DE69321908T2

DE69321908T2 - Athermalisiertes optisches System und Verfahren

Info

Publication number: DE69321908T2
Application number: DE69321908T
Authority: DE
Inventors: Philip A. Bradford Ma 01835 Rombult; Joseph A. Gloucester Ma 01930 Wheeler; Leah North Andover Ma 01845 Ziph-Schatzberg
Original assignee: Bayer AG; Agfa Corp
Current assignee: Bayer AG; Agfa Corp
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2013-08-11
Also published as: US5283695A; DE69321908D1; EP0585669B1; EP0585669A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Temperaturkompensation von optischen Systemen und insbesondere die Verwendung der thermischen Eigenschaften eines Laserstrahlquellenmoduls, um die Auswirkungen aufgrund von Temperaturänderungen auf das gesamte optische System, in dem es verwendet wird, zu kompensieren. Das Laserstrahlquellenmodul umfaßt eine Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtstrahls, eine Kollimationslinsenvorrichtung zum Kollimieren des Lichtstrahls von der Lichtquelle, um einen kollimierten Lichtstrahl zu erzeugen, und Vorrichtungen zum Befestigen der Lichtquelle und der Kollimationslinsenvorrichtung.
Es ist gut bekannt, daß die Abbildungsleistung eines optischen Systems von der Temperatur abhängt. Die Zunahme und Abnahme der Umgebungstemperatur ändert die geometrischen Abmessungen von sowohl den Linsenelementen als auch den mechanischen Bauteilen des optischen Systems. Die Brechungseigenschaften der Linsenelemente ändern sich ebenfalls mit den Änderungen der Umgebungstemperatur. Für Systeme, die Halbleiterlaserdioden verwenden, besteht eine zusätzliche Temperaturabhängigkeit, nämlich, daß die ausgesandte Wellenlänge eine Funktion der Umgebungstemperatur ist. Diese Wellenlängenschwankungen beeinflussen die Abbildungsleistung von Systemen, die von der Beziehung des Brechungsindexes zur Wellenlänge abhängen.
Viele Verfahren des Standes der Technik haben einige oder alle der obigen temperaturabhängigen Faktoren in einer optischen Vorrichtung erfolgreich kompensiert, um ihre ursprüngliche Abbildungsleistung aufrechtzuerhalten.
Die meisten dieser Verfahren sind teuer und beinhalten komplizierte Verbindungen oder die Verwendung von Fluiden. Repräsentative Beispiele für Systeme, die die Strahlkollimation aufrechterhalten, sind in den US-Patenten Nrn. 4 720 168, 4 855 987 und 4 815 059 gezeigt. Das US-Patent 4 236 790 stellt eine optische Vorrichtung dar, die zwischen zwei Oberflächen, wie z. B. einer Linse und einer Abbildungsebene, einen konstanten mechanischen Abstand aufrechterhält, so daß der Abstand zwischen ihnen von der Umgebungstemperatur unabhängig ist. Der vorbestimmte Abstand wird zwischen den zwei Oberflächen durch aktives Heizen oder Kühlen der Vorrichtung aufrechterhalten. Das Verfahren der Temperaturkompensation des '790-Patents ist ähnlich jenen, die in den Patenten '168, '987 und '059 beschrieben sind, es ist nur im Sinne der Aufrechterhaltung eines feststehenden Brennpunkts und nicht notwendigerweise der Kollimation umgekehrt.
Temperaturkompensierte Vorrichtungen sind häufig in größeren und komplizierteren Systemen enthalten. In solchen Systemen kompensiert sich die temperaturkompensierte Vorrichtung selbst, während der Rest des optischen Systems unter all den vorstehend erwähnten temperaturabhängigen Faktoren leidet.
Es ist folglich eine allgemeine Aufgabe der Erfindung, ein athermalisiertes optisches System bereitzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein athermalisiertes optisches System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ferner eine Fokussierlinsenvorrichtung zum Fokussieren des kollimierten Lichtstrahls von der Kollimationslinsenvorrichtung und eine Abbildungsebene, auf der der Lichtstrahl fokussiert wird, wobei die Vorrichtungen zum Befestigen der Lichtquelle und der Kollimationslinsenvorrichtung Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, die so festgelegt sind, daß der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Kollimationslinsenvorrich tung so reguliert wird, daß die Summenwirkungen aufgrund von Temperaturänderungen auf die Lichtquelle, die Kollimationslinsenvorrichtung und die Fokussierlinsenvorrichtung kompensiert werden, um den Brennpunkt auf der Abbildungsebene zu halten.
