinusförmige Schwingung mit hoher Geschwindigkeit versetzt. Wenn das verwendete Linsensystem 6 eine "y' = f tan großes Theta"-Linse, deren Bildhöhe proportional dem Tangens des Ablenkwinkels großes Theta ist, oder eine "y' = f großes Theta"-Linse wäre, deren Bildhöhe proportional dem Ablenkwinkel großes Theta ist, erfolgte die Bewegung des Lichtpunkts auf der Abtastfläche nicht mit einer konstanten Geschwindigkeit.An embodiment of the scanning optical system used in a data processing terminal unit will be described below. Fig. 6 shows a modulation light source 1 such as a semiconductor laser which emits a light signal having a modulated light intensity, a condenser lens 2, a slit 3 arranged at a location where the light from the modulation light source is collected by the condenser lens 2, and a collimator lens 4 arranged so that its front focal point coincides with the slit 3. In this way, the light transmitted through the slit 3 passes through the collimator lens 4 and is collimated by it into a parallel light beam. The parallel light beam from the collimator lens 4 is reflected by the reflecting surface of a mirror 5 of a galvanometer mirror array, and the reflected light in the form of a parallel beam enters and passes through a lens system 6 so as to be focused on a scanning surface (sensitive film) 7. To achieve rapid oscillation of the mirror 5, a high frequency current must be supplied to the coil of the galvanometer mirror assembly. Therefore, by supplying a high frequency current in sinusoidal form to the coil, the mirror is set into a sinusoidal oscillation at high speed. If the lens system 6 used were a "y' = f tan large theta" lens, whose image height is proportional to the tangent of the deflection angle large theta, or a "y' = f large theta" lens, whose image height is proportional to the deflection angle large theta, the movement of the light spot on the scanning surface would not be at a constant speed.

Aus diesem Grund arbeitet bei der Datenverarbeitungsendeinheit nach Fig. 6 das Abtastsystem mit einem Linsensystem, dessen Bildhöhe y' der Gleichung (12) genügt, und das einen großen Bildwinkel hat.For this reason, in the data processing terminal unit shown in Fig. 6, the scanning system operates with a lens system whose image height y' satisfies equation (12) and which has a large image angle.

Im folgenden sollen zwei Ausführungsbeispiele eines Linsensystems erläutert werden, die einen Linsenaufbau gemäß Fig. 3 haben. In Fig. 3 und in den folgenden Tabellen 1 und 2 bedeuten:In the following, two embodiments of a lens system are explained which have a lens structure according to Fig. 3. In Fig. 3 and in the following Tables 1 and 2, the following mean:

r[tief]1 = Krümmungsradius der i-ten Linsenflächer[deep]1 = radius of curvature of the i-th lens surface

d[tief]1 = Luftabstand bzw. Linsendicke auf der optischen Achsed[deep]1 = air gap or lens thickness on the optical axis

n[tief]1 = Brechzahl des i-ten Elementesn[deep]1 = refractive index of the i-th element

v[tief]1 = Abbe-Zahl des i-ten Elementesv[deep]1 = Abbe number of the i-th element

kleines Lambda = Lichtwellenlängesmall lambda = light wavelength

Objektivbeispiel 1 (Tabelle 1)Lens example 1 (Table 1)

Mit der Brennweite f = 120,90236, der Blendenzahl F[tief]NO = 60 und dem halben Bildwinkel kleines Omega/2 = 23,1° hat das Objektiv eine Fokussierleistung, die im wesentlichen bis zu der Beugungsgrenze reicht, und die Abweichung der tatsächlichen Bildhöhe y' von der idealen Bildhöhe gemäß Gleichung (13) bei der maximalen Bildhöhe 50 mm ist gemäß der Darstellung in Fig. 4 ungefähr -0.16 mm. In diesem Fall sind die Verzeichnungskoeffizienten dritter und fünfter Ordnung (s. Tabelle 3)With the focal length f = 120.90236, the aperture number F[deep]NO = 60 and the half angle of view small Omega/2 = 23.1°, the lens has a focusing performance that essentially reaches the diffraction limit, and the deviation of the actual image height y' from the ideal image height according to equation (13) at the maximum image height of 50 mm is approximately -0.16 mm as shown in Fig. 4. In this case, the distortion coefficients are third and fifth order (see Table 3)

V = 0,35410 so daß daher der Verzeichnungskoeffizient dritter Ordnung im wesentlichen dem Sollwert nahe kommt, jedoch der Verzeichnungskoeffizient fünfter Ordnung noch unzureichend ist (verglichen mit den Werten von V und gemäß Gleichung (22) für k = 1).V = 0.35410 so that the third-order distortion coefficient is essentially close to the target value, but the fifth-order distortion coefficient is still insufficient (compared to the values of V and according to equation (22) for k = 1).

Tabelle 1Table 1

Objektivbeispiel 2 (Tabelle 2)Lens example 2 (Table 2)

Mit der Brennweite f = 120,90236, der Blendenzahl F[tief]NO = 60 und dem halben Bildwinkel von kleines Omega/2 = 28,6° hat das Objektiv eine Fokussierleistung, die im wesentlichen die Beugungsgrenze erreicht, und die Abweichung der tatsächlichen Bildhöhe y' von der idealen Bildhöhe gemäß Gleichung (13) bei der maximalen Bildhöhe von 63 mm beträgt gemäß der Darstellung in Fig. 5 ungefähr -0,15 mm. In diesem Fall sind die Verzeichnungskoeffizienten dritter und fünfter OrdnungWith the focal length f = 120.90236, the aperture number F[deep]NO = 60 and the half angle of small Omega/2 = 28.6°, the lens has a focusing performance that essentially reaches the diffraction limit, and the deviation of the actual image height y' from the ideal image height according to equation (13) at the maximum image height of 63 mm is approximately -0.15 mm as shown in Fig. 5. In this case, the third and fifth order distortion coefficients are

V = 0,35603 so daß daher sowohl der Verzeichnungskoeffizient dritter Ordnung als auch der Verzeichnungskoeffizient fünfter Ordnung im wesentlichen ihren Sollwerten genügen, woraus sich ergibt, daß gegenüber dem Linsensystem nach Beispiel 1 das Linsensystem nach Beispiel 2 in der Leistung bis zu einem großen Bildwinkel verbessert ist.V = 0.35603 therefore, both the third-order distortion coefficient and the fifth-order distortion coefficient substantially satisfy their target values, resulting in that the lens system of Example 2 is improved in performance up to a large angle of view compared with the lens system of Example 1.

