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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Lichtstrahl-Abtastsystem nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
System dieser Art ist aus der EP-A-0 727 686 bekannt.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Ein
Lichtstrahl-Abtastsystem wird in einem Bildlesesystem und einem
Bildaufzeichnungssystem zu dem Zweck eingesetzt, ein Aufzeichnungsmedium
mit einem Lichtstrahl abzutasten, um ein darauf befindliches Bild
zu lesen oder dort ein Bild aufzuzeichnen. In einem Strahlungsbildlesesystem
unter Verwendung eines anregbaren Leuchtstoffblatts beispielsweise
wird letzteres durch einen Anregungslichtstrahl abgetastet, und
das von dem anregbaren Leuchtstoffblatt bei dessen Anregung emittierte
Licht wird detektiert. Als derartiges Lichtstrahl-Abtastsystem gibt
es Bauarten mit einer Lichtquelle, einer Ablenkeinrichtung, beispielsweise in
Form eines Dreh-Polygonspiegels zum Ablenken des von der Lichtquelle
emittierten Lichtstrahls, und einer Abtast-/Abbildungsoptik, die
bewirkt, daß der
von der Ablenkeinrichtung abgelenkte Lichtstrahl auf der Oberfläche eines
Aufzeichnungsträgers
ein Bild erzeugt und die Oberfläche
abtastet. Ausgestattet ist die Anordnung mit einem optischen Element
wie beispielsweise einer fθ-Linse,
die bewirkt, daß das
Licht die Oberfläche mit
konstanter Geschwindigkeit abtastet und eine Feldkrümmung korrigiert.
Auf dem Aufzeichnungsträger
wird ein Bild aufgezeichnet, oder von dem Aufzeichnungsträger wird
ein Bild gelesen, indem seine Oberfläche von dem Lichtstrahl zweidimensional
abgetastet wird, wozu der Lichtstrahl dazu gebracht wird, die Oberfläche mit konstanter
Geschwindigkeit in einer Richtung (der Hauptabtastrichtung) abzutasten,
während
der Aufzeichnungsträger
in einer Nebenabtastrichtung rechtwinklig zur Hauptabtastrichtung
bewegt wird.
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Bei
einem Typ eines derartigen Lichtstrahl-Abtastsystems wird der Lichtstrahl
von einem Strahlformer kollimiert, und der kollimierte Lichtstrahl
wird dazu gebracht, die Oberfläche
abzutasten, wie dies zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. 2(1990)-115814 offenbart ist, während bei einem anderen Typ
der Lichtstrahl zur Bildung eines Strahlflecks auf der Oberfläche gesammelt
wird, um die Oberfläche abzutasten
und dabei die Feldkrümmung
zu unterdrücken,
wie dies zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. 4(1992)-361218 offenbart ist.
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Allerdings
gibt es bei den Lichtstrahl-Abtastsystemen nach den oben angegebenen
Patentveröffentlichungen,
bei denen ein kollimierter Lichtstrahl oder ein konvergierter Lichtstrahl
dazu gebracht wird, die Oberfläche
abzutasten, das Problem, daß,
wenn der Lichtstrahl unter einem Winkel von mehr als 90° zur Abtastung eines
größeren Bereichs
der Oberfläche
abgelenkt wird, eine fθ-Korrektur
zur exakten Abtastung der Oberfläche
mit dem Lichtstrahl mit konstanter Geschwindigkeit nicht in der
Lage ist, die Feldkrümmung
exakt zu korrigieren. Obschon sowohl die fθ-Eigenschaften als auch die
Feldkrümmung
durch Erhöhung
der Anzahl von Linsenelementen in der Abtast-/Abbildungsoptik exakt
korrigiert werden kann, erhöht
eine Steigerung der Anzahl von Linsenelementen auch die Größe des Systems
und steigert die Kosten.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ziel
der Erfindung ist die Schaffung eines Lichtstrahl-Abtastsystems,
bei dem sowohl die fθ-Eigenschaften
als auch die Feldkrümmung
exakt korrigiert werden können.
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Ein
Lichtstrahl-Abtastsystem gemäß der Erfindung
enthält
die Merkmale des Anspruchs 1.
