-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zu Erzeugung von Mikrostrukturen
in einem Speichermedium gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 sowie einen Lithographen zur Erzeugung von Mikrostrukturen
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 10.
-
Als
Mikrostruktur werden im Folgenden künstlich erzeugte Strukturen
bezeichnet, die aus einer Ansammlung von Einzelstrukturen, die jeweils eine
Größe üblicherweise im Bereich von etwa
0,1 μm bis etwa 100 μm, insbesondere bis etwa
50 μm aufweisen. Bei diesen Einzelstrukturen handelt es sich üblicherweise
um lithographisch erzeugte Punkte, die gemeinsam die Mikrostruktur
ausbilden. Eine bevorzugte Ausgestaltung einer derartigen Mikrostruktur
ist ein computergeneriertes Hologramm.
-
Digitale
Hologramme sind zweidimensionale Hologramme, die aus einzelnen Punkten
mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften bestehen und aus denen
bei Beleuchtung mit einer kohärenten elektromagnetischen
Welle, insbesondere einer Lichtwelle, durch Beugung in Transmission
oder Reflexion Bilder und/oder Daten reproduziert werden. Die unterschiedlichen
optischen Eigenschaften der einzelnen Punkte können Transmissions-
oder Reflexionseigenschaften sein, beispielsweise hervorgerufen
durch Oberflächentopographie, variierende optische Weglängen
im Material des Speichermediums (Brechungsindizes) oder Farbwerte
des Materials.
-
Die
zur Erzielung eines Hologramms erforderlichen optischen Eigenschaften
der einzelnen Punkte werden von einem Computer berechnet, es handelt
sich somit um so genannte computergenerierte Hologramme (CGH). Mit
Hilfe eines fokussierten Schreibstrahls werden während
des Schreibens des computergenerierten Hologramms die einzelnen Punkte
des Hologramms in das Speichermaterial eingeschrieben, wobei der
Fokus des Schreibstrahls im Bereich der Oberfläche oder
im Material des Speichermediums liegt. Eine Fokussierung bewirkt
im Bereich des Fokus eine geringe Einwirkungsfläche auf das
Material des Speichermediums, so dass eine Vielzahl von Punkten
des Hologramms in einem kleinen Bereich geschrieben werden kann.
Die optische Eigenschaft des jeweils geschriebenen Punktes wird durch
eine Materialveränderung im Speichermedium eingestellt.
Sie hängt dabei von der Intensität des Schreibstrahls
ab. Zum Schreiben wird der Schreibstrahl in zwei Dimensionen mit
variierender Intensität relativ zur Oberfläche
des Speichermediums bewegt. Die Modulation der Intensität
des Schreibstrahls erfolgt dabei entweder über eine interne
Modulation der Lichtquelle, beispielsweise eine Laserdiode, oder über
eine externe Modulation eines Schreibstrahls außerhalb
der Lichtquelle, beispielsweise mit Hilfe von optoelektronischen
Elementen. Darüber hinaus kann die Lichtquelle als gepulster
Laser ausgebildet sein, dessen Pulslängen steuerbar sind,
so dass über die Pulslängen eine Steuerung der
Intensität des Schreibstrahls erfolgen kann.
-
Durch
das Abscannen des intensitätsmodulierten Schreibstrahls
entsteht somit eine Fläche mit einer unregelmäßigen
Punkteverteilung, das computergenerierte Hologramm. Dieses kann
zum Kennzeichnen und Individualisieren beliebiger Gegenstände
eingesetzt werden. Es kann hierzu insbesondere individualisierte
Information, wie zum Beispiel eine Seriennummer, Information zum
Vertriebsweg etc. enthalten.
-
Eine
flächige Beschriftung kann insbesondere auch durch Verwendung
eines Grating Light Valve (GLV) erzielt werden, indem das GLV als
Zeilenlichtmodulator eingesetzt wird und eine Relativbewegung von
Schreibstrahl (Schreibzeile) zu Speichermedium in nur einer Richtung
erfolgt. Ein GLV ist beispielsweise von der Firma Silicon Light
Machines bekannt. Eine weitere Möglichkeit zur Erzielung
einer flächigen Beschriftung besteht darin, mittels eines
Strahlvervielfachers eine Vielzahl von Einzelstrahlen zu erzeugen.
