DE68921542T2

DE68921542T2 - Abtaststrahlsteuersystem.

Info

Publication number: DE68921542T2
Application number: DE68921542T
Authority: DE
Inventors: Masamichi Dainippon Screen Cho; Yasuo Dainippon Screen Kurusu; Shinichi Dainippon Scre Nagata; Hiroyuki Dainippon Scr Shirota; Kunio Dainippon Scree Tomohisa
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1995-07-06
Anticipated expiration: 2009-10-24
Also published as: JPH07113705B2; EP0366037B1; EP0366037A2; EP0366037A3; US5012089A; JPH02114228A; DE68921542D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Abtaststrahlsteuersystem, bei dem ein Lichtstrahl in Übereinstimmung mit einem Bildsignal moduliert wird, während er abgelenkt wird, um ein lichtempfindliches Material Abtastzeile für Abtastzeile abzutasten. Insbesondere ist das vorliegende System für ein Bildaufzeichnungsgerät mit einem drehenden optischen Deflektor oder einem vibrierenden optischen Deflektor, etwa einem Polygonspiegel, einem Galvanospiegel, einer holographischen Scheibe oder dergleichen geeignet, um eine Fotolithographie, eine Fotokopie, ein Verfahren zum Erzeugen von gedruckten Schaltkarten oder dergleichen auszuführen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die Aufmerksamkeit insbesondere auf eine Verbesserung zur automatischen Korrektur und Kompensation der Abweichung und nicht- Linearität der Abtastzeilen in einer Nebenabtastrichtung, die zu einer Hauptabtastrichtung senkrecht verläuft, in der der Fotostrahl von dem optischen Deflektor abgelenkt wird, gerichtet.
Die vorliegende Erfindung ist weiter auf eine optische Skalierungsstruktur gerichtet, die für das Lichtstrahlsteuersystem nützlich ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei Abtaststrahlsteuersystemen mit drehenden oder vibrierenden optischen Deflektoren wird ein Lichtstrahl in einer Hauptabtastrichtung abgelenkt, während er in einer Nebenabtastrichtung relativ voranschreitet, um eine Bildebene, etwa die Fläche eines lichtempfindlichen Materials, zweidimensional abzutasten. Entsprechend hängt die Qualität eines in der Bildebene reproduzierten Bildes von der Linearität der Spuren der Lichtstrahlen auf der Bildebene ab und es ist erforderlich, die Linearität beizubehalten, um ein reproduziertes Bild hoher Qualität zu erreichen.
Da die gegenwärtig verfügbaren optischen Deflektoren Fehler bei der Ablenkung eines Lichtstrahles aufweisen, weichen die Spuren des Lichtstrahls in der Bildebene von den gewünschten Abtastzeilen in der Nebenabtastrichtung ab und die gewünschten Spuren des Lichtstrahles in der Bildebene können nicht ohne Korrektur oder Kompensation der Fehler in den optischen Deflektoren erreicht werden. Es ist daher eine Korrektur der Fehler erforderlich, bei denen es sich um eine Neigungskorrektur der Spiegelflächen bei Polygonspiegeln, einer Wobbelkorrektur einer Spiegelfläche bei galvanischen Spiegeln und eine Korrektur eines Abtastbogens bei holographischen Scheiben handeln kann.
Das Patent U.S.-A 4 661 699 offenbart ein Abtaststeuerstrahlsystem unter Verwendung eines Polygonspiegels als optischen Deflektor, bei dem die Korrektur dieser Fehler erreicht wird. In Figur 14 ist gezeigt, daß das übliche System ein Leitermuster und ein optisches Gittermuster verwendet, bei dem mehrere Paare eines transparenten Bereichs Tp und ein undurchlässiger Bereich Sd linear in der Hauptabtastrichtung X derart abgefahren werden, daß jeweilige sich verjüngende Abschnitte der Bereiche Tp und Sd miteinander gekoppelt werden. Die Zeitspanne, während der der Lichtstrahl durch den transparenten Bereich Zp in der Hauptabtastrichtung X verläuft, wird erkannt, und die Verschiebung des Weges des Lichtstrahls von einem gewünschten Weg in der Nebenabtastrichtung Y wird anhand des nachfolgend beschriebenen Prinzips gefunden:
Da die Grenze zwischen dem transparenten Bereich Tp und dem Licht blockierendem Bereich Sd in der Nachbarschaft einer Bezugslinie Y = 0, die eine Abtastlinie oder den gewünschten Weg des Lichtstrahls definiert, geneigt ist, hängt die Zeitspanne, die der Lichtstrahl benötigt, um durch den transparenten Bereich Tp zu verlaufen, von der Y-Koordinate des Weges des Lichtstrahls auf der optischen Gitterstruktur ab. Die Zeitspanne, die der Lichtstrahl benötigt, um durch den transparenten Bereich Tp entlang einer Linie Y = d zu verlaufen, wie in Figur 14 mit einer Reihe von Lichtpunkten BSd1, BDd2 und BS&sub0;&sub3; gezeigt, ist beispielsweise kürzer als diejenige für die Bezugslinie Y = 0, wie sie mit einer anderen Reihe von Lichtpunkten BS&sub0;&sub1;, BS&sub0;&sub2; und BS&sub0;&sub3; gezeigt ist. Wenn die quantitative Änderung des Lichtstrahls, der durch den transparenten Bereich Tp hindurchdringt, erkannt wird und in einen elektrischen Impuls umgewandelt wird, kann die Verschiebung g daher durch Vergleichen der Breite eines elektrischen Impulses mit demjenigen für den Fall, bei dem der Lichtstrahl entlang der Bezugslinie Y = 0 abtastet, abgeschätzt werden.
Das übliche System ist jedoch nur bei Bildaufzeichnungsgeräten verwendbar, bei denen eine Hauptabtastgeschwindigkeit auf einer abgetasteten Ebene konstant ist, etwa bei einem Bildaufzeichnungsgerät, dessen bildgebendes optisches System einen Polygonspiegel und eine f * θ Linse aufweist. Der Grund ergibt sich aus folgendem:
Bei einem Bildaufzeichnungsgerät mit einem galvanischen Spiegel anstelle eines Polygonspiegels variiert die Breite der elektrischen Impulse, die durch die transparente Fläche Tp erhalten wird, beispielsweise auch dann, wenn der Weg des Lichtstrahls nicht von der Bezugslinie abgelenkt wird, da die Hauptabtastgeschwindigkeit auf der abgetasteten Ebene bei einer Schwingung des Galvanometerspiegels nicht konstant ist. Die Verschiebung der Impulsbreite beruht, mit anderen Worten, nicht nur auf der Abweichung des Wegs des Lichtstrahls von der Bezugslinie, sondern auch auf der zeitweiligen Änderung der Abtastgeschwindigkeit. Wenn das übliche System in einem solchen Bildaufzeichnungsgerät verwendet wird, sind die Abtastlinien auf der abgetasteten Ebene daher in unerwünschter Weise gebogen.
Dies Problem wird im allgemeinen in Bildaufzeichnungsgeräten verursacht, bei denen die Ablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahls nicht konstant ist. Andere Beispiele mit dieser Eigenschaft sind Bildaufzeichnungsgeräte, die holographische Scheiben als Lichtstrahldeflektoren haben, und solchen mit f * sinθ Linsen oder f * tanθ Linsen anstelle von f * θ Linsen. In den letztgenannten Beispielen variiert die Abtastgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Projektionswinkel des Lichtstrahls. Insbesondere dann, wenn ein galvanischer Spiegel als Deflektor verwendet wird, variiert die Krümmung der Abtastzeilen für jede Abtastzeile, da die Abtastgeschwindigkeit in Abhängigkeit sowohl von den Nebenabtastkoordinaten als auch den Hauptabtastkoordinaten variiert, so daß die Abtaststeuerung häufig eine zusätzliche Störung in das parallele Feld von Abtastzeilen bringt statt einer Korrektur der Verschiebung der Abtastzeilen oder des Weges der Lichtstrahlen.
Auch wenn ein Polygonspiegel verwendet wird, kann eine genaue Abtastkontrolle nicht in dem Fall erhalten werden, daß die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels nicht gleichförmig ist und vibriert. Das übliche Steuersystem gibt in ähnlicher Weise dann, wenn die abgetastete Ebene eine erhebliche Breite hat, bei einer Anwendung auf ein Bildaufzeichnungsgerät mit einer f * θ Linse nicht gestreckte Abtastzeilen, da die Abtastgeschwindigkeit nicht über die abgetastete Ebene gleichförmig ist.
Das übliche System ist daher bei dessen Anwendung ganz erheblich eingeschränkt.
Derartige übliche Systeme sind in der US-A-4 661 699 und in der EP-A-0 144 008 offenbart.
Da die Änderung der Impulsbreite aufgrund der Verschiebung des Weges des Lichtstrahls in der Nebenabtastrichtung sehr klein ist, ist die Empfindlichkeit der Verschiebung in dem üblichen System gering auch dann, wenn das System in einem Bildaufzeichnungsgerät verwendet wird, dessen Abtastgeschwindigkeit konstant ist. Zusätzlich wird die Impulsbreite enger, wenn die Abbildungsgeschwindigkeit in Bildaufzeichnungsgeräten erhöht wird, etwa bei Laserplottern. Die Erkennung der Impulsbreite ist daher häufig durch elektrisches Rauschen, das in elektronischen Schaltkreisen, wie einem Komparator erzeugt wird, beeinflußt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf ein System zum Steuern des Abtastens eines Lichtstrahls entlang Abtastzeilen, die auf einer Objektebene definiert sind, gerichtet.
Nach der Erfindung wird ein System nach Anspruch 1 geschaffen.
Da der zweite Lichtstrahl gemeinsam mit dem ersten Lichtstrahl abgelenkt wird, kann ein Ablenkungsfehler, der in dem ersten Lichtstrahl verursacht sein kann durch Erkennen der Position des Lichtstrahls, der auf dem Skalenmittel durch den zweiten Lichtstrahl gebildet wird, erkannt werden. Das Skalenmittel hat einen Aufbau, der zum Erkennen der Position des Lichtpunkts in der Richtung senkrecht zu der zweiten Richtung geeignet ist. Das heißt, die gemeinsame Grenze des ersten und des zweiten Bereichs hat den ersten Abschnitt, der sich in der zweiten Richtung erstreckt. Die Abweichung des Abtastweges davon kann daher durch Messen des optischen Betrags des zweiten Lichtstrahls erkannt werden, der durch die periodischen Skalierungsmuster transmittiert oder von diesen reflektiert wird.
Es ist zu beachten, daß der transmittierte oder reflektierte optische Betrag von der Positionsabweichung des Strahlpunkts von dem ersten Teil abhängt und von der Abtastgeschwindigkeit abhängig ist. Infolgedessen kann auch dann, wenn die Abtastgeschwindigkeit schwankt, eine genaue Erkennung der Abweichung und eine genaue Kompensation der Abweichung bewirkt werden. Aufgrund dieser vorteilhaften Eigenschaft ist die vorliegende Erfindung zur Steuerung des Abtastsystems wirksam unter Verwendung: einer f * θ Linse, einer f * tanθ Linse und f * θ Linse zum Projizieren eines Lichtstrahls auf eine breite objektebene; eines galvanischen Spiegels, einem anderen optischen Element, das Schwankungen der Abtastgeschwindigkeit der Lichtstrahlen verursachen kann, als auch bei Systemen, die eine f * θ Linse verwendet, die keine Fluktuationen bewirkt.
Da die Abtastabweichung oder der Ablenkfehler durch Messen des Levels der optischen Menge, nicht also durch die Messung der zeitlichen Eigenschaften der Wellenform, die die optische Menge angibt, erkannt wird, kann die Abtaststeuerung zum Kompensieren von Neigungen der Spiegelflächen bei einem mehrseitigem Spiegel oder dergleichen auch dann genau bewirkt werden, wenn die Abtastgeschwindigkeit erhöht ist oder elektrisches Rauschen auf das System aufgebracht wird.
Vorzugsweise wird das erste elektrische Signal, das durch Messen des zweiten Lichtstrahls, der von dem Skalenmittel transmittiert wird, auf einen Schattierungskorrekturkreis zum normalisieren der jeweiligen Peaks des ersten elektrischen Signals gewonnen. Das erste elektrische Signal hat eine Wellenform, bei dem ein Peak, eine flache Stufe oder ein Bodental periodisch und zyklisch auftreten. Die Abweichung des zweiten Lichtstrahls von dem ersten Abschnitt der gemeinsamen Grenze oder einer Bezugslinie tritt als eine Levelverschiebung des flachstufigen Levels in der Wellenform des ersten elektrischen Signals auf.
Um die Abweichung von der Bezugslinie genau zu bestimmen, kann ein Indexwert, der den flachstufigen Level in der Bezugsskala repräsentiert, eingeführt werden. Der Indexwert wird mit einem Schwellenwert verglichen und die Differenz dazwischen wird verwendet, um das zweite elektrische Signal zum Antreiben des ersten Deflektors, etwa eines Akusto-Optischen Deflektors zu erzeugen.
In der vorliegenden Erfindung sind die Begriffe "erste und zweite Richtung" auf einem Koordinatensystem definiert, das jeweiligen Lichtstrahlen eigen ist. Diese Richtungen sind daher örtliche, die sich entsprechend der Änderung der Fortschrittsrichtungen der Fotostrahlen ändern können, nicht also absolute, die in einem absoluten Koordinatenraum, in dem das System vorgesehen ist, definiert sind.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abtaststrahlsteuersystem zum Korrigieren von Ablenkungsfehlern und zum Erhalten der Linearität von Abtastzeilen auf einer objektebene auch dann, wenn Fehler oder nicht-Linearitäten in einem Deflektor oder anderen optischen Elementen vorhanden ist, zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe ist der Erhalt der Linearität der Abtastzeile auch dann, wenn die Abtastgeschwindigkeit variiert.
Eine weitere Aufgabe ist die Bewirkung einer genauen Steuerung der Lichtstrahlen ohne. Beeinflussung durch elektrisches Rauschen auch dann, wenn die Abtastgeschwindigkeit erhöht wird.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den bei liegenden Zeichnungen:

