DE69020378T2

DE69020378T2 - Bildabtastvorrichtung.

Info

Publication number: DE69020378T2
Application number: DE69020378T
Authority: DE
Inventors: Takehiko Nakai; Michitaka Setani
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1990-02-14
Publication date: 1995-12-21
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: EP0383307B1; EP0383307A3; EP0383307A2; DE69020378D1; US5113067A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildlesegerät zum Lesen eines Farbbildes unter Verwendung eines Festkörper- Bildaufnahmeelements oder dergleichen und insbesondere auf ein Farb-Bildlesegerät zum Führen von Licht von einem Objekt zu einem Sensor wie beispielsweise einem Festkörper- Bildaufnahmeelement durch ein optisches Fokussiersystem und eine Farb-Trennvorrichtung.
Als ein Gerät zum zeilenweisen Abtasten eines Objekts wie beispielsweise eines Originals in einer Neben-Abtastrichtung und zum Lesen eines Farbbildes unter Verwendung einer Anordnung von Festkörper-Bildaufnahmeelementen (z.B. CCD- Sensoren), ist ein in Fig. 1 gezeigtes Gerät bekannt. In Fig. 1 wird Information auf einem Bereich eines Originals, das mit Licht von einer Beleuchtungs-Lichtquelle (nicht gezeigt) beleuchtet wird, in drei Farbkomponenten durch ein dreistückiges (3P) Prisma 20 durch ein optisches Fokussiersystem 19 nach Farben getrennt. Die drei Farbkomponenten werden dann auf die drei Ein-Zeilen CCD- Sensoren 21, 22 und 23 fokussiert und von ihnen gelesen.
In diesem Stand der Technik sind jedoch drei unabhängige Sensoren erforderlich, und das 3P-Prisma 20 muß eine hohe Genauigkeit bei der Herstellung haben, was zu hohen Kosten führt. Darüber hinaus ist die Justierung zwischen fokussierten Lichtstrahlen und den Sensoren 21, 22 und 23 bei drei verschiedenen Positionen erforderlich, was zu einer hohen Schwierigkeit bei der Herstellung führt.
Drei parallele Zeilen von Sensor-Anordnungen können auf einem einzelnen Substrat befestigt sein, wobei sie durch einen endlichen Abstand getrennt sind, und drei Zeilen von Sensoren können auf einem Element als ein monolithischer Drei-Zeilen- Sensor gebildet sein.
Solch ein Drei-Zeilen-Sensor 24 ist in Fig. 2 gezeigt. In Fig. 2 sind Abstände S&sub1; und S&sub2; zwischen zwei nebeneinander liegenden Zeilen der drei Zeilen 25, 26 und 27 auf beispielsweise ungefähr 0,1 bis 0,2 mm aufgrund zahlreicher Herstellungsbedingungen eingestellt. Die Abmessungen a und b von jedem Einheitselement 28 sind beispielsweise ungefähr 7 um x 7 um oder 10 um x 10 um.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung eines Bildlesegeräts unter Verwendung des vorstehend erwähnten monolithischen Drei- Zeilen-Sensors als ein Licht-Empfangselement. Dieses Bildlesegerät ist aus EP-A-0 240 000 bekannt und umfaßt die Merkmale des vor-kennzeichnenden Teils der beigefügten Ansprüche 1, 7, 10 und 12. In Fig. 3 wird, wenn Information auf einer Oberfläche 18 eines Originals in der Neben- Abtastrichtung zeilenweise abgetastet und gelesen wird, von der Oberfläche 18 des Originals reflektiertes Licht in drei Farb-Lichtbestandteile durch Farb-Trenn-Strahlteiler 30 und 31 jeweils mit einem dichroitischen, selektiven Transmissionsfilm durch ein optisches Fokussiersystem 19 nach Farben getrennt, und diese Lichtbestandteile werden auf die entsprechenden Sensor-Anordnungen 34, 35 und 36 auf einem monolithischen Drei-Zeilen-Sensor 32 fokussiert.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist jedoch, wenn die Dicke von jedem der Strahlteiler 30 und 31 durch t dargestellt wird, ein Zwischen-Anordnungsabstand auf dem Sensor 32 durch 2 2t gegeben. Wenn der Zwischen-Anordnungsabstand (2 2t) auf 0,1 bis 0,2 mm eingestellt wird, wie vorstehend beschrieben, ist die Dicke (t) ungefähr 35 bis 70 um. Dieser numerische Wert läßt keine leichte Herstellung in Hinblick auf eine erforderliche Flachheit oder dergleichen auf einer Oberfläche
Darüber hinaus ist ein Farbbild-Lesegerät unter Verwendung eines Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung ("blazed diffraction grating") anstelle eines dichroitischen Spiegels aus US-A-4 277 138 (entspricht DE-A-2 645 075) und aus "Applied Optics", Bd. 17, Nr. 15, S. 2273 bis 2279 (1. August 1978) bekannt. Bei dieser Anordnung wird ein optisches System unter Vewendung eines Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung als eine Farb-Trenneinrichtung bereitgestellt.
Bei dieser Anordnung wird jedoch Licht nur von einem Punkt eines Objekts brücksichtigt, und die sogenannte Eigenschaft des Ausgangswinkels oder Feldwinkels, die auf einer endlichen Lesebreite in der Haupt-Abtastrichtung beruht, die in einer Objekt-Oberfläche vorhanden ist, wird nicht berücksichtigt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das aus EP-A- 0 240 000 bekannte Bildlesegerät mit den Merkmalen der vorkennzeichnenden Teile der Ansprüche 1, 7, 10 und 12 zu verbessern, so daß gute Abbildungseigenschaften über den gesamten Bereich der Ausgangswinkel bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Bildlesegerät nach jedem der Ansprüche 1, 7, 10 und 12 gelöst.
Während die Geräte entsprechend den Ansprüchen 1 und 12 die Abhängigkeit von dem Ausgangswinkel in der Phasendifferenz der gebeugten Lichtkomponenten beseitigen, wodurch die Farbverschiebung korrigiert wird, beseitigen die Bildlesegeräte nach den Ansprüchen 7 und 10 die Abhängigkeit von dem Ausgangswinkel der Versetzung der Fokussierposition auf den Sensor-Anordnungen. Alle vier Bildlesegeräte gemäß der Erfindung haben gemeinsam, daß ein Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung als die Farb-Trenneinrichtung verwendet wird und daß Eigenschaften des Beugungsgitters oder des Viel-Zeilen-Sensors in der Haupt-Abtastrichtung in Abhängigkeit von dem Abstand von der optischen Achse des optischen Fokussiersystems variieren.