Diese treffen dann auf einen vielkanaligen Raumlichtmodulator, und
werden dort einzeln moduliert. Die einzelnen vom SLM reflektierten
Strahlen sind jeder im wesentlichen single-mode Strahlen und eine
nachfolgende Optik bildet diese Mehrzahl von Einzelstrahlen auf
das Speichermedium ab. Auch hier ist je nach Ausgestaltung nur eine
Relativbewegung in einer Richtung erforderlich.
-
Zur
Herstellung von Mikrostrukturen, insbesondere computergenerierten
Hologramme, ist eine hohe Auflösung erforderlich, die nur
mittels spezieller lithographischer Systeme erlangt werden kann.
Die Auflösung dieser Systeme sollte etwa 25.000 dpi oder
mehr betragen. Ferner werden bei dieser Form der Holographie nur
vergleichsweise kleine Flächen beschrieben. Diese sind
beispielsweise 1–50 mm2, wobei
grundsätzlich auch andere Größen möglich sind.
Die Genauigkeit des Schreibrasters sollte bei einem Lithographen
zur Herstellung computergenerierter Hologramme von beispielsweise
1000 × 1000 Punkten auf einer Fläche von 1 mm × 1
mm etwa ± 1 mm in beide orthogonale Richtungen betragen.
Darüber hinaus sollte die Schreibgeschwindigkeit etwa 1–200
Megapixel/Sekunde betragen, damit jeweils, größenabhängig
ein computergeneriertes Hologramm in der Zeit von ca. 0,1–1
Sekunde geschrieben werden kann.
-
Aus
dem Stand der Technik sind lithographische Systeme bekannt, die
die oben genannten Anforderungen erfüllen (
EP 1 377 880 B1 ,
EP 1 373 981 B1 ).
Diesen lithographischen Systemen ist gemeinsam, dass die Beschriftung
des Speichermaterials in einem definierten Beschriftungsabschnitt
vorgenommen wird. Zur Beschriftung wird das Speichermaterial, üblicherweise
ein bandförmiges Speichermaterial oder Etiketten, die auf
einem Trägerband angeordnet sind, entlang einer Beschriftungsspur
durch den Beschriftungsabschnitt bewegt. Wenn das Speichermaterial
den Beschriftungsabschnitt erreicht hat, wird der Schreibstrahl über
das Speichermaterial bewegt und dessen Intensität entsprechend
dem zu schreibenden Hologramm gesteuert. Insbesondere wenn Etiketten
beschriftet werden sollen, erfolgt die Beschriftung dabei diskontinuierlich,
da abgewartet werden muss, bis das nächste Etikett den
Beschriftungsabschnitt erreicht hat.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von Mikrostrukturen, insbesondere computergenerierten Hologrammen,
zu schaffen, bei dem Speichermaterialien mit höherer Geschwindigkeit
beschriftet werden können, sowie einen geeigneten Lithographen
anzugeben.
-
Die
vorliegende Erfindung löst das zuvor beschriebene Problem
bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch
1 sowie bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 6 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von
Anspruch 6. Eine nebengeordnete Lösung stellt ein Lithograph
gemäß Anspruch 12 bereit. Bevorzugte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt zunächst die Erkenntnis zugrunde,
dass die Herstellung mehrerer hintereinander angeordneter Mikrostrukturen mit
den herkömmlichen Verfahren einer Totzeit unterliegen.
In dieser Totzeit erfolgt ein Materialtransport in den Beschriftungsabschnitt
des Schreibstrahls, der Schreibstrahl hingegen wird währenddessen
nicht genutzt. Nachdem das Speichermaterial den Beschriftungsabschnitt
erreicht hat, wird der Schreibstrahl in einer oder zwei Dimensionen
relativ zum Speichermaterial bewegt und die Mikrostruktur, insbesondere
jedenfalls ein computergeneriertes Hologramm, eingeschrieben. Da
die Bereitstellung eines Schreibstrahls mit hohen Kosten verbunden
ist, sollte auch bei Erhöhung des Produktionstaktes von
lithographisch erzeugten Mikrostrukturen nach Möglichkeit
die Bereitstellung eines zusätzlichen Schreibstrahls vermieden
werden. Es wurde daher vorliegend ein Verfahren entwickelt, um die
Totzeit für den Schreibstrahl so gering wie möglich
zu halten. Dies wird dadurch erzielt, dass nicht nur wie bisher
eine einzelne Beschriftungsspur vorgesehen ist, auf der das Speichermaterial
zur Beschriftung bereit gestellt wird, sondern dass mindestens eine,
gegebenenfalls auch mehrere weitere Beschriftungsspuren vorgesehen
werden. Als Beschriftungsspur wird eine Bahn bezeichnet entlang
der kontinuierlich oder diskontinuierlich Speichermaterial zur Beschriftung
mit einer Mikrostruktur, insbesondere einem computergenerierten
Hologramm, bereitgestellt wird. Dies geschieht insbesondere derart,
dass das Speichermaterial entlang der Beschriftungsspur in Laufrichtung bewegt
wird.