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A zeigt schematisch ein Abtaststrahlsteuersystem nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in einem Bildabtastaufzeichnungsgerät vorgesehen ist.
Fig. 1B ist eine Seitenansicht eines Teiles des optischen Systems, das in Fig. 1A gezeigt ist,
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Prozeßscanners, bei dem das bevorzugte Ausführungsbeispiel angewendet wird,
Fig. 3 zeigt ein periodisches Abtastmuster, das auf einer Gitterskala gebildet ist,
Fig. 3B zeigt einen Teil eines anderen Skalenmusters, das anstelle des in Figur 3a gezeigten verwendbar ist,
Fig. 4A zeigt jeweilige Abfolgen von Lichtpunkten auf einem Einheitsmuster,
Fig. 4B ist eine zeitliche Darstellung eines elektrischen Signals V&sub0; innerhalb einer Einheitszeitperiode,
Fig. 4C zeigt die Beziehung zwischen den jeweiligen Positionen auf der Gitterskala und der jeweiligen Pegel der Wellenform des Signals V&sub0;,
Fig. 5A zeigt einen Teil eines üblichen Skalenmusters,
Fig. 5B zeigt einen Teil des Einheitsmusters entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, durch das ein Vorteil der vorliegenden Erfindung beschrieben werden wird verglichen mit demjenigen nach Fig. 5A,
Fig. 6A zeigt jeweilige zeitliche Darstellungen der Signale V&sub0; und VR,
Fig. 6B ist eine zeitliche Darstellung des Signals VR, wobei flachstufige Level als Si (i=1- 5) angegeben sind,
Fig. 7A ist ein Blockdiagramm einer Servoeinheit, die als digitale Schaltung aufgebaut ist,
Fig. 7B ist ein Blockdiagramm einer Servoeinheit, die als analoge Schaltung aufgebaut ist,
Fig. 8 zeigt eine zeitliche Darstellung eines Impulssignals in Verbindung mit der Wellenform des Signals VR und dem periodischen Skalierungsmuster,
Fig. 9A und Fig. 9B sind Flußdarstellungen, die ein Verfahren der Kompensation der Neigung von Spiegelfächen zeigt,
Fig. 10 zeigt eine Abwandlung des Abtaststrahlsteuersystems,
Fig. 11 zeigt eine andere Abwandlung, bei der ein piezo-elektrischer Deflektor zur Kompensation eines Ablenkungsfehlers verwendet wird,
Fig. 12A und Fig. 12B zeigen Abwandlungen des periodischen Skalenmusters in dessen optischen Eigenschaften gemeinsam mit zugehörigen Abwandlungen der optischen Wege,
Fig. 13 zeigt einen anderen Skalenaufbau, der ein Bündel von optischen Fasern verbindet, und
Fig. 14 zeigt einen Teil eines üblichen Skalierungsmusters.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

