DE2852497C2 - Scanner mit einer mit Lichtstrahl arbeitenden Aufzeichnungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Scanner mit einer mit Lichtstrahl arbeitenden Aufzeichnungseinrichtung zum Aufbauen von Halbtonrasterpunkten aus parallelen linienförmig belichteten Bereichen mittels eines Lichtstrahls von entsprechend streifenförmiger Querschnittsform, der zur Einstellung seiner Querschnittslänge in Querrichtung ablenkbar ist und eine Blendenöffnung von sich in Ablenkrichtung ändernder Durchlaßbreite durchläuft, wobei im Bereich der Blendenöffnung mittels vorgeschalteter Zylinderlinse eine Fokussierung erfolgt und sich an die Blendenöffnung eine Einrichtung zur Ablenkung des Lichtstrahls in Querschnittslängsrichtung anschließt

Ein derartiger Scanner, der nachfolgend noch näher beschrieben ist, ist bekannt (DE-OS 26 27 247). Der bekannte Scanner ist mit einer mit Lichtstrahl arbeitenden Aufzeichnungseinrichtung versehen, die dem Aufbau von Halbtonrasterpunkten aus parallelen linienförmig belichteten Bereichen mittels eines Lichtstrahls von entsprechend streifenförmiger Querschnittsform dient Für die Ablenkung des Lichtstrahls in gleicher Richtung sind hierbei zwei Ablenker erforderlich, wobei der zweite Ablenker den Strahl wieder zur optischen Achse des Gerätes zurückbringt. Die Fokussierung des Lichtstrahls im Bereich einer Blendenöffnung erfolgt mittels einer Zylinderlinse, wobei der Blendenöffnung noch eine Feldlinse vorgeschaltet ist Mit dem bekannten Scanner ist zwar ein sehr guter Aufbau von Halbtonrasterpunkten möglich, jedoch ist dieser Scanner relativ aufwendig aufgebaut und in dieser Hinsicht verbesserungsfähig. Abgesehen davon erfordert der Scanner eine Blende mit einer relativ kompliziert ausgebildeten Blendenöffnung.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Scanner der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich seines Aufbaus zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben sind.

Nach Maßgabe der Erfindung ist für die StraWrückführung kein zweiter Ablenker erforderlich, vielmehr wird im Strahlengang nach der Blendenöffnung eine

ίο weitere Zylinderlinse für die erneute Fokussierung vorgesehen und zwar derart, daß sich eine Ablenkung in Querrichtung, wie sie an sich für die Veränderung der Länge des streifenförmigen Belichtungsbereiches erforderlich ist, nur minimal auswirkt Die erneute Fokussierung erfolgt lediglich mit Hilfe der nach der Blendenöffnung und zwar in verhältnismäßig großem Abstand von derselben angebrachten Zylinderlinse, die ein erneutes Bild des streifenförmigen Belichtungsbereiches in kürzerem Abstand bewirkt Wegen dieses Abstandsverhältnisses hat selbst eine große Querverschiebung des Lichtstrahles im Bereich der Blendenöffnung nur eine kleine damit korrespondierende (unerwünschte) Verschiebung im erneuten Fokussierungsbereich zur Folge. Diese Verschiebung ist bei entsprechendem Abstandsverhältnis vernachlässigbar.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine Schemaansicht einer konventionellen Aufzeichnungseinrichtung eines Scanners,

F i g. 2 eine Schemaansicht von Halbtonrasterpunkten entlang einer Abtastlinie der konventionellen Einrichtung von Fig. 1,

F i g. 3 eine Schemaansicht einer Aufzeichnungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Scanners,

Fig.4 eine Schemaansicht einer weiteren Ausführungsform einer Aufzeichnungseinrichtung eines Scanners.

Bei der konventionellen Einrichtung gem. den F i g. 1 und 2 wird der Lichtstrahl durch die Zylinderlinse 3 und die linsenförmige Linse 4 abgeflacht oder eingeebnet Der solchermaßen eingeebnete Lichtstrahl fällt durch die öffnung 6a der Aperturblende 6, welche angrenzend an der Feldlinse 5 angeordnet ist Die Breite des durch die vertikalen Ablenker 2 und 7 abgelenkten und eingeebneten Lichtstrahles wird gemäß dem Ablenkwinkel verändert. Die öffnung 6a setzt sich aus einer Kombination von drei Dreiecken zusammen, wobei eines dieser Dreiecke, welches den oberen Abschnitt darstellt, zur Erzeugung eines Strahls einer variablen Breite dient, wie beispielshalber durch die mittels des Pfeiles K₂ in F i g. 2 angegebene Position dargestellt ist. Die unteren beiden Dreiecke und das Maskendreieck zwischen diesen werden zur Bildung eines Strahles mit einem abgeschnittenen Abschnitt verwendet, wie durch die mittels des Pfeiles K\ in F i g. 2 angegebene Stellung verdeutlicht ist. Die oberen und unteren Abschnitte sind somit in der Funktion komplementär.