-
Der
Schreibstrahl wird dann nach einem Schreibvorgang im Beschriftungsabschnitt
einer ersten Beschriftungsspur auf den Beschriftungsabschnitt der
nächsten Beschriftungsspur umgelenkt, um dort einen weiteren
Beschriftungsvorgang vornehmen zu können. Die Umlenkung
des Schreibstrahls kann dabei relativ schnell erfolgen, nämlich deutlich
schneller als der Materialtransport des Speichermaterials, so dass
die Totzeit zwischen der Herstellung zweier Mikrostrukturen deutlich
reduziert wird. Je nach Anzahl Beschriftungsspuren wird der Schreibstrahl
von Beschriftungsspur zu Beschriftungsspur umgelenkt, bis er nach
Erreichen der letzten Beschriftungsspur wieder auf die erste Beschriftungsspur
zurückgelenkt wird. Die Relativbewegung des Schreibstrahls
zum Speichermedium erfolgt bevorzugt durch eine Bewegung des Speichermaterials in
Laufrichtung und eine Ablenkung des Schreibstrahls quer zur Laufrichtung.
Grundsätzlich sind aber auch andere Ablenkungen des Schreibstrahls, insbesondere
auch eine 2-D-Ablenkung denkbar.
-
In
bevorzugter Ausgestaltung werden die mehreren Beschriftungsspuren
parallel zueinander vorgesehen. Dies ist insbesondere im Hinblick
auf eine platzsparende Anordnung sowie eine möglichst einfache
Steuerung des Transports des Speichermediums sowie der Umlenkung
des Schreibstrahls besonders vorteilhaft.
-
In
bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens ist weiter vorgesehen,
dass die Beschriftung eines entlang einer Beschriftungsspur vorgesehenen Speichermaterials
nur innerhalb eines festgelegten Beschriftungsabschnitts vorgenommen
wird. Der Schreibstrahl kann dabei nur innerhalb dieses Beschriftungsabschnitts
relativ zum Speichermedium bewegt werden, um dort die punktweise
Beschriftung vorzunehmen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Schreibstrahl
nur senkrecht zur Laufrichtung des Speichermaterials bewegbar ist,
also eine flächige Beschriftung nur durch die Kombination
aus einer Bewegung des Speichermaterials entlang der Beschriftungsspur
und einer Bewegung des Schreibstrahls senkrecht zu dieser Richtung,
vorgenommen wird. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass
der Schreibstrahl sowohl in einer Richtung parallel zur Beschriftungsspur
(X-Richtung) als auch senkrecht dazu (Y-Richtung) bewegbar ist.
-
Je
nach Ausgestaltung kann die Einbringung der Mikrostruktur in das
Speichermaterial in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen. Das
Speichermaterial kann beispielsweise kontinuierlich entlang der
Beschriftungsspur weiter bewegt werden; in diesem Fall ist eine
Bewegung des Schreibstrahls quer, insbesondere senkrecht, zur Beschriftungsspur
ausreichend. Das Speichermaterial kann aber auch diskontinuierlich
entlang der Beschriftungsspur weiter bewegt werden. In diesem Fall
ist eine flächige Steuerung, also in X- und Y-Richtung
des Schreibstrahls erforderlich. Auch kann eine flächige
Belichtung durch eine zeilenförmige Belichtung (beispielsweise mittels
GLV oder SLM) und eine überlagerte Relativbewegung von
Belichtungszeile und Speichermaterial in nur einer Richtung erfolgen.
