DE2852798A1

DE2852798A1 - Optische abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2852798A1
Application number: DE19782852798
Authority: DE
Inventors: Kazuo Minoura; Masamichi Tateoka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1979-07-05
Also published as: US4226500A; JPS5479644A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Abtastvorrichtung, die einfach aufgebaut ist und die eine optische Vorrichtung besitzt, mit der ein weiter Bereich mit einer guten Wirkungsweise abgetastet werden kann.

Im Zusammenhang mit der Entwicklung von Vorrichtungen zur Informationsverarbeitung, bei denen ein Lichtbündel angewendet wird, sind optische Abtastvorrichtungen

•25 in den letzten Jahren in bedeutendem Maße verbessert worden. Optische Abtastvorrichtungen werden oft in Vorrichtungen zur Informationsverarbeitung eingebaut, daher sind, um die Vorrichtungen raumsparend zu machen, einfache Abtastvorrichtuhgen erwünscht, die eine ausgezeichnete

30 Wirkungsweise hinsichtlich der Bilderzeugung haben.

Aufgabe der Erfindung ist eine optische Abtastvorrichtung, die eine vereinfachte Abtastbilderzeugungslinse aufweist und raumsparend aufgebaut ist und mit deren Bilderzeugungslinse ein weiter Bereich der zu unter-

90 9827/068 3

Deutsche Bank (München) Kto.'51/6107a Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

suchenden Oberfläche mit einer guten Wirkungsweise hinsichtlich der Bilderzeugung abgetastet werden kann.

In der erfindungsgemäßen optischen Abtastvorrichtung ist mindestens eine Einzellinse, deren beide Oberflächen jeweils in eine lichtdurchlässige Zone und eine das Licht reflektierende Zone aufgeteilt sind, in einem Abtastlinsensystem angeordnet, das bei der Abtastvorrichtung verwendet wird. Im einzelnen ist

10 eine Einzellinse, die eine einer Ablenkvorrichtung gegenüberliegende Oberfläche r₁ und eine einer abgetasteten Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche r„ hat, im allgemeinen innerhalb eines Abtastlinsensystems angeordnet, das sich zwischen der Ablenkvorrichtung und der abge-

tasteten Oberfläche befindet, wobei die Oberflächen r₁ und r₂ jeweils aus einer lichtdurchlässigen Zone und einer das Licht reflektierenden Zone bestehen. Ein Lichtbündel, das durch die lichtdurchlässige Zone der Oberfläche r- in das Innere der Linse gelangt ist, wird durch die reflektierende Zone der Oberfläche r^ und dann durch die reflektierende Zone der Oberfläche r₁ reflektiert, worauf das Lichtbündel durch die lichtdurchlässige Zone der Oberfläche r₂ hindurch aus

der Linse heraustritt.
25

In der erfindungsgemäßen, optischen Abtastvorrichtung kann die optische Achse der Einzellinse zu einer Ablenkfläche, die mit der Zeit durch das mittels der Ablenkvorrichtung abgelenkte Lichtbündel gebildet wird, parallel sein oder mit dieser einen vorbestimmten Winkel bilden.. Im letztgenannten Fall, d. h.,wenn die optische Achse mit der Ablenkfläche einen vorbestimmten Winkel bildet, ist die Fläche, die durch das Bündel gebildet wird, das die Einzel-

]inse verläßt, im allgemeinen konisch. Um die konische

Abtastfläche, die durch die Einzellinse erzeugt wird, zu korrigieren, wird daher die Fläche des in die Einzellinse eintretenden Bündels konisch gemacht, um die durch die Einzellinse erzeugte, konische Abtastfläche aufzuheben bzw. auszugleichen, oder es werden zwei oder mehr solcher Einzellinsen angeordnet, um den durch die einzelnen Einzellinsen hervorgerufenen, konischen Effekt aufzuheben, so daß das Bündel, durch das die abzutastende Oberfläche schließlich abgetastet wird, planar sein kann. Außerdem kann die optische Achse einer üblichen Linse, die zusammen mit der Einzellinse verwendet wird, von der optischen Achse der Einzellinse verschieden sein, selbst wenn sie mit der letztgenannten Linse koaxial ist.