Tabelle 2Table 2

Tabelle 3Table 3

In Tabelle 3 haben die Aberrationskoeffizienten I, II, III, P und V die bereits vorstehend erläuterte Bedeutung. Für die Aberrationskoeffizienten fünfter Ordnung gilt folgendes: In Table 3, the aberration coefficients I, II, III, P and V have the meaning already explained above. The following applies to the fifth order aberration coefficients:

Das Linsensystem des Abtastsystems hat vorzugsweise zwei Teilsysteme, die voneinander um einen endlichen Abstand entfernt sind, wobei jedes dieser Teilsysteme eine Einzellinse oder eine zweiteilige Linse ist. Ein solches Linsensystem kann je nach der Brechkraftanordnung eines jeden Teilsystems in drei Arten eingeteilt werden. Als erste Art ist der Fall bezeichnet, daß das zur Ablenkvorrichtung, d. h. dem Spiegel, hin angeordnete erste Teilsystem negative Brechkraft und das zur abgetasteten Fläche hin angeordnete zweite Teilsystem positive Brechkraft hat. Als zweite Art ist der Fall bezeichnet, daß das zur Ablenkvorrichtung hin gerichtete erste Teilsystem positive Brechkraft und das zu der abgetasteten Fläche hin angeordnete zweite Teilsystem negative Brechkraft hat. Es sei angenommen, daß großes Psi[tief]1 die Brechkraft des ersten Teilsystems, großes Psi[tief]2 die Brechkraft des zweiten Teilsystems und B[tief]01 ein spezifischer Koeffizient des ersten Teilsystems ist, der nachstehend beschrieben wird. Unter den Bedingungen, daß die Brennweite des Linsensystems "1" ist und die Brechungsindices n[tief]1 und n[tief]2 des ersten und des zweiten Teilsystems 1,46 kleiner gleich als n[tief]1 kleiner gleich als 1,84 und 1,46 kleiner gleich als n[tief]2 kleiner gleich als 1,84 sind, sollen die die Werte großes Psi[tief]1, großes Psi[tief]2 und B[tief]01 bei dem Linsensystem der ersten Art folgende Bedingungen erfüllen:The lens system of the scanning system preferably has two subsystems which are spaced apart from each other by a finite distance, each of these subsystems being a single lens or a two-part lens. Such a lens system can be divided into three types depending on the refractive power arrangement of each subsystem. The first type is the case where the first subsystem arranged towards the deflection device, i.e. the mirror, has negative refractive power and the second subsystem arranged towards the scanned surface has positive refractive power. The second type is the case where the first subsystem directed towards the deflection device has positive refractive power and the second subsystem arranged towards the scanned surface has negative refractive power. It is assumed that large Psi[deep]1 is the refractive power of the first subsystem, large Psi[deep]2 is the refractive power of the second subsystem and B[deep]01 is a specific coefficient of the first subsystem, which will be described below. Under the conditions that the focal length of the lens system is "1" and the refractive indices n[deep]1 and n[deep]2 of the first and second subsystems are 1.46 less than or equal to n[deep]1 less than or equal to 1.84 and 1.46 less than or equal to n[deep]2 less than or equal to 1.84, the values large Psi[deep]1, large Psi[deep]2 and B[deep]01 in the lens system of the first type should satisfy the following conditions:

-5,5 kleiner gleich als großes Phi[tief]1 kleiner gleich als -0,35-5.5 less than or equal to large Phi[deep]1 less than or equal to -0.35

1,2 kleiner gleich als großes Phi[tief]2 kleiner gleich als 5,71.2 less than or equal to large Phi[deep]2 less than or equal to 5.7

-10 kleiner gleich als B[tief]01 kleiner gleich als 3-10 less than or equal to B[deep]01 less than or equal to 3

und bei dem Linsensystem der zweiten Art folgende Bedingungen erfüllen:and for the lens system of the second type, the following conditions must be met:

1,35 kleiner gleich als großes Phi[tief]1 kleiner gleich als 5,51.35 less than or equal to large Phi[deep]1 less than or equal to 5.5

-5,3 kleiner gleich als großes Phi[tief]2 kleiner gleich als -0,4-5.3 less than or equal to large Phi[deep]2 less than or equal to -0.4

-13 kleiner gleich als B[tief]01 kleiner gleich als 4-13 less than or equal to B[deep]01 less than or equal to 4

Wenn der durch das Linsensystem geführte Lichtstrahl nicht aus monochromatischem Licht besteht, nämlich beispielsweise Licht einer Mehrzahl von Wellenlängen oder weißes Licht ist, kann für jedes der Teilsysteme eine zweiteilige Linse verwendet werden, so daß in solchen Fällen ein Farbfehler gut korrigiert werden kann.If the light beam guided through the lens system does not consist of monochromatic light, for example light of a plurality of wavelengths or white light, a two-part lens can be used for each of the subsystems, so that in such cases a color error can be easily corrected.

Nach der Abbildungsfehlertheorie ist ersichtlich, daß der Freiheitsgrad für Aberrationen, die durch Verändern der Form der Linsenflächen nur einer dünnen Einzellinse verändert werden können, gleich "1" ist.According to the aberration theory, it is clear that the degree of freedom for aberrations that can be changed by changing the shape of the lens surfaces of only a thin single lens is equal to "1".

Dabei sind die Aberrationen bei dem Linsensystem der hier erläuterten Arten, die beachtet werden müssen, der Astigmatismus III und die Verzeichnung V, so daß dann, wenn zur Korrektur dieser beiden Aberrationen das Linsensystem zwei Teilsysteme aufweist und jedes dieser Teilsysteme eine Einzellinse ist, der Freiheitsgrad für die Aberrationen gleich "2" ist und so eine Lösung besteht, die die Abstimmung der Aberrationen in dem Linsensystem dieser Art auf die Sollwerte der Aberrationskoeffizienten ermöglicht.The aberrations in the lens system of the types explained here that must be taken into account are astigmatism III and distortion V, so that if the lens system has two subsystems to correct these two aberrations and each of these subsystems is a single lens, the degree of freedom for the aberrations is equal to "2" and thus a solution exists that enables the aberrations in the lens system of this type to be adjusted to the nominal values of the aberration coefficients.

Das Vorstehende wird unter Anwendung mathematischer Ausdrücke erläutert. Entsprechend Gleichung (21) wird gefordert: The above is explained using mathematical expressions. According to equation (21) it is required:

Ferner wird als Bedingung vorgegeben:Furthermore, the following condition is specified:

III = 0 .III = 0 .

Dadurch sind die Sollwerte von V und III bestimmt.This determines the target values of V and III.

Ferner ist vorgegeben, daß das Linsensystem zwei Teilsysteme aufweist, von denen jedes eine dünne Einzellinse ist. Mit diesen Vorgaben soll die Form der dünnen Einzellinse in jedem Teilsystem unter Berücksichtigung der Brechkraftverteilung der beiden Teilsysteme ermittelt werden.Furthermore, it is specified that the lens system has two subsystems, each of which is a thin single lens. With these specifications, the shape of the thin single lens in each subsystem is to be determined, taking into account the refractive power distribution of the two subsystems.

Die Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung eines Linsensystems aus zwei Teilsystemen ergeben sich als Summe der entsprechenden Aberrationskoeffizienten der Teilsysteme. Für die Aberrationskoeffizienten dritter Ordnung des Linsensystems gilt somit gemäß Gleichung (4.37) auf Seite 126 des Buches "How to Design Lenses" von Joshiya Matsui, 1972, Ryoritsu Shuppan Co. Ltd., unter der Annahme, daß die Brennweite des Linsensystems "1" beträgt.The third-order aberration coefficients of a lens system consisting of two subsystems are the sum of the corresponding aberration coefficients of the subsystems. The third-order aberration coefficients of the lens system are therefore given by equation (4.37) on page 126 of the book "How to Design Lenses" by Joshiya Matsui, 1972, Ryoritsu Shuppan Co. Ltd., assuming that the focal length of the lens system is "1".