Die Erfindung stellt ein athermalisiertes optisches System bereit, in dem eine thermisch kompensierte Systemkomponente die mechanischen und optischen Auswirkungen aufgrund von Temperaturänderungen des gesamten optischen Systems kompensiert.
Das neue athermalisierte optische System hält den Brennpunkt auf der letzten Oberfläche des Systems, indem es alle Einflüsse aufgrund von Temperaturänderungen in dem System in Betracht zieht.
Des weiteren stellt die Erfindung ein athermalisiertes Abbildungssystem mit einem Laserstrahlerzeugungsmodul, einem Kollimator, einem Drehspiegel, einer Abtastlinse und einer Medientransportvorrichtung bereit.
Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß die Athermalisierung des optischen Systems in einer preisgünstigen Weise unter Verwendung eines Minimums von Standard- Konstruktionsmaterialien bewerkstelligt werden kann.
Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß die Athermalisierung ohne "aktives" Bewegen oder Verschieben von Teilen, ohne teure Verbindungen und ohne Heizen oder Kühlen der Bauteile des optischen Systems erreicht wird.
Die Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden am besten durch eine ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform davon verstanden, wobei diese zu Erläuterungszwecken ausgewählt ist und in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt ist, wobei gilt:
Fig. 1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht des optischen Systems einer Abbildungsvorrichtung;
Fig. 2 ist eine vereinfachte Ansicht im Teilschnitt eines athermalisierten Abbildungssystems;
Fig. 3 ist eine vereinfachte Ansicht im Teilschnitt eines athermalisierten Abbildungssystems, welche die geometrische Beziehung der Systembauteile darstellt; und
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die optische und mechanische Beziehung des athermalisierten Abbildungssystems darstellt.
Wenn man sich nun den Zeichnungen zuwendet, und insbesondere Fig. 1 davon, ist in perspektivischer und schematischer Form das optische System einer Abbildungsvorrichtung dargestellt, welche im allgemeinen mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Die Abbildungsvorrichtung 10 umfaßt eine Lichtquelle, wie z. B. eine Halbleiterlaserdiode 12, eine Kollimationslinse 14, einen Drehspiegel 16, der durch einen Motor 18 gedreht wird, eine Abtastlinse, wie z. B. eine F-THETA-Abtastlinse 20, die den Strahl von der Laserdiode 12 auf eine Abbildungsebenenlokalisiervorrichtung 22 abbildet, an der ein lichtempfindliches Medium 24 positioniert ist, welches durch eine Medientransportvorrichtung 26 durch die Abbildungs- oder Filmebene 22 bewegt wird. Die Kollimationslinse 14 erzeugt einen nominal kollimierten Strahl aus dem Licht von der Laserdiode 12. Der Strahl wird durch den Drehspiegel 16 abgetastet und durch die Abtastlinse 20 auf die Abbildungsebene 22 fokussiert. Die vorliegende Erfindung sieht vor, daß der Abstand zwischen der Lichtquelle. 12 und der Kollimationslinse 14 derart thermisch reguliert wird, daß das Endbild der Abtastlinse 20 auf dem Medium 24 in der Abbildungsebene 22 bleibt.
Die Bauelemente der Abbildungsvorrichtung 10 sind in der Teilschnittansicht von Fig. 2 ausführlicher dargestellt. Beginnend mit der Lichtquellenlaserdiode 12 ist die Laserdiode in einer Halterung 28 befestigt, die bezüglich eines Abbildungsrahmens 30 ortsfest ist. Die Kollimationslinse 14 ist innerhalb des Abbildungsrahmens mit Hilfe eines konisch geformten Kollimatorgehäuses 32 angeordnet. Der Abbildungsrahmen 30 besitzt einen nach innen ragenden ringförmigen Teil 34 mit einer Oberfläche 36, die eine feststehende Bezugsebene 38 definiert. Das konisch geformte Kollimatorgehäuse 32 weist einen ringförmigen Sockel 40 auf, der durch eine von Federn 42 bereitgestellte Federspannung gegen die durch die Oberfläche 36 definierte Bezugsebene 38 gespannt wird. Die Abtastlinse 20 ist an einem Ende eines Motorrahmens 44 angebracht, welcher eine Öffnung 46 aufweist, durch die der Ausgangsstrahl von der Abtastlinse 20 auf die Abbildungsebenenlokalisiervorrichtung 22 fokussiert wird, welche am entgegengesetzten Ende des Motorrahmens befestigt ist.