-
Ferner
wird ein alternatives Verfahren vorgeschlagen, bei dem mehrere Beschriftungsbereiche auf
einer Beschriftungsspur vorgesehen sind. Entgegen den bekannten
Verfahren wird der Schreibstrahl nach erfolgter Beschriftung des
Speichermaterials in einem Beschriftungsbereich in einen weiteren
Beschriftungsbereich auf derselben Beschriftungsspur umgelenkt.
Das Speichermaterial wird erst nach Beschriftung in mindestens zwei
Beschriftungsbereichen beschleunigt und weiterbewegt. In dieser
Zeit erfolgt wiederum eine Umlenkung des Schreibstrahls in den ersten
Beschriftungsbereich. Auch bei dieser Verfahrensweise wird somit
genutzt, dass die Umlenkung des Schreibstrahls schneller erfolgen
kann als der Materialvorschub in den jeweiligen Beschriftungsbereich.
Zudem kann der Materialtransport anschließend über
eine größere Wegstrecke und dabei mit erhöhter
Geschwindigkeit erfolgen. Der Materialtransport erfolgt somit diskontinuierlich.
Gegebenenfalls kann dabei auch bereits während der Beschriftung
innerhalb eines Beschriftungsbereiches ein Materialtransport erfolgen.
Entscheidend jedoch ist, dass der Materialtransport nicht abgewartet
werden muss, bis die nächste Beschriftung starten kann.
Begrenzend hierfür ist nunmehr lediglich die Umlenkung des
Schreibstrahls.
-
Die
beiden zuvor beschriebenen Verfahren können zudem natürlich
auch miteinander kombiniert werden.
-
In
bevorzugter Ausgestaltung der beiden zuvor beschriebenen Verfahren
erfolgt die Umlenkung des Schreibstrahls derart, dass der Lichtweg
des Schreibstrahls zum zu beschriftenden Speichermaterial unabhängig
vom jeweiligen Beschriftungsbereich oder von der jeweiligen Beschriftungsspur
im Wesentlichen konstant bleibt. Insbesondere für die Herstellung
computergenerierter Hologramme ist eine Höhenregelung zur
Fokussierung des Schreibstrahls in die gewünschte Tiefe
des Speichermaterials von entscheidender Bedeutung. Um den Aufwand
der Höhenregulierung möglichst gering zu halten,
sollte der Lichtweg von der Quelle des Schreibstrahls bis zum zu
beschriftenden Speichermaterials unabhängig von der jeweiligen
Beschriftungsspur oder dem jeweiligen Beschriftungsabschnitt, in
der das aktuell zu beschriftende Speichermaterial angeordnet ist, konstant
sein. Insbesondere kann der Lithograph somit nämlich eine
einzige Höhenregelung aufweisen, die eine einheitliche
Regelung des Schreibstrahls für alle Beschriftungsspuren
gemeinsam vornimmt. Ein Mehraufwand für mehrere Höhenregelungen
kann dadurch vermieden werden.
-
Bevorzugt
erfolgt die Umlenkung des Schreibstrahls derart, dass der Lichtweg
im Wesentlichen konstant bleibt. Dies kann beispielsweise durch
eine versetzte Anordnung der Beschriftungsabschnitte auf den Beschriftungsspuren
erfolgen. Es kann somit beispielsweise vorgesehen sein, dass bei der
Umlenkung des Schreibstrahls je nach Beschriftungsspur ein längerer
Weg parallel zur Beschriftungsfläche durch einen verkürzten
Weg senkrecht zur Beschriftungsfläche ausgeglichen wird.
Sofern Beschriftungsabschnitte auf mehreren Beschriftungsspuren
vorgesehen sind, sind in bevorzugter Ausgestaltung die Beschriftungsabschnitte
der jeweiligen Beschriftungsspuren in Laufrichtung zueinander versetzt
angeordnet, d. h. in Laufrichtung gesehen beginnen sie nicht auf
derselben Höhe. Entsprechend erfolgt die Beschriftung des
Speichermaterials in den versetzt angeordneten Beschriftungsabschnitten
der Beschriftungsspuren. Durch eine Anpassung des Versatzes kann
so die Länge des Lichtwegs unabhängig von der
jeweiligen Beschriftungsspur auf besonders einfache Weise konstant
gehalten werden.
