DE3935239A1

DE3935239A1 - Abtastgeraet

Info

Publication number: DE3935239A1
Application number: DE3935239A
Authority: DE
Inventors: Akira Morimoto
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1988-10-21
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1990-04-26
Also published as: US5194981A

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtabtastgerät, wie es in einer Laserbelichtungseinrichtung zur Aufzeichnung eines genauen Musters mittels eines Laserstrahles ver wendet wird. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Lichtabtastgerät, das eine Möglichkeit zur Korrektur der Neigung einer Oberfläche eines Strahlablenkers für den abtastenden Lichtstrahl hat.

Ein idealer polygonaler Spiegel als Strahlablenker hat eine reflektierende Oberfläche, die parallel zur Dreh achse verläuft. Der abgelenkte Strahl trifft stets auf dieselbe Linie, wenn der Laserstrahl von irgendeiner Oberfläche reflektiert wird. In der Praxis ist jedoch auf Grund von Bearbeitungsfehlern und dergleichen die reflektierende Oberfläche gegenüber der Drehachse geneigt oder gekippt. Infolgedessen wird die Abtastlinie für jede reflektierende Fläche in eine Nebenabtast richtung ausgelenkt. In der folgenden Beschreibung wird die Richtung, in der die Abtastung auf der Abtastfläche ausgeführt wird, als Hauptabtastrichtung bezeichnet. Die Richtung senkrecht zu dieser Hauptabtastrichtung wird als Nebenabtastrichtung bezeichnet.

Es ist technisch schwierig und teuer, den durch diese Neigung der Oberfläche hervorgerufenen Fehler durch eine Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit des Polygonspiegels zu beseitigen.

Infolgedessen wurden bisher Mittel vorgeschlagen, um mittels eines optischen Korrektursystems die nachteilige Auswirkung dieser Oberflächenneigung zu beseitigen.

In der japanischen Offenlegungsschrift 59-15 216 ist ein Verfahren zur Verminderung der nachteiligen Auswirkung auf Grund der Oberflächenneigung der reflektierenden Oberfläche beschrieben, indem man den Lichtstrahl in der Weise konvergieren läßt, daß er ein Linienbild in der Hauptabtastrichtung auf der reflektierenden Ober fläche des polygonalen Spiegels bildet.

Es ist jedoch schwierig, den Fehler mit diesem Verfahren vollständig zu korrigieren. Auch ist es bei Verwendung dieses Verfahrens notwendig, ein anamorphotes Linsensystem zu verwenden, das unterschiedliche optische Eigenschaften in der Haupabtastrichtung und in der Nebenabtastrichtung besitzt, um ein Linienbild zu erzeugen. Die Herstellung des Linsensystems selbst ist schwierig im Vergleich zu einer sphärischen Linse. Ins besondere ist es schwierig, ein anamorphotisches Linsensystem herzustellen, das in der Lage sein soll, Muster mit einer hohen Genauigkeit zu zeichnen.

Eine Konstruktion, bei der die Oberflächenneigung unter Verwendung einer sphärischen Linse als Linsensystem korrigiert werden soll, ist beispielsweise in der japa nischen Offenlegungsschrift 56-107 212 beschrieben. Bei dieser Lösung ist ein akusto-optischer Modulator (AO- Modulator) zwischen einer Lichtquelle und einem polygonalen Spiegel angeordnet, um den Einfallwinkel in der Nebenabtastrichtung zu verändern. Auch wenn es in dieser Druckschrift nicht dargestellt ist, so ist in diesem Fall tatsächlich ein Strahlexpandersystem vorge sehen, da der Durchmesser des Lichtstrahles, der auf die Abtastlinse fällt, ausgeweitet werden muß, um den Fleck auf der Abtastoberfläche zu reduzieren.

Da ferner der AO-Modulator eine Antwortfrequenz hat, die dem Durchmesser des auf dem Modulator einfallenden Lichtstrahles umgekehrt proportional ist, muß der AO- Modulator an einer Stelle angeordnet sein, an der der Durchmesser des Lichtstrahles klein ist, um eine spezielle Modulationsfunktion zu erhalten. Daher wird der AO- Modulator oft in parallelen Lichtstrahlen auf der der Lichtquelle zugewandten Seite des Strahlexpandersystems angeordnet.

Fig. 14 zeigt ein Beispiel, in dem ein AO-Modulator im parallelen Strahlengang auf der Lichtquellenseite (linke Seite in den Figuren) des Strahlexpandersystems angeordnet ist. Das in Fig. 14 dargestellte Beispiel verwendet einen Strahlexpander des galileischen Typs. In der Figur zeigen die ausgezogenen Linien den optischen Weg, bevor die Strahlen durch den AO-Modulator abgelenkt werden. Die gestrichelten Linien zeigen den optischen Weg für die durch den AO-Modulator abgelenkten Strahlen.

Wenn in dieser Figur die Brennweite der ersten Linsen gruppe L₁ als f₁ (<0) und die Brennweite einer zweiten Linsengruppe L₂ als f₂ (<0) bezeichnet wird, kann die Vergrößerung M des Strahlexpandersystems folgendermaßen ausgedrückt werden:

M = -f₂/f₁.

Wenn der Neigungswinkel des Lichtstrahles zur Korrektur der Oberflächenneigung mit R _p und der Ablenkwinkel R _m bezeichnet wird, ergibt sich die folgende Beziehung 1:

R _m = M × R _p (1)

Wenn ferner der Abstand von dem AO-Modulator zur ersten Linsengruppe L₁ als d₀ und der Abstand von der zweiten Linsengruppe L₂ zu dem polygonalen Spiegel als d₁ bezeichnet wird, kann man den Betrag der Ablenkung S des Lichtstrahles durch die folgende Beziehung 2 ausdrücken:

S = {M² × d₀ + M(f₁ + f₂) + d₁} × R _p (2)

Wird beispielsweise ein Strahlexpandersystem zur Aufweitung des Lichtstrahles von 1 mm auf 20 mm angenommen mit den Größen f₁=10, f₂=200, M=-20 und d₀=100 und wenn die Oberflächenneigung der reflektierenden Oberfläche des polygonalen Spiegels zu 10″ angenommen wird, wird der Korrekturwinkel R _p 20″. Daher erhält man aus der Gleichung (1) für den Ablenkwinkel des AO-Modulators R _m=-0,11°.

Ferner erhält man für die Ablenkung S des Lichtstrahles auf der reflektierenden Oberfläche des polygonalen Spiegels S=3,5 aus der Gleichung (2), wobei d₁=100 angenommen wurde.

Obwohl also der Winkelfehler des reflektierenden Lichtstrahles auf Grund der Oberflächenneigung korrigiert werden kann, verschiebt sich der Strahl auf der reflektierenden Oberfläche des polygonalen Spiegels in paralleler Beziehung entsprechend dieser Korrektur. Somit verändert sich die Lage des Strahles, der auf die Abtastlinse fällt, gegenüber der regulären Position. Infolgedessen verschlechtert sich die Schärfe des Punktes auf der Abtastoberfläche. Daraus ergeben sich Schwierigkeiten, wenn eine hohe Genauigkeit bei der Zeichnung erreicht werden soll.

