DE4304499A1 - - Google Patents
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- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/108—Scanning systems having one or more prisms as scanning elements
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- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf optische Strahlabtaster
und Deflektoren sowie auf Systeme, die den Strahl mit
hoher Genauigkeit leiten und ohne das Querabtast-Posi
tionierfehler auftreten, wodurch eine verbesserte repro
graphische Vorrichtung (Bildschreiber oder Drucker) ge
schaffen wird, und zwar insbesondere eine reprographische
Vorrichtung der Bauart mit interner Trommel.
Die Fortschritte auf dem Gebiet der Bildverarbeitungs-
Software und -Hardware haben eine Nachfrage, für
graphische und künstlerisch-graphische elektronische
Bildsysteme entstehen lassen, die in der Lage sind,
hochqualitative Bilder mit hohen Datenraten zu lesen oder
zu schreiben. Elektronische Bildschreibsysteme sind in
erster Linie erforderlich, um wiederholt kollineare
gerade Linien mit guter Pixel-zu-Pixel-Gleichförmigkeit
und keinen Pixelausfällen zu erzeugen. Die
Bildschreibvorrichtung der Wahl für diese
Leistungserfordernisse ist ein Laserabtastsystem mit
einem fliegenden Punkt ("flying spot"), da der Strahl auf
einen feinen Punkt fokussiert werden kann, um die für mit
hoher Auflösung erfolgenden Abbildanwendungsfälle erfor
derliche hohe Pixeldichte zu erreichen, wobei die Inten
sität von nur einer einzigen Quelle gesteuert werden muß.
Die meisten mit fliegendem Punkt arbeitenden Laserabtast
systeme basieren entweder auf einem Galvanometer, einem
sich drehenden Pentaprisma, einem sich drehendem Polygo
nalspiegel, einem sich drehenden holographischen opti
schen Element (Hologon), oder einem akusto-optischen oder
elektro-optischen Deflektor.
Drehspiegelstrahldeflektorsysteme erfüllten anfangs die
Erfordernisse für graphische Abbildanwendungsfälle nicht,
und zwar wegen Facette-zu-Facette-Nichtgleichförmigkeiten
und/oder einer Dreh- oder Spin-Wobbelbewegung. Das
Problem bei Spiegelfacetten besteht darin, daß sie jeden
Fehler verdoppeln, sei es das Deflektor wobbeln, die
Facetten-Pyramidalausrichtfehler oder die
Facettenoberflächen-Nicht-Flachheit. Somit leidet ein
einzelfacettierter Drehspiegelstrahldeflektor, der auch
als Monogon oder Monofacette bezeichnet werden kann, an
einem Quer- oder Kreuzabtaststrahlfehler infolge von
Änderungen des festen Spiegel Wobbelwinkels, und zwar
hervorgerufen durch Motorlagerungenauigkeiten und/oder
-Vibration. US-Patent 44 75 787 vom 9. Oktober 1984 zeigt,
daß der Kreuzstrahlfehler infolge dieser
Deflektornachteile in einem "Vor-Objektiv"
Deflektorsystem (Abtastlinse folgt Deflektor) eliminiert
werden kann, wenn das Licht zwei Reflektionen in dem
Deflektorelement erfährt. Das genannte US-Patent ′787
zeigt, daß dieser Reflektionszustand erreicht wird durch
Verwendung eines sich drehenden Pentaprismas, eines
Pentaspiegels, eines rechtwinkligen Prismas oder eines
rechtwinkligen Spiegelmonogons.
Die vom Pentaprisma herkommenden Strahlen behalten ihre
Winkelorientierung unabhängig von der Winkeländerung in
dem festen Wobbelwinkel des Pentaprismas, da die Strahlen
innerhalb des Pentaprismasdeflektors zwei Reflexionen er
fahren. Diese beiden Reflexionen erfolgen an Reflexions
oberflächen, die starr miteinander gekoppelt sind und sie
erfahren daher die gleiche winkelmäßige Abweichung, da
die gesamte Pentaprismaorientierung geändert wird, so daß
parallele aus dem Pentaprisma austretende Strahlen durch
eine Linse nach dem Deflektor (Ablenkvorrichtung) zu
einem einzigen Punkt an der Brennebene der Linse
fokussiert werden, wo ein Aufzeichnungs (Drucker)-system
koinzident mit der Oberfläche gemacht wird, an der das
Aufzeichnungsmedium angeordnet ist.
US-PS 48 53 709 zeigt einen Pentaprismadeflektor in einem
Abbildsystem mit einer internen Trommel. Der
Pentaprismadeflektor wird in der Post-oder Nach-Objek
tivbetriebsart (die Fokussierlinse befindet sich vor dem
Deflektor) verwendet, und die in die Position der austre
tenden Strahlen vom Pentaprisma eingeführte versetzte
Versetzung infolge der Änderung des Wobbelwinkels des
Pentaprismas führt eine entsprechende versetzte Verset
zung bei der Abtaststrahlposition (Kreuzabtaststrahl
fehler) an der Bildaufzeichnungsebene ein.
Ein Nachteil des Verfahrens mit dem zwei Reflexionen auf
weisenden Monogon und Pentaprisma besteht darin, daß jede
Spiegeloberfläche der Vorrichtung ungefähr zweimal so
flach sein muß, wie die bei einem Monogon mit einer ein
zigen Reflexionsoberfläche, um die gleiche Wellenfrontge
nauigkeit zu erreichen. Wenn eine durchschnittliche Wel
lenfrontgenauigkeit von λ/4 benötigt wird, so muß jede
Spiegeloberfläche auf eine Oberflächengenauigkeit von
annähernd λ/16 gebracht werden, was teuer ist. Andere
Hauptnachteile des Pentaprismadeflektors sind die fol
genden: die rotationsmäßig nicht symmetrische optische
Geometrie und Massengeometrie bilden Probleme in einer
Rotationsumgebung, und eine ziemlich große Deflektormasse
kann in signifikanter Weise dazu beitragen, dynamische
Änderungen beim Deflektorwobbelwinkel hervorzurufen. Die
dynamische Änderung des Deflektorwobbelns ist noch immer
bedenklich bei dem Pentaprismadeflektor, weil sein "In-
Abtastungsstrahlfehler" (jitter = Zittern) direkt
proportional ist zur Änderung der In-Abtastungskomponente
des Deflektorwobbelns, ob wohl sein
Querabtaststrahlfehler im wesentlichen unempfindlich
gegenüber dieser Änderung ist.
Die rotationsmäßig nicht symmetrische Geometrie des
Pentaprismadeflektors macht es im wesentlichen unmöglich,
das dynamische Gleichgewicht in allen Ebenen des Deflek
tors zu erhalten. Diese Unfähigkeit jede Deflektorebene
ins Gleichgewicht zu bringen, macht es sehr schwer, den
Deflektor mit hohen Rotationsraten zu betreiben, da die
Deflektoranordnung sehr zu Vibrationsproblemen neigt, und
zwar als eine Funktion der Änderung der Deflektordrehra
te. Beispielsweise kann einer Pentaprismadeflektor
anordnung Masse (eine Befestigungsnabe) zur Anordnung
hinzuaddiert werden, um die Anordnung rotationsmäßig
massensymmetrischer zu machen, und wobei eine
Verbesserung bezüglich der Massensymmetrie auftritt, und
zwar bei Vergleich mit dem Pentprisma allein, so bleibt
doch eine Restmassenasymmetrie und daher kann kein
vollständiges dynamisches Gleichgewicht für jede Deflek
toranordnungsebene erreicht werden. Darüber hinaus ist
mehr Masse vorhanden als der anfängliche Pentaprismade
flektor, was beträchtlich zur Größe, Komplexität und den
Kosten des Deflektormotors beiträgt und so die Drehge
schwindigkeit des Deflektors begrenzt.
Ein weiteres Problem bei den Spiegeldeflektoren, die bei
hoher Drehzahl oder hohen Drehraten verwendet werden, ist
die Deflektorelementflächenverformung, die durch die Zen
trifugalkraft hervorgerufen wird. Dies gilt insbesondere
für das Pentaprismadeflektorelement infolge des Vorhan
denseins der zwei Reflexionsoberflächen und die assy
metrische Anordnung dieser reflektierenden oder Refle
xionsoberflächen bezüglich der Deflektordrehachse. Die
zweite Reflexionsoberfläche des Pentaprismas ist beson
ders empfindlich gegenüber der durch die Zentrifugalkraft
induzierten Flachheitsverformung, weil sie mit einem re
lativ großen Abstand von der Drehachse angeordnet ist und
nur auf einer Seite getragen wird.
Mehrere andere Variationen des Zwei-Reflexionsdeflektor-
Prinzips wurden vorgeschlagen und/oder entwickelt. US-PS
49 34 780 zeigt, daß das Zwei-Reflexionsprinzip mit einem
Deflektor erreicht werden kann, der in der Form eines
90°-45°-45°-Prismas geformt ist, und zwar gedreht um eine
Achse, die den 90°-Scheitelprismenwinkel schneidet. Mit
dieser Deflektorkonfiguration erreicht man eine Massen
rotationssymetrie und zwei Abtastungen pro Drehung. Un
glücklicherweise ist diese Deflektorkonfiguration optisch
nicht symmetrisch und sieht nicht vor, daß der einfallen
de Strahl kollinear mit der Deflektordrehachse ist und
daher kann diese Konfiguration nicht für Abbildanwen
dungsfälle mit interner Trommel verwendet werden. Ferner
ist ein großes Prismenglied erforderlich bezüglich des
optischen Apertur- oder Öffnungserfordernisses und die
Konfiguration ist nicht für den Betrieb mit hohen Rota
tionsraten gut geeignet.
Artikel von G. F. Marshall SPIE Proceedings, Band 1454
Beam Deflection Scanning Technologies (1991), Seite 37
und Laser Focus World, Band 27, Seite 167 (Mai 1991) be
schreiben, einen Schmetterlingsabtaster, der zwei
Reflexionen verwendet, massenrotationssymmetrisch ist und
zwei Abtastungen pro Rotation erzeugt. Dieser Deflektor
wie das 90°-45°-45°-Prisma ist optisch nicht symmetrisch
und der einfallende Strahl ist nicht kollinear mit der
Drehachse. Auf diese Weise kann der
Schmetterlingsdeflektor nicht für interne Trommelab
bildsysteme verwendet werden. Er macht auch ein großes
Deflektorelement relativ zum optischen Aperturerfordernis
notwendig und er ist nicht geeignet für den Betrieb bei
hohen Drehraten.
Ein Artikel von L. Beiser in SPIE Proceedings, Band 1454,
Seite 33 (1991) beschreibt, was der Verfasser als einen
"open-mirror monogon scanner" (Monogon Abtaster mit offe
nem Spiegel) bezeichnet, der zwei Reflexionen verwendet,
um seinen Querabtaststrahlfehler unempfindlich bezüglich
des Deflektorwobbelns zu machen. Dieser Deflektor hat we
der optische noch Massensymmetrie, hat aber den einfal
lenden Strahl kollinear mit der Deflektordrehachse. Ob
wohl diese Deflektorkonfiguration eine niedrigere Masse
besitzen kann als ein Pentaprismendeflektor für das
gleiche optische Öffnungs- oder Aperturerfordernis, lei
det er unter den meisten Problemen, die die Leistungs
fähigkeit des Pentaprismadeflektors bei hohen Drehraten
anwendungsfällen behinderten, d. h. dem Ausgleichs- oder
Gleichgewichtsproblemen und der durch die Zentrifugalkraft
hervorgerufenen Deflektorelementflachheitverformung, was
eine optische Abtaststrahlverformung zur Folge hat.
Die japanische Patent-Veröffentlichung 2-2 26 111 vom
7. September 1990 von Tashiro beschreibt einen zwei
Reflektionen verwendenden polarisationsempfindlichen
Monofacettenstrahldeflektor (vgl. Fig. 1), der einen
Polarisationsstrahlteilerkubus verwendet und ferner eine
Viertelwellenlängenverzögerungsplatte 12 und eine
hochreflektierende Spiegeloberfläche 14. Der einfallende
P-polarisierte Strahl tritt in das Strahldeflektorelement
durch seine obere Oberfläche (Oberseite) ein und pflanzt
sich zu der polarisationsempfindlichen
Strahlenteilerreflektionsoberfläche 16 hin fort, die
sandwichartig angeordnet ist zwischen zwei im
wesentlichen identischen 45° rechtwinkligen
Prismenelementen 18 und 20. Diese polarisa
tionsempfindlichen Strahlteilerreflexionsoberfläche hat
die Eigenschaft, daß bei einer bestimmten Wellenlänge
praktisch 100% des P-polarisierten Lichts überträgt,
während praktisch 100% des S-polarisierten Lichtes
reflektiert wird.
Nach dem Hindurchlaufen durch die polarisationsempfindli
che Strahlteilerrefletionsoberfläche 16 pflanzt sich der
P-polarisierte einfallende Strahl durch die Viertelwellen
längenplatte 12 zur Spiegeloberfläche 14 fort. Die Vier
telwellenlängenplatte und die Reflexionsspiegeloberfläche
sind senkrecht zu der Einfallsstrahlfortpflanzungsrich
tung orientiert und daher wird der einfallende Strahl auf
sich selbst zurückretroreflektiert. Aus Gründen der Dar
stellung ist der retroreflektierte Strahl 22 in Fig. 1 so
gezeigt, als würde er sich unter einem kleinen Winkel be
züglich der Einfallsstrahlfortpflanzungsrichtung fort
pflanzen.
Infolge des Retroreflexionszustandes pflanzt sich der
einfallende Strahl in effektiver Weise zweimal durch die
Viertelwellenlängenplatte 12 fort, wodurch er die mit
einer Halbwellenplatte assoziierte Phasenverzögerung er
fährt. Wenn die Viertelwellenplatte mit ihrer optischen
Achse unter 45° gegenüber der Einfallsstrahlpolarisa
tionsrichtung orientiert ist, wird der aus der Viertel
wellenplatte austretende retroreflektierte Strahl ortho
gonal bezüglich der Einfallsstrahlpolarisationsrichtung
(P-in-S aus) wie in Fig. 1 gezeigt polarisiert. Der S-
polarisierte retroreflektierte Strahl pflanzt sich zurück
zu der polarisationsempfindlichen Strahlteilerreflexions
oberfläche 16 fort, wo er im wesentlichen total reflek
tiert wird, und zwar in einer Richtung senkrecht zu der
Deflektordrehachse 24 und er tritt aus dem Deflektorele
ment als der Ausgangsabtastlichtsstrahl aus. In der Be
schreibung dieser Deflektorkonfiguration von Tashiro
tritt der Ausgangsabtaststrahl in eine F-Theta-Abtastlinse
ein und wird auf eine flache Bildebene abgebildet.
Während die Polarisationsstrahlteiler und Viertelwellen
längenretroreflektieranordnung die Tashiro-Vorrichtung in
die Lage versetzen, praktisch 100% radiometrische Durch
trittseffizienz zu erreichen, führt die Anordnung eine
Reihe von Leistungsproblemen und Einschränkungen ein, und
zwar bezüglich der Abbildsystemanwendungsfälle.
Ein Hauptleistungsproblem der Tashiro-Deflektorkonfigu
ration besteht darin, daß die polarisationsempfindliche
Strahlteilerreflexionsoberfläche und die Viertelwellen
längenplatte in dieser Deflektoranordnung sehr wellenlän
genabhängig hinsichtlich ihrer Betriebseigenschaften sind
und daher kann der Deflektor nur mit einer monochromati
schen Lichtquelle verwendet werden. Diese Wellenlängen
einschränkung verhindert, daß dieser Deflektor für Farb
bildaufzeichnungsanwendungsfälle verwendet wird, wo Mehr
fachwellenlängenlichtquellen erforderlich sind, um auf
photographischem Farbfilm zu schreiben. Selbst bei Ver
wendung mit einer monochromatischen Lichtquelle ändert
sich die Ausgangsabtaststrahlintensität von diesem De
flektor als eine Funktion relativer Änderungen des Ein
fallsstrahlpolarisationszustandes.
Aus der vorstehenden Beschreibung der polarisationsemp
findlichen Strahlteilerreflektoroberfläche 16 in Fig. 1
ergibt sich, daß P-polarisiertes Licht praktisch 100%ig
übertragen wird, während S-polarisiertes Licht praktisch
100%ig reflektiert wird und daher hängt die Abtaststrahl
intensität sehr stark von dem anfänglichen Einfalls
strahlpolarisationszustand ab. Auch erzeugt die Polari
sationsempfindlichkeitseigenschaft des Deflektors eine Ab
taststrahlintensitätsvariation als eine Funktion des De
flektordrehwinkels RR, wenn eine linear polarisierte
Lichtquelle mit dem Deflektor verwendet wird. Die Bezie
hung zwischen der Abtaststrahlintensität I und dem De
flektordrehwinkel ist die folgende:
I = IS sin² RR + IP cos² RR (1)
dabei ist IS die Intensität der S-Polarisationskomponente
und IP ist die Intensität der P-Polarisationskomponente
des Einfallsstrahls. Bei der Ableitung der Gleichung (1)
wurde angenommen, daß die radiometrische Durchsatzeffi
zienz des Deflektors im wesentlichen 100% für P-polari
siertes Licht betrug, wenn RR gleich Null, wie dies für
die in Fig. 1 gezeigte Deflektorkonfiguration gilt.
Die Gleichung (1) zeigt, daß die Abtaststrahlintensität
für die in Fig. 1 gezeigte Deflektorkonfiguration mit
cos2 RR abnimmt. Diese Abnahme der Abtaststrahlintensität
mit dem Deflektorabtastwinkel ist kein signifikantes
Problem für Flach-Feldabbildsysteme, da F-Theta-Abtast
linsenbetrachtungen normalerweise den Deflektordrehwin
kel auf ein Maximum von ± 27° begrenzen, daher kann der
Intensitätsabfall kompensiert werden, und zwar durch
elektronisches Ändern der Modulationsintensität des Ab
taststrahls als eine Funktion des Abtastwinkels. Diese
Abtaststrahlintensitätsabnahme mit dem Abtastwinkel ist
jedoch ein signifikantes Problem für Abbildsysteme mit
interner Trommel, da die Mehrzahl dieser Systeme
Deflektordrehwinkel zwischen ± 85 und ± 135° verwenden.
Tashiro schlägt vor, die Laserlichtquelle mit der De
flektoranordnung zu drehen, um so das Problem der Ab
tastrahlabnahme als Funktion des Deflektordrehwinkels zu
lösen. Diese Lösung ist jedoch bei den meisten Abbil
dungsanwendungen nicht praktikabel, insbesondere bei den
Anwendungen, die eine hohe Deflektordrehrate erforderlich
machen. Zudem macht die Drehung der Laserquelle mit der
Deflektoranordnung den Kreuzabtaststrahlfehler der
Laser/Deflektoranordnung empfindlich gegenüber Änderungen
des Anordnungswobbelwinkels und dadurch wird in effekti
ver Weise die Abtaststrahlfehlerleistungsfähigkeit besei
tigt, die man durch zwei Reflexionen innerhalb des De
flektorelements erreicht hat.
Andere Vorrichtungseigenschaften, die gegen die Verwen
dung der Tashiro-Deflektorkonfiguration sprechen, und
zwar bei internen Trommelabbildanwendungsfällen, sind
Probleme, die auftreten bei der Verwendung dieses
Deflektors in der "Post-Objektiv" (Nach-Objektiv)
Betriebsart und die Senkrechtigkeit des Abtaststrahls
bezüglich der Deflektordrehachse. Sowohl die polarisa
tionsempfindlichen Strahlteilerreflexionsoberfläche als
auch die Viertelwellenlängenplatte sind sehr einfalls
winkelabhängig bezüglich ihrer beabsichtigten Betriebs
chrakteristika und sind daher beschränkt auf die Ver
wendung im wesentlichen mit einem kollimierten ein
fallenden Strahl. Diese Strahlkollimationsbedingung
schließt die Verwendung dieses Deflektors in der "Nach-
Objektiv"-Betriebsart aus, wodurch der Einbau in Ab
bildsystemen mit interner Trommel kompliziert wird.
Bei einem internen Trommelabbildsystem ist es erwünscht,
daß der Abtaststrahl leicht versetzt gegenüber der Senk
rechten zur Drehachse ist, so daß das retroreflektierte
spekulare (Spiegelsymmetrisch, Spiegelverkehrt) Licht von
der Bildoberfläche der internen Trommel nicht zurück
längs des einfallenden Strahles läuft und
Geisterabtaststrahlen und eine Laserintensitäts
instabilität hervorruft. Für die Abbildkonfiguration mit
interner Trommel sind die Abtastliniengradheit und die
Bildpunktgschwindigkeitsgleichförmigkeit unabhängig von
dem Winkel, den der Abtaststrahl bezüglich der Deflek
tordrehachse bildet. Diese Abbildparameter hängen ab von
der Genauigkeit der Konzentrizität zwischen der Deflek
tordrehachse und der Aufzeichnungsoberfläche der internen
Trommel. Ein Abweichungswinkel von 50 zwischen dem Ab
taststrahl und der Bildoberflächennormalen wird oftmals
gewählt, weil dies sicherstellt, daß das retroreflek
tierte spekulare Licht von der Bildoberfläche nicht wie
der in die Fokussierlinse eintritt, und zwar nicht einmal
für den größten bei der Konstruktion berücksichtigten Ab
taststrahlkonuswinkel. Die Bildauflösung wird dadurch
verschlechtert, daß man einen zu großen Abweichungswinkel
verwendet zwischen der Bildoberflächennormalen und dem
Abtaststrahlhauptstrahl. Diese Verschlechterung tritt
deshalb auf, weil der Bildpunkt elliptische Form in der
Quer- oder Kreuz- Abtastrichtung erhält, und wegen eines
Anstiegs der Bilderweiterung assoziiert mit der
Mehrfachreflexion des schrägen Einfallsabtaststrahls
innerhalb des Aufzeichnungsmediums.
Alle der zuvor beschriebenen Zwei-Reflexionsdeflektoren
besitzen sehr schlechte aerodynamische Formen, die bei
hohen Rotationsraten signifikante Luftturbulenzen in den
Abtaststrahlpfad einführen. Diese Luftturbulenz kann in
signifikanter Weise das Strahlzittern des Systems erhö
hen und daher wird das Deflektorelement normalerweise von
einem aerodynamisch glatten Gehäuse umschlossen, vgl.
dazu beispielsweise die US-Patente 46 62 707 und
49 88 193. Zusätzlich zu diesem aerodynamischen Gehäuse
werden normalerweise weitere unerwünschte Eigenschaften
in das System eingeführt.
Es sei ferner auf US-PS 48 52 956 hingewiesen, wo ein
Monofacettendeflektor gezeigt ist, und zwar mit einem
ebenen Nicht-Scheiben-Beugungsgitter (nondisc plane
diffraction grating = NPDG), wobei hier ein genauer im
wesentlichen Nicht-Querabtaststrahlnachfühlfehler vor
gesehen wird und wobei hier die Verwendung bei einer
internen Trommel und Flachfeldabbildanwendungsfällen
möglich ist. Diese Gitterfacette leitet den einfallenden
Laserstrahl, der sich entlang der Deflektordrehachse
fortpflanzt zurück, so daß er aus der Deflektoreinheit
austritt, und zwar annähernd senkrecht zur Drehachse. Die
Drehung der Deflektoreinheit bewirkt, daß der zurückge
richtete Strahl vom Deflektor über einen Winkel abtastet,
der gleich dem Deflektordrehwinkel ist. Folgend auf die
Gitterfacette in Fig. 6 von ′956 ist eine Einzelelement
linse vorgesehen, welche sich mit der Deflektoreinheit
dreht, wodurch die Deflektoreinheit in die Lage versetzt
wird, Bilder mit hoher Auflösung auf der Innenoberfläche
einer Trommel zu erzeugen. Die stationäre F-Theta-Ab
tastlinse, die der Deflektoreinheit in Fig. 7 des ′956-
Patents folgt, bilden den Abtaststrahl von der Einheit auf
einen Abtastpunkt ab, der eine gerade Abtastlinie auf
einer flachen Bildoberfläche erzeugt. NPDG-Deflektoren
können für die platzgreifenden Pentaprismendeflektoren in
vielen Abbildfällen eingesetzt werden. Diese NPDG-De
flektoren sind wesentlich weniger beeinflußt durch die
von der Zentrifugalkraft hervorgerufene optische Strahl
verformung, als dies für Pentaprismendeflektoren der Fall
ist, und zwar deshalb, weil die NPDG-Deflektoren im
Durchgangsbetrieb arbeiten. Auch ermöglicht es die
optische und Massensymmetrie der NPDG-
Einzelgitterdeflektoreinheit leicht mit sehr hohen
Drehraten angetrieben zu werden. Die auf Gittern
basierenden Deflektoren erfordern jedoch stark
monochromatische Lichtquellen, und Laserdioden, wie sie
jetzt im Handel verfügbar sind, sind nicht zur Verwendung
mit diesen Deflektoren geeignet, und zwar wegen der
Wellenlängenverschiebungen, die mit diesen Lasern as
soziiert sind bei dem "Moden"-Springen.
