DE2304695B2

DE2304695B2 - Vorrichtung zur Kompensation der fehlerhaften Neigung der Flächen eines Spiegelgrades

Info

Publication number: DE2304695B2
Application number: DE19732304695
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. 8022 Grünwald Bestenreiner; Dipl.-Ing. Dr. Josef 8000 München Helmberg; Dipl.-Phys. Klaus 8026 Irschenhausen Stadler
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1973-01-31
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2304695A1; GB1464092A; BE810102A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation der fehlerhaften Neigung der Flächen eines Spiegelrades zu dessen Achse (Pyramidenfehler).

Zur zeilenweisen optischen Abtastung von Vorlagen bzw. zum zeilenweisen Belichten von lichtempfindlichem Material sind Spiegelräder seit langem bekannt. Einer verbreiteten Verwendung von Spiegelrädern stehen die zu stellenden hohen Qualitätsanforderungen und der daraus resultierende hohe Preis entgegen. Abgesehen von der präzisen Lagerung ist es bei Spiegelrädern zu Abtast- und Schreibzwecken erforderlich, daß die einzelnen Spiegelflächen unter gleichem Winkel zur Drehachse geneigt sind. Bei derzeit erhältlichen Spiegelrädern in der Preisklasse zwischen dreißig- bis über hunderttausend Deutsche Mark sind Pyramidenfehler zwischen 5 und 25 Winkelsekunden durchaus üblich. Derartige Fehler führen zu beträchtlichen vertikalen Zeilenversetzungen.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Kompensation der Fehler zu schaffen, das auch größere Fehler dieser Art bei geringem Aufwand ausgleicht und somit die Verwendung von preiswerten, mit größeren Toleranzen hergestellten Spiegelrädern gestattet.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zum Ausgleich von zeitlich konstanten, den einzelnen Spiegelflächen anhaftenden Pyramidenfehlern eine synchron mit der Spiegelradrotation gesteuerte akustooptische Ablenkeinrichtung od. dgl. vorgesehen ist.

Zur Steuerung der akusto-optischen Ablenkeinrichtung ist deshalb vorteilhafterweise ein Frequenzgenerator mit einer der Anzahl der Spiegelflächen des Spiegelrades entsprechenden Anzahl von einstellbaren Festfrequenzen vorgesehen, die über eine Synchronschaltung den einzelnen Spiegelflächen zugeordnet sind.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Spiegelrades und der möglichen Winkelfehler,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Kompensation des Pyramidenfehlers,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Variante des in der Anordnung nach F i g. 2 verwendeten Frequenzgenerators.

Sind die reflektierenden Flächen P eines Spiegelrades gegen ihre Soll-Lage geneigt, so treten bei der Ablenkung des Lichtes unerwünschte Komponenten auf. Man bezieht die auftretenden Winkelfehler auf die Flächennormale np und unterscheidet den Pyramidenfehler Ψ ρ, eine Neigung der Flächennormalen n_F gegen die Drehachse 8, und den Azimutalfehler (Pa, der dann auftritt, wenn das im Diagonalschnittpunkt einer Spiegelfläche P errichtete Lot / die Drehachse 8 nicht schneidet (F ig. 1).

Beide Winkelfehler sind bei guten Spiegelrädern kleiner als eine Winkelminute. Sie stören insbesondere dann, wenn sie für die einzelnen Flächen des Spiegelrades unterschiedliche Werte haben.

In den Spiegelradtoleranzen müssen deshalb der zulässige Bereich für den Pyramidenfehler ΔΦρ und der zulässige Bereich für den Azimutalfehler ΔΨ_Α festgelegt werden. Die Bereiche ergeben sich jeweils aus der Betragssumme des größten positiven und des größten negativen Fehlers.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Kompensation der auftretenden Pyramidenfehler ¹Pp.

Bei Spiegelrädern hoher Qualität und entsprechender Preisklasse mit 8 Facetten und einem Durchmesser von 60 mm, die aus Werkzeugstahl hergestellt sind, sind maximale Pyramidenfehler von etwa einer halben Winkelminute üblich.

Beim Abtastvorgang führt der Pyramidenfehler zu einer vertikalen Versetzung der Zeile V_p = 2Ψρ ■ F, wobei Fbei Brennweite der fokussierenden Optik 25 ist. Der Abstand zweier Zeilen ändert sich deshalb um

V_p - 2

_pl - <P_p2)

wobei Ψ_ρ\ und Ψ_Ρ2 die Pyramidenfehler zweier benachbarter Spiegelfelder sind.

Bei einem Spiegelrand mit einem Bereich des Pyramidenfehlers von ΔΨ_Ρ = 25", das mit einer Brennweite von F = 160 mm betrieben wird, ergibt sich die maximal mögliche Verschiebung zu

Vp = IF- ΔΨ_Ρ2 ■ 160 mm · 0,121 · 10-' = 38 μηι.

Das sind bei einem Zeilenabstand von 100 μηι rund 40% dieses Abstandes.

Wenn die Pyramidenfehler verringert werden sollen, steigen die Herstellungskosten für die Spiegelräder beträchtlich an. Darüber hinaus ist zu bedenken, daß die Genauigkeit der Horizontalablenkung auch von der Halterung des Polygons auf der Motorwelle und von der Lagerung dieser Welle abhängt. Für höchste Präzision würde man auf Luftlager nicht verzichten können.

Deshalb ist es vorteilhaft, diese Fehler durch Kompensation zu eliminieren. Eine Vorrichtung hierzu ist in F i g. 2 dargestellt.

