DE3207441A1 - Optisches abtastsystem mit neigungs-korrekturfunktion - Google Patents

Optisches abtastsystem mit neigungs-korrekturfunktion

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DE3207441A1 DE19823207441 DE3207441A DE3207441A1 DE 3207441 A1 DE3207441 A1 DE 3207441A1 DE 19823207441 DE19823207441 DE 19823207441 DE 3207441 A DE3207441 A DE 3207441A DE 3207441 A1 DE3207441 A1 DE 3207441A1
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Description

OPTISCHES ABTASTSYSTEM MIT NEIGUNGS-KORREKTURFUNKTION
Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Abtastsystem, das die Ungleichmäßigkeit des Ze.ilenabstandes (Teilung;) der Abtastzeilen beseitigt.
Für Lichtstrahl-Abtasteinrichtungen, die eine Ablenk- und Reflexionsflache', wie einen sich drehenden Polygonspiegel verwenden, sind die verschiedensten optischen Abtastsysteme vorgeschlagen worden, bei denen sich keine Ungleichmäßigkeit des Zeilenabstandes der Abtastzeilen auf der abzutastenden Oberfläche (dem abzutastenden Material) ergibt, sogar wenn die Ausbreitungsrichtung des abgelenkten und abtastenden Lichtstrahls in einer Ebene senkrecht zur Ablenkebene durch Kippen der Ablenk- und Reflexionsfläche geändert wird. Der hier verwendete Ausdruck "Ablenkebene" bezieht sich auf eine Lichtstrahlebene, die im Verlauf der
Deutsche Bank (München) Klo i>l/t51 070
Dresdner B.ink (München) KIo. 3SU9 844
Postscheck (München) KIo. 670-43-804
Zeit durch einen von der Ablenk- und Reflexionsfläche des Ablenkelements abgelenkten Lichtstrahl gebildet wird.
Beispielsweise weist gemäß der US-PS 3 750 189 das opti-
sehe System zwischen einem Ablenkelement und einem abzutastenden Material eine Strahl-Umbildungseinrichtung und eine zweite Sammeleinrichtung auf; ein von einem Ablenk-. spiegel reflektierter Lichtstrahl wird durch die Strahl-Umbildungseinrichtung kollimiert. Wenn das optisches System auf diese Weise mit einer Kollimationsfunktion ausgestattet ist, ergeben sich Beschränkungen für den Aufbau der Strahl-Umbildungseinrichtung und die Bildqualität auf der abzutastenden Oberfläche und der Freiheitsgrad, der
p. besser für die Verzerrungscharakteristik ist, um die Abtastgeschwindigkeit konstant zu machen, werden herabgesetzt; wenn nicht die Zahl der Linsen, die die zweite Sammeleinrichtung bilden, notwendigerweise erhöht wird, kann keine gute Qualität erreicht werden.
Gemäß der US-PS 3 865 465 sind dem Verhältnis der Brennweiten der beiden Linsen, die das optische System zwischen dem Ablenkelement und dem abzutastenden Material bilden, gewisse Beschränkungen auferlegt; die Erfüllung dieser Be-
2Q schränkungen ist äquivalent dazu, den Lichtstrahl in einem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene zwischen den beiden Linsen zu kollimieren. Deshalb sind auch bei diesem Beispiel die Bildqualität und der Freiheitsgrad, der gut die Verzerrungs- bzw. Verzeichnungscharakteristik korrigiert, herabgesetzt, was nicht vorzuziehen ist.
Gemäß der US-PS 3 946 150 ist eine Zylinderlinse zwischen einer Linse mit einer Verzeichnungscharakteristik zur Realisierung einer gleichförmigen Abtastgeschwindigkeit und dem abzutastenden Material angeordnet, im Fall eines derartigen Aufbaus kann ein gutes Bild nicht erhalten werden, wenn nicht die Zylinderlinse nahte an das abzutastende Material herangebracht wird. Wenn die Zylinderlinse nahe an
32074Λ1
-δι
abzutastende Material herangebracht wird, wird die Zylinderlinse langer in Richtung ihrer Achse, wenn die Abtastbreite größer wird; dies· verhindert die Realisierung eines kompakten Aufbaus.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend genannten Nachteile der bekannten Abtasteinrichtungen zu beseitigen und ein optisches Abtastsystem zu schaffen, das JO einen einfachen und kompakten Aufbau hat und in der Lage ist, eine Neigung bzw. Verkippung des Ablenkelements zu korrigieren. Ferner soll ein optisches Abtastsystem geschaffen werden, dessen Strahl-Abtastgeschwindigkeit auf der abzutastenden Oberfläche konstant ist.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem wird die genannte: Aufgabe dadurch gelöst, daß ein optisches Abbildungssystem, das zur Abtastung zwischen dem Ablenkelement und dem abzutastenden Material angeordnet ist, mit einer sphärischen Einzellinse und 'einer Einzellinse mit einer torischen Fläche in dieser Reihenfolge von der Seite des Ablenkelements versehen wird. Dies bedeutet, daß das erfindungsgemäße optische Abtastsystem mit einer Lichtquelleneinrichtung, einem ersten optischen Abbildungssystem zur linearen Abbildung des Lichtstrahls der Lichtquelleneinrichtung, einem Ablenkelement, dessen Ablenk- und Reflexionsfläche sich nahe dem linearen -Bild befindet, und einem zweiten optischen Abbildungssystem versehen ist/ das das lineare Bild als Fleck auf dem abzutastenden Material abbildet, und da$ das zweite optische Abbildungssystem . betrachtet von der Seite des Ablenkelements - eine sphärische Einzellinse, bei der das Produkt der Krümmung der dem Ablenkelement benachbarten Fläche und der Krümmung der dem abzutastenden Material benachbarten Fläche, 0 oder kleiner ist, und die eine negative Brechkraft hat, und eine torische Einzellinse aufweist. In dieser Beschreibung ist der Fall, daß der Krümmungsmittelpunkt der Fläche von der Fläche aus betrachtet auf der Seite des Ablenkelements
" ■""■ ■ ' 3207U1
liegt, als negative Krümmung definiert, und der Fall, daß der Krümmungsmittelpunkt der Fläche von der Fläche aus auf der Seite des abzutastenden Materials liegt, als positive Krümmung. Anders ausgedrückt ist die sphärische Einzellinse eine Linse mit bikonkaver Form oder plankonkaver Form. Mit dem hier verwendeten Ausdruck "torische Linse" ist eine Linse gemeint, die Brechkräfte in senkrechten Richtungen in.einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse der Linse hat, und bei der sich die Brechkräfte in den senkrechten Richtungen unterscheiden.