US-Patent 48 52 956 und C.J. Kramer in "Holographic
Deflector for Graphic Arts Systems", Kapital 5, in dem
Test "Optical Scanning", G. F. Marshall, Ed., verlegt bei
Marcel Dekker Inc., N.Y., (1991) beschreiben Monofa
cetten-Nichtscheiben-Ebendiffraktions- oder
Beugungsgitter (nondisc plane diffraction grating = NPDG)
Deflektoren für Anwendungsfälle mit interner Trommel und
flacher Feldabbildung. In Tashiro wird ein Zwei-
Reflektionsmonofacetten-polarisationsempfindlicher
Strahldeflektor beschrieben, der einen
Polarisationsstrahlteilerkubus aufweist, eine
Viertelwellenlängenverzögerungsplatte und eine
hochreflektierende Spiegeloberfläche. Ein einfallender P-
polarisierter Strahl tritt in das kubusförmige
Strahldeflektorelement durch dessen obere Oberfläche
(Oberseite) ein und pflanzt sich zu der polarisations
empfindlichen Strahlenteilerreflektionsoberfläche fort,
die sandwichartig angeordnet ist zwischen zwei im we
sentlichen identischen 45° rechtwinkligen Prismenele
menten, die das Kubus- oder Würfeldeflektorelement
bilden. Diese polarisationsempfindliche Strahltei
lerreflexionsoberfläche hat die Eigenschaft, daß sie bei
einer bestimmten Wellenlänge optisch 100% des P-polari
sierten Lichts überträgt, während optisch 100% des S-
polarisierten Lichtes reflektiert werden. Der S-pola
risierte retroreflektierte Strahl pflanzt sich zurück
fort zu der polarisationsempfindlichen Strahlteiler
reflexionsoberfläche, wo er im wesentlichen total re
flektiert wird, und zwar in einer Richtung senkrecht zu
der Deflektordrehachse und er tritt aus dem Deflektor
element aus als ein S-polarisierter Abtastlichtstrahl.
Einer der Nachteile der NPDG-Deflektorgeometrien und des
Tashiro-Würfeldeflektors besteht darin, daß ihre Abtast
strahlintensität als eine Funktion des Abtaststrahl
winkels abnimmt, und zwar bei Verwendung mit einem
linearpolarisierten einfallenden Laserstrahl. Diese
Abtaststrahlintensitätsabnahme mit dem Deflektorab
tastwinkel ist kein signifikantes Problem für Flachfeld
abbildungssysteme, da F-Theata-Abtastlinsenbetrachtungen
normalerweise den Deflektordrehwinkel auf ein Maximum von
± 27° beschränken und daher kann der Intensitätsabfall
kompensiert werden, und zwar durch elektronisches Ändern
der Modulationsintensität des Abtaststrahles als Funktion
des Abtastwinkels. Dieser Abtaststrahlintensitätabfall
mit dem Abtastwinkel ist jedoch ein signifikantes Problem
bei Abbildsystemen mit interner Trommel, weil die Mehr
zahl dieser Systeme Deflektorrotationswinkel von zwischen
± 85 und ± 135° verwenden und weil daher der Inten
sitätsabfall nicht elektronisch kompensiert werden kann.
Die Abtaststrahlintensitätsabhängigkeit vom Abtastwinkel
kann bei NPDG-Deflektoren eliminiert werden, und zwar
entweder durch einen zufällig oder zirkular polarisierten
Lasereinfallsstrahl, der unglücklicherweise, die radio
metrische Deflektordurchgangseffizienz auf weniger als
50% reduziert. Siehe dazu das obengenannte US-Patent
48 52 956 sowie den Textteil davon.
Bei der polarisationsempfindlichen Strahlteilerreflek
toroberfläche des Tashiro-Deflektors wird P-polarisiertes
Licht praktisch 100% durchgelassen, während S-polari
siertes Licht praktisch 100% reflektiert wird und daher
hängt die Abtaststrahlintensität sehr stark von dem Po
larisationszustand des anfangs einfallenden Strahles ab.
Auch erzeugt die Polarisationsempfindlichkeitseigenschaft
des Deflektors eine Abtaststrahlintensitätsveränderung
als eine Funktion des Deflektordrehwinkels RR, wenn eine
linear polarisierte Lichtquelle mit dem Deflektor verwen
det wird. Die Beziehung zwischen der Abtaststrahlintensi
tät I und dem Deflektordrehwinkel wird in der oben ge
nannten Gleichung (1) gegeben. Die Gleichung (1) zeigt,
daß die Abtaststrahlintensität für den Tashiro-Deflektor
mit cos2 RR für den linearpolarisierenden Einfallsstrahl
zustand abnimmt.
Für NPDG-Strahldeflektoren kann man einen im wesentlichen
100% Beugungswirkungsgrad (Effizienz) für S-polarisier
tes Licht erhalten, während man nur ungefähr 5% der Beu
gungseffizienz oder Wirkungsgrad für P-polarisiertes
Licht erhält. Vergleiche dazu in dem oben genannten Text
das Kapitel des Autors C. J. Kramer auf den Seiten
269-272 und auch das US-Patent 49 73 112 von Kramer. Die
Beugungseffizienzempfindlichkeit gegenüber dem Polarisa
tionszustand reduziert die radiometrische Deflektoref
fizienz für zufällig und zirkularpolarisierte Lichtan
wendungsfälle. Diese Diffraktionseffizienzeigenschaft
oder Beugungswirkungsgradeigenschaft erzeugt auch eine
Abtaststrahlintensitätsveränderung als eine Funktion des
Abtastwinkels, wenn eine linearpolarisierte Lichtquelle mit
NPDG-Deflektor verwendet wird. Die Beziehung zwischen der
gebeugten Strahlintensität I und dem NPDG-Deflektordreh
winkel RR ist gegeben durch:
I = IS (EP sin² RR + ES cos² RR)
+ IP (EP cos₂ RR + ES sin² RR) (2)
wobei EP und ES jeweils die Diffraktionseffizienzen für
P- und S-polarisiertes Licht sind und IP und IS sind die
Intensitäten der P- und S-polarisierten Lichtkomponenten
des einfallenden Strahls.
Die Gleichung (2) zeigt, daß die Veränderung der Abtast
strahlintensität als eine Funktion des Deflektordreh
winkels für NPDG-Strahldeflektoranordnungen im wesent
lichen gleich cos2 RR ist, wenn der einfallende Laser
strahl S-polarisiert ist für RR = 0. Eine gleichförmige
Abtaststrahlintensität kann erreicht werden, aber auf
Kosten von annähernd 50% der Einfallstrahlleistung. Ein
hoher radiometrischer Durchgangswirkungsgrad kann er
reicht werden, aber auf Kosten einer Verminderung der
Abtaststrahlintensität als eine Funktion eines Deflektor
drehwinkels.
Wie oben beschrieben, schlägt Tashiro vor, die La
serlichtsquelle mit der Deflektoranordnung zu verdrehen,
und zwar als eine Möglichkeit zur Lösung des Problems der
Abnahme der Abtastintensität als einer Funktion des De
flektordrehwinkels. Diese Lösung ist jedoch bei den
meisten Abbildanwendungsfällen nicht praktikabel, und
zwar insbesondere denjenigen, die eine hohe Deflektor
rotationsrate benötigen. Zudem macht die Drehung der
Laserquelle mit der Deflektoranordnung den Kreuzabtast
strahlfehler der Laser/Deflektoranordnung empfindlich
gegenüber Änderungen des Anordnungswobbelwinkels und
daher wird in effektiver Weise die Abtaststrahlfehlerlei
stungsfähigkeit ausgelöscht, die man erreicht, dadurch
daß man zwei Reflexionen innerhalb des Deflektorelements
besitzt.
Erfindungsgemäß wird ein Dualreflektions-Monofacetten-
Strahldeflektor vorgesehen, der für mit hoher Auflösung
arbeitende Abbildsysteme sowohl der Flachfeld als auch
der internen Trommelbauart geeignet ist und der ebenfalls
zur Verwendung mit Mehrfachwellenlängenlichtquellen ein
setzbar ist und zwar zum Farbbildaufzeichnen auf photo
graphischem Farbfilm. Dieser Deflektor oder
Ablenkvorrichtung (auch als ein Abtaster zu bezeichnen)
besitzt eine Rotationssymmetrie um seine Drehachse. Die
Erfindung sieht einen kubischen oder würfelförmigen
Strahldeflektor vor, der einen Quer- oder
Kreuzabtaststrahlfehlerleistungsfähigkeit besitzt, der
mit dem Pentaprismendeflektor erreicht wird, wobei
gleichzeitig eine Abtaststrahlintensität vorgesehen ist,
die praktisch unempfindlich ist gegenüber Änderungen des
Polarisationszustandes des einfallenden Strahls, ge
genüber Änderungen der Wellenfrontdivergenz und der Be
triebswellenlänge. Der erfindungsgemäße Deflektor ist so
mit zur Verwendung mit Laserdiodenlichtquellen geeignet.
Kurz gesagt, sieht die Erfindung einen Dualreflektion-
Nicht-polarisierenden Monofacetten (dual reflection
unpolarizing monofacet = DRUM)-Strahldeflektor vor, und
zwar entsprechend einem Hauptausführungsbeispiel der Er
findung. Ein Reflektor innerhalb eines Monogons sieht
zwei Reflexionen des intern einfallenden Strahls vor.
Obwohl die radiometrische Durchsatzeffizienz des De
flektors vermindert wird, da einer der reflektierten
Strahlen nicht verwendet wird, so ist doch darauf hin
zuweisen, daß eine hohe radiometrische Durchsatzef
fizienz nicht von primärer Wichtigkeit bei vielen Laser
bildaufzeichnungsanwendungsfällen erforderlich ist. Selbst
die Laser mit der niedrigsten Leistung besitzen annähernd
10mal mehr Leistung als dies erforderlich ist, um die auf
Silberhalogenid basierenden photoempfindlichen Materia
lien zu belichten, wie sie bei der Mehrzahl der derzei
tigen Hochauflösungsbildaufzeichnungssystemen verwendet
werden. Die überschüssige Laserleistung in diesen Bild
aufzeichnungssystemen wird nicht in jedem Fall verwendet
und wird daran gehindert, auf die Bildebene aufzutreffen,
und zwar mittels eines neutralen Dichtefilters, der in
dem Laserstrahlpfad angeordnet ist. Das Reduzieren der
radiometrischen Durchsatzeffizienz der Deflektoreinheit
von annähernd 90 auf 20% würde normalerweise nur eine
Änderung des Werts oder die Elimination der
energiereduzierenden Neutraldichtefilter erforderlich
machen, die bislang in diesen Aufzeichnungssystemen
verwendet wurden. Es gibt zwei Reflexionen des
Ausgangsstrahls, der zum Aufzeichnen verwendet wird,
wodurch eine genaue fehlerfreie Querab
tastleistungsfähigkeit, die mit einem Pentaprisma er
reicht wird, und zwar für 360° um die Drehachse herum,
wodurch ein idealer Deflektor für interne Trommelanwen
dungen vorgesehen wird.
Die Erfindung verbessert auch polarisationsempfindliche
Deflektoren, und zwar einschließlich sowohl der NPDG-
Deflektoren und der Polarisationsstrahlteilerkubusdeflek
toren um im wesentlichen 100% radiometrische Durchsatz
effizienz zu erreichen, während man auch eine Abtast
strahlintensität erhält, die konstant bleibt über den
Gesamtbereich von Abtastwinkeln. Die Erfindung sieht
daher verbesserte Laserstrahldeflektoren vor.
Erfindungsgemäß werden diese verbesserten Deflektoren
dadurch erreicht, daß man einen zirkularpolarisierten
einfallenden Strahl verwendet und eine Viertelwellenlän
genverzögerungsplatte an die Eintrittsöffnung der Deflek
toranordnung anbringt, so daß sich die Viertelwellenlän
genplatte mit der Deflektoranordnung dreht. Die ange
brachte Viertelwellenplatte hat die korrekte Winkel
orientierung, um den einfallenden zirkularpolarisierten
Strahl in einen linearpolarisierten Strahl umzuwandeln,
der eine Polarisationsrichtung aufweist, welche die ra
diometrische Durchsatzeffizienz der Deflektoranordnung
maximiert. Die Polarisationsrichtung des umgewandelten
linearpolarisierten Strahls bleibt relativ zur Deflek
toranordnung konstant, und zwar infolge der Verwendung
eines zirkularpolarisierten Einfallstrahls und dem Vor
handensein der Viertelwellenlängenplatte, die mit der
Deflektoranordnung rotiert.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbei
spielen an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt durch die Drehachse eines polari
sationsempfindlichen Strahldeflektors, wie oben
diskutiert;
Fig. 2 eine geschnittene Vorderansicht eines Ausführungs
beispiels eines Kubusstrahldeflektors der kubi
schen Dualreflexonsunpolarisations-Monofacetten
(dual reflection unpolarizing monofacet = DRUM)-
Bauart;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2, und zwar eines
DRUM-Deflektors mit einem Keil zum Vorsehen einer
gekippten Reflexionsoberfläche;
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 eines DRUM-Deflektors
mit zwei Keilen, von denen einer die Reflexions
oberfläche vorsieht;
Fig. 5 eine Vorderansicht eines DRUM-Reflektors gemäß
Fig. 2 in einem "Prä-Objektiv"-Deflektorsystem;
Fig. 6 eine Vorderansicht eines DRUM-Deflektors wie bei
spielsweise gemäß Fig. 2 in einem "Post"- oder
"Nach" -Objektivdeflektorsystem;
Fig. 7 eine Vorderansicht eines DRUM-Reflektors, gemäß
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
wobei hier zwei rechtwinklige Prismen vorgesehen
sind mit internen Winkeln von 42,5° und 47,5°,
die den strahlteilenden Reflektor davon de
finieren;
Fig. 8 eine Vorderansicht eines Dualreflektionsabtasters,
bestehend aus gesonderten Strahlteiler und Spie
gelelementen;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Dualreflexion
skubusstrahlreflektors, wobei zur Gewichtsver
minderung Ecken entfernt sind,
Fig. 10 eine Vorderansicht ähnlich der Fig. 1, wobei der
DRUM-Deflektorkubus sich in einem zylindrischen
Gehäuse befindet,
Fig. 11 eine Schnittdraufsicht des Deflektors gemäß Fig.
10, und zwar längs Linie 11-1 in Fig. 10.:
Fig. 12 eine vordere Schnittansicht eines DRUM-Deflektors
ähnlich dem Deflektor gemäß Fig. 10, aber mit
einem gegengleichgewichtigen Anschluß oder eine
Öffnung und einem Fenster;
Fig. 13 einen Schnitt des Deflektors gemäß Fig. 12, und
zwar längs Linie 13-13;
Fig. 14 eine Schnittansicht eines DRUM-Reflektors gemäß
Fig. 2 in einem transparenten zylindrischen Ge
häuse;
Fig. 15 einen Schnitt des in Fig. 14 gezeigten Deflektors,
und zwar längs Linie 15-15 in Fig. 14;
Fig. 16 bzw. 17 sagittale Schnitt- und Tangentialschnitt
seitenansichten eines DRUM-Deflektors mit einer
zylindrischen nach dem Objektiv angeordneten
Linse ("Post-Objektivlinse");
Fig. 18 eine Schnittdraufsicht auf einen zylindrischen
DRUM-Deflektor gemäß einem weiteren Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 19 eine Schnittdraufsicht eines halbzylindrischen
DRUM-Deflektors gemäß einem weiteren Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 20 eine Schnittvorderansicht eines DRUM-Reflektors,
der einen räumlichen oder spatialen Strahlteiler
umfaßt und einen Spiegel, um den Abtaststrahl
unempfindlich gegenüber dem Deflektorwobbel zu
machen;
Fig. 21 eine Schnittvorderansicht eines DRUM-Deflektors,.
der geeignet ist zur Anwendung bei einer internen
DRUM-Konfiguration und der einen räumlichen
Strahlteiler und einen sphärischen Spiegel auf
weist, um den Abtaststrahl unempfindlich
gegenüber Deflektorwobbeln zu machen;
Fig. 22 und 23 schematische Vorder- bzw. Draufsichten,
wobei die Draufsicht längs Linie 24-24 in Fig. 22
erfolgt, und zwar von einem Deflektorsystem,
welches die Verfolgung des Abtaststrahls ermög
licht für eine Strahlbewegungsteuerung beim
Abtasten;
Fig. 24 eine geschnittene Vorderansicht einer NPDG-
Deflektoreinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
Fig. 25 eine schematische Ansicht eines internen Trom
melabtastsystems unter Verwendung einer NPDG-
Deflektoreinheit ähnlich der in Fig. 24
gezeigten Einheit, welche eine Translation
vorsieht längs der Achse einer
Innentrommeloberfläche für Abbildanwendungen mit
interner oder innerer Trommel;
Fig. 26 eine Schnittvorderansicht einer polarisationsemp
findlichen Dualreflexionskubusstrahldeflektorein
heit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
Fig. 27 eine Schnittvorderansicht einer polarisationsemp
findlichen Dualreflexionsdeflektoreinheit ähnlich
der Einheit gemäß Fig. 26 eines "Post"- oder
"Nach"-Objektivabtastsystems insbesondere
geeignet für Abbildanwendungen mit interner
Trommel;
Fig. 28 eine Schnittvorderansicht einer polarisationsemp
findlichen Dualreflexionsdeflektoreinheit gemäß
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Der Trommelkubusstrahldeflektor in Fig. 2 besitzt zwei im
wesentlichen identische 45°-Rechtwinkelprismenelemente,
deren Hypotenusenstirnflächen miteinander verbunden
sind, um das kubische Deflektorelement 42 zu bilden. Ein
bevorzugtes Material zur Herstellung der rechtwinkligen
Prismenelemente 30 und 40 ist ein Glas optischer Quali
tät, wie beispielsweise BK-7. Glas ist, was sein Gewicht
anlangt, sehr starr, extrem stabil und kann ohne weiteres
in die Form von hochqualitativen optischen Komponenten
gebracht werden. Diese rechtwinkligen Prismenelemente
könnten alternativ unter Verwendung von Kunststoffmate
rialien optischer Qualität hergestellt werden, wie bei
spielsweise aus Methylmethacrylat. Obwohl Kunststoffe
mechanisch und thermisch weniger stabil sind als Glas,
und obwohl sie nicht so leicht in optische Komponenten
hoher Qualität wie Glas, umgewandelt werden können, ist
ihre Dichte (annähernd 1,2 g/cm3) ungefähr die Hälfte
derjenigen des BK-7-Glases (mit einer Dichte von annähernd
2,51 g/cm3) als eine erwünschte Eigenschaft für einen
Monogonstrahldeflektor ist, der mit hoher Rotationsrate
umläuft.
Bevor die rechtwinkligen Prismenelemente miteinander ver
bunden werden, wird eine partialreflektierende Schicht
(Film) 32 einer der Hypotenusenstirnflächen abgeschie
den. Diese partialreflektierende Schicht kann ein Metall
überzug sein, ein mehrschichtiger dielektrischer Überzug
oder ein Metall-Dielektrikum-Hybridüberzug. Partiell re
flektierende Metallüberzüge sind verhältnismäßig preis
wert in der Herstellung, haben aber eine relativ hohe
Absorption (von ungefähr 20%). Partiellreflektierende
mehrere Schichten aufweisende dielektrische Überzüge
haben eine sehr niedrige Absorption, sind aber norma
lerweise teuerer als der Metallüberzug und sie können
recht unterschiedliche Leistungscharakteristika für S-
und P-polarisiertes Licht besitzen, wenn nicht die
Verwendung auf eine Laserwellenlänge beschränkt wird.
Partiellreflektierende Metalldialektrikum-Hybridüberzüge
sind normalerweise weniger teurer als mehrschichtige di
elektrische Überzüge und können im wesentlichen gleiche
reflektierte und durchgelassene Teile des einfallenden
Lichtes mit nur 10% Absorption vorsehen, wobei sie ziem
lich kleine Unterschiede hinsichtlich der Leistungsfähig
keit für S- und P-Polarisationen über einen ausge
streckten oder ausgedehnten Wellenlängenbereich hinweg
besitzen. Auch sind die Metall- und Metall-Dielektrikum-
Hybridüberzüge ziemlich unempfindlich gegenüber Änderun
gen des Winkels des einfallenden Strahls.
Derzeit wird ein eine breite spektrale Bandbreite auf
weisender Metall- oder Metalldielektrikum-Hybridfilm 32
als optischer Überzug für die Strahlteilerreflektorober
fläche bevorzugt, und zwar in dem DRUM-Würfelstrahlde
flektor, und zwar deshalb, weil diese Filme- oder
Schichten verglichen mit den Mehrschichtdielektrikum
überzügen weniger teuer in der Abscheidung sind und noch
wichtiger deshalb, weil sie weniger empfindlich sind
gegenüber Änderungen des Einfallsstrahlpolarisations
zustands, der Wellenfrontdivergenz, des Einfallswinkels
und der Betriebswellenlänge. Diese Strahlteilerleistungs
fähigkeitseigenschaften vermindern indirekt die Deflek
torherstellungskosten, dadurch daß standardisierte De
flektorgrößen für eine Anzahl unterschiedlicher Abbildan
wendungsfälle verwendet werden können. Darüber hinaus ist
die Unempfindlichkeit der radiometrischen Durchsatzeffi
zienz des Deflektors gegenüber relativen Änderungen des
Einfallsstrahlspolarisationszustandes in den meisten mit
hoher Auflösung arbeitenden Abbildsystemen wichtiger, und
zwar inbesondere in Systemen mit interner Trommel, als
das Maximieren der radiometrischen Durchsatzeffizienz des
Deflektors. Es wird davon ausgegangen, daß für die mei
sten Bildaufzeichnungsanwendungsfälle die Strahlteilerre
flektoroberfläche im wesentlichen gleiche reflektierte
und durchgelassene Teile des einfallenden Strahls vor
sehen sollte und daß ziemlich kleine Differenzen der
Leistungsfähigkeit für die S- und P-Polarisationszustände
vorhanden sein sollten.
Vor dem Verbinden der rechtwinkligen Prismenelemente mit
einander wird ein Hochreflexionsüberzug 34 auf der Ober
fläche, die die untere Oberfläche (Unterseite) des zusam
mengebauten Kubusdeflektorelements 42 bilden wird, abge
schieden, d. h. auf der Oberfläche entgegengesetzt zu der
Einfallsstrahloberfläche 36. Diese hochreflektierende
Spiegeloberfläche ist vorzugsweise ein Überzug mit brei
ter spektraler Bandbreite aus Metall, einem mehrschich
tigen Dielektrikum oder es handelt sich um einen Metall-
Dielektrikum-Hybridüberzug. Der Strahl fällt normaler
weise senkrecht auf die Spiegeloberfläche und daher sind
die Reflexionseigenschaften der Spiegeloberfläche im we
sentlichen unabhängig von den relativen Änderungen des
Einfallsstrahlspolarisationszustandes. Für Einzellaser
linien oder Zeilenabtastanwendungsfälle können nicht
polarisierende, eine schmale spektrale Bandbreite auf
weisende Mehrschichtdielektrikumüberzüge sowohl für den
Strahlteilerreflektor 32 als auch die hochreflektierenden
Spiegel 34 Oberflächen in den DRUM-Kubusstrahldeflektor
der Fig. 2 verwendet werden, wodurch die radiometrischen
Absorptionsverluste der Deflektoranordnung reduziert wer
den.
Es ist erwünscht, daß die reflektierende Spiegelschicht
34 eine sehr gute Adhäsion an dem rechtwinkligen Prismen
element besitzt. Das Kubusdeflektorelement 42 ist an
einer Befestigungsnabenanordnung 38 mit einem Kleberbin
dermaterial, wie beispielsweise ein Epoxyharz, ange
bracht. Dieses Bindermaterial ist primär sandwichartig
angeordnet zwischen der Bodenspiegelreflexionsoberfläche
34 des Kubusdeflektorelements 42 und der Oberseite 38
der Befestigungsnabenanordnung. Die Festigkeit der ferti
gen Verbindung hängt von der Adhäsionsfestigkeit des Re
flexionsspiegelfilms 34 am Primen 30 Material ab. Ein
Teil des Kleberbindermaterials kann um einen kurzen Ab
stand über die Seite des Kubusdeflektorelements 42 von
dessen Bodenoberfläche oder Unterseite angeordnet sein,
wodurch das Verbindungsoberflächengebiet vergrößert wird.
Mit Ausnahme der Einfallsstrahloberfläche 36, der Aus
gangsabtaststrahloberfläche 44 und der reflektierenden
Spiegeloberfläche 34 können alle anderen Außenoberflächen
des Kubusdeflektorelements eine feingeschliffene Endbe
arbeitung besitzen, was bei der Adhäsion des Kleberbin
dermaterials hilft.
