DE3939832A1 - Kontrolleinrichtung zur verwendung mit einer optischen abtastvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontrolleinrichtung zur Verwendung mit einem optischen Abtastsystem, wie beispielsweise einem Laserdrucker, der mittels einer Abtastung mit Laserlicht Muster zeichnet. Diese Einrichtung wird dazu verwendet, die Abtastposition mittels eines Lichtstrahls zu erfassen.

Bei bekannten Abtastmuster-Zeichenvorrichtungen, wie beispielsweise Laserdruckern, wird ein Fotodetektor im optischen Abtastsystem an einer Position vorgesehen, die optisch mit der Zeichenfläche konjugiert ist und die in Richtung der Strahlaufzeichnung vor letzterer angeordnet ist, und das vom Fotodetektor beim Überstreichen desselben durch den Lichtstrahl erzeugte Ausgangssignal wird als vertikales Synchronisiersignal für das optische Abtastsystem zur Steuerung der Betriebsvorgänge, beispielsweise einer LESE-Steuerung, verwendet.

Diese Anordnung ist jedoch nicht in der Lage, eine hohe Genauigkeit einer Musterzeichnung zu erzielen, bedingt durch das Fehlen jeglicher Korrekturweise für die zeitliche Steuerung der Musterzeichnungsvorgänge innerhalb eines Abtastfeldes oder Teilfeldes, um beispielsweise Schwankungen in der Drehzahl der Systemmotoren zu korrigieren.

Zur Lösung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, daß ein Kontrollstrahl zusätzlich zum Musterzeichnungsstrahl verwendet wird, um eine gleichzeitige Abtastung mit dem Musterzeichnungsstrahl durchzuführen. Die Position der Abtastung mit dem Kontrollstrahl wird an einer Position erfaßt, die optisch mit der Zeichenfläche äquivalent (konjugiert) ist, um eine konstante Erfassung der Position zu gewährleisten, wo der Zeichnungsstrahl ein Muster auf der Oberfläche beschreibt.

Beim bekannten Verfahren werden jedoch der Musterzeichnungsstrahl und der Kontrollstrahl in verschiedenen Richtungen in eine Ablenkvorrichtung und eine Abtastlinse projiziert, so daß die beiden Strahlen räumlich isoliert sind, wobei der Kontrollstrahl durch einen Spiegel reflektiert wird, um in ein Erfassungssystem geführt zu werden. Wegen dieser Anordnung kann, falls der Unterschied in der Einfallsposition in die Abtastlinse, beispielsweise eine nachteilige Wirkung, wie einen Betriebsfehler veranlaßt, die Position der Abtastung durch den Musterzeichnungsstrahl nicht korrekt aus der Position des Kontrollstrahls erfaßt werden, was ein wesentliches Problem darstellt, falls die Muster mit hoher Genauigkeit geschrieben werden müssen.

Im Hinblick auf vorstehend beschriebene Umstände liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kontrolleinrichtung zu schaffen, die eine korrekte Erfassung der Musterzeichnungsposition gewährleistet, indem die bestmögliche Übereinstimmung zwischen den Bedingungen des Musterzeichnungsstrahls und einem Kontrollstrahl erzielt wird, und diese Strahlen aus einer gemeinsamen Lichtquelle abgetrennt werden. Ferner können die beiden Strahlen in eine Ablenkeinrichtung und eine Abtatlinse in gleicher Richtung projiziert werden.

In einer erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung, die die vorstehend aufgeführte Aufgabenstellung löst, wird der aus einer Laserlichtquelle austretende Lichtstrahl mittels eines Strahlenteilers in einen Musterzeichnungsteilstrahl und einen Kontrollteilstrahl geteilt. Die Richtungen der beiden Teilstrahlen werden mittels eines Phasenschiebers gedreht, so daß sie sich unter einem rechten Winkel schneiden. Die beiden Teilstrahlen werden mittels eines ersten polarisierenden Strahlenteilers zu einem einzigen Strahl im gleichen optischen Strahlengang zusammengesetzt. Der einzige zusammengesetzte Strahl wird mit einer Ablenkeinrichtung abgelenkt und durch Durchtritt durch eine Abtastlinse konvergiert. Der Strahl wird mittels eines zweiten polarisierenden Strahlenteilers erneut in den Musterzeichnungsstrahl und den Kontrollstrahl getrennt, und der Musterzeichnungsteilstrahl wird zur Zeichenfläche gerichtet, während der Kontrollteilstrahl zu einem Kontroll-Detektorsystem gerichtet wird.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, ist die erfindungsgemäße Kontrolleinrichtung derart aufgebaut, daß die Polarisationsrichtung dazu verwendet wird, den Lichtstrahl in einen Musterzeichnungsteilstrahl und einen Kontrollteilstrahl zu trennen und diese zu einem einzigen Strahl zusammenzusetzen oder umgekehrt. Infolgedessen können die beiden Teilstrahlen derart gesteuert werden, daß sie in eine Ablenkeinrichtung und eine Abtastlinse in der gleichen Richtung projiziert werden, was wirkungsvoll die Versetzung zwischen dem Musterzeichnungs- und dem Kontrollstrahl verringert, die wegen Faktoren, wie beispielsweise Schwankungen in der Wirkungsweise der Linse, auftreten kann. Somit kann die Position der Abtastung durch den Musterzeichnungsteilstrahl korrekt aus der Position des Kontrollteilstrahles erfaßt werden, womit verschiedene Korrekturweisen in einem Abtastfeld oder Teilfeld mit hoher Genauigkeit erzielt werden können.

Ferner wird die Position des Musterzeichnungsteilstrahles konstant erfaßt, so daß eine ungleichförmige Drehung der Motoren auf Echtzeitbasis kompensiert werden kann, selbst wenn die Abtastlinse eine hohe Linearität bezüglich der Ablenkeigenschaften der Ablenkeinrichtung hat. Dies verhindert wirksam eine Verschlechterung der Musterzeichnungs-Kenndaten.

Zusammenfassend wird die eingangs genannte Aufgabenstellung durch eine Kontrolleinrichtung zur Verwendung mit einer optischen Abtastvorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch:
eine Strahlenteileranordnung, um einen Lichtstrahl aus einer Laserlichtquelle in mindestens einen Zeichnungsmusterteilstrahl und einen Kontrollteilstrahl aufzuteilen;
einen im optischen Strahlengang von mindestens einem der Teilstrahlen angebrachten Phasenschieber, um die relativen Polarisationsrichtungen des mindestens einen Zeichnungsmusterteilstrahls und des Kontrollteilstrahls zu drehen, so daß die Polarisationsrichtungen der Teilstrahlen rechtwinklig zueinander sind;
einen ersten polarisierenden Strahlenteiler zum Zusammensetzen des mindestens einen Zeichnungsmusterteilstrahls und des Kontrollteilstrahls zu einem einzigen zusammengesetzten Strahl im gleichen optischen Strahlengang; und
einen zweiten polarisierenden Strahlenteiler, um den einzigen zusammengesetzten Strahl, nachdem er durch eine Abtastlinse hindurchgetreten ist und durch eine Ablenkeinrichtung der optischen Abtastvorrichtung abgelenkt wurde, erneut in mindestens einen gegen eine Zeichenfläche gerichteten Zeichnungsmusterteilstrahl und einen gegen ein Kontroll-Detektorsystem gerichteten Kontrollteilstrahl aufzuteilen.