Bei dem erfindungscjcmdßcn optischen Abtastsystem ist die torische Linse eine positive Meniskuslinse, die in einem Querschnitt, der die optische Achse der sphärischen Einzellinse enthält und senkrecht zu der durch den von dem Ab-
lenkelement abgelenkten Strahl gebildeten Ablenkebene ist, eine Fläche mit negativer Brechkraft auf der Seite des Ablenkelements und eine Fläche mit positiver Brechkraft auf der Seite des abzutastenden Materials aufweist. _ _
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem hat das optische Abbildungssystem, das zur Abtastung zwischen dem Ablenkelement und dem abzutastenden Material angeordnet ist, keine Strahl-Umbildungseinrichtung, die zeitlich den von dem Ablenkelement abgelenkten Lichtstrahl kollimierc.
Dies bedeutet, daß keine Einrichtung mit kollimierender Wirkung verwendet wird, so daß der Bildqualität des opti-. sehen Abbildungssystems und dem Freiheitsgrad, mit dem die Verzerrungs- bzw. Vefzeichnungscharakteristik gut korrigiert wird, keine Beschränkungen auferlegt sind. Dies führt zur Realisierung eines einfachen und kompakten Aufbaus■-.
Ferner ist bei der vorliegenden Erfindung die torische Linse auf der Seite der sphärischen Einzellinse, die dem 'abzutastenden Material benachbart ist, vorgesehen; dies ermöglicht verglichen mit dem Fall einer Zylinderlinse die Korrektur der Verzerrungscharakteristik und führt zu einer kompakten Einrichtung. Das heißt, daß, wenn eine Zylinderlinse verwendet wird,- deren Brechkraft in der Ab-
""·' :" ■-·"""■ ··* . 32074ΑΊ
lenkebene O ist, und daß es keinen Freiheitsgrad gibt, mit dem die Krümmung des Bildfeldes korrigiert wird. Im Gegensatz hierzu hat eine torische Linse eine Brechkraft in
der Ablenkebene und kann damit die Bildfeldkrümmung korrigieren. Wenn versucht wird, das optische Abbildungssystem zur Abtastung bei Verwendung einer Zylinderlinse 'kompakt
zu mach ο 11, <;r>| LbL r; i ·: 11 eine qruße bildfeldkrümmung , die
nicht aus den obengenannten Gründen durch die Zylinderlinse selbst korrigiert werden kann. Im Gegensatz hierzu
weist eine torische Linse einen Freiheitsgrad für die Korrektur auf, so daß folglich die Einrichtung·kompakt gemacht werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 das Prinzip des erfindungsgemäßen optischen Abtastsystems ,
Figur 2 einen Querschnitt zur Illustration der Wirkung der vorliegenden Erfindung in einer Ebene parallel zur Ablenkebene ,
Figur 3 eine Ansicht zur Illustration der Wirkung der vorliegenden Erfindung in einem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene,
Figur 4 eine Erläuterung eines Winkels s , mit dem der
Hauptstrahl, der in der.Ebene parallel zur Ablenkebene abgelenkt wird, auf eine Linse mit einer torischen Fläche
einfällt,
Figur 5 die Beziehung zwischen der Bildhöhe und dem Winkel '-- bei einem Abtast-Linsensystem, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Figur 6A und 6B Querschnitte, die die Form eines Ausführungsbeispiels der bei der vorliegenden Erfindung angewen-
de ten Abtastung α in dor Ebene parallel zur Ablenkebene und in einem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene zeigen,
Figur 7A und 7B die Bildfehler in der Gausschen Bildebene der in den Figuren 6A und 6B gezeigten Linse, und
Figur 8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für einen Laserstrahldrucker, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Figur 1 zeigt einen Aufbau entsprechend dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung. Vorhanden sind eine Lichtquelleneinrichtung T, die entweder eine Lichtquelle oder eine
Ib Lichtquelle und ein Kondensorsystem aufweist, ein Erzeugungssystem 2 für ein Linearbild, das einen von der Lichtquelleneinrichtung 1 ausgesandten Lichtstrahl linear abbildet, ein Ablenkelement 3 mit einer Ablenk- und Reflexionsfläche 3a nahe der Stelle, an der der Lichtstrahl durch das Erzeugungssystem 2 für das Linearbild linear gesammelt wird, eine sphärische Einzellinse 4 zwischen dem Ablenkelement 3 und einem abzutastenden Material■6, und eine Einzellinse 5 mit Brechkräften, die sich in zwei zueinander senkrechten Richtungen unterscheiden und mit einer torischen Fläche, die eine Haupt- und eine Hilfsachse hat. Ein Abbildungsfleck wird durch das aus diesen Linsen bestehende zusammengesetzte System auf dem abzutastenden Material 6 gebildet; wenn sich das Ablenkelement 3 dreht, tastet der Abbildungsfleck das abzutastende Material 6 ab.
Figur 2 zeigt eine Ansicht, die die Wirkungsweise in ei-, nein zu der Ablenkebene des vorstehend beschriebenen Aufbaues parallelen Querschnitt zeigt, oder anders ausgedrückt,
: in einer Ebene, die die Hauptachse der torischen Linse 5 und die optische Achse der sphärischen Einzellinse 4 ent-
'hält. Der von der Lichtquelleneinrichtung 1 ausgesandte Lichtstrahl geht durch die Zylinderlinse 2 hindurch, wird
anschließend von der Reflexionsfläche 3a des Ablenkelements
3 reflektiert, wobei der reflektierte-Lichtstrahl abgelenkt wird, wenn sich das Ablenkelement 3 dreht. Der abgelenkte Lichtstrahl wird auf dem abzutastenden Material 6 durch das zusammengesetzte System abgebildet, das aus der sphärischen Einzellinse 4 und der Linse 5 mit der torischen Fläche besteht; die Abtastgeschwindigkeit des abgebildeten Flecks wird konstant gehalten.