Ferner tritt ein weiteres Problem auf, da die Steuerung des AO-Modulators schwierig ist, wenn man solche kleinen Winkel wie beispielsweise R _m=-0,11° erhalten will.

Ferner ist in der japanischen Offenlegungsschrift 62- 5 68 918 eine Konstruktion beschrieben, bei der zwei Modulatoren vorgesehen sind, einer zur Korrektur der Oberflächenneigung und ein anderer zur Berichtigung der Verschiebung des Lichtstrahles. Bei dieser Konstruktion mit zwei AO-Modulatoren wird jedoch die Freiheit bei der Konstruktion des optischen Systems sehr eingeschränkt und die elektrischen Steuerungen werden kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtabtastgerät anzugeben, bei dem es unter Vermeidung der vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten möglich ist, Muster mit hoher Genauigkeit zu zeichnen, indem die Verschiebung des Lichtstrahles verringert wird, die sich bei der Korrektur des Winkelfehlers des reflektierten Strahles auf Grund der Oberflächenneigung ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind also ein Korrekturablenkelement zur Feinablenkung des von einer Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahles in der Nebenabtastrichtung und ein Abtastablenker zum Ablenken des von dem Korrekturablenkelement herkommenden Lichtstrahles in der Hauptabtastrichtung im wesentlichen optisch konjugiert. Der Ausdruck "optisch konjugiert" bedeutet nicht notwendigerweise, daß sie in einer Abbildungsbeziehung zueinander stehen. Vielmehr soll unter diesem Ausdruck verstanden werden, daß dann, wenn nur der Hauptstrahl betrachtet wird, keine Positionsverschiebung auftritt, selbst wenn ein Winkelfehler des Lichtstrahles vorhanden ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erläuternde Ansicht, welche die Anordnung eines optischen Systems eines erfindungsgemäßen Lichtabtastgerätes darstellt,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil des in Fig. 1 dargestellten optischen Systems entlang der Hauptabtastrichtung,

Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt wird in Fig. 2, jedoch entlang der Nebenabtastrichtung,

Fig. 4A und 4B erläuternde schematische Ansichten, welche einen Abschnitt einer Strahlrichtungseinstellvorrichtung zeigen,

Fig. 5 ein Strahlexpandersystem des Kepler'schen Typs, bei dem der AO- Modulator in dem parallelen Strahlengang angeordnet ist,

Fig. 6 ein Strahlexpandersystem, bei dem der AO-Modulator im konvergierenden Lichtstrahl angeordnet ist,

Fig. 7 ein System, bei dem eine Relaislinse in einem Konvergenzpunkt des Lichtstrahles der in Fig. 5 dargestellten Anordnung vorgesehen ist,

Fig. 8 ein System, bei dem eine Relaislinse in einem Strahlkonvergenzpunkt der in Fig. 6 dargestellten Anordnung vorgesehen ist,

Fig. 9 eine modifizierte Ausführungsform der in Fig. 7 dargestellten Relaislinse,

Fig. 10 ein kaskadenartig aufgebautes Expandersystem,

Fig. 11 ein System, bei dem ein Strahlexpander hinter dem in Fig. 8 dargestellten System vorgesehen ist,

Fig. 12 und 13 erläuternde Darstellungen eines Strahlexpandersystems, welches das Prinzip für die räumliche Trennung einer Mehrzahl von Lichtstrahlen zeigt, und

Fig. 14 ein Lichtabtastgerät herkömmlicher Bauart, das ein Lichtexpandersystem des galileischen Typs verwendet.

Zunächst soll auf die Fig. 5 bis 11 bezug genommen werden, in denen die Korrelation zwischen einem Strahlexpandersystem, einem AO-Modulator und einem polygonalen Spiegel dargestellt ist und an Hand derer die Bedingungen für die Konjugationsrelation zwischen einem Korrekturablenkelement und einem Abtastablenker beschrieben werden soll.

Der Ausdruck "optisch konjugiert" bedeutet, daß eine Strahltransfermatrix R _p eines optischen Systems zwischen dem Korrekturablenkelement und einer reflektierenden Oberfläche des Abtastablenkers folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

Die Strahltransfermatrix ist eine Übertragungsfunktion von paraxialen Strahlen und bedeutet, daß die Höhe h₁ in der Eingangsebene und der Winkel α₁ zu der Höhe h₂ und dem Winkel α₂ in der Ausgangsebene umgewandelt werden.

Der Strahlexpander wird ein afokales System mit der Vergrößerung M des ganzen Systems. Wenn daher der Abstand von der Lichtquelle zur ersten Linsengruppe L₁ als d₄ bezeichnet wird und eine diesem Abstand d₄ entsprechende Konstante als K bezeichnet wird, kann man eine solche Strahltransfermatrix folgendermaßen darstellen:

Die Strahltransfermatrix des ganzen Systems des in Fig. 5 dargestellten Strahlexpanders kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

Ferner wird die Beziehung zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker in der Figur durch die folgende Matrix dargestellt, da das Korrekturablenkelement vor dem Strahlexpandersystem abgeordnet ist:

Dabei wird für die Vergrößerung angenommen M= -f₂/f₁. Die Bedingung dafür, daß das Korrekturablenkelement und der Abtastablenker miteinander konjugiert sind, ergibt sich zu:

f₁ + f₂ + M × d₀ + (d₁/M) = 0.

Die vorstehende Beziehung ist für den Fall der Fig. 14 anwendbar. Da jedoch als Voraussetzung für dieses System angenommen wurde, d₀<0, d₁<0, können sie für den Fall der Fig. 14 mit f₁<0 keine konjugierte Beziehung bilden. Für den in Fig. 5 dargestellten Fall f₁<0 erhält man eine Lösung wie folgt:

d₁ = -M² × d₀ - M × (f₁ + f₂)

nur wenn die folgende Bedingung erfüllt ist:

d₀ <-(1/M) × (f₁ + f₂)

daher können sie eine konjugierte Beziehung bilden.

Ferner ist die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel R _p des Lichtstrahles zur Korrektur der Oberflächenneigung und dem Ablenkwinkel R _m des Korrekturablenkelementes durch R _p = (1/M) × R _m aus der folgenden Beziehung gegeben:

In dem in der Fig. 5 dargestellten System kann die Bedingung für die Konjugation nur erreicht werden, wenn f₂ als groß angenommen wird, da die Bedingung für d₀ in der oben beschriebenen Weise eingeht.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein AO-Modulator in dem konvergierenden Strahlengang des Strahlexpanders angeordnet ist.