In den Zeichungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Laserfotoplotters, der eine Zeichenfläche-Einstelleinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aufweist;

Fig. 2 eine Vorderansicht des gleichen Laserfotoplotters;

Fig. 3 einen Grundriß des gleichen Laserfotoplotters;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Aufbau der optischen Elemente angibt, die im Laserfotoplotter nach Fig. 1 verwendet werden;

Fig. 5 und 6 Darstellungen der Anordnung der Prismen, die bei der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung verwendet werden können;

Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung des Aufbaus des f theta-Linsenträgers, der im Fotoplotter gemäß Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 8 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Autofokus (AF)-Detektoreinheit, die bei der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 9 einen Grundriß der Fig. 8, gesehen mit Blick in die Zeichenebene;

Fig. 10 einen teilweise weggebrochenen Grundriß der Kontroll-Detektoreinheit, die bei der vorstehenden Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;

Fig. 11 eine Seitenansicht der Fig. 10, gesehen in Richtung eines Pfeils A;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Rahmenelementes;

Fig. 13 eine vergrößerte Teilansicht der Fig. 10, und

Fig. 14 einen Querschnitt der Fig. 10, gesehen in Richtung der Pfeile XIV.

Die erfindungsgemäße Zeichenfläche-Einstellvorrichtung wird anschließend unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit einem Laserfotoplotter beschrieben, der ein genaues Muster auf ein Werkstück, wie beispielsweise einen fotografischen Film, zeichnet.

Das Gesamtsystem der Vorrichtung wird zunächst schematisch unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 erläutert.

Die Vorrichtung besteht hauptsächlich aus einem Hauptkörper (1) mit einem darauf aufgebrachten X-Tisch (100) und einem Y-Tisch (200) sowie einer Optikkopfeinheit (4), die über den Tischen mittels Tragsäulen (2, 3) befestigt ist, die sich an den gegenüberliegenden Enden der Längserstreckung des Hauptkörpers (1) befinden. Der X-Tisch (100) kann in einer Richtung am Rahmen des Hauptkörpers (1) verschoben werden und wird mit einem X-Achse-Motor (101) über eine Kugelspindel (102) angetrieben. Der Y-Tisch (200) ist längs Führungsschienen am X-Tisch (100) verschiebbar und wird mittels eines Y-Achse-Motors (201) über eine Kugelspindel (202) angetrieben. Gemäß Fig. 3 wird eine Zeichentafel (300) am Y-Tisch durch drei AF-Steuereinheiten (310, 320, 330) derart gehalten, daß sie vertikale Bewegungen und eine Schwenkbewegung durchführen kann.

Die Optikkopfeinheit (4) enthält optische Abtastelemente, wie einen Polygonalspiegel (450), zur Ablenkung des Strahles eines Abtastlasers (400) und eine f theta-Linse (500), durch welche der vom Polygonalspiegel (450) reflektierte Strahl an der Zeichenfläche konvergiert wird. Eine laserbetätigte Meßvorrichtung ist ebenfalls vorgesehen, um die Tische genau zu positionieren. Diese Meßvorrichtung ist von bekannter Bauart, bei welcher der Strahl eines Lasers (460) in zwei Komponenten geteilt wird, wovon eine von einer X-Achse-Spiegeleinheit (470), die am X-Tisch (200) befestigt ist, reflektiert wird und wovon die andere von einem Y-Achse-Spiegel (480) reflektiert wird, der ebenfalls am Y-Tisch (200) befestigt ist, wobei der reflektierte Strahl erfaßt wird, um die Verschiebungsgrößen der jeweiligen Tische zu messen. Der Polygonalspiegel (450) ist an einer Spindeleinheit (451) an einem Ende der Optikkopfeinheit (4) befestigt und ist frei in einer Ebene drehbar, die senkrecht zur Zeichentafel (300) verläuft.

Wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, verwendet ein bekanntes System zur Musterzeichnung mit Hilfe einer Vektorabtastung ebenfalls einen XY-Koordinatentisch. Jedoch war die Wirkung der beiden Achsen völlig mechanisch, da die Strahlrichtung festgelegt war, was zu geringen Zeichengeschwindigkeiten führte. Daher wurde ein verbessertes System entwickelt, indem die Tische in die Lage versetzt wurden, auf einer einzigen Achse gesteuert zu werden. Beim verbesserten System werden die Tische veranlaßt, sich nur in eine Richtung zu verschieben und die Muster werden durch eine Rasterabtastung der Zeichenfläche mit einem Optikkopf geschrieben, der als optisches Abtastsystem bezeichnet ist. Jedoch ist der bekannte Rasterabtaster vorgesehen, um Muster mit verhältnismäßig geringer Präzision zu zeichnen und der Durchmesser des Strahlenpunktes, der die minimale Linienbreite bestimmt, beträgt näherungsweise 30 µm. Falls das Zeichnen eines genaueren Musters gefordert wird, muß eine lichtstärkere Abtastlinse mit kürzerer Brennweite und daher kleinerer F/Zahl verwendet werden, um die Punktgröße zu verringern. In diesem Falle ist jedoch bei gleichem Abtastwinkel die Abtastbreite verringert, und desgleichen der Scharfeinstellbereich.

Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, ist die in Frage stehende Vorrichtung so entworfen, daß, anstelle einer Abdeckung der gesamten Breite der Zeichenfläche in Richtung der Hauptabtastung durch einen einzigen Abtasthub, die Breite in eine Mehrzahl Streifen unterteilt ist, und die Tische werden um zwei Achsen bewegt, um sicherzustellen, daß ein Muster über die gesamte Breite in der Hauptabtastrichtung mittels mehrer Abtasthübe gezeichnet werden kann. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung, die in der Hauptsache eine Rasterabtastung verwendet, die Tische nicht wie beim bekannten Vektorabtaster in beiden Richtungen antreiben muß, und der Antrieb um jede Achse während des Musterzeichnens wird nur in eine Richtung durchgeführt, um mögliche Wirkungen eines toten Ganges zu eliminieren.

Das Problem eines geringen Tiefenschärfebereiches wird erfindungsgemäß durch Anordnung einer Autofokus (AF)-Einrichtung und einer vertikalen Bewegung der Zeichentafel (300) gegenüber der Optikkopfeinheit (4) gelöst, so daß sie immer in der richtigen Stellung gehalten wird. Infolgedessen wird etwas an Bildformungsgeschwindigkeit geopfert, es ist jedoch im allgemeinen eine hohe Geschwindigkeit der Bildformung möglich.

Der grundlegende Betrieb des Systems ist wie folgt.