Bei der erfindungsgemäßen, optischen Abtastvorrichtung kann die in der vorstehend beschriebenen Abtastbilderzeugungslinse enthaltene Einzellinse im Hinblick auf die Korrektur von Abbildungsfehlern wünschenswerterweise eine Plankonvexlinse, deren konvexe Oberfläche der abgetasteten Oberfläche gegenüberliegt, oder eine Meniskuslinse sein, deren konvexe Oberfläche ebenfalls der abgetasteten Oberfläche gegenüberliegt.

25 Außerdem hat die bei der erfindungsgemäßen,

optischen Äbtastvorrichtung in der Abtastbilderzeugungslinse enthaltene Einzellinse im Unterschied zu den üblichen Linsen,, die nur lichtdurchlässige Oberflächen

haben, auch reflektierende Oberflächen, wodurch das on ^ou Phänomen auftritt, daß ein Lichtbündel in einer zur

Einfallsrichtung entgegengesetzten Richtung durch die Linse läuft. Dies ist gleichbedeutend mit der Tatsache, daß das Lichtbündel durch ein Medium mit dem Brechungsindex -N läuft (N ist der Brechungsindex der Bilder-

zeugungslinse). Solch ein negativer Brechungsindex

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1 ist eine physikalische Größe, die man in einem üblichen Linsensystem nicht erhalten könnte, und eine solche Linsenkonstruktion führt zu einem ausgezeichneten Effekt in bezug auf die Korrektur von Abbildungsfehlern. 5 Außerdem führt eine solche Linsenkonstruktion dazu,

daß man eine Linearität und eine gleichmäßige Geschwindigkeit des Abtastbündels auf der abgetasteten Oberfläche erhält, während es bei der Korrektur durch übliche, lichtdurchlässige Einzellinsen schwierig war, solche 10 Ergebnisse zu erzielen.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1(A), (B) und (C) zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abtastbilderzeugungslinse.

Fig. 2 erläutert die erfindungsgemäße Abtastbilderzeugungslinse.

In den Fig. 3(A), (B), (C), (D) und (E) werden
die Beziehungen zwischen Veränderungen in der Form von erfindungsgemäßen

Abtastbilderzeugungslinsen und ver

schiedenen Abbildungsfehlern erläutert.

In den Fig. 4(A), (B), (C), (D) und (E) werden

die Beziehungen zwischen Veränderungen

™ in der Form der üblichen Einzellinse

und verschiedenen Abbildungsfehlern
erläutert.

909fl?7/nßß3

1 Die Fig. 5(A) und (B) und 6(A) und (B) zeigen

weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abtastbilderzeugungslinse.

In Fig. 7 wird der in den Fig. 5(A) und 6(A) gezeigte Strahlengang erläutert.

Die Fig. 8(A) und (B) zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen, opti

schen Abtastvorrichtung.

In Fig. 9 wird die Linearität des Abtastbündels auf der abgetasteten

Oberfläche bei einer Ausführungs

form der erfindungsgemäßen Abtastbilderzeugungslinse erläutert.

In Fig. 10 wird gezeigt, in welcher Weise 20 die Größe eines drehbaren Poly

gonspiegels von dem einfallenden Strahl abhängt.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ■25 werden nachstehend näher erläutert. Die Fig. 1(A), (B) und (C) zeigen eine Ausführungsform der bei dem Bilderzeugungslinsensystern der erfindungsgemäßen, optischen Abtastvorrichtung verwendeten Einzelabtastlinse. Fig. 1(A) ist eine perspektivische Ansicht der Linse. Fig. 1(B) ist eine von der Seite der Oberfläche r^ aus gesehene und Fig. 1(C) ist eine von der Seite der Oberfläche r~ aus gesehene Vorderansicht der Linse. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, besitzt die Einzelabtastlinse 1 die Oberflächen r. und r_o. Die Oberfläche r.

ist in zwei Teile, eine lichtdurchlässige Zone 2 und

909827/G6S3

eine das Licht reflektierende Zone 3, aufgeteilt, und auch die Oberfläche r~ ist in zwei Teile aufgeteilt, nämlich in eine lichtdurchlässige Zone 5 und in eine das Licht reflektierende Zone 4. Bei dieser Ausführungsform steht die lichtdurchlässige Zone 2 der Oberfläche r.. der reflektierenden Zone 4 der Oberfläche r„ gegenüber, während die reflektierende Zone 3 der Oberfläche r.. der lichtdurchlässigen Zone 5 der Oberfläche r_? gegenübersteht.