Da die zu den einzelnen Spiegelflächen gehörenden Pyramidenfehler zeitlich konstant sind, können sie durch einmalige Messung bestimmt und durch eine geeignete Vorablenkung des einfallenden kompensiert werden.

Das Blockschaltbild einer hierfür geeigneten Anordnung zeigt F i g. 2.

Der aus der Lichtquelle 21 kommende Lichtstrahl 22 vom Ablenker 23 entgegen dem zu erwartenden Pyramidenfehler abgelenkt, trifft dann erst auf das Spiegelrad 24 und fällt über die Sammellinse 25 auf die

Brennebene 26, in der sich im vorliegenden Beispiel ein Streifen lichtempfindlichen Materials S befindet

Das Spiegelrad 24 wird vom Motor 27 angetrieben, der seinerseits über den Generator 28 vom Taktgeber 29 synchronisiert wird. Im dargestellten Beispiel wird als Ablenker 23 ein akustooptischer Lichtmodulator eingesetzt, der für kleine Ablenkwinkel auch als Lichtablenker verwendet werden kann, wenn die konstante Trägerfrequenz durch eine extern steuerbare variable Frequenz ersetzt wird. Diese Frequenz liefert ein Generator 30, dessen Frequenz durch eine Steuerspannung aus dem Treppenspannungsgenerator 31 bestimmt wird. Der Treppenspannungsgenerator 31 erzeugt eine Spannung mit N Stufen, wobei N die Zahl der reflektierenden Flächen des Spiegelrades ist Die einstellbare Höhe dieser Stufen wird so gewählt, daß der Generator 30 für jede einzelne Spiegelfläche die für den Ablenker 23 zur Kompensation des jeweiligen Pyramidenfehlers erforderliche Frequenz erzeugt Die Weiterschaltung von einer Stufe zur nächste», wird vom Taktgeber 29 gesteuert Damit liegt die richtige Folge der Steuerspannungsstufen fest Eine Markierung 34 an der Stirnseite des Spiegelrades 24 liefert, von der Lichtschranke 32, 33 abgetastet, einen Rückstellimpuls für den Treppenspannungsgenerator 31 und ermöglicht so die Zuordnung der Spannungsstufen zu den richtigen Spiegelflächen.

An die Stelle des Generators 30 und des Treppenspannungsgenerators 31 kann, wie Fig.3 zeigt, auch eine Anordnung von /^Generatoren 35 mit einstellbarer Festfrequenz (z. B. Quarzgeneratoren) treten, deren Ausgangsspannungen über die Torschaltungen 36 dem Ablenker 23 zugeführt werden. Der Taktgeber 291 und der Empfänger 33 der Lichtschranke sorgen dann über eine Schaltelektronik 37 dafür, daß den einzelnen Spiegelflächen die richtigen Frequenzen zugeordnet werden.

Zur Kompensation der obengenannten Fehler eines Spiegelrades ergeben sich folgende Daten:

Der Bereich der Auslenkung ΔΨρκ muß wenigstens doppelt so groß sein, wie der Bereich des Pyramidenfehlers:

ΔΨρκ ä: 2ΔΨρι

Das sind bei einem Fehlerbereich von
ΔΨ_Ρ = 25" = 0,12 · 10- h

ΔΨPK = 50" = 1';

Die Korrektur muß einmal je Zeilt erfolgen. Als ίο Auslenkzeit steht die Austastzeit zwischen zwei Zeilen τ_A zur Verfügung:

720°

Im vorliegenden Beispiel ist der Austastwinkel ola = 8° und die Drehzahl des Spiegelrades π = 228 s~'. Das ergibt eine Austastzeit

"/20° ■ 228 s"

Der Ablenker muß also eine Grenzfrequenz von wenigfstens 20 kHz haben und die Ansteuerung muß so 2-1 ausgeführt werden, daß die Austastzeit auch für den Frequenzwechsel ausreicht.

Als Ablenker 113 kommen grundsätzlich alle Ablenksysteme in Krage, die einfach zu steuern sind und die die geforderte Ablenkung innerhalb der verfügbaren «ι Austastzeit ausführen können. Für schnelle Abtast- oder Schreibvorgänge, also für hohe Zeilenfrequenzen, eignen sich vorzugsweise elektro-optische, elastooptische und akustooptische Systeme.

Der beschriebene Aufbau mit einem akustooptischen η Ablenker hat den wesentlichen Vorteil, daß er bei geeigneter Auslegung gleichzeitig zur Intensitätsmodulation des abzulenkenden Lichtes benutzt werden kann. Dies ist vor allem beim Schreiben mit Laserlicht vorteilhaft, wo ohnehin ein schneller Lichtmodulator 4(i vorgesehen werden muß.

Hicr/u 2 Blatt /cidiiumucn

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kompensation der fehlerhaften Neigung der Rächen eines Spiegelrades zu dessen Achse (Pyramidenfehler), dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von zeitlich konstanten, den einzigen Spiegelflächen (P) anhaftenden Pyramidenfehlern eine synchroni mit der Spiegelradrotation gesteuerte akusto-optische Ablenkeinrichtung (23) od. dgl. vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Ausgleichsabienkeinrichtung (23) ein Frequenzgenerator (30, 35) mit einer der Anzahl der Spiegelflächen (P) des Spiegelrades (24) entsprechenden Anzahl von einstellbaren Festfrequenzen vorgesehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Beeinflussung der Intensität des Lichtstrahls (22) der akusto-optische Ablenker mit unterschiedlichen Amplituden anregbar ist.