Aus den "Patent Abstracts of Japan", Bd. 12, Nr. 468 (JP-A- 63-187125) ist ein Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung bekannt, dessen Dicke in einer Richtung ansteigt, in der das Gitter eine periodisch gestufte Struktur hat. Diese Richtung ist senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung entsprechend der in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gegebenen Definition.
Aus den "Patent Abstracts of Japan", Bd. 12, Nr. 46 (JP-A-62- 194215) ist ein Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung bekannt, in dem der Gitterabstand in einer Richtung variiert wird, in der das Gitter eine periodisch gestufte Struktur hat. Entsprechend der in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 7 gegebenen Definition ist diese Richtung auch senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung.
Fig. 1 und 3 sind Ansichten, die herkömmliche Farbbild-Lesegeräte zeigen;
Fig. 2 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines monolithischen Drei-Zeilen-Sensors zeigt;
Fig. 4 und 5 sind Ansichten, die ein lineares Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung zeigen, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 6A und 6B sind Ansichten, die ein Bildlesegerät gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 7 ist eine Ansicht zum Erklären einer optischen Weglänge zwischen dem Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung und einem Drei-Zeilen-Sensor;
Fig. 8 und 9 sind Ansichten zur Erklärung einer Funktion des linearen Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung;
Fig. 10 ist eine Ansicht zur Erklärung eines Trennabstands durch das Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung;
Fig. 13 ist eine Ansicht, die eine Modifizierung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14A und 14B sind Ansichten, die ein Bildlesegerät der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 11 und 12 sind Ansichten zum Erklären einer Veränderung des Gitterabstands des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung; und
Fig. 15 ist eine Ansicht zur Erklärung einer Krümmung des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung.
Fig. 4 und 5 zeigen ein lineares Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung, das in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung hat gestüfte Beugungsgitter 2 (wobei jedes durch Bereiche jeweils mit einer Dicke d&sub1; und d&sub2; aufgebaut ist), die periodisch auf einem Beugungsgittersubstrat 1a in der Y-Richtung gebildet sind. Die Dicken d&sub1; und d&sub2; von jedem Beugungsgitter 2 werden entlang der X-Richtung verändert, wie in Fig. 4 und in einem X-Z-Querschnitt von Fig. 5 gezeigt.
Fig. 6A und 6B zeigen ein Bildlesegerät der vorliegenden Erfindung, welches das vorstehend erwähnte lineare Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung umfaßt. Fig. 6A ist eine Ansicht, die einen Zustand in der Haupt- Abtastrichtung zeigt, und Fig. 6B zeigt einen Zustand in der Neben-Abtastrichtung senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung. In den Fig. 6A und 6B wird Bildinforination auf einer Oberfläche 8 eines Originals als Objekt zeilenweise durch einen Spiegel (nicht gezeigt), der zwischen der Oberfläche 8 des Originals und einem optischen Fokussiersystem 9 angeordnet ist, in der Neben-Abtastrichtung (Y-Richtung in Fig. 6B) abgetastet. Bildinformationslicht wird zu dem linearen Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung für die Drei-Farben-Trennung durch das optische Fokussiersystem 9 geleitet. Insbesondere werden die Oberfläche 8 des Originals und das Bildlesegerät (das optische Fokussiersystem 9, das lineare Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung und ein monolithischer Drei-Zeilen-Sensor 3) relativ zueinander in der Neben-Abtastrichtung bewegt, wodurch Bildinformation auf der Oberfläche 8 des Originals gelesen wird. Das Informationslicht wird in drei Farblichtkomponenten (z.B. R, G und B) bei sogenanntem Farblesen getrennt, und die drei Lichtkomponenten werden dann auf Sensor-Anordnungen 4, 5 und 6 auf dem Sensor 3 fokussiert. Die Sensor-Oberfläche des Drei-Zeilen-Sensors 3 ist so angeordnet, daß sie parallel zu der Zeilen-Abtastrichtung (Neben-Abtastrichtung) ist.
Die Sensor-Anordnungen 4, 5 und 6 auf dem Sensor 3 erstrecken sich in die Haupt-Abtastrichtung (X-Richtung in Fig. 6A). Der Sensor 3 ist ein Vielzeilen-Sensor, auf dem eine Vielzahl von linearen Sensor-Anordnungen auf einem einzelnen Substrat gebildet sind. Der Vielzeilen-Sensor ist ein monolithischer Drei-Zeilen-Sensor, auf dem drei Zeilen von linearen Sensor- Anordnungen so angeordnet sind, daß sie in einer Richtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung der Sensor-Anordnung durch einen endlichen Abstand getrennt sind.
Das lineare Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung wird in einen optischen Weg zwischen dem optischen Fokussiersystem 9 und dem Sensor 3 eingeschoben, um von einem Objekt reflektiertes Licht in eine Vielzahl von Farb-Lichtkomponenten zu trennen, und um die getrennten Lichtkomponenten zu den entsprechenden Sensor-Anordnungen zu leiten.
Natürlich wird die Oberfläche 8 des Originals mit einer Beleuchtungs-Lichtquelle (nicht gezeigt) beleuchtet, um Information zu lesen.
Das lineare Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung trennt von einem Objekt reflektiertes Licht in eine Vielzahl von Farblichtkomponenten in der Neben-Abtastrichtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung.
Um das Verständnis des Prinzips der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, werden Probleme, die sich stellen, wenn ein herkömmliches lineares Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung in der in Fig. 6 gezeigten Anordnung verwendet wird, im Detail nachstehend erklärt werden.