A. Gesamtaufbau und Betrieb

Figur 2 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen Prozeßscanner zeigt, bei dem ein Äbtaststrahlsteuersystem nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Das Bild auf einer Vorlage 100 wird fotoelektrisch von einem Bildabtastleser 200 für jedes Pixel gelesen. Das derart gewonnene Bildsignal wird auf einen Bildprozessor 300 übertragen. Der Bildprozessor 300 kann eine Verstärkung des Bildumrisses und andere Bildverarbeitungen durchführen. Das verarbeitete Bildsignal wird zu einem Bildabtastaufzeichnungsgerät 400 übertragen. Das Bildabtastaufzeichnungsgerät 400 weist ein Abtaststrahlsteuersystem 500 auf, dessen Einzelheiten später erläutert werden. Das Bildsignal wird in dem Bildabtastaufzeichnungsgerät in ein Halbtonsignal umgewandelt, das zur Modulation eines Lichtstrahles verwendet wird. Der modulierte Lichtstrahl wird periodisch abgelenkt, um die Fläche eines fotoempfindlichen Films 600 abzutasten, während der lichtempfindliche Film 600 und ein Aufzeichnungskopf eines Bildabtastaufzeichnungsgerätes 400 relativ zueinander bewegt werden, wodurch ein latentes Halbtonpunktbild für jede Abtastzeile auf einem Bereich des Filmes 600, der dem modulierten Lichtstrahl unterworfen ist, gebildet wird. In Figur 2 geben die Pfeile X und Y eine Hauptabtastrichtung bzw. eine Nebenabtastrichtung an.
Figur 1A ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil des Bildabtastaufzeichnungsgerätes 400 zeigt, in dem jeweilige Elemente des Abtaststrahlsteuersystems 500 vorgesehen sind. Ein Teil des in diesem vorgesehenen optischen Systems ist in Figur 1B als eine schematische Seitenansicht wiedergegeben. Ein Lichtstrahl 22, der in einer Lichtquelle 21, etwa einem Laseroszillator erzeugt worden ist, wird durch einen Strahlspalter oder einen Halbspiegel 23 in zwei Strahlen aufgespalten. Einer dieser beiden Strahlen passiert den Halbspiegel 23 und einen Akusto/Opto-Modulator (AOM) 24, um zu einem ersten Lichtstrahl oder einem Aufzeichnungsstrahl 25 zu werden, der zum Aufzeichnen eines Bildes auf dem Lichteinpfindlichen Film 600 verwendet wird. Der andere Strahl, der von dem Halbspiegel 23 reflektiert wird, wird weiter durch ein Paar von Spiegeln 30a und 30b reflektiert, während er den AOM 24 umgeht, um zu einem zweiten Lichtstrahl oder einen Bezugsstrahl 26 zu werden, auf den zur Kontrolle des Abtastens des Aufzeichnungsstrahles 25 Bezug genommen wird.
Der AOM 24 wird mit dem Halbtonpunktbildsignal von dem Bildprozessor 300 für jede Abtastzeile versorgt und in Antwort auf das Bildsignal moduliert der AOM 24 die Aufzeichnungsstrahlen 25 in einer EIN/AUS-Modulationsweise. Der Aufzeichnungsstrahl 25 wird durch einen Spiegel 30c reflektiert, wobei jeweilige Lichtwege der Fotostrahlen 25 und 26 parallel zueinander werden. Der Aufzeichnungsstrahl 25 und der Bezugsstrahl 26 verlaufen sodann durch einen Akustor/Opto-Deflektor (AOD), während sie von dem AOD 27 in einer Richtung, die der Nebenabtastrichtung entspricht, abgelenkt wird. Die Ablenkung durch den AOD 27 dient zur Kompensation von Abweichungen und Verschiebungen der Abtastspuren von vorgeschriebenen Abtastzeilen auf dem lichtempfindlichen Film 600, Einzelheiten dazu werden später beschrieben. Der Aufzeichnungsstrahl 25 und der Bezugsstrahl 26 werden sodann durch einen Polygonspiegel 28 reflektiert. Der mehreckige Spiegel 26 wird mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit rotiert und die Lichtstrahlen 25 und 26 werden periodisch in der Hauptabtastrichtung abgelenkt. Der rechteckige Spiegel dient als ein Hauptablenker zum Bewirken eines Hauptabtastens des fotoempfindlichen Films 600 dem Aufzeichnungsstrahl 25 und einem Abtasten einer Gitterskala 31 mit der Bezugszahl 26, wobei das erstgenannte Abtasten das zur Bildaufzeichnung und das letztgenannte zur Ablenkungskorrektur dient.
Der abgelenkte Aufzeichnungsstrahl 25 wird, wie in Figur 1B gezeigt, sodann zu einer Linse 29 geführt und auf der Fläche des Films 600 fokussiert, um den Film in der Hauptabtastrichtung abzutasten. Das Abtasten des fotoempfindlichen Films 600 wird durch relatives Bewegen des Filmes und des optischen Systems in der Nebenabtastrichtung mittels eines (nicht gezeigten) mechanischen Systems zueinander bewirkt. Die Linse 29 kann eine f * θ Linse, einer f * sinθ Linse, einer f * tanθ Linse oder dergleichen sein. Andererseits verläuft der Bezugsstrahl 26 durch die Linse 29 und wird sodann durch einen Spiegel 30d in Richtung auf die Gitterskala 31 reflektiert, auf der ein periodisches Skalenmuster oder ein Gittermuster geformt ist (siehe Figur 1A).
Jeweils abgetastete Flächen der Gitterskala 31 und des lichtempfindlichen Films 600 sind an optisch äquivalenten oder konjugierten Positionen angeordnet, wodurch die Position der Aufzeichnungsstrahlen 25 auf der abgetasteten Fläche des lichtempfindlichen Films 600 durch Erkennen der Position des Bezugsstrahls 26 auf der Gitterskala 31 beobachtet werden kann.
In Figur 1A ist gezeigt, daß die Gitterskala 31 ein transparentes Balkenelement mit einer flachen Fläche ist, auf der Einheitsmuster UN jeweils bestehend aus einem transparenten Bereich Tp und einem undurchlässigen Bereich Sd periodisch und linear in der axialen Richtung des Balkenelements, das der Hauptabtastrichtung entspricht, angeordnet ist Die Einzelheiten des Musterfeldes werden später erläutert werden.
Der Bezugszahl 26, der den transparenten Bereich Tp der Gitterskala 31 durchdringt, erreicht eine optische Führungsstange 32, die an der rückwärtigen Oberfläche der Gitterskala 31 angebracht ist. Der Bezugsstrahl 26 wird in die optische Führungsstange 32 geführt und tritt aus dem Ende der Stange 32 aus. Eine Fotodiode 33 ist an dem Ende der Stange 32 vorgesehen, wodurch der Bezugsstrahl 26 in einen elektrischen Strom gewandelt wird. Sodann wird der elektrische Strom in ein Spannungssignal V&sub0; durch einen Strom/Spannungs-Wandler 34 umgewandelt.
Da die transparente Bereiche Tp und die undurchlässigen Bereiche Sd periodisch und alternierend angeordnet sind, ändert sich die optische Menge des Bezugsstrahls 26, der die Fotodiode 33 erreicht, periodisch, wenn der Bezugsstrahl 26 in der Hauptabtastrichtung X über die Gitterskala 31 streicht. Infolgedessen ändert sich der Spannungslevel des Signals V&sub0; ebenfalls periodisch. Auch wenn das Abtasten der Gitterskala 31 mit dem Bezugsstrahl 26 genau gesteuert wird, ist die Wellenform des Signals V&sub0; nicht vollständig periodisch sondern weicht geringfügig von einem periodischen Signal ab. Dies liegt daran, daß der Neigungswinkel und die Auffallposition des Bezugsstrahls 26 auf die Gitterskala 31 sich ändert, wenn der Bezugsstrahl 26 über die Skala 31 streicht, während die optische Durchlässigkeit der transparenten Bereiche Tp nicht konstant ist, sondern von dem Neigungswinkel und der Auftragsposition abhängt. Das Signal V&sub0; wird daher auf einen Schattierungskorrekturkreis 35 eingegeben, um die Nicht- Periodizität zu kompensieren und die jeweiligen Peaklevel in den Wellenformen des Signals V&sub0; zu normalisieren.
Durch die Schattierungskorrektur wird das Signal V&sub0; zu einem korrigierten Signal VR mit periodischen Peaks, deren Höhen zueinander gleich sind und die jeweiligen Amplituden des transmittierten Bezugsstrahls in peak- zu-peak-Perioden wiedergibt. Das Signal VR wird sodann auf eine Servoeinheit 36 übertragen, die zur Steuerung des AOD 27 dient. Auf der Grundlage der relativen Amplituden, die durch das Signal VR repräsentiert werden, berechnet die Servoeinheit 36 die jeweilige Abweichung in der Nebenabtastrichtung Y des Bezugsstrahls 26 von einer Bezugslinie Y = 0, welche auf der Gitterskala 31 definiert ist, um ein Ablenkungssteuersignal IS zu erzeugen, dessen Level zu der Abweichung proportional ist. Das Steuersignal IS wird von dem AOD 27 aufgenommen, wodurch die Lichtstrahlen 25 und 26 in der Nebenabtastrichtung derart abgelenkt wird, daß die Bezugszahl 26 immer die Gitterskala 31 auf der Bezugslinie Y = 0 abtastet. Entsprechend kann die Neigung der Spiegelflächen, die durch den Polygonspiegel 28 bewirkt werden kann, durch den Betrieb der Rückkopplungssteuerschleife kompensiert werden. Die Schattierungskorrekturschaltung 35 braucht nicht gesondert vorgesehen zu sein, sie kann auch in der Servoeinheit 36 angeordnet sein.
Das Signal VR wird weiter zu einem Komparator 37 übertragen. Der Komparator 37 vergleicht den Level des Signals VR mit einem Bezugssignal mit einem vorgegebenen Schwellenlevel TH1, um ein Impulssignal SP zu erzeugen, das während VR > TH1 auf einem hohen Level ist. Der führende Rand des Impulssignals SP gibt die jeweiligen Zeitpunkte an, zu denen der Bezugsstrahl 26 die jeweiligen vorderen Ränder des Einheitsmusters UN in der Hauptabtastrichtung X erreicht. Das Impulssignal SP wird in einen phasenstarren Regelkreis (PLL) 38 eingegeben und dessen Frequenz wird um einen vorgegebenen Faktor multipliziert, um so ein Taktgebersignal CLK zum Steuern der Zeitvorgabe der Hauptabtastung bei der Bildaufzeichnung zu gewinnen. Das Taktgebersignal CLK wird der Servoeinheit 36, dem Bildprozessor 300 und anderen (nicht gezeigten) Einrichtungen zugeführt.

