DE4029257A1

DE4029257A1 - Optisches abtastsystem

Info

Publication number: DE4029257A1
Application number: DE4029257A
Authority: DE
Inventors: Akira Morimoto
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1991-03-28
Also published as: US5327280A; JPH03174113A; JP2608801B2

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Abtastsystem zum Bewegen eines Laserstrahles über eine Abtastfläche zum Formen eines Musters auf dieser. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem derartigen System, das in der Lage ist, die Feldkrümmung zu verringern.

Die Japanische Offenlegungsschrift SHO 63-146015 be schreibt ein optisches Abtastsystem mit einem anamor photischen optischen System. Ein von einer Lichtquelle ausgesandter Laserstrahl wird auf einer Hilfsabtastebe ne mit einem anamorphotischen optischen System abgebil det, um so die Auswirkung eines Kippfehlers der Refle xionsflächen eines als Ablenkeinrichtung verwendeten polygonalen Spiegels zu korrigieren.

Da das in der vorstehend genannten Druckschrift be schriebene optische System eine hohe positive Leistung in der Hilfsabtastrichtung hat, um den Lichtstrahl zeitweilig auf der reflektierenden Fläche abzubilden, nähert sich der Brennpunkt des Laserstrahles mit f R Objektiv an. Um die Feldkrümmung zu korrigieren, kann vorgesehen sein, daß eine Zylinderfläche oder eine To rusfläche mit einer negativen Krümmung in der Hilfsab tastebene zusätzlich zu den anderen Linsen verwendet wird.

Da bei einem optischen System, das einen polygonalen Spiegel als Abtastdeflektor verwendet, der Radius des polygonalen Spiegels relativ groß, kann die Feldkrüm mung durch eine Änderung des Ablenkpunktes auf dem po lygonalen Spiegel korrigiert werden. Wenn eine Anzahl von reflektierenden Oberflächen fest vorgegeben ist, variiert der Betrag der Änderung des Ablenkpunktes mit dem Radius des polygonalen Spiegels.

Wenn jedoch die negative Brechkraft oder Leistung in der Hilfsabtastrichtung groß gemacht wird, ist es tat sächlich möglich, auf günstige Weise die Feldkrümmung zu korrigieren, wogegen die Wellenaberration in der Schrägrichtung verschlechtert wird, so daß man eine verschlechterte Punktform erhält.

Da ferner in einem allgemeinen optischen Abtastsystem wie beispielsweise einem Laserstrahldrucker der Laser strahl auf den polygonalen Spiegel aus einer Richtung einfällt, die von der optischen Achse des Abtastobjek tivs verschieden ist, verändert sich der Ablenkpunkt der reflektierenden Oberfläche des polygonalen Spiegels asymmetrisch bezüglich der optischen Achse. Daher tritt das Problem auf, daß die Feldkrümmung auf der Abtast oberfläche asymmetrisch wird und daß eine Korrektur mit einem bezüglich der optischen Achse symmetrisch Ob jektiv nicht durchgeführt werden kann. Je größer der Radius ist, desto kleiner ist die Feldkrümmung. Je grö ßer jedoch der Radius ist, um so größer ist auch die Asymmetrie.

Dieses Problem tritt ersichtlich in Systemen mit hoher Genauigkeit und einem weiten Abtastbereich auf.

So benötigt man beispielsweise in einem Laserarbeitsge rät, das eine hohe Genauigkeit der Punktdichte von 1000 Punkten/Inch oder mehr erfordert, ein Linsensystem mit einer F-Zahl von ca. 1 : 25 bis 1 : 35, um den Punktdurch messer auf ca. 30 µm zu reduzieren. Dabei nimmt die Bildqualität aufgrund der Wellenaberration in der Schrägrichtung in signifikanter Weise ab.