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Bevorzugt
ist das erfindungsgemäße Lichtstrahl-Abtastsystem
mit einer Oberflächenneigungs-Korrekturoptik
ausgestattet, um eine Schwankung von Neigungen auf der abzutastenden
Oberfläche
aufgrund der Neigung der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung zu
korrigieren.
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Um
eine Verzerrung der Optik zu korrigieren, wird das optische System
dazu gebracht, daß die
Kennlinie von f·tanθ aus der
Definition der Verzerrung erfüllt
wird. Die Relation zwischen einem Abtastwinkel θ und tanθ lautet θ < tanθ, was natürlich der Beziehung f θ < f·tanθ entspricht.
Um also eine fθ-Korrektur
vorzunehmen, ist es notwendig, gezielt eine Verzerrung durch f·|θ – tanθ| unterzukorrigieren.
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Wenn
ein Linsensystem verwendet wird, bei dem ein Objektpunkt näher liegt,
als es dem Entwurfskriterium entspricht, so besteht allgemein die
Tendenz einer Verzenungs-Unterkorrektur.
Wenn folglich divergentes Licht dazu gebracht wird, in die Abtast-/Abbildungsoptik
des Lichtstrahl-Abtastsystems einzutreten, was einem Zustand entspricht,
bei dem der Objektpunkt näher
eingestellt ist, läßt sich
eine Verzerrung unterkorrigieren. Damit lassen sich durch die Maßnahme,
divergentes Licht in die Abtast-/Abbildungsoptik
eintreten zu lassen, fθ-Eigenschaften
exakter korrigieren, ohne dazu die Anzahl von Linsenelementen in
der Abtast-/Abbildungsoptik zu erhöhen.
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Wenn
außerdem
die Strahlformereinrichtung und die Abtast-/Abbildungsoptik die
Formeln (1) bis (3) erfüllen,
läßt sich
die Feldkrümmung
bei exakt korrigierten fθ-Eigenschaften minimieren.
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Wenn
außerdem
die Oberflächenneigungs-Korrekturoptik
vorgesehen ist, kann eine Schwankung von Neigungen auf der abzutastenden
Oberfläche
aufgrund der Neigung der Ablenkfläche der Ablenkeinrichtung korrigiert
werden, und der Lichtstrahl kann die Oberfläche mit hoher Auflösung abtasten.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine Draufsicht auf ein Lichtstrahl-Abtastsystem gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung,
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1B ist
eine Seitenansicht des Lichtstrahl-Abtastsystems der ersten Ausführungsform,
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2A ist
eine Draufsicht auf ein Lichtstrahl-Abtastsystem gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung,
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2B ist
eine Seitenansicht des Lichtstrahl-Abtastsystems der zweiten Ausführungsform,
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3 ist
eine Ansicht der Anordnung einer Abtast-/Abbildungsoptik zum Vergleich,
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4 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen den fθ-Eigenschaften und dem Abtastwinkel
in der Abtast-/Abbildungsoptik zum Vergleich,
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5 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und dem Abtastwinkel in der Abtast-/Abbildungsoptik zum Vergleich,
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6 ist
eine Ansicht der Anordnung eines ersten Beispiels für die Abtast-/Abbildungsoptik,
die im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann,
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7 ist
ein Ansicht, welche die Beziehung zwischen den fθ-Eigenschaften und dem Abtastwinkel
in der Abtast-/Abbildungsoptik des ersten Beispiels veranschaulicht,
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8 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und dem Abtastwinkel in der Abtast-/Abbildungsoptik des ersten Beispiels,
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9 ist
eine Ansicht der Anordnung eines zweiten Beispiels der Abtast-/Abbildungsoptik,
die im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann,
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10 ist
eine Ansicht der Relation zwischen den fθ-Eigenschaften und dem Abtastwinkel
in der Abtast-/Abbildungsoptik des zweiten Beispiels,
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11 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und dem Abtastwinkel in der Abtast-/Abbildungsoptik des zweiten
Beispiels,
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12 ist
eine Ansicht der Anordnung eines dritten Beispiels für die Abtast-/Abbildungsoptik,