In dieser Figur werden der Abstand von dem Brennpunkt der ersten Linsengruppe L₁ mit der Brennweite f₁ als d₀, die Brennweite der zweiten Linsengruppe als f₂, die Vergrößerung des Expandersystems als M, der Neigungswinkel des Lichtstrahles zur Korrektur der Oberflächenneigung als R _p und der Ablenkwinkel des AO- Modulators als R _m bezeichnet. Mit diesen Bezeichnungen ergibt sich die folgende Beziehung:

Die Strahltransfermatrix des Gesamtsystems des Strahlexpandersystems gemäß Fig. 6 kann folgenderweise ausgedrückt werden:

Die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel R _p und dem Ablenkwinkel R _m kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

R _P = -(d₀/f₂) × R _m

Wenn das Korrekturablenkelement in dem Strahlexpandersystem angeordnet ist, kann auf diese Weise die Beziehung zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker durch die folgende Matrix ausgedrückt werden:

Die Konjugationsbedingung ist erfüllt, wenn die folgenden Gleichungen erfüllt sind:

d₀ + f₂ - (d₀ × d₁/f₂) = 0

≰ d₁ = f₂ + (f₂²/d₀)

Gleichzeitig gilt die folgende Beziehung:

1 - (d₁/f₂) = -f₂/d₀ = m

wobei m die Vergrößerung zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker bedeutet.

In diesem System ist es erforderlich, d₁ als sehr groß anzunehmen, um die Konjugationsbedingung zu erfüllen.

Es besteht jedoch in dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten System das Problem, daß die Werte von d₀ und d₁ begrenzt sind, um die Konjugationsbedingung zu erfüllen. Dieses Problem kann jedoch vorläufig gelöst werden, indem man eine Relaislinse RL in dem Konvergenzpunkt des Laserstrahles anordnet, wie dies in den Fig. 7 oder 8 dargestellt ist.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel bei dem die Konstruktion gemäß Fig. 5 mit einer zusätzlichen Relaislinse RL der Brennweite f _c versehen ist. Dann ergibt sich die folgende Beziehung zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker:

Die Konjugationsbedingung lautet folgendermaßen:

f₁ + f₂ + M × d₀ + (d₁/M) - (f₁ × f₂/f _c) = 0

Auf Grund der Addition eines Termes -f₁ × f₂/f _c ist die Bedingung hinsichtlich d₀ nicht mehr notwendig.

Ferner wirkt sich die Relaislinse LR nicht auf die Funktion des Strahlexpandersystems aus. Die Strahltransfermatrix des gesamten Systems kann folgen dermaßen ausgedrückt werden:

wobei die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel R _p und dem Ablenkwinkel R _m wiedergegeben werden kann durch R _p = R _m/M.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem zu dem optischen System gemäß Fig. 6 eine Relaislinse LR hinzugefügt wurde, wobei die Beziehung zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker folgendermaßen ausgedrückt werden kann:

Die Konjugationsbedingung wird folgendermaßen ausgedrückt:

d₀ + f₂ - (d₀ × d₁/f _c) - (f₂/f _c) × d₀ = 0

Der Freiheitsgrad wird erhöht. Die Matrix des gesamten Systems lautet folgendermaßen:

und die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel R _p und dem Ablenkwinkel R _m ergibt sich zu R _p = -d₀ × R _m/f₂.

Wenn Staub und Schäden an einer Linsenoberfläche mit berücksichtigt werden, ist es vorzuziehen, wenn die Relaislinse gemäß den Fig. 7 und 8 in der Praxis nicht in dem Lichtkonvergenzpunkt des Laserstrahles angeordnet sind. Wenn daher der Hauptpunkt der Relaislinse gegen über dem Lichtkonvergenzpunkt entsprechend der Dar stellung in Fig. 9 verschoben ist, können die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden. Zusätzlich ergibt sich eine größere Freiheit beim Aufbau der Systeme.

Um die Vergrößerung des Strahlexpanders zu erhöhen, kann das optische System gemäß den Fig. 5 bis 8 durch ein weiteres Strahlexpandersystem ergänzt werden, das in kaskadenartiger Weise hinter dem ersten angeordnet ist. In diesem Fall ergibt sich für die gesamte Strahltransfer matrix R _P′ folgende Beziehung:

R _P′ = R _N · R _N-1 . . . R₂ · R₁ · R _P

wobei R₁, R₂ . . . R _N-1, R _N die Strahltransfermatrix des Strahlexpandersystems an der letzten Stufe und R _P die Strahltransfermatrix des ersten Strahlexpanders bezeichnen.

Bei einer solchen Kaskadenanordnung ist die Konjugations bedingung physikalisch erfüllt, wenn ein von dem zweiten Strahlexpander gebildeter konjugierter Punkt auf der reflektierenden Oberfläche des Abtastablenkers und ein von dem ersten Strahlexpander gebildeter konjugierter Punkt auf dem Korrekturablenkelement zur Deckung gebracht werden. In diesem Fall ist die Relaislinse, die zur Ver größerung nicht beiträgt, nicht unbedingt erforderlich.

Fig. 10 zeigt eine Konstruktion, bei der ein Strahlexpander system in zwei Stufen vorgesehen ist. Ein erstes Strahlexpandersystem mit der Vergrößerung M₁ umfaßt eine erste Linsengruppe L₁ und eine zweite Linsengruppe L₂ mit Brennweiten f₁ bzw. f₂. Wenn der Abstand zwischen dem von dem ersten Strahlexpandersystem gebildeten konjugierten Punkt des Korrekturablenkelementes und der zweiten Linsen gruppe L₂ mit a bezeichnet wird, ergibt sich für die Strahltransfermatrix R _P1 zwischen dem Korrekturablenk element und diesem konjugierten Punkt folgender Ausdruck:

Aus der Konjugationsbedingung erhält man die folgende Beziehung:

f₁ + f₂ + M₁ · d₀ + (a/M₁) = 0

a = -M₁ (f₁ + f₂ + M₁ · d₀)

Auf der anderen Seite umfaßt das zweite Strahlexpander system mit der Vergrößerung M₂ eine erste Linsengruppe L₃ und eine zweite Linsengruppe L₄ mit den Brennweiten f₃ bzw. f₄. Wenn der Abstand zwischen dem von dem zweiten Strahl expander gebildeten konjugierten Punkt des Abtastablenkers und der dritten Linsengruppe als b bezeichnet wird, kann die Strahltransfermatrix R _P2 zwischen diesem konjugierten Punkt und dem Abtastablenker folgendermaßen ausgedrückt werden:

Aus der Konjugationsbedingung erhält man die folgende Beziehung:

f₃ + f₄ + M₂ · b + (d₃/ M₂) = 0

b = -(1/M₂) · {f₃ + f₄ + (d₃/M₂)}

Wenn f₃ hier kleiner 0 ist, erhält man b kleiner 0 aus M₂ größer 0, und ein konjugierter Punkt wird innerhalb des Strahlexpanders gebildet.

Wenn weiterhin der Abstand zwischen der zweiten Linsengruppe L₂ und der dritten Linsengruppe L₃ zu d₂=a+b angenommen wird, werden das Korrekturablenkelement und der Abtast ablenker zur Konjugation miteinander gebracht. Die dazwischen liegende Matrix kann durch den folgenden Ausdruck wiedergegeben werden:

Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer kaskadenartigen Anordnung mit dem optischen System gemäß Fig. 8 als erster Strahl expander und einem zusätzlichen optischen System als zweiter Strahlexpander.