In Fig. 2 wird gezeigt, auf welche Weise ein Lichtbündel durch die Linse 1 von Fig. 1 läuft. Das einfallende Licht I tritt zuerst in die lichtdurchlässige Zone 2 der Oberfläche r.. ein, wo es gebrochen und durchgelassen wird, bis es die reflektierende Zone 4 der Oberfläche r2 erreicht. Dort wird das Licht reflektiert, wonach es durch die reflektierende Zone 3 der Oberfläche r.. wieder reflektiert und zu der lichtdurchlässigen Zone 5 der Oberfläche r₂ geleitet wird, wo es gebrochen

20 und durchgelassen wird. In Fig. 2 wird mit S die Eintrittspupille der Linse 1 , mit t. die axiale Entfernung zwischen der Eintrittspupille S und der Oberfläche r* und mit d die axiale Dicke der Linse 1 bezeichnet.

Die Petzval-Summe P einer solchen Linse 1, ein Aberrationskoeffizient, der zur Bildfeldwölbung in Beziehung steht, ist

*o - ¹^ < H₇ " ίς > CD,

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wobei N der Brechungsindex der Linse 1 ist und R. bzw. R~ die Krümmungsradien der Oberflächen r₁ bzw. r₂ sind. In Gleichung (1) gilt für den Brechungsindex N des Linsenmaterials im allgemeinen 1,4 4 N < 1,9, und daher gilt

P έ o,

wenn 10

(1 L ) Jk.

■* Ό Ti ' ^^

Im Gegensatz dazu wird die Petzval-Summe P einer Einzellinse, deren einander gegenüberliegende Oberflächen anders als bei der Linse 1 nur als lichtdurchlässige Oberflächen ausgebildet sind, ausgedrückt durch

ρ ₌ NzI ,1.-1

O N ^R1 ^R

Wenn in Gleichung (2)

(1-1)^0, ¹

so gilt P — O, was zum erfindungsgemäßen Fall entgegengesetzt ist.

Im Fall einer lichtdurchlässigen Einzellinse ist der Krümmungsradius R jeder Oberfläche

_N · (N-1) (3)

909827/0683

wenn die Petzval-Summe P = O und wenn R- = R^ (=R), wobei f die Brennweite und d die Dicke der Linse ist.

Wie aus Gleichung (3) hervorgeht, ist der Krümmungsradius R jeder Oberfläche klein, wenn die Linse eine kleine Dicke d hat. Zum Beispiel ergibt sich aus Gleichung (3) R= -32, wenn die Brennweite f = sowie N = 1,8 und d = 10.

Im Gegensatz dazu ist im erfindungsgemäßen Fall, wenn die Petzval-Summe P =0 und wenn R₁ = R2 (=R) aus Gleichung (1), der Krümmungsradius R jeder Oberfläche durch

2 /Id(N-D

' ,

3N-

gegeben, worin d vom Standpunkt der Linsengestaltung im Vergleich mit f, der Brennweite dieser Linse, oder mit R ausreichend klein ist. Wenn man daher in Betracht zieht, daß d ausreichend klein ist, und für den in

Gleichung (4) mit +_ versehenen Nenner das Vorzeichen - wählt, wird Gleichung (4) angenähert zu

R ~/ ^d<f './3N² - 2N + 3 (5)

N
30

909827/0683

Zum Beispiel gilt R=+ 123, wenn f = 300, N= 1,8 und d = 1O. Dieser Wert beträgt etwa das 3,8-fache des Krümmungsradius .der üblicherweise verwendeten Einzellinse für den Fall, daß deren Petzval-Summe Null ist.

Im allgemeinen sieht man, wenn Gleichung (5) mit Gleichung (3) verglichen wird, welches Vielfache des Krümmungsradius der üblicherweise verwendeten Linse der Krümmungsradius der erfindungsgemäßen Linse darstellt. Das heißt, daß der Krümmungsradius der erfindungsgemäßen Linse das

J 3N²-2N+3 __fache

is ^N-r

des Krümmungsradius der üblichen Linse ist.