Wenn ein tatsächliches Lesegerät aufgebaut wird, ist eine endliche Lesebreite w erforderlich, wie in Fig. 6A gezeigt, und ein Feldwinkel θ ist in bezug auf das optische Fokussiersystem 9 vorhanden. Daher fällt in der Hauptabtastrichtung ein Hauptstrahl eines Lichtstrahls, der von einem Punkt außerhalb der optischen Achse des optischen Fokussiersystems austritt, auf das optische Fokussiersystem 9 bei einem Winkel θ ein und tritt aus seiner Austrittspupille bei einem Winkel θ' aus, wie in Fig. 7 gezeigt. In einem normalen optischen System gilt: θ θ'.
Fig. 7 ist eine Ansicht zur Erklärung einer optischen Weglänge zwischen einem Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung und dem Drei-Zeilen-Sensor.
Fig. 8 und 9 sind Ansichten zur Erklärung der Funktion des linearen Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung, und sie zeigen ein lineares Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung mit einer konstanten Gitterdicke und einem konstanten Gitterabstand für den Zweck des Vergleichs mit der vorliegenden Erfindung.
Ein Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung von diesem Typ ist in Applied Optics, Bd. 17, Nr. 15, Seite 2273 bis 2279 (1. August 1978) beschrieben.
Eine effektive optische Weglänge in jedem Gitter 2' variiert zwischen einem Fall, in dem der Hauptstrahl eines Lichtstrahls mit dem vorstehend erwähnten Feldwinkel bei einem Winkel θ auf ein Beugungsgitter 1' mit bevorzugter Beugungsordnung mit konstanten Gitterdicken d&sub1; und d&sub2;, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt, einfällt und einem Fall, in dem der Hauptstrahl senkrecht auf das Gitter einfällt. Als Ergebnis sind die Blaze-Wellenlängen von diesen Fällen voneinander verschieden.
Das liegt daran, daß eine Blaze-Wellenlänge λ und eine Dicke di die folgende Beziehung haben: wobei Φi die Phasendifferenz (rad) ist und nλ der Brechungsindex eines Gittermaterials in bezug auf Licht der Wellenlänge λ ist.
Insbesondere wird die Wellenlänge λ, um eine erwünschte Phasendifferenz Φi für gebeugtes Licht einer vorbestimmten Ordnung zu erhalten, zu einer kurzwelligeren Seite verschoben, wenn ein Feldwinkel erhöht wird, d.h., wenn θ' erhöht wird, solange die Gitterdicke di konstant ist, wie in Fig. 9 gezeigt. Das heißt, daß eine Wellenlängenverteilung eines Wellenlängenbereichs einer Lichtkomponente, die von jeder Sensor-Anordnung empfangen wird, verschoben wird, wenn ein Abstand von der optischen Achse ansteigt, wenn Bildinformation auf einer Zeile mit der Breite w gelesen wird, was zu Farb-Fehllagegenauigkeit (Verschiebung) führt.
Beispielsweise ist in dem Beugungsgitter 1' mit bevorzugter Beugungsordnung mit einer zweistufigen Struktur, die in den Fig. 8 und 9 gezeigt wird, wenn d&sub1; = 3100 nm, d&sub2; = 6200 nm und nλ = 1,5 ist, die Blaze-Wellenlänge des Beugungslichts erster Ordnung 516,7 nm (für Φi 6π und Φ2 = 12π) auf der Achse mit θ' = 0. Bei einer Position außerhalb der Achse, z.B. bei θ' = 20º, wird diese Wellenlänge jedoch 492,3 nm. Somit wird die Wellenlänge um ungefähr 24 nm verschoben.
Wie aus der vorstehenden Gleichung der Phasendifferenz Φi gesehen werden kann, wird die Tatsache berücksichtigt, daß, wenn die Dicke di des Beugungsgitters entsprechend dem Feldwinkel θ' verändert wird, die Blaze-Wellenlänge λ konstant gemacht werden kann. Das ist der Hauptpunkt der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel ist, wie vorstehend beschrieben, wenn d&sub1; = 3100 nm, d&sub2; = 6200 nm und nλ = 1,5 die Blaze-Wellenlänge 516,7 nm (für Φ1 = 6π und Φ2 = 12π) bei θ, = 0. Wenn d&sub1; und d&sub2; so bestimmt sind, daß die Blaze-Wellenlänge den vorstehenden Wert selbst bei θ' = 20º, d&sub1; = 3253,7 nm und d&sub2; = 6607,4 nm hat.
Daher kann, wenn die Gitterdicken d&sub1; und d&sub2; bei einer Position, wo der Hauptstrahl mit dem Feldwinkel θ' = 20º durch das Beugungsgitter 1 transmittiert wird, erhöht werden, wie vorstehend beschrieben, die Blaze-Wellenlänge sowohl auf der Achse als auch außerhalb der Achse konstant gehalten werden. Die Gitterdicken d&sub1; und d&sub2; des linearen Beugungsgitters 1 mit bevorzugter Beugungsordnung der vorliegenden Erfindung, das in den Fig. 4 und 5 gezeigt wird, werden verändert, so daß sie erhöht werden, wenn der Abstand von der Achse erhöht wird. Somit sind die Wellenlängenbereiche der drei Lichtkomponenten, die durch dieses Gitter nach Farben getrennt werden, über den gesamten Feldwinkel einander gleich.
Die Dicke des linearen Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung der vorliegenden Erfindung wird kontinuierlich entlang der X-Richtung senkrecht zu der Y- Richtung verändert, entlang derer gestufte Beugungsgitter periodisch gebildet sind, und zur Z-Richtung als der Dickenrichtung des Beugungsgitters, wie in Fig. 4 gezeigt.
Auf diese Weise wird die Gitterdicke des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung entsprechend einem Winkel des auf das Beugungsgitter einfallenden Lichts verändert.
Die Gitterdicke des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung wird entsprechend einem Feldwinkel in bezug auf das optische Fokussiersystem verändert.
Darüberhinaus wird die Gitterdicke des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung entsprechend einem Feldwinkel des Hauptstrahls von Licht, das von einem Objekt auf das Beugungsgitter einfällt, verändert.
Wie vorstehend beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Gitterdicke des linearen Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung entsprechend dem Feldwinkel von einfallendem Licht eingestellt ist, Bilder, die dieselbe Blaze-Wellenlänge haben und frei von Farbverschiebung sind, auf die entsprechenden Sensor-Anordnungen für Licht von dem gesamten Objekt fokussiert werden. Informationslicht mit einem Feldwinkel kann auch zufriedenstellend nach Farben getrennt werden und auf die entsprechende Sensor-Anordnung fokussiert werden, ohne Verschiebung einer Wellenlängen- Verteilung, d.h. Farb-Fehllagegenauigkeit. Somit kann ein kompaktes, kostengünstiges Bildlesegerät bereitgestellt werden.