Der X-Tisch (100), der sich gegenüber der festliegenden Optikkopfeinheit (4) bewegt, wird mit einem Strahlpunkt zum Musterzeichnen abgetastet. Ist die Abtastung in X-Achse-Richtung zum Abdecken einer vorgegebenen Breite beendet, so wird der Y-Tisch (200) um einen Betrag entsprechend dieser Abtastbreite bewegt und der X-Tisch (100) wird in die gleiche Position zurückgebracht, in der er sich bei Beginn des Schreibvorganges befand. Die Bewegung des X-Tisches (100) wird wieder aufgenommen und das Muster wird am Werkstück durch fortgesetztes Abtasten gezeichnet.

Die Anordnung der optischen Elemente, die in der in Frage stehenden Anordnung verwendet werden, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben, wobei letztere eine perspektivische Darstellung ist, die schematisch nur die in Fig. 3 gezeigten optischen Elemente angibt. Gleiche Elemente werden in den beiden Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Der in Frage stehende Fotoplotter teilt den Laserstrahl aus dem abtastenden Laser (400) in drei Teilstrahlen auf, wovon zwei dazu verwendet werden, auf der Zeichenfläche Punkte zu bilden, und der Rest wird als Kontrollicht zur Erfassung der genauen Positionen dieser Punkte verwendet. Abhängig von der Drehung des Polygonalspiegels (450) tasten die beiden Punkte auf der Zeichenfläche gleichzeitig jene Bereiche auf benachbarten Abtastlinien ab, die in Richtung der Hauptabtastung in Abstand voneinander liegen. Ein Abstand ist in der Hauptabtastrichtung vorgesehen, da der Abstand zwischen benachbarten Abtastlinien auf einen kleineren Wert eingestellt ist als der Durchmesser des Strahlpunktes, womit eine genaue Musterzeichnung gewährleistet wird, wobei, falls kein Abstand in der Hauptabtastrichtung vorgesehen ist, zwei Punkte sich teilweise überlappen können und durch ihre Überlagerung eine Instabilität in der Zeichnungsdurchführung einführen.

Ein polarisierender Strahlenteiler, der zwei Lichtstrahlen in Richtungen polarisiert, die im rechten Winkel zueinander liegen, wird gewöhnlich dazu verwendet, derartige Strahlen in eine optische Bahn zusammenzusetzen. Falls es jedoch gewünscht wird, den aus einer einzelnen Lichtquelle austretenden Strahl in drei Teile zu spalten und diese in einen einzigen Strahl zu rekombinieren, so daß er durch das gleiche Ablenkelement wie im unmittelbar vorstehend beschriebenen Fall abgetastet werden kann, ist das Verfahren der Ausführung eines Teilens und Zusammensetzens allein auf der Grundlage der Polarisationsrichtung keinesfalls effektiv.

Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte optische System verwendet eine spezielle Technik, um die vorausgehend beschriebene Schwierigkeit zu überwinden. Gemäß dieser Technik werden die das Muster zeichnenden Lichtstrahlen von einem Kontrollstrahl unterschieden, indem die Polarisation ausgenützt wird, und die beiden Musterzeichnungsstrahlen werden auf die gleiche Linse gerichtet, jedoch in verschiedenen Richtungen, damit sie in der gleichen optischen Bahn zusammengesetzt werden. Dieses Verfahren des Zusammensetzens ist gestattet, da, wie bereits erwähnt, Musterzeichnungspunkte in Bereichen gebildet werden, die in Richtung der Hauptabtastung in Abstand voneinander liegen.

Laserlicht, das von dem abtastenden Laser (400) austritt, gelangt durch einen Verschluß (401) und wird beim Durchtritt durch einen 5% reflektierenden, halbverspiegelten Spiegel (402) in zwei Teile geteilt. Das von diesem halbverspiegelten Spiegel (402) reflektierte Licht wird als Kontrollicht (L 0) verwendet. Das durch den halbverspiegelten Spiegel (402) hindurchtretende Licht hat seine Polarisationsrichtung mittels einer ersten Lambda/2-Platte (403) um 90° gedreht, so daß es als S-polarisierte Komponente gegen einen akusto-optischen (AO) Wandler (Ultraschall-optischen Wandler) gerichtet wird. Dieses Licht wird ferner durch einen ersten Strahlenteiler (404), der 50% Reflexion aufweist (d. h. 50% durchläßt) in Teile aufgespalten. Die resultierenden beiden Teilstrahlen werden als Musterzeichnungslicht zur Bildung zweier in Abstand liegender Punkte auf der Zeichenfläche verwendet.

Ein erster Musterzeichnungsteilstrahl (L 1), der vom ersten Strahlenteiler (404) reflektiert wird, wird weiter durch eine Strahlumlenkeinrichtung (405) reflektiert und durch eine Linse (406) gesammelt, um an der Position des ersten Musterzeichnungs-AO-Wandlers (407) zu konvergieren. Der AO-Wandler (407) empfängt Laserlicht, das in einer Richtung einfällt, die der Bragg-Bedingung genügt und bricht dieses einfallende Licht, abhängig von einem dem Wandler zugeführten ultraschall-elektrischen Eingangssignal. Durch Ein- und Ausschalten des Ultraschalleingangs kann das in den AO-Wandler (407) eingeführte Licht von einem Licht nullter Ordnung in ein Licht erster Ordnung (primäres Licht) und umgekehrt umgewandelt werden, und das primäre Licht wird für die Musterzeichnungsstrahlen verwendet. Der AO-Wandler (407) wird durch ein Schreibsignal gesteuert, das Daten bezüglich der an der Zeichenfläche durchzuführenden punktförmigen Belichtung enthält.

Das modulierte EIN-Licht (primäres Licht) wird durch eine Linse (408) hinter dem AO-Wandler (407) kollimiert und der resultierende parallele Lichtstrahl wird über einen vorgegebenen Winkel abgelenkt, während er durch eine erste und zweite Einheit (410, 420) zur Feinabstimmung der optischen Achse hindurchtritt, wobei jede der Einheiten (410, 420) aus zwei Prismen besteht. Das abgelenkte Licht wird zu einer ersten Linseneinheit (430) geführt, nachdem es sich sehr nahe am Rande einer Strahlumlenkeinrichtung (409) bewegt hat.

Ein zweiter Musterzeichnungsteilstrahl (L 2), der durch den ersten Strahlenteiler (404) übertragen wurde, wird durch einen Durchtritt durch eine Linse (406′) konvergiert und einem zweiten Musterzeichnungs-AO-Wandler (407′) zugeführt. Die Funktion des AO-Wandlers (407′) ist die gleiche wie jene des ersten Musterzeichnungs-AO-Wandlers (407), außer daß er durch ein Abtastsignal gesteuert wird, das eine Linie von der Linie entfernt ist, die durch das Eingangssignal zum ersten Musterzeichnungs-AO-Wandler (407) abgetastet werden soll.

