DE3020342A1

DE3020342A1 - Abtastvorrichtung fuer kartesische waermebilder

Info

Publication number: DE3020342A1
Application number: DE19803020342
Authority: DE
Inventors: Josef-Ferdinand Dipl.-Ing. 2392 Glücksburg Menke
Original assignee: Elektro Optik GmbH and Co KG
Current assignee: Elektro Optik GmbH and Co KG
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1981-12-03
Also published as: GB2131569A; GB2076992B; SE454027B; GB2076992A; FR2483629B1; DE3020342C2; SE8103046L; GB8322014D0; FR2483629A1; GB2131569B

Description

PATENT-INGENIEUR MANFRED RIECKE

NACHQEREIOHT

15.5. I98Ö 6333

82OO / ri N««koilner Straße

Telefon (06442) 4352

SLEKTRO-OPTIK GmbH & Co. KG

Abtastvorrichtung für kartesische Wärmebilder

Erfinder: Dipl.-Ing. J.F. Menke Fördestraße 27 2392 Gliicksburg

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Die Erfindung betrifft eine optische Abtastvorrichtung zur Erzeugung von kartesischen Bildern mit Hilfe von Warmestrahlen, bei der die Abtastung mittels eines
refraktiven Polygons mit planparallelen Flächenpaaren erfolgt.

Es ist bekannt, daß Bilder, die von. refraktiven Polygonen entworfen werden, mit Abbildungsfehlern behaftet sind, nämlich mit Bildfeldwölbungsfehlernt und Astigmatismus, hervorgerufen durch den Parallelvereatz des Zentralstrahles.

Bei geschränkten Polygonen mit planparallelen Flächenpaaren nach dem Stand der Technik (DE-OS 21 l6 469)
ergibt sich eine Auswanderung der Bildebene y¹ um einen Betrag von Ay*. Die Größe von Ay' Xäßifc sich dabei für eine bestimmte Winkelstellung ^. des Polygons nach der Formel

errechnen, in der

d = Schlüsselweite des Polygons,
η = Brechungsindex des Polygons,
w= Flächenwinkel 36O/F,
<£ = Bildwinkel,
5 = Winkel zwischen der Apertur und dem Lot zur Fläche

ist, wobei

sin ω = rf . _sin W¹ sin£ = η · sin &'

tg ^ = tgi?+ tg ^-

und .

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ε ~§* n.

ist. Dabei ±atφ gleich der momentanen Winkelstellung des Polygons.

Die Formel ist im einzelnen nicht naher erläutert, da dieselbe dem Fachmann durchaus geläufig und z.B. in DE-OS 27 39 119 genau beschrieben ist.

Zur Korrektur der Bildfeldwölbung und des Astigmatismus ist es aus dieser DE-OS 27 39 119 bereits bekannt, eine oder mehrere Korrketurlinsen in den Strahlengang eingzufiigen, die entsprechend der Schlüsselweite des Polygons sowie dessen Brechungsindex und Flächenzahl derart berechnet sind, daß damit der· Astigmatismus und die Bildfeldwölbung korrigiert werden können.

Außerdem ist bereits vorgeschlagen worden, diese BiId-• fehler mit Hilfe von Luftlinsen zu korrigieren, die innerhalb des Polygons angebracht sind* Bei allen genannten Korrekturmaßnahmen handelt es sich jeweils um technisch einwandfreie Korrekturen· Allerdings sind diese Korrekturen technisch nur sehr »chwer durchzuführen. Die Herstellung der Korrektur uns en ist aufwendig, und das Anbringen einer Luftlinse «rfcxrdert eine Zweiteilung des Polygons. J.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine optische Abtastvorrichtung der angegebenen Art derart zu gestalten, daß die Korrektur bzw. die Kompensation der einachsig auftretenden Bildfehler in einfacher Weise möglich ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) Das Polygon ist 90 zu seiner Drehrichtung mit einem

Polygonneigungswinkel ß schräg gestellt; b) der Polygonneigungswinkel ß. ist in Abhängigkeit von der Schrägstellung der planparallelen Flächen des Polygons derart gewählt, daß dadurch eine Kompensation des Astigmatismus hervorgerufen wird. Insbesondere wird diese Kompensation dadurch bewirkt, daß sich der Winkel der planparallelen Polygonflächen hierbei zu dem Polygonneigungswinkel ß addiert bzw. subtrahiert·

Wenn man davon ausgeht, daß eine gewisse Fehlergröße zulässig ist, so kann man den kleinsten mittleren Fehler in einer optischen Anordnung so hinlegen, daß es der mittlere Fehler zwischen einem Maximum und Minimum ist.

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Eine weitere Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe kann mit Hilfe eines in dem Strahlengang angeordneten Umlenkspiegels erreicht werden. Wird hierbei die reflektierende Fläche des Spiegels als asphärische Fläche ausgeführt, so bewirkt der Spiegel im Strahlengang ebenso in einfacher Weise eine Korrektur bzw· Kompensation des Astigmatismus, wie das vorstehend genannte Schrägstellen des Polygons.