' ■
Figur 3 zeigt eine abgewickelte Ansicht eines Querschnittes, der die optische Achse und den Lichtstrahl in Richtung senkrecht zu der Ablenkebene enthält, d.h. einen Querschnitt zur Korrektur des Einflusses einer Neigung bzw. ■ ° einer Verkippung des Ablenkelements. Der von der Lichtquelleneinrichtung 1 ausgesandte Lichtstrahl wird linear nahe der Reflexionsfläche 3a des Ablenkelements 3 durch das Erzeugungssystem 2 für ein Linearbild abgebildet. Die Brechkraft dur Einellinso 5 in diesem Querschnitt stellt
anders als die Brechkraft der Linse 5 in der Ablenkebene eine optisch konjugierte Positionsbeziehung zwischen der Reflexionsfläche 3a.des Ablenkelements 3 und dem abzutastenden Material 6 durch das aus der sphärischen Einzellinse
4 und der Einzellinse 5 bestehende zusammengesetzte System
her. Aufgrund dieser Beziehung variiert, sogar wenn die Reflexionsfläche 3a in Richtung senkrecht zu der Ablenkebene geneigt ist, so daß sie eine Position 3a1 während der Drehung des Ablenkelements 3 annimmt, der durch das
Linsensystem 4, 5 hindurchgehende Lichtstrahl, wie durch 30
die gestrichelte Linie dargestellt, während die Abbildungsposition auf dem abzutastenden Material 6 nicht variiert.
Im folgenden soll beschrieben werden, wie eine gute Abbildungsqualität und eine gleichförmige Abtastgeschwindig-35
keit auf dem abzutastenden Material bei dem optischen Abtastsystem der vorliegenden Erfindu.ig trotz seines einfachen und kompakten Aufbaus erreicht werden können. Wenn
das Öffnungsverhältnis klein ist, beispielsweise 1 : 30 bis 1 : 100, kann es ausreichen, wenn der Linsenaufbau, mit dem gute Abtasteigenschaften erzielt werden, aus zwei Einzellinsen besteht.
Im allgemeinen sind bei einem Linsensystem mit kleinem Öffnungsverhältnis die zu korrigierenden Bildfehlerkoeffizienten der Astigmatismuskoeffizient (III), der Koeffizient
(IV) der sagittalen Bildfeldkrümmung und der Koeffizient
(V) der Verzeichnung. Diese Bildfehlerkoeffizienten des gesamten Linsensystems erfüllen die folgenden Beziehungen mit den charakteristischen Koeffizienten a . , b . , IIIi alVi' bIVi' CIVi' aVi' bVi' cVi Und den Eigenkoeffizienten A ., B
(anii Aoi + bnii
• ! N-
<IV =l (aivi Aoi + bivi Boi + civi}
1 1
i Aoi + 13Vi33Oi " cVi
Die charaktoriatischen Koeffizienten sind Konstanten, die durch paraxialen Beziehungen und das Material bestimmt sind, während die Eigenkoeffizienten A . und B- . Koeffizienten sind, die die Form der i-ten Konstruktionsgruppe 30
bestimmen. Gleichung (1) ist die allgemeine Beziehung für den Fall, dai3 die Zahl der Konstruktionsgruppen N 'ist (Matsui, Objektiv-Entwurfsverfahren, Kyoritsu Publishing Co., Ltd.) .
Wenn jede Konstruktionsgruppe- eine Kinzellinsc ist, so besteht die folgende Unterbcziuhung zwischen den Einzelkoeffizienten Λ. . und 13 . jeder Einzellinse:
3 2 U 7 A A
- 12 -
Boi2 + V Boi
Hierbei sind α., β. und γ. Konstanten, die durch den Brechungsindex des Materials der i-ten Einzellinse bestimmt sind.
Das erfindungsgemäßc optische Abtastsystem ist eine anamorphotisches optisches System, bei dem die Brennweite f in der Ablenkebene und die Brennweite f in einem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene unterschiedlich sind; wenn die Brennweite in der Ablenkebene betrachtet wird,
■ λ
müssen die meridionale Bildfeldkrümmung Δ M und die Verzeichnung korrigiert werden. Zwischen Δ M und dem Astigmatismuskoeffizient (III) und dem Koeffizient (IV) der saqittalen Bildfeldkrümmung besteht die folgende Beziehung:
Λ ι 2
AM = 3|1_ (2III + IV) (I^tane)2 (3)
Hierbei sind N- und N, , die objekt- bzw. bildseitigen Brechungsindizes, öder halbe Gesichtsfoldwinkul des einfallenden Lichts und gk' der Abstand zwischen der hinteren Hauptebene des optischen Systems und der Gausschen BiIdebene.
Wenn Gleichung (2) in Gleichung (1) eingesetzt und Gleichung (3) berücksichtigt wird, erhält man:
N
2III + IV= Σ (ξ(2ΙΙΙ + ΐν)+ Βο±2 + η ( 2 j II+IV) ± E^ +
ζ(2ΙΙΙ + ΐν) . )
1 (4)
V= Σ (Γ . 13 . 2 + η . Β . +ζ . ) . . ν -νι οι νι οι svi 1-1
Hierbei sind Έ (2HI + IV) . , P (2III+IV) . , ^ •J ίο I^
f,„· / i/ . und Γ . Konstanten, die durch die Charakteri- -•vi ovi -J vi
stischen Koeffizienten und die Konstanten ί<. , P. und Y . bestimmt sind.
Wenn in Gleichung (4) die gewünschten Werte der Bildfehlerkoeffizienten zur Erzielung einer Verzerrungscharakteristik, mit der eine gute Bildqualität und eine gleichförmige Abtastgeschwindigkeit erzielt werden, eingesetzt werden und die Zahl der Linsen 2 ist (N = 2), ist es möglich, gleichzeitig die Gleichungen mit B « und IB „ als Unbekannte zu lösen und somit IB - und IB „ zu erhalten.
IB . kann wie folgt durch den Krümmungsradius R. der vorderen Fläche der i-ten Linse und den Brechungsindex N. des Materials dieser Linse ausgedrückt werden (Matsui, Objektiv-Berechnungsverfahren) .
B=- Ni + Ni + 1 (_L)
oi ~ Ni-1 Ni Ri'
Es ist so möglich, den Krümmungsradius R. und R0 der vorderen Flächen dar entsprechenden Linsen mittels Gleichung (5) und der Eigenkoeffizienten JB .. und fB „ der beiden Gruppen, die aus den vorstehenden Ergebnissen erhalten worden sind, zu erhalten; die Krümmungsradien R-, und R2, der hinteren Flächen der entsprechenden Linsen können mit tels der folgenden Gleichung erhalten werden:
R1. = (1-N1) / (1- ^11) (6)
Vorstehend sind die Linsen als dünne Linsen behandelt wor-
den, deren Brennweiten auf 1 normiert worden ist.