Anti-Reflexionsüberzüge werden verwendet auf den Ein
fallstrahl- und Ausgangsabtaststrahloberflächen 36, und
44 des Kubusdeflektorelements 42, um sowohl deren Refle
xionsverluste zu vermindern und um auch Geisterabtast
strahlen zu reduzieren, die mit spekularem retroreflek
tiertem Licht von diesen Oberflächen auftreten können.
Eine auf Ruß (schwarzem Kohlenstoff) basierende Farbe mit
einem Brechungsindex nahe dem des Kubusdeflektorelement
materials sieht einen Überzug 46 auf der Rückseite (der
Oberfläche entgegensetzt zur Austrittsabtaststrahl
oberfläche) des DRUM-Kubusdeflektorelements 42 vor. Die
interne Glasreflexion von einer solchen gemahlten Glas
oberfläche 46 ist weniger als 0,1%.
Obwohl die Primärfunktion der Befestigungsnabenanordnung
38 darin besteht, das Kubusdeflektorelement starr mit
einem Deflektordrehmotor 48 zu kuppeln, so besteht auch
eine Funktion auch darin, als endgültiges Ausgleichs-
oder Gleichgewichtelement für die Deflektoreinheit zu
dienen. Diese Befestigungsnabe kann entweder als ein
Metall oder ein Kunststoffteil hergestellt werden. Die
Verwendung einer Nabe aus rostfreiem Stahl ähnlich der,
die in dem Deflektormotorrotor verwendet wird, sieht eine
gute Preßpassung der Nabe auf dem Rotor vor und erleich
tert die Verwendung von aus rostfreiem Stahl bestehenden
Ausgleichsschrauben innerhalb der Nabenanordnung. Es kann
auch eine aus Aluminium bestehende Befestigungsnabe ver
wendet werden. Aluminium ist annähernd dreimal leichter
als rostfreier Stahl, was wichtig ist hinsichtlich der
mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Deflektorbetriebs
weise. Der Ausgleich einer Aluminiumnabe/Deflektoranord
nung kann unter Verwendung von Ausgleichsschrauben aus
rostfreiem Stahl oder durch Entfernen von Material aus
der Nabenanordnung ausgeführt werden. Ein fasergefülltes
Plastikmaterial wird ebenfalls für die Befestigungsnabe
verwendet, da dieses Material sowohl fest als auch dauer
haft ist, obwohl es die Hälfte des Gewichts des Alumi
niums besitzt. Die Materialentfernung mittels Laser
ablation ist ein sehr genaues und wirtschaftliches Ver
fahren für das dynamische Abgleichen der Drehnabenan
ordnung.
Das Miteinanderverbinden der beiden rechtwinkligen
Prismenelemente 30 und 40 zur Bildung des DRUM-Kubus
strahldeflektors 42 wird vorzugsweise erreicht unter
Verwendung eines hochfesten optischen Bindemittels,
welches eine niedrige Schrumpfung besitzt und eine
gewisse Elastizität der Klebung, die vorsieht, daß die
Beanspruchung innerhalb des fertigen Kubusdeflektors
minimiert wird. Die Firma Norland Product Inc. in New
Brunswick, New Jersey, USA, stellt mit UV-Licht
auszuhärtende optische Bindemittel dar, welche die oben
erwähnten Bindemitteleigeschaften besitzen. Für optische
Präzisionsverbindungen wird das Klebemittel Nordland Type
61 empfohlen. Die Firma Electronic Materials Inc. New
Milford, Connecticut, USA, stellt UV-lichtaushärtbare
Epoxy-Bindemittel her, die ein niedrigeres Schrumpfen
zeigen sollen, als die Klebemittel des Norland Typs.
Als nächstes werden die optischen Abbildeigenschaften des
DRUM-Deflektors 42 betrachtet. Der einfallende mittige
Strahlungsstrahl verläuft kollinear mit der Deflektor
drehachse 49 und tritt in das Deflektorelement über seine
Oberseite 36 ein, die das Deflektoreintrittsfenster ist.
Wenn das Deflektorelement eine Kubusstruktur ist, so ist
das Eintrittsfenster auch die Deflektoreintrittsöffnung
oder -apertur. Nach dem Eintritt in den Deflektor pflanzt
sich der einfallende Strahl zu einem 50%-Strahlteiler
fort, der durch die Reflektoroberfläche 32 vorgesehen
ist, wodurch der einfallende Strahl in reflektierte und
durchgelassene Strahlen aufgeteilt wird. Wenn die Strahl
teilerreflektoroberfläche 32 eine vernachlässigbare Ab
sorption besitzt, dann sind annähernd 50% der Einfalls
strahlenergie in sowohl den reflektierten als auch den
übertragenen Strahlen vorhanden.
Der reflektierte Strahl pflanzt sich zu der schwarz an
gestrichenen Oberfläche 46 des Deflektorelements fort und
wird im wesentlichen vollständig absorbiert, während der
durchgelassene Strahl sich zu der hochreflektierenden
Bodenspiegeloberfläche 34 des Deflektorelements 42 fort
pflanzt, wo er im wesentlichen total retroreflektiert
wird. Dieser retroreflektierte Strahl ist kollinear mit
dem Einfallsstrahl und pflanzt sich daher fort zurück zu
der 50% Strahlteilerreflektoroberfläche 32, die diesen
retroreflektierten Strahl gleichmäßig in reflektierte und
übertragene Strahlen teilt. Der reflektierte Teil des re
troreflektierten Strahls pflanzt sich zum Ausgangsfenster
(vordere Oberfläche 44) des Deflektor- oder
Ablenkelements 42 fort und tritt aus dem Deflektor als
der Ausgangsabtaststrahl auf, während der durchgelassene
Teil des retroreflektierten Strahls kollinear von dem
einfallen Strahl ist und sich zurück zur Lichtquelle als
der durchgelassene retroreflektierte Strahl fortpflanzt.
Der Ausgangsabtaststrahl verläuft senkrecht zu der De
flektordrehachse 49. Dieser senkrechte Zustand wird des
halb erreicht, weil der eingeschlossene Winkel zwischen
dem Strahlteilerreflektor 32 und der Spiegelreflexions
oberfläche 34 45° beträgt und weil der einfallende Strahl
parallel zu der Deflektordrehachse verläuft. Daß der Aus
gangsabtaststrahl senkrecht zur Deflektordrehachse ver
läuft, ist wichtig für Flachfeldanwendungsfälle, da dies
eine gerade Abtastlinie sicherstellt. Wenn der Ausgangs
abtaststrahl in dem Flachfeldsystem einen Winkel RZ be
züglich der Ebene bildet, die senkrecht zur Deflektor
drehachse 49 verläuft, so weicht die Abtastlinie von
einer geraden Linie ab, und zwar um den Wert Δ Z, was
gegeben ist durch:
Δ Z = (X² + Y² - Y) TAN RZ (3)
wobei X die Versetzung des Abtaststrahls gegenüber der
Mitte der Bildebene ist und Y die Brennweite der Fokus
sierlinse für den "Vor-Objektiv"-Deflektorfall ist, oder
aber Y ist der Abstand von der Deflektorachse zur Mitte
der Bildebene, wenn dem Deflektor keine Linse folgt. Die
Geradheit der Abtastlinie in einem internen Trommelab
tastsystem wird nicht durch den Winkel bestimmt, den der
Ausgangsabtaststrahl mit der Deflektordrehachse bildet.
Die Geradigkeit der Abtastlinie für diesen Fall wird be
stimmt durch die Konzentrizität zwischen der Deflektor
drehachse 49 und der Innentrommelaufzeichnungsoberfläche.
Wenn der Strahlteilerreflektor 32 eine vernachlässigbare
Absorption besitzt, dann sind annähernd 25% der anfäng
lichen Einfallsstrahlenergie in sowohl den Ausgangsab
tast- und den übertragenen retroreflektierten Strahlen
vorhanden. Durch Opfern von 75% oder mehr der Leistung
des einfallenden Strahls erreicht die Strahldeflektor
einheit 42 einen Hauptleistungsfähigkeitsvorteil durch
Vorsehen eines rotationsmäßig symmetrischen Dualrefle
xionsmonofacettenstrahldeflektors, der sowohl einen
Kreuz- oder Querabtaststrahlwinkel besitzt, der unemp
findlich ist gegenüber Änderungen des Deflektorwob
belwinkels unter einer Abtaststrahlintensität, die
praktisch unempfindlich ist gegenüber Änderungen des
Einfallsstrahlpolarisationszustands, der Betriebswel
lenlänge und der Wellenfrontdivergenz.
Eine Überprüfung der Kubusstrahldeflektoranordnung der
Fig. 2 zeigt, daß diese mechanisch einfache Deflektor
anordnung im wesentlichen vollständig rotationssymme
trisch bezüglich der Deflektordrehachse 49 ist, und daher
kann die Anordnung leicht dynamisch ins Gleichgewicht
gebracht werden, und zwar für einen breiten Bereich von
Betriebsgeschwindigkeiten einschließlich hohen Drehge
schwindigkeiten oder -raten (beispielsweise ungefähr
20 000 U/min.). Sowohl die Drehsymmetrie als auch die
Orientierung der Reflexionsoberflächen 32 und 34 bei
dieser Deflektoranordnung 42 vermindern die
Empfindlichkeit dieser reflektierenden Oberflächen
gegenüber Flachheitsverformung, hervorgerufen durch die
Zentrifugalkraft bei hohen Drehraten. Die
Reflexionsoberfläche 34 verläuft senkrecht zur
Deflektordrehachse und ist daher praktisch invariant
gegenüber Änderungen der Reflektoroberflächenflachheit
infolge der Wirkung der Zentrifugalkraft. Eine durch
Zentrifugalkraft hervorgerufene Flachheitsverformung
tritt bei den 50%-Strahlteilerreflektorelement 32 auf,
aber diese Flachheitsverformung verschlechtert im we
sentlichen die optische Qualität der Strahlwellenfront
für Drehraten von weniger als 20 000 U/min und optischen
Deflektoraperturgrößen von 25 mm oder weniger nicht in
sofern als die Strahlteilerreflektoroberfläche 32 sand
wichartig angeordnet ist zwischen im wesentlich eine
identische Masse besitzenden Elementen, die auf der
Deflektordrehachse 49 zentriert sind. Daher erfährt der
größte Teil des wichtigen Mittelteils der Strahlteilober
fläche 32, der in dem Pfad des Strahls liegt, relativ
wenig Differenz-Zentrifugalkraft.
Wie dies der Fall beim Pentaprisma ist, so behalten die
Abtaststrahlstrahlen, die aus dem Deflektor 42 austreten,
ihre Querabtastwinkelorientierung unabhängig von der
Querabtastungswinkeländerung in dem Deflektorwobbelwin
kel. Wie beim Pentaprismadeflektor können Änderungen des
Kreuz- oder Querabtastdeflektorwobbelwinkels eine Verset
zung oder Versetzungsbewegung in der Querabtastrichtung
des Abtaststrahles einführen, der aus der Kubusdeflektor
anordnung der Fig. 2 austritt. Diese Strahlversetzung
oder Versetzungsbewegung hat keinen Einfluß auf die Quer
abtastfehlerleistungsfähigkeit bei "Vor-Objektiv"-Deflek
torsystemen und verschlechtert auch nicht die Bildquali
tät bei "Nach-Objektiv"-Deflektorsystemen für den Normal
betrieb mit Deflektormotor 48.
Wenn eine Querabtastwinkeländerung um die Mitte des DRUM-
Kubusdeflektorelements 42 auftritt, ergibt sich praktisch
keine Strahlversetzungsbewegung beim Abtaststrahl, und
zwar selbst relativ große Winkeländerung. Wenn eine Quer
abtastwinkeländerung um einen Punkt herum auftritt, der
auf der Deflektordrehachse unmittelbar unterhalb der
hochreflektierenden Spiegeloberfläche 34 des DRUM-Kubus
deflektors 42 angeordnet ist, dann ergibt sich eine ange
nähert 0,2 µm Versetzungsbewegung in dem Ausgangsabtast
strahl, und zwar basierend auf einer 25 mm Kubusapertur
größe und einem drei Bogensekunden Drehwinkel. Drei Bo
gensekunden ist das Maximum an erwarteter Änderung bei
dem Deflektorwobbeln infolge von Fehlern der Deflek
tormotoranordnung und daher die mit diesen Fehlern asso
ziierte Strahlversetzung einen vernachlässigbaren Einfluß
auf die Qualität von "Nach-Objektiv"-Abtastsystemen be
sitzen, welche den Kubusdeflektor 42 verwenden.
Die gesamte Drehsymmetrie der Abbildeigenschaften der aus
der Deflektoranordnung 42 austretenden Abtaststrahlungs
strahlen wird dadurch erreicht, daß man den zentralen
Einfallstrahlungsstrahl kolinear macht mit der Deflektor
rotationsachse, dadurch daß man das Deflektorelement auf
der Deflektordrehachse zentriert. Unter diesen Bedingungen
hält der einfallende Strahl einen konstanten Einfallswin
kel mit den optischen Oberflächen des Deflektors 42 und
daher ist der Abtaststrahlwinkel gleich dem Deflektor
drehwinkel. Der Deflektordrehwinkel wird durch den De
flektordreh- oder -spinmotor 48 vorgesehen, der entweder
ein Hysteresewechselstrommotor oder ein bürstenloser
Gleichstrommotor sein kann, wobei entweder Luftlager oder
Kugellager verwendet werden.
Ein fester Deflektorwobbelwinkel trägt weder bei zum
Querabtastungsfehler noch zu dem Spurfehler bei der Ab
tastung für ein Monofacettendeflektorsystem, weil jedwede
sich ergebende Veränderung der Abtaststrahlposition die
gleiche ist für jede Abtastzeile oder -linie. Ein fester
bei der Abtastung auftretender "In-scan"-Deflektorwob
belwinkel bewirkt eine entsprechende Versetzung des Ab
taststrahlwinkels für die Deflektorgeometrie, wie in Fig.
2 gezeigt. Dieser Versetzungswinkel bleibt konstant mit
der Abtastposition und ist daher ohne weiteres dadurch
kompensiert, daß man ein den Beginn der Abtastung detek
tierendes Signal verwendet, um den Start von Abtastzei
lenpixeldaten zu synchronisieren, wie dies bei jetzt im
Gebrauch befindlichen Bildsätzen der Fall ist.
Ein Änderung der in Abtastung befindlichen Komponente des
festen Deflektorwobbelwinkels bewirkt eine gleiche ent
sprechende Winkeländerung in sowohl dem Deflektorele
mentdrehwinkel als auch dem Abtaststrahlwinkel. Während
daher Änderungen des festen Deflektorwobbelwinkels nur
einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Abtaststrahl
verfolgungsfehlerleisungsfähigkeit des DRUM-Kubusde
flektorsystems 42 haben, können diese Änderungen in
signifikanter Weise zu der "In-Abtastung"- Zitterlei
stungsfähigkeit des Systems beitragen. Somit sollten
Änderungen des Deflektorwobbelns, das zu dem "In-Abta
stung"-Zitterfehler beiträgt, minimiert werden. Dies wird
dadurch erreicht, daß man die Vibrationen der Deflektor
motoranordnung reduziert, was eine Änderung des Deflek
torwobbelwinkels zur Folge hat. Diese Vibrationsmini
mierung wird erreicht durch präzises Ausgleichen oder
Ingleichgewichtbringen der Deflektormotoranordnung und
dadurch, daß man Spiel in der Rotor/Lageranordnung ver
meidet, die im Motor 48 verwendet wird. Die Verminderung
der Masse der Deflektoreinheit trägt in signifikanter
Weise zur Minimierung der dynamischen Änderungen des
Deflektorwobbelwinkels bei Hochgeschwindigkeitsdreh
bedingungen bei.
Es sei der Fall betrachtet, wo die restlichen Deflektor
motorfehler für einen mit Kugellager ausgerüsteten Motor
eine Maximaländerung des "In-Abtastung"-Deflektorwob
belwinkels von ungefähr drei Bogensekunden hervorrufen,
was einem "In-Abtastung"-Positionsstrahlfehler für den
Deflektor 42 von 1,5 µm entspricht, wenn der Deflektor in
einem Abbildsystem mit interner Trommel mit einem Radius
von 100 mm verwendet wird. Ein 7,3 µm "In-Abtastung"-
Strahlversetzungsfehler wird für eine drei Bogensekun
denwobbeländerung erreicht, wenn dieser Deflektor in
einem Flachfeldabbildsystem verwendet wird, was eine F-
Theta-Abtastlinse verwendet, die eine 500 mm Brennweite
besitzt.
Der mit dem Deflektormotornachlaufen assoziierte Abtast
strahlzitterfehler ist normalerweise ein größeres Problem
mit monofacettigen Deflektoren als mit ihrem multifacet
tigen Äquivalent. Dies liegt darin, daß die Mono- oder
Einzelfacette üblicherweise eine geringere Rotations
trägheit besitzt, und zwar infolge eines signifikanten
kleinere Deflektordurchmessers. Das Motornachlaufen be
wirkt eine geringe Variation des "In-Abtastung"-Zitterns,
das kompensiert werden kann durch Verwendung einer Takt-
oder Clockrate mit variablem Pixel. Der Monofacettde
flektor 42 kann mit einem Wellencodierer ausgerüstet
sein, um die Veränderung der Deflektormotorgeschwindig
keit assoziiert mit dem Motornachlaufen (motor hunting)
zu messen. Die Wellencodierdaten können alleine verwendet
werden oder in Verbindung mit einem Startabtastdetektor
signal, um die Änderung der Pixeltaktrate zu berechnen,
die erforderlich ist, um die Motornachfolge oder Verfol
gungskomponente des "In-Abtastung"-Zittern zu kompensie
ren.
Die Variation der Abtaststrahlintensität infolge der Än
derung des Einfallsstrahlspolarisationszustands relativ
zum Deflektorelement 42 wird im Deflektorelement 42 mini
miert durch die Art des optischen Überzugs, wie er für
die Strahlteilerdeflektoroberfläche 32 in dem Deflektor
verwendet wird, wie dies in der Beschreibung der Deflek
torherstellungsverfahren bemerkt wurde, und ferner er
folgt die Minimierung dadurch, daß man den Abtaststrahl
zweimal durch die partiellreflektierende Oberfläche 32
sich fortpflanzen läßt. Um den Vorteil des zweimaligen
Durchlaufs durch die Strahlteileroberfläche zu veran
schaulichen sei der folgende beispielhafte Fall betrach
tet: das Reflektanz/Transmittanzverhältnis der Teiler
oberfläche ist 0,6/0,4 bzw. 0,4/0,6 für S- und P-polari
siertes Licht. Die Teileroberfläche 32 besitzt eine ver
nachlässigbare Absorption. Der Einfallstrahl ist P-pola
risiert bezüglich des Deflektors, der sich in der Mitte
der Abtastposition befindet und die hochreflektierende
Spiegeloberfläche im Deflektor besitzt im wesentlichen
100% Reflektivität oder Reflexionsvermögen. Für diese
Parameter beträgt die Abtaststrahlintensität 24% der
Einfallsstrahlintensität für die Mitte der Abtastungs
position, und zwar basierend darauf, daß die Strahltei
leroberfläche 60% des einfallenden P-polarisierten
Strahls zum Spiegelreflektor überträgt und 40% des re
troreflektierten Strahls von dem Spiegelreflektor hin den
Ausgangsabtaststrahl retroreflektiert. Wenn der Deflektor
um 90° von der Mitte der Abtastposition verdreht wird, so
ist die Abtaststrahlintensität noch immer 24% der Ein
fallsstrahlintensität, und zwar basierend auf der Tatsa
che, daß die Strahlteileroberfläche 40% des einfallenden
S-polarisierten Strahls zu dem Spiegelreflektor überträgt
und 60% des retroreflektierten Strahls von dem Spiegel
reflektor in den Ausgangsabtaststrahl.
Aus diesem Beispiel ist klar, daß das zweimalige Durch
tretenlassen des Strahls durch die Strahlteileroberfläche
mit der Polarisation in Beziehung stehende Differenzen in
dem Reflektanz/Transmitanz-Verhältnis der Teileroberflä
che kompensiert. Für die oben angegebenen Deflektorpara
meter wird die Ausgangsabtaststrahlintensität stets 24%
der Einfallsstrahlintensität sein, und zwar unabhängig
von der Einfallsstrahlpolarisation, ob diese linear, zir
kular oder elliptisch ist. Diese Unabhängigkeit der Ab
taststrahlintensität bezüglich der Änderungen beim Ein
fallsstrahlspolarisationszustand verbessert nicht nur die
Leistungsfähigkeit des Abtastbildsystems, sondern verein
facht auch im großen Ausmaße die Konstruktion, die Her
stellung und die Ausrichtung des Systems.
Fig. 3 zeigt einen DRUM-Kubusstrahldeflektor 50 ähnlich
dem Deflektor 42, wo die Fortpflanzung des retroreflek
tierten Strahls zurück zur Lichtquelle (Laser) hin vermie
den wird. Der Kollinearzustand zwischen einfallenden und
durchgelassenen oder transmittierten, retroreflektierten
Strahlen, wie in Fig. 2 gezeigt, kann nicht erwünscht
sein, weil dies Geisterabtaststrahlen und Laserintensi
tätinstabilität verursachen kann.
In dem Deflektor 50 ist ein Metallkeilglied 52 sandwich
artig angeordnet zwischen dem Boden des Kubusdeflektor
elements und der Befestigungsnabenanordnung. Dieses
Keilglied 52 kippt um das Kubusdeflektorelement, so daß
der retroreflektierte Strahl von der Spiegelreflexions
oberfläche unter einem Winkel bezüglich des einfallenden
Strahls verläuft. Der Keilwinkel dieses Gliedes braucht
nur im Bereich von 1 zu 2,5° liegen, um zu bewirken, daß
der übertragene retroreflektierte Strahl winkelmäßig ge
trennt ist um 2 bis 5° gegenüber der Einfallsstrahlrich
tung und wobei dadurch das Entstehen von Geisterabtast
strahlen und Laserintensitätsinstabilität vermieden wird.
Da das Keilwinkelerfordernis relativ klein ist, beein
flußt das Vorhandensein dieses Keilgliedes und das zuge
hörige Kippen des Kubusdeflektorelements die dynamische
Drehbetriebscharakteristika des kubischen Deflektorele
ments der Deflektoranordnung für die meisten Anwendungs
fälle nicht. Das Vorhandensein dieses Keilglieds 52 hat
keinen Einfluß auf den Deflektorkreuzabtaststrahlwinkel
und führt nur eine Parallelversetzungsbewegung in den
Ausgangsabtaststrahl ein, wie dies durch den Einschluß
des gestrichelten Ausgangsabtaststrahlungsstrahls 54 dar
gestellt ist, der der Position des Abtaststrahls ent
spricht, wenn das Kubusdeflektorelement nicht durch das
Keilglied gekippt ist. Selbst ein relativ großer fester
Deflektorwobbelwinkel ruft weder ein Querabtast- noch ein
Strahlnachfüllfehlerproblem beim Abtasten für ein Mono
facettendeflektorsystem ein, weil die sich ergebende Ver
änderung des Abtaststrahlverfolgungs- oder -nachfühlwin
kels die gleiche ist für jede Abtastzeile oder -linie.
Das Keilglied 52 kann auch, wenn gewünscht, entweder aus
Kunststoff oder Glasmaterialien hergestellt werden oder
der Keilwinkel kann direkt in dein Befestigungsnaben
element 38 herausgearbeitet sein. Ein hinreichender Keil
winkel kann dadurch vorgesehen werden, daß man die
Schicht des Epoxybindemittels verjüngt, die dazu verwen
det wird, um das Kubusdeflektorelement an der Befesti
gungsnabenanordnung 38 zu befestigen oder dort zu verbin
den. Der Verjüngungswinkel des Bindemittelfilms kann da
durch eingestellt werden, daß man ein kleines Stück einer
Unterlage unter eine Bodenkante des Kubusdeflektorele
ments während des Verbindungsprozesses legt.
Die Strahldeflektoranordnung 56 gemäß Fig. 4 verwendet
ein Glaskeilglied 58, das sandwichartig angeordnet ist
zwischen dem Boden des Kubusdeflektorelements 56 und
einem Metallkeilglied 60 befestigt an der Oberseite der
Befestigungsnabenanordnung 38. Dieses Glaskeilglied 58 ist
optisch mit dem Kubusdeflektorelement 50 verbunden, und
zwar insbesondere durch ein Bindemittel (Zementmittel).
Dieses Glaskeilglied 58 kann aus dem gleichen Material
hergestellt werden, welches dazu verwendet wird, um die
Prismen des Kubusdeflektorelements 56 herzustellen. Unter
diesen Umständen pflanzt sich der einfallende Strahl von
dem Kubuselement in das Glaskeilglied fort, ohne im we
sentlichen irgendeine Änderung in der Fortpflanzungs
richtung, dem Polarisationszustand oder den Intensitäts
pegel zu erfahren. Die Unterseite 62 des Glaskeilglieds
58 besitzt darauf abgeschieden einen hochreflektierenden
Spiegelüberzug.