Zum Beispiel beträgt der Krümmungsradius der

erfindungsgemäßen Linse etwa das 5,2-fache, wenn N = 1,5,

und etwa das 3,8-fache, wenn N = 1,8. Selbst wenn der Brechungsindex der üblichen Linse den Wert 1,8 und .der Brechungsindex der erfindungsgemäßen Linse den Wert 1,5 hat, beträgt der Krümmungsradius der erfindungsgemäßen Linse etwa das 3,2-fache des Krümmungsradius der üblichen Linse.

Die Erfindung hat daher den Vorteil, daß der Krümmungsradius groß sein .kann,und dies ist vorteilhaft für die Korrektur von Koma und Astigmatismus.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 wird nachstehend näher erläutert, daß sich Koma und Astigmatismus verschlimmern, wenn der Krümmungsradius kleiner ist. _,. Die Fig. 3 (A) bis 3 (E) zeigen Kurven von verschiedenen Aberrationskoeffizienten für Veränderungen in der Form

909827/0683

des erfindungsgemäßen Linsensystems mit der Brennweite 300. Die Abszisse stellt die Krümmung (1/R₁) der Oberfläche r~ (der ersten Oberfläche) dar, während die Ordinate die Werte der verschiedenen Aberrationskoeffizienten für den Fall darstellt, daß das Linsensystem die Brennweite 1 hat. In diesen Figuren wird mit II die Koma, mit III der Astigmatismus, mit P die Petzval-Summe und mit V der Verzeichnungsaberrationskoeffizient bezeichnet. In den Figuren 3(A) bis 3(E)

10 hat die Dicke d der in Fig. 2 gezeigten Linse den

Wert 10. Die verschiedenen, vorstehend erwähnten Abbildungsfehler II, III, P und V werden durch die Lage der Eintrittspupille variiert. Die Fig. 3(A), 3(B), 3(C), 3(D) und 3(E) zeigen die Veränderungen verschiedener Abbildungsfehler bei Veränderungen in der Form, wenn t.. = -30, t.. = -60, t. = -90, t.. = -120 bzw. t₁ = -150, wobei t.. der axiale Abstand zwischen der Eintrittspupille S und der Linse ist. Die in der Richtung von der Oberfläche r.. der Linse zur Eintrittspupille

20 s gemessenen Werte von t.. werden dabei als negative Werte angegeben.

Die Fig. 4(A) bis 4(E) zeigen Veränderungen bei verschiedenen Abbildungsfehlern in Abhängigkeit

von der Veränderung in der Form der üblichen, lichtdurchlässigen Einzellinse mit der Brennweite 300. Wie in Fig. 3 hat die Dicke d der Linse den Wert 10, und die Fig. 4(A)₁- 4(B), 4(C), 4 (D) bzw. 4 (E) entsprechen t₁ = -30, t₁ = -60, t₁ = -90, t₁ = -120 bzw.

³⁰ t₁ = -150.

Wenn man die in den Fig. 3(A) bis 3(E) gezeigten Abbildungsfehler der erfindungsgemäßen Einzellinse mit den in den Fig. 4(A) bis 4(E) gezeigten Abbildungs-

fehlern der üblichen Einzellinse vergleicht, so stellt

909827/0 68

man fest, daß die Koma II und der Astigmatismus III in der erfindungsgemäßen Linse besser sind als in der üblichen Einzellinse, wenn die Petzval-Summe P in der Nähe von Null liegt. Das heißt, daß bei der erfindungsgemäßen Linse auch die Koma II und der Astigmatismus III gut korrigiert werden, wenn die Petzval-Summe P gut korrigiert ist. Bei der erfindungsgemäßen Linse ist insbesondere der Astigmatismus besser als bei der bekannten Linse, und es ist möglich, eine weitere Bildebene (Blickfeld) mit einer guten Wirkungsweise abzutasten.

Das in Fig. 2 gezeigte System, bei dem das einfallende Licht I durch die lichtdurchlässige Zone 2

15 der ersten Oberfläche gebrochen und durch die

reflektierende Zone 4 der zweiten Oberfläche reflektiert und dann durch die reflektierende Zone 3 der ersten Oberfläche reflektiert und schließlich durch die lichtdurchlässige Zone 5 der zweiten Oberfläche gebrochen

20 und nach außen gelassen wird, kann entwickelt werden, wie es nachstehend in Tabelle 1 gezeigt wird.