Auch haben einige Laserarbeitsgeräte, die beispielswei se zum Drucken von Poster verwendet werden, einen Ab tastbereich von ca.600 mm oder mehr. Da die Brennweite des Linsensystems lang wird, ist es sehr schwierig, die Wellenfrontaberration und die Feldkrümmung in günstiger Weise zu korrigieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermei dung der vorstehend beschriebenen Nachteile, ein opti sches Abtastsystem anzugeben, bei dem die Feldkrümmung korrigiert wird, während die negative Brechkraft der Zylinderfläche oder Torusfläche und die Veränderung des Ablenkpunktes reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im An spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dementsprechend umfaßt das erfindungsgemäße optische Abtastsystem eine Laserlichtquelle, einen Abtastdeflek tor zum Ablenken eines von der Laserlichtquelle ausge sandten Laserstrahles, ein Abtastobjektiv zum Fokussie ren des abgelenkten Lichtes auf eine Abtastfläche, und ein Brennpunktänderungselement zur Änderung eines Brennpunktes in der Weise, daß die Feldkrümmung redu ziert wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbin dung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein perspektivische, teilweise schemati sche Darstellung des optischen Abtastsy tems zur Erläuterung einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Wirkungsweise eines Brennpunktände rungselementes gemäß der vorliegenden Er findung.

Fig. 3(a) und (b) Diagramme einer Hauptabtastfläche und einer Hilfsabtastfläche für die erste Aus führungsform,

Fig. 4 Aberrationsdiagramme der ersten Ausfüh rungsform,

Fig. 5 Aberrationsdiagramme einer zweiten Aus führungsform,

Fig. 6(a) und (b) Diagramme einer Hauptabtastfläche und einer Hilfsabtastfläche gemäß einer drit ten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 7 Aberrationsdiagramme der dritten Ausfüh rungsform,

Fig. 8 Aberrationsdiagramme der vierten Ausfüh rungsform,

Fig. 9 ein Diagramm einer Hauptabtastebene einer fünften Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 10 Aberrationsdiagramme der fünften Ausfüh rungsform,

Fig. 11 ein Diagramm einer Hauptabtastebene einer sechsten Ausführungsform und

Fig. 12 Aberrationsdiagramme der sechsten Ausfüh rungsform.

Erste Ausführungsform

Zunächst wird die Anordnung der optischen Elemente des Gerätes unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschrieben.

Das dargestellte optische System umfaßt einen Halblei terlaser 10 als Lichtquelle, eine Kollimatorlinse 11 zum Sammeln eines divergenten Lichtstrahles, der von dem Halbleiterlaser 10 ausgesandt wird, einem Spiegel 12 zur Reflexion des kollimierten Laserstrahls, eine Zylinderlinse 12, die als Abbildungslinse zur Abbildung des kollimierten Lichtstrahles in Form einer Linie dient, einen Prismenblock 20, der als Brennpunktände rungselement dient, einen schlitz- oder streifenför migen Spiegel 21, der innerhalb des Prismenblocks 20 angeordnet ist und mit dem linienförmigen Bild des Strahles hinter der Zylinderlinse 13 zusammenfällt, einen polygonalen Spiegel 30, der als Abtastdeflektor zum Reflektieren und Ablenken eines von dem schlitzför migen Spiegel 21 reflektierten Lichtstrahles dient, und ein anamorphotisches f R Objektiv 40, das als Abtastob jektiv zum Fokussieren eines von dem polygonalen Spie gel 30 reflektierten Lichtstrahles auf eine Abtastflä che dient, um auf dieser ein punktförmiges Bild zu for men.

Zum besseren Verständnis wird in der folgenden Be schreibung eine Ebene, auf der ein Lichtstrahl durch den polygonalen Spiegel 30 bewegt wird, als Hauptab tastebene bezeichnet, während eine zu der Hauptab tastebene senkrechte Ebene, welche eine optische Achse des Abtastobjektivs enthält, als Hilfsabtastebene be zeichnet wird.

Der Prismenblock 20 hat die Form eines rechteckigen Parallelepipeds und besteht aus einem dreieckigen Pris ma 23, und einem trapezförmigen Prisma 23, die mitein ander verkittet sind. Ein schlitz- oder streifenförmi ger Spiegel 21 dient als totalreflektierender Spiegel. Er ist unter Verwendung einer Vakuumaufdampftechnik hergestellt. Der Winkel des Schlitzspiegels 21 bezüg lich der Hauptabtastebene beträgt ca. 45°.