Das Glaskeilglied 58 kippt das Kubusdeflektorelement 56
derart zurück, daß dessen Oberseite im wesentlichen senk
recht zu der Deflektordrehachse 49 verläuft. Wenn die
Glas- und Metallkeilglieder aus Materialien hergestellt
sind, die ähnliche Dichten besitzen, so erreicht die
Deflektoranordnung der Fig. 4 praktisch die totale Rota
tionsmassensymmetrie bezüglich der Deflektordrehachse.
Obwohl das Erreichen der Rotationssymmetrie erwünscht ist,
besteht der Hauptgrund für die Anbringung des Glaskeil
glieds an dem Kubusdeflektorelement darin, den einge
schlossenen Winkel von 45° zwischen dem Strahlteilerre
flektor und der Spiegelreflexionsoberfläche zu ändern.
Wenn man diesen Einschlußwinkel nicht mit 45° hat, so hat
dies zur Folge, daß der Ausgangsabtaststrahl nicht senk
recht zu der Deflektordrehachse ist, wenn der einfallende
Strahl parallel zur Drehachse 49 verläuft. Das Metall
keilglied 60 kompensiert das Glaskeilglied und bringt den
übertragenen retroreflektierten Strahl außer Parallelität
mit dem einfallenden Strahl.
Es ist erwünscht, daß der Ausgangsabtaststrahl nicht
senkrecht zur Deflektordrehachse für Abbildanwendungs
fälle mit interner Trommel verläuft, denn das retro
reflektierte spekulare oder Spiegellicht von der internen
Trommelbildoberfläche pflanzt sich nicht zurück entlang
des einfallenden Strahls fort und verursacht Geister
strahlen und Laserintensitätsinstabilität. Spekulares
retroreflektiertes Licht von der Bildebene ist ein
größeres Problem bei internen Trommelsystemen als bei
Flachfeldabbildsystemen, weil der Deflektor in dem Trom
melsystem konzentrisch zur Aufzeichnungsoberfläche ver
läuft und daher der Ausgangsabtaststrahl stets senkrecht
zu der Aufzeichnungsebene verläuft, wenn der Abtaststrahl
senkrecht zu der Deflektordrehachse läuft. Ein 5°-Abwei
chungswinkel zwischen dem Ausgangsabtaststrahl und der
Trommelbildoberflächennormalen kann sicherstellen, daß
das retroreflektierte spekulare Licht von der Bildober
fläche nicht wieder in die Abtastfokussierlinse eintritt,
selbst nicht für den größten Abtaststrahlenstrahlkonus
winkel, für den die Auslegung erfolgt. Wie zuvor erwähnt,
wird die Geradheit der Abtastlinie oder -zeile für das
Abtastsystem mit interner Trommel durch die Konzentrizi
tät zwischen der Deflektordre 82716 00070 552 001000280000000200012000285918260500040 0002004304499 00004 82597hachse und der Trommelauf
zeichnungsoberfläche bestimmt und hängt nicht ab von dem
Winkel, der Abtaststrahl mit der Deflektordrehachse bild
et.
Die winkelmäßige Abweichung des Ausgangsabtaststrahls von
einem DRUM-Kubusstrahldeflektor und der Bildoberfläche
kann ebenfalls erreicht werden durch optisches Verbinden
eines kleinen Scheitelwinkelprismas mit der (oberen) De
flektoreingangsoberfläche oder der (vorderen) Ausgangs
fläche, wobei dies aber weniger vorzuziehen ist, da
größere Prismenscheitelwinkel erforderlich sind, um den
gleichen Strahlabweichungswinkel zu erhalten und ein Teil
der Drehmassensymmetrie geht verloren, insbesondere dann,
wenn das Prisma auf der Ausgangsdeflektoroberfläche ange
ordnet ist. Der Keil kann auch direkt in den Prismen her
gestellt sein, um den nicht-senkrechten Abtaststrahlzustand
zu erreichen.
Die hintere, schwarz angestrichene Oberfläche in den De
flektorelementen 52 und 56 absorbieren praktisch 100%
des auf diese Oberfläche einfallenden Lichts und elimi
nieren dadurch Geisterabtaststrahlen. Reflexionen von
dieser hinteren Oberfläche können alternativ minimiert
werden durch optisches Polieren und Anordnen eines Anti-
Reflexions (AR) optischen Überzugs darauf. Die AR-Über
züge sind jedoch beträchtlich teuerer als der schwarz
gemalte Überzug und der schwarze Farbüberzug besitzt eine
signifikant niedrigere Reflexion als die normal im kom
merziellen Bereich verfügbaren Multischicht AR-Überzüge.
Auch wird nur eine Strahlblockierlösung wie die vorge
schlagene angestrichene Oberfläche für eine Deflektoran
ordnung arbeiten, die in Abbildsystemen mit interner
Trommel verwendet werden, die einen mehr als ungefähr
180° betragenden Abtastwinkel besitzen. Durch die Rück
seite der Deflektoranordnung übertragenes Licht wird das
Aufzeichnungsmedium für Abbildsysteme belichten, die mehr
als 180° verwenden.
Gemäß Fig. 5 ist ein DRUM-Kubusstrahldeflektor 42 in ein
"Vor-Objektiv"-Flachfeldabbildsystem eingebaut. Ein DRUM-
Kubusstrahldeflektor 42 ist gemäß Fig. 6 in ein "Nach-
Objektiv"-Innentrommelabbildsystem eingebaut. In diesen
Fig. 5 und 6 ist nicht gezeigt, die Systemlichtquelle,
die eine einzige monochromatische Laserquelle oder eine
Mehrfachwellenlängenquelle sein kann, die im Einfalls
strahlenexpansions- oder -weiterungs und Kollimieroptik,
der Deflektordrehmotor und die flache Bildebene oder die
gekrümmte Trommelbildebene, auf die die Ausgangsabtast
strahlen fokussiert werden.
Das Deflektorelement 42 in Fig. 5 ist gekippt darge
stellt, so daß der durchgelassene retroreflektierte
Strahl nicht parallel zum einfallenden Strahl verläuft.
Das Deflektorelement in Fig. 6 ist ebenfalls gekippt, um
zu verhindern, daß der durchgelassene retroreflektierte
Strahl und der einfallende Strahl parallel verlaufen, ob
wohl dies so in der Figur dargestellt ist. Die Deflektor
anordnung 56 der Fig. 4 kann in dem internen Trommelsy
stem mit nachgeschaltetem Objektiv ("Nach-Objektiv") ge
mäß Fig. 5 verwendet werden, wodurch das Auftreten von
Geisterabtaststrahlproblemen und Laserintensitätsin
stabilitätsproblemen, die mit dem retroreflektierten Spie
gel oder Spukularlicht von der Trommelbildebene zusammen
hängen, minimiert werden.
In Fig. 7 ist ein DRUM-Rechtwinkelstrahldeflektor 64 ge
zeigt, der zwei im wesentlichen identische rechtwinklige
Prismen besitzt, welche eingeschlossene Winkel von 42,5
und 47,5° besitzen und die Rückseite 70 des Deflektorele
ments wird als die hochreflektierende Spiegeloberfläche
verwendet, während die Bodendeflektorelementoberfläche 72
die lichtabsorbierende schwarz gemalte Oberfläche ist.
Obwohl das Deflektorelement 64 nicht von kubischer Ge
stalt ist, ist es doch drehmäßig massensymmetrisch bezüg
lich der Deflektordrehachse 49, weil das Deflektorelement
auf der Drehachse zentriert ist.
Der eingeschlossene Winkel zwischen dem Strahlteiler
reflektor 74 und der Spiegelreflexionsoberfläche des De
flektors 64 (d. h. der Anordnung) beträgt nicht 45° und
daher ist der Ausgangsabtaststrahl nicht senkrecht zur
Deflektordrehachse 49, wenn der einfallende Strahl paral
lel zur Drehachse 49 ist. Dieser nicht senkrechte Aus
gangsabtaststrahlzustand ist geeignet für Abbildsysteme
mit interner Trommel. Die Konfiguration gemäß Fig. 7 kann
wirtschaftlicher sein zum Erreichen des nicht senkrechten
Abtaststrahlzustandes, als dies für die Deflektorkonfigu
ration gemäß Fig. 4 gilt.
Die Abtaststrahlnachführ- oder Trackingeigenschaften des
Deflektors 64 sind identisch zu denen, die erreicht wer
den mit DRUM-Kubusstrahldeflektoren gemäß den Fig. 2 bis
6 und daher kann die hintere Deflektorelementoberfläche
in diesen DRUM-Kubusdeflektoranordnungen als die Spiegel
reflexionsoberfläche dienen, während das Bodendeflektor
element als die schwarz gemalte Oberfläche dient. Ein po
tentieller Vorteil der Anordnung der schwarz gemalten
Oberfläche am Boden des Deflektorelements besteht darin,
daß jedwede Nichtflachheit und/oder Beanspruchung indu
ziert oder eingeführt in diese Oberfläche durch Befesti
gen oder Verbinden des Elements mit der Befestigungsna
benanordnung keinen Effekt auf die optische Wellenfront
qualität des Abtaststrahls haben würde. Der Nachteil der
Verwendung der hinteren Deflektorelementoberfläche als
der Spiegelreflexionsoberfläche besteht darin, daß diese
Oberfläche Zentrifugalkraft induzierte Flachheitverfor
mung zeigt, während die untere oder Bodendeflektorele
mentoberfläche praktisch gegenüber dieser Art von Ver
formung invariant oder unempfindlich ist.
Fig. 8 zeigt eine DRUM-Strahldeflektoranordnung 76, die
aus getrennten Strahlteiler 74 und Spiegel 80 Elementen
zusammengesetzt ist, und zwar im Gegensatz zu dem Aufbau
aus Prismenelementen. Obwohl die Abtastabbildeigenschaf
ten dieser Deflektoranordnung 76 im wesentlichen iden
tisch zu denjenigen der DRUM-Kubusstrahldeflektoren in
den Fig. 2-6 ist, ist dieser Deflektor 76 nicht rota
tionsmäßig so massensymmetrisch wie die Deflektoren 42,
50, 56 und 64 und die Strahlteilerdeflektoroberfläche 78
dieses Deflektors ist weniger empfindlich bezüglich der
durch Zentrifugalkraft hervorgerufenen Flachheitsverfor
mung, als die Strahlteileroberflächen in den DRUM-Kubus
strahldeflektoren 42, 50, 56 und 64.
Der Deflektor 76 kann leichter sein, als DRUM-Kubus
strahldeflektoren, die Glasprismendeflektorelemente
verwenden, weil das Deflektorgehäuse 82 dieses Deflektors
76 aus einem Kunststoffmaterial anstelle von Metall her
gestellt sein kann. Eine Kunststoffdeflektorgehäusestruk
tur kann niedrigere Herstellungskosten besitzen als sie
für die DRUM-Glasprismendeflektoren erreichtbar sind. Die
Deflektor 76 Konfiguration hat eine aerodynamischere Form
als die zuvor beschriebene DRUM-Kubusdeflektoren, inso
fern als das Gehäuse 82 zylindrisch geformt ist, Fenster
84 und 86 aufweist, um die Öffnungsanschlüsse in dem De
flektorgehäuse 82 abzudecken.
Ein flaches Eingangsfenster 88 ändert nicht die optischen
Abbildeigenschaften der Deflektoranordnung 76. Wenn ein
zylindrisch geformtes Deflektorgehäuses 82 verwendet
wird, besitzt das Ausgangsfenster 86 ein dem Deflektorge
häuse entsprechendes zylindrisches Profil. Daher arbeitet
dieses Ausgangsfenster als eine negative Minikuszylinder
linse mit einem konzentrischen Krümmungsmittelpunkt für
seine beiden Oberflächen. Die zylindrische Fokussierkraft
oder -leistung dieses Ausgangsfensters führt einen
Astigmatismus in die Ausgangsabtastwellenfront ein.
Die Größe der zylindrischen Brennweite des Ausgangsfen
sters ist gegeben durch:
dabei ist n der Brechungsindex des Fenstermaterials, t
die Dicke des Fensters und r der Krümmungsradius des
Fensters, der der gleiche ist wie der Krümmungsradius für
die Deflektorgehäuseaußenoberfläche. Bei der Ableitung
der Gleichung (3) wurde angenommen, daß r » t (r wesent
lich größer als t) und daß Luft als Medium auf beiden
Seiten des Fensters ist. Aus der Gleichung (3) ergibt
sich, daß das Ausgangsfenster so dünn wie möglich sein
sollte, wodurch die Größe des Astigmatismus, die es im
Ausgangsabtaststrahl erzeugt, reduziert.
Die Brennkraft des zylindrischen Fensters 86 kann direkt
zur Brennkraft der Systemabtastlinse hinzuaddieren. Die
kombinierte Brennkraft für diese Linsenelemente kann hin
sichtlich der Brennweite fc wie folgt ausgedrückt werden:
dabei ist fs entweder die Brennweite der F-Thetaabtast
linse für ein Flachfeldabbildsystem oder der Bildtrom
melradius für ein Abbildsystem mit interner Trommel. Der
Abtaststrahlastigmatismus für den Fall des zylindrischen
Fensters ist gleich der Differenz der Brennweite Δf
zwischen fc und fs, was gegeben ist durch:
Aus den Gleichungen (4) und (6) ergibt sich, daß der
Abtaststrahlastigmatismus stark abhängt von sowohl der
Ausgangsfensterdicke als auch der Systemabtastbrennweite
fs. Ein akzeptabler Wert für den Abtaststrahlastigmatis
mus ist das Δf <5 mm für Abbildsysteme mit niedriger
bis mittlerer Auflösung (<600 Punkte/Zoll = dots/inch),
daß Δf <2 mm für Systeme mit mittlerer bis hoher Auflö
sung (<1200 Punkte/Zoll = dots/inch) und daß Δf <1 mm
für Abbildsysteme mit hoher bis sehr hoher Auflösung. Ba
sierend auf diesen Kriterien kann man für ein gegebenes
Bildauflösungserfordernis bestimmen, was der Maximalwert
von fs als eine Funktion von fw sein kann:
fs = - fwΔf (7)
Bei Ableitung der Gleichung (7) aus der Gleichung (6)
wird angenommen, das fw »Δf.
Als ein Beispiel für den Astigmatismus, wie er in den
Ausgangsabtaststrahl durch ein zylindrisch geformtes
Ausgangsfenster eingeführt wird, sei der Fall betrachtet,
wo die Fensterparameter n = 1,52, t = 1 mm und r = 24 mm
sind, was ergibt fw ≈ -2000 mm. Dieses Dickenfenster hat
zu viel zylindrische Leistung oder Kraft mit Ausnahme für
Systeme mit niedriger bis mittlerer Auflösung, die eine
Abtastbrennweite fs 100 mm haben. Die Verminderung der
Fensterdicke auf 0,2 mm erhöht fw auf ungefähr 10 m, was
die Verwendung des Fensters für Abtastsysteme für mitt
lere bis hohe Auflösung ermöglicht mit fs 140 mm. Die
weitere Verminderung der Fensterdicke auf 25 µm erhöht fw
um ungefähr 80 m was den Wellenfrontastigmatismus auf ak
zeptable Werte vermindert, und zwar für Abbildsysteme mit
hoher bis sehr hoher Auflösung mit fs 280 mm.
Bei einer Anzahl von Anwendungsfällen kann es vorteilhaft
sein zur Erreichung einer besseren Abtaststrahlwellen
frontqualität in einem gewissen Umfang bei der aerody
namischen Formgestaltung des Deflektors Opfer zu bringen.
Dieser Ausgleich zwischen aerodynamischen und optischen
Eigenschaften wird dadurch erreicht, daß man das zylin
drisch gekrümmte Fenster durch eine sphärische Linse oder
ein flaches Fensterelement ersetzt, wie dies im Kapitel 5
der folgenden Literaturstelle erläutert ist: Holographic
Deflector for Graphic Arts Systems" in "Optical Scanning"
von Ed. By G. F. Marshall und herausgegeben von Marcel
Decker, Ing., New York (1991), und zwar ist dies dort für
einfacettige nicht-scheibenförmige Hologondeflektoren be
schrieben. Auch kann mit einem gekrümmten Fenster asso
ziierte zylindrische Fokussierleistung oder -kraft da
durch kompensiert werden, daß man ein positives
(sammelndes oder konkarves) Zylinderlinsenelement der
Deflektoranordnung hinzufügt (vgl. dazu US-PS 46 62 707)
oder aber dadurch, daß man in eine der optischen
Oberflächen der Deflektoranordnung positive zylindrische
Fokussierleistung inkorporiert. Die Inkorporation einer
positiven zylindrischen Leistung oder Kraft in das
gekrümmte Fensterelement wird im folgenden erläutert.
Mikroskopschlittenabdeckgläser liegen im Bereich zwischen
0,17 und 0,2 mm und sind relativ parallel und haben eine
relativ gute optische Qualität und sie können daher als
Fenster 84, 86 und 88 in der Deflektoranordnung 76 oder
anderen Deflektoranordnungen verwendet werden, die flache
und zylindrisch geformte Fenster besitzen. Diese Abdeck
glasfenster können mit einem Anti-Reflexionsüberzug ver
sehen sein, um sowohl ihre Reflexionsverluste zu vermin
dern als auch um die Geisterabtaststrahlen zu reduzieren,
die mit dem spiegelnd retroreflektierten Licht von diesen
Fensteroberflächen assoziiert sind.
Um den Krümmungsradius des Deflektorgehäuses ohne Brechen
zu entsprechen, können die Ausgangsfenster auf den ge
wünschten Deflektorgehäuseradius dadurch geformt werden,
daß man das Fenster auf die Gaserweichungstemperatur er
hitzt und dies dann sich einer Form mit dem gewünschten
Radius anpassen läßt. Die Firma Corning Glass stellt
Glasflächenelemente oder Glasplättchen mit Dicken von
weniger als 0,1 mm her, die direkt gebogen werden können,
um angenommenen Deflektorgehäusegrößen ohne Brechen ange
paßt zu werden. Für die Ausgangs- und Gegenausgleichs
fenster in Deflektoranordnungen können auch 25 µm dicke
wärmeschrumpfende klare Plastikfilme Verwendung finden.
Dieses Plastikfilmmaterial ist nicht nur vorteilhaft
hinsichtlich seiner Nicht-Beeinflussung der Ausgangsab
taststrahlwellenformqualität, sondern auch deshalb, weil
das Plastikmaterial es ermöglicht, den Film eng an das
zylindrisch geformte Deflektorgehäuse anzupassen, um eine
sowohl lichtmäßig als auch aerodynamisch glatte Oberflä
che vorzusehen. Faltungen in dein Kunststoffilm können von
den Austrittsöffnungsgebieten entfernt werden, nachdem
der Film an dem Deflektorgehäuse befestigt ist, und zwar
dadurch, daß man einen Strom warmer Luft auf den Film
leitet, wodurch annehmbare optische Fenster erzeugt wer
den.
Fig. 9 zeigt ein DRUM-Kubusstrahldeflektorelement 90, das
seine Ecken und Kanten derart abgeschrägt besitzt, daß
die Kubusoberflächen enger an ein kreisförmiges Apertur-
oder Öffnungsprofil angepaßt sind, wodurch nicht erfor
derliches Material vom Deflektorelement entfernt wird,
während dessen aerodynamische Form verbessert wird.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine DRUM-Kubusstrahldeflektor
anordnung 92, die ein zylindrisch geformtes Gehäuse 94
und eine Befestigungsnabenanordnung 96 aufweist, um das
Kubusdeflektorelement 98 zum Schließen, und um dadurch in
signifikanter Weise den Abtaststrahlpositionierfehler zu
reduzieren, der durch die vom Deflektor hervorgerufene
Luftturbulenz in dem Abtaststrahlpfad zustandekommt. Das
Deflektorelementumschließungsgehäuse 94 besitzt eine zy
lindrische Seitenwand 100 mit einer Öffnung 102, durch
die der Ausgangsabtaststrahl läuft, ferner ist ein Aus
gangsfenster 104 vorgesehen, um in aerodynamischer Weise
die Seitenwandöffnung abzudichten, und schließlich ist
eine obere Platte 106 vorhanden, die in eine Öffnung be
sitzt, durch welche der einfallende Strahl läuft. Die
obere Platte 106 des Deflektorumschließungsgehäuses 94
kontaktiert die obere Oberfläche (Oberseite) des Kubus
deflektorelements und dichtet die Eintrittsöffnung 108 an
ihrem Umfang ab. Die Zylinderseitenwand 100 des Deflek
torumschließungsgehäuses paßt in einen einen verminderten
Durchmeser aufweisenden Stufenteil 110 der Befestigungs
nabenanordnung und vervollständigt dadurch die Abdichtung
des Kubusdeflektorelements innerhalb des Umschließungs
gehäuses 94.
Das Ausgangsfenster 104 kann entweder eine dünne Glas
platte sein oder aber ein dünner Kunststoffilm, der dem
Zylinderseitenwandaußenradius angepaßt ist, wie dies in
Verbindung mit Fig. 8 diskutiert wurde. Die Anbringung
des Umschließungsgehäuses an der Befestigungsnabenanor
dnung kann mittels Schrauben, Band oder Bindemittel er
folgen. Wie in Fig. 11 gezeigt, kann eine Kitt- oder
Verbindungsverbindung 112 verwendet werden, um bei der
Befestigung des Deflektorelements innerhalb des Um
schließungsgehäuses zu helfen. Diese Verkittungsver
bindung ist nur in den Eckzonen des Kubus verwendet ge
zeigt, weil diese Anordnung die Menge (Masse) der Kitt
verbindung minimiert, wobei im wesentlichen die Rota
tionssymmetrie der Deflektoranordnung bezüglich der De
flektorrotationsachse aufrechterhalten bleibt. Sie kann
das Gehäuse ausfüllen mit Ausnahme des nahe dem Ausgangs
fenster gelegenen Sektors.
Das Umschließungsgehäuse 94 kann entweder beispielsweise
durch Werkzeugmaschinen bearbeitet sein oder aber es kann
ausgeformt sein als ein einziger Teil, der dann über das
Prismendeflektorelement gezogen wird und mit der Befesti
gungsnabe 96 zusammenpaßt. Dieses einteilige
Umschließungsgehäuse kann auch eine Wanddicke besitzen,
die ungefähr ein Drittel der in Fig. 11 gezeigten
Wanddicke ist, um so jedwedes Ungleichgewicht zu
reduzieren, das mit der Umschließungsseitenwandöffnung
102 assoziiert ist, um auf diese Weise die
Leistungsfähigkeit der Deflektoranordnung bei Drehung mit
hoher Drehzahl zu verbessern.
Die Fig. 12 und 13 zeigen eine DRUM-Kubusdeflektoranord
nung, die ein Umschließungsgehäuse 120 aufweist, das
drehmäßig massensymmetrisch bezüglich der Deflektor
drehachse 122 ist. Diese Massensymmetrie wird dadurch
erreicht, daß man einen zweiten Öffnungsanschluß 124 mit
Abdeckfenstern 126 in der Umschließungseitenwand vor
sieht. Dieser zweite Öffnungsanschluß mit Fenster ist im
wesentlichen identisch zu dem Abtaststrahlauslaß oder
-anschluß 128 und dem Fenster 130 und ist entgegengesetzt
dazu positioniert, wodurch entweder das Fehlen von Masse
assoziiert mit dem Ausgangsfenster 130 und dem Anschluß
fenster 128 gegenausgeglichen wird.
Das Kubusdeflektorelement in den Fig. 12 und 13 weist
zwei 45° rechtwinklige Prismenelemente 134 und 136 auf,
die im wesentlichen identisch sind mit Ausnahme des Ma
terials, welches zur Herstellung der Prismenelemente
verwendet wird. Das Prismenelement 134 besitzt einen
Brechungsindex N1, wohingegen das Prismenelement 136
einen Brechungsindex N2 besitzt, wobei ferner N1 <N2
gilt.
Mit Ausnahme des Brechungsindexunterschieds zwischen den
Prismenelementen 134 und 136 sind alle anderen
Herstellungsdetails des Kubusdeflektorelements in den
Fig. 12 und 13 die gleichen, wie sie für das Kubusde
flektorelement in Fig. 2 beschrieben wurden. Der einfal
lende Strahl verläuft parallel zur Deflektordrehachse 122
vor dem Eintreten in die Oberseite des Kubusdeflektorele
ments 132. Nach dem Eintreten in den Deflektor pflanzt
sich der einfallende Strahl zu der partiell reflektieren
den Oberfläche 138 fort, die den einfallenden Strahl in
gleicher Weise in reflektierte und durchgelassene Strah
len aufteilt. Der reflektierte Strahl pflanzt sich nach
hinten fort zur der schwarz angestrichenen Oberfläche 140
des Deflektorelements und wird praktisch total absor
biert. Wenn der durchgelassene Strahl sich von dem N1-
Prismenelement 134 in das N2-Prismenelement 136 fort
pflanzt, wird der Strahl derart abgelenkt oder gebogen,
daß er sich mit einem etwas größeren Winkel bezüglich der
Senkrechten der Strahlteileroberfläche 138 fortpflanzt.