die im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann,
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13 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen den fθ-Eigenschaften und dem Abtastwinkel
in der Abtast-/Abbildungsoptik des dritten Beispiels,
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14 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und dem Abtastwinkel in der Abtast-/Abbildungsoptik des dritten
Beispiels,
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15 ist
eine Ansicht der Anordnung eines vierten Beispiels für die Abtast-/Abbildungsoptik,
die im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann,
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16 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen den fθ-Eigenschaften und dem Abtastwinkel
in der Abtast-/Abbildungsoptik des vierten Beispiels,
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17 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und dem Abtastwinkel in der Abtast-/Abbildungsoptik des vierten
Beispiels,
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18 ist
eine Ansicht der Anordnung eines fünften Beispiels der Abtast-/Abbildungsoptik,
die im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann,
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19 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen den fθ-Eigenschaften und dem Abtastwinkel
in der Abtast-/Abbildungsoptik des fünften Beispiels,
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20 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und dem Abtastwinkel in der Abtast-/Abbildungsoptik des fünften Beispiels,
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21 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen den fθ-Eigenschaften und dem Abtastwinkel
in der Abtast-/Abbildungsoptik eines sechsten Beispiels,
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22 ist
eine Ansicht der Beziehung zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und dem Abtastwinkel in der Abtast-/Abbildungsoptik des sechsten
Beispiels,
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23 ist
eine Ansicht der Beziehungen zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und den fθ-Eigenschaften
(Genauigkeit in den Abmessungen des Bilds) für paralleles Licht und für divergentes
Licht, und
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24 ist
eine Ansicht der Beziehungen zwischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und den fθ-Eigenschaften
(Genauigkeit in den Abmessungen des Bilds) für paralleles Licht, divergentes
Licht und konvergentes Licht.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den 1A und 1B enthält ein Lichtstrahl-Abtastsystem
gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung eine Lichtquelle 1, ein optisches Zerstreuungssystem 3,
welches einen von der Lichtquelle 1 emittierten Lichtstrahl 2 zerstreut,
einen Dreh-Polygonspiegel 5,
der den zerstreuten Lichtstrahl 2 in Richtung einer abzutastenden
Fläche 4 ablenkt,
eine Zylinderlinse 6, die sich stromaufwärts bezüglich des
Polygonspiegels 5 befindet und ein Bild des Lichtstrahls 2 auf
einer Ablenkfläche
des Polygonspiegels 5 erzeugt, eine Abtast-/Abbildungsoptik 7,
die sich stromabwärts
von dem Polygonspiegel 5 befindet und ein Bild des Lichtstrahls 2 auf
der Oberfläche 4 erzeugt,
und einen reflektie renden Spiegel 8, der den Lichtstrahl 2 in
Richtung der Fläche 4 reflektiert.
Die Abtast-/Abbildungsoptik 7 besteht
aus einer ersten und einer zweiten fθ-Linse 7A bzw. 7B.
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Das
Lichtstrahl-Abtastsystem dieser Ausführungsform sieht vor, daß der von
der Lichtquelle 1 emittierte Lichtstrahl 2 von
der Zerstreuungsoptik 3 in einen divergenten oder zerstreuten
Lichtstrahl umgewandelt und dann dazu gebracht wird, ein Bild einer
Ablenkfläche
des Dreh-Polygonspiegels 5 zu erzeugen. Der von dem Polygonspiegel 5 abgelenkte
Lichtstrahl 2 läuft
durch die Abtast-/Abbildungsoptik 7 und wird von dem reflektierenden
Spiegel 8 zur Erzeugung eines Bilds auf der Oberfläche 4 reflektiert.
Während
sich der Dreh-Polygonspiegel 5 dreht, tastet das Bild des
Lichtstrahls 2 die Oberfläche 4 in Hauptabtastrichtung
ab, während
diese Fläche 4 von
einer (nicht gezeigten) Transporteinrichtung in einer Nebenabtastrichtung
etwa rechtwinklig zur Hauptabtastrichtung bewegt wird, so daß der Lichtstrahl 2 die
gesamte Fläche 4 zweidimensional
abtastet.