Ein weiteres Problem, das durch einen Feldwinkel θ θ' verursacht wird, wird nachstehend untersucht.
Eine optische Weglänge zwischen dem Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung und dem Drei-Zeilen-Sensor 3 für einen Lichtstrahl auf der optischen Achse ist l&sub0; wie in Fig. 7 gezeigt. Da ein Lichtstrahl außerhalb der optischen Achse und mit einem Einfallswinkel θ von der Austrittspupille 10 bei einem Austrittswinkel θ' austritt, ist dieser Abstand jedoch l&sub1; = l&sub0;/cosθ' > l&sub0;.
Andererseits ist ein Beugungswinkel α des Beugungsgitters 1 mit bevorzugter Beugungsordnung gegeben durch Psinα = λ (P: Gitterabstand und λ: Wellenlänge) in Fig. 8. Fig. 10 ist eine Ansicht zur Erklärung eines Trennabstands durch das Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung.
Somit ist ein Trennabstand S, der in Fig. 10 gezeigt wird, zwischen nach Farben getrennten Lichtstrahlen auf der Oberfläche des Sensorelements gegeben durch S = l&sub0;tanα für einen Lichtstrahl auf der Achse und ist gegeben durch S = l&sub1;tanα = l&sub0;tanα/cosθ' für einen Lichtstrahl außerhalb der Achse. Die Abstände dieser Strahlen fallen nicht miteinander zusammen. Auf diese Weise hat der Lichtstrahl auf der Achse einen von dem Trennabstand des Lichtstrahls außerhalb der Achse verschiedenen Trennabstand auf dem Sensorelement. In einem Drei-Zeilen-Sensor mit einem konstanten Sensor-Anordnungsabstand können drei Farblichtstrahlen nicht korrekt auf die entsprechenden Sensor-Anordnungen 4, 5 und 6 über den gesamten Feldwinkel fokussiert werden.
Zum Beispiel ist, wenn P = 60 um, λ = 540 nm (Grün), ein Feldwinkel θ θ' = 20 deg, und l&sub0; = 20 mm, ein Unterschied zwischen den Trennabständen eines Lichtstrahls auf der Achse und einem Lichtstrahl außerhalb der Achse ungefähr 11,5 um. Im Vergleich zu der Elementgröße 7 um x 7 um oder 10 um x 10 um des Sensors 3 weicht das Fokussierzentrum von jedem Lichtstrahl beträchtlich von dem Zentrum des Sensorelements ab. Wenn der Feldwinkel θ abnimmt, kann diese Abweichung theoretisch verringert werden. Der Feldwinkel θ kann jedoch im Sinne der Kompaktheit des Geräts nicht so weit verringert werden.
Zum Beispiel wird der Gitterabstand P für Psinα = λ auf und außerhalb der Achse verändert, wobei der Beugungswinkel α des gebeugten Lichts erster Ordnung verändert wird, so daß drei Farblichtstrahlen korrekt auf den Sensor-Anordnungen 4, 5 und 6 des Sensors 3 über den gesamten Feldwinkel fokussiert werden können. Wie vorstehend beschrieben ist, wenn der Gitterabstand P auf der Achse durch P = 60 um, λ = 540 nm und l&sub0; = 20 nm gegeben ist, der Gitterabstand bei einer Position, an der der Hauptstrahl des Lichts mit einem Feldwinkel θ θ' = 20 deg auf das Beugungsgitter einfällt, gegeben durch P = 63,85 um.
Insbesondere wird, wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt, der Gitterabstand P des linearen Beugungsgitters 1 mit bevorzugter Beugungsordnung kontinuierlich von einem A-A'- Schnitt, der einer Position auf der Achse entspricht, zu einem B-B'-Schnitt, der einer Position außerhalb der Achse entspricht, entsprechend einem Austrittswinkel von dem optischen Fokussiersystem 9 verändert, der sich gemäß dem Feldwinkel verändert.
Mit anderen Worten wird der Gitterabstand des linearen Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung gemäß dem Austrittswinkel von Licht, das aus dem optischen Fokussiersystem austritt, der sich entsprechend dem Feldwinkel ändert, verändert.
Auf diese Weise wird der Abstand des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung der vorliegenden Erfindung kontinuierlich entlang der X-Richtung als einer Richtung senkrecht zu der Y-Richtung, in der gestufte Beugungsgitter periodisch gebildet sind, und zu der Z-Richtung als der Dickenrichtung des Beugungsgitters, kontinuierlich verändert wie in Fig. 11 gezeigt.
Wenn das lineare Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung, in dem der Gitterabstand des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung kontinuierlich entsprechend einem Feldwinkel des Hauptstrahls von Licht, das von einem Objekt austritt und auf das Gitter einfällt, auf das Bildlesegerät angewendet wird, das in den Fig. 6A und 6B gezeigt wird, kann eine Versetzung einer Fokussierposition korrigiert werden und nach Farben getrennte Lichtkomponenten können korrekt auf den entsprechenden Sensor-Anordnungen fokussiert werden.
Darüber hinaus wird zusätzlich zu zwei Strukturmustern des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung der vorliegenden Erfindung die Gitterdicke des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung entsprechend einem Winkel von Licht, das auf das Beugungsgitter einfällt, verändert, und der Gitterabstand des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung wird entsprechend dem Feldwinkel des Haupstrahls von Licht, das von einem Objekt austritt und auf das Beugungsgitter einfällt, verändert. Somit kann Licht von Bildinformation mit einer endlichen Breite in eine Vielzahl von Lichtkomponenten mit unterschieldlichen Wellenlängenbereichen getrennt werden, ohne daß Farbverschiebung verursacht wird, und die nach Farben getrennten Lichtkomponenten können korrekt auf den entsprechenden Sensor-Anordnungen fokussiert werden. Zusätzlich kann eine Versetzung einer Fokussierposition korrigiert werden. Als Ergebnis können eine gute Farbtrennung und Fokussiereigenschaften ohne Versetzung einer Fokussierposition und einer Verschiebung der Blaze- Wellenlänge erreicht werden.