B. Aufbau und Betriebsweise der verschiedenen Teile

Es wird jetzt auf Figur 3A Bezug genommen. In dieser ist das Flächenmuster der Gitterskala 31 in Verbindung mit dessen Ausrichtung gezeigt. Das Flächenmuster hat ein periodisches Feld von Einheitsmustern UN, die in der Nebenabtastrichtung X des Bezugsstrahls 26 ausgerichtet sind. Obwohl das Abtasten des Bezugsstrahls 26 kein zweidimensionales Abtasten ist, das durch eine Kombination eines Hauptabtastens und eines Nebenabtastens erreicht wird, sondern ein eindimensionales Abtasten in der Richtung X, wird die Richtung X auf der Gitterskala 31 als "Hauptabtastrichtung" bezeichnet, da die Richtung X der Hauptabtastrichtung des Aufzeichnungsstrahls 25 entspricht, der einen zweidimensionalen Bereich auf dem lichtempfindlichen Film 600 durch eine Kombination des Hauptabtastens in der Richtung X und des Nebenabtastens in der Richtung Y überfährt.
Das Einheitsmuster UN hat den transparenten Bereich Tp, der hakenförmig ist wie der große Buchstabe "L" und den undurchlässigen Bereich Sd, der in der Form eines umgekehrten großen Buchstabens "L" ist. Die undurchlässigen Bereiche Sd können durch selektives Beschichten der transparenten Fläche der Gitterskala 31 mit einem undurchlässigen Material gebildet werden. Die erste Grenze zwischen dem transparenten Bereich Tp und dem undurchlässigen Bereich Sd, die diesen benachbart sind, bestehen aus drei Teilen AP&sub1;, AP&sub2; und BP. Die ersten und zweiten Teile AP&sub1; und AP&sub2; sind gestreckte Linien, die sich in der Richtung Y an unterschiedlichen X-Positionen erstrecken und der dritte Teil BP ist eine weitere gestreckte Line, die sich in der Richtung X erstreckt und die jeweiligen Anschlußpunkte der ersten und zweiten Linien AP&sub1; und AP&sub2; miteinander entlang der Bezugslinie Y = 0 verbinden. Die zweite Grenze ist eine gestreckte Linie CP, die sich in der Richtung Y erstreckt. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Linien AP&sub1; und AP&sub2; und CP als "vertikale Grenzen" bezeichnet, während die Zeile BP als eine "laterale Grenze" bezeichnet wird. In dem Abschnitt, in dem die laterale Grenze BP vorhanden ist, sind die optischen Transmissionseigenschaften der jeweiligen X-Koordinatenwerte entgegengesetzt zwischen dem des oberen Bereichs Y > 0 und der des unteren Bereichs Y < 0 und der optische Menge des Bezugsstrahls 26, der durch die Gitterskala 31 durchdringt, ändert sich drastisch, wenn der Abtastweg des Bezugsstrahls 26 von der Bezugslinie Y = 0 abweicht.
Figur 3B zeigt ein anderes Beispiel des Einheitsmusters, wobei der erste Teil AP&sub1; und der zweite Teil AP&sub2; von der Richtung Y hin zu der Richtung X geneigt ist. Der Neigungswinkel ist bei den Teilen AP&sub1; und AP&sub2; gleich. Andere Muster, die dem in Figur 3B gezeigten Muster vergleichbar sind, können ebenfalls als Einheitsmuster verwendet werden.
Das System, das die Gitterskala 31, die optische Führungsstange 32, die Fotodiode 33 und den I/V-Wandler 34 aufweist, kann den Bezugsstrahl 26 in das elektrische Signal V&sub0;, wie dies oben beschrieben worden ist, umwandeln. Die Wandeleigenschaft des fotoelektrischen Wandlersystems ist wie folgt:
In Figur 4A ist eine Reihe von Strahlpunkten BS&sub0; auf dem Einheitsmuster UN durch durchgezogene Kreise dargestellt, die eine Abtastspur des Bezugsstrahls 26, der auf der Bezugslinie Y = 0 läuft, angibt, während eine andere Reihe von Lichtpunkten BSd, die durch gepunktete Kreise dargestellt sind, eine Abtastspur angibt, die gegenüber der Bezugslinie Y = 0 versetzt ist. Figur 4B zeigt den Spannungspegel des Signals V&sub0; als eine Funktion der Taktzeit oder des gegenwärtigen Ortes des Lichtstrahls bei dem Abtasten des Bezugsstrahls 26, wobei die Wellenform W&sub0; und Wd diejenigen für eine Reihe der Lichtpunkte BS&sub0; bzw. BSd sind.
Wenn der Bezugstrahl 26 die Gitterskala 31 gerade auf der Bezugslinie Y = 0 abtastet, verläuft eine Hälfte des Strahlpunktes BS&sub0; durch den transparenten Bereich Tp, während der Lichtpunkt BS&sub0; über die laterale Grenze BP wandert, so daß eine flache Stufe an den Mittelpegel in der Wellenform W&sub0; auftritt. Wenn der Abtastweg des Bezugsstrahls 26 dagegen von der Bezugslinie Y = 0 um (-d) abweicht, verläuft der Lichtstrahl BSd überwiegend durch den transparenten Bereich Tp, wodurch der Pegel der flachen Stufe in der Wellenform Wd erhöht ist, wie dies in Figur 4B durch eine gepunktete Linie dargestellt ist. Wenn die Abweichung (+d) ist, nicht also (-d), wird der der Stufenpegel verringert. Infolgedessen gibt der Stufenpegel in dem Signal V&sub0; die Abweichung der Abtastspur des Bezugsstrahls 26 geeignet wieder.
Figur 4C ist eine zeitliche Darstellung, die eine gesamte Wellenform des Signals V&sub0; darstellt. Das Signal V&sub0; ist auf seinem maximalen Pegel, während der vollständige Lichtstrahl BS in dem transparenten Bereich Tp liegt und ist auf seinem minimalen Level, während der Lichtstrahl BS vollständig in dem undurchlässigen Bereich Sd ist. Der Spannungslevel liegt zwischen dem maximalen Pegel und dem minimalen Pegel während der Lichtstrahl BS auf einer Grenze zwischen den Bereichen Tp und Sd, das heißt auf der lateralen Grenze BP ist. Dieselbe Wellenform kann erreicht werden, wenn ein anderes fotoelektrisches Wandelelement, etwa ein Fototransistor, anstelle der Fotodiode 33 verwendet wird.
Da die laterale Grenze BP parallel zu der Hauptabtastrichtung X liegt und die Intensitätsverteilung in dem Lichtstrahl eine gauß'sche Verteilung ist, kann die Abweichung des Lichtpunkts in der Richtung Y mit einer hohen Empfindlichkeit erkannt werden. Die quantitative Beziehung zwischen dem Spannungslevel V&sub0; und der Positionsabweichung des Lichtstrahls BS wird weiter nicht geändert, auch wenn die Abtastgeschwindigkeit geändert wird. Die Abweichung des Abtastweges von der Bezugslinie Y = 0 kann daher genau erkannt werden, unabhängig von Schwankungen der Zeitvorgaben des Abtastens.
Um diese Vorteile besser zu verstehen, wird das Gittermuster nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit dem Gittermuster verglichen, das in dein US-Patent 4 661 699 offenbart ist. Es wurde beschrieben, daß das US-Patent, das in Figur 14 gezeigte Muster verwendet. Figur 5A ist eine Darstellung, die einen Teil der Mustergrenze zeigt, wo der Durchmesser des Lichtstrahls zur besseren Verdeutlichung vergrößert ist. Lichtstrahlen, die von der Bezugslinie Y = 0 um (+d) und (-d) abweichen, sind in Figur 5A als Strahlpunkte BS1A bzw. BS2A dargestellt. Ein Teil des Grenzmusters nach der vorliegenden Erfindung ist dagegen in Figur 5B gezeigt, wobei die abweichenden Strahlpunkte BS1B und BS2B in einer mit derjenigen von Figur 5A vergleichbaren Form dargestellt sind, Obwohl der absolute Wert d der Abweichung mit dem Radius der Lichtpunkte in den Figuren 5A und 5B gezeigten Beispielen identisch ist, kann die nachfolgende Analyse auch für andere Fälle angewendet werden.
Aus den Figuren 5A und 5B ergeben sich die nachfolgenden Gleichungen (1) und (2):
ΔRA = R1A - R2A ... (1)
ΔRB = R1B - R2B ... (2)
wobei
R1A, R2A = die Flächen der jeweiligen Teile der Lichtpunkte BS1A und BS2A, die auf dem transparenten Bereich Tp in Figur 5A liegen,
R1B, R2B = die Flächen der jeweiligen Teile der Lichtpunkte BS1B und B52B, die auf dem transparenten Bereich Tp in Figur 5B liegen.
ΔRA = die Differenz zwischen den Flächen der Bereiche R1A und R2A der wiedergegeben wird in der Differenz zwischen den jeweiligen Signalleveln V&sub0; für die (+d) Abweichung und die (-d) Abweichung in dem üblichen System, und
ΔRB = die Differenz zwischen den Flächen R1A und R2A, die wiedergegeben wird in der Differenz zwischen den jeweiligen Signalleveln V&sub0; für die (+d) Abweichung und (-d) Abweichung bei der vorliegenden Erfindung.
Da
R1B = 0,
R2B = R (die gesamte Fläche eines Lichtpunktes),
0 < R1A < R, und
0 < R2A < R,
werden die nachfolgenden Gleichungen (3) und (4) gewonnen.
ΔRA < R ... (3)
ΔRB = R ... (4)
Die Differenz zwischen den jeweiligen Signalleveln V&sub0;, die die Lichtstrahlen BS1A und BS2A bei der vorliegenden Erfindung erkennen, größer ist als derjenige für die Lichtpunkte BS1B und BS2B bei dem üblichen System, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung eine hohe Empfindlichkeit für die Erkennung der Strahlabweichung gibt.
Das in Figur 14 und in Figur 5A gezeigte übliche Vorgehen hat weiter einen anderen Nachteil insofern, als die Abweichung des Lichtstrahls kaum erkannt wird durch Erkennen der Änderung der transmittierten optischen Menge, wenn die Abtastgeschwindigkeit nicht genau gesteuert wird. Das heißt, es ist bei dem bekannten Verfahren erforderlich, die optische Menge in derselben X-Position in den jeweiligen Abtastzyklen zu bestimmen, da die Grenze zwischen dem transparenten Bereich Tp und dem das Licht blockierenden Bereich Sd geneigt ist und die transmittierte optische Menge von der X-Koordinate eines Abtastpunkts auch dann abhängt, wenn der Lichtstrahl gerade auf der Linie Y = 0 abgetastet wird.
Obwohl sowohl die Lichtpunkte BS&sub0;&sub2; und BS&sub0;&sub3; beispielsweise gerade auf der Linie Y = 0 ist, sind die jeweiligen transmittierten optischen Mengen voneinander unterschiedlich und das Ergebnis der Erkennung ist nicht in beiden Fällen gleich, wenn die transmittierte optische Menge an Positionen der Lichtpunkte BS&sub0;&sub2; bzw. BS&sub0;&sub3; bestimmt werden. Die Abweichung zwischen den erfaßten Mengen der jeweiligen Abtastzyklen kann nur dann vermieden werden, wenn die Abtastgeschwindigkeit konstant ist und die transmittierte optische Menge immer in derselben Position erkannt werden kann. Eine konstante Abtastgeschwindigkeit ist jedoch kaum zu erreichen bei Systemen, die eine f * sinθ Linse oder eine f * tanθ Linse verwenden. Auch wenn eine f * θ Linse verwendet wird, ist ein ganz genaues Steuersystem erforderlich, was zu einer Erhöhung der Kosten führt.
Die transmittierte optische Menge kann jedoch bei der vorliegenden Erfindung ohne Ungenauigkeiten bestimmt werden, die von der Abtastposition abhängt auch dann, wenn die Abtastgeschwindigkeit schwankt. Dies liegt daran, daß der Grenzteil PB parallel zu der X-Richtung ist und ein abgetasteter Wert nicht von der Abtastposition innerhalb des Grenzteiles BP abhängt. Die Gitterskala 31 nach der vorliegenden Erfindung kann daher bei Abtastsystemen mit einer beliebigen Linse verwendet werden.