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Im
folgenden wird ein Lichtstrahl-Abtastsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung anhand der 2A und 2B erläutert. In
den 2A und 2B tragen
die den in 1A und 1B gezeigten
Elementen analoge Elemente gleiche Bezugszeichen und werden hier
nicht beschrieben. Das Lichtstrahl-Abtastsystem der zweiten Ausführungsform
unterscheidet sich von jenem der ersten Ausführungsform dadurch, daß eine Zylinderlinse 7C mit
einer Brechkraft in Richtung rechtwinklig zur Hauptabtastrichtung
der Fläche 4 zu
der Abtast-/Abbildungsoptik 7 hinzugefügt ist und anstelle des reflektierenden
Spiegels 8 ein zylindrischer Spiegel 9 verwendet
wird.
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Wenn
die Zylinderlinse 7C und der zylindrische Spiegel 9 verwendet
werden, lassen sich Schwankungen der Schrittweiten auf der Oberfläche 4 aufgrund
einer Neigung der Ablenkflächen
des Dreh-Polygonspiegels 5 korrigieren, und der Lichtstrahl 2 kann
in einen Strahlfleck hoher Dichte gebündelt werden, um dadurch eine
Abtastung mit hoher Auflösung
zu ermöglichen.
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Im
folgenden werden spezifische Beispiele für Abtast-/Abbildungsoptiken
gemäß der Erfindung
im Vergleich zu einer Abtast-/Abbildungsoptik beschrieben, die in
einem her kömmlichen
Lichtstrahl-Abtastsystem verwendet wird (dies wird im folgenden
als „Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik" bezeichnet).
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Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik
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Wie
in 3 gezeigt ist, besteht die Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik
aus einem ersten und einem zweiten Linsenelement L1 und L2. Die
Krümmungsradien
r (mm) der Flächen
der Linsen L1 und L2, die axialen Oberflächenabstände d (mm), die Glaswerkstoffe,
der Durchmesser der Eintrittspupille, die Wellenlänge, der halbe
Maximum-Abtastwinkel,
die Brechkraftverteilung der Linsen und die Leistungsfähigkeit
der Abtast-/Abbildungsoptik
sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. In der Tabelle 1 und
in den nachfolgenden Tabellen 2 bis 7 bedeuten die Indizes bei r
und d die Reihenfolge der Linsenflächen und der Oberflächenabstände mit Numerierung
beginnend auf der Seite der Lichtquelle.
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In
den 1 bis 7 bedeutet
fall die zusammengesetzte Brennweite der
Zerstreuungsoptik und der Abtast-/Abbildungsoptik, fGF bedeutet
die Brennweite der Zerstreuungsoptik, r1GR bedeutet
den Krümmungsradius
der ersten Oberfläche
der Abtast-/Abbildungsoptik, r2GR bedeutet
den Krümmungsradius
der zweiten Oberfläche
der Abtast-/Abbildungsoptik, r4GR bedeutet
den Krümmungsradius
der vierten Oberfläche
der Abtast-/Abbildungsoptik, fGR1 bedeutet
die Brennweite des ersten Linsenelements L1, und fGR2 bedeutet
die Brennweite des zweiten Linsenelements L2. In der Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik
sind fGF = ∞ und fall/fGF = 0, da keine Zerstreuungsoptik vorhanden
ist. Außerdem
bedeutet in den Tabellen 1 bis 7 „Verhältnis" ein Verhältnis des Abtastwinkels im
Meßpunkt
zum maximalen Abtastwinkel, „Feldkrümmung" ist der Astigmatismus
in Hauptabtastrichtung, und „fθ-Eigenschaften" ist ein Wert, den
man erhält,
wenn man die Differenz zwischen der Stelle des aktuellen Abtastflecks
auf der Abtastlinie und der Position eines Referenzpunkts dividiert
durch die Position des Referenzpunkts. „p-p" ist die Differenz zwischen dem Maximalwert
und dem Minimumwert jeder Feldkrümmung
und der fθ-Eigenschaften.
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Die
Beziehung zwischen den fθ-Eigenschaften
und dem Abtastwinkel sowie die Beziehung zwischen der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und dem Abtastwinkel in der Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik sind
in den 4 bzw. 5 dargestellt. Wie aus den 4 und 5 ersichtlich
ist, sind die Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und die fθ-Eigenschaften der
Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik in der Praxis zufriedenstellend.