Der von dem Halbleiterlaser 10 ausgesandte divergieren de Lichtstrahl wird gesammelt und anschließend in Form eines linienförmigen Bildes, das senkrecht zur Hilfs abtastebene gerichtet ist, von der Zylinderlinse 13 ab gebildet. Da der schlitzförmige Spiegel 21 derart ange ordnet ist, daß der mit dem Linienbild des Lichtstrahles zusammenfällt, wird der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl auf den schlitzförmigen Spiegel abgebildet, wobei gleichzeitig die gesamte Lichtmenge von diesem Spiegel 21 reflektiert und in Richtung auf den polygo nalen Spiegel 30 entlang der optischen Achse des f R Objektivs 40 gesandt wird.

Der von dem polygonalen Spiegel 30 reflektierte und ab gelenkte Lichtstrahl erreicht den Prismenblock 20 mit einer gewissen Spreizung. Der größte Teil des Licht strahles fällt nach dem Passieren der den schlitzförmi gen Spiegel 21 umgebenden Abschnitte auf das f R Objek tiv 40 und bildet einen Punkt auf einer nicht darge stellten Abtastfläche.

Der schlitz- oder stabförmige Spiegel 21 zeigt keine Änderung des Durchlaßvermögens herrührend von einer Änderung des Drehwinkels des polygonalen Spiegels 30 und hat keine Änderung der Punktintensität herrührend von der Bildhöhe auf der Abtastfläche. In der vor liegenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "Bild höhe" einen Abstand von der optischen Achse. Wenn ein Polarisationsstrahlteiler anstelle des Prismenblockes 20 verwendet wird, verändert sich die Durchlässigkeit beim Übergang von dem mittleren Bereich zum Randbereich, und es tritt eine Irregularität der Lichtmenge auf der Abtastfläche auf.

Im weiteren wird das Prinzip der Änderung des Ablenk punktes des polygonalen Spiegels 30 und der Verschie bung des Brennpunktes, die durch den Prismenblock 20 hervorgerufen wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 er läutert. In der Fig. 2 ist ein entlang der optischen Achse des f R Objektivs verlaufender Strahl darge stellt.

Wenn ein von dem polygonalen Spiegel 30 reflektierter Lichtstrahl einen Abtastwinkel R bezüglich der opti schen Achse des f R Objektivs hat, wird der polygonale Spiegel um R/2 bezüglich eines Zustandes verdreht, in dem die reflektierenden Oberfläche des polygonalen Spie gels senkrecht zur optischen Achse gerichtet ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Schnittpunkt zwischen der reflektierenden Fläche und dem einfallenden Strahl aus einem Referenzablenkpunkt, der einem Zustand ent spricht, in dem die reflektierenden Oberfläche senkrecht zur optischen Achse gerichtet ist, um den nachfolgenden Be trag Δ verschoben:

dabei bezeichnet r den Radius eines einbeschriebenen Kreises. Der Objektabstand wird in Richtung der opti schen Achse um den folgenden Betrag S1 bezüglich eines Falles verkürzt, in dem der Ablenkpunkt nicht verändert wird:

S1=Δ · (1+cosR).

Um eine Korrektur der Feldkrümmung, die durch eine Än derung des Ablenkpunktes auf dem polygonalen Spiegel hervorgerufen wird, zu erreichen, ist es wünschenswert, die Bedingung r <0,05fy zu erfüllen, in der r der Ra dius des einbeschriebenen Kreises des polygonalen Spiegels und fy die Brennweite des f R Objektivs in der Hauptabtastrichtung bezeichnen. Diese Bedingung gilt nur für die vorliegende Ausführungsform.

Der von dem polygonalen Spiegel in Richtung auf das f R Objektiv ausgehende Lichtstrahl ist ein paralleler Strahl in der Hauptabtastebene, jedoch ein divergenter Lichtstrahl in der Hilfsabtastebene. Aus dem vorstehend genannten Grund beeinflußt der im optischen Weg ange ordnete Prismenblock 20 den Lichtstrahl nicht in der Hauptabtastebene. Er wirkt sich jedoch auf den Licht strahl in der Weise aus, daß er den Brennpunkt in Ab hängigkeit des Einfallwinkels in der Hilfsabtastebene verschiebt.