-
In
weiter bevorzugter Ausgestaltung erfolgt die Umlenkung des Schreibstrahls
elektrooptisch und/oder elektromechanisch. Die Umlenkung kann beispielsweise
mittels eines Galvanometers, eines Polygon oder eines elektrooptischen
Schalters erfolgen. Derartige Ausgestaltungen sind besonders geeignet,
um eine möglichst schnelle Umlenkung des Schreibstrahls
vorzunehmen und damit die Totzeit zu reduzieren.
-
Wie
bereits zuvor beschrieben wurde, kann das Speichermaterial beispielsweise
in bandförmiger Form vorliegen. Es sind dann bevorzugt
mehrere derartige Speicherbänder vorgesehen, die jeweils
entlang einer Beschriftungsspur bewegt werden. Alternativ kann aber
auch ein einziges Speicherband vorgesehen sein, dass mehrere Beschriftungsspuren oder
mehrere Beschriftungsabschnitte überdeckt. Die Beschriftung
erfolgt dabei dennoch in den jeweils nebeneinander angeordneten
Beschriftungsspuren oder den hintereinander angeordneten Beschriftungsabschnitten.
Bei einem bandförmigen Speichermaterial erfolgt vorzugsweise
nach der Beschriftung eine Weiterverarbeitung des Bandes zu einzelnen Etiketten,
beispielsweise durch einen Stanz- oder Schneidprozess. Bevorzugt
werden jedoch unmittelbar Etiketten als Speichermaterial verwendet.
-
Besonders
vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die einzelnen Etiketten,
in die dann jeweils eine Mikrostruktur, insbesondere ein computergeneriertes
Hologramm, eingebracht wird, auf einem Trägerband angeordnet
sind. Die Etiketten sind dabei entlang einer Beschriftungsspur hintereinander
angeordnet, so dass sie durch die Bewegung des Trägerbandes
jeweils den Beschriftungsabschnitt erreichen. Bevorzugt ist dabei
für jede Beschriftungsspur ein eigenes Trägerband
vorgesehen, auch hier kann aber nur ein einzelnes Trägerband
vorgesehen sein, das über die Breite mehrerer Beschriftungsspuren verläuft.
In letzterem Fall sind mehrere Etiketten auf dem Trägerband
bevorzugt nicht nur hintereinander entlang einer Beschriftungsspur
angeordnet, sondern auch nebeneinander (gegebenenfalls entgegen der
Laufrichtung versetzt), so dass wiederum mehrere Beschriftungsspuren
gebildet werden.
-
In
weiter bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass das Speichermaterial auf den Beschriftungsspuren im Falle einer
kontinuierlichen Weiterbewegung mit gleicher Geschwindigkeit bewegt
wird beziehungsweise im Falle einer diskontinuierlichen Weiterbewegung
mit gleicher Taktung bewegt wird, wobei die Taktung für
die einzelnen Beschriftungsspuren zeitlich versetzt erfolgen kann. Durch
eine derartige einheitliche Steuerung wird ein möglichst
gleichmäßiger Beschriftungsprozess ermöglicht.
Geschwindigkeit und Taktung sind in jedem Fall eng auf die Beschriftungsdauer
für eine Mirkostruktur sowie die Zeit für das
Umschwenken des Schreibstrahls von Beschriftungsspur zu Beschriftungsspur
abgestimmt.
-
Ein
erfindungsgemäßer Lithograph zur Erzeugung von
Mikrostrukturen, insbesondere computergenerierten Hologrammen, in
einem Speichermaterial weist eine Lichtquelle zum Erzeugen des Lichtstrahls, üblicherweise
einen Laser, sowie Antriebsmittel zum Bewegen des Schreibstrahls
innerhalb des Beschriftungsabschnittes auf. Diese Antriebsmittel
können beispielsweise elektromechanisch und/oder elektrooptisch
vorgesehen sein. Ferner weist der Lithograph mindestens ein Objektiv
zum Fokussieren des Schreibstrahls auf das Speichermaterial auf.
Je nach Ausgestaltung können dabei ein Objektiv oder auch
mehrere Objektive die Fokussiereinrichtung für den Schreibstrahl
bilden. Zur Erzeugung der Mikrostrukturen sind sodann mehrere Beschriftungsspuren
vorgesehen, auf denen jeweils Speichermaterial angeordnet ist. Damit
die Beschriftung auf den jeweiligen Beschriftungsspuren durchgeführt
werden kann, weist der Lithograph ein Umlenkmittel zur Umlenkung
des Schreibstrahls von einer Beschriftungsspur zur nächsten
Beschriftungsspur auf.