(25) (25)

(26) (26)

(27) (27)

(28) (28)

(29)(29)

Dabei gilt der Index "1" für das erste Teilsystem und der Index "2" für das zweite Teilsystem. Für die Gesamtbrechkraft großes Psi des Linsensystems gilt:The index "1" applies to the first subsystem and the index "2" to the second subsystem. The total refractive power (large Psi) of the lens system is as follows:

großes Psi = großes Psi[tief]1 + großes Psi[tief]2 - e' großes Psi[tief]1 großes Psi[tief]2big Psi = big Psi[deep]1 + big Psi[deep]2 - e' big Psi[deep]1 big Psi[deep]2

(30)(30)

wobei e' der Abstand zwischen den Hauptpunkten des ersten und des zweiten Teilsystems ist (siehe M. Born und E. Wolf "Principles of Optics" Pergamon Press, Third Edition, Seite 162, Gleichung (26)).where e' is the distance between the principal points of the first and the second subsystem (see M. Born and E. Wolf "Principles of Optics" Pergamon Press, Third Edition, page 162, equation (26)).

In den vorstehenden Gleichungen (9) bis (13) sind die Koeffizienten a[tief]1 bis c[tief]V definiert durch Gleichung (4.38) auf Seite 127 der vorstehend genannten Veröffentlichung "How to Design Lenses". Für die spezifischen Koeffizienten bzw. Eigenkoeffizienten A[tief]01, B[tief]01 und P[tief]01 gelten folgende Definitionen (A[tief]01 ist nicht identisch mit den in den Gleichungen (1) bis (6) verwendeten Koeffizienten
<NichtLesbar>
In the above equations (9) to (13), the coefficients a[deep]1 to c[deep]V are defined by equation (4.38) on page 127 of the above-mentioned publication "How to Design Lenses". The following definitions apply to the specific coefficients or eigencoefficients A[deep]01, B[deep]01 and P[deep]01 (A[deep]01 is not identical to the coefficients used in equations (1) to (6)
<Unreadable>

(31) (31)

(32) (32)

(33)(33)

wobei der Index i wiederum für das erste bzw. zweite Teilsystem gilt und dementsprechend zu "1" bzw. "2" wird und wobei r der Krümmungsradius der vorderen Linsenfläche der das jeweilige Teilsystem bildenden dünnen Einzellinse ist. Die vorstehend genannten Gleichungen (31), (32) und (33) ergeben sich aus Gleichung (4.29) auf Seite 116 der vorstehend genannten Veröffentlichung "How to Design Lenses" aus der bereits genanntenwhere the index i again applies to the first or second subsystem and accordingly becomes "1" or "2" and where r is the radius of curvature of the front lens surface of the thin single lens forming the respective subsystem. The above-mentioned equations (31), (32) and (33) result from equation (4.29) on page 116 of the above-mentioned publication "How to Design Lenses" from the already mentioned

Annahme, daß die Brennweite "1" ist und somit auch die Gesamtbrechkraft des Linsensystems "1" ist, was bedeutet, daß in der genannten Gleichung (4.29) großes Psi[tief]1 =1 zu setzen ist. Ferner ist darin kleines Alpha[tief]1 = 0 zu setzen.Assuming that the focal length is "1" and thus the total refractive power of the lens system is also "1", which means that in the equation (4.29) mentioned above, large Psi[deep]1 is to be set to 1. Furthermore, small Alpha[deep]1 is to be set to 0.

Aus den Gleichungen (31) und (32) kann A[tief]0 durch B[tief]0 wie folgt ausgedrückt werden: From equations (31) and (32), A[deep]0 can be expressed by B[deep]0 as follows:

(34) (34)

(35)(35)

Das Einsetzen der Gleichung (34) in die Gleichungen (27) ergibt: Inserting equation (34) into equations (27) gives:

(36)(36)

Einsetzen der Gleichung (34) in Gleichung (28) und Gleichsetzen mit Gleichung (21) ergibt: Inserting equation (34) into equation (28) and equating it with equation (21) gives:

(37)(37)

Das Eliminieren von B[tief]02[hoch]2 aus den Gleichungen (36) und (37) zum Ausdrücken von B[tief]02 durch B[tief]01 ergibt: Eliminating B[low]02[high]2 from equations (36) and (37) to express B[low]02 by B[low]01 gives:

(38) (38)

(39)(39)

Das Einsetzen der Gleichung (38) in die Gleichung (36) und Eliminieren von B[tief]02 ergibt unter Beachtung der Vorgabe III = 0:Inserting equation (38) into equation (36) and eliminating B[deep]02, taking into account the specification III = 0, results in:

(40)(40)

Auf diese Weise wird durch Lösen der Gleichung (40) vierter Ordnung der Wert des Koeffizienten B[tief]01 des ersten Teilsystems erreicht, bei dem die Aberrationskoeffizienten III und V dritter Ordnung des Linsensystems sind. Durch Einsetzen von B[tief]01 in die Gleichung (38) wird der Wert B[tief]02 des zweiten Teilsystems erhalten. Sobald B[tief]01 und B[tief]02 auf diese Weise erzielt sind, können die Formen des ersten und des zweiten Teilsystems durch die Gleichung (32) bestimmt werden.In this way, by solving the fourth order equation (40), the value of the coefficient B[deep]01 of the first subsystem is obtained, in which the aberration coefficients III and V of the third order of the lens system By inserting B[deep]01 into equation (38), the value B[deep]02 of the second subsystem is obtained. Once B[deep]01 and B[deep]02 are obtained in this way, the shapes of the first and second subsystems can be determined by equation (32).