Wenn ein Abstand zwischen dem von dem optischen System gebildeten konjugierten Punkt des Korrekturablenkelementes und der zweiten Linsengruppe L₂ als a bezeichnet wird, kann man die Strahltransfermatrix R _P1 zwischen dem Korrektur ablenkelement und diesem konjugierten Punkt folgendermaßen darstellen:

Aus der Konjugationsbedingung erhält man die folgende Beziehung:

d₀ + f₂ - (d₀ · a/f₂) - (f₂/f _c) · d₀ = 0

a = f₂ (1 + (f₁/d₀) - (f₂/f _c))

Wenn auf der anderen Seite der Abstand zwischen dem von dem zweiten Strahlexpandersystem gebildeten konjugierten Punkt des Abtastablenkers und der dritten Linsengruppen L₃ mit b bezeichnet wird, kann man die Strahltransfermatrix R _P2 zwischen dem konjugierten Punkt und dem Abtastab lenker folgendermaßen darstellen:

Aus der Konjugationsbedingung erhält man folgende Beziehung:

f₃ + f₄ + M₂ · b + (d₃/M₂) = 0

b = -(1/M₂) · {f₃ + f₄ + (d₃/M₂)}

Wird der Abstand d₂ zwischen der zweiten Linsengruppe L₂ und der dritten Linsengruppe L zu d₂=a+b hier angenommen, sind das Korrekturablenkelement und der Abtastablenker mit einander konjugiert und die Matrix dazwischen kann folgender maßen ausgedrückt werden:

Die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel R _P und dem Ablenkwinkel R _m kann ausgedrückt werden durch R _m=-M₂ · R _P · f₂/d₀.
M₂ stelle die Vergrößerung des zweiten Strahlexpandersystems dar und wird gegeben durch M₂=-f₄/f₃.

Ferner kann die Strahltransfermatrix des gesamten Systems, bestehend aus dem ersten Strahlexpander mit der ersten Linsengruppe L₁ und der zweiten Linsengruppe L₂ folgender maßen ausgedrückt werden, wobei für die Vergrößerung M₁ des ersten Strahlexpanders gilt M₁=-f₂/f₁:

Entsprechend kann die Strahltransfermatrix des gesamten Systems, bestehend aus dem ersten und dem zweiten Strahl expandersystem folgendermaßen ausgedrückt werden:

Die Vergrößerung des gesamten Expandersystems wird zu M₁ · M₂.

In der Beschreibung der Fig. 5 bis 11 erfolgt eine paraxiale Analyse durch eine dünne Linse unter Verwendung der Strahltransfermatrix. In der tatsächlichen Praxis jedoch umfaßt jedes Linsensystem eine Mehrzahl dicker Linsen, so daß die Fehler durch Aberration berücksichtigt werden müssen. Daher sind die Linsen manchmal in einer Position angeordnet, die gegenüber der aus der paraxialen Analyse resultierenden Position geringfügig verschoben ist.

Anhand der Fig. 1 bis 4 sowie 12 und 13 soll nun eine konkrete Konstruktion einer Ausführungsform des erfindungs gemäßen Gerätes und ihre Arbeitsweise beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt eine erläuternde schematische Darstellung der Anordnung eines optischen Systems eines Fotoplotters entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 und 3 zeigen Erläuterungsschemata, in dem Teile der An ordnung gemäß Fig. 1 entlang der optischen Achse aufgereiht sind.

Der von einem Argonlaser 10 als Lichtquelle ausgesandte Laserstrahl tritt durch eine Lochblende 11 und wird an dem Halbspiegel 12 mit einer Reflexion von 5% aufgeteilt. Der an dem Halbspiegel 12 reflektierte Laserstrahl wird als Überwachungslichtstrahl LB₀ zum Erfassen der richtigen Position des Lichtpunktes verwendet.

Auf der anderen Seite wird der durch den Halbspiegel 12 durchgehende Laserstrahl hinsichtlich seiner Polarisations richtung durch eine erste Halbwellenplatte 13 gedreht. Anschließend wird die Lichtstärke durch ein variables Filter 14 geregelt. Der Laserstrahl wird ferner durch einen ersten Strahlteiler 15 geteilt, der das Licht zu 50% durchläßt und zu 50% reflektiert. Die so aufgeteilten Lichtstrahlen werden als Arbeitsstrahlen zur Bildung von Punkten auf der Abtastoberfläche verwendet.

Die beiden Punkte sind in der Nebenabtastrichtung voneinander getrennt und liegen auf einander benachbarten Abtast linien entlang der Hauptabtastrichtung entsprechend der Drehung des polygonalen Spiegels als Abtastablenker. Ferner sind die beiden Punkte auf der Abtastoberfläche in der Hauptabtastrichtung ebenfalls getrennt.

Der Grund für die Trennung in der Hauptabtastrichtung liegt darin, daß der Abstand zwischen zwei Punkten in der Neben abtastrichtung kleiner ist als der Punktdurchmesser, um genau zeichnen zu können. Wenn dieser Abstand nicht vor handen ist, würden sich die beiden Punkte teilweise über lappen. Es besteht daher die Befürchtung, daß die Zeichnungs genauigkeit infolge Interferenzen instabil wird.

Um zwei Lichtstrahlen in demselben optischen Weg zusammen zuführen, ist es üblich, daß sie unter Verwendung eines polarisierten Strahlteilers zusammengeführt werden. Um aber Lichtstrahlen aus einer Lichtquelle in drei Teile aufzuspalten und anschließend wieder zusammenzuführen und dann über denselben polygonalen Spiegel zu führen, ist die einfache Trennung und Zusammenführung nicht ausreichend, um diesen Zweck zu erreichen.

In diesem optischen System werden daher die Zeichenlicht strahlen von dem Überwachungslichtstrahl durch Polarisation unterschieden. Die beiden Zeichenlichtstrahlen sind räumlich getrennt und treten aus unterschiedlichen Richtungen in das Linsensystem ein. Dann werden sie durch das Linsensystem an derselben Stelle des polygonalen Spiegels zusammengeführt.

Da die Lichtstrahlen räumlich getrennt sind, wenn das Licht in das Linsensystem eintritt, kann das einfallende Licht mit physikalischen Mitteln, wie beispielsweise einem Spiegel oder dergleichen ausgewählt werden anstelle der Unterscheidung durch Polarisation. Wenn beide Strahlen einen Winkel ΔR an dem polygonalen Spiegel haben, wird der Abstand zwischen den Punktzentren auf der Abtastober fläche zu f ΔR. als optisches System, in welches die beiden Lichtstrahlen getrennt eintreten und durch das sie in einer vorbestimmten Position zusammengeführt werden, kann ein konvergierendes System oder ein afokales System verwendet werden.

Als ein solches Beispiel zeigt Fig. 12 zwei Lichtstrahlen, die symmetrisch zur optischen Achse in ein afokales Strahl expandersystem einfallen.