Die optische Weglänge einer planparallelen Platte mit dem Brechungsindex n und der Dicke d ist gegenüber dem optischen Weg in Luft um den Betrag d/n geändert. In folgedessen erfolgt beim Durchtritt eines Strahles durch eine planparallele Platte eine Verschiebung des Brennpunktes um den Betrag (d · (n-1))/n zwischen dem Fall, in dem die planparallele Platte in den optischen Weg eines konvergierenden oder divergierenden Licht strahles eingesetzt ist, und dem Fall, wo die planpar allele Platte nicht vorhanden ist.

In der gleichen Weise wirkt der Prismenblock 20, wenn er zwischen dem polygonalen Spiegel und dem f R Objek tiv eingesetzt wird, als planparallele Platte mit der Dicke dF in Richtung der optischen Achse. Die Änderung des optischen Weges eines den Prismenblock 20 durchlau fenden Lichtstrahles beträgt dF/nF bezüglich eines in der Achse verlaufenden Lichtstrahles, wobei nF den Bre chungsindex des Prismenblockes bezeichnet.

Da auf der anderen Seite der außerhalb der Achse verlaufende Lichtstrahl ein sagittaler Lichtstrahl ist, variiert die Längenänderung in dem Prismenblock propor tional zum Brechungsindex. Die Längenänderung des ge brochenen Strahles in dem Prismenblock wird zu

dF/(nF · cosR′) ,

wobei der Brechungswinkel mit R′ bezeichnet ist.

nF · sinR′=sinR

Der auf den Prismenblock unter einem Winkel R einfal lende Strahl durchläuft die durch eine gestrichelte Linie angegebene Strecke, wenn das Prisma nicht vorhan den ist. Wenn der durch die gestrichelte Linie angege bene Strahl auf die optische Achse projiziert wird, er gibt sich die Länge dieser Strecke aus der folgenden Beziehung:

(dF · cosR)/nF · cosR′) .

Daher ergibt sich für den von dem Prismenblock 20 her vorgerufenen Verkürzungsbetrag S2 des optischen Weges bezüglich des in der Achse verlaufenden Strahles fol gende Beziehung:

S2=(dF/nF) (1-(cosR/cosR′)) .

Der Objektabstand in dem Umfangs- oder Randbereich wird um S2 verkürzt.

Das zeigt an, daß sich der Brennpunkt, der von einem Strahl mit dem Abtastwinkel R erzeugt wird, um S1+S2 für die Strahlausbreitungsrichtung verschoben wird, verglichen mit dem Brennpunkt, der von einem in der op tischen Achse verlaufenden Strahl gebildet wird.

Daher wird die Randkrümmung des Feldes annähernd ver bessert, um:

mz²(S1+S2),

wobei die Brechkraft des f R Objektivs in der Hilfsab tastebene mz beträgt.

Um die Feldkrümmung in günstiger Weise zu korrigieren, ist es wünschenswert, daß die folgende Bedingung er füllt ist:

0,05 fy < mz² (S1+S2) < 0,15 fy.

Wenn der Wert unterhalb der unteren Grenze liegt, ist die von dem polygonalen Spiegel und dem Element zur Veränderung des Brennpunktes hervorgerufene Änderung des Objektabstandes klein. Eine ausreichende Korrektur der Feldkrümmung kann nicht erreicht. Wenn die Korrek turverkürzung durch eine Vergrößerung der negativen Brechkraft in der Hilfsabtastebene kompensiert wird, verschlechtert sich die Wellenaberration.

Wenn der Wert dagegen den oberen Grenzwert überschrei tet, wird die von dem polygonalen Spiegel und dem Ele ment zur Änderung des Brennpunktes hervorgerufene Wir kung exzessiv und der polygonale Spiegel und das Brenn punktänderungselement werden unhandlich groß.

Im folgenden wird ein konkretes numerisches Beispiel der ersten Ausführungsform beschrieben. Die Fig. 3(a) und 3(b) zeigen das optische System der ersten Ausfüh rungsform in der Haupt- und der Hilfsabtastebene zur Erläuterung der numerischen Werte.

Die Tabellen 1 und 2 zeigen die numerischen Konstruk tionen und Daten für die erste Ausführungsform, wobei Tabelle 1 den Aufbau der Zylinderlinse und Tabelle 2 den Aufbau des f R Objektivs betrifft. Dieses Ausfüh rungsbeispiel ist geeignet für den Fall, daß ein Halb leiterlaser mit einer Wellenlänge λ von 780 nm ver wendet wird.

