[發明專利]具有單色F?θ物鏡的無色掃描裝置

有效

• 申請號: 201380040097.2
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN104508536B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 烏爾利希·克洛伊格;湯瑪士·德烈斯勒;史戴芬·海納曼
• 申請（專利權）人: 耶恩光學系統公司
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B26/12
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,黃燦

技術領域

本發明是有關于一種與專利公開案DE 603 02 183 T2所揭露的無色掃描裝置同類型的無色掃描裝置。

背景技術

專利公開案DE 603 02 183 T2公開一種具有經色彩校正的F-theta物鏡(也稱F-θ物鏡)的無色掃描裝置(該案中是光學掃描儀)。

DE 603 02 183 T2所揭露的例如設置在激光印表機中的掃描裝置，或者本發明例如用于直接曝光印刷電路板的掃描裝置，用一光束沿掃描方向上的掃描線對平坦的目標表面進行掃描，而目標表面相對掃描裝置(或者掃描裝置相對目標表面)沿一垂直于掃描方向的進給方向運動。

通過一例如設有檢流計鏡或多角形棱柱面鏡的掃描單元沿掃描方向進行光束掃描，該檢流計鏡或多角形棱柱面鏡以均勻的角速度旋轉。根據DE 603 02 183 T2，為使光束對目標表面進行勻速掃描，布置于掃描單元下游的光學器件(下游光學掃描器件)實施為所謂“F-θ物鏡”。此種F-θ物鏡具有某種在理想情況下滿足y＝f*θ(f＝焦距；θ＝耦合角＝進入F-θ物鏡的光束的軸向束與該F-θ物鏡的光軸所形成的角度；y＝影像高度)的失真特性。

一種同類型的掃描裝置，包括一光源；一布置于前述掃描單元上游的光學器件(上游光學掃描器件)，用于成型一源于光源的光束并將其導引至掃描單元；及一布置于掃描單元下游的光學器件(下游光學掃描器件)，用于成型被掃描單元所偏轉的光束并將其導引至目標表面。

在掃描裝置所構成的光學系統為單色光學系統的情況下，將光束理想地映射在處于目標表面的平面內的影像高度y上，即沿掃描方向與F-θ物鏡的光軸間隔一距離y(下文稱作理想影像位置)，僅適用于一具有某個波長的光束。也即，對波長譜具有不止一個處于一可忽略帶寬的波長的光束而言，會在多個影像位置中產生波長相關的映射，或者在帶寬較大的情況下會產生一圍繞該理想影像位置在深度及橫截面方面有所伸展的映射。在單色系統的常見示例中，所有折射組件皆可由同一材料構成。

上述情形例如可能出現在以下情況：具工作溫度的某個光束的波長發生變化，也即，該光束的工作波長的波長范圍處于兩個波長之間，如DE 603 02 183T2所提及的400nm與410nm之間。

也可能出現在以下情況：光束具有兩個不同波長(如375nm及405nm)的射束分量，或者該光源發射介于兩個波長之間的寬帶光束。

為了用此類光束將兩個波長的射束分量清晰地映射至理想影像位置，從而整體上提高映射質量，必須采用無色式光學系統，也即，該光學系統設計為可針對該二波長受到校正。

根據本發明，用以針對兩個波長來校正光學系統，從而提高映射質量的所有光束是指具有不同波長的兩個射束分量的光束，該掃描裝置針對該等不同波長受到色差校正。

所有光學材料皆具材料特定且波長相關的折射率(色散)，因此，不同波長的射束分量的折射率不同、朝光軸以一定縱向偏差(縱向色差＝longitudinale chromatic aberration)受到映射，且沿掃描方向垂直于光軸以一定橫向偏差(橫向色差＝lateral chromatic aberration)受到映射。

采用前述DE 603 02 183 T2的掃描裝置時，在不考慮僅起射束偏轉作用的平面鏡的情況下，上游光學掃描器件由一準直儀與一柱面透鏡構成。F-θ物鏡采用無色實施方案，故上游光學掃描器件以及被多角形棱柱面鏡所偏轉并入射至F-θ物鏡的無色且被校準的光束也采用無色方案。

F-θ物鏡屬于下游光學掃描器件(此處是光學映射系統)且采用專門實施方案。F-θ物鏡由具有特定折射力序列的透鏡或透鏡組構成，F-θ物鏡滿足特定幾何條件以達到良好的無色性。

此處例如采用玻璃質或光學塑料為相應材料。

前述掃描裝置僅適用于小于1W的功率。采用功率大于5W的紫外范圍時，對使用壽命的要求有所提高，構建無色F-θ物鏡所用材料的可選范圍也受到極大限制。故唯有采用合成石英玻璃或者氟化鈣。后者的制造成本及加工成本極高。