Dieses System umfaßt zwei Linsengruppen L₁ und L₂, die als dünne Linsen mit der jeweiligen Brennweite f₁ (<0) und f₂ (<0) dargestellt sind. Eine Position s ist so definiert, daß ein Abstand zwischen der Position s und der ersten Linsengruppe L₁ durch c wiedergegeben ist. Wenn angenommen wird, daß der in der Position s in der Einfallhöhe hi und unter dem Winkel R _I einfallende Primärstrahl in derselben Position unter dem Winkel R _P durch die Oberfläche des polygonalen Spiegels zusammen gesetzt wird, die in einer um d₁ hinter der Linsengruppe L₂ liegende Position angeordnet ist, lautet die Strahl transfermatrix zwischen der Position s und der Oberfläche des polygonalen Spiegels folgendermaßen:

wobei M = -f₂/f₁.

Daher erhält man folgende Gleichungen:

M · hi + {f₁ + f₂ + M · c + (d₁/ M)} · R _I = 0

hi = -(R _I/M) · {f₁ + f₂ + M · c + (d₁/M)}

= -R _P · {f₁ + f₂ + M · c + (d₁/M)}

Wenn s hier als Position auf der ersten Oberfläche ange nommen wird, wenn das letzte System in eine Vielzahl dicker Systeme umgewandelt wird, erhält man nur eine befriedigende Lösung, wenn zwei Lichtstrahlen in zwei Positionen s aufgeteilt sind. Das heißt, es ist notwendig, die folgende Bedingung zu erfüllen, wobei der Durchmesser des einfallenden Lichtstrahls mit Di bezeichnet wird:

|2 hi| <Di

Wenn f₁<0, d. h., M<0 stimmen die Vorzeichen von R _I und R _P miteinander überein. Da ferner der Ausdruck {f₁+f₂+M · c+(d₁/M)} der o. g. Gleichung positiv wird, kann die Bedingung durch die Anordnung in Fig. 12 erfüllt werden. Wenn dagegen f₁<0 und M<0 ist, werden auch die Vorzeichen von R _I und R _P verschieden. Daher kann die o. g. Bedingung nur erfüllt werden, wenn a und d₁ sehr groß sind und der Ausdruck {f₁+f₂+M · c+(d₁/M)} negativ ist.

Selbst wenn jedoch f₁<0 und die Relaislinse LR in dem Lichtkonvergenzpunkt angeordnet ist, wie dies in Fig. 13 beispielsweise dargestellt ist, kann die Strahltransfer matrix folgendermaßen ausgedrückt werden:

Daher erhält man folgende Gleichungen:

M · hi + (f₁ + f₂ + M · c + (d₁/M) - (f₁ · f₂/f _c) · R _I = 0

hi = (R _I/M) · (f₁ + f₂ + M · c + (d₁/M) - (f₁ · f₂/ f _c))

= -R _P · (f₁ + f₂ + M · c + (d₁/M) - (f₁ · f₂/f _c))

Da der Term -f₁ · f₂/f _c hinzugeführt wird, kann die oben genannte Bedingung entsprechend der Fig. 13 bequem erfüllt werden.

In der Praxis muß jedoch die Relaislinse LR entsprechend Fig. 13 nicht in dem Lichtkonvergenzpunkt angeordnet sein. Wenn die Hauptpunkte verschoben werden, indem man eine Konstruktion mit einer Vielzahl von Linsen vorsieht, kann die Linsenoberfläche gegenüber dem Lichtkonvergenz punkt verschoben sein. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Anordnung können die Nachteile verringert werden, die durch Staub auf der Linsenoberfläche oder durch eine Beschädigung derselben etc. verursacht werden können. Für den Fall, daß die Relaislinse LR als Teil der Linsengruppe L₁ betrachtet wird, d. h., daß das Linsensystem die Linsen gruppe L₁ und die Relaislinse LR umfaßt, ist die Brenn weite f₁ und der Abstand zwischen den Hauptpunkten negativ. Daher ist es ausreichend, wenn dasselbe durch eine Vielzahl dicker Linsen ersetzt wird, um nur diese Beziehung zu erfüllen. Man erhält eine größere Freiheit bei dem Aufbau des optischen Systems. Selbst in dem Fall, in dem die Relaislinse als Teil der Linsengruppe L₂ betrachtet wird, kann man dasselbe sagen.

Selbst wenn die Relaislinse LR und die Linsengruppe L₁ getrennt betrachtet werden, kann die Wirkung erhöht werden, wenn sie eine Vielzahl von Linsen umfassen, so daß der Abstand c von der ersten Oberfläche der Linsengruppe L₁ zu dem ersten Hauptpunkt groß gemacht werden kann. Ferner kann durch eine Kombination des Strahlexpandersystems in mehreren Stufen die Freiheit bei der Konstruktion der optischen Systeme erhöht und die Vergrößerung des Durch messers des Lichtstrahles groß gewählt werden.

Der erste Zeichenlichtstrahl LB₁, der den ersten Strahl teiler 15 durchsetzt, wird über eine Linse 16 auf einen ersten Zeichnungs-AO-Modulator 17 gesammelt.

Dieser AO-Modulator 17 ist geeignet, den Laserstrahl abzu lenken, der aus einer die Bragg'sche Bedingung erfüllenden Richtung einfällt, durch Eingabe einer Überschallwelle in einen Wandler. Durch Ein- und Ausschalten der einzu gebenden Überschallwelle kann der Laserstrahl in einen Lichtstrahl nullter Ordnung und in einen abgelenkten Strahl erster Ordnung geschaltet werden, um so den Licht strahl erster Ordnung als Zeichenlichtstrahl zu nutzen. Der AO-Modulator wird durch ein Schreibsignal gesteuert, das als Belichtungsinformation einer Punkteinheit bezüglich der Abtastoberfläche dient.

Der Lichtstrahl erster Ordnung, der als modulierter Strahl beim Einschalten erzeugt wird, kann in einen parallelen Lichtstrahl mit Hilfe einer Linse 18 umgewandelt werden, die hinter dem AO-Modulator 17 angeordnet ist. Anschließend wird er mit Hilfe eines Spiegels 19 um einen vorge gebenen Winkel zu einer Einstellvorrichtung 40 abgelenkt, welche die Strahlrichtung des ersten Lichtstrahles ein stellt und vier Prismen umfaßt. Dann wird er an einem Spiegel 20 reflektiert, so daß er in ein erstes Linsen system 50 eintritt.

Auf der anderen Seite wird der zweite Zeichenlichtstrahl LB₂, der an dem ersten Strahlteiler 15 reflektiert wird, durch eine Linse 16′ in einen konvergierenden Lichtstrahl umgeformt und an einem Spiegel 21 reflektiert, so daß er auf einen zweiten Zeichen-AO-Modulator 17′ fällt. Die Funktion des AO-Modulators 17′ ist dieselbe wie die des Zeichen-AO-Modulators 17. Ein Signal zum Treiben des zweiten Zeichen-AO-Modulators 17′ muß jedoch auf einer Zeile abgetastet werden, die gegenüber der für das Signal, das dem ersten Zeichen-AO-Modulator 17 zugeführt werden soll, um eine Zeile versetzt ist.

Der erste Lichtstrahl aus dem zweiten AO-Modulator 17′ wird durch eine zweite vier Prismen umfassende Einstellvor richtung 40′ zur Einstellung der Lichtstrahlrichtung durch eine Linse 18′ um einen vorbestimmten Winkel abgelenkt und fällt anschließend auf das erste Linsensystem 50.