Die in Fig. 2 gezeigten Abstände dazwischen, l&sub2; bis l&sub1;&sub6;, geben die optischen und mechanischen Abstände an, die in Fig. 4 der Zeichnungen definiert sind und nachstehend erörtert werden. Dieselben Abstände werden in Fig. 3 verwendet, die eine Variation des optischen Systems zeigt, welches nicht die Strahlknickung und Abtastung des Spiegels 16 anwendet.
Mit Bezug auf Fig. 3 wurden dieselben Bezugsziffern wie die in Fig. 2 gezeigten verwendet, um dieselben Bauteile zu kennzeichnen. Die Abtastlinse 20 ist in einem Linsengehäuse 48 mit einem Linsenflansch 50 befestigt, dessen Oberfläche 52 ein Ende des Abstands l&sub1;&sub2; (siehe Fig. 2 und 4) definiert. Die Hauptebenen der Kollimations- und der Abtastlinse 14 bzw. 20 sind durch die Bezugsziffern 54 bzw. 56 ausgewiesen.
Man erkennt aus der vorangehenden Erörterung, daß der Abstand zwischen der Laserdiode 12 und der Kollimationslinse 14 ther misch reguliert wird, um den Brennpunkt auf der letzten Systemoberfläche, d. h. der Abbildungsebene der Lokalisiervorrichtung 22 an dem lichtempfindlichen Medium 24, zu halten. Die zweckmäßigen linearen Wärmeausdehnungen des Abbildungsrahmens 30 und des Kollimationslinsengehäuses 32 werden so festgelegt, daß der korrekte Abstand erzielt wird. Die Abstandsanforderung zieht die Wärmeausdehnung des/der in der Kollimationslinse 14 verwendeten Glases/Gläser, die Änderungen des Brechungsindexes der einzelnen Glasart(en) und die Auswirkung auf ihre optische Leistung aufgrund der Änderung der Wellenlänge der Laserdiode 12 als Funktion der Temperatur in Betracht. Der erforderliche Abstand ist jener, der den Brennpunkt des nominal kollimierten Laserstrahls in einem präzisen Ausmaß verschiebt. Das präzise Ausmaß basiert auf den Änderungen im Rest des optischen Systems aufgrund derselben vorstehend erwähnten temperaturabhängigen Faktoren.
Die Fokussierleistung der Abtastlinse 20 wird von der Wärmeausdehnung ihrer Elemente und deren Änderung des Brechungsindexes mit der Temperatur und der Änderung der Wellenlänge beeinflußt. Außerdem nimmt der Motorrahmen 44, der die Abtastlinse 20 von dem lichtempfindlichen Medium 24 trennt, mit der Temperatur auf der Basis seines Wärmeausdehnungskoeffizienten in der Länge zu oder ab. Wenn das Laserstrahlquellenmodul (die Laserdiode, die Kollimationslinse und das mechanische Gefüge, das diese Bauteile hält und trennt) thermisch kompensiert werden würde, um einen kollimierten Strahl aufrechtzuerhalten, dann würde aufgrund der Systemniveau- Temperaturabhängigkeiten das Endbild der Abtastlinse 20 nicht auf dem lichtempfindlichen Medium 24 bleiben.
Was erwünscht ist, ist eine kontrollierte Dekollimation des Strahls, um die thermischen Einflüsse in dem gesamten optischen System zu kompensieren. Dies wird durch die differentielle Ausdehnung des Kollimatorgehäuses 32 und des Abbildungsrahmens 30 bezüglich der unveränderlichen Bezugsebene 38 er reicht. Die kritischen Längen werden von dieser Ebene zur Kollimationslinse 14 und zur Laserdiode 12 gemessen.
Die folgende Analyse der optischen und mechanischen Abstände sollte in Verbindung mit den Fig. 2, 3 und 4 gelesen werden. Es wird die Linsenmacher-Gleichung mit geringfügigen Änderungen der Schreibweise verwendet.
1/S' = 1/f + 1/S (1)