Tabelle 1

Zone Krümmungsradius Entfernung zwischen Brechungs-

Nr. den Zonen index

(Eintrittspupille) ,

^{2 R}1 d N

* ^R2 -d -N

^{5 R}1 d N

^{5 R}2 ' 1,0 (außerhalb der Linse)

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1 Die Fig. 3(A) bis 3 (E), die schon beschrieben worden sind, zeigen die Koma, den Astigmatismus, die Petzval-Summe und die Verzeichnungsaberration eines solchen äquivalenten Linsensystems, die gegen eine 5 Veränderung von R₁ aufgetragen sind.

Wenn in dem. vorstehend beschriebenen Linsensystem die Brennweite des gesamten Systems, der Krümmungsradius R₁ der ersten Oberfläche, die Dicke der Linse und der Brechungsindex N der Linse festgelegt sind, wird der Krümmungsradius R~ der zweiten Oberfläche in Übereinstimmung mit diesen Daten festgelegt.

Die nachstehende Tabelle 2 zeigt die Konstruktionsarten von Ausführungsformen der Erfindung und die Aberrationskoeffizienten (I: sphärische Aberration, II: Koma, III: Astigmatismus, P: Petzval-Summe, V: Verzeichnungsaberration), für den Fall, daß die Petzval-Summe einen relativ kleinen Wert hat. Bei all diesen Ausführungsformen hat die Brennweite den Wert 300. Fig. 5(A) zeigt den Strahlengang in einer 14. Ausführungsform, und Fig. 5(B) zeigt die Abbildungsfehler bei dieser Ausführungsform, während Fig. 6(A) den Strahlengang in einer 31. Ausführungsform und Fig. 6(B) die Abbildungsfehler in dieser Ausführungsform zeigt. Der in den Fig. 5(A) und 6(A) gezeigte Strahlengang ist ein Querschnitt durch den in Fig. 7 gezeigten Strahlengang.

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Tabelle 2 - (1)

Parameter
Ausfuhrungsform Nr.
1

4
5
6
7
8
9

ee 10

11
12
13
14
15
16
17
18

30 30 30 30 60 60 60 60 90 90 90 90 120 120 120 120 150 150

- 66,667

100,00

-200,00

- 66,667

-100,00 ■200,

OO

- 66,667

100,00

200,00

- 66,667

-100 ,00

■200₍00 00

66_;667

100,00

R2
74^786

-^ 103! 04

- 178/70
-1.04 4_;3

74,786

- 103,o4

- 178,70

-1*044,3
74_;786

- 10 3,04

- 178,70
-1.044 ,3

74,786

- 103,04

- 178,70
-1.044 3

74^786
■ 103,04

10

10 10 10 10 10

1.5

^X/5

1/5

1,5 1.5

4^36 3,14

2/84 4,36 3 ,14 l_;04 2,84

4,36

3 ₍. 14 1,04 2,84

4,36

3,14 1,04 2,84

4,36

II

-Ο/61
-1,14

-0,78

-0,32
-0,70

-0,89

-0,68.
-0,04

-0,27

-O₇ 58

-0,57
-0,24

0,17
-0.27
-0,47

0,53

o, 61

III

0,10 0/28

-1.21 0,50

0,75 0,00

O₁ 09 0,29

o,6o -0,03

-0 01 0,15 0,48

-0,01 -0, 01

ο, 06 0,37

0,07

P 0,49

0,09

'-0,18

-O₁

0,

0,09 -Ο/18

0,49 0,09

0,

-0,29 ,49

0,09 -0,18 ■0,29

0/02

0,11

π τ> Ο,"- IsJ

Ov 3.2 4rt

0,08 0,18 OO

0, 0,49

' Ul

0,

0,20

0,36

0 , 6 L'

0/17 0

0,38 0,72

0,06 0,09

0, 0,21

Tabelle 2 - (2)