Diese geringfügige Erhöhung des Strahlfortpflanzungs
winkels bewirkt, daß der übertragene Strahl unter einem
geringen Winkel bezüglich sowohl der Deflektordrehachse
122 als auch der Bodenspiegelreflektionsoberfläche 140
des Deflektorelements 132 verläuft, die senkrecht zur
Drehachse verläuft. Der retroreflektierte Strahl von der
Bodenspiegelreflexionsoberfläche verläuft in gleicher
Weise unter einem Winkel bezüglich der Deflektorrotation.
Der Ausgangsabtaststrahl ist daher nicht senkrecht zu der
Deflektordrehachse. Der durchgelassene retroreflektierte
Strahl wird weiter gegenüber der Parallelen zur Rota
tionsdrehachse abgelenkt, wenn er sich von dem N2- zu dem
N1-Prisma fortpflanzt und dann aus dem Deflektorelement
132 austritt. Wenn diese DRUM-Kubusstrahldeflektoranord
nung mit Dualbrechungsindex erreicht den nicht senkrech
ten Abtaststrahlzustand der Fig. 4 und den nicht parallel
übertragenen retroreflektierten Strahlzustand der Fig. 3
und 4 ohne daß die Notwendigkeit besteht, zusätzliche
Glas- oder Metallkeilglieder vorzusehen.
Die Prismenelementmaterialien können derart ausgewählt
werden, daß das DRUM-Kubusstrahldeflektorelement 132 so
wohl eine Dualbrechungsindexeigenschaft als auch eine Ro
tationsmassensymmetrie bezüglich der Deflektordrehachse
besitzt. Die folgenden beiden Beispiele basieren auf Da
ten erhalten aus dem Schott Glas Katalog und sie zeigen,
daß Materialien für die N1- und N2-Prismen ausgewählt
werden können, die relativ große Differenzen hinsichtlich
ihrer Brechungsindices haben, während sie im wesentlichen
die gleichen Dichten aufweisen: BaLF4 und SFL14 besitzen
beide eine Dichte von annähernd 3,17 g/cm2, während ihre
entsprechenden Brechungsindeces 1,577 bzw. 1,754 für =
0,5328 µm sind; SK13 und SFL6 haben beide ein Dichte von
annähernd 3,37 g/cm3 während ihre entsprechenden Bre
chungsindices 1,589 und 1,799 für λ = 0,6328 µm sind.
Das Kubusstrahldeflektorelement 132 ist gemäß der Dar
stellung an einer Befestigungspatrone 142 angebracht, die
an der Oberseite der Befestigungsnabenanordnung durch
zwei Schrauben 144 angebracht ist. Diese mechanische An
bringung der Befestigungsplatte kann bevorzugt sein ge
genüber einer direkten Anbringung des Deflektorelements
an der Befestigungsnabenanordnung mit einem Bindemittel,
insbesondere da diese Befestigungsplattenanordnung Ein
stellungen bei der Positionierung des Deflektorelements
132 auf der Befestigungsnabe/Motoranordnung 150 gestat
tet, was den dynamischen Ausgleich der gesamten Deflektor
anordnung erleichtert.
Die Befestigungsplatte 142 kann die Nicht-Flachheit
und/oder die Beanspruchung eingeführt in die Bodende
flektorelementoberfläche 140 vermindern, die hier mit dem
Verbinden (durch Bindemittel) des Deflektors mit der Be
festigungsnabenanordnung auftritt. Die Befestigungsplatte
144 kann aus Kunststoff bestehen, kann aber auch aus Me
tall, Glas oder Keramikmaterialien hergestellt sein.
In den Fig. 14 und 15 ist eine DRUM-Kubusdeflektoranord
nung 160 gezeigt, die eine total transparente zylindri
sche "Windschutzscheiben"-Kappe 162 zeigt, welche das
Kubusdeflektorelement 164 auf allen Seiten umgibt, mit
Ausnahme an der Befestigungsnabenanordnung 166. Da diese
transparente Kappe keine Strahlöffnungen (Anschlüsse) be
nötigt, ist sie total rotationsmassensymmetrisch bezüg
lich der Deflektordrehachse. Die transparente Um
schließungsschutzscheibe oder das Gehäuse 162 kann präzi
sionsgeformt aus Kunststoff mit optischer Qualität sein,
wodurch es ermöglicht wird, daß diese Umschließung in
Bildanwendungsfällen mit hoher Auflösung eingesetzt wird.
Das transparent zylindrische Windschutzscheibengehäuse
162 kann auch astigmatismuskorrigiert sein, der durch die
Ausgangsabtastwellenfront eingeführt wird, und zwar durch
die negative zylindrische Fokussierkraft, die mit einem
zylindrisch gekrümmten Ausgangsfenster assoziiert wird,
wie man dies durch Gleichung (3) berechnen kann. Dies kann
dadurch erreicht werden, daß man die transparente Um
schließung 162 derart auslegt, daß im Gebiet die Um
schließung, die als Ausgangsfensterapertur dient, der
Krümmungsmittelpunkt der Außenumschließungsoberfläche auf
der Deflektordrehachse zentriert ist, während der Krüm
mungsmittelpunkt der inneren Außenumschließungsoberfläche
an einem unterschiedlichen Punkt angeordnet ist. Dieser
innere Krümmungsmittelpunkt kann auf einer Linie angeord
net sein, welche für die Mitte der Ausgangsfensterapertur
und die Deflektordrehachse halbiert, und zwar an einem
Punkt, der größer ist als der Abstand entlang der Linie
zu der Deflektordrehachse. Da der Krümmungsmittelpunkt
für die innere Umschließungsoberfläche mit dem Abstand
von der Drehachsenposition ansteigt, wird die zylindr
ische Fokussierkraft des Ausgangsfensters fortlaufend von
negativen Werten aus nach Null vermindert, um dann fort
laufend zu größeren positiven Werten hin anzusteigen.
Durch Positionierung des Krümmungsmittelpunktes für die
innere Umschließungsoberfläche kann man nicht nur die zy
lindrische Fokussierkraft, die mit den gekrümmten Aus
gangsfenstern einhergeht, korrigieren, sondern auch die
zylindrische Kraft, die in Deflektorelementen erzeugt
wird durch eine Deflektorelementoberflächenverformung
hervorgerufen durch die Zentrifugalkraft. Diese Art einer
Oberflächenverformung tritt an der vorderen Ausgangsober
fläche eines DRUM-Kubusdeflektorelements auf und bewirkt,
daß diese Oberfläche eine negative zylindrische Linse
wird. Diese Art einer Oberflächenverformung tritt an der
hinteren Spiegelreflektoroberfläche der Deflektoran
ordnung gemäß Fig. 7 auf und bewirkt, daß die Oberfläche
ein konvexer zylindrischer Spiegel wird. Das transparente
zylindrische Umschließungsgehäuse 162 kann derart geformt
sein, daß die nicht-symmetrische durch Zentrifugalkraft
hervorgerufene Oberflächenflächenverformung in dem
Strahlteilerdeflektor in einer DRUM-Deflektoranordnung
korrigiert wird, und zwar insbesondere bei sehr hohen
Drehzahlen.
In den Fig. 16 und 17 ist eine zylindrisch geformte DRUM-
Strahldeflektoranordnung 170 gezeigt, die aus zwei im we
sentlichen identischen zylindrisch geformten 45° recht
winkligen Prismen 172 und 174 aufgebaut ist, die eine
DRUM-Strahldeflektoranordnung mit aerodynamischen Plat
tenprisma bilden, ohne eine gesonderte Deflektorum
schließungsstruktur zu verwenden. Bei diesem Deflektor
wird ein kollimierter einfallender Strahl kollinear mit
der Deflektordrehachse 176. In der sagitalen (In-Abta
stung) Ebene ist dieser Strahl durch eine positive Zy
linderlinse 178 fokussiert, die optisch an die Oberseite
des Deflektorelements durch Bindemittel angebracht ist.
Diese Zylinderlinse fokussiert den Strahl auf einen er
sten Bildpunkt, der einen kurzen Abstand gegenüber der
unteren schwarz absorbierten Oberfläche 180 des Deflek
torelements angeordnet ist und die Fokussierung erfolgt
ferner an einem zweiten Bildpunkt, der ebenfalls mit
einem entsprechenden kurzen Abstand vor der hinteren
zylindrischen Spiegelreflexionsoberfläche 182 des Deflek
torelements angeordnet ist. Die Position des zweiten
Bildpunktes wird derart gewählt, daß der retroreflek
tierte Strahl von der konkaven zylindrischen Spiegelre
flexionsoberfläche 182 divergierend von einem virtuellen
Punktbild erscheint, und zwar angeordnet an der Position
des Brennpunktes, der mit der zylindrischen Linsenaus
gangsoberfläche des Deflektorelements assoziiert ist. Für
diese Deflektorsystemabbildparameter wird der Ausgangsab
taststrahl in der Sagitalebene kollimiert, wie dies in
der Draufsicht der Deflektoranordnung 170 Fig. 18 darge
stellt ist.
Der in den Fig. 17 und 18 gezeigte kollimierte einfallen
de Strahl in der tangentialen (Querabtast)-Ebene der De
flektoranordnung wird durch die Zylinderlinse nicht be
einflußt und pflanzt sich als ein kollimierter Strahl zu
der Strahlenteilerdeflektoroberfläche 175 fort, die die
sen Strahl gleichmäßig in einem reflektierten und einen
durchgelassenen Strahl aufteilt. Der durchgelassene
Strahl wird praktisch durch die untere schwarze Absorp
tionsoberfläche 180 des Deflektorelements total absor
biert, während der reflektierte Strahl sich nach hinten
zur Spiegelreflexionsoberfläche 182 des Deflektorelements
fortpflanzt. In der Tangentialebene erscheint diese Spie
gelreflexionsoberfläche als ein flacher Reflektor und da
her wird das retroreflektierte Tangentialstrahlprofil von
der Spiegeloberfläche kollimiert. Annähernd die Hälfte
dieses kollimierten Strahls pflanzt sich zu der vorderen
Ausgangsoberfläche des Deflektorelements fort, die auch
als eine ebene Oberfläche in der Tangentialebene er
scheint und daher wird der Ausgangsabtaststrahl in dieser
Ebene ebenfalls kollimiert. Ein kollimierter einfallender
Strahl tritt aus beiden Ebenen von diesem zylindrisch ge
formten Deflektor als ein kollimierter Strahl aus. Wie in
Fig. 19 gezeigt, ist diese Deflektoranordnung rotations
mäßig massensymmetrisch bezüglich der Deflektorrota
tionsachse, die Anordnung besitzt eine gute aerodynami
sche Form und die Spiegelreflexionsoberfläche und die
Deflektorausgangsoberfläche sind praktisch invariant be
züglich der durch die Zentrifugalkraft hervorgerufenen
Oberflächenverformung, und zwar infolge ihrer zylindri
schen Form.
Fig. 19 zeigt eine halbzylindrisch geformte DRUM-Strahl
deflektoranordnung. Die Fig. 19 ist beispielhaft für die
Veränderungsmöglichkeiten hinsichtlich der Form, daß die
auf einem Prisma basierende DRUM-Strahldeflektoranordnung
einnehmen kann. Sämtliche optischen Oberflächen, die zu
dem Ausgangsabtaststrahl in der in Fig. 19 gezeigten De
flektoranordnung beitragen, sind flach und daher wird
ein einfallender kollimierter Strahl als ein kollimierter
Abtaststrahl austreten, ohne daß zusätzliche Linsenelemente
erforderlich sind.
Fig. 20 zeigt eine DRUM-Strahldeflektoranordnung, die aus
einem gesonderten räumlichen (spatialen) Strahlteiler 190
und Spiegel-192-Elementen besteht, ähnlich der De
flektoranordnung der Fig. 8. Diese Deflektoranordnung
unterscheidet sich von der gemäß Fig. 8 und all den
anderen zuvor beschriebenen DRUM-Strahldeflektoranord
nungen dadurch, daß ein räumlicher Strahlenteiler 190
verwendet wird, und zwar anstelle der partialreflektie
renden Strahlamplitudenteileroberflächen, die in den
zuvor beschriebenen DRUM-Strahldeflektoranordnungen
verwendet wurden.
Der einfallende Strahl 194 ist kollinerar mit der De
flektordrehachse 196 und trifft auf eine sphärische Linse
198 auf, die auf der Drehachse vor der Deflektoranordnung
zentriert ist. Diese Linse fokussiert den einfallenden
Strahl auf einen Bildpunkt auf der Deflektordrehachse der
näher an der Reflexionsoberfläche 199 des räumlichen
Strahlenteilerelements 190 liegt. Das räumliche Strahl
teilerdeflektorelement besteht aus einer hochflektie
renden Spiegeloberfläche 199, die in ihrer Mitte ein
kleines Loch 200 besitzt. Dieses Loch ist auf der Deflek
torrotationsachse angeordnet, wodurch es ermöglicht wird,
daß praktisch 100% (einhundert Prozent) des fokussierten
einfallenden Strahls durch das Loch laufen. Der durchge
lassene Strahl von dem Strahlteilerspiegel expandiert
schnell in seiner Größe, wenn er sich zu dem flachen
Spiegel 192 hin fortpflanzt, der am Boden des umschlosse
nen Deflektorhohlraums angeordnet ist.
Der retroreflektierte Strahl von dem Bodenspiegelelement
192 setzt die Expansion in seiner Größe fort, während er
sich zurück zu dem Strahlteilerspiegel 199 fortpflanzt.
Wenn der retroreflektierte Strahl den Teilerspiegel er
reicht, so ist seine Größe wesentlich größer als die
kleine Mittelöffnung 200 in der Teilerspiegeloberfläche
und daher wird im wesentlich die gesamte Energie des re
troreflektierten Strahls durch diesen Teilerspiegel in
der Richtung zum Ausgangsabtaststrahl zurückgeleitet.
Nach dem Hindurchlaufen durch das Deflektorausgangsfen
ster 202 fällt der Ausgangsabtaststrahl auf eine F-Theta-
Abtastlinse 204, die derart ausgelegt ist, daß sie den
divergierenden Abtaststrahl auf eine ein flaches Feld
bildende Bildebene fokussiert. Dieser divergierende Ab
taststrahl scheint von einer gekrümmten Objektebene her
zukommen, und zwar zentriert auf der Deflektordrehachse
196 und angeordnet an dein angegebenen virtuellen Bild
punkt 206.
Der eingeschlossene Winkel zwischen dem räumlichen
Strahlteilerspiegel 199 und dem Bodenspiegelelement 192
beträgt 45°, wie dies durch den Abtaststrahl angedeutet
ist, der senkrecht zu der Deflektordrehachse verläuft.
Die Abtaststrahlnachführ- oder Tracking-Eigenschaft für
diese Deflektoranordnung ist die gleiche, wie die, die
erreicht wird mit den DRUM-Strahldeflektoranordnungen,
die Strahlamplitudenteileroberflächen verwenden. Der
Hauptvorteil dieser Deflektoranordnung besteht darin, daß
man praktisch 100% radiometrische Durchsatzeffizienz
oder Wirkungsgrad erreichen kann, während noch immer im
wesentlichen Unempfindlichkeit besteht gegenüber Änderun
gen des Polarisationszustandes des einfallenden Strahls,
gegenüber Wellenfrontdivergenz, Einfallswinkel und Be
triebswellenlänge. Diese Deflektorkonfiguration ist sehr
nahe daran, rotationsmassensymmetrisch zu sein und besitzt
ein aerodynamisches glattes Profil, wenn das Deflektorge
häuse zylindrisch geformt ist. Der optische Spiegelüberzug
des Strahlteilers 190 kann ein eine breite spektrale
Bandbreite aufweisender Metallfilm oder ein Metalldielek
trikumhybridfilm sein, und zwar für die meisten Abbild
anwendungsfälle. Solche Spiegelüberzüge sind weniger
empfindlich gegenüber Änderungen des Strahlpolarisa
tionszustandes, der Wellenfrontdivergenz und der Be
triebswellenlänge, als dies bei gewöhnlichen Mehr
schichtdielektrikumsspiegeln der Fall ist. Das Mittelloch
in dem Teilerspiegel kann dadurch hergestellt werden, daß
man eine kleine entfernbare Blockiermaske auf dem Spie
gelsubstrat anordnet, bevor man den Spiegelreflexions
überzug abscheidet. Dieses Mittelloch kann im Spiegel
überzug auch dadurch erzeugt werden, daß man, nachdem
dieser Überzug auf dein Spiegelsubstrat abgeschieden wurde,
photorestit Ätzverfahren eingesetzt werden. Es kann
zweckmäßig sein, bei Anwendungen mit sehr hoher Laserlei
stung und/oder UV-Laserabbildanwendungen körperlich ein
sehr kleines Mittelloch zu erzeugen, und zwar durch so
wohl den Spiegelüberzug als auch das Spiegelsubstrat, wo
durch die mögliche Gefahr vermieden wird, die damit in
Verbindung steht, daß durch die Laserenergie ein Schwär
zen (Solarisation) und/oder ein Zertrümmern des Spiegel
substrats auftritt.
Fig. 21 zeigt eine DRUM-Kubusstrahldeflektoranordnung 230,
die eine räumliche Strahlteileroberfläche 232 umfaßt, um
praktisch 100% radiometrischen Durchsatzwirkungsgrad zu
erzielen. Der einfallende Strahl bei dieser Deflektorkon
figuration verläuft kollinear mit der Deflektordrehachse
234 und trifft auf eine sphärische Linse 236 zentriert
auf der Drehachse vor der Deflektoranordnung 230. Diese
Linse fokussiert dem einfallenden Strahl auf einen Bild
punkt auf der Deflektordrehachse, der unmittelbar vor der
Strahlteilerreflexionsoberfläche 232 in dem
Kubusdeflektorelement angeordnet ist. Die räumliche
Strahlteileroberfläche dieser Deflektoranordnung besteht
aus einer transparenten Oberfläche mit einem kleinen
Spiegelreflektor 233 angeordnet an ihrer Mitte. Dieser
kleine Spiegelreflektor 233 ist auf der Deflektordreh
achse angeordnet, wodurch es ermöglicht wird, daß prak
tisch 100% des fokussierten einfallenden Strahls in
einer Richtung reflektiert werden, die senkrecht zur De
flektordrehachse verläuft. Dieser reflektierte Strahl von
dem Strahlteilerspiegel expandiert schnell in seiner
Größe, während er zum und durch die hintere Deflektor
elementoberfläche sich fortpflanzt und auf einen dicken
zweiten auf der zweiten Oberfläche konkaven sphärischen
Spiegel 234 auftrifft, der die Form eines Mangin-Spiegels
hat. Dieser Mangin-Spiegel ist in einer Durchtrittsöff
nung 236 in der Seitenwand der zylindrisch geformten De
flektorgehäuses angeordnet und ist winkelmäßig derart
orientiert, daß der zentrale einfallende Strahl in eine
Richtung senkrecht zu der Deflektordrehachse retroreflek
tiert wird.
Der retroreflektierte Strahl von dem Mangin-Spiegel 234
setzt seine Expansion in Größe fort, während er sich nach
hinten zu der Strahlteileroberfläche fortpflanzt. Wenn
der retroreflektierte Strahl die Teileroberfläche er
reicht, ist seine Größe wesentlich größer als der kleine
mittige Spiegelreflektor auf der transparenten Teiler
oberfläche und daher wird im wesentlichen die gesamte
retroreflektierte Strahlenergie durch die Teilerober
fläche 232 übertragen oder durchgelassen. Nach dem
Durchgang durch die Ausgangsoberfläche 238 des Kubus
deflektorelements trifft der retroreflektierte über
tragene Strahl auf eine einzige sphärische Fokussierlinse
240 auf, die in einer Durchlaßöffnung 242 in der Sei
tenwand des zylindrisch geformten Deflektorgehäuses ange
ordnet ist. Diese Fokussierlinse bildet den Ausgangsab
taststrahl auf einen Punkt ab, der auf einer internen
Trommelabbildoberfläche (nicht gezeigt) angeordnet ist.
Die optischen Abbildeigenschaften des Mangin-Spiegels 234
sind derart gewählt, daß der fokussierte einfallende
Strahl in ein virtuelles Bild 242 abgebildet wird, und
zwar angeordnet annähernd zwei Deflektoranordnungs
durchmesser hinter dem Mangin-Spiegel. Da sich sowohl der
Mangin-Spiegel als auch die Fokussierlinse mit der De
flektoreinheit drehen, werden sie nur auf ihren optischen
Achsen benutzt und daher wird die Wellenfrontqualität des
optischen Abtaststrahls nur durch die kombinierte sphä
rische Aberration dieser optischen Elemente bestimmt. Es
ist zweckmäßig, die Parameter des Mangin-Spiegels 234 und
insbesondere der Fokussierlinse 240 derart zu bestimmen,
daß die mit diesen Komponenten zusammenhängenden Aberra
tionen im wesentlichen gleich und von entgegengesetzten
Vorzeichen sind.
Der mittige kleine Spiegelreflektor 233 auf der Strahl
teileroberfläche 232 kann dadurch erzeugt werden, daß man
den reflektierenden Überzug durch eine Kontaktmaske auf
einer der Prismenelementoberflächen abscheidet, und zwar
vor dem Zusammenverbinden der Prismen 244 und 246 durch
ein Bindemittel. Dieser kleine Spiegelreflektor 233 kann
dadurch erzeugt werden, daß man einen reflektierenden
Überzug auf der Prismenelementoberfläche abscheidet und
Photoresistätzverfahren entfernt, um alles mit Ausnahme
des erwünschten reflektierenden Films von dieser Oberflä
che zu entfernen, und zwar vor der durch Bindemittel er
folgenden Verbindung der Prismenelemente.
In den Fig. 22 und 23 ist ein DRUM-Deflektorsystem ge
zeigt, das eine Laserwellenlänge k1, verwendet, um
Bilder auf einer internen Trommeloberfläche aufzu
zeichnen, und das eine zweite Laserwellenlänge λ2
verwendet, um die Winkeldrehposition des Deflektorele
ments 250 zu verfolgen. Dieses System korrigiert bei der
Abtastung Strahlzitterfehler, welche direkt proportional
sind zur Änderung der "In Abtastung"-Komponente des De
flektorwobbelns.
Das Wellencodierabfühlen dieses Fehlers ist zur Kompensa
tion des Motornachlaufs, der mit dem "In Abtastung"-
Strahlpositionsfehler zusammenhängt, brauchbar, korri
giert aber nicht das "In Abtastung"-Zittern, welches mit
Änderungen des Deflektorelementwobbelwinkels zusammen
hängt und üblicherweise wird nicht eine hinreichende
Auflösung vorgesehen, und das bei der Abtastung auftre
tende Zittern zu korrigieren, welches auf Unregelmäßig
keiten beim Lager und der Lagerbahn zurückzuführen ist,
und zwar bei Deflektoreinheiten, die durch Kugellager
angeordnet sind. Einige eine hohe Auflösung besitzende
Flachfeldlaserabtastsysteme verwenden einen Pixelgit
tertakt zur dynamischen Messung der Strahlposition beim
Abtasten, und zwar an vielen Punkten über das Abtastfeld
hinweg (vgl. US-PS 46 95 772) und sehen dadurch eine Kor
rektur des beim Abtasten auftretenden Zitterfehlers vor,
der hervorgerufen wird durch das Motornachlaufen, Ände
rungen beim Deflektorelementwobbeln, Motorlagerunregel
mäßigkeiten und dem Abtastlinearitätsfehler, der mit der
F-Theta-Abtastlinse zusammenhängt. Der Einbau eines Pi
xelgittertakt- oder -clocksystems in ein Bildaufzeich
nungssystem der Flachfeldbauart wird normalerweise da
durch erreicht, daß man einen zweiten nicht-intensitäts
modulierten Strahl verwendet, der auf die Strahlabtastfa
cette einfällt, und zwar mit einem etwas unterschied
lichen Abtastwinkel bei der Abtastung, und zwar unter
schiedlich von dem des Bildaufzeichnungsstrahls. Der ab
gelenkte nicht modulierte Nachführ- oder Verfolgungs
strahl pflanzt sich durch die F-Theta-Abtastlinse fort,
und zwar mit einem Abtastwinkel bei der Abtastung relativ
zum Aufzeichnungsstrahl und der Nachführstrahl wird
blockiert gegenüber einem Auftreffen auf der Aufzeich
nungsbildebene durch ein flaches Spiegelelement, das üb
licherweise mit ungefähr 70% des Abstandes zwischen der
Abtastlinse und der Aufzeichnungsebene angeordnet ist.