-
Als
Umlenkmittel für den Schreibstrahl eignen sich elektrooptische
und/oder elektromechanische Mittel, beispielsweise ein Galvanometer,
ein Polygon oder ein elektrooptischer Aufbau.
-
In
bevorzugter Ausgestaltung ist für jede Beschriftungsspur
oder jeden Beschriftungsabschnitt mindestens ein Objektiv vorgesehen,
wodurch eine optimale Fokussierung des Schreibstrahls für
die jeweilige Beschriftungsspur erzielt werden kann.
-
In
weiter bevorzugter Ausgestaltung des Lithographen ist jeder Beschriftungsspur
mindestens ein fester Beschriftungsabschnitt zugeordnet, der Schreibstrahl
kann dabei nur innerhalb dieses Beschriftungsabschnitts bewegt werden.
Die einzelnen Beschriftungsabschnitte der Beschriftungsspuren sind
in weiter bevorzugter Ausgestaltung zudem zueinander entgegen der
Laufrichtung versetzt angeordnet. Hierdurch ist es möglich,
auf möglichst einfache Weise einen gleichen Lichtweg für
den Schreibstrahl zu erzielen, unabhängig von der Beschriftungsspur.
-
Weitere
Einzelheiten, Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgen anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. In der Zeichnung zeigt
-
1 in
schematischer Darstellung einen Lithographen
-
2 in
schematischer Darstellung die Umlenkung des Schreibstrahls bei dem
Lithographen aus 1
-
3 in
schematischer Darstellung eine Draufsicht auf mehrere Beschriftungsspuren
mit Speichermaterial,
-
4 in
schematischer Darstellung eine zu 2 alternative
Umlenkung des Schreibstrahls.
-
1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Lithographen 1 zur Erzeugung computergenerierter Hologramme
in einem Speichermaterial 2, das auf einem Trägerband 3 angeordnet
ist. Das Speichermaterial 2 liegt vorliegend in Form von
Etiketten vor, die jeweils hintereinander auf mehreren Trägerbändern 3 angeordnet
sind. Eine Lichtquelle 4 zum Erzeugen eines Schreibstrahls 5 ist hier
und vorzugsweise in Form eines Lasers vorgesehen, alternativ ist
auch eine Laserdiode oder eine andere Lichtquelle möglich.
Der Schreibstrahl 5 ist somit vorliegend als Laserstrahl
ausgebildet.
-
Der
Lithograph 1 weist weiterhin Antriebsmittel (nicht gezeigt)
zum Bewegen des Schreibstrahls 5 relativ zum Speichermaterial 2 auf.
Die Antriebsmittel werden vorliegend durch einen Antrieb des Trägerbandes 3 (nicht
gezeigt) in X-Richtung und einen Scannspiegel 6 für
den Schreibstrahl 5 ausgebildet. Der Scannspiegel ist als
galvanisch angetriebene Scannspiegel 6 ausgebildet und
ermöglicht vorliegend eine Bewegung des Schreibstrahls 5 in
zur Zeichenebene zur 1 senkrechter Richtung (Y-Richtung).
Je nach Ausgestaltung können die Antriebsmittel den Schreibstrahl
auch unmittelbar in X- und Y-Richtung bewegen. Der Spiegel 6 stellt
vorliegend also eine X-Scannspiegel-Anordnung dar. Anstelle des
galvanischen Scannspiegels 6 kann beispielsweise auch ein
drehbarer Polygonspiegel eingesetzt werden.
-
Das
auf dem Trägerband 3 angeordnete Speichermaterial 2 wird
vorliegend kontinuierlich in X-Richtung mit konstanter Geschwindigkeit
weiterbewegt, so dass eine flächige Beschriftung durch
die Überlagerung der Bewegung des Speichermaterials in
X-Richtung und des Schreibstrahls in Y-Richtung erfolgen kann. Alternativ
kann das Speichermaterial 5 beispielsweise auch getaktet
weiterbewegt werden. Die Taktung kann derart erfolgen, dass zunächst
eine Linie eines Hologramms geschrieben wird, dann das Speichermaterial 2 einen
Schritt weiterbewegt wird, eine weitere Linie geschrieben wird etc.