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Beispiel 1
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Ein
erstes spezifiziertes Beispiel für
die Abtast-/Abbildungsoptik, die in dem erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Abtastsystem
eingesetzt werden kann, in welchem ein zerstreuter Lichtstrahl verwendet
wird, geht aus 6 hervor. Die Abtast-/Abbildungsoptik
des ersten spezifizierten Beispiels besteht aus einem ersten und
einem zweiten Linsenelement L1 und L2. Die Krümmungsradien r (mm) der Flächen der
Linsen L1 und L2, die axialen Oberflächenabstände d (mm), die Glaswerkstoffe,
der Eintrittspupillen-Durchmesser, die Wellenlänge, die Hälfte des maximalen Abtastwinkels,
die Brechkraftverteilung der Linsen und die Leistungsfähigkeit
des Abtast-/Abbildungssystems sind in der nachstehenden Tabelle
2 angegeben. Die Abtast-/Abbildungsoptik des ersten Beispiels erfüllt folgende
Formeln (1) bis (3). –1.42 < fall/fGF < 0 (1) r1GR < 0, r2GR < 0, r4GR < 0 (2) fGR1 > 0, fGR2 > 0 (3)
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Die
Relation zwischen den fθ-Eigenschaften
und dem Abtastwinkel und die Relation zwischen der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und dem Abtastwinkel dieses Beispiels sind in
den 7 bzw. 8 dargestellt. Wie aus Tabelle
2 und den 7 und 8 entnehmbar
ist, ist dieses Beispiel äquivalent
zu der Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik in der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung, und ist der Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik
bezüglich
der fθ-Eigenschaften überlegen,
das heißt
ersterer Wert beträgt
etwa die Hälfte
des letzteren bei p-p.
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Beispiel 2
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Ein
zweites spezifiziertes Beispiel der Abtast-/Abbildungsoptik, die
bei dem erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Abtastsystem
verwendet werden kann, in welchem ein zerstreuter Lichtstrahl eingesetzt
wird, geht aus 9 hervor. Die Abtast-/Abbildungsoptik
des zweiten spezifizierten Beispiels besteht aus einem ersten und einem
zweiten Linsenelement L1 und L2. Die Krümmungsradien r (mm) der Oberflächen der
Linsen L1 und L2, die axialen Oberflächenabstände d (mm), die Glaswerkstoffe,
der Durchmesser der Eintrittspupille, die Wellenlänge, die
Hälfte
des maximalen Abtastwinkels, die Brechkraftverteilung der Linsen
und die Leistungsfähigkeit der
Abtast-/Abbildungsoptik sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben.
Die Abtast-/Abbildungsoptik des ersten Beispiels erfüllt die
genannten Formeln (1) bis (3).
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Die
Relation zwischen den fθ-Eigenschaften
und dem Abtastwinkel und die Relation zwischen der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und dem Abtastwinkel dieses Beispiels sind in
den 10 und 11 dargestellt.
Wie aus Tabelle 3 und den 10 und 11 ersichtlich
ist, ist dieses Beispiel äquivalent
zu der Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik hinsichtlich Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung, und es ist letzterem in den fθ-Eigenschaften überlegen,
das heißt
bei ersterer ist der Wert für
p-p nur halb so groß wie
bei letzterer.
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Beispiel 3
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Ein
drittes spezifiziertes Beispiel für die Abtast-/Abbildungsoptik,
die in dem erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Abtastsystem
eingesetzt werden kann, in welchem von einem zerstreuter Lichtstrahl
Gebrauch gemacht wird, ist in 12 gezeigt.
Die Abtast-/Abbildungsoptik
des ersten spezifizierten Beispiels besteht aus einem ersten und
einem zweiten Linsenelement L1 und L2. Die Krümmungsradien r (mm) der Flächen der
Linsen L1 und L2, die axialen Oberflächenabstände d (mm), die Glaswerkstoffe,
der Durchmesser der Eintrittspupille, die Wellenlänge, die
Hälfte
des maximalen Abtastwinkels, die Brechkraftverteilung der Linsen
und die Leistungsfähigkeit
des optischen Abtast-/Abbildungssystems
sind in der folgenden Tabelle 4 angegeben. Die Abtast-/Abbildungsoptik
des ersten Beispiels erfüllt
die obigen Formeln (1) bis (3).