Wie bereits erwähnt, gibt es drei Arten von fokussierenden Linsensystemen aus zwei Teilsystemen, nämlich - von der Ablenkeinrichtungsseite bzw. dem Spiegel her gesehen - Positivlinse/Positivlinse, Positivlinse/Negativlinse und Negativlinse/Positivlinse. Bei der Positiv/Positiv-Linsenart haben die beiden Teilsysteme jedoch positive Brechkraft, so daß die Petzval-Summe größer ist. Daher können die Krümmung des Bildfelds und der Astigmatismus nicht korrigiert werden. Hinsichtlich der Positiv/Negativ-Linsenart und der Negativ/Positiv-Linsenart wird die jeweilige Eignung durch die Amplitude des schwingenden Spiegels bestimmt. Der Grund dafür liegt darin, daß der erforderliche Wert des Verzeichnungskoeffizienten V durch die Amplitude großes Phi[tief]0 verändert ist, wie aus der Gleichung (21) ersichtlich ist. Wie aus Fig. 7 und Gleichung (21) ersichtlich ist, nähert sich der Verzeichnungskoeffizient V dem Wert 2/3 für ansteigende Amplitude, ist "0" für großes Phi[tief]0 = 20,2571° und wird mit kleinerem großes Phi[tief]0 negativ und zunehmend kleiner. Bei großer Amplitude ist daher die bei dem Linsensystem erforderliche Verzeichnung negativ, bei der Amplitude großes Phi[tief]0 = 20,2571° ist sie gleich "0" und bei kleiner Amplitude großes Phi[tief]0 ist sie positiv. Wenn großes Phi[tief]0 groß ist, ist es daher notwendig, eine positive Linse an einer größeren Hauptstrahlhöhe zur Bildung negativer Verzeichnung anzuordnen, während es bei kleiner Amplitude großes Phi[tief]0 notwendig ist, eine negative Linse bei größerer Hauptstrahlhöhe zur Bildung positiver Verzeichnung anzuordnen. Bei dem Linsensystem dieser Art liegt die Eintrittspupille desselben vor diesem und die größere Hauptstrahlhöhe ergibt notwendigerweise das rückwärtige Teilsystem. Demgemäß ist als zweiteiliges Linsensystem bei großer Amplitude großes Phi[tief]0 die Negativ/Positiv-Linsenart, bei einer Amplitude von großes Phi[tief]0 = 20° oder nahe von 20° entweder die Negativ/Positiv- oder die Positiv/Negativ-Linsenart und bei kleiner Amplitude großes Phi[tief]0 die Positiv/Negativ-Linsenart geeignet.As mentioned above, there are three types of focusing lens systems consisting of two subsystems, namely, positive lens/positive lens, positive lens/negative lens and negative lens/positive lens, viewed from the deflector side or the mirror. However, in the positive/positive lens type, the two subsystems have positive refractive power, so that the Petzval sum is larger. Therefore, the curvature of the image field and the astigmatism cannot be corrected. Regarding the positive/negative lens type and the negative/positive lens type, the respective suitability is determined by the amplitude of the oscillating mirror. The reason for this is that the required value of the distortion coefficient V is changed by the amplitude large Phi[low]0, as can be seen from equation (21). As can be seen from Fig. 7 and equation (21), the distortion coefficient V approaches the value 2/3 for increasing amplitude, is "0" for large Phi[deep]0 = 20.2571° and becomes negative and increasingly smaller with smaller large Phi[deep]0. Therefore, when the amplitude is large, the distortion required in the lens system is negative, at the amplitude large Phi[deep]0 = 20.2571° it is equal to "0" and at small amplitude large Phi[deep]0 it is positive. Therefore, when large Phi[deep]0 is large, it is necessary to arrange a positive lens at a larger chief ray height to form negative distortion, while when the amplitude large Phi[deep]0 is small, it is necessary to arrange a negative lens at a larger chief ray height to form positive distortion. In the lens system of this type, the entrance pupil of the same is located in front of it and the larger chief ray height necessarily gives the rear subsystem. Accordingly, as a two-part lens system, the negative/positive lens type is suitable for a large amplitude (large Phi[deep]0), the negative/positive or the positive/negative lens type is suitable for an amplitude of large Phi[deep]0 = 20° or close to 20°, and the positive/negative lens type is suitable for a small amplitude (large Phi[deep]0).

In der Fig. 8, die die Brechkraftanordnung bzw. -verteilung des Linsensystems darstellt, bezeichnet 8 eine ablenkende Fläche, die von dem Linsensystem her gesehen eine Eintrittspupille ist, t[tief]1 den Abstand von der Eintrittspupille zu dem Hauptpunkt des ersten Teilsystems des Linsensystems und e' den Abstand zwischen den Hauptpunkten des ersten und des zweiten Teilsystems. Wenn unter Festlegen von t[tief]1 und e' großes Psi[tief]1 verändert wird, wird auch gemäß der Gleichung (30) großes Psi[tief]2 verändert. Zugleich wird entsprechend der Gleichung (29) die Petzval-Summe P gemäß der Darstellung in Fig. 9 verändert. (Es ist anzumerken, daß t[tief]1 nicht gezeigt ist, da es keinen Zusammenhang zu P hat. Für n[tief]1 und n[tief]2 ist angenommen, daß sie typisch n[tief]2 = n[tief]2 = 1,65 sind.) Die Fig. 10 bis 36 zeigen Veränderungen von B[tief]01 und B[tief]02, die sich aus Verändern der Brechkraftanordnung entsprechend der Toleranz von wenn die Brennweite des Gesamtsystems gleich "1" ist, und durch Lösen der Gleichung (40) vierter Ordnung in Hinblick auf jede Brechkraftanordnung ergeben, wobei die Sollwerte III = 0 und V = 2/3 (1-1/2 k[hoch]2) sind. Die Fig. 10 bis 18 betreffen die Amplitude großes Phi[tief]0 = 20° (Sollwert V = -0,01725): die Fig. 10 zeigt die durch Verändern von großes Psi[tief]1 erhaltenen Veränderungen von B[tief]01 und B[tief]02 bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,05,In Fig. 8, which shows the refractive power arrangement or distribution of the lens system, 8 denotes a deflecting surface which is an entrance pupil as seen from the lens system, t[deep]1 is the distance from the entrance pupil to the principal point of the first subsystem of the lens system, and e' is the distance between the principal points of the first and second subsystems. If large Psi[deep]1 is changed while setting t[deep]1 and e', large Psi[deep]2 is also changed according to equation (30). At the same time, according to equation (29), the Petzval sum P is changed as shown in Fig. 9. (Note that t[deep]1 is not shown since it has no relation to P. n[deep]1 and n[deep]2 are assumed to be typically n[deep]2 = n[deep]2 = 1.65.) Figs. 10 to 36 show changes in B[deep]01 and B[deep]02 resulting from changing the refractive power arrangement according to the tolerance of when the focal length of the entire system is "1", and by solving the fourth order equation (40) with respect to each power arrangement, where the nominal values III = 0 and V = 2/3 (1-1/2 k[high]2). Figs. 10 to 18 concern the amplitude large Phi[low]0 = 20° (nominal value V = -0.01725): Fig. 10 shows the changes in B[low]01 and B[low]02 obtained by changing large Psi[low]1 at e' = 0.015 and t[low]1 = 0.05,

die Fig. 11 zeigt diejenigen bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,25,Fig. 11 shows those at e' = 0.015 and t[deep]1 = 0.25,

die Fig. 12 zeigt diejenigen bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,4,Fig. 12 shows those at e' = 0.015 and t[deep]1 = 0.4,

die Fig. 13 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,05,Fig. 13 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.05,

die Fig. 14 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,25,Fig. 14 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.25,

die Fig. 15 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,4,Fig. 15 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.4,

die Fig. 16 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,05,Fig. 16 shows those at e' = 0.2 and t[deep]1 = 0.05,

die Fig. 17 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,25,Fig. 17 shows those at e' = 0.2 and t[deep]1 = 0.25,

die Fig. 18 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,4.Fig. 18 shows those at e' = 0.2 and t[deep]1 = 0.4.

Die Fig. 19 bis 27 betreffen die Amplitude großes Phi[tief]0 = 15° (Sollwert V = -0,5492): die Fig. 19 zeigt die durch Verändern von großes Psi[tief]1 erzieltenFig. 19 to 27 concern the amplitude of large Phi[low]0 = 15° (setpoint V = -0.5492): Fig. 19 shows the amplitudes achieved by changing large Psi[low]1.