Wobei -S der Abstand vom Gegenstand zur ersten Hauptebene einer Linse ist, S' der Abstand von der zweiten Hauptebene der Linse zu ihrem Bild des Gegenstandes ist (für eine ideale Kollimation S' = ∞) und f die effektive Brennweite (EFL, effective focal length) der Linse ist. Für diesen Fall befindet sich die Laserdiode 12 anfänglich in der vorderen Brennebene der Kollimationslinse 14. Daher ist aus Gleichung 1 S'co gleich Unendlich (ideal kollimiert). Die Bildweite für die Kollimationslinse (S'co) minus der Abstand zwischen der Kollimationslinse 14 und der Abtastlinse 20, 112, ergibt die Gegenstandsweite (Sso) für die Abtastlinse. Anfänglich ist Sso gleich negativ Unendlich (der Vorzeichenwechsel soll die Vorzeichenvereinbarung für Gl. 1 einhalten), mit dem Ergebnis, daß S'so gleich der EFL der Abtastlinse ist. Dieser Ort stellt den Anfangsort der Abbildungsebene 22 für das lichtempfindliche Medium 24, die durch den Motorrahmen 44 strukturell positioniert wird, dar. Um zu gewährleisten, daß bei irgendeiner voraussichtlichen Temperatur das Endbild der Laserdiode 12 auf dem lichtempfindlichen Medium 24 liegt, wird die thermische Kompensation in das Laserstrahlquellenmodul 58 (die Laserdiode, die Kollimationslinse und das mechanische Gefüge, das diese Elemente hält und trennt) eingeplant.
Die Wirkungen der Temperatur auf das gesamte opto-mechanische System sind zahlreich. Die mechanischen Bauteile, die den Ab stand der Laserdiode 12 und der Kollimationslinse 14 (Sco) festlegen, werden alle auf der Basis ihrer individuellen Wärmeausdehnungskoeffizienten unterschiedlich beeinflußt. In ähnlicher Weise wird auch der Motorrahmen 44, der die Abtastlinse 20 von der Medienebene 22 trennt (S'so), beeinflußt. Ein weiterer Gesichtspunkt sind die Temperatureinflüsse auf die Linsen selbst. Die Parameter der Linsen; die EFL, die Orte der Hauptebenen und die vordere und hintere Brennweite werden alle von der Temperatur beeinflußt. Diese Einflüsse werden von den Maßänderungen aufgrund der Wärmeausdehnungskoeffizienten der Glaselemente sowie der Metall- Abstandshalter (falls anwendbar) gesteuert. Außerdem müssen auch die Änderungen der Brechungsindizes der Elemente aufgrund der Temperatur und in diesem Fall aufgrund von Änderungen der Wellenlänge des von der Laserdiode 12 ausgesandten Lichts als Funktion der Temperatur berücksichtigt werden.
Auf der Basis der obigen Erörterungen wird die Konstruktion durch Beginnen mit dem Erfordernis, bei einem gewissen ΔT bezüglich der Anfangstemperatur das Endbild der Abtastlinse 20 auf dem lichtempfindlichen Medium 24 zu halten, angenähert. Bei diesem ΔT wird der Wert von S's auf der Basis der Ausdehnung des Motorrahmens 44, der den Abstand zwischen der Abtastlinse 20 und dem Medium 24 und der Abbildungsebene 22 festlegt, bestimmt.
S's = l&sub1;&sub0; + (α&sub1;&sub0; · ΔT · l&sub1;&sub0;) - l&sub1;&sub4; (2)
Als nächstes muß die neue EFL der Abtastlinse bei ΔT bestimmt werden. Dies wird durch Abändern der Werte jedes Parameters der vorstehend beschriebenen Vorschrift ausgeführt. Die neue EFL, die Orte der Hauptebenen und die vordere und hintere Brennweite können dann unter Verwendung der in den Referenzen 1 und 2 beschrieben Verfahren oder unter Verwendung irgendeiner Reihe von kommerziell erhältlichen Computerprogrammen zur Linsenberechnung (wie z. B. OSLO Reihe II, CODE V, usw.) bestimmt werden. Sobald dies ausgeführt ist, kann durch Umstellen der Gl. 1 nach dem gewünschten Wert von Ss aufgelöst werden, wenn der gewünschte Wert von S's und die abgeänderte EFL der Abtastlinse 20 gegeben sind.
Dieser Wert von Ss ist geringfügig anders als der Anfangswert von negativ Unendlich, da S's und die neue EFL der Abtastlinse nicht mehr gleich sind. Dieser Wert von Ss minus der Abstand, der die zwei Linsen trennt, l&sub1;&sub2;, wird das neu gewünschte S'c.
S'c = - [Ss - [l&sub1;&sub2; + (α&sub1;&sub2; · ΔT · l&sub1;&sub2;)]] (4)
(Der Vorzeichenwechsel soll die Vorzeichenvereinbarung einhalten.)
Dieser Wert, S'c, stellt die erforderliche Abbildungsleistung des Laserstrahlquellenmoduls bei ΔT dar.
Die vorliegende Erfindung stellt die erforderliche Abbildungsleistung unter Verwendung der thermischen Abhängigkeiten der Optik und Mechanik innerhalb des Laserstrahlquellenmoduls bereit, wenn dasselbe ΔT gegeben ist. Zuerst wird die Vorschrift für die Kollimationslinse unter Verwendung desselben Verfahrens, das für die Abtastlinse verwendet wurde, abgeändert. Dann kann mit dem gewünschten S'c bei ΔT und der neuen EFL für die Kollimationslinse 14 bei ΔT unter Verwendung der Gleichung 5 nach dem gewünschten Abstand zwischen der Laserdiode 12 und der Kollimationslinse 14 (Sc) aufgelöst werden.