Wenn der Schreibstrahl 5 selbst in X- und Y-Richtung bewegt werden
kann, kann die Taktung auch derart erfolgen, dass das Speichermaterial 2 in
den Beschriftungsbereich bewegt wird, eine vollständige
Beschriftung erfolgt und während der Schreibstrahl zu nächsten
Beschriftungsspur umgelenkt wird, das nächste Speichermaterial 2 in
den Beschriftungsbereich bewegt wird.
-
Optional
ist weiterhin ein Strahlaufweiter beziehungsweise Kollimator 7 im
Strahlengang hinter dem Scannspiegel 6 angeordnet, um einen
aufgeweiteten Schreibstrahl 5 zu erzeugen. Im Strahlengang
des Schreibstrahls 5 ist bevorzugt ferner ein System zur
Autofokussierung/Höhenregelung des Schreibstrahls 5 auf
dem Speichermaterial 2 vorgesehen (nicht gezeigt). Dieses
System kann einheitlich für alle Beschriftungsspuren vorgesehen
sein, so dass die Optik möglichst einfach gestaltet ist.
-
Ein
Objektiv 8 fokussiert den Schreibstrahl 5 auf
das zu beschriftende Speichermaterial 2, so dass im Fokus 9 des
Schreibstrahls 5 in Abhängigkeit von der gebündelten
Intensität des Schreibstrahls 5 die optische Eigenschaft
des Speichermaterials 2 verändert wird.
-
2 zeigt
den Lithographen 1 in schematischer Darstellung aus anderer
Perspektive. Erkennbar wird hier nun, dass hinter der Strahlformungsoptik 7 Umlenkmittel 10 zur
Umlenkung des Schreibstrahls 5 von einer ersten Beschriftungsspur
A zu einer weiteren Beschriftungsspur B vorgesehen sind. Ferner
sind die Umlenkmittel 10 auch geeignet, eine Umlenkung
von der Beschriftungsspur B zu einer weiteren Beschriftungsspur
C sowie von der Beschriftungsspur C wieder zurück zur Beschriftungsspur
A vorzunehmen. Die Umlenkmittel 10 sind vorliegend in Form
von Galvanospiegeln vorgesehen. Alternativ können beispielsweise
einfache Umlenkspiegel, ein Polygon oder elektrooptische Schalter verwendet
werden. Ferner wird aus der 2 deutlich,
dass nicht nur ein Objektiv 8 zur Fokussierung des Schreibstrahls 5 vorgesehen
ist, sondern das jeder Beschriftungsspur A, B, C ein eigenes Objektiv 8 zugeordnet
ist.
-
Aus 2 wird
zudem deutlich, dass der Lichtweg für die jeweiligen Beschriftungsspuren
parallel zur Beschriftungsebene eine unterschiedliche Länge
aufweist. Zudem ist aber auch die Länge des Beschriftungsweges
in Richtung senkrecht zur Laufrichtung des Speichermaterials 2 unterschiedlich, also
in zur Zeichenebene der 2 senkrechter Richtung. Die
Anordnung des Lithographen 1 erfolgt hier und bevorzugt
derart, dass der Gesamtlichtweg des Schreibstrahls 5 für
jede Beschriftungsspur im Wesentlichen identisch ist. Dadurch kann
eine aufwendige Höhenregulierung, die für eine
optimale Fokussierung des Schreibstrahls 5 erforderlich
ist, für jede einzelne Beschriftungsspur vermieden werden, vielmehr
ist eine gemeinsame Höhenregelung ausreichend.
-
3 zeigt
die Beschriftungsspuren A, B, C in Draufsicht. Zu erkennen ist,
dass auf jeder Beschriftungsspur A, B, C Speichermaterial 2 in
Form von Etiketten angeordnet ist. Entlang jeder Beschriftungsspur
sind mehrere Etiketten 2 hintereinander auf einem Trägerband 3 angeordnet.
-
Auf
den Beschriftungsspuren A, B, C ist zudem jeweils ein Beschriftungsbereich 11 dargestellt. Ein
Etikett 2 kann nur dann mit einem computergenerierten Hologramm
beschriftet werden, wenn es sich innerhalb des jeweiligen Beschriftungsbereichs 11 befindet.