Parameter	ti	Rl	1*2	70	d	N	I	l'l	II	III	P	0	V	OO
Ausführungsform Nr.	150	-200/00	- I78,	3	10	¹Z 5	3,	0'i	0,05	0,0't	-0/18	0	/ 37	tn
20	150		-1. 0 k k	82	10	1,5	1,	91	'-0,37	0,29	-0/29	0	/79
21	30	-10C,00	- IU,	kl	20	¹Z 5	¹I	32	-O_;57	0,15	0,39	0	,03
22	30	-200.00	- 189/	k	20	1/5	²r	98	-O/9'i	O/'H	-0,08	0	.21	I
23	30	I i 0°	-I.038,	82	20	1,5	°r	91	-0,72	0/68	-0,29	0	/39	ON. I
CD²⁴	60	-100,00	- 114,	kl	20	1, 5	¹I	32	-0,37	o, 05	0,39	0	,¹⁰
S 25	60	-200 00	- 189/	k	20	1,5	²/	98	-0,71	0/ 2k	-0,08.	0	,30
M 26	60	of	-I.O38	82	20	1,5	Ο,	91	-0,62	0,55	-0,29	0
> 27	90	-100,00		kl	20	!,5	1,	32	-0.I8	-0_;00	0/39	0	, 15
S²S	90	-200,00	- 189/	k	20	1,5	²/	98	-0/*8	0, 12	-O₁OO	0
^W 29	90	oP	-1.038/	82	20	1/5	0,	91	-0.52	0, Vt	-o, 29	0	,66	LJ U)
30	120	-100,00	- Hk,	kl	■ 20	1,5	1,	32	0,01	-O₁ 02	Ο, 39	0	,1«	cn
31	120	-200,00	- 189,	k	20	¹^	²I	98	-0,25	0,05	-0, 08	0	,3«>
32	120	00	-I.038/	82	20	1/5	0,	91	-0,'12	0,3't	-0/ 29	0	.75
33	150	-100/00	- 13Λ, 1	kl	20	!/5	1,	32	0, 20	0, 00	Ο, 39	0	''2
34	150	-200 00	- 189/	k	20	1,5	2.	98	-0, 02	0, 02	-Ο,ΟΟ	ΰ	,36
35	150	OO	-I.038,	20	1,5	0.	-0 32	0 27	-0/29	.81

Das Linsensystem für die Bilderzeugung, das bei der erfindungsgemäßen, optischen Abtastvorrichtung verwendet wird, enthält mindestens eine Einzellinse, die reflektierende und lichtdurchlässige Oberflächen wie vorstehend beschrieben aufweist, und es können zwei oder mehr solcher Einzellinsen verwendet oder mit anderen, üblichen lichtdurchlässigen Linsen kombiniert werden. In diesem Fall können alle Linsen, die das Linsensystem für die Bilderzeugung bilden , auf einer gemeinsamen optischen Achse oder auf verschiedenen optischen Achsen angeordnet sein.

In der Einzellinse, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt wird, wird die Anordnung des einfallenden Bündels I und der Einzellinse zueinander hinsichtlich der Bewirkung einer Vielzahl von Reflexionen innerhalb der Linse zu einem Problem. In einem ersten Fall, wie er in Fig. 2 gezeigt wird, kann man das einfallende

Bündel I so in die Einzellinse eintreten lassen, daß ο

20 es mit der Linse 'einen vorher festgelegten Winkel

bildet, d. h., man kann das Bündel schräg in die Einzellinse eintreten lassen. Die Fläche, die dann durch das Bündel gebildet wird, das die Einzellinse verläßt, wird konisch. Daher werden, um die konische Fläche zu korrigieren, mehrere solcher Einzellinsen vorgesehen, so daß die durch eine erste Einzellinse erzeugte, konische Fläche durch eine entgegengesetzte konische Fläche aufgehoben bzw. ausgeglichen wird, die man durch eine andere Einzellinse erzeugen läßt, die in größerer Nähe

^ου zu der abgetasteten Oberfläche vorgesehen ist als die erste Einzellinse. Alternativ ist es möglich, daß man das einfallende Bündel I auf einer kpnischen Fläche in die Einzellinse eintreten läßt, damit diese konische Fläche durch eine konische Fläche korrigiert wird, die

von der Einzellinse erzeugt wird. In einem zweiten Fall

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- 18 - OQ CO 7QQ B 9346

1 kann man das einfallende Bündel I parallel zur optischen Achse der Einzellinse in die Einzellinse eintreten lassen. In diesem Fall kann das durch die Oberfläche r~ reflektierte Bündel, wenn man die Dicke d der Einzel-5 linse berücksichtigt, durch die Oberfläche v. wieder reflektiert werden- Natürlich kann das mit der erfindungsgemäßen, optischen Abtastvorrichtung verwendete Linsensystem in der Regel in irgendeiner Lage in irgendeiner Abtastvorrichtung angeordnet sein.