Die Parameter der Linsen 16 und 16′ sind in der Tabelle 1 und die Parameter der Linsen 18 und 18′ in der Tabelle 2 aufgeführt. In den Tabellen bezeichnet der Buchstabe f die Brennweite des gesamten Systems, r den Krümmungsradius einer Linsenoberfläche, d die Linsendicke und den Luftabstand und n den Brechungsindex der Linse.

Tabelle 1

f = 130.02

Tabelle 2

f = 130.02

Die erste und zweite Einstellvorrichtung für die Einstellung der Strahlrichtung umfassen gemäß der Darstellung in Fig. 4 jeweils erste und zweite Prismengruppen P₁ bzw. P₂ mit je zwei Prismen.

Möge die S-Achse parallel zur Richtung des einfallenden Lichtstrahls gerichtet sein, während die X- und Z-Achsen senkrecht hierzu entsprechend der Darstellung in Fig. 4 gerichtet sein sollen. Die X-Y-Ebene in Fig. 4(A) zeigt den Hauptabtastabschnitt ähnlich dem der Fig. 2, während die X-Z-Ebene der Fig. 4b den Nebenabtastabschnitt entsprechend der Fig. 3 wiedergibt.

Die erste Prismengruppe P₁ ist derart angeordnet, daß die Eintrittsendfläche und die Austrittsendfläche des ersten Prismas 41 bzw. des zweiten Prismas 42 parallel zur Y-Achse gerichtet sind und daß das erste Prisma 41 um eine Achse drehbar oder schwenkbar ist, die parallel zur Y-Achse verläuft.

Das dritte Prisma 43 und das vierte Prisma 44 der zweiten Prismengruppe P₂ sind in derselben Weise wie die Prismen der ersten Gruppe P₁ relativ zueinander angeordnet. Jedoch sind die Eintrittsendflächen und die Austrittsendflächen parallel zur X-Achse, wobei das dritte Prisma 43 um eine Achse schwenkbar ist, die parallel zur Z-Achse liegt.

Bei dieser Anordnung kann durch Schwenkbewegungen des ersten Prismas 41 und des dritten Prismas 43 die Richtung des austretenden Lichtstrahles fein justiert werden in Übereinstimmung mit der Beziehung zwischen dem Einfalls winkel und dem Ablenkwinkel. Ferner ist in dieser Ausführungs form die Anordnung so getroffen, daß der erste und der zweite Arbeits- oder Zeichenlichtstrahl LB₁ bzw. LB₂ Winkel von 0,27° in der Hauptabtastrichtung und von 0,034° in der Nebenabtastrichtung relativ zueinander haben und in das erste Linsensystem 50 von Positionen eintreten, die 0,48 mm in der Nebenabtastrichtung auseinander liegen.

Die erste Prismengruppe P₁ und die zweite Prismengruppe P₂ betreffen nur die Richtungsfeinjustierung des Lichtstrahles innerhalb der x-z-Ebene und die Richtungsfeinjustierung innerhalb der x-y-Ebene. Sie haben nichts mit der Justierung in irgendeiner anderen Richtung zu tun. Daher können die Justierungen in unterschiedlichen Richtungen unabhängig voneinander erfolgen.

Tabelle 3

Das erste Linsensystem 50, in welches der Lichtstrahl aus der Lichtstrahlrichtungseinstellvorrichtung 40 einfällt, ist eine positive Linse mit dreiteiligem Aufbau, wie in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt. Der Aufbau ist so, daß der einfallende Lichtstrahl zu einem konver gierenden Strahl umgeformt wird. Die Parameter des ersten Linsensystem 50 sind in Tabelle 4 dargestellt. Das erste Linsensystem hat einen so langen Abstand von 467,29 mm von der ersten Oberfläche zu dem ersten Hauptpunkt, um den getrennten Einfall zu verstärken. Ferner beträgt der Abstand zwischen den Hauptpunkten -361,70 mm. Auf diese Weise wird das gesamte optische System miniaturisiert.

Tabelle 4

f = 179,99

Ein Korrektur-AO-Modulator 22, der als Ablenkelement zur Korrektur von Fehlern dient, die durch eine Neigung einer Fläche des polygonalen Spiegels PM auftreten, ist an einer Stelle angeordnet, die 54,67 mm von der sechsten Fläche des ersten Linsensystems 50 (reduzierter Abstand in Luft) und 61,95 mm auf dieser Seite von dem Lichtkondensationspunkt durch das erste Linsensystem (ebenfalls reduzierter Abstand in Luft) entfernt liegt.

Der aus dem Korrektur-AO-Modulator 22 austretende und von einem Spiegel 23 reflektierte Zeichenlaserstrahl kann ein Relais in Linsensystem 60 durchsetzen, das aus zwei Teilen besteht und dessen Werte in Tabelle 5 aufgeführt sind. Die Position der beiden Lichtstrahlen werden durch dieses Relaislinsensystem korrigiert. Infolgedessen überlappen sich die beiden Lichtstrahlen und fallen auf ein zweites Linsensystem 70 mit zweiteiligem Aufbau, dessen Werte in Tabelle 6 angegeben sind. Ein Abstand zwischen dem Korrektur-AO-Modulator 22 und einer ersten Fläche des Relaislinsensystems 60 beträgt 160,38 mm. Der Abstand zwischen einer vierten Fläche des Relaislinsensystems 60 und einer ersten Fläche des zweiten Linsensystems 70 beträgt 76,55 mm.

Tabelle 5

f = 56,18

Tabelle 6

f = 299,99

Der Zeichenlaserstrahl, der durch das zweite Linsensystem 70 in ein paralleles Bündel umgeformt wurde, wird von einem Spiegel 24 reflektiert und mit dem Überwachungslichtstrahl an einem ersten polarisierenden Strahlteiler 25 reflektiert. Das bedeutet, daß der Überwachungslichtstrahl LB₀, der durch den Halbspiegel 12 abgeteilt worden ist, von den Spiegeln 26 und 27 reflektiert wird und anschließend auf den ersten polarisierenden Strahlteiler 25 als s-polarisierendes Licht auffällt und reflektiert wird.

Auf der anderen Seite wurden die beiden Zeichenlichtstrahlen durch die erste Halbwellenplatte 13 in der Weise um geformt, daß eine von der Polarisationsrichtung des Monitor lichtstrahles verschiedene Polarisationsrichtung besitzen, so daß die beiden Zeichenlichtstrahlen als P- polarisiertes Licht auffallen und durchgelassen werden.

Die Polarisationsrichtung der Zeichenlichtstrahlen und des Überwachungslichtstrahles wird mittels einer zweiten Halbwellenplatte 28 um 90° jeweils gedreht, worauf die Strahlen durch ein drittes Linsensystem 80 mit vier teiligem Aufbau, dessen Werte in Tabelle 7 angegeben sind, und einen Spiegel 29 auf ein viertes Linsensystem 90 mit zweiteiligem Aufbau fallen, dessen Werte in Tabelle 8 angegeben sind. Der Abstand zwischen der vierten Oberfläche des zweiten Linsensystems 70 und der ersten Oberfläche des dritten Linsensystem 80 beträgt 317,00 mm. Der Abstand zwischen der achten Oberfläche des dritten Linsen systems 80 und der ersten Oberfläche des vierten Linsen systems 90 beträgt 296,94 mm. Der Abstand zwischen der vierten Oberfläche des vierten Linsensystems 90 und dem polygonalen Spiegel PM beträgt 1261,00 mm.