Veränderungen von B[tief]01 und B[tief]02; bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,05,Changes of B[deep]01 and B[deep]02; at e' = 0.015 and t[deep]1 = 0.05,

die Fig. 20 zeigt diejenigen bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,25, die Fig. 21 zeigt diejenigen bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,4Fig. 20 shows those at e' = 0.015 and t[deep]1 = 0.25, Fig. 21 shows those at e' = 0.015 and t[deep]1 = 0.4

die Fig. 22 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,05,Fig. 22 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.05,

die Fig. 23 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,25,Fig. 23 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.25,

die Fig. 24 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,4,Fig. 24 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.4,

die Fig. 25 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,05,Fig. 25 shows those at e' = 0.2 and t[deep]1 = 0.05,

die Fig. 26 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,25 undFig. 26 shows those at e' = 0.2 and t[tief]1 = 0.25 and

die Fig. 27 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,4.Fig. 27 shows those at e' = 0.2 and t[deep]1 = 0.4.

Die Fig. 28 bis 36 betreffen die Amplitude großes Phi[tief]0 = 10° (Sollwert V = -2,069): die Fig. 28 zeigt die durch Veränderung von großes Psi[tief]1 erhaltenen Veränderungen von B[tief]01 und B[tief]02 bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,05,Fig. 28 to 36 concern the amplitude of large Phi[deep]0 = 10° (setpoint V = -2.069): Fig. 28 shows the changes of B[deep]01 and B[deep]02 obtained by changing large Psi[deep]1 at e' = 0.015 and t[deep]1 = 0.05,

die Fig. 29 zeigt diejenigen bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,25,Fig. 29 shows those at e' = 0.015 and t[deep]1 = 0.25,

die Fig. 30 zeigt diejenigen bei e' = 0,015 und t[tief]1 = 0,4,Fig. 30 shows those at e' = 0.015 and t[deep]1 = 0.4,

die Fig. 31 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,05,Fig. 31 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.05,

die Fig. 32 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,25,Fig. 32 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.25,

die Fig. 33 zeigt diejenigen bei e' = 0,1 und t[tief]1 = 0,4,Fig. 33 shows those at e' = 0.1 and t[deep]1 = 0.4,

die Fig. 34 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,05,Fig. 34 shows those at e' = 0.2 and t[deep]1 = 0.05,

die Fig. 35 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,25 undFig. 35 shows those at e' = 0.2 and t[deep]1 = 0.25 and

die Fig. 36 zeigt diejenigen bei e' = 0,2 und t[tief]1 = 0,4.Fig. 36 shows those at e' = 0.2 and t[deep]1 = 0.4.

In den Fig. 10 bis 36 sind sechs Typen des Linsensystems mit zwei Teilsystemen, von denen jedes eine dünne Einzellinse ist, unterschieden, nämlich die Typen A, B, C, D, E und F gemäß Fig. 37, von denen die Typen A und B zur ersten Art (Negativ/Positiv) und die Typen C, D und E zur zweiten Art (Positiv/Negativ) gehören.In Figs. 10 to 36, six types of lens system with two subsystems, each of which is a thin single lens, are distinguished, namely types A, B, C, D, E and F according to Fig. 37, of which types A and B belong to the first type (negative/positive) and types C, D and E to the second type (positive/negative).

Bei dem Typ A ist der Wert von |B[tief]0| größer als bei Typ B, d. h., wie aus der Gleichung (32) ersichtlich ist, dabei ist die Krümmung
<NichtLesbar>
größer, so dass Aberrationen höherer Ordnungen schwierig zu korrigieren sind. Ähnlich ist bei der Positiv/Negativ-Linsenart des Typs C der Wert |B[tief]0| größer als bei den übrigen Typen D, E und F, so dass Aberrationen höherer Ordnungen schwierig zu korrigieren sind. Bei der Negativ/Positiv-Linsenart hat der Typ B einen verhältnismäßig kleinen Wert von |B[tief]0|, während bei der Positiv/Negativ-Linsenart die drei Typen D, E und F einen verhältnismäßig kleinen Wert von |B[tief]0| haben, so dass diese Typen insofern für den praktischen Gebrauch geeignet sind, als selbst bei Steigerung der Dicke des Linsensystems ein weiter Bildwinkel sichergestellt werden kann, ohne dass Abbildungsfehler höherer Ordnungen erzeugt werden.
For type A, the value of |B[deep]0| is larger than for type B, ie, as can be seen from equation (32), the curvature is
<Unreadable>
larger, so that higher order aberrations are difficult to correct. Similarly, in the positive/negative lens type C, the value of |B[deep]0| is larger than that of the other types D, E and F, so that higher order aberrations are difficult to correct. In the negative/positive lens type, type B has a relatively small value of |B[deep]0|, while in the positive/negative lens type, the three types D, E and F have a relatively small value of |B[deep]0|, so that these types are suitable for practical use in that even if the thickness of the lens system is increased, a wide angle of view can be ensured without generating higher order aberrations.

Die für die Linsensysteme der ersten und zweiten Art angegebenen Bereiche von großes Psi[tief]1, großes Psi[tief]2 und B[tief]01 sind aus folgenden Gründen aufgestellt:The ranges of large Psi[deep]1, large Psi[deep]2 and B[deep]01 given for the lens systems of the first and second type are established for the following reasons:

Wenn die oberen Grenzen von großes Psi[tief]1 und großes Psi[tief]2 überschritten werden, muß die Brechkraft des ersten Teilsystems groß gemacht werden, um große Astigmatismusbeiträge höherer Ordnungen zu erzielen, was wiederum die Bildwinkeleigenschaft belastet.If the upper limits of large Psi[low]1 and large Psi[low]2 are exceeded, the refractive power of the first subsystem must be made large to achieve large higher order astigmatism contributions, which in turn burdens the field of view performance.

Wenn bei den Typen B, D und F die unteren Grenzen von großes Psi[tief]1 und großes Psi[tief]2 unterschritten werden, muß die Krümmung des ersten Teilsystems des Linsensystems größer gemacht werden, um Aberrationsbeiträge höherer Ordnungen zu erzielen, was wiederum die Bildwinkeleigenschaften belastet.If the lower limits of large Psi[deep]1 and large Psi[deep]2 are exceeded for types B, D and F, the curvature of the first subsystem of the lens system must be made larger in order to achieve higher order aberration contributions, which in turn affects the angle of view properties.

Wenn bei dem Typ E die unteren Grenzen von großes Psi[tief]1 und großes Psi[tief]2 unterschritten werden, gibt es für diesen Typ keine Gestaltung, die gleichzeitig den Erfordernissen hinsichtlich III und V genügt.If the lower limits of large Psi[deep]1 and large Psi[deep]2 are exceeded for type E, there is no design for this type that simultaneously satisfies the requirements of III and V.

Wenn bei dem Typ B die oberen Grenzen von großes Psi[tief]1 und großes Psi[tief]2 überschritten werden, gibt es keine konkav-konvexe Ausbildung, die gleichzeitig die Bedingungen für III und V erfüllt.If the upper limits of large Psi[deep]1 and large Psi[deep]2 are exceeded in type B, there is no concave-convex formation that simultaneously fulfills the conditions for III and V.

Wenn bei den Typen D und F die oberen Grenzen von großes Psi[tief]1 und großes Psi[tief]2 überschritten werden, gibt es bei diesen Typen keine Gestaltung, die gleichzeitig den Bedingungen für II und V genügt.If the upper limits of large Psi[deep]1 and large Psi[deep]2 are exceeded for types D and F, there is no design for these types that simultaneously satisfies the conditions for II and V.