Das primäre Licht, das aus dem zweiten Musterzeichnungs-AO-Wandler (407′) austritt, wird durch eine Linse (408′) geleitet und um einen vorgegebenen Winkel abgelenkt, während es durch eine dritte Einheit (410′) zur Feinabstimmung der optischen Achse, eine Strahlablenkeinrichtung (431), und eine vierte Einheit (420′) zur Feinabstimmung der optischen Achse hindurchtritt. Jede der Achse-Abstimmeinheiten (410′, 420′) besteht aus zwei Prismen. Das abgelenkte primäre Licht wird durch die Kante der Strahlumlenkeinrichtung (409) reflektiert und in die erste Linseneinheit (430) eingeführt.

Die Linsen (406, 406′) haben einen in der nachstehenden Tabelle (1) angegebenen Aufbau und die Linsen (408, 408′) haben einen in Tabelle 2 angegebenen Aufbau. In diesen Tabellen bedeutet f die Brennweite der Linse, r _i den Krümmungsradius der i-ten Fläche, d _i den Abstand (Linsenstärke oder Luftabstand) zwischen der i-ten und der (i+1)-ten Fläche und n _i die Brechungszahl des Mediums zwischen der i-ten und der (i+1)-ten Oberfläche bei der verwendeten Wellenlänge.

Um eine Anzahl Punkte auf der Bildebene geringe Beträge zu trennen während eine hohe Konvergenz eines jeden Punktes gewährleistet wird, müssen die abtastenden Lichtstrahlen an der gleichen Position an der Ablenkeinrichtung derart zusammengesetzt werden, daß sie ausreichend kleine Winkel haben. Zu diesem Zweck ist eine Feineinstellung und eine Adjustierung sowohl des Winkels als auch der Position erforderlich. Insbesondere müssen enge Toleranzen in der Winkelrichtung eingehalten werden, da sich ein diesbezüglicher Fehler auf der Bildebene vervielfacht. Eine ausreichende Genauigkeit kann durch eine Einstellung mit Spiegeln nicht erzielt werden.

Somit werden, wie vorausgehend beschrieben wurde, zwei Einheiten zur Feinabstimmung der optischen Achse für jede optische Bahn im System vorgesehen, im Hinblick auf den Zweck der Einstellung der Richtung der Lichtstrahlen und der Größe ihrer Verschwenkung mit kleiner Schrittweite. Aus dem gleichen Grund ist eine fünfte und sechste Einheit (410′′, 420′′) zur Feineinstellung der optischen Achse für das Kontrollicht (L 0) vorgesehen.

Das erste und zweite Prisma (411, 412) in der ersten Abstimmeinheit (410) hat den in Fig. 14 und Tabelle 3 angegebenen Aufbau, während das erste und zweite Prisma (421, 422) in der zweiten Abstimmeinheit (420) den in Fig. 6 und der Tabelle 4 angegebenen Aufbau haben. Fig. 5 ist ein Querschnitt der Optikkopfeinheit (4), der durch die X-Z-Ebene senkrecht zur Oberseite der Optikkopfeinheit geführt ist, und Fig. 6 ist ein Querschnitt der gleichen Optikkopfeinheit, der durch die X-Y-Ebene parallel zu deren Oberseite geführt ist.

Die Prismen in der Abstimmeinheit (410) für die erste optische Achse sind nicht gegenüber der Richtung des in der X-Y-Ebene einfallenden Lichtes geneigt und spielen daher keine Rolle bei der Ablenkung in dieser Ebene. In ähnlicher Weise spielen die Prismen in der Abstimmeinheit (420) für die zweite optische Achse keine Rolle bezüglich der Ablenkung in der Y-Z-Ebene.

Um zu gewährleisten, daß die Prismen den in den Fig. 5 und 6 und in den Tabellen 3 und 4 angegebenen Einstellungen genügen, ist das erste Prisma (411) in der Abstimmeinheit (410) für die erste optische Achse in Richtung der optischen Achse einstellbar verschiebbar und das zweite Prisma (412) ist um die Schwenkachse parallel zur X-Achse einstellbar verschwenkbar. Ferner ist das erste Prisma (421) in der Abstimmeinheit (420) für die zweite optische Achse in Richtung der optischen Achse einstellbar verschiebbar und das zweite Prisma (422) ist um die Schwenkachse parallel zur Z-Achse einstellbar verschwenkbar. Einzelheiten der Einrichtungen zur Durchführung der erforderlichen Einstellungen werden anschließend beschrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste und zweite Musterzeichnungslichtstrahl (L 1, L 2) derart gerichtet, daß ihre Mittelachsen einen Winkel von 0,27° in Richtung der Hauptabtastung und einen Winkel von 0,034° in Unterabtastrichtung bilden und ferner derart, daß sie gegen die erste Linseneinheit (430) aus einer Position gerichtet sind, die jeweils um 3,8 mm und um 4,48 mm in der Hauptabtastrichtung und der Unterabtastrichtung entfernt ist.

Die erste Linseneinheit (430), die die Lichtstrahlen einläßt, die von den Abstimmeinheiten (420, 420′) reflektiert werden, ist eine positive Linseneinheit, die aus einem positiven, einem negativen und einem positiven Element gemäß Tabelle 5 besteht. Diese Linseneinheit konvergiert das einfallende Laserlicht. Ein kompensierender AO-Wandler (432), der die Wirkung kompensiert, die durch Verschwenken des Polygonalspiegels (450) verursacht wird, ist vor dem Punkt der Kondensierung durch die erste Linseneinheit (430) in einem Luftabstand von 62 mm angeordnet.

Das Musterzeichnungslaserlicht, das aus dem kompensierenden AO-Wandler (432) austritt, tritt durch eine Relaislinseneinheit hindurch, die gemäß Tabelle 6 aus einem positiven und einem negativen Element besteht und wird anschließend gegen eine zweite Linseneinheit (434) gerichtet, die gemäß Tabelle 7 aus einem negativen und positiven Element besteht.

Die Amplitude des Musterzeichnungslaserlichtes, das erneut durch die zweite Linseneinheit (434) kollimiert wird, wird durch eine regelbare Filtereinheit (435) eingestellt und das Licht wird von einer Strahlumlenkeinrichtung (436) reflektiert, um in einen ersten polarisierenden Strahlenteiler (437) einzutreten, wo es mit dem Kontrollicht kombiniert wird. Das Kontrollicht, das von dem halbverspiegelten Spiegel (402) reflektiert wurde, wird ferner durch eine Strahlumlenkeinrichtung (438) reflektiert und durch die fünfte und sechste Abstimmeinheit (410′′, 420′′) für die optische Achse um einen vorgegebenen Winkel abgelenkt. Das abgelenkte Licht wird von den Strahlumlenkeinrichtungen (439, 440) reflektiert und als S-polarisierte Komponente dem ersten polarisierenden Strahlenteiler (437) zur Reflexion zugeführt.

Die beiden Musterzeichnungsstrahlen werden durch die erste Lambda/2-Platte (403) für eine andere Richtung als das Kontrollicht polarisiert und werden als P-polarisierte Komponente dem ersten polarisierenden Strahlenteiler (437) zur Übertragung zugeführt.