In den Tabellen bezeichnen die Buchstaben ry den Krüm mungsradius in der Hauptabtastebene, rz den Krümmungs radius in der Hilfsabtastebene, fc die Brennweite der Zylinderlinse in der Hilfsabtastebene, fy die Brennwei te des f R Objektivs in der Hauptabtastebene und mz die seitliche Vergrößerung des f R Objektivs in der Hilfs abtastebene.

Die bei dem Aufbau gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auftretende Aberration ist in Fig. 4 dargestellt. Bei diesem optischen System wird zum Ausgleich der Aberra tion der tatsächliche Bildpunkt von dem paraxialen Bildpunkt in der Haupt- und Hilfsabtastrichtung ver schoben. In dem die sphärische Aberration zeigende Dia gramm der Fig. 5 sind numerische Werte einschließlich dieser Verschiebung des Bildpunktes wiedergegeben.

Tabelle 1

fc=100,61

Fläche

Abstand von der Endfläche zum Linienbild: L1=74,03 mm
Geänderte Strecke (air converted distance) von dem Li nienbild zum Bezugsablenkpunkt: L2=28,05 mm
Radius der dem polygonalen Spiegel einbeschriebenen Kreises: r=49 mm
Durch den polygonalen Spiegel hervorgerufene Brenn punktbewegung: S1=2,78 mm
Prismenblockdicke dF=83,6 mm
Brechungsindex des Prismenblockes: nF=1,51072
Brennpunktverschiebung durch das Prisma: S2=3,87 mm
Abstand des Referenzablenkpunktes zur ersten Fläche des f R Objektivs einschließlich des Prismenblockes: e=129,59 mm

Tabelle 2

fy=659,63; mz=3,02; mz² (S1+S2)=0,092 fy

Fläche

Abstand zwischen der Endfläche und der Abtastfläche: fb=763,23 mm

An mindestens einer der Eintritts- oder Austrittsflä chen kann eine gekrümmte Fläche vorgesehen sein, um die Erzeugung von Geisterbildern durch den Prismenblock 20 zu vermeiden.

Zweite Ausführungsform

Die Tabellen 3 und 4 zeigen die Daten einer zweiten Ausführungform der Erfindung, wobei sich Tabelle 3 auf den Aufbau der Zylinderlinse und Tabelle 4 auf den Auf bau des f R Objektivs bezieht. Die Ausführungsform ist geeignet für einen Fall, in dem ein He-Ne Laser mit der Wellenlänge λ=632,8 nm als Lichtquelle anstelle des Halbleiterlasers verwendet wird.

Die Anordnung der optischen Elemente ist gleich wie bei der ersten Ausführungsform und daher nicht dargestellt.

Die bei der zweiten Ausführungsform auftretende Aberra tion ist in Fig. 5 dargestellt.

Tabelle 3

fc=99,63

Fläche

Abstand von der Endfläche zum Linienbild: L1=73,15 mm
Geänderte Strecke (air converted distance) von dem Li nienbild zum Bezugsablenkpunkt: L2=27,42 mm
Radius des dem polygonalen Spiegel einbeschriebenen Kreises: r=49 mm
Durch den polygonalen Spiegel hervorgerufene Brenn punktbewegung: S1=2,78 mm
Prismenblockdicke dF=83,6 mm
Brechungsindex des Prismenblockes: nF=1,51462
Brennpunktverschiebung durch das Prisma: S2=3,87 mm
Abstand des Referenzablenkpunktes zur ersten Fläche des f R Objektivs einschließlich des Prismenblockes: e=130,72 mm

Tabelle 4

fy=659,92; mz=3,09; mz² (S1+S2)=0,096 fy

Fläche

Abstand zwischen der Endfläche und der Abtastflä che: fb=764,47 mm

Dritte Ausführungsform

Fig. 6(a) und Fig. 6(b) zeigen die Anordnung des optischen Elementes der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich Fig. 6(a) auf die Hauptabtastebene und Fig. 6(b) auf die Hilfsabtastebene bezieht.