Der nicht-modulierte Nachführ- oder Verfolgungsstrahl
wird durch den Blockierspiegel zurückgeleitet, und zwar
zu einem flachen Amplitudengitterelement mit einer rela
tiv niedrigen Auflösung (annähernd zehn Linien oder Zei
len pro Millimeter), welches an der Brennebene der Ab
tastlinse angeordnet ist. Nach dem Durchtritt durch das
Gitterelement wird der codierte Nachführstrahl zu einem
Photodetektor geleitet. Die Signale von dem Photodetektor
werden dazu verwendet, um die Aufzeichnungsabtaststrahl
pixeltaktrate für Strahlpositionsfehler bei der Abtastung
zu kompensieren.
Der Einbau eines Pixelgittertaktsystems in ein Bildsystem
erhöht die Kompliziertheit und die Kosten des Systems und
macht es auch erforderlich, daß zusätzliche optische Kom
ponenten in der Nähe der Bildaufzeichnungsebene angeord
net werden. Dieses letztgenannte Erfordernis verbietet die
Verwendung des Pixelgittertaktsystems bei Abbildanwen
dungsfällen mit interner Trommel. Der Einbau eines Pixel
gittertakt- oder Blocksystems wurde erreicht bei Galvano
meterdeflektorsystemen unter Verwendung einer zweiseiti
gen Facette, wobei die Vorderseite dazu verwendet wird,
um den Aufzeichnungsstrahl zu tasten oder abzutasten,
während der nicht-modulierte Nachführ- oder Verfolgungs
strahl von der Rückseite der Facette reflektiert oder
abgelenkt wird.
Der einfallende Aufzeichnungsstrahl in Fig. 22 besitzt
eine Wellenlänge von λ1. Der nicht-modulierte Nachführ
takt- oder -clockstrahl hat eine Wellenlänge λ2. λ1 kann
innerhalb des Bereichs von 0,416 bis 0,68 µm liegen, und
zwar für die Aufzeichnung von Bildern auf Silberhalogenid
basierenden photoempfindlichen Materilien, wohingegen λ2
größer als 0,8 µm sein kann, um das Risiko der Belichtung
des Bildmediums durch den Nachführstrahl zu minimieren.
In den Fig. 23 und 24 sind die folgenden Elemente nicht
gezeigt: die Aufzeichnungsstrahllaserquelle, die
Strahlerweiterungs- und Kollimationsoptikmittel, die vor
dem Deflektor angeordnete Fokussierlinse und die
Trommelbildaufzeichnungsoberfläche.
Der einfallende Aufzeichnungsstrahl pflanzt sich gemäß
Fig. 23 parallel zur Deflektordrehachse fort, und zwar
vor und nach der Fortpflanzung durch dichroische Strahl
kombiniermittel 252. Der einfallende Nachführstrahl wird
parallel zur Drehachse 254 reflektiert, und zwar durch
dichroische Strahlkombiniermittel 252. Lediglich aus
Gründen der Klarheit bei der Darstellung ist ein einziger
einfallender Aufzeichnungs- und Nachführstrahlungsstrahl
in Fig. 23 dargestellt. Diese einfallenden Strahlen sind
beide kollinear zur Deflektordrehachse 254 vor dem Ein
tritt in den dichroischen Strahlteilerkubusdeflektor 250.
Der dichroische Strahlteiler 257 und die Strahlkombinier
mittelelemente 252 sind optisch beschichtet, damit sie
unterschiedliche Reflexions- und Transmissionseigen
schaften für unterschiedliche einfallende Wellenlängen
besitzen. Die dichroischen Strahlkombiniermittel 252 sind
derart beschichtet, daß sie praktisch 100% des einfal
lenden λ1-Strahls übertragen, während sie praktisch 100%
des λ2 Strahls reflektieren. Die dichroische Strahl
teileroberfläche 257 in dem DRUM-Kubusdeflektorelement
250 ist ebenfalls beschichtet und praktisch 100% des
einfallenden λ2-Strahls zu reflektieren, während der
einfallende λ1-Strahl gleichmäßig in reflektierte und
durchgelassene Strahlen geteilt wird. Diese dichroische
Strahlteileroberfläche 254 besitzt erwünschterweise ziem
lich kleine Unterschiede hinsichtlich der Leistungsfähig
keit für S- und P-Polarisationen, und zwar für beide ein
fallenden Strahlwellenlängen, obwohl dieses Erfordernis
weniger wichtig bezüglich des k2 Strahls ist.
Die Abtaststrahlabbildeigenschaften des DRUM-De
flektorelements 250 für den den λ1-Strahl sind we
sentlich, wie dies zuvor (vgl. Fig. 14 und 15) beschrie
ben wurde, mit der Ausnahme, daß der reflektierte Strahl
von der Teileroberfläche nicht durch eine schwarz gemalte
Oberfläche absorbiert wird. Die hintere Oberfläche 158
des Kubusdeflektorelements 250 ist optisch beschichtet,
um die Reflektivität dieser Oberfläche für die beiden λ1
und λ2-Strahlen zu minimieren. Die von der dichroischen
Strahlteileroberfläche 257 zurückabgelenkten λ1 und λ2-
Strahlen treten durch die Rückseite 258 der Ablenk- der
Deflektoranordnung aus und werden mit der gleichen
Winkelrate oder Geschwindigkeit getastet, die der
Ausgangs- λ1-Abtaststrahl erfährt. Sowohl die Kreuz
abtastungs (cross-scan) als auch die Abtastungs ("in
scan") Strahlnachführleistungsfähigkeit für diese zurück
deflektierten oder ablenkten Strahlen sind empfindlich
gegenüber Änderungen des Deflektorwobbelwinkels.
Die zurückabgelenkten Abtaststrahlen fallen auf einem
sphärischen konkaven Spiegel 264, der diese Strahlen auf
einen Photodetektor 260 fokussiert. Ein Wellenlängen
blockierfilter 262 ist vor dem Photodetektor 260 positio
niert und stoppt oder hält ab den λ1-Strahl, wohingegen
praktisch 100% des λ2-Strahls durchgelassen werden,
wodurch das Signal zu Rauschverhältnis des λ2-Strahls
verbessert wird. An der vorderen Reflexionsoberfläche des
sphärischen konkaven Spiegelelements 264 ist ein transpa
renter Film oder eine Schicht vorgesehen, die ein Ampli
tudengitter 266 mit relativ niedriger Auflösung (annä
hernd zehn Linien pro Millimeter) besitzt.
Durch Einstellen des Abstandes des λ2-Diodenlasers 272
und der Kollimationslinse 270 kann der zurückabgelenkte
λ2-Strahl auf die vordere Oberfläche 266 des sphärischen
Konkavspiegels 264, wie dies in Fig. 23 gezeigt ist, fo
kussiert werden. Der Krümmungsmittelpunkt des sphärischen
Spiegels 264 ist auf der Deflektordrehachse 254 angeord
net. Der λ2-Strahl bleibt auf die sphärische Spiegel
oberfläche 266 fokussiert, während er längs der Spiegel
oberfläche 266 tastet. Unter diesen Abbildbedingungen
wird der zurückabgelenkte λ2-Strahl nach der Reflexion
vom sphärischen Spiegel 264 amplitudenmoduliert, und zwar
bei einer Frequenz, die direkt proportional ist zum Dreh-
oder Rotationswinkel des Deflektorelements 250.
Das gesamte vom sphärischen Spiegel reflektierte Abtast
licht kann durch den Photodetektor 260 detektiert werden,
der eine Größe besitzt, die nur etwas größer ist als der
Durchmesser, den der λ2 -Strahl an der Deflektorstrahl
teileroberfläche 257 besitzt, wenn der Photodetektor an
dein Punkt positioniert ist, wo der sphärische Spiegel ein
Bild dieser Deflektoroberfläche bildet. Dieser konjugier
te Bildpunkt ist annähernd mit einen Abstand gleich dem
Krümmungsradius des sphärischen Spiegels 264 angeordnet.
Der zurückabgelenkte oder defektierte λ2-Strahl wird auf
die Oberfläche des sphärischen Konkavspiegels fokussiert
und daher kann dieser Spiegel durch einen zylindrischen
konkaven Spiegel ersetzt werden, der den gleichen
Krümmungsradius besitzt, wie der sphärische Spiegel ohne
dadurch in signifikanter Weise die Abbildeigenschaften
des λ2-Strahls zu ändern. Ein Vorteil der Verwendung
eines zylindrischen Spiegels besteht darin, daß es
leichter ist, daß Film- oder Schichtgitterelement an
einer zylindrischen Oberfläche als an einer sphärischen
Oberfläche anzubringen. Das Filmgitterelement kann auch
auf einem Film durch geformten transparenten Fensterele
ment angebracht werden, das entweder vor oder hinter dem
konkaven Spiegel positioniert ist. Dieses zylindrische
Fensterelement kann ebenfalls als ein Wellenlängen
blockierfilter dienen.
Das Wellenlängenblockierfilter könnte ohne weiteres auf
der Rückseite des Ablenk- oder Deflektorelements angeord
net sein, wenn es aus 1- bis 2Tausendstel Zoll dickem
Kunststoffilm besteht, und zwar mit einem innerhalb des
Films aufgelösten Farbagens. Solche Farbtransparentfilm
arten sind kommerziell erhältlich, und zwar für photo
graphische und bestimmte Beleuchtungsanwendungsfälle und
man erhält sie bei der Firma Rosco in Port Chester, New
York, USA. Diese Art einer Wellenlängenblockierfilteran
ordnung könnte auch verwendet werden anstelle der schwarz
gemalten Oberfläche bei der Deflektor- oder Ablenkanord
nung gemäß Fig. 2.
Obwohl der in Fig. 22 gezeigte Photodetektor der flachen
Planarbauart für ein Gittertakt- oder clocksystem geeig
net ist, welches bei einer Flachfeldabbildanwendung ein
gesetzt wird, so ist doch dieser Detektor weniger geeig
net für ein Gittertaktsystem, wie es für ein Abbildanwen
dungsfall mit interner Trommel verwendet wird, da die
Trommelsysteme viel größere Abtastwinkel besitzen. Der
Einfallslandewinkel des λ2-Strahls auf einer flachen
Photodetektoroberfläche ist gleich dem Systemabtastwin
kel, der ± 90° für ein System mit interner Trommel an
nähert, wie dies durch das sphärische Spiegelprofil in
Fig. 24 dargestellt ist.
Der für eine Abbildanwendung mit interner Trommel ver
wendete Photodetektor kann eine zylindrisch gekrümmte
Lichtdetektoroberfläche besitzen, die dem Abtastort des
Takt- oder Clockstrahls an der Photodetektorstelle ent
spricht. Diese Art einer gekrümmten Photodetektorstruktur
kann in einer einzigen PIN-Photodiode mit kontinuierli
cher Oberfläche oder einer Photovervielfachervorrichtung
erreicht werden; oder aber dadurch, daß man eine gekrümm
te Detektoreinheit konstruiert, und zwar aus individuell
unter Winkeln angeordneten Photodetektoren; oder aber die
Anordnung kann derart getroffen sein, daß man eine ge
krümmte durchscheinende Abtastoberfläche vor einem ein
zigen flachen Photodetektor oder mehreren flachen Photo
detektoren anordnet. Das Wellenlängenblockierfilter kann
auch ein gekrümmtes Profil besitzen, und zwar beim Einbau
in ein Gittertaktsystem, verwendet bei einer Abbildan
wendung mit interner Trommel.
Der Aufzeichnungsabtastwinkel für ein System mit interner
Trommel unter Verwendung eines Gittertaktsystems kann auf
weniger als 180° begrenzt sein, damit der Takt- oder
Clockstrahl jede Aufzeichnungsstrahlposition verfolgen
kann. Wenn die vorgeschlagene Gittertaktkonfiguration in
einem System mit interner Trommel verwendet wird, so sind
der λ2-Diodenlaser und seine Kollimations/Fokussierlinse,
die dichroischen Strahlkombiniermittel 252, der sphäri
sche konkave Spiegel 264 mit angebrachtem Taktgitter 266,
der Wellenlängenblockierfilter 262 und das Photodetektor
element 260 sämtlich an der Gleitanordnung angebracht,
die verwendet wird, um die DRUM-Deflektoreinheit 250 und
eine (nicht gezeigte) vor dem Deflektor angebrachte Fo
kussierlinse entlang der Achse der Abbildoberfläche der
internen Trommel durch Translation zu bewegen. Keines
dieser Deflektorsystemelemente braucht einer Transla
tionsbewegung unterworfen werden, wenn die Verwendung in
einem Abfühlsystem mit flachem Feld erfolgt.
Die in den Fig. 24 und 25 gezeigten NPDG-Deflektorein
heiten 1000 und 1000′ sind in der Lage im wesentlichen
100% radiometrische Durchsatzeffizienz zu erreichen,
wobei auch eine konstante Abtaststrahlintensität über den
gesamten Bereich von Abtastwinkeln erreicht wird. Die
Einheit 1000 (Fig. 24) gehört zur Bauart der Monofacetten
NDPG-Deflektoren, die einzelne Übertragungsgitterfacetten
1200 und 1200′ verwenden, welche unter annähernd 45° ge
genüber der Deflektordrehachse 1400 orientiert sind. Die
se Gitterfacette leitet einen einfallenden kollimierten
Laserstrahl 16, der entlang der Deflektordrehachse 1400
sich fortpflanzt, der zurück, daß er aus der Deflektor
einheit austritt, und zwar als Abtaststrahl 1800′ und
1800, nämlich annähernd senkrecht zur Drehachse 1400. Die
Drehung der Deflektoreinheit, die insbesondere auch durch
einen Motor 2000 (Fig. 27) erfolgen kann, bewirkt, daß
der zurückgeleitete Strahl vom Deflektor über eine Ab
tastwinkel tastet, der gleich ist dem Deflektordrehwin
kel.
Wie in Fig. 25 gezeigt, ist nachfolgend zum Gitter 1200′
eine Einzelelementlinse 2200 angeordnet, die sich mit der
Deflektoreinheit 1000′ dreht, wodurch die Deflektorein
heit in die Lage versetzt wird, Hochauflösungsbilder auf
der Innenoberfläche einer Trommel zu erzeugen. Eine sta
tionäre F-Theta-Abtastlinse kann auf die Deflektoreinheit
1000′ folgen, um den Abtaststrahl von der Einheit auf
einen Abtastpunkt abzubilden, der eine gerade Abtastlinie
auf einer flachen Abbildoberfläche erzeugt.
Der abgelenkte oder deflektierte Abtaststrahl in Fig. 25
ist etwas gegenüber der Senkrechten zur Dehachse ver
setzt, so daß das retroreflektierte Spiegellicht von der
internen Trommelabbildoberfläche 2400 nicht längs des
einfallenden Strahls sich zurückfortpflanzt und Geister
strahlen und Laserintensitätsinstabilität hervorruft. Für
die Geometrie des NPDG Deflektorsystems der Fig. 25 hat
die Abtastbildpunktgröße auf der Abbildoberfläche sowohl
konstante Größe als auch konstante Abtastgeschwindigkeit
entlang der gesamten Bildoberfläche, da die Bildober
fläche ein Zylinder ist, dessen Achse kolinear mit der
Deflektordrehachse verläuft.
Die Deflektoreinheiten in den Fig. 24 und 25 besitzen
eine Viertelwellenlängenplatte 2600 und 2600′, die als
das Deflektoreingangsfenster dienen. Der einfallende
Strahl 1000 und 1000′ ist zirkularpolarisiert, und zwar
unter Verwendung eines Lasers, der einen derartigen zir
kularpolarisierten Strahl liefert, oder aber mit einer
weiteren Viertelwellenlängenplatte, wie dies bekannt ist.
Vergleiche dazu beispielsweise US-Patent 47 79 944. Aus
Gründen der Darstellung ist nur ein einziger einfallender
Strahl in Fig. 24 gezeigt. Vorzugsweise ist der mittige
Einfallsstrahlungsstrahl für diese Deflektorgeometrie
kollinear mit der Deflektordrehachse, wie dies in Fig. 25
gezeigt ist.
Jede Viertelwellenplatte 2600 und 2600′ in den Fig. 24
und 27 besitzt ihre optische Achse winkelmäßig derart
orientiert, daß der einfallende zirkularpolarisierte
Strahl in einen S-polarisierten Strahl umgewandelt wird,
und zwar bezüglich der Oberfläche des Gitterdeflektorele
ments 1200 und 1200′. Dieser S-polarisierte Strahl wird
im wesentlichen zu 100% durch das Gitterdeflektorelement
gebeugt und tritt aus dem Deflektor als ein S-polarisier
ter Abtaststrahl 1800 und 1800′ aus. Die Abtaststrahlin
tensität ist konstant als eine Funktion des Deflektor
drehwinkels für die dargestellten Deflektorfigurationen,
weil der Polarisationszustand des umgewandelten linearpo
larisierten Strahls konstant bleibt bezüglich der Gitter
deflektorelementoberfläche, und zwar infolge der Verwen
dung eines zirkularpolarisierten Einfallstrahls 1600 und
1600′ und wegen des Vorhandenseins der Viertelwellenlän
genplatte 2600 und 2600′, die mit der Deflektoranordnung
sich dreht.
Die Fig. 25 veranschaulicht, daß das vorgeschlagene Ver
fahren zur Verbesserung der Abtastradiometrieeffizienz und
Gleichförmigkeit ohne weiteres angewendet werden kann bei
Abbildanwendungsfällen mit interner Trommel und wobei
durch diese Verwendung in effektiver Weise die radiome
trische Durchsatzeffizienz von NPDG-Deflektoren, wie sie
für Abbildanwendungsfälle mit interner Trommel verwendet
werden, verdoppelt wird. Obwohl in den beiden Fig. 24 und
25 dargestellt ist, daß die Viertelwellenlängenplatten
2600 und 2600′ im wesentlichen die gesamte obere Seite der
Deflektorgehäuse 2800 und 2800′ abdecken, brauchen doch
diese Viertelwellenlängenplatten nur so groß zu sein, wie
die Deflektoreingangsöffnung oder -apertur und konnten
daher die Form eines zirkularen Fensters in einem Adapter
besitzen, der in die Eingangsapertur oder -öffnung vor
dein Anschluß eingeschraubt wird und sie können von ähn
licher Anordnung sein hinsichtlich Fokussierlinse 2200
und dem flachen Ausgang und dein Anschlußfenster, ver
wendet in den Ausgangsaperturen 32′ des Gehäuses 2800′ des
Deflektors 1000′ in Fig. 25. Diese Art einer Schrauban
ordnung erleichtert auch die Winkelorientierung der opti
schen Achse der Viertelwellenlängenplatte bezüglich der
Einfallsebene des Gitterdeflektorelements 1200 und 1200′.
Die Möglichkeit der Änderung der Winkelorientierung der
Viertelwellenlängenplatte gestattet einem nicht nur, die
radiometrische Durchsatzeffizienz des NPDG-Deflektors zu
maximieren, sondern gestattet auch, die Veränderung der
Durchsatzeffizienz zwischen annähernd 0 und 100%. Die
Veränderung der Deflektordurchsatzeffizienz ist für viele
Abbildanwendungsfälle nützlich, da die in diesen Anwen
dungsfällen verwendeten Laser das Vielfache der Leistung
haben können, welches für die ordnungsgemäße Belichtung
der Abbildmedien erforderlich ist. Normalerweise setzt
man einen Filter neutraler Dichte ein, um die Laserlei
stung auf das erwünschte Niveau zu reduzieren, wenn zu
viel Laserenergie vorhanden ist. Die Möglichkeit der
Einstellung der Deflektordurchsatzeffizienz eliminiert
die Notwendigkeit, ein Laserenergiereduzierfilter vorzu
sehen.
In Fig. 26 ist eine polarisationsempfindliche Strahlre
flektions-Kubusstrahldeflektoreinheit 4000 gezeigt, die
erfindungsgemäß ausgebildet ist, um eine im wesentlichen
100%ige radiometrische Durchsatzeffizienz zu erreichen,
wobei auch eine konstante Abtaststrahlintensität über den
gesamten Bereich von Abtastwinkeln erreicht wird. Die De
flektoreinheit 4000 ist eine Kubusstruktur mit einer pola
risationsempfindlichen Reflexionsoberfläche 4200, die
sandwichartig angeordnet ist zwischen zwei im wesentli
chen identischen 45° Rechtwinkelglasprismen 4400 und
4600, die einen Glaskubusstrahlenteiler 4900 definieren,
wie dies von Tashiro erwähnt wird. Die Oberfläche 4200
überträgt Licht einer Polarisation und reflektiert Licht
mit einer Polarisation senkrecht dazu. In Fig. 26 ist das
Beispiel gezeigt, das praktisch 100% des P-polarisierten
Lichts durchgelassen und praktisch 100% des S-polari
sierten Lichts reflektiert werden.
Nach dem Durchgang durch die polarisationsempfindliche
Strahlteilerreflexionsoberfläche 4200 pflanzt sich ein P-
polarisiertes Lichtstrahl zu einer Viertelwellenlängen
platte 4800 fort, und zwar besitzt diese an ihrer Boden
oberfläche einen hochreflektierenden Spiegelüberzug 5000.
Die Viertelwellenlängenplatte 4800 und die Reflexions
spiegeloberfläche 5000 sind senkrecht zu der Strahlfort
pflanzungsrichtung orientiert und daher wird der Strahl
auf sich selbst zurück retroreflektiert. Aus Gründen der
Darstellung ist nur ein einziger Einfallsstrahl in Fig.
26 gezeigt, und der retroreflektierte Strahl in dieser
Figur ist dargestellt als sich unter einem kleinen Win
kel bezüglich der Einfallsstrahlfortpflanzungsrichtung
fortpflanzend. Vorzugsweise verläuft der zentrale Ein
fallsstrahlungsstrahl 5200 für diese Deflektorgeometrie
kollinear mit der Deflektordrehachse 54.
Erfindungsgemäß ist eine Viertelwellenlängenplatte 5800
optisch mit der Oberseite 6000 des Deflektorkubus verbun
den und es wird ein Einfallsstrahl 6200 mit Zirkularpola
risation verwendet.
Das Viertelwellenlängenplättchen 5800 in Fig. 26 ist mit
seiner optischen Achse winkelmäßig derart orientiert, daß
es den einfallenden zirkularpolarisierten Strahl 6200 in
einem P-polarisierten Strahl 6400 umwandelt, und zwar be
züglich der polarisationsempfindlichen Strahlteilerrefle
xionsoberfläche 4200, die sandwichartig angeordnet ist
zwischen den zwei im wesentlichen identischen 45° Recht
winkelprismenelementen 4400 und 4600 des Kubusstrahltei
lers 4900. Dieser P-polarisierte Strahl wird praktisch zu
100% durch die polarisationsempfindliche Strahlteiler
oberfläche 4200 übertragen und pflanzt sich zu der Vier
telwellenlängenplatte 4800 fort, die optisch mit der De
flektorkubusbodenoberfläche (Unterseite) verbunden ist.
Der einfallende Strahl wird in Richtung der Quelle des
Einfallsstrahls 6200 zurück retroreflektiert, und zwar
durch die Reflexionsspiegeloberfläche 5000, die nahezu
senkrecht zur Einfallsstrahlfortpflanzungsrichtung orien
tiert ist.
Infolge des Retroreflexionszustandes in Fig. 26 pflanzt
sich der einfallende Strahl zweimal durch das zweite
Viertelwellenlängenplättchen 4800 hindurch fort, wodurch
die mit einem Halbwellenlängenplättchen verbundene Pha
senverzögerung auftritt. Das zweite Viertelwellenlängen
plättchen 4800 ist bezüglich der optischen Achse unter
45° gegenüber den Einfallsstrahlpolaristionsrichtungen
orientiert. Der aus dieser Viertelwellenlängenplatte 4800
austretende retroreflektierte Strahl 66 ist orthogonal
polarisiert, und zwar bezüglich der Einfallsstrahlpola
risationsrichtung und ist, wie dies in Fig. 26 gezeigt,
der S-polarisierte Strahl 6600. Der S-polarisierte retro
reflektierte Strahl 6600 pflanzt sich zurück fort, und
zwar zu der polaristionsempfindlichen Reflexionsober
fläche 4200 des Strahlteilers, wo er im wesentlichen
total reflektiert wird, und zwar in einer Richtung senk
recht zu der Deflektordrehachse, und er tritt aus dem De
flektorelement als ein S-polarisierter Abtastlichtstrahl
6800 aus. Die Abtaststrahlintensität ist konstant als
eine Funktion des Deflektorrotationswinkels für den De
flektor 4000, da der Polarisationszustand des konver
tierten oder umgewandelten linearpolarisierten Strahls
konstant bleibt bezüglich der polarisationsempfindlichen
Strahlteilerreflexionsoberfläche 4200, und zwar infolge
der Verwendung eines zirkularpolarisierten Einfalls
strahls und ferner dadurch, daß die beiden Viertelwel
lenlängenplättchen 4800 und 5800 sich mit der Deflektor
anordnung drehen.