Da das lineare Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform Gitterdicken d&sub1; und d&sub2; hat, die entsprechend einem Feldwinkel verändert sind, ist, wenn der Gitterabstand zusätzlich zu den Gitterdicken verändert wird, die Gitterform zweidimensional kompliziert, was zu einer Schwierigkeit bei der Herstellung führt.
Somit wird, wie in einer Modifizierung der vorliegenden Erfindung in Fig. 13 gezeigt, eine Versetzung der Fokussierpositionen auf den Sensor-Anordnungen 4, 5 und 6 durch Krümmen des Drei-Zeilen-Sensors 3 korrigiert, so daß eine optische Weglänge zwischen dem linearen Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung und dem Sensor 3 über dem gesamten Feldwinkel konstant gehalten wird, wodurch eine Versetzung der Fokussierpositionen auf der Achse und bei einer Position außerhalb der Achse beseitigt wird. Mit dieser Struktur kann Informationslicht mit einem Feldwinkel zufriedenstellend nach Farben getrennt und durch das Beugungsgitter 1 mit bevorzugter Beugungsordnung mit einer relativ einfachen Struktur ohne Veränderung eines Gitterabstands fokussiert werden, womit die Produktivität des Geräts verbessert wird und Kosten verringert werden.
Wenn der gekrümmte Sensor in dem Bildlesegerät gemäß der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird, wird ein Lichtstrahl mit einem Feldwinkel von einem Objekt in eine Vielzahl von Lichtkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen durch das optische Fokussiersystem und das lineare Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung getrennt, und die getrennten Lichtkomponenten werden auf die entsprechenden Sensor- Anordnungen auf dem Sensor fokussiert. Zusätzlich ist der Sensor gekrümmt, so daß eine optische Weglänge zwischen dem Sensor und dem Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung über den gesamten Feldwinkel konstant gehalten wird.
Mit dieser Struktur kann eine Versetzung einer Fokussierposition korrigiert werden, ohne den Gitterabstand des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung entsprechend dem Feldwinkel des Hauptstrahls von Licht, das von einem Objekt ausgeht und auf das Beugungsgitter einfällt, zu verändern.
Darüber hinaus werden zusätzlich zu der Struktur des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung der vorliegenden Erfindung die Gitterdicken des Beugungsgitters mit bevorzugter Beugungsordnung entsprechend einem Winkel von Licht, das auf das Beugungsgitter einfällt, verändert, und der Vielzeilen-Sensor wird gekrümmt, so daß eine optische Weglänge zwischen dem Sensor und dem Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung über den gesamten Feldwinkel konstant gehalten wird. Somit kann Licht von Bildinformation mit einer endlichen Breite in eine Vielzahl von Lichtkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen getrennt werden, ohne eine Farbverschiebung zu verursachen, und die nach Farben getrennten Lichtkomponenten können korrekt auf den entsprechenden Sensor-Anordnungen fokussiert werden. Zusätzlich kann eine Versetzung einer Fokussierposition korrigiert werden. Als ein Ergebnis können gute Farbtrennung und Fokussiereigenschaften ohne Versetzung einer Fokussierposition und einer Verschiebung in der Blaze- Wellenlänge erreicht werden.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Lösen des Problems der Wellenlängenverschiebung wird nachstehend beschrieben.
Fig. 14A und 14B sind Ansichten, die ein Bildlesegerät mit einem Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung der vorliegenden Erfindung zeigen. Fig. 14A zeigt einen Zustand in einer Haupt-Abtastrichtung und Fig. 14B zeigt einen Zustand in einer Neben-Abtastrichtung, senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung.
In den Fig. 14A und 14B wird Bildinformation auf einer Oberfläche 8 eines Originals als einem Objekt zeilenweise durch ein Spiegel (nicht gezeigt) abgetastet, der zwischen der Oberfläche 8 des Originals und einem optischen Fokussiersystem 9 in der Neben-Abtastrichtung (Y-Richtung in Fig. 14B) angeordnet ist, in derselben Weise wie in dem in den Fig. 6A und 6B gezeigten Gerät. Bildinformationslicht wird zu einem linearen Beugungsgitter 13 mit bevorzugter Beugungsordnung für die Drei-Farbentrennung geführt, das gekrümmt ist, so daß seine konkave Oberfläche dem optischen Fokussiersystem 9 in der Haupt-Abtastrichtung des optischen Fokussiersystems 9 gegenübersteht. Das Informationslicht wird in drei Farblichtkomponenten (z.B. R, G und B) beim sogenannten Farblesen in der Y-Richtung der Figur getrennt, und die drei Lichtkomponenten werden dann auf Sensor- Anordnungen 4, 5 und 6 auf einem monolithischen Drei-Zeilen- Sensor 3 fokussiert. Die Sensoroberfläche des Drei-Zeilen- Sensors 3 ist angeordnet, so daß sie parallel zu der Zeilen- Abtastrichtung (Neben-Abtastrichtung) ist.
Die Sensor-Anordnungen 4, 5 und 6 auf dem Sensor 3 erstrecken sich in die Haupt-Abtastrichtung (X-Richtung in Fig. 14A). Der Sensor 3 ist ein Vielzeilen-Sensor, auf dem eine Vielzahl von linearen Sensor-Anordnungen auf einem einzelnen Substrat gebildet sind. Der Vielzeilen-Sensor ist ein monolithischer Drei-Zeilen-Sensor, auf dem drei Zeilen von linearen Sensor- Anordnungen so angeordnet sind, daß sie in einer Richtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung der Sensor-Anordnung durch einen endlichen Abstand getrennt sind.
Das lineare Beugungsgitter 13 mit bevorzugter Beugungsordnung wird in einen optischen Weg zwischen dem optischen Fokussiersystem 9 und dem Sensor 3 eingeschoben, um Licht von einem Objekt in eine Vielzahl von Farblichtkomponenten zu trennen und um die getrennten Lichtkomponenten zu den entsprechenden Sensor-Anordnungen zu führen.
Natürlich wird die Oberfläche 8 des Originals mit einer Beleuchtungslichtquelle (nicht gezeigt) beleuchtet, um die Information zu lesen.