Wenn bei dem Typ F die oberen Grenzen von großes Psi[tief]1 und großes Psi[tief]2 überschritten werden, muß die Krümmung des ersten Teilsystems größer gemacht werden, um Aberrationsbeiträge höherer Ordnungen zu erzielen, was wiederum die Bildwinkeleigenschaften belastet.If the upper limits of large Psi[deep]1 and large Psi[deep]2 are exceeded for type F, the curvature of the first subsystem must be increased to achieve higher order aberration contributions, which in turn affects the angle of view properties.

Der Abstand e' zwischen den Hauptpunkten des ersten und des zweiten Teilsystems wird aus der Gleichung (30) durch Einsetzen von großes Psi[tief]1 und großes Psi[tief]2 innerhalb der Toleranz von P bestimmt.The distance e' between the principal points of the first and second subsystems is determined from equation (30) by inserting large Psi[deep]1 and large Psi[deep]2 within the tolerance of P.

Die Größe t[tief]1 hat keinen Bezug zu der Petzval-Summe. Hinsichtlich der Dimensionierung von t[tief]1 ist zu beachten, dass insofern, als der Außendurchmesser der Linsen größer ist, wenn t[tief]1 größer ist, und dass das Linsensystem gegen die Ablenkvorrichtung stößt, wenn t[tief]1 zu klein ist.The size t[deep]1 has no relation to the Petzval sum. Regarding the dimensioning of t[deep]1, it should be noted that the outer diameter of the lenses is larger when t[deep]1 is larger, and that the lens system hits the deflection device when t[deep]1 is too small.

Nachstehend werden Daten von Linsensystemen für die Abtastung angegeben, die bei der Datenverarbeitungsendeinheit nach Fig. 6 verwendbar sind.The following are data of lens systems for scanning that can be used in the data processing terminal unit shown in Fig. 6.

Die Ausführungsbeispiele 3 bis 6 sind Linsensysteme, die zu dem vorstehend beschriebenen Typ B gehören; die diesen Ausführungsbeispielen entsprechenden Formen der Linsen sind in den Fig. 38 bis 41 gezeigt. Die Ausführungsbeispiele 7 bis 15 sind Linsensysteme, die zu dem vorstehend beschriebenen Typ D gehören; die diesen Ausführungsbeispielen entsprechenden Formen der Linsen sind in den Fig. 42 bis 50 gezeigt. Die Ausführungsbeispiele 16 bis 22 sind Linsensysteme, die zu dem vorstehend beschriebenen Typ E gehören; die diesen Ausführungsbeispielen entsprechenden Formen der Linsen sind in den Fig. 51 bis 57 gezeigt. Die Ausführungsbeispiele 23 bis 29 sind Linsensysteme, die zu dem vorstehend beschriebenen Typ F gehören; die diesen Ausführungsbeispielen entsprechenden Formen der Linsen sind in den Fig. 58 bis 64 gezeigt. Für eine Ausführungsform eines jeden Typs ist eine graphische Darstellung der Aberrationen gezeigt, nämlich für das vierte Ausführungsbeispiel nach dem Typ B, für das zehnte Ausführungsbeispiel nach dem Typ D, für das 22. Ausführungsbeispiel nach dem Typ E und für das 27. Ausführungsbeispiel nach dem Typ F.Embodiments 3 to 6 are lens systems belonging to the above-described type B; the shapes of the lenses corresponding to these embodiments are shown in Figs. 38 to 41. Embodiments 7 to 15 are lens systems belonging to the above-described type D; the shapes of the lenses corresponding to these embodiments are shown in Figs. 42 to 50. Embodiments 16 to 22 are lens systems belonging to the above-described type E; the shapes of the lenses corresponding to these embodiments are shown in Figs. 51 to 57. Embodiments 23 to 29 are lens systems belonging to the above-described type F; the shapes of the lenses corresponding to these embodiments are shown in Figs. 58 to 64. A graphical representation of the aberrations is shown for one embodiment of each type, namely for the fourth embodiment according to type B, for the tenth embodiment according to type D, for the 22nd embodiment according to type E and for the 27th embodiment according to type F.

Bei den nachstehend aufgeführten Daten der Linsen stellt r den Krümmungsradius der jeweiligen Linsenfläche, d den axialen Luftabstand oder die axiale Dicke einer jeden Linse dar. d[tief]0 ist der Abstand zwischen der ablenkenden Fläche (Eintrittspupille) und der Linsenfläche r[tief]1. n bezeichnet den Brechungsindex einer jeden Linse, f die Gesamtbrennweite des Linsensystems, F[tief]NO dessen Blendenzahl und kleines Omega/2 den halben Bildwinkel des Linsensystems. E stellt die Abtastleistung dar und ist durch (kleines Omega/2)/2 großes Phi[tief]0 definiert. Wie bereits angeführt wurde, ist großes Phi[tief]0 die Amplitude der Ablenkvorrichtung, d. h. des schwingenden Spiegels, und der Sollwert des Verzeichnungskoeffizienten V ist durch die Gleichung (21) bestimmt und jeweils in Klammern in der Zeile neben großem Phi[tief]0 angegeben.In the lens data listed below, r represents the radius of curvature of the respective lens surface, d represents the axial air gap or the axial thickness of each lens. d[deep]0 is the distance between the deflecting surface (entrance pupil) and the lens surface r[deep]1. n represents the refractive index of each lens, f the total focal length of the lens system, F[deep]NO its f-number and small omega/2 half the angle of view of the lens system. E represents the scanning power and is defined by (small omega/2)/2 large phi[deep]0. As already mentioned, large phi[deep]0 is the amplitude of the deflection device, i.e. the oscillating mirror, and the nominal value of the distortion coefficient V is determined by equation (21) and is given in parentheses in the line next to large phi[deep]0.

Bei jeder graphischen Darstellung der Aberrationen stellt SA die sphärische Aberration dar, AS stellt den Astigmatismus dar, und die Linearität ist definiert durch wobei y' die tatsächliche Bildhöhe des durch das Linsensystem geführten Hauptstrahls ist und die Abweichung derselben von der idealen Bildhöhe gemäß Gleichung (12) als Linearität ausgedrückt ist.In any graphical representation of aberrations, SA represents the spherical aberration, AS represents the astigmatism, and the linearity is defined by where y' is the actual image height of the chief ray guided through the lens system and its deviation from the ideal image height according to equation (12) expressed as linearity.