Bei dieser Ausführungsform besteht der Prismenblock 20 aus zwei stabförmigen dreieckigen Prismen 22 und 23, die miteinander verkittet sind.

Die Tabellen 5 und 6 zeigen Konstruktionsdaten der dritten Ausführungsform, wobei die Tabelle 5 die Konstruktionsdaten der Zylinderlinse und die Tabelle 6 die Konstruktionsdaten des f R Objektivs angibt.

Dieses Ausführungsbeispiel ist geeignet für einen Fall, bei dem ein Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge λ=780 nm verwendet wird.

Die bei dieser Konstruktion gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel auftretende Aberration ist in Fig. 7 dargestellt.

Tabelle 5

fc=100,02

Fläche

Abstand der Endfläche von dem Linienbild: L1=80,12 mm
Geänderte Strecke von dem Linienbild zum Bezugsablenkpunkt L2=29,96 mm
Radius des dem polygonalen Spiegel einbeschriebenen Kreises: r=75 mm
Durch den polygonalen Spiegel hervorgerufene Brennpunktverschiebung: S1=4,26 mm
Prismenblockdicke: dF=30,0 mm
Brechungsindex: dF=30,0 mm
Brennpunktverschiebung durch das Prisma: S2=1,41
Abstand vom Bezugsablenkpunkt zur ersten Fläche des fR Objektivs einschließlich des Prismenblockes: e=118,35 mm
Abstand von der Endfläche zur Abtastfläche: fb=751,26 mm

Tabelle 6

fy=659,33; mz=2,84; mz² (S1+S2)=0,069 fy

Fläche

Vierte Ausführungsform

Tabelle 7 und 8 zeigen die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei sich Tabelle 7 auf den Aufbau der Zylinderlinse und Tabelle 8 auf den Aufbau des f R Objektivs bezieht. Diese Ausführungsform ist geeignet für einen Fall, in dem ein He-Ne Laser mit einer Wellenlänge von λ=632,8 nm als Lichtquelle benutzt wird.

Die Anordnung der optischen Elemente ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform und daher nicht dargestellt.

Die bei der vierten Ausführungsform auftretende Aberration ist in Fig. 8 dargestellt.

Tabelle 7

fc=99,11

Fläche

Abstand von der Endfläche zum Linienbild: L1=79,28 mm
Geänderte Strecke (air converted distance) von dem Li nienbild zum Bezugsablenkpunkt: L2=29,96 mm
Radius des dem polygonalen Spiegel einbeschriebenen Kreises: r=75 mm
Durch den polygonalen Spiegel hervorgerufene Brenn punktbewegung: S1=4,26 mm
Prismenblockdicke dF=30,0 mm
Brechungsindex des Prismenblockes: nF=1,77861
Brennpunktverschiebung durch das Prisma: S2=1,40 mm
Abstand des Referenzablenkpunktes zur ersten Fläche des f R Objektivs einschließlich des Prismenblockes: e=116,43 mm

Tabelle 8

fy=659,42; mz=2,87; mz² (S1+S2)=0,071 fy

Fläche

Abstand zwischen der Endfläche und der Abtastfläche: fb=752,86 mm

Fünfte Ausführungsform

Fig. 9 zeigt ein Diagramm einer Hauptabtastebene der fünften Ausführungsform der Erfindung.

Bei dieser Ausführungsform fällt ein von einer Licht quelle ausgesandter Laserlichtstrahl auf den polygona len Spiegel 30 ein. Der einfallende Laserstrahl bildet einen vorbestimmten Winkel mit der optischen Achse des f R Objektivs 40 in der Hauptabtastebene. Daher ändert sich die Lage des Ablenkpunktes asymmetrisch. Da ferner der vier Reflexionsflächen umfassende polygonale Spie gel 30 einen gringeren Radius als die oben genannten Ausführungsformen hat, verringert er die Änderung des Ablenkungspunktes. Der Prismenblock 20 hat einen großen Korrektureffekt hinsichtlich der Krümmung.

Tabelle 9 und 10 zeigen die fünfte Ausführungsform, wobei sich Tabelle 9 den Aufbau der Zylinderlinse und Tabelle 10 auf den Aufbau des f R Objektivs bezieht. Die bei dem Aufbau gemäß der fünften Ausführungsform auftretende Aberration ist in Fig. 10 dargestellt.