Das lineare Beugungsgitter 13 mit bevorzugter Beugungsordnung trennt Licht von einem Objekt in eine Vielzahl von Farblichtkomponenten in der Neben-Abtastrichtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung.
Auf diese Weise ist das lineare Beugungsgitter 13 mit bevorzugter Beugungsordnung so gebildet, daß es eine Substratform wie einen Bereich einer zylindrischen Oberfläche mit einem Radius R mit im wesentlichen einer Austrittspupille 33 als Zentrum oder eine annähernd quadratisch gekrümmte Oberfläche entlang der Anordnungs-Richtung der Sensor- Anordnung 4, 5 und 6 in der Hauptabtastrichtung hat, wie in Fig. 15 gezeigt. Die Gitterdicke des linearen Beugungsgitters 13 mit bevorzugter Beugungsordnung ist konstant, ohne daß sie entsprechend einem Feldwinkel des Hauptstrahls von Licht von einem Objekt und auf das Beugungsgitter einfallend verändert wird.
Somit wird der Hauptstrahl von Austrittslicht mit einem Austrittswinkel θ' immer senkrecht zu der Gitteroberfläche des Beugungsgitters 13, und die Winkelabhängigkeit von θ' in der Phasendifferenz Φi kann beseitigt werden. Somit kann eine Verschiebung der Blaze-Wellenlänge, die durch einen Feldwinkel θ verursacht wird, verhindert werden, womit man Farbverschiebung beim Lesen beseitigt.
Wenn das lineare Beugungsgitter 13 jedoch nur gekrümmt ist, so daß seine konkave Oberfläche dem optischen Fokusssiersystem 9 gegenübersteht, bleibt das Problem eines Unterschieds zwischen dem Trennabstand S auf und außerhalb der Achse ungelöst. Insbesondere ist, wenn der Abstand zwischen dem Gitter und der Sensoroberfläche auf der Achse durch l&sub0; dargestellt wird, der Abstand außerhalb der Achse (Austrittswinkel θ') gegeben durch l'&sub1; = /cosθ' - R, wie in Fig. 15 gezeigt. Dieser Abstand verändert sich gemäß dein Feldwinkel θ (wobei der Abstand zwischen der Austrittspupille 33 und dem Sensor 3 ist und l'&sub1; der Abstand zwischen dem Gitter und dem Sensor entlang der Richtung des Austrittswinkels θ' ist).
Um eine Versetzung der Fokussierpositionen zu korrigieren, muß, wie in den Fig. 11 und 12, die vorstehend beschrieben worden sind, gezeigt, der Gitterabstand P des linearen Beugungsgitters 13 mit bevorzugter Beugungsordnung nur kontinuierlich von dem A-A'-Schnitt, entsprechend einer Position auf der Achse, zu dem B-B'-Schnitt, entsprechend einer Position außerhalb der Achse, verändert werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist sinα des Beugungswinkels erster Ordnung umgekehrt proportional zu dem Gitterabstand P für Licht mit der selben Wellenlänge (sind = λ/P). Durch Verwendung dieser Beziehung kann, wenn ein Abstand zwischen dem Gitter und dem Sensor verändert wird, P verändert werden, um den Trennabstand auf dem Sensor konstant zu machen.
Im allgemeinen gilt, da der Beugungswinkel α erster Ordnung klein ist, sinα tanα α (rad), und der Trennabstand zwischen nach Farben getrennten Lichtkomponenten auf dem Sensor hat die Beziehung mit Licht mit dem Austrittswinkel θ', die gegeben ist durch l'&sub1;tanα ( /cosθ' - R)α ( /cosθ' - R)λ/P.
Daher gilt bei einer Position R sinθ' von dem Zentrum (d.h. Schnittpunkt mit der optischen Achse) in der Haupt-Abtastrichtung des zylindrischen linearen Beugungsgitters 13 mit bevorzugter Beugungsordnung, wenn der Gitterabstand in der Neben-Abtastrichtung eingestellt werden kann, daß P = ( /cosθ' - R)λ/S (d.h. der Abstand vergrößert wird, wenn ein Abstand von der Achse vergrößert wird, wie in Fig. 11 gezeigt) erfüllt ist, l'tanα (S: der Abstand zwischen den parallelen Sensor-Anordnungen 4, 5 und 6) und der Trennabstand kann unabhängig von dem Feldwinkel θ konstant sein. Somit können getrennte Lichtkomponenten immer korrekt auf den parallelen Sensor-Anordnungen 4, 5 und 6 fokussiert werden.
Zum Beispiel ist in dem vorstehend erwähnten Fall (P = 60 um und λ = 540 nm), wenn g = 55 mm, R = 35 mm und S = 0,18 mm, der Gitterabstand P bei θ' = 0 deg 60 um, während der Gitterabstand bei θ' = 20 deg 70 um ist. Das bedeutet, daß eine Veränderung des Gitterabstands von 10 um nur einer Position gegeben werden muß, die von der optischen Achse durch 12 mm in der Haupt-Abtastrichtung getrennt ist. Daher können solche numerischen Werte leicht unter Berücksichtigung der vorliegenden genauen Photomasken-Techniken und anderen Verarbeitungstechniken realisiert werden.
Wie vorstehend beschrieben wird in dem Bildlesegerät der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des gekrümmten Beugungsgitters ein Lichtstrahl, der bei einem bestimmten Winkel von einem Objekt reflektiert worden ist, in Lichtkomponenten von unterschiedlichen Wellenformbereichen durch ein optisches Fokussiersystem und ein lineares Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung getrennt, und diese Lichtkomponenten werden auf entsprechende Sensor- Anordnungen auf einem Sensor fokussiert. Zusätzlich ist das lineare Beugungsgitter mit bevorzugter Beugungsordnung entlang der Anordnungsrichtung der Sensor-Anordnung gekrümmt, so daß seine konkave Oberfläche, die der Oberfläche gegenübersteht, auf der die gestuften Beugungsgitter periodisch gebildet sind, dem optischen Fokussiersystem gegenübersteht.
Mit dieser Struktur kann Licht außerhalb der Achse immer senkrecht einfallend auf das lineare Beugungsgitter mit bevorzugter Beugung sein, und Farbverschiebung (Verschiebung einer Blaze-Wellenlänge) in Abhängigkeit von einem Feldwinkel kann beseitigt werden.
Da der Gitterabstand verändert wird, so daß er kontinuierlich gemäß einem Austrittswinkel ansteigt, kann eine Versetzung der Fokussierpositionen in der Neben-Abtastrichtung auch korrigiert werden. Somit können gute Farbtrennung und Fokussierleitsung ohne eine Versetzung der Fokussierposition und eine Verschiebung der Blaze-Wellenlänge erreicht werden.