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Die
Relation zwischen den fθ-Eigenschaften
und dem Abtastwinkel und die Relation zwischen der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und dem Abtastwinkel dieses Beispiels sind in
den 13 und 14 dargestellt.
Wie aus Tabelle 4 und den 13 und 14 entnehmbar
ist, ist dieses Beispiel äquivalent
zu der Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik hinsichtlich der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung, und ist der Vergleichs-/Abbildungsoptik hinsichtlich der fθ-Eigenschaften überlegen,
das heißt
erstere weist bezüglich
p-p einen Wert von etwa 1/10 des Wertes der letzteren Optik auf.
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Beispiel 4
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Ein
viertes spezifiziertes Beispiel für die Abtast-/Abbildungsoptik,
die in dem erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Abtastsystem
mit zerstreutem Lichtstrahl eingesetzt werden kann, ist in 15 gezeigt.
Die Abtast-/Abbildungsoptik des vierten spezifizierten Beispiels
besteht aus einem ersten und einem zweiten Linsenelement L1 und
L2. Die Krümmungsradien
r (mm) der Oberflächen
der Linsen L1 und L2, die axialen Oberflächenabstände d (mm), die Glaswerkstoffe,
der Durchmesser der Eintrittspupille, die Wellenlänge, die
Hälfte des
maximalen Abtastwinkels, die Brechkraftverteilung der Linsen und
die Leistungsfähigkeit
der Abtast-/Abbildungsoptik sind in der nachstehenden Tabelle 5
angegeben. Die Abtast-/Abbildungsoptik des vierten Beispiels erfüllt die
obigen Formeln (1) bis (3).
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Die
Relation zwischen den fθ-Eigenschaften
und dem Abtastwinkel sowie die Relation zwischen der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und dem Abtastwinkel dieses Beispiels sind in
den 16 und 17 gezeigt.
Wie aus Tabelle 5 und den 16 und 17 entnehmbar
ist, ist dieses Beispiel in der Praxis bezüglich Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung zufriedenstellend, obschon es der Vergleichs-Abtast-/Abbbildungsoptik
etwas unterlegen ist, hingegen letzterer bezüglich der fθ-Eigenschaften überlegen
ist, das heißt
bei ersterer ist der Wert für
p-p kleiner als 1/3 bei letzterer.
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Beispiel 5
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Ein
fünftes
spezifiziertes Beispiel der Abtast-/Abbildungsoptik, die in dem
erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Abtastsystem,
welches einen zerstreuten Lichtstrahl verwendet, gebraucht werden
kann, ist in 18 gezeigt. Die Abtast-/Abbildungsoptik
des fünften
spezifizierten Beispiels besteht aus einem ersten und einem zweiten
Linsenelement L1 und L2. Die Krümmungsradien
r (mm) der Linsenoberflächen
L1 und L2, die axialen Oberflächenabstände d (mm),
die Glaswerkstoffe, der Durchmesser der Eintrittspupille, die Wellenlänge, die Hälfte des
maximalen Abtastwinkels, die Brechkraftverteilung der Linsen und
die Leistungsfähigkeit
der Abtast-/Abbildungsoptik sind in der nachstehenden Tabelle 6
angegeben. Die Abtast-/Abbildungsoptik des sechsten Beispiels erfüllt die
obigen Formeln (2) und (3), nicht jedoch die Formel (1). Außerdem ist
das Maß der
Zerstreuung der Zerstreuungsoptik größer als bei dem ersten bis
vierten Beispiel.
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Die
Relation zwischen den fθ-Eigenschaften
und dem Abtastwinkel sowie die Relation zwischen der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und dem Abtastwinkel dieses Beispiels sind in
den 19 und 20 dargestellt.
Wie aus Tabelle 6 und den 19 und 20 entnehmbar
ist, ist dieses Beispiel, wenngleich es dem ersten bis vierten Beispiel
sowohl hinsichtlich Feldkrümmung
in Hauptabtastrichtung als auch hinsichtlich der fθ-Eigenschaften unterlegen
ist, der Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik in den fθ-Eigenschaften überlegen.