Der Mittelpunkt des durch den zweiten Ablenker 7 fallenden Lichtstrahles wird in Horizontalrichtung senkrecht zur optischen Achse durch den horizontalen Ablenker 8 gemäß dem gewünschten Rasterwinkel verschoben. Dann wird der durch die erste Fokussierlinse 9, die öffnung 10a der Rasterblende 10 und die zweite Fokussierlinse 11 geleitete Strahl auf dem photoempfindlichen Material projiziert.

Dieses Verfahren ist sehr wirkungsvoll, besitzt jedoch verschiedene Nachteile. Beispielsweise ist die öffnung 6a der Aperturblende 6 ziemlich kompliziert ausgebil-

det Kompliziert ist auch die Steuerung der Ablenker. Weiter muß ein Speicher mit einer großen Speicherkapazität für die komplizierten Steuerprogramme verwendet werden.

In F i g. 3 und 4 sind bevorzugte Ausführuugsbeispiele einer Aufzeichnungseinrichtung eines Scanners zum Aufbauen von Halbtonrasterpunkten durch Abtastung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei auf die dargestellten X-, Y-, Z-Achsen hierin der Einfachheit halber zur Erläuterung der optischen Achsenrichtungen und der vertikalen und horizontalen Ablenkrichtungen des Lichtstrahles bezogen wird.

In Fig.3 wird ein durch einen Laser 13 erzeugter Laserstrahl durch einen Strahlexpander 14 gesteuert, um einen Lichtstrahl eines gewünschten Durchmessers zu erzielen. Der Lichtstrahl wird in Z-Richtung durch einen Spiegel 15 und dann in ^Y-Richtung durch einen Spiegel 16 reflektiert und fällt über einen ersten Ablenker 18 durch eine konvexe zylinderförmige Linse 17, welche den Lichtstrahl in y-Richtung im ersten Ablenker 18 konvergiert. Der erste Ablenker 18, welcher zur Brechung oder Beugung des Lichtstrahles in einem gewünschten Winkel verwendet wird, kann ein konventionelles Bauelement sein. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird für diesen Zweck ein akustischoptischer Deflektor eingesetzt, welcher einen Ultraschall-Oszillator verwendet. Dieser allgemein bekannte Deflektor ist von der Art, der vom Umstand Gebrauch macht, daß die durch Ultraschallwellen in einem Kristall verursachte elastische Verformung als Beugungsgitter funktionieren kann. Dieser Deflektor kann in geeigneter Weise den Abstand der Beugungsgitter durch Steuerung der Frequenz der auf den Kristall gegebenen Ultraschallwellen ändern, so daß der Lichtstrahl in einem einstellbaren Ablenk- oder Beugungswinkel abgelenkt wird. Der Deflektor kann bei Ablenkfrequenzen bis zu 10⁵ bis 10* Hz schwingen und die Amplitude des Ablenkwinkels je nach Bedarf steuern. Der auf den ersten Ablenker 18 fallende Lichtstrahl wird horizontal gebeugt, d. h. in V-Richtung, und zwar in einem gewünschten Winkel, abhängig von der auf den ersten Ablenker 18 gegebenen Ultraschallfrequenz.

Der Lichtstrahl divergiert in Z-Richtung, wobei jedoch seine Breite in y-Richtung durch eine konvexe Zylinderlinse 19 und seine Höhe in Z-Richtung durch eine konvexe zylinderförmige Linse 20 auf Parallelität konvergiert wird.

Infolge dessen würde dann, falls der Lichtstrahl in einer geraden Linie weiterlaufen würde, dieser auf einer Linie F\ fokussiert werden, welche in y-Richtung gemäß Pfeil Y\ bewegt wird und zwar abhängig vom Beugungswinkel, welcher durch den ersten Ablenker 18 (gezeigt durch zwei strichlierte Linien) verändert wird.

Tatsächlich wird der Lichtstrahl allerdings in die y-Richtung durch einen Spiegel 21 reflektiert, und dann um 90° durch ein schwalbenschwanzförmiges Prisma 22 gewendet Falls dann der Lichtstrahl in einer geraden Linie weiterlaufen würde, würde er auf einer Linie F2 fokussiert werden, welche in Z-Richtung gemäß Pfeil Z\ bewegt wird, und zwar abhängig vom Beugungswinkel, wie durch die strichpunktierten Linien dargestellt.