Typ BType B

3. Ausführungsbeispiel (Fig. 38)3. Example (Fig. 38)

4. Ausführungsbeispiel4. Example

(Fig. 39 A, Aberrationen in Fig. 39 B)(Fig. 39 A, aberrations in Fig. 39 B)

5. Ausführungsbeispiel (Fig. 40)5. Example (Fig. 40)

6. Ausführungsbeispiel (Fig. 41)6. Example (Fig. 41)

Typ DType D

7. Ausführungsbeispiel (Fig. 42)7. Example (Fig. 42)

8. Ausführungsbeispiel (Fig. 43)8. Example (Fig. 43)

9. Ausführungsbeispiel (Fig. 44)9. Example (Fig. 44)

10. Ausführungsbeispiel10. Example

(Fig. 45 A, Aberrationen in Fig. 45 B)(Fig. 45 A, aberrations in Fig. 45 B)

11. Ausführungsbeispiel (Fig. 46)11. Example (Fig. 46)

12. Ausführungsbeispiel (Fig. 47)12. Example (Fig. 47)

13. Ausführungsbeispiel (Fig. 48)13. Example (Fig. 48)

14. Ausführungsbeispiel (Fig. 49)14. Example (Fig. 49)

15. Ausführungsbeispiel (Fig. 50)15. Example (Fig. 50)

Art EType E

16. Ausführungsbeispiel (Fig. 51)16. Example (Fig. 51)

17. Ausführungsbeispiel (Fig. 52)17. Example (Fig. 52)

18. Ausführungsbeispiel (Fig. 53)18. Example (Fig. 53)

19. Ausführungsbeispiel (Fig. 54)19. Example (Fig. 54)

20. Ausführungsbeispiel (Fig. 55)20. Example (Fig. 55)

21. Ausführungsbeispiel (Fig. 56)21. Example (Fig. 56)

22. Ausführungsbeispiel (Fig. 57 A, Aberrationen in Fig. 57 B)22. Example (Fig. 57 A, aberrations in Fig. 57 B)

23. Ausführungsbeispiel (Fig. 58)23. Example (Fig. 58)

24. Ausführungsbeispiel (Fig. 59)24. Example (Fig. 59)

25. Ausführungsbeispiel (Fig. 60)25. Example (Fig. 60)

26. Ausführungsbeispiel (Fig. 61)26. Example (Fig. 61)

27. Ausführungsbeispiel27. Example

(Fig. 62 A, Aberrationen in Fig. 62 B)(Fig. 62 A, aberrations in Fig. 62 B)

28. Ausführungsbeispiel (Fig. 63)28. Example (Fig. 63)

29. Ausführungsbeispiel (Fig. 64)29. Example (Fig. 64)

Die Fig. 65 ist eine perspektivische Ansicht eines Laserstrahldruckers, bei dem das optische Abtastsystem angewendet ist. In Fig. 65 wird ein von einem Laseroszillator 11 erzeugter Laserstrahl über einen Spiegel 12 zu der Eintrittsöffnung eines Modulators 13 gerichtet. Das in dem Modulator 13 mit aufzuzeichnenden Informationssignalen modulierte Strahlenbündel wird in seinem Durchmesser mittels eines Strahlendehners 14 aufgeweitet, wobei es ein Parallelstrahlenbündel bleibt, und trifft dann auf einen Spiegel 15, der in Sinusform schwingt. Das von dem Schwingspiegel 15 abgelenkte Strahlenbündel wird mittels eines als Fokussierlinse dienenden Linsensystems 16 auf einer fotoempfindlichen Trommel 17 fokussiert. Das von dem Spiegel 15 abgelenkte Strahlenbündel überstreicht daher die fotoempfindliche Trommel 17 mit gleichförmiger Geschwindigkeit. Mit 18 und 19 sind ein erster Koronalader bzw. ein Wechselstromkoronaentlader bezeichnet, die beide Bestandteile bei dem elektrofotografischen Verfahren bilden.Fig. 65 is a perspective view of a laser beam printer to which the optical scanning system is applied. In Fig. 65, a laser beam generated by a laser oscillator 11 is directed to the entrance port of a modulator 13 via a mirror 12. The beam modulated in the modulator 13 with information signals to be recorded is expanded in diameter by a beam expander 14, remaining a parallel beam, and then impinges on a mirror 15 which oscillates in a sinusoidal shape. The beam deflected by the oscillating mirror 15 is focused on a photosensitive drum 17 by a lens system 16 serving as a focusing lens. The beam deflected by the mirror 15 therefore sweeps over the photosensitive drum 17 at a uniform speed. 18 and 19 denote a first corona charger and an AC corona discharger, respectively, both of which form part of the electrophotographic process.

Die Fig. 66 zeigt ein Beispiel eines Lesegeräts, bei dem das optische Abtastsystem angewendet ist. Das Lesegerät ist eine Ausführung, bei der ein Lichtstrahl einer nicht gezeigten herkömmlichen äußeren Beleuchtungsquelle abgelesen wird, wenn er durch eine abgetastete Fläche reflektiert wird. Mit 21 ist die abgetastete Fläche bezeichnet, während 22 ein als Fokussierlinse dienendes Linsensystem, wie beispielsweise eines der vorstehend beschriebenen Linsenart mit einer negativen Linse 22a an der Ablenkvorrichtungsseite und einer positiven Linse 22b an der Abtastflächenseite. Mit 23 ist ein in Sinusform in Schwingung versetzter Spiegel als Ablenkvorrichtung, mit 24 eine Kondensorlinse, mit 25 eine Schlitzplatte mit einem Schlitz 25a und mit 26 ein fotoelektrisches Wandlerelement bezeichnet. Auf diese Weise wird der Strahl von der abgetasteten Fläche 21 über das Linsensystem 22 geführt und mittels der Ablenkvorrichtung abgelenkt, wonach der Strahl mittels der Kondensorlinse 24 auf der Schlitzplatte 25 fokussiert wird und über den Schlitz 25a mittels des fotoelektrischen Wandlerelements 26 erfaßt wird. Dabei werden die abzulesenden Punkte an der Abtastfläche 21 mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit abgetastet, obwohl der Spiegel 23 eine Schwingung in Sinusform ausführt.Fig. 66 shows an example of a reading apparatus to which the scanning optical system is applied. The reading apparatus is of a type in which a light beam from a conventional external illumination source (not shown) is read when it is reflected by a scanned surface. 21 denotes the scanned surface, 22 denotes a lens system serving as a focusing lens, such as one of the above-described type having a negative lens 22a on the deflector side and a positive lens 22b on the scanning surface side. 23 denotes a sinusoidally vibrated mirror as a deflector, 24 denotes a condenser lens, 25 denotes a slit plate having a slit 25a, and 26 denotes a photoelectric conversion element. In this way, the beam from the scanned surface 21 is guided over the lens system 22 and deflected by the deflection device, after which the beam is focused on the slit plate 25 by the condenser lens 24 and is detected via the slit 25a by the photoelectric conversion element 26. The points to be read on the scanning surface 21 are scanned at a uniform speed, although the mirror 23 performs an oscillation in a sinusoidal form.