Claims

1. Bildlesegerät, umfassend:

Einen Vielzeilen-Sensor (3) mit einer Vielzahl von Zeilen von linearen Sensor-Anordnungen (4, 5, 6), die parallel zu einer Haupt-Abtastrichtung angeordnet sind und in einer Richtung senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung getrennt sind, auf einem einzelnen Substrat;

ein optisches Fokussiersystem (9) zum Fokussieren eines Objektbildes auf dem Vielzeilen-Sensor (3), wobei Hauptstrahlen von Licht, die von unterschiedlichen Punkten des Objekts (8) in der Haupt-Abtastrichtung austreten, von dem optischen Fokussiersystem (9) bei unterschiedlichen Austrittswinkeln (θ') in bezug auf die optische Achse des optischen Fokussiersystems (9) austreten; und

eine Farbtrenneinrichtung (1), die in dem optischen Weg zwischen dem optischen Fokussiersystem (9) und dem Vielzeilen-Sensor (3) angeordnet ist, zum Farbtrennen von Licht von dem Objekt (8) in eine Vielzahl von Lichtkomponenten in einer Richtung senkrecht zu der Haupt- Abtastrichtung und zum Führen von jeder der nach Farben getrennten Lichtkomponenten zu einer der Sensor-Anordnungen (4, 5, 6),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Farbtrenneinrichtung ein lineares Beugungsgitter (1) mit bevorzugter Beugungsordnung mit einer periodisch gestuften Struktur senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung ist, und daß die Dicke (d&sub1;, d&sub2;) des linearen Beugungsgitters (1) mit bevorzugter Beugungsordnung kontinuierlich in der Haupt-Abtastrichtung variiert, so daß die Dicke zunimmt, wenn der Abstand von der optischen Achse des optischen Fokussiersystems (9) zunimmt.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei das Objekt (8) in einer Neben-Abtastrichtung senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung abgetastet wird.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei die Sensoroberfläche des Vielzeilen-Sensors (3) parallel zu der Neben-Abtastrichtung ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Vielzeilen-Sensor (3) in der Haupt-Abtastrichtung gekrümmt ist, so daß eine optische Weglänge zwischen dem Vielzeilen- Sensor (3) und dem Beugungsgitter (1) mit bevorzugter Beugungsordnung über den gesamten Bereich von Austrittswinkeln (θ') konstant ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, wobei der Gitterabstand (P) des Beugungsgitters (1) mit bevorzugter Beugungsordnung konstant ist.

6. Bildlesegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Gitterabstand (P) des linearen Beugungsgitters (1) mit bevorzugter Beugungsordnung kontinuierlich in der Haupt- Abtastrichtung variiert, so daß der Gitterabstand zunimmt, wenn der Abstand von der optischen Achse des optischen Fokussiersystems (9) zunimmt.

7. Bildlesegerät, umfassend:

eine Farbtrenneinrichtung (1), die in dem optischen Weg zwischen dem optischen Fokussiersystem (9) und dem Vielzeilen-Sensor (3) angeordnet ist, zum Trennen von Licht von dem Objekt (8) nach Farben in eine Vielzahl von Lichtkomponenten in eine Richtung senkrecht zu der Hauptabtastrichtung und zum Leiten von jeder der nach Farben getrennten Lichtkomponenten zu einer der Sensor-Anordnungen (4, 5, 6),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Farbtrenneinrichtung ein lineares Beugungsgitter (1) mit bevorzugter Beugungsordnung mit einer periodisch gestuften Struktur senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung ist, und daß der Gitterabstand (P) des linearen Beugungsgitters (1) mit bevorzugter Beugungsordnung kontinuierlich in der Haupt-Abtastrichtung variiert, so daß der Gitterabstand (P) zunimmt, wenn der Abstand von der optischen Achse des optischen Fokussiersystems (9) zunimmt.

8. Gerät nach Anspruch 7, wobei das Objekt (8) in einer Neben-Abtastrichtung senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung abgetastet wird.

9. Gerät nach Anspruch 8, wobei die Sensoroberfläche des Viel-Zeilensensors (3) parallel zu der Neben-Abtastrichtung ist.

10. Bildlesegerät, umfassend:

ein optisches Fokussiersystem (9) zum Fokussieren eines Objektbildes auf dem Vielzeilen-Sensor (3),

wobei Hauptstrahlen von Licht, die von unterschiedlichen Punkten des Objekts (8) in der Haupt-Abtastrichtung austreten, von dem optischen Fokussiersystem (9) bei unterschiedlichen Austrittswinkeln (θ') in bezug auf die optische Achse des optischen Fokussiersystems (9) austreten; und

eine Farbtrenneinrichtung (1), die in dem optischen Weg zwischen dem optischen Fokussiersystem (9) und dem Vielzeilen-Sensor (3) angeordnet ist, zum Trennen von Licht von dem Objekt (8) nach Farben in eine Vielzahl von Lichtkomponenten in einer Richtung senkrecht zu der Haupt- Abtastrichtung und zum Leiten von jeder der nach Farben getrennten Lichtkomponenten zu einer der Sensor-Anordnungen (4, 5, 6),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Farbtrenneinrichtung ein lineares Beugungsgitter (1) mit bevorzugter Beugungsordnung mit einer periodisch gestuften Struktur senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung ist und daß der Vielzeilen-Sensor (3) in der Haupt-Abtastrichtung gekrümmt ist, so daß eine optische Weglänge zwischen dem Vielzeilen-Sensor (3) und dem Beugungsgitter (1) mit bevorzugter Beugungsordnung konstant über den gesamten Bereich von Austrittswinkeln (θ') ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, wobei der Gitterabstand (P) des Beugungsgitters (1) mit bevorzugter Beugungsordnung konstant ist.

12. Bildlesegerät, umfassend:

Einen Vielzeilen-Sensor (3) mit einer Vielzahl von Zeilen von linearen Sensor-Anordnungen (4, 5, 6), die parallel zu einer Haupt-Abtastrichtung angeordnet sind und in einer Richtung senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung getrennt sind, auf einem einzelnen Substrat,

ein optisches Fokussiersystem (9) zum Fokussieren eines Objektbildes auf dem Vielzeilen-Sensor (3), wobei Hauptstrahlen von Licht, die von unterschiedlichen Punkten des Objekts (8) in der Haupt-Abtastrichtung austreten, von dem optischen Fokussiersystem (9) bei unterschiedlichen Austrittswinkeln (θ') in bezug auf die optische Achse des optischen Fokussiersystems (9) austreten; und eine Farbtrenneinrichtung (13), die in dem optischen Weg zwischen dem optischen Fokussiersystem (9) und dem Vielzeilen-Sensor (3) angeordnet ist, zum Trennen von Licht von dem Objekt (8) nach Farben in eine Vielzahl von Lichtkomponenten in einer Richtung senkrecht zu der Haupt- Abtastrichtung und zum Leiten von jeder der nach Farben getrennten Lichtkomponenten zu einer der Sensor-Anordnungen (4, 5, 6),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Farbtrenneinrichtung ein lineares Beugungsgitter (13) mit bevorzugter Beugungsordnung mit einer periodisch gestuften Struktur senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung ist, und daß das Beugungsgitter (13) mit bevorzugter Beugungsordnung in der Haupt-Abtastrichtung gekrümmt ist, so daß seine konkave Oberfläche dem optischen Fokussiersystem (9) gegenübersteht.

13. Gerät nach Anspruch 12, wobei die Gitterdicke des Beugungsgitters (13) mit bevorzugter Beugungsordnung konstant ist.

14. Gerät nach Anspruch 12, wobei das Objekt (8) in einer Neben-Abtastrichtung senkrecht zu der Haupt-Abtastrichtung abgetastet wird.

15. Gerät nach Anspruch 14, wobei die Sensoroberfläche des Vielzeilen-Sensors (3) parallel zu der Neben-Abtastrichtung ist.

16. Gerät nach Anspruch 12, wobei der Gitterabstand des linearen Beugungsgitters (13) mit bevorzugter Beugungsordnung kontinuierlich in der Haupt-Abtastrichtung variiert, so daß der Gitterabstand zunimmt, wenn der Abstand von der optischen Achse des optischen Fokussiersystems (9) zunimmt.