Um sicherzustellen, daß die spekularen (d. h. spiegelbild
lichen, spiegelsymmetrischen) reflektierten Strahlen von
den Oberflächen des Kubusdeflektors 4000 nicht parallel
sind, zu der Einfallsstrahlrichtung, wird die Elementen
einheit um ungefähr 2° gekippt, und zwar gegenüber der
senkrechten Orientierung bezüglich der Einfallsstrahl
richtung, wie dies durch die Winkelabweichung zwischen
dem Einfallsstrahl 6400 und dem retroreflektierten Strahl
66 von der Bodenspiegeloberfläche 50 dargestellt ist. Das
Kippen des Deflektorkubuselements kann erreicht werden,
dadurch das man ein schwaches Keilglied (nicht gezeigt)
zwischen dem Deflektorelement und ein Deflektorbefesti
gungsnabenelement anordnet.
Antireflexionsüberzüge können auf den Einfallsstrahl und
Ausgangsabtaststrahloberflächen des Kubus und der NPDG-
Deflektoreinheit der Fig. 24, 25 und 26, vorgesehen sein,
und zwar sowohl um deren Reflexionsverluste zu vermindern
und auch um Geisterabtaststrahlen zu vermindern, die mit
dem spekularen retroreflektierten Licht von diesen Ober
flächen verbunden sind. Ein lichtabsorbierender Überzug
7000, wie beispielsweise eine auf gut schwarzem Kohlen
stoff basierende Farbe mit einem Brechungsindex sehr nahe
dem des Kubusdeflektorelementmaterials ist auf der Rück
oberfläche der Deflektoreinheit in Fig. 26 gezeigt. Ein
ähnlicher Überzug 2900 (aus schwarzer Farbe) ist auf der
Außenoberfläche des Gegenausgleichsanschluß- oder Öff
nungsfensters 31 in dem Deflektor 1000 in Fig. 24 und dem
Fenster 3100′ in Fig. 25 verwendet. Diese schwarz ange
malten Oberflächen absorbieren praktisch 100% des Lich
tes, das auf diese auftrifft und arbeiten daher sowohl
als sehr effizienter Antireflexionsüberzug als auch als
ein lichtblockierendes Filter. Die Verwendung einer
Lichtblockierung, wie er beispielsweise durch diese ge
malten Oberflächen, ist bei Abtastsystemen mit interner
Trommel erwünscht, die einen Bildaufzeichnungswinkel von
mehr als 180° besitzen, wie dies in Fig. 25 dargestellt
ist.
Die Fig. 27 veranschaulicht einen erfindungsgemäßen De
flektor oder eine Ablenkvorrichtung 7200, die auch radio
metrisch effizient ist, polarisationsmäßig empfindlich
ist, um eine duale Reflexion vorsieht, und zwar unter
Verwendung eines rechtwinkligen soliden Strahls, wobei
dieser Deflektor 7200 in der Betriebsart mit nachgeschal
tetem Objektiv arbeitet, und zwar bezüglich einer Fokus
sierlinse 7300 für Abbildanwendungsfälle mit interner
Trommel, und wobei ferner die Anbringung auf einem Trans
lationsträger erfolgen kann mit der Drehachse 7400 koa
xial mit einer internen Trommelabbildoberfläche, wie dies
der Fall für die Deflektoranordnung 1000′ gemäß Fig. 25
war. Die Deflektoreinheit 7200 ist eine Anordnung mit
einem Gehäuse 7600 bestehend aus einer zylindrischen Sei
tenwand 7800 auf einer scheibenförmigen Befestigungsnabe
8000. Eine rechtwinklige Dualreflexionsstrahldeflektor
einheit 8200, wie in Verbindung mit Fig. 26 beschrieben,
ist auf einer Befestigungsplatte 8400 auf der Nabe 8000
angeordnet. Da der eingeschlossene Winkel zwischen dem
Strahlteilerdeflektor und der Spiegelreflexionsoberfläche
in der Deflektoranordnung 7200 nicht 45° beträgt, ist der
Ausgangsabtaststrahl nicht senkrecht zur Deflektordreh
achse, wenn der einfallende Strahl parallel zur Drehachse
verläuft. Wie zuvor bemerkt, ist dieser nicht-senkrechte
Ausgangsabtaststrahlzustand gut geeignet für Abbildsy
steme mit interner Trommel, da verhindert wird, daß das
retroreflektierte spekulare Licht von der Abbildoberflä
che der internen Trommel sich zurückfortpflanzt entlang
des Einfallsstrahls und Geisterabtaststrahlen und Laser
intensitätinstabilität hervorruft. Während das Deflektor
element 8200 keine kubische Gestalt besitzt, ist es ro
tationsmäßig massensymmetrisch bezüglich der Deflektor
drehachse 7400.
Obwohl das erste Viertelwellenlängenplättchen 8400 in
Fig. 27 so dargestellt ist, als ob es die gesamte
Oberseite des Deflektorgehäuses 7600 abdeckt, braucht
dieses Viertelwellenlängenplättchen doch nur so groß zu
sein, wie die Deflektoreingangsöffnung oder Apertur und
es kann daher die Form eines zirkularen Fensters in einem
Adapter besitzen, der in die Deflektorgehäuseseitenwand
7800 eingeschraubt ist, und zwar ähnlich in der Anordnung
zu der Fokussierlinse und dem flachen Fenster, wie dies
in den Ausgangsöffnungen oder -aperturen der Deflektoren
in Fig. 25 verwendet wurde. Diese Art einer
Schraubanordnung erleichtert, wie oben diskutiert, die
Winkelorientierung der optischen Achsen beider
Viertelwellenlängenplättchen 8400, 8500 bezüglich der
Ebene der Strahlteilerreflexionsoberfläche 9000, wodurch
einem gestattet wird, die radiometrische
Durchsatzeffizienz des Deflektors zwischen annähernd 0
und 100% einzustellen.
Die Linse 7300 des Betriebssystems gemäß Fig. 27 mit
nachgeschaltetem Objetiv sieht einen nicht kollimierten
Einfallsstrahl in der Deflektoranordnung 7200 vor. Sowohl
die polarisationsempfindliche Strahlteilerreflexionsober
fläche 90 als auch die Viertelwellenlängenplatten 8400
und 8500 in dieser Deflektoranordnung sind einfallswin
kelabhängig. Wenn ein konvergierender Strahl durch die
Deflektoranordnung fortgepflanzt wird, so nimmt die ra
diometrische Durchsatzeffizienz des Deflektors als eine
Funktion des Anstiegs des Strahlungsstrahlabweichungswin
kels bezüglich Deflektorrotationsachse ab und daher haben
die Strahlungsstrahlwinkel mit größerem Konus des konver
gierenden Strahls eine niedrigere radiometrische Durch
satzeffizienz bei Vergleich mit dein Axialstrahl. In der
Tat bewirkt diese Änderung der radiometrischen Durchsatz
effizienz als eine Funktion des Strahlkonuswinkels, daß
das Strahlintensitätsprofil des einfallenden Strahls apo
disiert wird, was das Bildpunktgrößenintensitätsprofil
ändert. Da dieser Apodisierungseffekt der gleiche für
alle Bildpositionen ist, infolge der Tatsache, daß der
einfallende Strahl auf der Deflektordrehachse zentriert
ist, und weil ein zirkularpolarisierter Einfallsstrahl
verwendet wird, bleibt die Größe und Form dieses Punktes,
wo der Abtaststrahl die Bildoberfläche (2400 in Fig. 25)
schneidet, der gleiche für alle interessierenden Bildpo
sitionen. Der Apodisierungseffekt ist klein für konver
gierende Strahlen mit einer f-Zahl größer als 10, da der
maximale Konusstrahlwinkel für diesen Fall kleiner als 3°
ist.
Die Viertelwellenlängenplättchen können Flüssigkristall
verzögerungsplättchen sein. Diese Art einer Verzögerungs
platte kann bevorzugt sein, da sie mit relativ großen
Einfallsstrahlwinkeln arbeitet, wie in einem System mit
nachgeschaltetem Objektiv. Flüssigkristalleverzögerungs
plättchen werden von der Firma Meadowlark Optics in
Longmont, Colorado, USA, vertrieben. Alternativ kann der
Apodisationseffekt auf die Bildpunktgrößenform dadurch
kompensiert werden, daß man die geeignete Aperturprofil
form auf dem Deflektoreingangsfenster plaziert, so daß
sie sich mit dein Deflektor dreht und dadurch den gleichen
Effekt für sämtliche Bildpositionen besitzt. Ähnliche
Effekte ergeben sich, wenn sich die Wellenlänge von der
Laserquelle verschiebt oder ein Wellenlängenbereich ab
gedeckt wird, und eine Kompensation kann vorgesehen
werden durch die Verwendung der Flüssigkristallverzö
gerungsplättchen für kleine (beispielsweise ± 10 µm)
Wellenlängenverschiebungen und achromatisch ausgelegte
Verzögerungsplättchen und Strahlteilerpolarisations
überzüge.
Fig. 28 veranschaulicht eine polarisationsempfindliche
Dualreflexions-Kubusstrahldeflektoreinheit 9200, die sich
von der Deflektorkonfiguration gemäß Fig. 28 dadurch un
terscheidet, daß das zweite Viertelwellenlängenplättchen
9400 an der Rückseite 95 des Strahlteilers 9500 ange
bracht ist und ferner dadurch, daß die Rückseite 96 der
Wellenplatte 9400 des Deflektors 9200 als die hochreflek
tierende Spiegeloberfläche 9660 dient, während die Boden
oberfläche oder Unterseite 98 des Strahlteilers 9600 die
lichtabsorbierende schwarz gemalte Oberfläche ist. Die
Abtaststrahlnachführeigenschaften der Deflektoranordnung
9200 gemäß Fig. 30 sind identisch zu den mit der Deflek
toranordnung 4000 gemäß Fig. 28 erreichten Eigenschaften.
Ein Vorteil der Verwendung einer schwarz angemalten Ober
fläche am Boden des Deflektorelements besteht darin, daß
jedwede Nicht-Flachheit und/oder Beanspruchung eingeführt
in diese Oberfläche durch Bindemittelbefestigung des Ele
ments einer der Befestigungsnabenanordnung einen vernach
lässigbaren Effekt auf die optische Wellenfrontqualität
des Abtaststrahls ausübt. Ein Nachteil der hinteren De
flektorelementoberfläche als Spiegelreflexionsoberfläche
besteht darin, daß diese Oberfläche durch die Zentrifu
galkraft hervorgerufene Flachheitsverformungen zeigen
kann, während die untere Deflektorelementoberfläche
praktisch invariant gegenüber dieser Art von Verformung
ist. Ein weiterer Nachteil der Deflektorkonfiguration
gemäß Fig. 28 besteht darin, daß das Ankleben des Vier
telwellenlängenplättchens 9400 an die Rückseite des Kubus
9600 sowohl den Durchmesser wie auch die Masse der De
flektoreinheit erhöht, und zwar infolge des erforderli
chen Gegenausgleichsglasteils 99.
Aus Gründen der Darstellung ist nur ein einziger Ein
fallsstrahlungsstrahl 10 000 gezeigt. Der zentrale Ein
fallsstrahlungsstrahl für diese Deflektoranordnung ist
zweckmäßigerweise kolinear mit der Deflektordrehachse
10 200. Das Viertelwellenlängenplättchen 10 400 in Fig. 30
ist mit seiner optischen Achse winkelmäßig derart orien
tiert, daß es den einfallenden zirkularpolarisierten
Strahl in einem S-polarisierten Strahl 10 600 bezüglich
der polarisationsempfindlichen Strahlteilerreflexions
oberfläche 108 umwandelt, die sandwichartig angeordnet
ist zwischen zwei im wesentlichen identischen 45° Recht
winkelprismenelementen 11 000 und 11 200, die den Kubus
strahlteiler 9600 bilden. Dieser S-polarisierte Strahl
10 600 wird praktisch zu 100% durch die polarisationsemp
findliche Strahlteileroberfläche 10 800 reflektiert und
pflanzt sich zu der zweiten Viertelwellenlängenplatte
9400 fort, die optisch an der Rückseite 9500 durch ein
Bindemittel angebracht ist. Der hochreflektierende Spie
geloberflächenüberzug 9600 dieser zweiten Viertelwellen
längenplatte ist nahezu senkrecht zur Fortpflanzungs
richtung des reflektierten einfallenden Strahls ange
ordnet, und daher wird der reflektierte einfallende Strahl
auf sich selbst zurück retroreflektiert mit Ausnahme
einer kleinen Winkelversetzung 11 600. Diese Winkelverset
zung wird dadurch erzeugt, daß man die Deflektoranordnung
leicht bezüglich der Deflektordrehachse 10 200 kippt. Die
se Winkelversetzung wird vorgesehen, um die Geisterab
taststrahlen und Laserintensitätsinstabilitätsprobleme
minimiert, die mit den spekular retroreflektierten Strah
len von den Deflektoroberflächen assoziiert sind.
Infolge des Retroreflexionszustandes gemäß Fig. 28
pflanzt sich der reflektierte einfallende Strahl in
effektiver Weise zweimal durch das zweite Viertelwellen
längenplättchen 9400, wodurch er die mit einem Halbwel
lenplättchen assoziierte Phasenverzögerung erfährt. Wenn
das zweite Viertelwellenlängenplättchen 9400 mit seiner
optischen Achse unter 45° gegenüber der Einfallsstrahl
polaristionsrichtung orientiert ist, so wird der aus die
sem Viertelwellenlängenplättchen austretende retroreflek
tierende Strahl orthogonal polarisiert sein, und zwar
bezüglich der Einfallsstrahlpolarisationsrichtung. Der P-
polarisierte retroreflektierte Strahl 118 pflanzt sich
fort, und zwar zurück zu der polarisationsempfindlichen
Strahlteilerreflexionsoberfläche, wo er im wesentlichen
total durchgelassen wird, und zwar in einer Richtung
senkrecht zu der Deflektordrehachse und er tritt aus im
Deflektorelement als ein P-polarisierter Abtastlicht
strahl. Die Abtaststrahlintensität ist konstant als eine
Funktion des Deflektordrehwinkels für diese Deflektorkon
figuration, weil der Polarisationszustand des konver
tierten oder umgewandelten linearpolarisierten Strahls
konstant bleibt, relativ zu der polarisationsempfindli
chen Strahlteilerreflexionsoberfläche 9600 infolge der
Verwendung eines zirkularpolarisierten Einfallsstrahls
und des Vorhandenseins der beiden Viertelwellenlängen
platten 9400 und 10 400, die sich mit der Deflektoranord
nung verdrehen.
Die obige Beschreibung erläutert, wie man sowohl im we
sentlichen 100% radiometrische Durchsatzeffizienz und
eine konstante Abtaststrahlintensität über den Gesamtb
ereich der Abtastwinkel mit dem NPDG- und den polarisa
tionsempfindlichen Dualreflexionsdeflektoren erreicht.
Die Erfindung ist auch bei anderen polarisationsempfind
lichen Strahldeflektorsystemen verwendet. Weitere Abwand
lungen liegen im Rahmen fachmännischen Könnens.
Aus der vorstehenden Beschreibung erkannt man ferner, daß
verbesserte Deflektor- und Abtastelemente beschrieben
wurden, die im Rahmen der Erfindung abwandelbar sind.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Ein Abtaster der Bauart mit dualreflektierender und/oder nichtpolarisierender Monptfacette oder ein Strahldeflektor besitzt eine Hypotenusenstirnfläche und bildet einen Körper, der rechteckig oder zylindrisch sein kann und der in einem Gehäuse enthalten sein kann, der aerodynamische Stabilität vorsieht, wenn der Abtaster mit hoher Drehzahl sich dreht. Die Hypotenusenstirnfläche weist eine partiell reflektierende Oberfläche auf, auf der ein einfallender Strahl kollinear mit der Drehachse auftrifft. Dieser Strahl wird durchgelassen und reflek tiert, um Dualstrahlen vorzusehen, von denen der eine durch Lichtabsorptionsmaterial, vorzugsweise ein Überzug, absorbiert wird, und zwar auf einer Oberfläche des Körpers, während der durchgelassene Strahl durch einen Spiegel auf einer weiteren Oberfläche des Körpers retroreflektiert wird, und zwar zurück zu der partiell reflektierenden Oberfläche. Ein Ausgangsstrahl wird durch den retroreflektierten Strahl vorgesehen. Der oben er wähnte Deflektor kann Teil eines Systems sein, welches einen Nachführ- oder Verfolgungsstrahl vorsieht, und zwar mit einer Wellenlänge unterschiedlich von der des Ab taststrahls, der von der partiell reflektierenden Ober fläche reflektiert wird und dann als ein dichroischer Strahlteiler arbeitet.
Ein Abtaster der Bauart mit dualreflektierender und/oder nichtpolarisierender Monptfacette oder ein Strahldeflektor besitzt eine Hypotenusenstirnfläche und bildet einen Körper, der rechteckig oder zylindrisch sein kann und der in einem Gehäuse enthalten sein kann, der aerodynamische Stabilität vorsieht, wenn der Abtaster mit hoher Drehzahl sich dreht. Die Hypotenusenstirnfläche weist eine partiell reflektierende Oberfläche auf, auf der ein einfallender Strahl kollinear mit der Drehachse auftrifft. Dieser Strahl wird durchgelassen und reflek tiert, um Dualstrahlen vorzusehen, von denen der eine durch Lichtabsorptionsmaterial, vorzugsweise ein Überzug, absorbiert wird, und zwar auf einer Oberfläche des Körpers, während der durchgelassene Strahl durch einen Spiegel auf einer weiteren Oberfläche des Körpers retroreflektiert wird, und zwar zurück zu der partiell reflektierenden Oberfläche. Ein Ausgangsstrahl wird durch den retroreflektierten Strahl vorgesehen. Der oben er wähnte Deflektor kann Teil eines Systems sein, welches einen Nachführ- oder Verfolgungsstrahl vorsieht, und zwar mit einer Wellenlänge unterschiedlich von der des Ab taststrahls, der von der partiell reflektierenden Ober fläche reflektiert wird und dann als ein dichroischer Strahlteiler arbeitet.
Claims (63)
1. Ein Abtaster, der einen Lichtstrahl, der darauf ein
fällt bis zu 360° um eine Drehachse herum abtastet,
und zwar über eine flaches Feld oder eine zylin
drische Abbildoberfläche, worin der Abtaster ange
ordnet ist, wobei der Abtaster folgendes aufweist:
einen um die Achse drehbaren Körper und mit einer
partiell reflektierten Oberfläche, auf der der
Strahl einfällt und in Dualstrahlen aufgespalten
wird, von denen ein erster in eine erste Richtung zu
der Abbildoberfläche reflektiert wird, wobei diese
erste Richtung quer zur der erwähnten Achse ver
läuft, wobei ein zweiter der Strahlen dahindurch in
einer zweiten Richtung übertragen wird, und zwar im
allgemeinen längs der erwähnten Achse und ein Spie
gel in dem Pfad von einem der ersten und zweiten der
Dualstrahlen, welcher den erwähnten einen der Dual
strahlen retroreflektiert, wobei der retroreflek
tierte Strahl auf die erwähnte Oberfläche auftrifft
und von dort in eine Richtung projiziert wird, die
quer zu der Achse verläuft, um einen Ausgangsabtast
strahl vorzusehen, der die Abbildoberfläche abta
stet.
2. Ein Abtaster, der einen darauf unter 360° um eine
Drehachse auftreffenden Lichtstrahl über ein flaches
Feld oder Gebiet bildende oder eine zylindrische Ab
bildoberfläche tastet, innerhalb von der der Abta
ster angeordnet ist und wobei der Abtaster folgendes
aufweist:
einen um die erwähnte Achse drehbaren Körper und mit einer partiell reflektierenden Oberfläche, auf der der Strahl einfällt und in zwei Dualstrahlen aufge spalten wird, wobei ein erster reflektiert und in unterschiedlichen Richtungen übertragen wird, und zwar zu der Abbildoberfläche und ebenfalls transver sal zu der erwähnten Achse, wobei ein zweiter der Strahlen rückgeleitet wird, von der Abbildoberfläche und
ein Spiegel quer zum Pfad eines der ersten und zwei ten der Dualstrahlen, wobei der Spiegel den erwähn ten einen der Dualstrahlen retroreflektiert, wobei der retroreflektierte Strahl auf die partiell re flektierende Oberfläche einfällt und von dort in einer Richtung wegprojiziert wird, die quer verläuft zu der erwähnten Achse, um einen Ausgangsabtast strahl vorzusehen, der die Abbildoberfläche abtastet.
einen um die erwähnte Achse drehbaren Körper und mit einer partiell reflektierenden Oberfläche, auf der der Strahl einfällt und in zwei Dualstrahlen aufge spalten wird, wobei ein erster reflektiert und in unterschiedlichen Richtungen übertragen wird, und zwar zu der Abbildoberfläche und ebenfalls transver sal zu der erwähnten Achse, wobei ein zweiter der Strahlen rückgeleitet wird, von der Abbildoberfläche und
ein Spiegel quer zum Pfad eines der ersten und zwei ten der Dualstrahlen, wobei der Spiegel den erwähn ten einen der Dualstrahlen retroreflektiert, wobei der retroreflektierte Strahl auf die partiell re flektierende Oberfläche einfällt und von dort in einer Richtung wegprojiziert wird, die quer verläuft zu der erwähnten Achse, um einen Ausgangsabtast strahl vorzusehen, der die Abbildoberfläche abtastet.
3. Abtaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Oberfläche
einen nicht-polarisierten Strahlteiler vorsieht.
4. Abtaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel in dem Pfad des
einfallenden Laserstrahls und in der Oberfläche vor
gesehen sind, um einen räumlichen Strahlteiler vor
zusehen.
5. Abtaster nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dualstrahlen einen
ersten Strahl oder einen zweiten Strahl aufweisen,
wobei der erste Strahl auf den Spiegel auftrifft und von diesem retroreflektiert wird, und wobei der zweite Strahl davon nicht retroreflektiert wird, und
wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um den zweiten Strahl zu absorbieren.
wobei der erste Strahl auf den Spiegel auftrifft und von diesem retroreflektiert wird, und wobei der zweite Strahl davon nicht retroreflektiert wird, und
wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um den zweiten Strahl zu absorbieren.
6. Abtaster nach einem oder mehreren der Ansprüche,
insbesondere nach Anspruch 5, wobei der zweite
Strahl der durchgelassene Strahl der Dualstrahlen
ist, und durch die Absorptionsmittel absorbiert wird
und wobei die erwähnte zweite Richtung die Richtung
ist, in der der zweite Strahl übertragen wird, wobei
die zweite Richtung im allgemeinen entlang der er
wähnten Achse verläuft.
7. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der zweite Strahl der reflektierte
Strahl der Dualstrahlen ist, und absorbiert wird
durch die Absorptionsmittel, wobei die zweite Rich
tung quer zu der erwähnten Achse verläuft.
8. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß der retroreflektierte
Strahl ferner aufgeteilt wird in den erwähnten Aus
gangsabtaststrahl und einen dritten Strahl in der
Richtung entgegengesetzt zu dem einfallenden Strahl
und wobei Mittel vorgesehen sind, um den dritten
Strahl außer Kollinearität mit dem erwähnten Ein
fallsstrahl zu kippen.
9. Abtaster nach Anspruch 8, dadurch kennzeichnet, daß
die Kippmittel Teile des Körpers aufweisen, und zwar
auf entgegengesetzten Seiten der Oberfläche, die un
terschiedliche Brechungsindeces besitzt.
10. Abtaster nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß
die Kippmittel vorsehen, daß der Körper identische
rechtwinklige Prismen aufweist mit Oberflächen ent
lang deren Hypotenusen, die die partiell reflek
tierte Oberfläche definieren, und wobei die Prismen
Innenwinkel mit Hypotenusenoberflächen aufweisen,
die kleiner und größer als 45° sind, wobei die Pris
men derart angeordnet sind, daß der Innenwinkel
eines der Prismen kleiner ist als 45° benachbart zum
Innenwinkel des anderen der Prismen liegt, der
größer ist als 45°.
11. Abtaster nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kippmittel vorsehen, daß der Spiegel zu einer
reflektierenden Oberfläche in einer nicht senkrech
ten Beziehung mit dem Einfallsstrahl aufweist.
12. Abtaster nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spiegeloberfläche mit einem spitzen Winkel
bezüglich einer Ebene gekippt ist, die senkrecht zu
der Drehachse verläuft.