Das Signal V&sub0;, das gewonnen wird, wird zu dem Schattierungskorrekturkreis 35 geführt, um die jeweiligen Peaklevel in der periodischen Wellenform zu normalisieren. Die Einzelheiten ergeben sich wie folgt: Zunächst werden die jeweiligen Peaklevel P&sub1;, P&sub2;, P&sub3;, P&sub4; und P&sub5;, die in Figur 6 gezeigt sind, seriell mittels eines Peakhalters, der in der Schaltung 35 vorgesehen ist, seriell erkannt. Sodann werden die jeweiligen Level in jeder Periode durch den entsprechenden Peaklevel mit einem Dividierer, der in der Schaltung 35 vorgesehen ist, geteilt, um die relativen Amplituden VR, die in Figur 6 gezeigt sind, zu erhalten. Durch die Erkennung und die Division werden die jeweiligen Peaklevel auf "1" normalisiert, so daß verschiedene Fehler, die bei der fotoelektrischen Umwandlung des erkannten Bezugsstrahls 26 verursacht werden, kompensiert werden. Da die Teilung für jede Periode nacheinander ausgeführt wird, wird das Signal nicht bei dem Vorgang der Division verzögert.
Das Signal, das die relativen Amplituden VR repräsentiert, wird zu der Servoeinheit 36 geführt. Die relativen Amplituden VR haben Werte innerhalb des Bereiches 0 < VR< 1 und nehmen den Wert VR = 1 an, wenn der gesamte Strahlpunkt BS in dem transparenten Bereich Tp liegt, während er den Wert VR = 0 annimmt, während der ganze Strahlpunkt BS in dem undurchsichtigen Bereich Sd liegt.
Wenn der Strahlpunkt BS dagegen auf der lateralen Grenze BP liegt, nehmen die relativen Amplituden VR einen Wert zwischen "0" und "1" an, so daß eine flache Stufe, deren Breite im Verhältnis zu der Länge der lateralen Grenze BP liegt, in der Wellenform der relativen Amplituden VR liegt.
Die Servoeinheit 36 nimmt das Signal VR auf und erkennt die jeweiligen Level an der Spitze, den Boden und die flache Stufe des Signals VR für jede Periode. Der Peaklevel ist VR = 1 und der Bodenlevel ist VR = 0, während der flachstufige Level S&sub1;, S&sub2;, S&sub3;, S&sub4; oder S&sub5; beträgt (siehe Fig. 6B) abhängig von der Periode, in der die Erkennung gerade ausgeführt wird. Die Servoeinheit 36 berechnet sodann einen Indexwert A anhand der folgenden Gleichung (5) für jedes i = 1 2, 1, ...:
A = (der flachstufige Level Si) - (der Bodenlevel)/(der Peaklevel) - (der Bodenlevel) ... (5)
Es ergibt sich aus der Gleichung (5), daß der Indeswert A eine normalisierte Abweichung des Strahlpunktes angibt. Da der Peaklevel und der Bodenlevel "1" bzw. "0" betragen, ist die Gleichung (5) logisch der folgenden Gleichung (6) äquivalent:
A = (Si - 0) (1 - 0)
= Si ... (6)
Da die Werte 1" und "0" durch willkürliche Spannungslevel repräsentiert werden können, das heißt, 5 Volt und 0 Volt, sind die Subtraktionen und die Division in der Praxis (5) von Bedeutung zur Gewinnung des normalisierten Indexwertes A. Vorzugsweise wird der flachstufige Level Si in der Gleichung (5) durch Erfassen einer Mehrzahl von Level in der flachen Stufe und einer Bildung des Mittelwerts der Mehrzahl von Level gewonnen.
Während der Bezugsstrahl 26 die Gitterskala 31 genau auf der lateralen Grenze BP oder der Bezugslinie Y = 0 abtastet, beträgt der Indexwert A 0,5. Wenn der Bezugsstrahl 26 von der Referenzlinie Y = 0 in Richtung auf den undurchsichtigen Bereich Sd abweicht, ist der Indexwert A < 0,5. Wenn der Referenzstrahl 26 dagegen von der Referenzlinie in Richtung auf den transparenten Bereich Tp abweicht, wird der Indexwert A > 0,5.
Die Servoeinheit 36 rechnet seriell den Indexwert A für jede Periode entsprechend dem Einheitsmuster UN und berechnet weiter die Differenz ΔA = A - 0,5 zwischen dem Indexwert A und dem Bezugswert 0,5 um das Abweichungssteuersignal IS im Verhältnis zu der Differenz ΔA zu erzeugen. In Antwort auf das Signal IS ändert der AOD 27 den Abweichungswinkel der Lichtstrahlen 25 und 26, so daß der Bezugsstrahl 26 die Bezugslinie Y = 0 abtastet. Die Rückkopplungsschleife nimmt mit anderen Worten, den abgewichenen Bezugsstrahl 26 zurück zu der Bezugslinie Y = 0 durch Ändern des Ablenkungswinkels an dem AOD 37 bis der Indexwert A zu dem Bezugswert 0,5 zurückkehrt.
Figur 7A ist ein Blockdiagramm, das die Servoeinheit 36 zeigt, die als eine digitale Schaltung konstruiert ist. Das Signal, das die relativen Amplituden VR repräsentiert, wird einem Analog/Digital-Wandler (A/D) 40 eingegeben und wird dort digitalisiert. Die Zeitpunkte der A/D-Wandlung werden durch das Taktgebersignal CLK gesteuert, das in dem PLL 38 erzeugt wird. Das digitale Signal VR wird einer Mittelwertschaltung 41 zugeführt. Die Mittelwertschaltung 41 kann betätigt werden, um den Peaklevel, den flachstufigen Level und den Bodenlevel des digitalen Signals VR in einer vorgegeben Anzahl abzutasten, um den Mittelwert jedes Satzes der abgetasteten Level zu bestimmen. Wenn das Abtasten nur einmal für jeden Peaklevel, den flachstufigen Level und den Bodenlevel ausgeführt wird, wird auf das Bilden des Mittelwerts verzichtet. Die derart gemittelten Level werden zu einem Abweichungsrechner 42 übertragen, in dem der Indexwert A durch Ersetzen der gemittelten Level für die entsprechenden Variablen in der Gleichung (5) berechnet werden.
Ein Abweichungskontroller 43, der in der nachfolgenden Stufe vorgesehen ist, nimmt den Indexwert A auf, um das Abweichungssteuersignal 15 für den AOD 27 zu erzeugen. Der Abweichungskontroller 43 ist mit einem Speicher oder RAM 44 verbunden, so daß der Ausgangswert des Signals 15 unter der Adresse in dem Speicher 44, die jeder Spiegelfläche des Polygonspiegels 28 zugeordnet ist, eingelesen und aus dieser ausgelesen werden kann.
Der Ausgangswert des Signals IS wird gespeichert und verwendet, um die Zeitperiode oder die anfängliche ungültige Periode, in der die Neigungskorrektur für das Signal IS aufgrund der anfänglichen Ungültigkeit der Antwort der Rückkopplungsschleife in jeder Spiegelfläche nicht wirksam bewirkt wird, zu verkürzen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ausgangswert für jede Spiegelfläche durch den Wert des Signals IS zu dem Zeitpunkt, zu dem die Abweichung von der Ablenkung von der Bezugslinie Y = 0 zum ersten mal null wird, das heißt, zu dem Zeitpunkt, bei dem der Indexwert A zum erstenmal 0, 5 beträgt, definiert.
Wenn die Spiegelfläche des mehrflächigen Spiegels 28, der die Lichtstrahlen 25 und 28 reflektiert, von einer Spiegelfläche zu einer anderen wechselt, liest der Abweichungskontroller 43 zunächst den Ausgangswert des Signals IS aus dem Speicher 44 aus, um den Anfangswert für das Signal IS zu geben, das dem AOD 27 zugeführt wird. Sodann empfängt der Abweichungskontroller 43 den Indexwert A von dem Abweichungsrechner 42 und addiert die Differenz (A - 0,5) zwischen A und 0,5 auf das Signal IS, wodurch der Wert des Signals IS korrigiert wird. Der Indexwert A, der aufgrund der Rückkopplungssteuerung variiert, wird mit dem konstanten Wert 0,5 verglichen und der zeitweilige Level des Signals IS in dem Speicher 4 gespeichert, wenn der Indexwert A zum erstenmal 0,5 erreicht. Der gespeicherte Level wird als der Ausgangswert für die Ablenkung unter Verwendung derselben Spiegelfläche in dem nächsten Drehzyklus des Polygonspiegels 28 verwendet.
Durch die oben angegebene Initialisierung des Signals IS bei jeder Drehung des Drehspiegels 28 wird der Indexwert A stabilisiert, nachdem der Drehspiegel 28 zwei oder dreimal sich gedreht hat. Die anfängliche ungültige Periode der Rückkopplungssteuerung ist ausreichend gekürzt.
Wenn es erwünscht ist, die anfänglich ungültige Periode vollständig zu verhindern, wird ein nicht-flüchtiger Speicher, etwa ein EEPROM anstelle des RAM 44 verwendet. In diesem Fall wird ein Wert, der als Anfangswert für das Signal IS geeignet ist, zuvor bestimmt in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert. Der gespeicherte Wert wird jedesmal, wenn das Abtasten eine neue Ablenkungsperiode für eine neue Abtastzeile erreicht, ausgelesen, und zu dem Signals IS als dessen Initialwert geführt. Da der gespeicherte Wert nicht gelöscht wird auch dann, wenn die Spannungsversorgung für das System abgeschaltet wird, kann der gespeicherte Wert verwendet werden, wenn die Spannungsversorgung wieder angelegt wird und das System wieder gestartet wird. Das Signal IS ist stabilisiert auch in der Startperiode des Steuersystems, da der geeignete Ausgangswert aus dem nicht-flüchtigen Speicher gewonnen werden kann.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Mittelwertschaltung 42, der Abweichungsrechner 43 und der Ablenkungscontroller 44 durch digitale Signalprozessoren und andere aufgebaut. Der Speicher 44 kann ein interner Speicher des digitalen Signalprozessors sein, es kann sich dabei aber auch, alternativ, um einen externen Speicher handeln.
Figur 7B ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel der Servoeinheit 36 zeigt, das als ein analoger Schaltkreis aufgebaut ist. Ein Sample/Hold- Schaltkreis (S/H) 42 tastet den Spannungspegels des Signals VR bei jeder flachen Stufe des Signals VR ab und hält diesen, mit anderen Worten, synchron mit dem Taktsignal CLK. Der abgetastete Pegel wird einem Subtrahierer 43 als dessen negativer Eingang zugeführt. Der Subtrahierer 43 wird mit einem Schwellensignal TH2 an dem positiven Eingang versorgt, der Spannungspegel des Signals TH2 ist zuvor bestimmt, um den Wert "0,5" zu repräsentieren. Der Subtrahierer 43 subtrahiert das Schwellenwertsignal TH2 von dem abgetasteten Level, um das Ablenkungssteuersignal IS zu erzeugen.
Durch den hier beschriebenen Steuervorgang wird die Abweichung des Bezugsstrahls 26 in der Nebenabtastrichtung aufgrund der Neigung des Polygonspiegels 28 auf der Gitterskala 31 beobachtet und die Ablenkung der Lichtstrahlen 25 und 26 in der Nebenabtastrichtung Y wird mit dem AOD 27 korrigiert, wodurch die Abweichung des Aufzeichnungsstrahles 25 von einer vorgegebenen Abtastzeile auf dem fotoempfindlichen Film im wesentlichen zu null wird.
Figur 8 zeigt die Wellenform des Signals VR und den Schwellenpegel TH1, die zu dem Komparator 37 geführt werden (Fig. 1A). In Figur 8 sind weiter in Verbindung mit dem Signal VR und dem Schwellenlevel TH1 das Impulssignal SP, das von dem Komparator 37 ausgegeben wird und die jeweiligen Positionen auf der Gitterskala 31 dargestellt. Das Impulssignal SP ist auf dem "H"- Level, während VR > TH1 und ist auf dem "L"-Level während VR < TH1. Die Zeitpunkte t&sub1;, t&sub2;, t&sub3; und t&sub4;, zu denen das Impulssignal SP von dem "L"-Level zu dem "H"-Level entsprechend den Zeitpunkten, zu denen der Bezugsstrahl 26 durch die jeweiligen vertikalen Grenzen CP der Einheitszelle UN in der Hauptabtastrichtung X wandert, entsprechen. Das Impulssignal SP wird zu den PLL 38 geliefert und dessen Frequenz wird erhöht, um dadurch das Taktsignal CLK zu gewinnen, dessen Schwingung stabilisiert wird. Alternativ kann das Taktsignal CLK durch Zuführen des Signals V&sub0; zu dem PL 38 anstelle des Signals VR gewonnen werden, da die Abtastzeit abhängig von der Schattierungskorrektur bestimmt werden kann.