Nimmt man bei dem tatsächlichen System gemäß Figur 2 an, daß die Brechkräfto der Linsen 4 und 5 0., und <$. sind, so sind die Krümmungsradien r.. , r_, r^ und r. der vorderen und hinteren Flächen der entsprechenden Linsen wie folgt gegeben:
r2
r4 =
Wie vorstehend beschrieben, .ist es zur Erzielung einer gu ten Abbildungsqualität bei einer Konstruktion mit zwei Linsen möglich, die Form jeder Linse zu bestimmen, bei
der 2III+IV unter Einschluß des Astigmatismuskoeffizienten (III) und des Koeffizienten (IV) der sagittalen BiIdf eldkrümmun'g sowie des Verzeichnungskoeffizienten (V) ent sprechend der zur Erzielung einer gleichförmigen Abtastge schwindigkeit charakteristischen Verzerrung auf die ent-
' · sprechenden gewünschten Werte eingestellt sind. Andererseits ist die zulässige Schärfentiefe Ox des optischen Systems gegeben durch:
Ax = K · (tatsächliche Blendenzahl) · ^L
Hierbei ist K eine Konstante, die durch die Querschnittsintensitätsverteilung des Strahls, die Abflachungsbedingung des Strahls etc. bestimmt ist. Die tatsächliche Blendenzahl F wird durch einen Lichtstrahl bestimmt, der eine
2
Intensität von 1/e der Mittelpunktsintensität des Abbildungsflecks ergibt. % ist die verwendete Wellenlänge.
Folglich kann dor Wort von 2III+IV angestrebt werden, für den die meridionale Bildfeldkrümmung AlA die Bedingung = Λx erfüllt.
Bei dem erfindungsgemäßen optischen Abtastsystem sind die gewünschten Werte von 2III+IV und V für den Fall erzielt worden, daß die sphärische Einzellinse eine sphärische ^ Einzellinse ist, bei der der Krümmungsmittelpunkt ihrer dem Ablenkelement benachbarten Fläche auf der Seite des abzutastenden Materials liegt.
Im folgenden soll eine torische Fläche für die zur Ablenkebene senkrechte Richtung eingeführt werden; deshalb ist eine Brennweite möglich, die sich von der Brennweite, des aus den Linsen 4. und 5 zusammengesetzten Systems in der Ablenkebene unterscheidet. Folglich ist es möglich, eine Abbildungsbeziehung zu erhalten, die sich von der Abbildungsbeziehung in der Ablenkebene unterscheidet; die Reflexionsfläche 3a des Ablenkelements und die Position des abzutastenden Materials 6 werden in eine konjugierte Beziehung gebracht.
Was bei der vorliegenden Erfindung eine größere Bedeutung hat, ist, daß in einem die optische Achse enthaltenden Querschnitt, der zur Ablenkebene senkrecht ist, mindestens eine Fläche der Einzellinse 5 eine torische Fläche mit. negativer Brechkraft hat. Dies ist der Korrektur der BiIdfeldkrümmung dienlich, wodurch bewirkt wird, daß der in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene abgelenkte Lichtstrahl einen guten Abbildungsfleck auf dem abzutastenden Material 6 bildet.
Wenn ferner in einem Querschnitt parallel zur Ablenkebene der Wert der Krümmung 1/r_ der ablenkelementseitigen Fläche der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche in der Nähe von 0 ist, ist die Korrekturwirkung für die Bildfeldkrümmung groß.
Diese Bedingung bedeutet, daß die negative Brechkraft für den einfallenden Lichtstrahl in den Querschnitt sankrecht
3207U1
zur Ablenkebene größer wird, wenn der Ablenkwinkel größer wird, und eine Korrekturwirkung für die Bildebene in positiver Richtung hervorgerufen wird. . 5
Wenn ferner das Verhältnis f /f , der Brennweite f der Einzellinse 5 mit einer torisch'en Fläche im Querschnitt parallel zur Ablenkebene und der Brennweite f , der Einzellinse 5 im Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene einen Wert kleiner als 5,0 hat, wird es möglich, die Verzerrungs- bzw. Verzeichnungscharakteristik in der Ablenkebene gut zu korrigieren.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist, daß in dem Querschnitt, !5 der dj_e optische Achse enthält und senkrecht zur Ablenkebene ist, die Form der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche wünschenswerterweise der einer Meniskus-Einzellinse mit einer Fläche positiver Brechkraft auf der Seite des abzutastenden Materials 6 und mit positiver Gesamtbrechkraft sein sollte. Dies hat die Wirkung, daß in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene die Position des Haupt-'punktes des aus der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche bestehenden zusammengesetzten Systems nahe an das abzutastende Material gebracht wird; infolge hiervon wird es möglich, das gesamte Linsensystem, nahe an das Ablenkelement zu bringen, so daß das optische System kompakt wird. Nimmmt man an, daß die Brennweiten des zusammengesetzten Systems im Querschnitt parallel zur Ablenkebene und im Querschnitt senkrecht zur
Ablenkebcne f und f sind, so wird die vorstehend erläuterte Wirkung groß, wenn die Bedingung
4,0 «e (f /fv) < 5,4
erfüllt ist.
Der gewünschte Wert des Verzeichnungskoeffizienten (V) ,
der zu korrigieren ist, wird durch die Drehcharakteristik des Ablenkelements 3 bestimmt.
Wenn das Ablenkelement 3 mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit gedreht wird, ist der Wert des Verzeichnungskoeffizienten V, bei dem sich der durch das Ablenkelement abgelenkte Lichtstrahl mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf der Oberfläche des abzutastenden Materials 6 bewegt:
Wenn das Ablenkelement 3 eine Sinusschwingung ausführt, wie sie durch φ - φ siny t {φ: Drehwinkel, φ'. Amplitude,' u>: Winkelfrequenz und t1. Zeit) »ist der Wert des Verzeichnungskoeffizienten, bei dem sich der durch das Ablenkelement 3 abgelenkte Lichtstrahl mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf der Oberfläche des abzutastenden Materials 6 bewegt: V = -| (1 - ) .
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht nicht die Bedingung, daß der Lichtstrahl zwischen der sphärischen Einzellinse 4 und dar Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche kollimiert wird; deshalb ist der Freiheitsgrad der Brechkraft der beiden Linsen nicht beschränkt und es kann eine gute Abbildungsqualität und Verzeichnungscharakteristik durch die beiden Linsen erreicht werden.
Im folgenden sollen.Ausfuhrungsbeispiele für das zweite optische Abbildungssystem des erfindungsgemäßen optischen Abtastsystems gezeigt werden. Das zweite optische Abbildungssystem weist in Reihenfolge vom Ablenkelement her eine sphärische Einzellinse 4 und eine Einzellinse mit einer torischen Fläche auf,wobei das Produkt der Krümmung der Fläche der Einzellinse 4, die dem Ablenkelement benachbart ist, und der Krürmiung der Fläche, die dem abzutastenden Material benachbart ist, 0 oder kleiner ist; femer hat die sphärische Einzellinse negative Brechkraft.