Die beiden Musterzeichnungsstrahlen und der Kontrollstrahl haben ihre Polarisierungsrichtung um 90° durch eine zweite Lambda/2-Platte (441) gedreht und werden aufeinanderfolgend durch eine dritte Linseneinheit (442) geleitet, die gemäß Tabelle 8 aus einem negativen, einem positiven, einem negativen und einem positiven Element besteht, aus einer Strahlumlenkeinrichtung (443) und einer vierten Linseneinheit (444), die gemäß Tabelle 9 aus zwei positiven Elementen besteht. Die aus der vierten Linseneinheit (444) austretenden Strahlen werden durch drei Strahlumlenkeinrichtungen (445, 446, 447) geleitet und gegen die Polygonalspiegel (450) gerichtet, durch den sie reflektiert und abgelenkt werden.

Die erste und zweite Linseneinheit (430, 434) bilden eine erste Strahldehnereinheit, die sich für eine Vergrößerung um den Faktor 1,67 eignet, was einen Strahl mit einem Durchmesser von 0,7 auf einen Durchmesser von 1,17 verbreitert. Die dritte und vierte Linseneinheit (442, 444) bilden eine zweite Strahldehnereinheit, die sich für eine Vergrößerung um den Faktor 21,4 eignet, was die beiden Musterzeichnungsstrahlen von einem Punkt mit einem Durchmesser von 1,17 auf einen Durchmesser von 25 verbreitert.

Die Relaislinseneinheit (433) spielt keine Rolle für die Vergrößerungen dieser Strahldehnereinheiten; vielmehr macht sie den kompensierenden AO-Wandler (432) konjugierbar mit den Reflexionsflächen des Polygonalspiegels (450) und kompensiert nicht nur die Verschwenkung des Polygonalspiegels sondern auch jegliche nachfolgende Strahlverschiebung, die am Polygonalspiegel auftritt.

Die reflektierenden Flächen des Polygonalspiegels (450) unterliegen einem Schwenkwinkel, d. h. einer Neigung gegenüber der Drehachse, bedingt durch einen Bearbeitungsfehler oder irgendeinen anderen Faktor und sooft eine verschiedene Reflexionsfläche verwendet wird, weicht die Abtastlinie in Richtung einer Unterabtastung ab, die normal zur Abtastrichtung durch einen Strahlpunkt ist. Wird ein AO-Wandler lediglich zwischen der Lichtquelle und der Ablenkeinrichtung vorgesehen, um eine Feinablenkung des Einfallswinkels in der Unterabtastrichtung zu bewirken, so kann die Winkelabweichung des einfallenden Lichtes als Folge einer Verschwenkung korrigiert werden, jedoch tritt dann eine seitliche Verschiebung im reflektierten Licht auf. Diese seitliche Verschiebung veranlaßt das an der f theta-Linse einfallende Licht zu einer Abweichung in der Unterabtastrichtung und es können Schwierigkeiten auftreten, wie beispielsweise eine Verschlechterung der Linsenleistung, eine Krümmung der Abtastlinie, und sogar gelegentlich eine Vignettierung durch die Linsenhülse.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden sind der kompensierende AO-Wandler (432) und der Polygonalspiegel (450) in dem in Frage stehenden System so bemessen, daß sie zueinander optisch konjugierbar sind. Der Ausdruck "optisch konjugierbar" bedeutet nicht notwendigerweise, daß die beiden Vorrichtungen einer Abbildungsbeziehung genügen, sondern ist dahingehend zu verstehen, daß, soweit die Hauptstrahlen betroffen sind, eine Winkelabweichung des Lichtes nicht zu einer Positionsabweichung führt.

Die reflektierten Strahlen vom Polygonalspiegel (450) werden durch die f theta-Linse (500) mit einer Brennweite von 151 mm, gemäß Tabelle 10, konvergiert. Die Musterzeichnungsstrahlen werden durch einen zweiten polarisierenden Strahlenteiler (448) übertragen, damit zwei Punkte mit einem Durchmesser von 5 µm auf der Zeichenfläche gebildet werden. Diese beiden Punkte haben einen Abstand von 20 µm voneinander in der Hauptabtastrichtung und von 2,5 µm in der Unterabtastrichtung, wobei letzterer gleich dem Zwischenlinienabstand ist.

Das Kontrollicht, das als S-polarisierte Komponente dem Strahlenteiler (480) zugeführt wird, wird von diesem reflektiert und gegen eine Kontroll-Detektoreinheit (800) gerichtet, die eine Skala (801) für eine Abtastkorrektur aufweist. Wie nachstehend erläutert wird, erfaßt die Kontroll-Detektoreinheit (800) die Änderung im Übertragungsumfang des Strahls, der die Skala (801) abtastet und gibt einen Impuls mit einer Frequenz aus, die proportional der Abtastgeschwindigkeit ist.

Das Bezugszeichen (900) bezeichnet eine Scharfeinstellung-Erfassungseinrichtung, die aus drei Paaren von lichtaussendenden, lichterfassenden Elementen besteht. Wie anschließend beschrieben wird, erfaßt diese Einrichtung das reflektierte Licht von der Zeichenfläche und ermittelt, ob es innerhalb des Scharfeinstellungsbereiches der f theta-Linse (500) ist.

Tabelle 1

Linsen (406) und (406′) (wovon jede aus einem Einzelelement besteht); f = 130,02

Der Luftabstand von der zweiten Oberfläche jeder Linse zur Oberfläche des zugehörigen Musterzeichnungs-AO-Wandlers ist 127,89.

Tabelle 2

Linsen (406) und (406′) (wovon jede aus einem Einzelelement besteht); f = 130,02

Der Luftabstand vom Musterzeichnungs-AO-Wandler zur ersten Oberfläche einer jeden Linse ist 127,89.

Tabelle 3

Erste Abstimmeinheit (410) für die optische Achse (zwei Einheiten-zwei Elemente)

Die Luftentfernung von der zweiten Oberfläche der Linse (408) zur ersten Oberfläche der Abstimmeinheit ist 93,93.

Tabelle 4

Zweite Abstimmeinheit (420) für die optische Achse (zwei Einheiten-zwei Elemente)

Der Luftabstand von der vierten Oberfläche der ersten Abstimmeinheit (410) zur ersten Oberfläche der Abstimmeinheit (420) ist 120,00.

Tabelle 5

Erste Linseneinheit (430) (drei Einheiten-drei Elemente); f = 179,99

Der Luftabstand von der vierten Oberfläche der vierten Abstimmeinheit (420) zur ersten Oberfläche der ersten Linseneinheit (420) ist 150,00, der Luftabstand von der sechsten Oberfläche der ersten Linseneinheit (420) zum kompensierenden AO-Wandler (432) ist 54,67 und der Luftabstand vom Kondensierungspunkt durch die erste Linseneinheit zur Wandlerfläche ist 61,95.

Tabelle 6

Relaislinseneinheit (433) (zwei Einheiten-zwei Elemente); f = 56,18

Der Luftabstand von der Wandlerfläche des kompensierenden AO-Wandlers zur ersten Oberfläche der Relaislinseneinheit ist 140,38.