Fig. 8(A) ist eine perspektivische Ansicht, in der

eine Ausführungsform der optischen Abtastvorrichtung, bei der das erfindungsgemäße Linsensystem verwendet wird, schematisch dargestellt ist. Das von einer nicht

15 gezeigten Lichtquelle ausgehende, einfallende Bündel I wird durch einen drehbaren Polygonspiegel 11, der sich um eine Drehachse 14 dreht, abgelenkt, tritt in das erfindungsgemäße Linsensystem 12 ein und wird wiederholt durchgelassen und reflektiert, worauf es über ein

lichtempfindliches Material 13 zur Abtastung gelangt.

In diesem Fall tritt das einfallende Bündel I_Q, wie in Fig. 8(B) gezeigt wird, bei der es sich um eine Querschnittsansicht handelt, die Fig. 8(A) entspricht, so ein, daß es mit der Drehachse 14 des drehbaren Polygonspiegels einen Winkel CO bildet; die optische Achse 15 des Linsensystems 12 bildet mit der vorstehend erwähnten Drehachse 14 einen Winkel ß, und für den Winkel If, der zwischen dem durch den drehbaren Polygonspiegel

30 reflektierten Bündel I ' und der optischen Achse 15 gebildet wird, gilt v* = K - (öl/+ ß) . Das einfallende Bündel I oder die optische Achse des Linsensystems 12 werden deshalb so geneigt, weil es dadurch erleichtert wird, das Bündel so aufzutrennen, daß an jeder licht-

35 durchlässigen oder reflektierenden Oberfläche des Linsen-

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systems .12 nur eiji/Bündel· hindurchgelassen bzw. reflektiert wird. Ein weiterer Grund besteht darin, daß es bekannt ist, daß das abgelenkte Bündel I ' eine konische Abtastkurve bildet, und daß es durch geeignete Wahl des Winkels I^ , der zwischen dem abgelenkten Bündel I ! und der optischen Achse 15 gebildet wird, in bezug auf den vorstehend erwähnten Einfallswinkel Ch möglich ist, die Abtastlinie auf dem lichtempfindlichen Material 13 geradlinig zu machen,' wenn das einfallende Bündel I in einem solchen Winkel Φ zu der Drehachse eintritt.

Wenn z. B. der Abstand zwischen dem ablenkenden Punkt, auf dem drehbaren Polygonspiegel und der ersten Oberfläche der Linse 12 in horizontaler Richtung (der

15 zu der Rotationsachse 14 rechtwinkligen Richtung)

I ist, hat die Abtastlinie auf der in einem horizontalen Abstand (J" = 300,92 von dem ablenkenden Punkt angeordneten Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 13 die in Fig. 9 gezeigte, gute Linearität, wenn folgendes gilt: i= 86, 31; O/ = 75 ^ö; β = 85 ° und ^ = 20 °, und wenn die Linse folgende Konstruktion hat: R₁ = -739,369, R₂ =-384,8753, d = 14,78738 und N = 1,5. In Fig. 9 stellt die Abszisse φ den Rotationswinkel des drehbaren Polygonspiegels dar, während die

.25 Ordinate Ay" den Betrag der Abweichung in senkrechter Richtung zwischen der Abtastrichtung auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials und der Abtastposition darstellt.

¹^" Wenn man einen drehbaren Polygonspiegel als Ablenkvorrichtung einsetzt, wie in Fig. 8(A) gezeigt wird, führt ein einfallendes Bündel I_Q, das in einer Ebene eintritt, in der die optische Achse der Linse enthalten ist, zu einer Minimalisierung der Größe des

. drehbaren Polygonspiegels, was wiederum zu dem Effekt

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■²°- 28S2798 ^B9346

1 führt, daß die Abtastung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.