Die untenstehenden'Tabellen 1 - 8 zeigen Λusführungsbei-
spiele des erfindungsgemäßen optischen Abbildungssystems (4, 5). . .
Die mit der Bezeichnung (a) versehenen Tabellen geben Linsendaten an. r1 bis r, sind die Krümmungsradien der Linse in der Ebene parallel zur Ablenkebene, während r.. , "" r4 , Krümmungsradien der Linsen in einem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebcne sind (bei der sphärischen Einzellinse 4 ■ist r. = 1- , und r = r2,) ;■ d- ist die axiale Dicke der sphärischen Einzellinse 4, d„ der axiale Luftabstand zwischen der r~-Fläche der sphärischen Einzellinse 4 und der r^-Fläche der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche (dieser Luftabständ ist gleich dem axialen Luftabstand zwischen der r2,-Fläche der sphärischen Einzellinse 4 und der r _,,-Fläche'der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche) ," d., ist die axiale Dicke der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche, n« der Brechungsindex der sphärischen Einzellinse 4 und n~ der Brechungsindex der Einzellinse mit einer torischen Fläche.
Im folgenden sollen die Tabellen mit der Bezeichnung (b) erläutert werden. In einer Ebene par-allel zur Ablenkebene (im folgenden als ebene Ablenkebune· bezeichnet) und. in einem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebehe (im folgenden als senkrechter Querschnitt bezeichnet) ist die Brennweite des zusammengesetzten Systems, das aus der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche besteht, in der Spalte f angegeben. Zu Zwecken der Beschreibung wird die Brennweite in der "ebenen Ablenkebene" als f und die Brennweite in dem "senkrechten Querschnitt" als f bezeichnet. Die Brennweite der Einzellinse 5 mit einer forischen Fläche ist in der Spalte f_ angegeben.
Zu /wi.'i:ki'ii dι..·Γ Bcüchru-ibuiiij wird tlu; liiennwei tu in der
3 2 O 7 4 Λ
"ebenen Ablenkebene" als f und die Brennweite im "senkrechten Querschnitt" als f , bezeichnet. Die rückwärtige Brennweite ist in der Spalte b.f. angegeben. Die Objektentfernung von der ersten Fläche (d.h. der r1 bzw. r-,-Fläche der sphärischen Einzellinse) ist in der Spalte S1 angegeben. In der Spalte Sk1 ist der Abstand von der letzten Fläche (der r. bzw. r.,-Fläche) der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche zu der Gausschen Bildebene angegeben, wenn die Objektentfernung S- ist. Die Spalte ratsächliche Blendenzahl F zeigt die bildsei'tige tatsächliche Blendenzahl, wenn die Objektentfernung S1 ist.
In den Tabellen mit der Bezeichnung (c) ist der Aberrationskoeffizient 3: Ordnung bei Normierung auf f = 1 ir der Ebene parallel zur Ablenkebene angegeben.
In den Tabellen mit der Bezeichnung (d) ist in der Spalte ο der Winkel in Einheiten radian angegeben, den bei Normierung auf f = 1 ein paraxialer Strahl, der auf die r, , Fläche der shärischen Einzellinse 4 mit einer Höhe 1 an der Hauptebene im Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene einfällt, mit der optischen Achse bildet, wenn er auf die r-,, -Fläche der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche auftrifft, wenn er aus der r2,-Fläche der sphärischen Einzellinse 4 ausgetreten ist. Wenn ο ^ 0, bedeutet dies, daß der Lichtstrahl zwischen der r~,-Fläche der sphärischen. Einzellinse 4 und der r-.,-Fläche der Linse 5 mit einer torischen Fläche nicht kollimiert wird.
Tabelle l-(a)
ri ' -320.000 V -320.000 dl 6.00 ni 1.77944
r2
r3		 346.511 V. 346.511 d2 12.59
r4 OO -37.736 d3 5.61 n2 .1.70415
-51.861 V -11.037
Tabelle l-(b)
Ebene
Ablenkebene		 P U-I o fT f5 .65 b.f. 29 3I 09
I 		Sk' .29 Effec
tive
F No.
15 senkrechter
Querschnitt		 f
V 		100. 56 V 73 .38 108. 61 — oo 108 ,46 60.0
20 20. 20 23. 109 100.0
Tabelle l-(c)
I II III IV V 2I-II + IV
11.835 -0.96 6 -0.109 0.424 0.856 0.206
Tabelle l-(d)
6 c max r4/r3 fp/r3 VV f /f
P ν
-0.83 35.80 0.0 0.0 3.6 4.9
Tabelle 2- (a)
Tabelle 2-(b)
rl 103 CO V 103 CO dl 1 .20 ni 1 .64401
r2 .914 -58 .914 d2 17 .94
r3 -33 OO -9 .878 d3 5 .46 n2 1 .48164
•r4 .719 V .633
P f .0 fT 70. 01 b. f. Sl Sk' 39 Effec
tive
F No.
Ebene
Ablenkebene		 fv lOO .23 f T' 23. 10 113 .39 113. 36 60.0
senkrechter"
~Querschnitt		 23 27 .12 -6.29 115. 100.0
Tabelle 2-(c)
I 27 —ι ■ ■
II		 81 III IV V 57 8 2TI I +■IV
26. 3 0.7 -0.261 0.326 0. -0 • 196
Tabelle 2-(d)
ί 6
I		 83 c max 0 l/r3 Γΐ /r3 fT /fT· P /fv
-0. 3 6.57 .0 0 .0 3. 0 4. 3
Tabelle 3-(a)
ri OO V 00 di 1.28 ni ' 1.77944
r2 201.193 , V 201.193 d2 16.24
r3 CO -46i717 d3 5.65 n2 1.59
r4 -45.786 V -10.620
Tabelle 3-(b)
J f P 100.0 f5 fT 77.60 b.f. -6.55 ■Effec-
Sk1 tive
F No.		 60.0
j Ebene
Ablenkebene		 V 22.. 14 f T' 22.02 107.67 .
107.67		 100.0
senkrechter
^Querschnitt		 24 .39 108.96
Tabelle 3-(c)
I II ι ι
III j IV ] ·V		 0.423 ι 0.576 2III+IV
13.682 -0.553 -0.170 0.083
Tabelle 3-(d)
δ cmax r4/r3 f /r.. VV P ν
-0.81 35.59 0.0 0.0 3.5 '4.5
Tabelle 4-(a)
ri CO V 00 di 3.01 ni i.62
r2 172.421 3Y 172.421 d2 15.08
r3 OO -36.647 d3 5.57 n2 1.72099
r4 -56.240 V -11.475
Tabelle 4-(b)
P f 0 fT f5 .40 b. j- · Sl Sk I Effec
tive
F No.