Tabelle 7

Zweite Linseneinheit (434) (zwei Einheiten-zwei Elemente); f = 299,99

Der Luftabstand zwischen der vierten Oberfläche der Relaislinseneinheit und der ersten Oberfläche der zweiten Linseneinheit ist 76,55.

Tabelle 8

Dritte Linseneinheit (442) (vier Einheiten-vier Elemente); f = 16,16

Der Luftabstand zwischen der vierten Oberfläche der zweiten Linseneinheit (434) und der ersten Oberfläche der dritten Linseneinheit (442) ist 317,00.

Tabelle 9

Vierte Linseneinheit (444) (zwei Einheiten-zwei Elemente); f = 346,22

Der Luftabstand zwischen der achten Oberfläche der dritten Linseneinheit (442) und der ersten Oberfläche der vierten Linseneinheit (444) ist 196,94, und der Luftabstand von der vierten Oberfläche der vierten Linseneinheit (444) zum Polygonalspiegel ist 1261,00.

Tabelle 10

f theta-Linse; F-Zahl = 6,0; f = 151,207; 2 theta = 40°; Pupillenposition: 94,030 mm vor der ersten Oberfläche

Die Befestigung der f theta-Linse (500) an der Optikkopfeinheit (4), und auch die Einrichtung der Kontroll-Detektoreinheit (800) und der Scharfeinstellung-Detektoreinheit (900), die neben der f theta-Linse (50) angeordnet sind, wird nunmehr beschrieben. Die in dem in Frage stehenden System verwendete f theta-Linse ist sehr lichtstark (F/Zahl=6) und hat eine so hohe Genauigkeit, daß die Toleranzen bezüglich der Exzentrizität der Linsenflächen sehr gering sind, wobei die zulässige Neigung einer Oberfläche in der Größenordnung von Bogensekunden liegt. Jedoch ist es bei einer f theta-Linse zur Verwendung für eine eindimensionale Abtastung lediglich jener Teil, der sich längs der Abtastlinie erstreckt, der als effektive Linse arbeitet. Somit ist die in der in Frage stehenden Ausführungsform verwendete f theta-Linse (500) mit einer Dreheinrichtung ausgestattet, so daß die Linse nach ihrer Montage durch Verdrehen eingestellt und in einer Position festgelegt werden kann, in der die beste Linsenleistung gewährleistet ist. Diese Einstelleinrichtung ist in Fig. 7 dargestellt.

Ein erstes bis fünftes Linsenelement (501-505) werden mit ihren jeweiligen Rändern zwischen den Stufen der Hauptfassung (510) und Schraubringen (510 a-505 a) gehalten und werden mit Hilfe von versenkten Schrauben (501 b-505 b) gesichert, die in Anlage an ihren jeweiligen umfangsseitigen Randflächen stehen. Das erste Linsenelement (501) wird oben, gesehen entsprechend Fig. 27, eingeführt, und die übrigen Linsenelemente werden von unten eingeführt.

Ein sechstes Linsenelement (506) wird mit seinem Rand zwischen der Stufe an einer Hilfsfassung (520) und einem Schraubring (506 a) gehalten und wird mittels einer versenkten Schraube (506 b) gesichert, die in Anlage mit seiner umfangsseitigen Randfläche steht. Die Hilfsfassung (520) wird montiert, indem sie in die Hauptfassung (510) eingeschraubt ist, die mittels eines einwärts gerichteten Flansches gehalten wird, der am unteren Ende eines zylindrischen Halters (530) ausgebildet ist, der die Hauptfassung umgibt. Das obere Ende des Halters (530) steht in Gewindeeingriff mit einem Schraubring (531). Dieser Halter (530) ist zu seiner Lagerung an der Optikkopfeinheit (4) befestigt.

Zur Einstellung der f theta-Linse (500) wird die Hauptfassung (510) von Hand verschwenkt, um die gesamte Linseneinheit um die optische Achse zu drehen. Ist die Position ermittelt, die die beste Linsenleistung gewährleistet, so wird die versenkte Schraube (532) angezogen, um die Hauptfassung (510) am Halter (530) zu sichern. Gemäß Fig. 8 ist die Unterseite des Halters (530) mit einer unteren zylindrischen Linsenabdeckung (540) ausgestattet, die eine Stufe aufweist, die das untere Ende der Hilfsfassung (520) abdeckt.

Der zweite polarisierende Strahlenteiler (448) ist derart angebracht, daß er einen langen Schlitz (542) in der Bodenwand (541) der Linsenabdeckung (540) in Abtastrichtung abdeckt. Die Seitenwand der Linsenabdeckung (540) ist mit einer Durchtrittsöffnung (543) versehen, durch welche der vom zweiten polarisierenden Strahlenteiler (448) reflektierte Kontrollstrahl zur Außenseite der Linsenabdeckung geführt wird. Die Größe der Durchtrittsöffnung (543) sollte nicht kleiner als die Abtastbreite des Strahls sein. Die Kontroll-Detektoreinheit (800) wird von einem Arm (850) gehalten, der am Halter (530) befestigt und derart angeordnet ist, daß er der Durchtrittsöffnung (543) zugewandt ist. Unter der Linsenabdeckung (540) sind ein Lichtabgabeabschnitt (910) und ein Lichtdetektorabschnitt (920) der Scharfeinstellung-Detektoreinheit mittels einer Haltescheibe (950) befestigt, die einen Schlitz (951) zum Durchlassen eines Lichtstrahls aufweist.

Der Lichtabgabeabschnitt (910) besteht aus einem hohlen Halteelement (911) , das an die Haltescheibe (950) angeschraubt ist, einem Rohrstutzen (914), der in das Halteelement (911) eingesetzt ist und der eine Leuchtdiode (LED) (912) und eine Projektionslinse (913) hält, sowie ein Prisma (915), durch welches der aus der Projektionslinse (913) in einer Richtung parallel zur Zeichenebene austretende Lichtstrahl gegen letztere reflektiert wird, und eine Prismahalterung (916), die an einem Ende des Halteelementes (911) angeordnet ist, um das Prisma (915) in seiner Lage festzulegen. Die Prismenhalterung (916) hat eine darin gebildete Öffnung (916 a), um das vom Prisma (915) reflektierte Licht hindurch zu lassen. Gemäß Fig. 8 ist der Lichtabgabeabschnitt so ausgeführt, daß er Licht abgibt, das auf der Zeichenebene in einer Position konvergiert, wo die Musterzeichnungsstrahlen konvergieren sollen. Die Leuchtdiode (912) gibt Licht mit einer Wellenlänge von 860 nm ab, das außerhalb des Empfindlichkeitsbereiches fotografischer Filme, lichtempfindlicher Werkstoffe und dergleichen liegt, auf denen die Muster aufgezeichnet werden sollen.