Tabelle 7

f = -16.16

Tabelle 8

f = 346.22

Das erste Linsensystem 50 und das zweite Linsensystem 70 bilden ein erstes Strahlexpandersystem mit der Ver größerung 1,67, das geeignet ist, den Lichtstrahl mit einem Durchmesser von 0,7 mm auf einen Durchmesser von 1,17 mm aufzuweiten. Das dritte Linsendurchmesser 80 und das vierte Linsensystem 90 stellen ein zweites Strahlexpander system dar mit einer Vergrößerung von 21,4, in dem die beiden Zeichenlichtstrahlen von einem Durchmesser von 1,17 auf einen Durchmesser von 25 mm aufgeweitet werden.

Bei dieser Ausführungsform ist das Strahlexpandersystem des Galileischen Typs hinter dem oben genannten Strahlexpander system gemäß Fig. 6 angeordnet.

Die beiden Zeichenlichtstrahlen und der Kontrollichtstrahl werden nach der Reflexion an den Spiegeln 30 und 31 auf den polygonalen Spiegeln PM gerichtet und an diesem reflektiert, so daß sie in der gewünschten Weise abgelenkt werden. Die beiden Zeichenlichtstrahlen werden an derselben Stelle an dem polygonalen Spiegel zusammengeführt, wobei sie einen Winkel von 27″ relativ zueinander haben. Anschließend werden sie reflektiert. Das Relaislinsensystem 60 betrifft nicht die Arbeitsweise dieser Strahlexpandersysteme. Es bewirkt die Konjugation des Korrektur-AO-Modulators 22 und des polygonalen Spiegels PM, um so die Verschiebung der Lichtstrahlen an dem polygonalen Spiegel aufgrund der Oberflächenneigung zu korrigieren.

Der von dem polygonalen Spiegel PM reflektierte Lichtstrahl wird durch eine f₀-Linse 100 als Abtastlinse abgebildet, deren Brennweite 151 mm beträgt. Anschließend durchsetzt der Zeichenlichtstrahl einen zweiten polarisierenden Strahlteiler 32, der zwei Punkte bildet, von denen jeder einen Durchmesser von 5 µm auf der Abtastfläche hat.

Der Kontrollichtstrahl wird von diesem Strahlteiler 32 reflektiert und fällt auf ein lichtempfangendes optisches System 34 durch eine Skala 33, die ein streifenförmiges Muster senkrecht zur Abtastrichtung hat. Dieses optische System 34 liefert Impulse mit einer Frequenz proportional zur Abtastgeschwindigkeit infolge der Änderung der auf die Skala 33 übertragenen Lichtmenge des für die Abtastung zu verwendenden Lichtstrahles.

Die auf der Abtastoberfläche gebildeten zwei Punkte sind um einen Abstand von 20 µm in der Hauptabtastrichtung und um einen Abstand von 2,5 µm entsprechend einem Linien- oder Zeilenabstand in der Nebenabtastrichtung voneinander entfernt.

Die Oberflächenneigung kann aufgrund der Ausgangssignale einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlerelementen erfaßt werden, die außerhalb des Zeichenbereiches nahe der Abtastoberfläche angeordnet sind, wie dies beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift 57-84 440 dargestellt ist.

In der oben beschriebenen Ausführungsform sind zwar zwei Zeichen-Lichtstrahlen angegeben, die räumlich voneinander getrennt sind, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch auf den Fall angewendet werden, wenn drei oder mehr räumlich getrennte Lichtstrahlen vorhanden sind.

Claims

1. Lichtabtastgerät, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle, ein Korrekturablenkelement zur Fein ablenkung eines von der Lichtquelle ausgesandten Licht strahles in einer Nebenabtastrichtung, einen Abtast lenker zum Ablenken eines von dem Korrekturablenkelement kommenden Lichtstrahles in einer Hauptabtastrichtung, ein zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtast ablenker angeordnetes Linsensystem, um beide Teile in eine im wesentlichen konjugierte Beziehung mitein ander zu bringen, und eine Abtastlinse zur Abbildung des von dem Abtastablenker abgelenkten Lichtstrahles auf die Abtastoberfläche.

2. Lichtabtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem eine positive erste Linsengruppe und eine positive zweite Linsengruppe umfaßt.

3. Lichtabtastgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Linsengruppe zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker angeordnet sind, und daß die Bedingung gilt: f₁ + f₂ + M · d₀ + (d₁/M) = 0,wobei f₁ die Brennweite der ersten Linsengruppe, f₂ die Brennweite der zweiten Linsengruppe, M die Vergrößerung des gesamten Linsensystems, d₀ den Abstand zwischen dem Korrekturablenkelement und der ersten Linsengruppe und d₂ den Abstand von der zweiten Linsengruppe zu dem Abtastablenker bezeichnet.

4. Lichtabtastgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem ein Relaislinsensystem mit einer Brennweite f _c zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe aufweist, und daß die folgende Beziehung erfüllt ist, wenn die Vergrößerung des gesamten Systems M ist: f₁ + f₂ + M · d₀ + (d₁/M) - (f₁ · f₂/f _c) = 0

5. Lichtabtastgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Relaislinsensystem eine Kombination positiver und negativer Linsen ist.

6. Lichtabtastgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe zwischen der Lichtquelle und dem Korrekturablenkelement ange ordnet ist, daß die zweite Linsengruppe zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker angeordnet ist, und daß die folgende Bedingung erfüllt ist: d₁ = f₂ + (f₂²/d₀),wenn f₁ die Brennweite die ersten Linsengruppe, f₂ die Brennweite der zweiten Linsengruppe, d₀ den Abstand von dem Korrekturablenkelement zu der Fokal position der ersten Linsengruppe und d₁ den Abstand von der zweiten Linsengruppe zu dem Abtastablenker bezeichnet.

7. Lichtabtastgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem eine positive Relaislinse mit einer Brennweite f _c zwischen dem Korrekturablenkelement und der zweiten Linsengruppe hat, und daß die folgende Bedingung erfüllt ist: d₀ + f₂ - (d₀ · d₁/f₂) - (f₂/f _c) · d₀ = 0

8. Lichtabtastgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaislinse eine Kombination aus positiven und negativen Linsen ist.

9. Lichtabtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem eine positive erste Linsengruppe, eine positive zweite Linsengruppe, eine negative dritte Linsengruppe und eine positive vierte Linsengruppe umfaßt.

10. Lichtabtastgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Linsengruppen zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker ange ordnet sind, und daß folgende Bedingung erfüllt ist: d₂ = a + bmita = -M₁ (f₁ + f₂ + M₁ · d₀)b = -(1/ M₂) · {f₃ + f₄ + (d₃/M₂)}wobei die Brennweite der ersten Linsengruppe mit f₁, die Brennweite der zweiten Linsengruppe mit f₂, die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f₃, die Brenn weite der vierten Linsengruppe mit f₄, die Vergrößerung durch die erste und die zweite Linsengruppe M₁, die Vergrößerung durch die dritte und vierte Linsen gruppe mit M₂, der Abstand von dem Korrekturablenkelement bis zur ersten Linsengruppe als d₀, der Abstand von der zweiten Linsengruppe zur dritten Linsengruppe mit d₂ und der Abstand von der vierten Linsengruppe zu den Abtastablenker mit d₃ bezeichnet ist.

11. Lichtabtastgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe zwischen der Lichtquelle und dem Korrekturablenkelement angeordnet ist, daß die zweite, dritte und vierte Linsen gruppe zwischen dem Korrekturablenkelement und dem Abtastablenker angeordnet sind, daß eine positive Relaislinse zwischen dem Korrekturablenkelement und der zweiten Linsengruppe angeordnet ist, und daß folgende Bedingung erfüllt ist: d₂ = a + bmita = f₂ (1 + (f₂/d₀) - (f₂/f _c)b = -(1/M₂) · {f₃ + f₄ + (d₃/M₂)}wobei die Brennweite der ersten Linsengruppe mit f₁, die Brennweite der zweiten Linsengruppe mit f₂, die Brennweite der dritten Linsengruppe mit f₃, die Brenn weite der vierten Linsengruppe mit f₄, die Brennweite der Relaislinse mit f _c, die Vergrößerung der dritten und vierten Linsengruppe mit M₂, der Abstand von dem Korrekturablenkelement zur ersten Linsengruppe mit d₀, der Abstand von der zweiten Linsengruppe zur dritten Linsengruppe mit d₂ und der Abstand von der vierten Linsengruppe zu dem Abtastablenker f₃ bezeichnet sind.

12. Lichtabtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Vielzahl von Lichtstrahlen aussendet, so daß eine Vielzahl von Lichtstrahlen auf den Abtastablenker auffällt.

13. Lichtabtastgerät, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle zum Erzeugen einer Vielzahl von Licht strahlen, eine Strahlrichtungseinstelleinrichtung zur räumlichen Trennung der Vielzahl von Lichtstrahlen und zum Aussenden derselben mit unterschiedlichen Winkeln zueinander, ein Linsensystem, um die aus der Strahl richtungseinstelleinrichtung austretenden Lichtstrahlen in einen optischen Weg zu lenken und an einer vorbe stimmten selben Position zu überlagern, einen Abtast ablenker, der in einer Position angeordnet ist, in der die Lichtstrahlen einander überlagert werden und der die Lichtstrahlen ablenken kann, und ein Abtast linse zum Trennen der so abgelenkten Lichtstrahlen und zum Abbilden derselben auf eine Abtastoberfläche.

14. Lichtabtastgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellenanordnung eine einzige Lichtquelle umfaßt, und daß im optischen Weg ein Strahlteilerelement zum Teilen des von der Lichtquelle erzeugten Lichtstrahles angeordnet ist.

15. Lichtabtastgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilerelement ein Halbspiegel ist zum Aufteilen des Lichtstrahles unab hängig von der Polarisationsrichtung desselben.

16. Lichtabtastgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellenanordnung ein erstes Strahlteilerelement zum Aufteilen in einen Arbeitslichtstrahl und einen Kontrollichtstrahl und ein zweites Strahlteilerelement zum weiteren Aufspalten des Arbeitslichtstrahles umfaßt.

17. Lichtabtastgerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen anordnung eine Strahlrichtungseinstelleinrichtung zur räumlichen Trennung des so geteilten Arbeitslichtstrahles und zum Hinlenken desselben auf ein Linsensystem aufweist, das zwischen der Lichtquellenanordnung und dem Abtastablenker angeordnet ist.

18. Lichtabtastgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlrichtungseinstell einrichtung eine erste Prismengruppe mit zwei Prismen zur Einstellung der Strahlrichtung in der Hauptabtastrichtung und eine zweite Prismengruppe mit zwei Prismen zur Einstellung der Strahlrichtung in der Nebenabtastrichtung aufweist.

19. Lichtabtastgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsen system eine erste Linsengruppe mit einer Brennweite f₁ (<0) und eine zweite Linsengruppe mit einer Brenn weite f₂ (<0) umfaßt und daß folgende Bedingung erfüllt ist: hi = -(R _I/M) · {f₁ + f₂ + M · c + (d₁/M)}mitM = f₂/f₁wobei die Einfallshöhe des Lichtstrahles an der Stelle c auf der der Lichtquellenanordnung zugewandten Seite der ersten Linsengruppe mit hi, der Einfalls winkel mit R _I und der Abstand von der zweiten Linsen gruppe zum Abtastablenker mit d₁ bezeichnet wird.

20. Lichtabtastgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem eine erste Linsengruppe mit einer Brenn weite von f₁ (<0), eine zweite Linsengruppe mit einer Brennweite f₂ (<0) und eine zwischen der ersten und der zweiten Gruppe angeordnete Relaislinse mit einer Brennweite f _c (<0) umfaßt, und daß folgende Bedingung erfüllt ist: hi = (R _I/M) · (f₁ + f₂ + M · c + (d₁/M) - (f₁ · f₂/fc))wobei die Einfallshöhe des Lichtstrahles an der Stelle C auf der der Lichtquellenanordnung zugewandten Seite der ersten Linsengruppe mit hi, der Einfallswinkel mit R _I und der Abstand von der zweiten Linsengruppe zu dem Abtastablenker mit d₁ bezeichnet wird.

21. Lichtabtastgerät, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle zur Aussendung eines einzelnen Licht strahles, ein erstes Strahlteilerelement zum Aufteilen des Lichtstrahles in einen Arbeitsstrahl und einen Kontroll strahl, eine Halbwellenplatte zur Drehung der Polarisationsebene des so geteilten Arbeitslichtstrahles um 90°, ein zweites Strahlteilerelement zum Aufteilen des Arbeitsstrahles in zwei Teile, einen in dem optischen Weg jedes der so aufgeteilten Arbeits strahlen angeordneten Modulator zum Modulieren des Lichtstrahles, eine Strahlrichtungseinstelleinrichtung zur räumlichen Trennung der Lichtstrahlen und zum Aus senden derselben unter unterschiedlichen Winkeln relativ zueinander, ein Korrekturablenkelement zur Feinab lenkung des von der Lichtquellenanordnung ausgesandten Lichtstrahles in eine Nebenablenkrichtung, einen Polarisationsstrahlteiler zum Zusammenführen der beiden aus dem Korrekturablenkelement austretenden Arbeits strahlen und des Kontrollstrahles, einen Strahlablenker zum Ablenken der drei so zusammengeführten Lichtstrahlen in der Hauptablenkrichtung, ein zwischen dem Korrektur ablenkelement und dem Ablenkabtaster angeordnetes Linsen system, um das Korrekturablenkelement und den Abtastablenker in eine optisch konjugierte Beziehung zu bringen und eine Abtastlinse zur Abbildung des von dem Abtastablenker so abgelenkten Lichtstrahles auf die Abtastoberfläche.