Ebene
Ablenkebene		 f
V 		100. 34 V 78 .21 106. 59 — OO 106 .59 60.0
τ- ■--·,_
senkrechter
Querschnitt		 21. 21 24. 18 -5.44 107 .43 100.0
Tabelle 4-(c)
I II III IV V 2III+IV
9.669 -1.068 -0.082 0.437 0.590 0.273
Tabelle 4- (d)
δ cmax r4/r3 fp/r3 fT/fT· f /f
P ν
-0.82 35.61 0.0 0.0 3.7 4.7
Tabelle 5-(a)
-140.957
-34.880
r3'
-140.957
-50.987 -9.-218
2 .38 ni 1 .79292
15 .92
7 .32 n2 1 .483
Tabelle 5-(b)
■P
"■p 		f .0 f5 C 72 .22 b. f. Sl Sk I Effec
tive
F Ko. .
Ebene
Ablenkebene1 		V 100 .93 22 .04 112. 33 -OO 112 .33 60.0
senkrechter
Querschnitt		 21 25. 75 -4.55 113 .80 100.0
Tabelle 5-(c)'
I 0 II ■ -0 III 0 IV 0 V 2III+IV
24 .956 .395 .192 .430 .579 0.046
Tabelle 5-(d)
S emax r4/r3 fp/r3 VV f /f
P ν
-0,82 35.46 0.0 0.0 3.3 4.6
Tabelle 6-(a)
ri -116.570 V -116.570 dl 3.70 ni 1.77944
r2 OO OO d2 13.20
r3 OO -49.871 d3 5.31 n2 1.59
r4 -39.762 -10.274
Tabelle 6-(b)
f
P		 f 0 fT f5 .39 b. f. -QO Sk I Effec
tive
F No.
' Ebene
Ablenkebenö		 V 100. 12 V 67 .89 112. 46 -6.71 112 .46 60.0
senkrechter "
Querschnitt		 21. 20 24. 67 112 .35 100.0
Tabelle 6-(c)
I II III IV V !2III+IV -0.066
20.676 0.165 -0.208 j 0.350 0.588
Tabelle 6-(d)
δ 84 emax r 4 /r 3 f P /r 3 fT /f T r f P /fv
• 36.52 0 .0 0 .0 3 .2 4 .7
-O
Tabelle 7-(a)
ri -96. 074 V -96 .074 di 4. 99 ni 1 .62
r2 OO V CXt d2 12. 46
r3 00 V -44 .132 d3 5. 67 n2 1 .67429
r4 -45. 987 V -11 .174
Tabelle 7-(b)
P sz f 0 ■ f5 20 b . i. . Sl . Sk' 21 Effec
tive
F No.
Ebene
Ablenkebene		 100. 88 75 112 .21 — 00 112. 67 60.0
senkrechter"
Querschnitt		 20. 24 .62 -5.93 112. 100.0
68.
20.
. Tabelle 7-(c)
I II III IV V 2III+IV
16.091 -0.235 -0.147 0.330 0.612 0.036
Tabelle 7-(d)
6
~öTcT4~		 emax
36737~		 r4/r3 Vr3 VV Vfv
0.0 0.0 3.3 4.8
Tabelle 8-(a)
rl -107 .628 ri I -107 .628 di 3. 03 —j ... ni ι .79
r2 4054 .369 r2 I 4054 .369 d2 13. 89
r3 1273 .393 r3 f -4 0 .447 d3 6. 53 n2 ,1 .49237
r4 -33 .052 r4 t -8 .383
Tabelle 8-(b)
f
P		 f .0 V f5 .54 b .f. Sl Sk1 83 Effec
tive
■ F"No - .
Ebene
Ablenkebene		 V 100 .04 65 .13 114 .83 114. 60 60.0 !
senkrechter
Querschnitt		 20 20 24 .24
,—		 -3.72
 116. 100.0
Tabelle 8-(c)
Tabelle 8-(d)
δ craax r4/r3 Vr3 fT/fT- f /f
P ν
-0.85 36.385 -0.02.6 0.079 3.3 5.0
-ZiI-
Wie in Figur 4 gezeigt, ist der Winkel, den die gestrichelt dargestellte Normale der r3-Fläche am Schnittpunkt zwischen dem abgelenkten. Hauptstrahl in der Ebene parallel zu der Ablenkebene und der r-^-Fläche der Einzellinse 5 mit der torischen Fläche mit dem Hauptstrahl bildet, £ (Einheit: Grad; die positive Richtung wird entgegen dem' Uhrzeigersinn gezählt); der Winkel £ , der der maximalen .Bildhöhe (= 0,6 · f ) entspricht, wird als C bezeichnet. Die Beziehung zwischen £· und der Bildhöhe bei den in Tabelle 1-(a)-(d) gezeigten Ausführungsbeispielen ist in Figur 5 dargestellt.
Wie in Figur 5 gezeigt, nimmt bei dem in Tabelle 1 gezeigten Ausführungsbeispiel £ zu, wenn die Bildhöhe zunimmt. Dies bedeutet, daß, wenn der einfallende Sichtwinkel zunimmt, die r~,-Fläche der Linse 5 mit der torischen Fläche eine starke Brechkraft für den Lichtstrahl einschließlich des Hauptstrahls und im Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene verglichen mit dem Fall des axialen Lichtstrahls hat; durch diese Wirkung verbunden mit der der r,-Fläche der Linse 5 mit der torischen Fläche ist es vorteilhaft für die Korrektur der Bildfeldkrümmung, daß bewirkt wird, daß der in diesem. Querschnitt abgelenkte Lichtstrahl einen guten Abbildungsfleck auf dem abzutastenden Material 6 bildet, und daß das gesamte optische System anschließend an die Ablenkebene eine Verzeichnungscharakteristik hat, die eine gleichförmige Abtastgeschwindigkeit auf der abzutastenden Oberfläche in der Ebene parallel zu der Ablonkebene
° hervorruft, sowie die Wirkung, Neigungen bzw. Verkippungen im Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene zu korrigieren.