Um die Athermalisierung des Systems zu erfüllen, muß der Wert von Sc so thermisch reguliert werden, daß er immer gleich dem gewünschten Wert von Sc bei T ist. Der Anfangswert von Sco bildet die gemeinsame Summenlänge der Bauteile des Quellenmoduls bei der ursprünglichen Temperatur.
Sco = l&sub4; + l&sub6; + l&sub8; - l&sub2; - l&sub1;&sub6; (6)
Bei ΔT wird diese Länge zu
Sc = [(l&sub4; + (α&sub4; · ΔT · l&sub4;)) + (l&sub6; + (α&sub6; · ΔT ·l&sub6;)) + (l&sub8; + (α&sub8; · ΔT · l&sub8;)) - (l&sub2; + (α&sub2; · ΔT · l&sub2;)) - l&sub1;&sub6; (7)
Wenn man den erforderlichen Wert von S'c bei ΔT aus Gleichung 5 kennt, können die Gleichungen 6 und 7 verwendet werden, um die finalen Konstruktionsparameter zu bestimmen. Zuerst ordnet man die Werte allen bis auf zwei der Variablen, den Längen li und den Wärmeausdehnungskoeffizienten αi (zwei Gleichungen und zwei Unbekannte) zu. Durch Abstimmen der Wahl auf die Zuweisung der Längen und Materialien zu allen bis auf zwei Werte kann die finale Lösung praktischer gemacht werden. Es sollte angemerkt werden, daß dies der Fall sein sollte, wenn die zwei längsten Komponenten (beispielsweise l&sub2; und l&sub4;) unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Ansonsten kann das Material auf der Basis der Kosten, der Strukturparameter usw. ausgewählt werden.
Das Ergebnis ist ein vollständiges optisches System, das durch eine Vorrichtung, die ein Bauteil des Systems darstellt, thermisch kompensiert wird. Die Vorrichtung, die die gesamte thermische Kompensation bewerkstelligt, ist das Laserstrahlquellenmodul 58. Somit sind keine sich "aktiv" bewe genden oder verschiebenden Teile vorhanden, die verschleißen oder klemmen; es gibt keine teuren Verbindungen oder Fluidkammern; und ferner können die gewählten Materialien preiswerte gießbare Metalle oder formbare Kunststoffe mit einer ausreichend stabilen Geometrie sein.
Aus der obigen Analyse der optischen und mechanischen Anforderungen erkennt man, daß verschiedene Materialien verwendet werden können, um die gewünschte systemweite Athermalisierung durch Temperaturkompensation eines Systembauteils, beispielsweise des Laserstrahlmoduls 58, zu erzielen. Aluminium ist eine optimale Materialwahl für den Abbildungsrahmen 30, da die Dichte und der Modul von Aluminium die strukturellen und Gewichtsanforderungen des Teils erfüllt. Das Kollimatorgehäuse 32 in der gezeigten Konfiguration besitzt einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Abbildungsrahmen 30. LEXAN 141 (Handelsmarke von General Electric) wird aufgrund seiner Materialeigenschaften, der leichten Herstellung und der relativ niedrigen Kosten verwendet. Die konische Form des Kollimatorgehäuses 32 liefert sowohl strukturelle. Festigkeit als auch Beständigkeit gegenüber Kriechverformung. Für sowohl den Abbildungsrahmen 30 als auch das Kollimatorgehäuse 32 werden die Wanddicken gleichmäßig gehalten, so daß Temperaturänderungen eine kontrollierte lineare Ausdehnung der Teile erzeugen. Obwohl Aluminium und das Polycarbonat LEXAN beschrieben werden, sollte es selbstverständlich sein, daß die Erfindung nicht auf diese zwei Materialien begrenzt ist. Beliebige zwei Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten können verwendet werden. Die Wärmeausdehnung der zwei Materialien wird eingesetzt, um die individuellen Längen zu bestimmen, die zur Bereitstellung der erforderlichen Abstandsänderung, bezüglich der Temperatur, zwischen der Laserdiode 12 und der Kollimationslinse 14 erforderlich sind, wodurch das präzise Ausmaß der thermischen Kompensation für das gesamte System bereitgestellt wird.
Nachdem eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben wurde, ist es nun für Fachleute ersichtlich, daß zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.