Der asphärische Spiegel läßt sich dabei besonders leicht dadurch herstellen, daß ein an sich planer Spiegel m mittels einer Vorrichtung in der Weise mechanisch durchgebogen wird, daß sich ein aspärischer Verlauf der spiegelnden Fläche ergibt.

Die exakten Daten sowohl für die Schrägstellung des Polygons als auch für die Bemessung des asphärischen Umlenkspiegels müssen für die einzelnen Abtastvorrichtungen individuell berechnet werden. Sie hängen im wesentlichen von den folgenden Größen ab:

- Schlüsselweite des Polygons, - Polygonflächenzahl,

- Drehwinkel,

- Bildverhältnis,

- Brechungsindex,

- Brennweite des Eingangsobjektivs.

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In der Zeichnung ist die Erfindung iannzvei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Abtastvorrichtung mit Eintrittsobjektiv und schräggestelXtem Polygon, Fig. 2 schematisch eine Abtastvorrichtung mit einem in dem Strahlengang angeordnetem asphärischem Umlenkspiegel, und

Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung gemäß Fig.2

bei der der asphärische Umlenkspiegel durch mechanische Durchbiegung eines an sich

planen Spiegels erzeugt wird.

In Fig.1 ist mit 1 das Eintrittsobjektiv einer optischen Abtastvorrichtung bezeichnet, die als scannendes optisches Element ein refraktives Polygon 2 mit planke; parallelen Polygon-Flächenpaaren, z.B. 2a;2b enthält.

Jedes Polygon-Flächenpaar ist unter einem anderen Winkel γ Mittelachse 3 des Polygons geneigt.

In Lichtrichtung hinter dem Polygon ist ein Detektor 4 angeordnet, der mittels einer Transformationsoptik 5 optisch auf den hinteren Polygon-UndTang verlagert wird.

Zur Korektur der Bildfehler steht Aaa Polygon schräg im Strahlengang, d.h. seine Mittelachse 3 ist zur Rotationsachse 6 um einen Winkel /3 genÄ±gt. Bei der

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Drehung des Polygons um den Winkel $ addieren bzw. subtrahieren sich daher der Winkel ß und die verschiedenen Winkel "f · Dadurch wird die erforderliche Korrektur in einfacher Weise erreicht.

Die genaue Bemessung des Winkels ß ist bei jeder Abtastvorrichtung verschieden und hängt von den eingangs genannten optischen Größen ab.

In Fig.2 ist wiederum mit 1 das Eintrittsobjektiv bezeichnet, dem ein Umlenkspiegel 7 nachgeordnet ist. Das Polygon 2 sitzt in. .diesem Ausführungsbeispiel gerade im Strahlengang, d.h. seine Mittelachse und seine Rotationsachse fallen zusammen» Der Detektor 4 und die Transformationsoptik 5 sind in gleicher Weise vorhanden, wie im Ausführungsbeispiel der Fig.1.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch zwischen dem Polygon 2 und der Transformationsoptik 5 ein weiterer Umlenkspiegel 8 angeordnet. Dieser Umlenkspiegel 8 ist ein asphärischer Spiegel, der gemäß der Erfindung die Korrektur der Bildfehler bewirkt. Seine genauen optischen Daten sind wiederum bei jeder Abtestvorrichtung verschieden und von dten übrigen Daten der Vorrichtung abhängig.

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In Fig.3 ist angedeutet, daß der asphärische Spiegel 8 in einfacher Weise dadurch hergestellt werden kann,
daß ein an sich planer Spiegel mechanisch in Richtung der eingezeichneten Pfeile A und B durchgebogen wird. Dies ist deshalb möglich, weil die zur Bildfehlerkorrektur erforderlxche Krümmung des Umlenkspiegels 8 nur gering zu sein braucht.

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Claims

1·) Optische Abtastvorrichtung zur Erzeugung von kartesischen Bildern mit Hilfe von Wärmestrahlen, bei der die Abtastung mittels eines rotierenden refraktiven Polygons mit planparallelen Flächen erfolgt, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a das Polygon (2) ist 90 zu seiner Drehrichtung mit einem Polygonneigungswinkel (/3) schräg

gestellt;
b deV Polygonneigungswinkel ( ß) ist in Abhängigkeit von der Schrägstellung der planparallelen Flächen (2a;2b) des Polygons derart gewählt, daß dadurch eine ,Kompensation des Astigmatismus hervorgerufen wird.

2.) Optische Abtastvorrichtung zur Erzeugung von kartesischen ©ildern mit Hilfe von Wärmestrahlen, bei der die Abtastung mittels eines rotierenden refraktiven Polygons mit planparallelen Flächen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang ein asphärischer Spiegel (8) vorgesehen ist, dessen Krümmung derart auf die optischen Daten des Polygons (2) abgestimmt ist, daß durch ihn der Astigmatismus kompensiert wiard.

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3·) Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß daß der asphärische Spiegel (8) ein durch äußere Kräfte mechanisch durchgebogener Planspiegel ist.

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