· Figur 6A zeigt den Linsenaufbau des Ausführungsbeispiels ■ gemäß Tabelle 1 in der Ebene parallel zur Ablenkebene, und .Figur 6B den Linsenaufbau dieses Ausführungsbeispiels in dem Querschnitt senkrecht zu Ablenkebene. Figur 7A zeigt die Bildfehler dieses Ausführungsbeispiels in der Ebene parallel zur Ablenkebene und Figur 7B in dem Querschnitt
— 29 —
1
senkrecht zur Ablenkebene. "In Figur 7A ist LIN eine Größe, die die Linearität darstellt und die ausgedrückt wird als
y'-f · Q
Linearität = 2 χ 100 (y1: Bildhöhe)
fP · β
Bei den Aberrationskurven der Figuren 7 A und 7B ist, wie in der Spalte Sk1 der Tabellen (b) dargestellt ist, der Ab-1^ stand von der letzten Fläche (der r4~Fläche oder der r.,-Fläche) der Einzellinse 5 mit der torischen Fläche zu der Gausschen Bildebene in den entsprechenden Ebenen unterschiedlich.
Die in den Tabellen 1—4 gezeigten. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erfüllen beispielsweise die durch die folgenden Parameter dargestellten Entwurfsspezifikationen. Dies bedeutet, daß, wenn der Strahl in einem Zustand ist, in dem die Intensitätsverteilung über den
Querschnitt des Strahls eine Gauss-Verteilung ist, und in der ferner keine Abflachung abgebildet wird, die verwendete Wellenlänge auf 800 nm und die effektive Blendenzahl in den Querschnitt parallel zur Ablenkebene auf 6 0 eingestellt sind, der zulässige Wert Δ χ der Schärfentiefe /[ χ = 3,7 mm. Wenn folglich die Brennweite f des Gesamtsystems, das aus der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 mit einer torischen Fläche besteht, im Querschnitt parallel zur Ablenkebene 100 mm ist, erhält man aus Gleichung (3), das I21II+IV [ = 0.56 ist, damit die meridionale BiId- · , , ,
feldkrümmung /IM erfüllt [ÄM.[ = 3 ,.7 mm.
Wenn bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung gemäß den Tabellen 1-4 die Beziehung zwischen dem Krümmungsradius r7 der ablenkGlcmontr;oit.icjen Fläche der ->
Einzellinse 5 mit der torischen Fläche und dem Krümmungsradius r, der Fläche der Einzellinse, die dem abzutastenden Material benachbart ist, in der Ebene parallel zu der
Ablenkebene (1/rJ > (Vr4) ist, und wenn die Beziehung zwischen der Brennweite f des Gesamtsystems,'das aus der sphärischen Einzellinse 4 und der Einzellinse 5 mit der torischen Fläche besteht, in der Ebene parallel zu der Ablenkebene und der Brennweite des Gesamtsystems in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene ist:
4,0 < (fp/fv) ^5,4
so hat das optische Abtastsysem der vorliegenden Erfindung eine Verzeichnungscharakteristik, daß eine Abtastung mit gleichförmiger Geschwindigkeit auf dem abzutastenden Material 6 in einer Ebene parallel zu der Ablenkebene erfolgt; ferner hat das optische Abtastsystem eine Neigungsbzw. Verkippungskorrekturwirkung in dem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene.
Aus der vorstehenden Beschreibung erhält man, daß das Vorzeichen des Krümmungsradius positiv ist, wenn die Fläche konvex zum Ablenkelement ist und negativ im umgekehrten Fall.
Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Abtastsystems bei Anwendung in einem Laserstrahldrucker. Gemäß Figur 8 wird der von einem Laseroszillator 11 erreqte Laserstrahl über einen Reflexionsspiegel 12 zur Eintrittsöffnung eines Modulators 13 gerichtet. In dem Modulator 13 wird der Laserstrahl mit einem aufzuzeichnenden Informationssignal moduliert,· und anschließend bewirkt, daß er ein Linearbild orthogonal zur Drehachse 15a eines Ablenkelements 15 nahe der Ablenk- und Reflexioriüfläche des Ablenkelements aufgrund eines Linearbild-Erzeugungssystems 14, das beispielsweise eine ^° Zylinderlinse aufweist, bildet. Der von dem Ablenkelement 15 abgelenkte Strahl wird auf eine photoempfindliche Trommel 17 durch eine Abbildungslinsensystem 16 abgebildet, das die vorstehend beschriebene sphärische Einzellinse 16a
und eine torische Einzellinse 16b aufweist; der abgelenkte Strahl tastet die fotoempfindliche Trommel .17 mit gleichförmiger Geschwindigkeit ab. Bezugszeichen 18 bezeichnet einen ersten Coronalader und Bezugszeichen 19 einen AC-Corona-Entlader. Beide formen einen Teil eines elektrofotographischen Prozesses.·
Der Laseroszillator 11"kann eine Lichtquelleneinrichtung sein, die einen selbstmodulierten Halbleiterlaser und ein optisches Strahl-Umbildungssystem zur Korrektur des Strahl-Querschnittes des Laserlichts des Halbleiterlaser^ aufweist, das den Leiserstrahl in ein afokales Lichtbündel umwandelt.
15
Bei der vorstehend beschriebenen Anwendung ist es nicht immer erforderlich, daß der Lichtstrahl, der in die sphä-■ rische Einzellinse 16a in einer Ebene parallel zu der Ablenkebene eintritt, ein Parallellichtstrahl ist, sondern *
er kann auch ein divergenter oder ein konvergenter Lichtstrahl sein; den Lichtstrahl nahe der Reflexionsfläche des Ablenkelements in einem Querschnitt senkrecht zur Ablenkebene abzubilden, kann leicht dadurch erreicht werden, daß die Lichtquelleneinrichtung 11 eine Lichtquelle und eine Kondensoreinrichtung sowie eine Erzeugungseinrichtung 14 für ein Linearbild aufweist.
Wenn bei der vorstehend beschriebenen Anwendung als Lichtquelle beispielsweise ein Halbleiterlaser, bei der der Lichtemissionswinkel in zwei zueinander senkrechten Ebenen unterschiedlich ist, .verwendet wird, und wenn ein rotationssymmetrisches optisches System als Erzeugungssystem 14 für ein Linearbild unter Verwendung der Tatsache vex-"
' wendet wird, daß die Lichtemissionspunkte in zwei zueinan-35
der senkrechten Ebenen unterschiedlich sind (da dies äquivalent zu der Tatsache ist, daß der Objektpunkt eine Astigmatismusdifferenz in zwei zueinander senkrechten
_ yi -
.Ebenen hat), ist es möglich/ den Lichtstrahl nahe der Reflexionsfläche des Ablenkelements 15 in dem. Querschnitt senkrecht zur. Ablenkebene abzubilden und zu bewirken, daß ein divergenter oder konvergenter Lichtstrahl in die sphärische Einzellinse 16a in der Ebene parallel zu der Ablenkebene eintritt.