Tatsächlich wird der Lichtstrahl durch einen Spiegel 23 zur A'-Richtung abgelenkt und fällt durch eine V-förmige Öffnung einer Aperturblende 24, an welcher der Lichtstrahl fokussiert wird. Die Breite des Lichtstrahls in y-Richtung, welche durch die Aperturblende 24 begrenzt ist, hängt von der Einfallposition auf die V-förmige Öffnung ab, welche ihrerseits vom Ablenkwinkel des ersten Ablenkers 18 abhängig ist

Der durch die V-förmige Öffnung fallende Lichtstrahl, welcher in Z-Richtung divergiert, wird durch zwei Spiegel 25 und 26 in die A"-Richtung abgelenkt und auf dem zweiten Ablenker 28 durch eine konvexe Zylinderlinse 27 fokussiert

Der zweite Ablenker 28 weist denselben Aufbau wie der erste Ablenker 18 auf und funktionier? dementsprechend. Der Lichtstrahl wird wieder horizontal gebeugt, d. h. in y-Richtung, und zwar in einem gewünschten Winkel abhängig von der auf den zweiten Ablenker 28 gegebenen Ultraschall-Frequenz.

Der Lichtstrahl divergiert in Z-Richtung, wird jedoch in y-Richtung auf eine Linie F₃ konvergiert und seine Höhe in Z-Richtung wird dann auf einer Linie Fs über einen Spiegel 31 durch eine konvexe Zylinderlinse 30 fokussiert Eine angenommene Fokussierlinie Fa, welche in y-Richtung gemäß Pfeil Y2 abhängig vom Beugungswinkel des zweiten Ablenkers 28 bewegt wird, ist in F i g. 3 durch gestrichelte Linien dargestellt

Der Lichtstrahl über die Fokussierlinie F₅, welcher in X- und Z-Richtung konvergiert, wird schließlich auf einer Linie Fe zur Abtastung eines Aufzeichnungsmaterials durch eine Linse 32 fokussiert Die Linie Fe wird in X-Richtung gemäß Pfeil X_x bewegt und zwar abhängig vom Beugungswinkel des zweiten Ablenkers 28 und die Breite in X-Richtung wird abhängig vom Beugungswinkei des ersten Ablenkers 18 variiert

Aus der obigen Beschreibung wird verständlich, daß dann, während das Aufzeichnungsmaterial in Z-Richtung bewegt wird, der Lichtstrahl periodisch in gewünschten Winkeln durch die ersten und zweiten Ablenker 18 und 28 gebeugt wird, wodurch ein Bild aus Halbtonrasterpunkten auf dem Aufzeichnungsmaterial erzielt wird.

In Fig.4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Scanners mit einer Aufzeichnungseinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, welche prinzipiell denselben Aufbau wie die in Fig.3 dargestellte Einrichtung aufweist, mit der Ausnahme, daß die ersten und zweiten Ablenker derart angeordnet sind, daß sie in Richtungen rechtwinklig zueinander ablenken ohne Verwendung eines schwalbenschwanzförmigen Prismas (90°-Reflexionsprisma wie ein Reversionsprisma).

Durch einen Laser 33 wird ein Lichtstrahl erzeugt und dessen Durchmesser zweckmäßigerweise durch einen Strahlexpander 34 gesteuert. Der erhaltene Lichtstrahl wird zweimal durch Spiegel 35 und 36 reflektiert und seine Breite in y-Richtung auf einem ersten Ablenker 38 durch eine konvexe Zylinderlinse 37 konvergiert. Der erste Ablenker 38 beugt den Lichtstrahl vertikal, d. h. in Z-Richtung, bei einem gewünschten Winkel abhängig von der auf den ersten Ablenker 38 gegebenen Ultraschall-Frequenz.

Die Höhe in Z-Richtung des Lichtstrahls durch den ersten Ablenker 38 wird auf einer Blende 43 mit einer V-förmigen Öffnung über einen Spiegel 40, eine konvexe Zylinderlinse 41 und einen Spiegel 42 durch eine konvexe Zylinderlinse 39 konvergiert Die Breite in ^-Richtung des Lichtstrahls, welcher durch den Spiegel

40 reflektiert wird, wird durch die konvexe Zylinderlinse

41 auf Parallelität konvergiert. Wenn der Lichtstrahl durch üie V-förmige Öffnung fällt, wird die Breite des Lichtstrahls in y-Richtung durch die Blende 43 durch Steuerung des ersten Ablenkers 38 in .Z-Richtung (wie oben beschrieben) variiert.