Claims

1. Athermalisierte Abbildungsvorrichtung, mit:

(a) einer Lichtquelle (12) zum Aussenden eines Lichtstrahls;

(b) einer Kollimationslinsenvorrichtung (14) zum Kollimieren des Lichtstrahls von der Lichtquelle (12), um einen kollimierten Lichtstrahl zu erzeugen;

(c) Vorrichtungen (28, 30; 32, 40, 42) zum Befestigen der Lichtquelle (12) und der Kollimationslinsenvorrichtung (14),

dadurch gekennzeichnet,

daß sie des weiteren folgendes umfaßt:

(d) eine Fokussierlinsenvorrichtung (20) zum Fokussieren des kollimierten Lichtstrahls von der Kollimationslinsenvorrichtung (14);

(e) eine Abbildungsebene (22), auf der der Lichtstrahl fokussiert wird; und

daß die Vorrichtungen (28, 30; 32, 40, 42) zum Befestigen der Lichtquelle (12) und der Kollimationslinsenvorrichtung (14) Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, die so festgelegt sind, daß der Abstand zwischen der Lichtquelle (12) und der Kollimationslinsenvorrichtung (14) so reguliert wird, daß die Summenwirkungen aufgrund von Temperaturänderungen auf die Lichtquelle (12), die Kollimationslinsenvorrichtung (14) und die Fokussierlinsenvorrichtung (20) kompensiert werden, um den Brennpunkt auf der Abbildungsebene (22) zu halten.

2. Athermalisierte Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtungen (28, 30; 32, 40, 42) zum Befestigen der Lichtquelle (12) und der Kollimationslinsenvorrichtung (14) eine Vorrichtung (28, 30) zum Befestigen der Lichtquelle (12) und eine Vorrichtung (32, 40, 42) zum Befestigen der Kollimationslinsenvorrichtung (14) umfassen, wobei die Befestigungsvorrichtungen (28, 30; 32, 40, 42) für die Lichtquelle und die Kollimationslinsenvorrichtung unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen.

3. Athermalisierte Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Befestigungsvorrichtung (28, 30) für die Lichtquelle aus Aluminium besteht und die Befestigungsvorrichtung (32, 40, 42) für die Kollimationslinsenvorrichtung aus einem Polycarbonat besteht.

4. Athermalisierte Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Befestigungsvorrichtung (32, 40, 42) für die Kollimationslinsenvorrichtung eine im allgemeinen kegelstumpfartige Gestalt aufweist.

5. Athermalisierte Abbildungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Kollimationslinsenvorrichtung (14) an der Spitze der im allgemeinen kegelstumpfartig gestalteten Halterung (32) befestigt ist.