Zum Beispiel hat der Durchmesser φ des Umkreises 5 eines drehbaren Polygonspiegels mit N Oberflächen,

durch den ein einfallendes Bündel mit dem Durchmesser 5 abgelenkt wird, ohne durch die Spiegeloberfläche in eine falsche Richtung gelenkt zu werden, den in Tabelle 3 gezeigten Wert. In der Tabelle bezieht sich der Durchmesser X auf den Umkreis des erfindungsgemäß

eingesetzten Polygonspiegels, während Y den Durchmesser des Umkreises in Abhängigkeit von der Anzahl N der Oberflächen des Polygonspiegels für den Fall zeigt, daß die zwischen dem einfallenden Bündel I und den

abgelenkten Bündeln I₁ und I₂ im effektiven Ablenkbereich gebildeten Winkel 65 ° bzw. 115 ° betragen, wie es in Fig. 10 gezeigt wird.

Tabelle 3

_N

(Anzahl der Flächen
des Polygonspiegels) X Y

8 29 40

12 115 162

Wie man in Tabelle 3 sehen kann, kann im erfindungsgemäßen Fall der Durchmesser des Umkreises 30 des drehbaren Polygonspiegels außerordentlich klein gestaltet werden.

Nachstehend wird die Verzeichnung in der Abtastrichtung näher erläutert. Die Verwendung einer f-e-Linse als Abtastlinse, die den Zweck hat, unter

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Anwendung eines mit einer gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit gedrehten Spiegels eine Abtastung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit zu gewährleisten, ist bekannt. Es ist auch bekannt, daß bei dieser f-e-Linse der Verzeichnungsaberrationskoeffizient V den Wert 0,66667 hat.

Bei den Ausführungsformen 16, 20, 29, 32 und 35 der erfindungsgemäßen Linse hat der Verzeichnungsaberrationskoeffizient annähernd den gleichen Wert wie bei der f-e-Linse.

Der Verzeichnungsaberrationskoeffizient der in

Fig. 8(A) gezeigten Ausführungsform beträgt 0,65702,

15 und das Bündel bewegt sich mit einer im wesentlichen

gleichmäßigen Geschwindigkeit über das lichtempfindliche Material 13.

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Claims

TQ,. \£ ■ Patentanwälte: GO Dipl. -Chem. G. Bühling RUPE - Pellmann DlpHna. R. Kinne 9859798 Dipl.-Ing. R Grupe L W V 4, I * 9 Dipl.-Ing. B. Pellmann Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 6. Dezember 1978 B 9346/Canon case 753 Patentansprüche

1. Optische Abtastvorrichtung mit einer Ablenkvorrichtung (11) zur Ablenkung eines Lichtbündels (I ) in einer vorbestimmten Richtung, gekennzeichnet durch eine in der optischen Abtastvorrichtung angeordnete optische Abtastbilderζeugungsvorrichtung (12), die mindestens eine Einzellinse (1) aufweist, deren beide Oberflächen (r.. , r₂) jeweils in eine lichtdurchlässige Zone (2, 5) und eine das Licht reflektierende Zone (3, 4)

20 aufgeteilt sind.

2. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkfläche, die durch das mittels der Ablenkvorrichtung (11) abgelenkte Bündel gebildet wird, planar ist und daß die Ablenkfläche zu der optischen Achse der Einzellinse (1) parallel ist.

3. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das mittels der Ablenkvorrichtung (11) abgelenkte Bündel gebildete Ablenkfläche planar ist und daß. die Ablenkfläche einen bestimmten Winkel mit der optischen Achse der Einzellinse (1) bildet.

XI

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4. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der optischen Bilderzeugungsvorrichtung zwei oder mehr Einzellinsen (1) angeordnet sind und daß die konische Abtastfläche des durch die erste Einzellinse erzeugten Lichtbündels durch eine andere Einzellinse so korrigiert wird, daß eine flache bzw. ebene Abtastfläche gebildet wird.

5. Optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das mittels der Ablenkvorrichtung (11) abgelenkte Bündel (I') gebildete Ablenkfläche konisch ist und daß diese konische Ablenkflache durch die Einzellinse (1), die in der optischen Bilderzeugungsvorrichtung (12) enthalten ist, so korrigiert wird, daß eine flache bzw. ebene Abtastfläche entsteht.

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