Das heißt:
erfindungsgemäß können die
fθ-Eigenschaften
auch dann verbessert werden, wenn die vorgenannten Formeln (1) bis
(3) nicht sämtlich
erfüllt
sind. Wenn allerdings die Formel (1) bis (3) sämtlich erfüllt sind, läßt sich die Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung ebenso wie die fθ-Eigenschaften verbessern.
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Beispiel 6
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Ein
sechstes spezifiziertes Beispiel der Abtast-/Abbildungsoptik, die
in dem erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Abtastsystem
verwendet werden kann, in welchem die Zylinderlinse 7C und
der zylindrische Spiegel 9 zum Korrigieren von Schwankungen
in den Zeilenabständen
auf der Fläche 4 aufgrund
der Neigung der Ablenkfläche
des Dreh-Polygonspiegels 5 gemäß 2 verwendet werden. Die Krümmungsradien
r (mm) der Linsenoberflächen
L1 und L2, die axialen Oberflächenabstände d (mm),
die Glaswerkstoffe, der Durchmesser der Eintrittspupille, die Wellenlänge, die
Hälfte
des maximalen Abtastwinkels, die Brechkraftverteilung der Linsen
und die Leistungsfähigkeit
der Abtast-/Abbildungsoptik
sind in der nachstehenden Tabelle 7 angegeben, welche außerdem Daten
bezüglich
der zylindrischen Linsen 6 und 7C und des zylindrischen
Spiegels 9 enthält. Die
Abtast-/Abbildungsoptik des ersten Beispiels erfüllt die obigen Formeln (1)
bis (3).
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Die
Relation zwischen den fθ-Eigenschaften
und dem Abtastwinkel sowie die Relation zwischen der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und dem Abtastwinkel dieses Beispiels sind in
den 21 bzw. 22 gezeigt.
Wie aus der Tabelle 7 und den 21 und 22 hervorgeht,
ist dieses Beispiel, wenngleich es dem ersten bis vierten Beispiel
sowohl hinsichtlich Feldkrümmung
in Hauptabtastrichtung als auch fθ-Eigenschaften unterlegen ist,
der Vergleichs-Abtast-/Abbildungsoptik in den fθ-Eigenschaften überlegen.
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23 ist
eine Ansicht der Beziehungen zischen der Feldkrümmung in Hauptabtastrichtung
und den fθ-Eigenschaften
(Genauigkeit in den Abmessungen des Bildes) für paralleles und für divergentes
Licht.
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Ein
Ergebnis des Vergleichs der Beziehungen zwischen der Feldkrümmung in
Hauptabtastrichtung und den fθ-Eigenschaften
(Genauigkeit in den Abmessungen des Bilds) von Datenteilen für verschiedene
Abtast-/Abbildungsoptiken ist in den 23 und 24 dargestellt. 23 zeigt
das Ergebnis des Vergleichs für paralleles
und zerstreutes Licht,
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24 zeigt
das Vergleichsergebnis für
paralleles Licht, zerstreutes Licht und gebündeltes Licht. Wie aus 23 ersichtlich
ist, ist das Lichtstrahl-Abtastsystem, welches von einem zerstreuten
Lichtstrahl Gebrauch macht, dem mit parallelem Lichtstrahl bezüglich der
fθ-Eigenschaften überlegen,
obschon es diesem bezüglich
Feldkrümmung
in Hauptabtastrichtung äquivalent
oder etwas unterlegen ist. Außerdem
läßt sich
der 24 entnehmen, daß die Lichtstrahl-Abtastsysteme,
die einen zerstreuten Lichtstrahl verwenden, jenen mit gebündeltem
Lichtstrahl sowohl hinsichtlich der fθ-Eigenschaften als auch der
Feldkrümmung
in Hauptabtastrichtung überlegen
sind.
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Das
erfindungsgemäße Lichtstrahl-Abtastsystem
läßt sich
in verschiedener Weise modifizieren, ohne daß eine Beschränkung auf
die oben beschriebenen Ausführungsformen
besteht. Beispielsweise kann man die Krümmungsradien r der Linsen und
die Oberflächenabstände d (die
Abstände
zwischen den Linsen und die Dicken der Linsen) in unterschiedlicher
Weise variieren.