6. Athermalisierte Abbildungsvorrichtung, mit:

(a) einer Lichtquelle (12);

(b) einer Vorrichtung (28, 30) zum Befestigen der Lichtquelle (12);

(c) einer Kollimationslinsenvorrichtung (14) zum Kollimieren des Lichts von der Lichtquelle (12), um einen kollimierten Lichtstrahl zu erzeugen;

(d) einer Vorrichtung (32, 40, 42) zum Befestigen der Kollimationslinsenvorrichtung (14);

dadurch gekennzeichnet,

daß sie des weiteren folgendes umfaßt:

(e) eine Fokussierlinsenvorrichtung (20) zum Fokussieren des kollimierten Lichtstrahls von der Kollimationslinsenvorrichtung (14);

(f) Vorrichtungen (30, 44; 48, 50, 52) zum Befestigen der Fokussierlinsenvorrichtung (20);

(g) eine Abbildungsebenenlokalisiervorrichtung (22), auf der der Lichtstrahl fokussiert wird;

(h) eine Vorrichtung (26, 44) zum Befestigen der Abbildungsebenenlokalisiervorrichtung (22); und

(i) daß die Wärmeausdehnungskoeffizienten der Vorrichtungen (28, 30; 32, 40, 42) zum Befestigen der Lichtquellenvorrichtung (12) und der Kollimationslinsenvorrichtung (14) so festgelegt sind, daß der Abstand zwischen der Lichtquellenvorrichtung (12) und der Kollimationslinsenvorrichtung (14) so reguliert wird, daß die Summenwirkungen aufgrund von Temperaturänderungen auf die Lichtquelle (12) und ihre Befestigungsvorrichtung (28, 30), die Kollimationslinsenvorrichtung (14) und ihre Befestigungsvorrichtung (32, 40, 42), die Fokussierlinsenvorrichtung (20) und ihre Befestigungsvorrichtung (30, 44; 48, 50, 52) und die Abbildungsebenenlokalisiervorrichtung (22) und ihre Befestigungsvorrichtung (26, 44) kompensiert werden, um den Brennpunkt auf der Abbildungsebene (22) zu halten.

7. Verfahren zur thermischen Kompensation einer Abbildungsvorrichtung mit einer Lichtquelle (12), einer Kollimationslinse (14) und einer Fokussierlinse (20), wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

(1) Ermitteln der Summenwirkungen aufgrund von Temperaturänderungen auf die Lichtquelle (12), die Kollimationslinse (14) und die Fokussierlinse (20); und

(2) Verändern des Abstands zwischen der Lichtquelle (12) und der Kollimationslinse (14) als Funktion der Summenwirkungen aufgrund von Temperaturänderungen auf die Lichtquelle (12), die Kollimationslinse (14) und die Fokussierlinse (20), um den Brennpunkt auf einer Abbildungsebene (22) zu halten.

8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung außerdem eine Lichtquellenhalterung (28, 30), eine Kollimationslinsenhalterung (32, 40, 42), eine Fokussierlinsenhalterung (30, 44; 48, 50, 52) und eine Abbildungsebenenlokalisiervorrichtung (22) umfaßt; und

in Schritt (1) des weiteren die Summenwirkungen aufgrund von Temperaturänderungen auf die Lichtquellenhalterung (28, 30), die Kollimationslinsenhalterung (32, 40, 42) und die Fokussierlinsenhalterung (30, 44; 48, 50, 52) berücksichtigt werden; und

in Schritt (2) der Abstand zwischen der Lichtquelle (12) und der Kollimationslinse (14) als Funktion der Summenwirkungen aufgrund von Temperaturänderungen auf die Lichtquelle (12), die Kollimationslinse (14), die Fokussierlinse (20) und die Halterungen (28, 30, 32, 40, 42, 44, 48, 50, 52) dafür verändert wird, wobei die Abbildungsebene (22) durch die Abbildungsebenenlokalisiervorrichtung (22) dargestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Lichtquellenhalterung (28, 30) und die Kollimationslinsenhalterung (32, 40, 42) vorgewählte unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen und wobei der Abstand durch die differentielle Ausdehnung der Lichtquellenhalterung (28, 30) und der Kollimationslinsenhalterung (32, 40, 42) verändert wird.