C. Verfahrensablauf

Figur 9A und Figur 9B sind Flußdarstellungen, die die Signalverarbeitung zeigen, die in der digitalen Servoeinheit 36, welche in Figur 7A gezeigt ist, ausgeführt werden.
In Antwort auf einen Start der Spannungszufuhr zu dem Abtaststrahlsteuersystem beginnt der Polygonspiegel 28 sich zu drehen. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Polygonspiegels 28 eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht, beispielsweise 2000 Umdrehungen pro Minute, wird die Servoeinheit freigegeben. In einem solchen System gibt es eine "Abtastperiode" und eine "Leerperiode" in jedem Zeitabschnitt, in dem die Lichtstrahlen 25 und 26 auf eine der Spiegelflächen auftrifft. Die Abtastperiode ist derart, daß die Lichtstrahlen wirksam abgetastet werden, während die Leerzeit derart ist, daß das Abtasten ungültig ist und das Taktsignal CLK nicht erzeugt wird. Die Leerzeit wird daher zunächst in dem Verfahrensschritt S91 (Fig. 9A) erkannt, wenn die Spiegelfläche, die die Lichtstrahlen auffängt, von einer Spiegelfläche zu einer anderen wechselt und die Rückkopplungssteuerung des Systems wird ausgesetzt, bis die Leerzeit abgeschlossen ist (Verfahrensschritt S92).
Wenn die Leerzeit abgeschlossen ist und das Taktsignal CLK erzeugt wird, wird die Steuerung des System wieder aufgenommen und die Servoeinheit 36 wird initialisiert (Verfahrensschritt S93). Insbesondere unterliegen die digitalen Signalprozessoren in der Servoeinheit 36 der anfänglichen Rückstellung. In dem nächsten Verfahrensschritt S94 wird der Ausgangswert des Signals IS aus der Adresse des Speichers 44 entsprechend der Spiegelfläche, die die Lichtstrahlen 25 und 26 aufnimmt, ausgelesen. Dieser Anfangswert ist ein Wert, der in der vorangehenden Steuerperiode für dieselbe Spiegelfläche gewonnen worden ist. Der Ausgangswert wird in dem Ablenkungscontroller 43 eingestellt. Der Ablenkungscontroller 43 gibt den Ausgangswert zu dem Signal IS und übermittelt das Signal IS zu dem AOD 27, um die Lichtstrahlen 25 und 26 in der anfänglichen Steuerperiode abzulenken.
Die nachfolgenden Verfahrensschritte S95 bis S98 sind auf eine wesentliche Kompensation der Spiegelneigung gerichtet. Zunächst wird der Verfahrensschritt S95 für die Kompensation aufgeführt, Einzelheiten davon sind in Figur 9B gezeigt.
Es wird auf Figur 9B Bezug genommen. Der Peaklevel des Signal VR wird n&sub1;-mal erfaßt (Verfahrensschritt S101 und S102), wobei n&sub1; eine ganzzahlige Zahl größer als 1 ist, beispielsweise n&sub1; = 2. Es wurde beschrieben, daß der Peaklevel die optische Menge darstellt, die zu der Fotodiode 32 transmittiert wird, wenn der Strahlpunkt BS vollständig auf dem transparenten Bereich Tp liegt. Die erfaßten Level werden in dem Mittelwertschaltkreis 41 gemittelt (Verfahrensschritt S103).
Ein entsprechendes Abtasten und Mitteln wird weiter bezüglich des flachstufigen Levels und des Bodenlevels des Signals VR ausgeführt (Verfahrensschritte S104 - S109), wobei die Anzahl der Abtastungen n&sub3; = 4 für den flachstufigen Level und n&sub3; = 2 für den Bodenlevel beträgt. Im allgemeinen sind die Anzahlen n&sub3; und n&sub4; größer als eins. Die jeweils gemittelten Level für den flachstufigen Level und den Bodenlevel repräsentieren die optischen Mengen, die von der Fotodiode 33 aufgenommen werden, wenn der Strahlpunkt BS auf der Grenze BP bzw. auf dem undurchsichtigen Bereich Sd liegt.
Die gemittelten Level, die bei den Verfahrensschritten S101 - S109 gewonnen werden, werden für die Variablen in der Gleichung (5) eingesetzt, wodurch der Indexwert A eingesetzt wird (Verfahrensschritt S110). Obwohl der Prozeß der Mittelwertbildung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird, um die Zuverlässigkeit des Indexwertes A zu verbessern, kann jeder Peaklevel, jeder flachstufige Level und jeder Bodenlevel nur einmal erfaßt werden, auf die Mittelwertbildung kann verzichtet werden.
Die Differenz (A - 0,5) zwischen dem berechneten Indexwert A und dem Bezugswert 0,5 wird zu dem jeweiligen Abweichungssteuersignal IS als Korrekturwert aufaddiert, um so den Ablenkungswinkel der Lichtstrahlen 25 und 26 zu korrigieren (Verfahrensschritt S111). Wenn der Korrekturwert (A - 0,5) ein negativer Wert ist, wird das Ablenkungssteuersignal IS durch die Korrektur verringert. Das heißt, wenn der Strahlpunkt BS oberhalb der Linie Y = 0 ist, wird der Strahlweg der Lichtstrahlen 25 und 26 nach unten korrigiert. Wenn der Korrekturwert dagegen positiv ist, wird der Level des Signals IS erhöht und der Strahlweg wird nach oben korrigiert.
Es wird jetzt auf Figur 9A Bezug genommen. Der Indexwert A wird in dem nachfolgenden Verfahrensschritt S96 mit dem Bezugswert 0,5 verglichen. Die Verfahrensschritte S95 und S96 werden wiederholt, bis der Indexwert A den Wert 0,5 erreicht. Wenn der Indexwert A 0,5 wird, wird der Wert des Signals IS unter der Adresse in dem Speicher 44 gespeichert, die der Spiegelfläche, die die Lichtstrahlen aufnimmt, zugewiesen ist (Verfahrensschritt S97). Der gespeicherte Wert wird in der Steuerperiode für dieselbe Spiegelfläche bei dem nachfolgenden Drehzyklus des Polygonspiegels 38 verwendet. Sodann wird der nachfolgende Verfahrensschritt S98, der denselben Inhalt wie der Verfahrensschritt S95 hat, wiederholt durch den Verfahrensschritt S99, bis das Abtasten mit der jeweiligen Spiegelfläche beendet ist. Infolgedessen wird die Neigung der Spiegelfläche kompensiert.
Wenn der Bezugsstrahl 26 die Gitterskala 31 verläßt, was einem effektiven Abtasten entspricht, wird die Erzeugung des Taktsignals CLK unterbrochen und die Leerzeit wird wieder gestartet. Die Wiederholung des Verfahrensschrittes S98 wird in Antwort auf das Ende des Taktsignals CLK gestoppt und das Verfahren kehrt wieder zu dem Verfahrensschritt S91 zurück, um den Verfahrensablauffür die nachfolgende Spiegelfläche (Verfahrensschritt S99) zu wiederholen.
Der Verfahrensablauf S91 - S99 wird für jede Spiegelfläche und für jede Abtastzeile wiederholt, wodurch die Rückkopplungssteuerung durchgeführt wird, bis die Bildaufzeichnung auf dem lichtempfindlichen Film 600 abgeschlossen ist. Die Neigung der Spiegelflächen des Polygonspiegels 28 wird daher durch die Rückkopplungssteuerung entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gut kompensiert.

D. Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele

Figur 10 ist ein Teildiagramm, das einen abgewandelten Teil des Abtaststrahlsteuersystems, wie es in Figur 1A gezeigt ist, wiedergibt. Der von der Lichtquelle 22 erzeugte Lichtstrahl 21 wird zunächst zu einem AOD 27 geführt und sodann an dem Halbspiegel 23 in die Lichtstrahlen 25 und 26 geführt. Der Aufzeichnungsstrahl 25 wird durch den Spiegel 30e reflektiert und durch dem AOM 24 moduliert. Der Bezugsstrahl 26 dagegen wird von den Spiegeln 33f und 30g reflektiert, um das AOM 24 zu überbrücken. Das heißt, das AOD 27 dient dazu, den Lichtstrahl 22 abzulenken, bevor der Lichtstrahl 22 in zwei Lichtstrahlen 25 und 26 aufgespalten wird. Da diese jeweiligen Funktionen des AOD 27 und des AOM 24 unabhängig sind, kann eine solche Anordnung der Elemente 27 und 24 auch bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Figur 11 ist ein Diagramm, das den Aufbau zeigt, bei dem ein piezo-elektrischer Ablenker anstelle des AOD 27 verwendet wird. Eine Linse 51 ist an dem Lichtpfad der Lichtstrahlen 25 und 26 eingesetzt, so daß die Lichtstrahlen 25 und 26 durch die Linse 51 verlaufen, bevor diese von dem Hauptdeflektor oder dem Polygonspiegel 28 abgelenkt werden. Die optische Achse der Linse 51 verläuft parallel zu dem Lichtpfad. Die Linse 51 ist an einem fotoelektrisches Element 52 angebracht, auf das eine elektrische Spannung von einem Piezo-Treiber 53 angelegt wird, so daß die Linse 51 in der vertikalen Richtung senkrecht zu dem Lichtpfad durch Anlegen einer Spannung an das piezo-elektrische Element 52 beweglich ist.
Wenn die Position der Linse 51 in der vertikalen Richtung derart ist, daß die optische Achse der Linse 51 gerade auf dem Lichtpfad liegt, verlaufen die Lichtstrahlen 25 und 26 durch die Linse 51 ohne gebrochen zu werden. Wenn die Linse 51 nach oben bewegt wird, werden die optische Achse und die fokale Position der Linse 51 ebenfalls nach oben bewegt. Infolgedessen werden die Lichtstrahlen 25 und 26 abgelenkt, um durch den fokalen Punkt zu verlaufen, der nach oben bewegt ist, was einer nach oben gerichteten Ablenkung der Lichtstrahlen 25 und 26 entspricht. Wenn die Linse dagegen nach unten bewegt wird, werden die Fotostrahlen 25 und 26 dagegen nach unten gebeugt oder abgelenkt. Die Neigung der Spiegelflächen in dem Polygonspiegel 28 kann daher durch das Anlegen des Ablenkungskorrektursignals IS an den Piezo-Treiber 53 kompensiert werden.
Figuren 12A und 12B sind Diagramme, die Abwandlungen der Gitterskala zeigen. Die Gitterskala 31a, wie sie in Figur 12A gezeigt ist, hat eine Ebene, auf der die lichtdiffundierenden Bereiche Sr und der lichtabsorbierende Bereich Ab alternierend angeordnet sind. Die jeweiligen Formen der Bereiche Sr und Ab sind dieselben wie der transparente Bereich Tp und der undurchlässige Bereich Sd wie sie in Figur 3A gezeigt sind. Das Einheitsmuster UN in Figur 12A besteht aus einem lichtdiffundierenden Bereich Sr und einem lichtabsorbierenden Bereich Ab. Der Bezugsstrahl 26, der auf die Gitterskala 31a projiziert wird, wird an dem lichtdiffundierenden Bereich Sr diffundiert. Da die Diffusion im wesentlichen isotropisch ist, kehrt ein Teil des diffundierten Lichts zu dem Halbspiegel 61 durch die Linse 29 und den Polygonspiegel 28 zurück. Der Teil des diffundierten Lichts wird teilweise von dem Halbspiegel 51 reflektiert, um einen fotoelektrischen Wandler 62 zu erreichen. Da die optische Menge des diffundierten Lichts in Abhängigkeit von dem Lichtpunkt, der auf der Gitterskala 31a gebildet wird, variiert wird, ähnlich demjenigen des Lichts, das durch den transparenten Bereich Tp der Gitterskala 31, wie sie in Figur 3A gezeigt ist, transmittiert wird, hat das elektrische Signal, das in dem fotoelektrischen Wandler 62 gewonnen wird, eine Wellenform, die dem Signal V&sub0;, das in Figur 4C gezeigt ist, vergleichbar ist. Die Erkennung und die Kompensation für die Abtastabweichung kann daher durch die Erzeugung des Ablenkungskorrektursignals auf der Basis des elektrischen Signals gewonnen werden, das von dem fotoelektrischen Wandler 62 ausgegeben wird.
In dem in Figur 12B gezeigten Beispiel werden vollständig reflektierende Bereiche Re anstelle von lichtdiffundierenden Bereichen Sr verwendet. Die Linse 29 und andere optische Elemente sind telezentrische, so daß der Bezugsstrahl 26 immer auf die Gitterskala 31b in der Richtung senkrecht zu der Ebene der Gitterskala 31b projiziert wird und das an dem vollständig reflektierenden Bereich Re reflektierte Licht wird vollständig zu dem fotoelektrischen Wandler 62 geführt. Der Level des elektrischen Signals, das von dem fotoelektrischen Wandler 62 ausgegeben wird, wird erhöht, verglichen mit dem in Figur 12A gezeigten System. Die Wellenform des von dem fotoelektrischen Wandlers 62 ausgegebenen elektrischen Signals ist dasselbe wie das Signal V&sub0;, das in Figur 4C gezeigt ist, mit der Ausnahme der Erhöhung des Levels. Sowohl in dem in Figur 12A als auch in dem in Figur 12B gezeigten System werden die Ungleichförmigkeit der Peaklevel der elektrischen Signale in dem Schattierungskorrekturkreis kompensiert (in den Fig. 12A und 12B nicht gezeigt).
Figur 13 zeigt eine Gitterstruktur 31c, bei der der Bezugsstrahl, der durch den transparenten Bereich Tp transmittiert worden ist, durch ein Bündel von optischen Fasern 32a, nicht also durch eine optische Führungsstange, geführt wird. Die jeweiligen einen Anschlüsse der optischen Fasern 32a sind mit der rückwärtigen Fläche der Gitterskala 31 verbunden, wo die jeweiligen Verbindungspunkte auf der rückwärtigen Fläche der Gitterskala 31 mit einer gleichförmigen Verteilungsdichte verteilt sind. Alternativ können die optischen Fasern nur mit Teilen der rückwärtigen Fläche der Gitterskala 31c entsprechend den transparenten Bereichen Tp bei einer ungleichförmigen Dichtigkeitsverteilung verbunden sein. In beiden Fällen sind die jeweiligen anderen Anschlüsse der optischen Fasern 32a mit der lichtaufnehmenden Öffnung einer Fotodiode 33 verbunden, wodurch der transmittierte Bezugsstrahl zu der Fotodiode 33 mit einer hohen Wirksamkeit geführt werden kann. Der Aufbau, der von dem gezeigten Teil abweicht, kann derselbe sein, wie bei dem in Figur 2A gezeigten System.
Die vorliegende Erfindung kann weiter auf ein System angewendet werden, das mit einem galvanischen Spiegel, einer holographischen Scheibe oder dergleichen als Hauptablenker versehen ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Einzelheiten beschrieben und erläutert worden ist, versteht es sich, daß diese nur der Illustration dient und beispielhaft ist und in keiner Weise begrenzen soll. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist lediglich durch die Ausdrücke der beiliegenden Zeichnungen beschränkt.

Claims

1. Ein System zum Steuern des Abtastens eines Lichtstrahles entlang Abtastzeilen, die auf einer Objekt ebene (600) definiert sind, mit:

Mitteln zum Erzeugen von ersten und zweiten Lichtstrahlen (25, 26), die parallel zueinander verlaufen, mit ersten Ablenkmitteln (27), die elektrisch steuerbar sind, um den ersten und den zweiten Lichtstrahl in einer ersten Richtung abzulenken;

zweiten Ablenkmitteln (28) zum periodischen Ablenken des ersten und des zweiten Lichtstrahls in einer zweiten Richtung, und

Separationsmittel (23) zum Separieren des ersten und des zweiten Lichtstrahls (25, 26) voneinander, so daß der erste Lichtstrahl (25) auf die Objektebene gerichtet wird und der zweite Lichtstrahl (26) auf einen vorgegebenen ersten Raumbereich gerichtet wird;

einem Skalenmittel, das an dem ersten Raumbereich angeordnet ist, um den zweiten Lichtstrahl (26) aufzunehmen, wobei das Skalenmittel eine erste Fläche hat, auf der sich ein erstes periodisches Skalenmuster (31) in der zweiten Richtung erstreckt, wobei das periodische Skalenmuster (31) im wesentlichen aus einem linearen periodischen Feld von Einheitsmustern (UN) besteht, die jeweils eine räumliche Kombination von ersten und zweiten Bereichen aufweist, deren optische Charakteristika voneinander unterschiedlich sind;

photoelektrischen Mitteln (33) zum Aufnehmen eines Lichts, das von dem Skalenmittel (31) aufgenommen wird und zum photoelektrischen Wandeln des Lichts in ein erstes elektrisches Signal (VR), und

Schaltmitteln zum Übertragen eines zweiten elektrischen Signals (Is) auf das erste Ablenkmitel (27), um die jeweiligen Ablenkwinkel der ersten und zweiten Lichtstrahlen (25, 26) in der ersten Richtung zu ändern;

dadurch gekennzeichnet, daß

das Skalenmittel eine gemeinsame Grenze zwischen den ersten und den zweiten Bereichen aufweist, deren optische Charakteristika voneinander unterschiedlich sind mit einem Abschnitt, der parallel zu der zweiten Richtung verläuft, und

Schaltmittel (36) zum Berechnen einer ersten Differenz zwischen einem Level des ersten elektrischen Signals (VR) und einem ersten Schwellenlevel (TH1) zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals (Is) in Übereinstimmung mit der ersten Differenz vorgesehen sind.

2. Das System nach Anspruch 1, wobei die gemeinsame Grenze weiter zweite und dritte Abschnitte (AP&sub1;, AP&sub2;) aufweist, die sich von den jeweiligen Enden des ersten Abschnitts (BP) in eine dritte Richtung, die von der zweiten Richtung (X) unterschiedlich ist, erstrecken.

3. Das System nach Anspruch 2, wobei die dritte Richtung senkrecht zu der zweiten Richtung (X) verläuft.

4. Das System nach Anspruch 2, wobei die dritte Richtung gegenüber einer Richtung senkrecht zu der zweiten Richtung (X) in Richtung auf die zweite Richtung (X) geneigt ist.

5. Das System nach Anspruch 1, wobei das Skalenmittel ein transparentes Körperelement (32) aufweist, das die erste Flächen, auf der das periodische Skalenmuster (31) ausgebildet ist, aufweist, wobei die erste Fläche eine transparente Fläche (Tp) ist und die zweite Fläche eine undurchsichtige Fläche (Sd) ist, und das System weiter optische Führungsmittel zum Führen des zweiten Lichtstrahls (26), der durch das transparente Körperelement (32) zu dem photoelektrischen Mittel (33) als das Licht transmittiert wird, aufweist.

6. Das System nach Anspruch 5, wobei das transparente Körperelement (32) eine zweite Fläche hat, die auf einer der ersten Fläche über das transparente Körperelement gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, und das Licht von dem photoelektrischen Mittel (33) durch die zweite Fläche hindurch aufgenommen wird.

7. Das System nach Anspruch 6, wobei das optische Führungsmittel eine optische Führungsstange (32) hat, die an die zweite Fläche derart angesetzt ist, daß eine axiale Richtung der optischen Führungsstange (32) parallel zu der zweiten Richtung ist.