Die Beschriftungsbereiche 11 der jeweiligen Beschriftungsspuren
A, B, C sind entgegen der Laufrichtung zueinander versetzt angeordnet.
Durch diese versetzte Anordnung wird der unterschiedliche Lichtweg
in Richtung senkrecht zur Laufrichtung des Speichermaterials realisiert.
Zusammen mit dem unterschiedlichen Lichtweg parallel zur Beschriftungsebene
ergibt sich insgesamt somit ein im Wesentlichen gleicher Lichtweg
für die jeweiligen Beschriftungsspuren.
-
4 zeigt
eine alternative Variante zur Umlenkung des Schreibstrahls 5 eines
Lithographen 1. Der Lithograph weist wie zuvor eine Lichtquelle 4 in Form
eines Lasers, einen Scannspiegel 6 sowie eine Strahlformungsoptik 7 auf.
Im Lichtweg hinter der Strahlformungsoptik 7 sind Umlenkmittel 10 zur
Umlenkung des Schreibstrahls 5 vorgesehen. Im Gegensatz
zu der zuvor beschriebenen Ausgestaltung erfolgt hier nun keine
Umlenkung des Schreibstrahls 5 von einer Beschriftungsspur
zur nächsten Beschriftungsspur, sondern von einem Beschriftungsbereich 11 zum
nächsten Beschriftungsbereich 11 (gestrichelte
Linie).
-
4 zeigt
Etiketten 2 als Speichermaterial, die auf einem Transportband
in Laufrichtung (x-Richtung) hintereinander angeordnet sind. Das
erste Etikett 2a hat dabei gerade den ersten Beschriftungsbereich 11a verlassen,
das zweite Etikett 2b hingegen ist vollständig
in dem zweiten Beschriftungsbereich 11b angeordnet und
wird dort soeben beschriftet. Während der Beschriftung
wird das Transportband gleichmäßig weiterbewegt,
so dass der Schreibstrahl 5 nur noch in Richtung senkrecht
zur Laufrichtung der Etiketten 2 bewegt werden muss, um
eine flächige Beschriftung zu erzielen. Sobald das Etikett 2b vollständig
beschriftet ist, wird der Schreibstrahl mittels der Umlenkeinrichtung 10 in
den dritten Beschriftungsbereich 11c umgelenkt. Zu diesem
Zeitpunkt hat dann auch bereits das dritte Etikett 2c diesen
Bereich erreicht und kann dort beschriftet werden. Nach erfolgter
Beschriftung wird der Schreibstrahl 5 dann wieder zum ersten
Beschriftungsbereich 11a umgelenkt. Während dieser
letztgenannten Umlenkung wird auch das Transportband beschleunigt,
so dass die nächsten drei Etiketten 2 zu den jeweiligen
Beschriftungsabschnitten 11 transportiert werden. Je nach
Ausgestaltung des Verfahrens kann auch vorgesehen werden, dass das
Transportband während der Umlenkung des Schreibstrahls 5 grundsätzlich steht
und nur einmalig bei der Umlenkung vom letzten zum ersten Beschriftungsbereich
mit erhöhter Geschwindigkeit bewegt wird. In diesem Fall
sind die Etiketten 2 derart auf dem Transportband angeordnet,
dass alle gleichzeitig jeweils einen Beschriftungsbereich 11 erreichen.
-
von
einer ersten Beschriftungsspur A zu einer weiteren Beschriftungsspur
B vorgesehen sind. Ferner sind die Umlenkmittel 10 auch
geeignet, eine Umlenkung von der Beschriftungsspur B zu einer weiteren
Beschriftungsspur C sowie von der Beschriftungsspur C wieder zurück
zur Beschriftungsspur A vorzunehmen. Die Umlenkmittel 10 sind
vorliegend in Form von Galvanospiegeln vorgesehen. Alternativ können
beispielsweise einfache Umlenkspiegel, ein Polygon oder elektrooptische
Schalter verwendet werden. Ferner wird aus der 2 deutlich,
dass nicht nur ein Objektiv 8 zur Fokussierung des Schreibstrahls 5 vorgesehen
ist, sondern das jeder Beschriftungsspur A, B, C ein eigenes Objektiv 8 zugeordnet
ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1377880
B1 [0008]
- - EP 1373981 B1 [0008]