Der Lichtdetektorabschnitt (920) besteht aus einem hohlen Halteelement (921), das an die Haltescheibe (950) angeschraubt ist, einer Linsenfassung (923) zum Halten einer Kondensorlinse (922), die an der Seite des Halteelementes (921) vorgesehen ist, die näher zum Lichtabgabeabschnitt (910) liegt, einem Prisma (924), durch welches die Richtung des mit der Kondensorlinse (922) erhaltenen konvergierenden Lichtes geändert wird, um parallel zur Zeichenfläche zu werden, einem Prisma (925) zum Halten dieses Prismas, und einem Rohrstutzen (928), der in das Halteelement (921) eingesetzt ist und der ein Infrarotlicht durchlassendes Filter (926) und eine Positionssensoreinrichtung (PSD) (927) hält.

Die Positionssensoreinrichtung (927) ist ein eindimensionaler Sensor, der einen Unterschied in der Position der Kondensierung des Strahls aus dem Lichtabgabeabschnitt (910) erfaßt, der vorliegt, wenn der Abstand zur Zeichenfläche sich erhöht oder erniedrigt, und der erfaßte Unterschied wird als Ausgangssignal von der Positionssensoreinrichtung geliefert. Diese Einrichtung kann durch andere Anordnungen, wie beispielsweise eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD) ersetzt werden. In dem angegebenen Beispiel wird hinter der Kondensorlinse (922) eine lange Strecke vorgesehen, um den Unterschied in der Position der Lichtkondensierung in der PSD (927) zu verstärken. Das Infrarotlicht durchlassende Filter (926) wird dazu verwendet, den Rauschabstand des Sensorausgangssignals zu verbessern.

Eine Abdeckung (930) ist unter dem Lichtabgabeabschnitt (910) und dem Lichtdetektorabschnitt (920) vorgesehen, die an der Optikkopfeinheit (4) befestigt ist. Die Abdeckung (930) hat eine Öffnung (931), die den Durchtritt beider Musterzeichnungsstrahlen und des Scharfeinstellung-Detektorstrahls gestattet.

Gemäß Fig. 9 (die einen Grundriß der Fig. 8 bei Betrachtung in Richtung zur Zeichenfläche darstellt), besteht jeder der Lichtabgabe- und Lichtdetektorabschnitte (910, 920) aus drei Sätzen, die in Abtastrichtung in Abstand voneinander angeordnet sind, wobei die Musterzeichnungsstrahlen parallel zur Länge des Schlitzes (951) verlaufen. Dies ermöglicht es, daß der Spalt zwischen der Zeichenfläche und der Scharfeinstellung-Detektoreinrichtung in Vertikalrichtung (bei Betrachtung gemäß Fig. 9) an drei Punkten auf der Abtastlinie erfaßt wird (im gegebenen Beispiel sind zwei Punkte im wesentlichen an entgegengesetzten Enden des Bereiches der Abtastung mit dem Musterzeichnungslicht und der einzelne Punkt auf dessen Mitte) wodurch eine genaue Bestimmung des Spaltes und der Neigung der Zeichenfläche ermöglicht werden. Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Bestimmung wird die Zeichentafel (300) vertikal bewegt oder geneigt, um die Position des Mittelstückes des Musterzeichnungsstrahles so zu steuern, daß sie mit der Zeichenfläche zusammenfällt.

Die Kontroll-Detektoreinheit (800), die in Fig. 8 durch eine strich-doppelpunktierte Linie angegeben ist, ist deutlicher in Fig. 10 dargestellt. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, ist diese Einheit eine einheitliche Anordnung einer Glasskala (801), die in einem Streifenmuster ausgebildete Schlitze mit einer Schrittweite von 160 µm an der Stirnfläche, wo einfallendes Licht auftrifft, aufweist, eines Faserbündels (802), das aus mehreren fluoreszierenden Lichtleitfasern besteht und zweier PIN-Fotodioden (803, 804) besteht, die an den entgegengesetzten Enden des Faserbündels (802) liegen.

Kontrollicht wird seitlich in das fluoreszierende Lichtleitfaserbündel (802) über die Skala (801) eingegeben und durchläuft die Lichtleitfaser, bis es die PlN-Fotodioden (803, 804) an den gegenüberliegenden Enden erreicht. Wenn das Kontrollicht die Skala (801) abtastet, erzeugen die PIN-Fotodioden ein Sinuswellenausgangssignal. Die Sinuswelle wird in eine Rechteckwelle umgeformt, die einem Steuersystem zugeführt wird und dazu dient, die Steuerung des ersten und zweiten Musterzeichnungs-AO-Wandlers (407, 407′) zeitlich zu steuern und um den Kompensations-AO-Wandler (432) zu steuern, um die Änderung in der Richtung des reflektierten Lichtes, die wegen der Drehung des Polygonalspiegels (450) in einer Ebene auftritt, zu kompensieren. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Schlitz-Schrittweite von 160 µm einen Impuls erzeugt, der, verglichen mit dem Punktdurchmesser von 5 µm, zu breit ist. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, wird jeder Impuls elektrisch auf 1/64 der Ausgangsbreite geteilt, so daß ein Impuls, abhängig von einer Abtastung, über eine Breite von 2,5 µm erzeugt wird.

Kontrollicht tritt frei durch gewöhnliche Lichtleitfasern hindurch. Jedoch erzeugen fluoreszierende Lichtleitfasern bei Beleuchtung mit Licht eine Fluoreszenz, und das resultierende fluoreszierende Licht breitet sich durch die Fasern aus und erreicht die an den gegenüberliegenden Enden liegenden PIN-Fotodioden. Theoretisch braucht eine PIN-Fotodiode lediglich an einem Ende des Faserbündels vorgesehen zu werden, aber um eine konstante Lichtmenge zu erzielen, unabhängig von der mit dem Kontrollicht beleuchteten Position, ist es erwünscht, eine Diode an den beiden Enden, wie bei der in Frage stehenden Ausführungsform, vorzusehen.

Wie in Fig. 11 (eine Seitenansicht der Fig. 10, gesehen in Richtung des Pfeiles A) angegeben ist, wird die Kontroll-Detektoreinheit (800) von einem L-förmigen Element (851) getragen, das am unteren Ende eines Armes (850) gebildet wird, und wird positioniert, indem es zwischen einem Mikrometerkopf (860) und einem federbelasteten Kolben (862) gehalten wird, der an einem Ende des Armes (850) befestigt ist, und zwischen einem Mikrometerkopf (861) und einem federbelasteten Kolben (863), der am anderen Ende des Armes befestigt ist.

Die untere Hälfte der Fig. 10 ist ein Querschnitt der Fig. 11, gesehen in Richtung der Pfeile X, und die obere Hälfte der Fig. 10 ist ein Querschnitt der Fig. 11, gesehen in Richtung der Pfeile X′.