Beschrieben wird ein optisches Abtastsystem mit einer Neigungs- bzw. l/erkippungs- Korrektur funktion, das eine Lichtstrahl - Erzeugungseinrichtung, eine Ablenkeinrichtung zum Ablenken des Lichtstrahls der Lichtstrahl-Erz eu gun cjs vorrichtung in vorgegebener Richtung, ein erstes optisches System, das zwischen der
Lichtstrahl-Erzeugungseinrichtung und dem Ablenkelement zur Erzeugung eines Linearbildes des Lichtstrahls der Lichtstrahl-Erzeugungseiririchtung nahe der AbJonk- und Re Γ.1 ex i ans f lache der Ablenkeinrichtung, und ein zweites optisches System aufweist,
das zwischen der Ablenkeinrichtung und einem abzutastenden Material-zur Abbildung des von der Ablenkeinrichtung abgelenkten Lichtstrahls auf dem abzutastenden Material angeordnet ist. Das zweite optische
System weist in Reihenfolge von der Seite des Ab-25
.1. cnkel cm en ts eint; sphärische Einzellinse und eine L ι uze 1 1 i insu mit oinivr tori sehen Fläche auf. Das Produkt der Krümmungen der Fläche der sphärischen Einzellinse, die dem Ablenkelement benachbart ist, und der Fläche der sphärischen Einzellinse die dem abzutastenden Material benachbart ist, ist Null oder kleiner.

Claims (8)

TlrrrN-ri^c? — Rim ι im/-» — "" fcTv».i μ r-* * "" ' Patentanwälte und IEDTKE - DUHLlNG ~- ftjfclNE : - Vertreter beim EPA λ ΓΙ /-ι-"—-- '.."".."■ '.- Dipl.-Ing. H. Tiedtke V5IRUPE - nELLMANN " V3RAMS Dipl.-Chem. G.Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne 32074Λ1 Dipl.-Ing. P Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Bavariaring4, Postfach 20 24C 8000 München Tel.: 0 89-539653 Telex: 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent Münche -2. März 1982 DE 19 30 PATENTANSPRÜCHE
1. Optisches Abtastsystem mit einer Neigungs- bzw. Verkippungs-Korrekturfunktion, gekennzeichnet durch eine Einrichtung. (1), die einen Lichtstrahl liefert, eine Einrichtung (3)f die den Lichtstrahl der den Lichtstrahl liefernden Einrichtung in einer vorgegebenen Richtung ablenkt, eine erste optische Einrichtung (2), die zwischen der einen Lichtstrahl liefernden Einrichtung (1) und der Ablenkeinrichtung (3) angeordnet ist, um den Lichtstrahl der Einrichtung (1) linear nahe der Ablenk- und Reflexionsfläche der Ablenkeinrichtung auszubilden, und eine zweite optiche.Einrichtung (4,5), die zwischen der Ablenkeinrichtung und dem abzutastenden Material (6) angeordnet ist, um den von der Ablenkeinrichtung abgelenkten Lichtstrahl auf dem abzutastenden Material abzubilden, und die in Reihenfolge von der Seite der Ablenkeirichtung her eine sphärische Einzellinse (4) und eine Einzellinse (5) mit einer torischen Fläche aufweist, wobei das Produkt der Krümmung der Fläche der sphärischen Einzellinse, der Ablenkeinrichtung benachbart ist, und der Krümmung der Fläche der sphärischen Einzellinse, die dem abzutastenden Material benachbart ist, nahezu 0 oder kleiner ist.
Prnl',..lii> !Unk [Mil'i. h" .Mm Ml.UMl ln.'-.illli'l HnIiK IMlIIIi hi'IU M" νΥ.\'Μ\ΛΛ I'.. .Im ll"· k I Mut» I1..111 l'l.i (,/Il .Ii IK. I
'·-*-■ "-:·" ■ 32Ü7441
2. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Einzllinse eine bikonkave Linse ist.
3. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Einzellinse eine plankonkave Linse ist.
4. Optisches Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fläche der Einzellinse mit einer torischen Fläche eine Fläche mit negativer Brechkraft in einer Ebene ist, die die optische Achse enthält und senkrecht zu der Abienkebene ist.
5. Optisches Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene parallel zu der Ablenkebene der Wert der Krümmung der ablenkelementseitigen Fläche der Einzellinse mit einer torischen Fläche .angenähert 0 ist.
•6. Optisches Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennweite f„ der Einzellinse mit einer torischen Fläche in einer Ebene parallel zu der Ablenkebene und die Brennweite fT, der Einzellinse mit einer torischen Fläche in einer Ebene senkrecht zu der Ablenkebene die Beziehung erfüllen: f /f 4vn ·
7. Optisches Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene, die die optische Achse enthält und senkrecht zu der Ablenkebene ist, die Einzellinse mit einer torischen Fläche die Form einer Meniskuslinse hat, dornn konvexe Fläche zu dem abzutastenden Material zeigt.
8. Optisches Abtastsystem mit einer Neigungs- bzw. Verkippungskorrekturfunktion, gekennzeichnet durch einen
·
Lichtquellenteil (l)yder einen Abtastlichtstrahl liefert, ein Ablenkelement (3), das den Lichtstrahl des Lichtquellenteils in vorgegebener Richtung ablenkt,
ein erstes optisches anamorphotisches System, das zwi-5
sehen dem Lichtquellenteil und dem Ablenkelement angeordnet ist, um den Lichtstrahl des Lichtquellenteils linear nahe der Ablenk- und Reflexionsfläche (3a) des . Ablenkelement^ auszubilden, und ein zweites anamorphotisches optisches System (4,5), das zwischen dem Ablenkelement und dem abzutastenden Material (6) angeordnet ist, urn den Lichtstrahl des Ablenkelements auf dem abzutastenden Material abzubilden, und das in reihenfolge von der Seite des Ablenkelements eine sphäri-
Ί _ sehe Einzellinse (4) und eine Einzellinse (5) mit einer torischen Fläche aufweist, wobei das Produkt der Krümmungen der beiden Flächen der sphärischen Einzellinse 0 oder kleiner ist, der Krümmungsradius ro der Fläche der torischen Einzellinse, die dem Ablenkelement be-
_n nachbart ist, und der Krümmungsradius r4 der Fläche der torischen Einzellinse, die dem abzutastenden Material benachbart ist, die Bedingung
l/r3>l/r4
in einer Ebene parallel zu der Ablenkebene erfüllen,
og und die Brennweite f des zweiten anamorphotischen op-. tischen Systems in einer Ebene parallel zu der Ablenkebene und die Brennweite f des zweiten anamorphotischen optischen Systems in einer Ebene senkrecht zu der Ablenkebene die Bedingung erfüllen:
4,0 <fp/fv< 5,4
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