8. Das System nach Anspruch 6, wobei das optische Führungsmittel optische Fasern (32a) aufweist, die die zweite Fläche des photoelektrischen Mittels optisch verbinden.

9. Das System nach Anspruch 1, wobei der erste Bereich eine licht-reflektierende Fläche (Re) ist, die den zweiten Lichtstrahl (26) reflektiert, wobei der zweite Bereich ein licht-absorbierender Bereich (Ab) ist und das System weiter telezentrische Linsenmittel (29) aufweist, die zwischen dem zweiten Ablenkmittel (28) und der Skala (31) vorgesehen ist, die licht-reflektierenden Bereiche den zweiten Strahl (26) in eine vierte Richtung senkrecht zu der ersten Fläche reflektieren und ein Halbspiegel (61) an einer vorgegebenen Position in dem Lichtpfad des zweiten Lichtstrahls (26) zwischen dem ersten und dem zweiten Deflektormittel (27, 28) vorgesehen ist zum Empfangen des Lichts, das von dem licht-reflektierendem Bereich (Re) durch das telezentrische Linsenmittel (29) und das erste Deflektormittel (28) zurück zu der vorgegebenen Position zurück fällt und zum Reflektieren eines Teiles des Lichtes zu einem vorgegebenen dritten Raumbereich, wobei das photoelektrische Mittel (33) in dem dritten Raumbereich angeordnet ist, um den Teil des Lichtes aufzufangen.

10. Das System nach Anspruch 9, wobei der lichtreflektierende Bereich (Re) ein total-reflektierender Bereich ist.

11. Das System nach Anspruch 1, wobei der erste Bereich ein licht-diffundierender Bereich (Sr) ist, der den zweiten Lichtstrahl (26) diffundiert, der zweite Bereich ein licht-absorbierender Bereich (Ab) ist, und wobei das System weiter einen Halbspiegel (61) aufweist, der an einer vorgegebenen Position in dem Lichtweg des zweiten Lichtstrahls (26) zwischen dem ersten und dem zweiten Ablenkmittel (27, 28) angeordnet ist, um Licht aufzufangen, das von dem licht-diffundierenden Bereich (Sr) in die vorgegebene Position durch das ersten Ablenkmittel (27) hindurch zurück kommt und zum Reflektieren eines Teiles des Lichts zu einem vorgegebenen dritten Raumbereich, wobei das photoelektrische Mittel (33) in dem dritten Raumbereich vorgesehen ist, um den Teil des Lichts aufzufangen.

12. Das System nach Anspruch 1, wobei die Schaltung (36) einen Peakdetektor (41) zum Erkennen der jeweilige Peakleveln (P) in dem ersten elektrischen Signal und Korrekturmittel (43) zum Korrigieren des ersten elektrischen Signals derart, daß die jeweiligen Peaklevel (P) in einen vorgegebenen konstanten Level normalisiert werden, aufweist.

13. Das System nach Anspruch 12, wobei das erste elektrische Signal (VR) eine Wellenform hat, in der ein Peak (P), eine flache Stufe (S) und ein Bodental seriell für jede Zeitperiode wiederholt werden, wobei die Zeitperiode eine Periode ist, in der der zweite Lichtstrahl (26) eines der Einheitsmuster (UN) in der zweiten Richtung (X) abtastet, und wobei das Schaltmittel (26) weiter ein Leveldetektormittel (41) zum Aufzunehmen des ersten elektrischen Signals (VR), dessen jeweilige Peaklevel (P) normalisiert sind, um einen Peaklevel (P), einen flachstufigen Level (S) und einen Bodenlevel des ersten elektrischen Signals (VR) für jede Zeitperiode zu erkennen, Mittel (42) zum Berechnen einer zweiten Differenz zwischen dem Peakleveln (P) und dem flachstufigen Level (S) und einer dritten Differenz zwischen dem Peaklevel (P) und dem Bodenlevel und weiter zum Berechnen eines Verhältnisses der zweiten Differenz zu der dritten Differenz, um einen Indexwert (A) zu gewinnen, und Mittel zum Berechnen der ersten Differenz durch Subtrahieren des ersten Schwellenwertes (TH&sub1;) aus dem Indexwert (A) zur Erzeugung des zweiten elektrischen Signals (IS), aufweist.

14. Das System nach Anspruch 13, wobei das Leveldetektormittel (41) Mittel zum Abtasten einer ersten Vielzahl von Leveln in der flachen Stufe (S) des ersten elektrischen Signals (VR) und Mittel zum Bilden des Durchschnitts der ersten Mehrheit von Leveln, um den ersten flachstufigen Level (S) zu gewinnen, aufweist.

15. Das System nach Anspruch 14, wobei der Leveldetektor (41) Mittel zum Abfragen einer dritten Mehrzahl von Leveln in dem Bodental des ersten elektrischen Signals zum Gewinnen der Peaklevel (P) und Mittel zum Bilden des Durchschnittswerts der dritten Mehrzahl von Leveln, zum Gewinnen des Bodenlevels, aufweist.

16. Das System nach Anspruch 15, wobei die Schaltung (36) weiter Speichermittel (44), erste Komparatormittel zum Vergleichen des Indexwertes (A) mit dem ersten Schwellenwert (TH1), Mittel zum Erkennen eines Levels des zweiten elektrischen Signals (IS) und zum Speichern des Levels des zweiten elektrischen Signals (IS) in dem Speichermittel (44) als ein Bezugslevel dann, wenn der Indexwert (A) mit dem ersten Schwellenwert (TH1) zusammenfällt, Mittel zum Auslesen des Bezugslevels (IS) aus dem Speichermittel (44), wenn die Ablenkung des ersten und des zweiten Lichtstrahls (25, 26) in der zweiten Richtung durch den zweiten Ablenkmittel (28) eine neue Ablenkungsperiode erreicht, die einer Ablenkungsperiode folgt, in der der Bezugslevel (IS) in dem Speichermittel (44) gespeichert wird, wobei die Ablenkungsperiode ein Zeitintervall ist, welches der erste Lichtstrahl (25) benötigt, um eine Abtastzeile abzutasten und Mittel zum Passierenlassen des Bezugslevels (IS) zu dem zweiten elektrischen Signalen als einen Ausgangslevel dann, wenn die Ablenkung die neue Ablenkungsperiode erreicht, aufweist.

17. Das System nach Anspruch 16, wobei das zweite Ablenkmittel (28) einen Polygonspiegel mit einer Mehrzahl von Spiegelflächen aufweist, der derart rotiert wird, daß die Mehrzahl von Spiegelflächen zyklisch den ersten und den zweiten Lichtstrahl (25, 26) aufnimmt und der Bezugslevel (15) individuell gewonnen wird und zu dem zweiten Signal für jeden aus der Mehrzahl von Spiegelflächen gegeben wird.

18. Das System nach Anspruch 15, wobei die Schaltmittel (36) weiter Speichermittel (44) aufweisen, in denen ein Bezugslevel des zweiten elektrischen Signals (IS) vorausgehend eingespeichert worden ist, Mittel zum Auslesen des Bezugslevels (IS) aus dem Speichermittel (44), wenn eine Ablenkung des ersten und des zweiten Lichtstrahls (25, 26) in der zweiten Richtung mit dem zweiten Ablenkmittel (28) eine der Ablenkungsperioden erreicht, wobei jede der Ablenkungsperioden ein Zeitintervall ist, das der erste Lichtstrahl benötigt, um eine Abtastzeile abzutasten, und Mittel zum Passierenlassen des Bezugslevels (IS) zu den zweiten elektrischen Signalen als ein Ausgangslevel jedesmal, wenn die Ablenkung eine der Ablenkungsperioden erreicht.

19. Das System nach Anspruch 13, weiter mit zweiten Komparatormitteln zum Vergleichen der jeweiligen zeitweiligen Level der ersten elektrischen Signale mit einem vorgegebenen zweiten Schwellenlevel (TH&sub2;) zum Binarisieren des ersten elektrischen Signals, und Mitteln zum Erhöhen der Frequenz des binarisierten ersten elektrischen Signals zum Gewinnen eines Taktsignals (CLK), das zum Steuern der Betriebszeitvorgabe der Schaltmittel (36) verwendet wird.

20. Das System nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Erzeugen der ersten und zweiten Lichtstrahlen eine Lichtquelle (21) aufweisen, die einen Vorlagelichtstrahl (22), einen Strahlspalter (23), der den Vorlagelichtstrahl in zwei Lichtstrahlen (25, 26) aufspaltet, Modulatormittel (24) zum Modulieren eines der beiden Lichtstrahlen (25, 26) in Übereinstimmung mit einem gegebenen Signal zur Gewinnung eines modulierten Lichtstrahls und Kopplermittel (30b, 30c) zum Koppeln des modulierten Lichtstrahls mit dem anderen der beiden Lichtstrahlen derart, daß der modulierte Lichtstrahl und der andere der beiden Lichtstrahlen parallel als erster bzw. zweiter Lichtstrahl (25, 26) verlaufen, aufweist, wobei das erste Ablenkungsmittel (27) zwischen dem Kopplermittel (30b, 30c) und den zweiten Ablenkmitteln (28) angeordnet ist.

21. Das System nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Erzeugen der ersten und der zweiten Lichtstrahlen eine Lichtquelle (21), die einen Vorlagelichtstrahl (23) erzeugt, einen Strahlspalter (23), der den Vorlagelichtstrahl (22) in zwei Lichtstrahlen (25, 26) aufspaltet, Modulatormittel (24) zum Modulieren eines der beiden Lichtstrahlen (25, 26) in Übereinstimmung mit einem gegebenen Signal zum Gewinnen eines modulierten Lichtstrahls, und Kopplermittel (30f, 30g) zum Koppeln des modulierten Lichtstrahls mit dem anderen der beiden Lichtstrahlen derart, daß der modulierte Lichtstrahl und der andere der beiden Lichtstrahlen (25, 26) parallel zu dem ersten und dem zweiten Lichtstrahl fortschreiten, aufweist, wobei die ersten Ablenkmittel (27) zwischen der Lichtquelle (21) und dem Strahlspalter (23) angeordnet sind, um den Vorlagelichtstrahl (22) in der ersten Richtung abzulenken und der erste und der zweite Lichtstrahl (25, 26) in der ersten Richtung aufgrund einer Ablenkung des Vorlagelichtstrahls (22) abgelenkt werden.