13. Abtaster nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper ein Kubus ist mit entgegengesetzt
liegenden Seiten, wobei auf die eine der Einfalls
strahl auftrifft, während der Spiegel benachbart zu
der anderen der entgegengesetzt liegenden Seiten an
geordnet ist, und wobei ein transparentes keilför
miges Glied angeordnet ist zwischen der erwähnten
anderen der entgegengesetzt liegenden Seiten und dem
Spiegel und einen Innenwinkel besitzt, der gleich
ist dem spitzen Winkel, wobei der Keil eine Oberflä
che besitzt, die senkrecht gegenüber der Drehachse
verläuft, gegen welche die andere der entgegenge
setzten liegenden Seiten angeordnet ist.
14. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der einfallende Strahl kollinear
mit der Drehachse verläuft und daß eine Fokussie
rlinse in dem Pfad des einfallenden Strahls zum Kör
per vorgesehen ist, um einen Deflektor oder Ablenk
system der Bauart mit nachgeordnetem Objektiv vorzu
sehen.
15. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Einfallsstrahl kollinear mit
der Drehachse verläuft und daß eine F-Theta-Abtast
linse in dem Pfad des Ausgangsstrahls vorgesehen
ist, um ein Deflektorsystem der Bauart mit vorge
schaltetem Objektiv vorzusehen.
16. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Körper zwei identische
rechtwinklige Prismen aufweist, deren Hypotenusen
oberflächen in Kontakt stehen um einen Kubus zu
definieren, wobei die erwähnte partiell reflektie
rende Oberfläche an den erwähnten Hypotenusen
oberflächen vorgesehen ist.
17. Abtaster nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, daß
der Kubus erste und zweite Oberflächen besitzt, die
durch die Drehachse geschnitten werden und ent
gegengesetzt zu der Hypotenuse liegende Oberflä
chen, wobei ferner der Kubus dritte und vierte
Oberflächen im ganzen parallel zur Drehachse auf
weist, wobei der einfallende Strahl auf die erwähnte
erste Oberfläche auftrifft und der Ausgangsabtast
strahl die vierte Oberfläche schneidet, wobei eine
der zweiten und dritten Oberflächen reflektiert und
die andere für Licht absorbierend ist.
18. Abtaster nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kubus flache Abschnitte an den Ecken des
selben aufweist, wo die ersten, dritten, vierten und
zweiten, dritten und vierten Oberflächen sich
schneiden.
19. Abtaster, insbesondere System nach einem oder mehre
ren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner fol
gendes vorgesehen ist:
ein um die erwähnte Drehachse drehbares Gehäuse mit einer Eingangsseite, durch die der erwähnte Ein fallsstrahl eintritt, wobei der Körper eine Platte ist, die darauf die erwähnte partiell reflektierte Oberfläche besitzt, wobei die Platte in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die erwähnte Oberfläche unter einem Winkel von 45° gegenüber der Drehachse läuft, wobei ein Ausgangsfenster in dem Gehäuse zu der erwähnten Oberfläche hinweist durch welches der Ausgangsabtaststrahl läuft,
ein Spiegel, und
ein lichtabsorbierendes Glied, wobei entweder der Spiegel oder das lichtabsorbierende Glied in dem Gehäuse angeordnet sind und auf der entgegengesetzt liegenden Seite der Platte von der Eingangsseite, wobei ferner das andere Teil, d. h. entweder der Spiegel oder das Glied in dem Gehäuse angeordnet sind und auf der entgegengesetzt liegenden Seite der Platte von dem Fenster.
ein um die erwähnte Drehachse drehbares Gehäuse mit einer Eingangsseite, durch die der erwähnte Ein fallsstrahl eintritt, wobei der Körper eine Platte ist, die darauf die erwähnte partiell reflektierte Oberfläche besitzt, wobei die Platte in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die erwähnte Oberfläche unter einem Winkel von 45° gegenüber der Drehachse läuft, wobei ein Ausgangsfenster in dem Gehäuse zu der erwähnten Oberfläche hinweist durch welches der Ausgangsabtaststrahl läuft,
ein Spiegel, und
ein lichtabsorbierendes Glied, wobei entweder der Spiegel oder das lichtabsorbierende Glied in dem Gehäuse angeordnet sind und auf der entgegengesetzt liegenden Seite der Platte von der Eingangsseite, wobei ferner das andere Teil, d. h. entweder der Spiegel oder das Glied in dem Gehäuse angeordnet sind und auf der entgegengesetzt liegenden Seite der Platte von dem Fenster.
20. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, wobei fol
gendes vorgesehen ist:
eine Nabe, auf der der Körper angeordnet ist,
eine zylindrische Wand auf der Nabe um den Körper herum, wobei die Wand eine Öffnung für den Ausgangsstrahl besitzt, wobei schließlich ein Ausgangsfenster an der Wand über der Öffnung vorgesehen ist.
eine Nabe, auf der der Körper angeordnet ist,
eine zylindrische Wand auf der Nabe um den Körper herum, wobei die Wand eine Öffnung für den Ausgangsstrahl besitzt, wobei schließlich ein Ausgangsfenster an der Wand über der Öffnung vorgesehen ist.
21. Abtaster nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fenster ein transparentes Kunststoff-Flä
chenelement ist, welches entsprechend dem Fenster
geformt ist.
22. Abtaster nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das Kunststoff-Flächenelement auf die Wand um
das Fenster herum durch Wärme aufgeschrumpft ist.
23. Abtaster nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
der Körper ein Kubus ist, und zwar quer zur Drehach
se auf ersten und zweiten entgegengesetzt liegenden
Seiten davon, wobei der Einfallsstrahl auf der er
sten der entgegengesetzt liegenden Seite auftrifft
und der Spiegel auf der anderen der entgegengesetzt
liegenden Seiten angeordnet ist, und zwar entgegen
der Nabe, wobei eine zylindrische Wand auf der Nabe
sich um den Kubus herum erstreckt, wobei schließlich
der Kubus Ecken besitzt, die im allgemeinen parallel
zur Drehachse verlaufen, und zwar verbunden mit der
Seitenwand auf der Innenseite davon.
24. Abtaster nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß der Körper ein Kubus ist, daß eine Befestigungs
platte, an der der Kubus angebracht ist, auf einer
Seite davon angeordnet ist, und zwar entgegengesetzt
zu der Seite, auf der der Einfallsstrahl auftrifft,
und wobei schließlich Mittel vorgesehen sind, um
die Befestigungsplatte in einstellbarer Weise an der
Nabe zu befestigen.
25. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß eine Nabe vorgesehen ist,
auf der der Körper angebracht ist, wobei ferner eine
im allgemeinen zylindrische napfförmige transparente
Schale oder ein Mantel mit der Nabe den Körper um
fassend vorgesehen ist, wobei die Schale eine Linse
definiert, zum Kompensieren der statisch und dyna
misch hervorgerufenen Abbildkraft in dem Abtaster.
26. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, wo
bei folgendes vorgesehen ist: der Körper ist ein Zy
linder kollinear mit der Drehachse, der Zylinder
wird definiert durch ein Paar von Prismen mit Hy
potenusenoberflächen, die aufeinander zuweisen, wo
bei mindestens eine der Oberflächen die erwähnte
partiell reflektierende Oberfläche bildet, der ein
fallende Strahl fällt auf das eine Ende des Zylin
ders ein, lichtabsorbierendes Material ist in der
Nähe zu einem Ende des Zylinders angeordnet, und
zwar entgegengesetzt zu dem erwähnten einen Ende,
der Spiegel ist auf einer ersten Wandzone des Zy
linders vorgesehen die zu der erwähnten Oberfläche
auf einer Seite davon hinweist, um den erwähnten
Strahl durch die Oberfläche zu einer zweiten Wand
zone entgegengesetzt zu der ersten Wandzone zu re
troreflektieren, und eine zylindrische Linse mit
einer Kraft oder Leistung in einer Richtung im all
gemeinen senkrecht zu dem Ausgangsstrahl, und zwar
angeordnet in dem Pfad des Einfallsstrahls, wobei
die zylindrische Linse einen Brennpunkt innerhalb
des Zylinders nahe der ersten Wandzone besitzt.
27. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß der Körper ein Zylinder
ist mit seiner Achse kollinear mit der Drehachse
verlaufend, wobei der Zylinderkörper entgegengesetzt
liegende Enden aufweist, wobei auf eines von diesen
der einfallende Strahl auftrifft, und wobei in der
Nähe des anderen der Spiegel angeordnet ist, wobei
der Zylinder entgegengesetzt liegende Wandzonen oder
-regionen besitzt, wobei von einer der Ausgangs
strahl wegprojiziert wird, und wobei auf der anderen
das lichtabsorbierende Material angeordnet ist,
wobei schließlich die eine Wandzone in eine Ebene
parallel zur Achse des Zylinders flach ist.
28. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der räumliche Strahlteiler Mittel
vorsieht, die eine Platte aufweisen, welche die er
wähnte Oberfläche darauf besitzt und gekippt ist
bezüglich der Drehachse, wobei die Oberfläche re
flektierend ist und auf den Spiegel hinweist, und
wobei schließlich die erwähnte Oberfläche eine klare
oder durchsichtige Öffnung oder Apertur darinnen
entlang der erwähnten Achse aufweist, und wobei fer
ner eine Linse den einfallenden Strahl in der Nähe
der Apertur oder Öffnung derart fokussiert, daß der
Strahl beim Hindurchlaufen durch die Apertur oder
Öffnung und der Reflexion von dem Spiegel divergiert
und reflektiert wird durch die reflektierende
Oberfläche als der Ausgangsstrahl.
29. Abtaster nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Umschließung oder Umhüllung vorgesehen ist,
die die erwähnte Platte darinnen aufweist, wobei die
Linse hinreichend Kraft besitzt, um ein virtuelles
Bild für den erwähnten Strahl vorzusehen, der auf
einen Punkt außerhalb der Umschließung fokussiert
ist, wenn er von der reflektierten Oberfläche in
einer Richtung entgegensetzt zu dem Ausgangsstrahl
projiziert ist.
30. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der räumliche Strahlteiler Mit
tel vorsieht, die eine Region oder Zone aufweisen,
und zwar in der erwähnten Oberfläche geschnitten
durch die erwähnte Drehachse, die reflektierend ist
und ein Einfallstrahl zu dem Spiegel hin
reflektiert, wobei mindestens ein Teil der erwähnten
Oberfläche um die Zone oder Region herum optisch
durchlässig ist, wobei ferner eine Linse in dein Pfad
des Einfallsstrahls angeordnet ist mit einer
Brennweite oder einem Brennpunkt in der Nähe der
erwähnten Zone, wobei schließlich der Strahl von der
Zone zu dem Spiegel reflektiert und durch den
Spiegel retroreflektiert wird, und zwar durch den
erwähnten durchlässigen Teil der erwähnten
Oberfläche, so daß der erwähnte Ausgangsstrahl
gebildet wird.
31. Abtaster nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
daß der Spiegel konkav ist um eine optische Achse
quer zu Drehachse durch die erwähnte Zone und eine
entsprechende Kraft aufweist.
32. Abtaster nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,
daß der konkave Spiegel ein Mangin-Spiegel ist.
33. Abtaster nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Fokussierlinse längs der optischen Achse
des Spiegels angeordnet ist, durch die der Ausgangs
strahl läuft.
34. Abtaster nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Umschließung für den Körper vorgesehen ist,
die Fenster drinnen aufweist und zwar entgegenge
setzt jeweils entlang der optischen Achse, wobei
eines der Fenster zu der erwähnten Zone hinweist und
den Spiegel enthält, während das andere der Fenster
die Fokussierlinse enthält.
35. Abtastsystem zum Vorsehen eines ersten Abtaststrahls
einer ersten Wellenlänge und eines zweiten Strahls
und einer zweiten Wellenlänge unterschiedlich von
der ersten Wellenlänge, welcher den Abtaststrahl
verfolgt (tracks), wenn er eine Abbildoberfläche
abtastet, um ein Signal des "in scan"-Nachführ- oder
Verfolgungsfehlerssystems vorzusehen, wobei das
System eine Ablenkvorrichtung oder ein Deflektor
aufweist, der um eine Achse drehbar ist und einen
dichroischen Strahlteiler aufweist, der einen
übertragenen Strahl der ersten Wellenlänge vorsieht,
wobei ferner ein Spiegel in dem Pfad des
übertragenen Strahls vorgesehen ist, der den
übertragenen Strahl zu dem Strahlteiler hin
retroreflektiert, wo der übertragene Strahl
transversal zur Drehachse des ersten Abtaststrahls
reflektiert wird, und wobei ferner dichroische
Strahlkombiniermittel im Lichtpfad der ersten und
zweiten Wellenlängen vorgesehen sind, welche das
kombinierte Licht der ersten und zweiten Wellenlän
gen zu dem Strahlteiler leiten, wo die erwähnte
zweite Wellenlänge als der zweite Strahl in einer
Richtung reflektiert wird, entgegengesetzt zu dem
Abtaststrahl, und wobei schließlich Mittel vorgese
hen sind, die auf Licht der erwähnten zweiten Wel
lenlänge von dein zweiten Strahl ansprechen, um das
erwähne Signal vorzusehen.
36. Abtastsystem nach Anspruch 35, wobei ferner ein Ab
taster nach Anspruch 1 vorgesehen ist, der einen di
chroischen Strahlteiler an der erwähnten partiell
reflektierenden Oberfläche desselben vorsieht, und
wobei der erwähnte Spiegel als der erwähnte Spiegel
im Pfad eines der erwähnten Dualstrahlen davon vor
gesehen ist.
37. Abtastsystem nach Anspruch 35, wobei die Signalvor
sehmittel einen zweiten Spiegel aufweisen mit einer
gekrümmten Oberfläche zentriert an der Rotations
achse und wobei ein Nachführ- oder Verfolgungstakt
oder -clock auf der erwähnten Kurvenoberfläche oder
gekrümmten Oberfläche vorgesehen ist, wobei der
zweite Spiegel und ein Photodetektor sukzessiv in
dem Pfad des Verfolgungsstrahls angeordnet sind.
38. System nach Anspruch 37, wobei ferner Mittel vor
gesehen sind, um Licht der ersten Wellenlänge zu
blockieren, welches auf den Photodetektor auftrifft.
39. Ein Abtaster, der einen Lichtstrahl tastet, der da
rauf einfällt, und zwar um eine Drehachse über eine
Abbildoberfläche hinweg, und zwar in Form eines fla
chen Feldes oder von zylindrischer Form, wobei der
Abtaster drinnen angeordnet ist und folgendes auf
weist: einen um die erwähnte Achse drehbaren Körper
und mit einer partiell reflektierenden Oberfläche,
auf der der Strahl einfällt und aufgespalten wird in
zwei Dualstrahlen, von denen ein erster reflektiert
und ein zweiter dahindurch übertragen wird, wobei
diese Strahlen sich in unterschiedlich gerichteten
Pfaden erstrecken, wobei einer der Pfade im ganzen
längs der Wellenachse verläuft und der andere der
Pfade quer zu der Achse verläuft,
ein Spiegel quer zum Pfad eines der erwähnten Dual
strahlen, wobei der Spiegel in einen der Dualstrah
len retroreflektierend und zwar zu der partiell re
flektierenden Oberfläche hin, wobei der retroreflek
tierte Strahl auf die erwähnte partiell reflektie
rende Oberfläche auftrifft und von dort in einer
Richtung projiziert wird, die quer verläuft zu der
erwähnten Achse, um einen Ausgangsabtaststrahl vor
zusehen, der die Abbildoberfläche abtastet.
40. Abtaster nach einem oder mehreren vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Strahl längs des erwähn
ten Pfades im allgemeinen längs der erwähnten Achse
übertragen wird, und daß der erwähnte zweite Strahl
längs des Pfades quer zu der erwähnten Achse reflek
tiert wird, wobei einer der ersten und zweiten
Strahlen der erwähnte erste Strahl ist.
41. Abtaster nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Element aus lichtabsorbierendem Material
benachbart zu dein Körper im Pfad des zweiten Strahls
vorgesehen ist.
42. Abtaster nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Strahl entlang des erwähnten Pfades
reflektiert wird, und zwar quer zu der erwähnten
Achse, und wobei der erwähnte zweite Strahl längs
des Pfades im allgemeinen längs der erwähnten Achse
übertragen wird, wobei einer der ersten und zweiten
Strahlen der erste Strahl ist.
43. Abtaster nach Anspruch 42, wobei ein Element aus
lichtabsorbierendem Material benachbart zu dem Kör
per in dem Pfad des zweiten Strahls angeordnet ist.
44. Ein Abtaster, der einen Lichtstrahl tastet, der da
rauf unter 360° einfällt, und zwar um eine Drehachse
über eine Flachfeld- oder eine zylindrische Abbild
oberfläche, wobei der Abtaster folgendes aufweist:
eine um die oben erwähnte Achse drehbaren Körper und
mit einer partiell reflektierenden Oberfläche, die
einen räumlichen Strahlteiler definiert, der den
einfallenden Strahl entweder durchläßt oder reflek
tiert, und zwar längs eines Pfades entweder trans
versal oder im allgemeinen entlang der erwähnten
Achse, wobei ein Spiegel, der zu dem Pfad des
Strahls verläuft, der den erwähnten Strahl re
troreflektiert, und zwar zu der partiell reflek
tierenden Oberfläche hin, wo der erwähnte Strahl
entweder reflektiert oder durchgelassen wird, und
zwar in einer Richtung zu der Abbildoberfläche hin
in einer Richtung und quer zu der erwähnten Achse,
um einen Ausgangsabtaststrahl vorzusehen, der die
erwähnte Abbildoberfläche abtastet.
45. Abtaster nach Anspruch 44, wobei die Oberfläche erste
und zweite Teile aufweist, die reflektiv bzw. trans
missiv sind, wobei der erste Teil den erwähnten
zweiten Teil umgibt und wobei der einfallende Strahl
auf den zweiten Teil auffällt, und wobei ferner der
Pfad des erwähnten Strahls im allgemeinen längs der
erwähnten Achse verläuft, und wobei die Majorität
des retroreflektierten Strahls auf den erwähnten
ersten Teil auftrifft und zu der Abbildoberfläche
reflektiert wird.
46. Abtaster nach Anspruch 44, wobei die erwähnte Ober
fläche erste und zweite Teile aufweist, die durch
lässig bzw. reflektierend sind, wobei der erste Teil
den zweiten Teil umgibt, und wobei der einfallende
Strahl auf den zweiten Teil auftrifft, und wobei der
erwähnte Pfad des erwähnten Strahls quer zu der er
wähnten Achse verläuft und wobei die Majorität des
retroreflektierten Strahls auf den ersten Teil auf
trifft und dahindurch zu der Abbildoberfläche über
tragen wird.
47. Ein optischer Strahlabtaster zum Vorsehen eines Ab
taststrahls, der sich über eine Strahlaufnahmeober
fläche bewegt und einen einfallenden optischen
Strahl aufnimmt, der zirkular polarisiert ist und
sich längs einer Drehachse des Abtasters fort
pflanzt, und wobei folgendes vorgesehen ist: um die
erwähnte Achse drehbare Mittel zum Umwandeln des
zirkularpolarisierten einfallenden Strahls in einen
linearpolarisierten ersten Strahl mit einer Polari
sationsrichtung quer zu der erwähnten Achse und der
sich um die erwähnte Achse dreht, und Strahlablenk
mittel mit einer polarisationsempfindlichen Ablenk
oberfläche, auf die der Strahl auftrifft und wobei
diese Ablenkoberfläche um die erwähnte Achse drehbar
ist mit den Umwandlungsmitteln, um einen linear po
larisierten Strahl vorzusehen, der auf die Aufnahme
oberfläche als der Abtaststrahl auftrifft, wobei die
Polarisationsrichtung und die Ablenkoberfläche in
einer solchen Winkelbeziehung angeordnet sind, daß
die Radiomitteldurchsatzeffizienz des Abtasters ma
ximiert wird.
48. Abtaster nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polarisationsrichtung eine von zwei ortho
gonalpolarisierten Richtungen ist.
49. Abtaster nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet,
daß die polarisierten Richtungen annähernd orthogo
nal zu der Drehachse verlaufen.
50. Abtaster nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet,
daß der zirkularpolarisierte Strahl optische Energie
mit einer bestimmten Wellenlänge aufweist, und daß
die Umwandlungsmittel ein Viertelwellenlängenverzö
gerer bei der erwähnten Wellenlänge sind.
51. Abtaster nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlablenkmittel eine Eintrittsöffnung
aufweisen, durch die der linearpolarisierte erste
Strahl läuft, wobei die Verzögerungsmittel eine
Wellenplatte in einer optischen Achse sind, wobei
diese Platte ferner mechanisch mit den Ablenkmitteln
verbunden ist und quer zu der Eintrittsöffnung ange
ordnet ist.
52. Abtaster nach Anspruch 51, wobei die optische Achse
der Platte winkelmäßig bezüglich des einfallenden
Strahls derart orientiert ist, daß sie den einfal
lenden Strahl in den linearpolarisierten Strahl
umwandelt.
53. Abtaster nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet,
daß die Viertelwellenlängenplatte eine Flüssigkri
stallvorrichtung ist.
54. Abtaster nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Fokussierlinse vorgesehen ist, und zwar entlang
der Drehachse in dem Pfad des zirkularpolarisierten
Einfallsstrahls, wobei die Viertelwellenlängenplatte
zwischen der erwähnten Linse und dem Deflektions-
oder Anlenkmitteln derart angeordnet ist, daß die
Viertelwellenlängenplatte und die Ablenkmittel einer
Beziehung der Linse angeordnet sind, die als "Nach-
Objektiv"-Beziehung angesprochen werden kann.
55. Abtaster nach Anspruch 48, wobei die beiden Polarisa
tionsrichtungen die P- und S-Richtungen sind, und
zwar bezüglich der Ablenkoberfläche.
56. Abtaster nach Anspruch 48, wobei die Ablenkmittel
vorgesehen werden durch einen NPDG-Deflektor oder
Ablenker mit einem Gitter, welches die polarisa
tionsempfindliche Ablenkoberfläche vorsieht, welche
eine der P- und S-Richtungen mit radiometrischer
Effizienz von ungefähr 90% oder mehr beugt, um den
Abtaststrahl vorzusehen.
57. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 47, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ablenkmittel ein Strahltei
ler sind, der die erwähnte polarisationsempfindli
chen Ablenkoberfläche besitzt, die unterschiedlich
orthogonal polarisierte Richtungen reflektiert bzw.
durchläßt.
58. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 57, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ablenkmittel Mittel aufwei
sen, auf die die übertragenen und reflektierten po
larisierten Richtungen auftreffen für die Retrore
flexion der erwähnten einen Richtung zurück zu der
polarisationsempfindlichen Oberfläche und zur Um
wandlung der Polarisation desselben in eine Polari
sation orthogonal zu der Polarisation des darauf
einfallenden Lichtes, wobei das retroreflektierte
Licht eine Polarisation orthogonal zu der Polarisa
tion des linear polarisierten ersten Strahls besitzt
und durch die polarisationsempfindliche Ablenkober
fläche reflektiert oder durchgelassen wird, um den
erwähnten Abtaststrahl vorzusehen.
59. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 58, dadurch
gekennzeichnet, daß die retroreflektierenden Umwan
delmittel eine Viertelwellenlängeplatte mit entge
gengesetzt liegenden Oberfläche ist, wobei eine
derselben zu der polarisationsempfindlichen Ober
fläche hinweist und die andere zu der polarisations
empfindlichen Oberfläche reflektiert.
60. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 59, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strahlteiler eine Rückseite
und eine Vorderseite besitzt, die zu bzw. weg von
der Abtastoberfläche weisen, wobei der Strahlteiler
einen Boden aufweist, und zwar zwischen den erwähn
ten Seiten und eine Oberseite, auf der der linearpo
larisierte erste Strahl auftrifft, wobei die Vier
telwellenlängenplatte entweder an dem erwähnten
Boden oder der Rückseite vorgesehen ist, und zwar
zum Retroreflektieren und Umwandeln des durchgelas
senen Strahls, wenn dieser auf dem Boden auftrifft
oder des reflektierten Strahls, wenn dieser auf der
Rückseite auftrifft.
61. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 60, dadurch
gekennzeichnet, daß der Boden lichtabsorbierendes
Material darauf aufweist, wobei die Platte so dann
auf der Rückseite vorgesehen ist, und die Rückseite
das erwähnte lichtabsorbierende Material darauf
besitzt, wobei die Platte dann auf dem Boden sich
befindet.
62. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 51, gekenn
zeichnet durch Mittel zum Einstellen der Winkel
orientierung der optischen Achse der Viertelwellenlän
genplatte bezüglich der polarisationsempfindlichen
Ablenkoberfläche zum Einstellen der Durchsatzeffi
zienz des Lasers.
63. Abtaster nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 47, dadurch
gekennzeichnet, daß der einfallende Strahl von einer
Quelle kommt, die stationär ist, während die Strahl
ablenkmittel derart rotieren, daß der zirkularpola
risierte Einfallstrahl räumlich stationär ist,
während die Strahlablenkmittel im Raum sich drehen
mit den Umwandlungsmitteln.
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