Die Mikrometerköpfe (860, 861) werden jeweils durch Halterungen (870, 871) befestigt, die an der Seitenwand des Armes (850) angeschraubt sind. Die Spindel (860 a) des Mikrometerkopfes (860) wird über eine Öffnung (852) in der Seitenwand des Armes (850) gegen die Kontroll-Detektoreinheit (800) gedrückt. Die federbelasteten Kolben (862, 863) werden jeweils durch Stützwände (853, 854) gehalten, die sich von dem Trägerelement (851) nach oben erstrecken und die Kontroll-Detektoreinheit (800) gegen die Mikrometerköpfe drücken. Durch Einstellung der Mikrometerköpfe (860, 861) kann nicht nur die horizontale Position der Kontroll-Detektoreinheit (800) bezüglich der Einfallsrichtung des Lichtstrahles eingestellt werden, sondern auch ihre Neigung in Abtastrichtung, wodurch die Feinabstimmung ermöglicht wird, die erforderlich ist, um zu gewährleisten, daß die Stirnseite der Skala (801), an welcher einfallendes Licht zugelassen wird, in einer Position eingestellt wird, die der Zeichenfläche entspricht.

Kontrollicht tritt durch die Öffnung (543) im unteren Teil der Seitenwand der Linsenabdeckung (540) aus, und die Kontroll-Detektoreinheit (800) ist so positioniert, um dieser Öffnung (543) zugewandt zu liegen, so daß sie ordnungsgemäß das austretende Kontrollicht aufnimmt. Ein Rahmenelement (800) ist zwischen der Linsenabdeckung (540) und der Kontroll-Detektoreinheit (800) angeordnet. Gemäß Fig. 12 ist dieses Rahmenelement an beiden Seiten derart offen, daß eine Seite einen Bogen bildet, der dem Umriß der Linsenabdeckung (540) folgt, während die andere Seite linear ausgeführt ist. Silikonrohre (881, 882), die an ihren Seitenwänden Ausschnitte aufweisen, sind in die jeweiligen offenen Seiten des Rahmenelementes (880) eingesetzt, so daß ihre Ränder in enger Anlage mit der Linsenabdeckung (540) und dem Arm (850) stehen.

Wie näher aus den Fig. 13 und 14 hervorgeht, umfaßt die Kontroll-Detektoreinheit (800) ein Unterteil (805), das eine rechteckförmige Öffnung (805 a) an der Vorderseite aufweist, um den Durchtritt von Kontrollicht zu gestatten und das in unmittelbarer Anlage mit dem Mikrometerkopf und den federbelasteten Kolben steht, sowie eine Druckplatte (807), die die Skala (801) gegen das Unterteil (805) drückt, bedingt durch die Druckkraft einer Blattfeder (806) , die am wirksamen Abschnitt der Spindel (860 a) befestigt ist. Fig. 13 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Fig. 10 und Fig. 14 ist ein Querschnitt der Fig. 10, gesehen in Richtung der Pfeile XIV.

Gemäß Fig. 14 hat die Druckplatte (807) einen absatzartigen Ausschnitt (807 a) an der der Skala (801) zugewandten Seite, und die Ecken dieses Ausschnittes, die näher zur Skala (801) liegen, haben eine Schrägfläche, die nach unten zur Skala (801) hin geneigt verläuft, um die Anordnung eines Raumes zur Aufnahme des Faserbündels (802) zu gewährleisten. Ein Befestigungsstück (808) ist in den Ausschnitt (807 a) eingefügt, um das Faserbündel (802) gemäß Fig. 14 von oben zu halten. Das Befestigungsstück (808) hat an seinem Ende eine Schrägfläche (808 a), die räumlich symmetrisch zur Schrägfläche (807 b) der Druckplatte (805) ist. Das Faserbündel (802) wird innerhalb des Raumes gehalten, der zwischen den beiden Schrägflächen und der Skala gebildet wird und der einen dreieckförmigen Querschnitt hat.

Verändert sich die Strahlposition an den reflektierenden Flächen des Polygonalspiegels infolge seiner Drehung, so ändert sich auch die Einfallsposition an der f theta-Linse, was die Telezentrizität im Randbereich beeinträchtigt. Wenn daher die Positionen der Zeichenfläche und der Skala nicht optisch völlig äquivalent zueinander sind, ist es unmöglich, ein Kontrollsignal zu erhalten, das eine genaue Korrespondenz zur tatsächlichen Position der Musterzeichnung aufweist. Diese Abweichung ist gewöhnlich zu gering, um ein Problem zu bilden, aber in der in Frage stehenden Vorrichtung, bei welcher jedes der Felder, die für die Musterzeichnung abgetastet werden sollen, frei liegt und in eine Mehrzahl von Streifen unterteilt ist, verursacht eine Abweichung im Randbereich eine Diskontinuität im Muster an der Grenzlinie zwischen benachbarten Streifen. Um diesem Problem zu begegnen ist das erfindungsgemäße System so ausgeführt, daß bei der Einstellung der Position des Polygonalspiegels gebührende Aufmerksamkeit einer möglichen Änderung des Ablenkpunktes geschenkt wird, um eine Telezentrizität im Randbereich der wirksamen Abtastbreite zu gewährleisten, obgleich die Telezentrizität im mittigen Bereich geringfügig betroffen sein kann.

Claims (3)

1. Kontrolleinrichtung zur Verwendung mit einer optischen Abtastvorrichtung, gekennzeichnet durch:
eine Strahlenteileranordnung (402), um einen Lichtstrahl aus einer Laserlichtquelle (400) in mindestens einen Zeichnungsmusterteilstrahl (L 1, L 2) und einen Kontrollteilstrahl (L 0) aufzuteilen;
einen im optischen Strahlengang von mindestens einem der Teilstrahlen angebrachten Phasenschieber, um die relativen Polarisationsrichtungen des mindestens einen Zeichnungsmusterteilstrahls und des Kontrollteilstrahls zu drehen, so daß die Polarisationsrichtungen der Teilstrahlen rechtwinklig zueinander sind;
einen ersten polarisierenden Strahlenteiler zum Zusammensetzen des mindestens einen Zeichnungsmusterteilstrahls und des Kontrollteilstrahls zu einem einzigen zusammengesetzten Strahl im gleichen optischen Strahlengang; und
einen zweiten polarisierenden Strahlenteiler, um den einzigen zusammengesetzten Strahl, nachdem er durch eine Abtastlinse hindurchgetreten ist und durch eine Ablenkeinrichtung der optischen Abtastvorrichtung abgelenkt wurde, erneut in mindestens einen gegen eine Zeichenfläche gerichteten Zeichnungsmusterteilstrahl und einen gegen ein Kontroll-Detektorsystem gerichteten Kontrollteilstrahl aufzuteilen.

2. Kontrolleinrichtung zur Verwendung mit der optischen Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenteileranordnung (402) einen ersten halbverspiegelten Spiegel umfaßt, um den Lichtstrahl aus der Laserlichtquelle (400) in einen ersten und einen zweiten Teil aufzuteilen, der erste Teil beträchtlich größer als der zweite Teil ist, der zweite Teil den Kontrollteilstrahl (L 0) bildet und ein zweiter Strahlenteiler den ersten Teil in zwei Zeichnungsmusterteilstrahlen (L 1, L 2) von im wesentlichen gleicher Amplitude aufteilt.

3. Kontrolleinrichtung zur Verwendung mit einer optischen Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenschieber eine Lambda/2-Platte umfaßt, die im Strahlengang des Musterzeichnungsstrahls liegt.