Claims (11)

1. Optisch-mechanisches Abtastsystem mit beweglichem Abtastspiegel für den Abtastlichtstrahl und einem nachgeschalteten Linsensystem zwecks Erzielung einer gleichförmigen Bewegung des Abtastpunktes auf der Abtastebene, dadurch gekennzeichnet, dass ein sinusförmig schwingender Spiegel (5, 15, 23) verwendet wird und dem Linsensystem (6, 16, 22) eine Verzeichnung gegeben wird, die den Fehler hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Bewegung des Abtastpunktes kompensiert.1. Optical-mechanical scanning system with a movable scanning mirror for the scanning light beam and a downstream lens system for achieving a uniform movement of the scanning point on the scanning plane, characterized in that a sinusoidally oscillating mirror (5, 15, 23) is used and the lens system (6, 16, 22) is given a distortion which compensates for the error with regard to the uniformity of the movement of the scanning point. 2. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht-parallelem, auf den Abtastspiegel treffenden Lichtstrahl die Verzeichnungscharakteristik durch Gleichung (9) in Verbindung mit den Gleichungen (7) und (8) gegeben ist.2. Scanning system according to claim 1, characterized in that in the case of a non-parallel light beam striking the scanning mirror, the distortion characteristic is given by equation (9) in conjunction with equations (7) and (8). 3. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei parallelem, auf den Spiegel (5, 15, 23) treffendem Lichtstrahl die Verzeichnungscharakteristik durch Gleichung (12) gegeben ist.3. Scanning system according to claim 1, characterized in that for a parallel light beam striking the mirror (5, 15, 23), the distortion characteristic is given by equation (12). 4. Abtastsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (6, 16, 22) den Seidelschen Verzeichnungskoeffizienten dritter Ordnung V = 2/3 (1-1/2k[hoch]2) und den Verzeichnungskoeffizienten fünfter Ordnung aufweist, wobei k = 2 großes Phi[tief]0 ist und großes Phi[tief]0 die Amplitude der Schwingung des Spiegels (5, 15, 23) bedeutet.4. Scanning system according to claim 3, characterized in that the lens system (6, 16, 22) has the Seidel distortion coefficient of third order V = 2/3 (1-1/2k[to the power]2) and the distortion coefficient of fifth order where k = 2 is large Phi[low]0 and large Phi[low]0 is the amplitude of the oscillation of the mirror (5, 15, 23). 5. Abtastsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (6, 16, 22) aus zwei Teilsystemen (22a, 22b) besteht, von denen das eine negativ und das andere positiv ist.5. Scanning system according to one of the preceding claims, characterized in that the lens system (6, 16, 22) consists of two subsystems (22a, 22b), one of which is negative and the other positive. 6. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (6, 16, 22) zwei voneinander in einem endlichen Abstand stehende Teilsysteme hat, von denen jedes eine zweiteilige Linse aufweist.6. Scanning system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lens system (6, 16, 22) has two subsystems which are at a finite distance from one another and each of which has a two-part lens. 7. Abtastsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (6, 16, 22) ein zu dem Spiegel (5, 15, 23) hin angeordnetes erstes Teilsystem (22a) mit negativer Brechkraft und ein zu der abgetasteten Fläche hin angeordnetes zweites Teilsystem (22b) mit positiver Brechkraft aufweist.7. Scanning system according to one of the preceding claims, characterized in that the lens system (6, 16, 22) has a first subsystem (22a) with negative refractive power arranged towards the mirror (5, 15, 23) and a second subsystem (22b) with positive refractive power arranged towards the scanned surface. 8. Abtastsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungsindices des ersten und des zweiten Teilsystems n[tief]1 bzw. n[tief]2 sind und daß bei einer Brennweite des Linsensystems von "1", 1,46 kleiner gleich als n[tief]1 kleiner gleich als 1,84 und 1,46 kleiner gleich als n[tief]2 kleiner gleich als 1,84 das Linsensystem folgende Bedingungen erfüllt:8. Scanning system according to claim 7, characterized in that the refractive indices of the first and second subsystems are n[deep]1 and n[deep]2 respectively and that with a focal length of the lens system of "1", 1.46 less than or equal to n[deep]1 less than or equal to 1.84 and 1.46 less than or equal to n[deep]2 less than or equal to 1.84, the lens system satisfies the following conditions: -5,5 kleiner gleich als großes Psi[tief]1 kleiner gleich als -0,35-5.5 less than or equal to large Psi[deep]1 less than or equal to -0.35 1,2 kleiner gleich als großes Psi[tief]2 kleiner gleich als 5,71.2 less than or equal to large Psi[deep]2 less than or equal to 5.7 -10 kleiner gleich als B[tief]01 kleiner gleich als 3.-10 less than or equal to B[deep]01 less than or equal to 3. wobeiwhere großes Psi[tief]1 die Brechkraft des ersten Teilsystems,large Psi[deep]1 the refractive power of the first subsystem, großes Psi[tief]2 die Brechkraft des zweiten Teilsystems undlarge Psi[deep]2 the refractive power of the second subsystem and B[tief]01 der spezifische Koeffizient des ersten Teilsystems ist, der gegeben ist durch mit r[tief]1 als Krümmungsradius der vorderen Linsenfläche des ersten Teilsystems.B[deep]01 is the specific coefficient of the first subsystem, which is given by with r[deep]1 as the radius of curvature of the front lens surface of the first subsystem. 9. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem ein zu dem Spiegel (5, 15, 23) hin angeordnetes erstes Teilsystem mit positiver Brechkraft und ein zu der abgetasteten Fläche hin angeordnetes zweites Teilsystem mit negativer Brechkraft aufweist.9. Scanning system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the lens system has a first subsystem with positive refractive power arranged towards the mirror (5, 15, 23) and a second subsystem with negative refractive power arranged towards the scanned surface. 10. Abtastsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechungsindices des ersten und des zweiten Teilsystems n[tief]1 bzw. n[tief]2 sind und daß bei einer Brennweite des Linsensystems von "1", 1,46 kleiner gleich als n[tief]1 kleiner gleich als 1,84 und 1,46 kleiner gleich als n[tief]2 kleiner gleich als 1,84 das Linsensystem die folgenden Bedingungen erfüllt:10. Scanning system according to claim 9, characterized in that the refractive indices of the first and second subsystems are n[deep]1 and n[deep]2 respectively and that with a focal length of the lens system of "1", 1.46 less than or equal to n[deep]1 less than or equal to 1.84 and 1.46 less than or equal to n[deep]2 less than or equal to 1.84, the lens system satisfies the following conditions: 1,35 kleiner gleich als großes Psi[tief]1 kleiner gleich als 5,51.35 less than or equal to large Psi[deep]1 less than or equal to 5.5 -5,3 kleiner gleich als großes Psi[tief]2 kleiner gleich als -0,4-5.3 less than or equal to large Psi[deep]2 less than or equal to -0.4 -13 kleiner gleich als B[tief]01 kleiner gleich als 4.-13 less than or equal to B[deep]01 less than or equal to 4. wobeiwhere großes Psi[tief]1 die Brechkraft des ersten Teilsystems,large Psi[deep]1 the refractive power of the first subsystem, großes Psi[tief]2 die Brechkraft des zweiten Teilsystems undlarge Psi[deep]2 the refractive power of the second subsystem and B[tief]01 der spezifische Koeffizient des ersten Teilsystems ist, der gegeben ist durch mit r[tief]1 als Krümmungsradius der vorderen Linsenfläche des ersten Teilsystems.B[deep]01 is the specific coefficient of the first subsystem, which is given by with r[deep]1 as the radius of curvature of the front lens surface of the first subsystem. 11. Abtastsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (6, 16, 22) numerische Daten entsprechend einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 29 aufweist.11. Scanning system according to one of the preceding claims, characterized in that the lens system (6, 16, 22) has numerical data according to one of the embodiments 1 to 29.
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