Tabelle 9

fc=117,48

Fläche

Abstand von der Endfläche zum Linienbild: L1=107,55 mm
Geänderte Strecke (air converted distance) von dem Li nienbild zum Bezugsablenkpunkt: L2=29,25 mm
Radius des dem polygonalen Spiegel einbeschriebenen Kreises: r=25 mm
Winkel zwischen dem einfallenden Lichtstrahl und der optischen Achse des f R Objektivs: w=-55°
Brennpunktverschiebung durch den polygonalen Spiegel: S1=1,51 mm
Prismenblockdicke: dF=50,0 mm
Brechungsindex: nF=1,51072
Brennpunktverschiebung durch die Prisma: S2=2,47 mm
Abstand des Referenzablenkungspunktes zur ersten Fläche des f R Objektivs einschließlich des Prismenblockes: e=128,07 mm

Tabelle 10

fy=599,60; mz=2,67; mz² (S1+S2)=0,047 fy

Fläche

Abstand von der Endfläche zur Abtastfläche: fb=688,19 mm

Sechste Ausführungsform

Fig. 11 zeigt ein Diagramm der Hauptabtastebene bei einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung.

Bei dieser Ausführungsform ist ein Plattenspiegel 30′, der auf beiden Seiten verspiegelt ist, als Abtastde flektor vorgesehen. Der Radius eines dem Plattenspiegel 30′ einbeschriebenen Kreises ist beinahe 0.

Ein von einer Lichtquelle ausgesandter Laserstrahl fällt auf die Drehachse des polygonalen Spiegel 30. Wenn daher die Dicke des Plattenspiegels 30′ außer Be tracht bleiben kann, fällt der Ablenkpunkt üblicherweise mit der Drehachse zusammen. Das Auftreten der Feld krümmung wird symmetrisch.

Die Tabellen 11 und 12 zeigen die sechste Ausführungs form, wobei die Tabelle 11 die Konstruktionsdaten der Zylinderlinse und Tabelle 12 die Konstruktionsdaten des f R Objektivs enthält. Die bei der sechsten Ausfüh rungsform auftretende Abberation ist in Fig. 12 darge stellt.

Tabelle 11

fc=117,48

Fläche

Abstand von der Endfläche zum Linienbild: L1=107,55 mm
Geänderte Strecke (air converted distance) vom Linien bild zum Bezugsablenkpunkt: L2=28,65 mm
Radius des dem polygonalen Spiegel einbeschriebenen Kreises: r=0
Winkel zwischen dem einfallenden Strahl und der opti schen Achse des f R Objektivs: w=-55°
Brennpunktverschiebung durch den polygonalen Spiegel: S1=0
Prismenblockdicke dF=65,60 mm
Brechungsindex: nF=1,51072
Brennpunktverschiebung durch das Prisma: S2=3,24
Abstand des Referenzablenkpunktes zur ersten Fläche des f R Objektivs einschließlich des Prismenblockes: e=140,36 mm

Tabelle 12

fy=599,22; mz=2,61; mz² (S1+S2)=0,037 fy

Fläche

Abstand von der Endfläche zur Abtastfläche: fb=684,76 mm

Da die Feldkrümmung durch das Brennpunktänderungsele ment korrigiert wird, wie dies vorstehend beschrieben wurde, ist es nicht immer erforderlich, daß die Feld krümmung durch eine Änderung des Ablenkpunktes korri giert wird. Selbst in dem Fall, in dem der Radius des polygonalen Spiegels klein ist, kann die Feldkrümmung korrigiert werden. Daher wird die Asymmetrie der Feld krümmung reduziert und gleichzeitig wird die Feldkrüm mung selbst reduziert.

Claims

1. Optisches Abtastsystem mit einer Laserlichtquelle, einem Abtastdeflektor zum Ablenken eines von der Laserlichtquelle ausgesandten Laserstrahles und ein Abtastobjektiv zur Fokussierung des abgelenk ten Lichtes auf einer Abtastfläche, gekennzeichnet durch ein Element zur Änderung der Brennpunktlage in der Weise, daß die Feldkrümmung reduziert wird.

2. Abtastsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Brennpunktänderungselement zwischen dem Abtastdeflektor und dem Abtastobjektiv ange ordnet ist.

3. Abtastsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Brennpunktänderungselement den Brennpunkt in einem Randbereich der Abtastflä che verglichen mit einem Mittelabschnitt derselben näher zum Abtastobjektiv rückt.

4. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Brennpunktänderungs element die Lage des Brennpunktes in der Hilfsab tastebene verändert.

5. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und der Abtastdeflektor derart angeordnet sind, daß ein Ablenkpunkt auf dem Abtastdeflektor asymmetrisch bezüglich der optischen Achse des Abtastobjektivs verändert wird.

6. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und der Abtastdeflektor derart angeordnet sind, daß ein auf den Abtastdeflektor fallender Laserstrahl einen vorgegebenen Winkel mit der optischen Achse des Abtastobjektivs in der Hauptabtastebene bil det.

7. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und der Abtastdeflektor derart angeordnet sind, daß ein Ablenkpunkt auf dem Abtastdeflektor symmetrisch bezüglich der optischen Achse des Abtastobjektivs geändert wird.

8. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und der Abtastdeflektor derart angeordnet sind, daß der Laserstrahl entlang der optischen Achse des Ab tastobjektivs auf den Abtastdeflektor fällt.

9. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle und der Abtastdeflektor derart angeordnet sind, daß der Ablenkpunkt auf dem Abtastdeflektor festliegt.

10. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß der Abtastdeflektor ein Plattenspiegel mit je einer Spiegelfläche auf bei den Seiten ist.

11. Optisches Abtastsystem mit einer Laserlichtquelle, einem Abtastdeflektor zum Ablenken eines von der Laserlichtquelle ausgesandten Laserstrahls und einem Abtastobjektiv zum Fokussieren des abgelenkten Lichtes auf einer Abtastfläche, ge kennzeichnet durch ein Brennpunktänderungselement zur Änderung der Brennpunktlage in einer Hilfsabtastebene.

12. Abtastsystem nach Anspruch 11, dadurch gekenn zeichnet, daß das Brennpunktänderungselement den Brennpunkt in einem Randbereich der Abtastfläche im Vergleich zum Mittelabschnitt näher an das Abtastobjektiv bringen.

13. Optisches Abtastsystem mit einem Abtastobjektiv zum Fokussieren eines abtastenden Laserstrahls auf einer Abtastfläche, gekennzeichnet durch ein Brennpunktänderungselement zum Verändern der Brennpunktlage auf einer Abtastfläche, wobei die ses Element auf der Einfallseite des Abtastobjektivs angeordnet ist.

14. Abtastsystem nach Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das Brennpunktänderungselement den Brennpunkt in einem Randbereich der Abtastfläche verglichen mit einem mittleren Bereich derselben näher an das Abtastobjektiv bringt.

15. Abtastsystem nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß das Brennpunktänderungselement die Brennpunktlage in die Hilfsabtastebene verändert.

16. Optisches Abtastsystem mit einer Laserlichtquelle, einem Abtastdeflektor zum Ablenken eines von der Laserlichtquelle erzeugten Laserstrahles und einem Abtastobjektiv zum Fokussieren des abgelenkten Lichtes auf einer Abtastfläche, gekennzeichnet durch eine planparallele Platte, die zwischen dem Abtastdeflektor und dem Abtastobjektiv angeordnet ist.

17. Abtastsystem nach Anspruch 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die planparallele Platte zwischen dem Abtastdeflektor und dem Abtastobjektiv ange ordnet ist.

18. Abtastsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die planparal lele Platte einfallende Strahl ein paralleler Strahl in der Hauptabtastebene und ein divergenter Strahl in einer Hilfsabtastebene ist.

19. Optisches Abtastsystem mit einer Laserquelle und einem Abtastobjektiv zum Fokussieren eines abge lenkten Laserstrahles auf einer Abtastfläche, ge kennzeichnet durch einen Plattenspiegel, der auf beiden Seiten eine Spiegelfläche trägt, um den La serstrahl abzulenken.

20. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 19, gekenn zeichnet durch eine planparallele Platte, die zwi schen dem Plattenspiegel und dem Abtastobjektiv angeordnet ist.