Der Lichtstrahl durch die V-förmige Öffnung, welcher

in Z-Richtung divergiert, fällt auf den zweiten Ablenker 44. Der zweite Ablenker 44 beugt den Lichtstrahl horizontal, d. h. in V-Richtung in derselben Weise, wie der oben beschriebene erste Ablenker.

Der Lichtstrahl durch den zweiten Ablenker 44 wird durch einen Spiegel 45 reflektiert und in .Y-Richtung auf einer Linie Fj über einen Spiegel 47 und eine konvexe Zylinderlinse 48 fokussiert, welche die Höhe des Lichtstrahls in Z-Richtung auf einer Linie F₈ fokussiert. Die Fokussierlinie F₈ wird in V-Richtung entsprechend dem Beugungswinkel des zweiten Ablenkers 44 bewegt und dessen Breite in V-Richtung wird entsprechend des Beugungswinkels des ersten Ablenkers 38 verändert.

Der sowohl in Breite und Höhe divergierende Lichtstrahl wird durch einen Spiegel 49 reflektiert und schließlich auf einer Linie F9 zur Abtastung eines Aufzeichnungsmaterials durch eine Linse 50 fokussiert, wodurch ein Halbton-Bild auf dem Aufzeichnungsmaterial in der oben beschriebenen Weise gewonnen wird.

In der Aufzeichnungseinrichtung gemäß den Fig.3 und 4 bewegt sich der durch den zweiten Ablenker laufende Strahl aufwärts und abwärts, da zur Veränderung seiner Breite der Lichtstrahl durch die V-förmige Öffnung durch den ersten Ablenker aufwärts und abwärts bewegt wird, d. h. in Z-Richtung. Allerdings kann die gewünschte Ablenkung bewirkt werden und besteht keinerlei Schwierigkeit, da der Lichtstrahl durch ^r. den effektiven funktioneilen Bereich des Kristalls des verwendeten akustisch-optischen Deflektors läuft.

In der Einrichtung gem. Fig.3 wird der Lichtstrahl, welcher von der Aperturblende 24 divergiert, am zweiten Ablenker 28 durch die konvexe Zylinderlinse 27 fokussiert und ist der Lichtweg von der Aperturblende 24 zur konvexen Linse 27 im wesentlichen länger als der von der Linse 27 zum Fokussierpunkt des zweiten Ablenkers 28. Deshalb ist die Abweichung in Z-Richtung des Lichtstrahles im zweiten Ablenker 28 ganz klein und ■ kann somit vernachlässigt werden.

Des weiteren wird der letztlich auf das Aufzeichnungsmaterial auftreffende Lichtstrahl in Z-Richtung abhängig vom Beugungswinkel des ersten Ablenkers bewegt, jedoch ist der Lichtweg von der Fokussierlinie F5 oder F₈ zur Linse 32 oder 50 weit länger als der von der Linse 32 oder 50 zur Fokussierlinie Ff, oder Fg. Dementsprechend kann er ebenfalls vernachlässigt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Scanner mit einer mit Lichtstrahl arbeitenden Aufzeichnungseinrichtung zum Aufbauen von Halbtonrasterpunkten aus parallelen linienförmig belichteten Bereichen mittels eines Lichtstrahls von entsprechend streifenförmiger Querschnittsform, der zur Einstellung seiner Querschnittslänge in Querrichtung ablenkbar ist und eine Blendenöffnung von sich in Ablenkrichtung ändernder Durchlaßbreite durchläuft, wobei im Bereich der Blendenöffnung mittels vorgeschalteter Zylinderlinse (19, 39) eine Fokussierung erfolgt und sich an die Blendenöffnung eine Einrichtung zur Ablenkung des Lichtstrahls in Querschnittslängsrichtung anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang nach der Blendenöffnung eine weitere Zylinderlinse (27, 48) für die erneute in gleicher Richtung wirkende Fokussierung vorgesehen und derart angeordnet ist, daß sich eine Ablenkung in Querrichtung im Bereich der erneuten Fokussierung minimal auswirkt

2. Scanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Blendenöffnung und weiterer Zylinderlinse groß ist im Vergleich zum Abstand von dieser zum nächsten Fokussierungsbereich.

3. Scanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erneute Fokussierung im Bereich des Ablenkers in Querschnittlängsrichtung angeordnet ist