DE3133464C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Lichtstrahles, insbesondere beim Lichtsatz, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren soll eine hohe Genauigkeit beim Schreiben von Text und Bildern auf einer lichtempfindlichen Fläche mittels eines Licht­ strahles erreicht werden. Bei diesem Verfahren wird die Stellung des Strahles mittels besonderer Linien- oder Gitterraster gemessen, die aus Schlitzen oder Linien bestehen. Auf der Grundlage dieser Messungen ist die Stellung des Strahles während des Schreibvorganges genau bekannt, und damit kann der momentane Schreibvor­ gang zur gewünschten Position auf der Bildfläche ge­ steuert werden. Die Positionsmessung in einer Richtung auf der Bildfläche beruht auf der Ablenkung des Licht­ strahles über die Schlitze bzw. Schlitzblenden außer­ halb der Bildfläche mittels einer geeigneten Technik und der Erfassung der Position des Lichtstrahles an einem Schlitzrand. Da die Lichtstrahlbewegung wieder­ holbar und reproduzierbar gemacht werden kann, ergibt dieses die Möglichkeit, überall auf der Bildfläche die Stellung des Lichtstrahles in Koordinaten dieser Rich­ tung zu erkennen. Die Positionskoordinate auf der Bild­ ebene in einer Richtung, die auf dieser letztgenannten Richtung senkrecht steht, kann durch ein anderes, aus Schlitzen oder Linien bestehendes Raster gemessen wer­ den. In ähnlicher Weise fällt entweder der Schreibstrahl oder ein von ihm abgezweigter Referenzstrahl auf die Rasterung, und während der Schreibvorgang in der frag­ lichen Richtung fortschreitet, erzeugt der Strahl auf der Linierung ein Signal, das die Stellung des Strahles anzeigt.

Beim Lichtsatz, bei der Vorbereitung von Druckplatten, bei Rechnerausdrucken, bei Faksimileübertragungen und bei anderen Aufgaben, bei denen Bild- oder Textmaterial auf eine zweidimensionale Fläche übertragen wird, werden herkömmlicherweise Lichtstrahlen zum Schreiben verwendet. Wenn sehr präzise Ergebnisse erforderlich sind, wird ein Lichtstrahl verwendet, der einen Lichtpunkt hoher Lichtstärke bei kleiner Flächenausdehnung bereitstellt. Auf diesem Gebiet sind Verfahren zur Ablenkung und Modulation eines Laserstrahles zu Schreibzwecken bekannt. Bei diesen bekannten Verfahren beruht die Steuerung der Strahlposition auf genauen mechanischen Bewegungen und in einigen Fällen auf einem durch einen Referenzstrahl erzeugten Signal, während dieser eine Linierung entlangläuft. Die erforderliche hohe Genauigkeit von etwa 10 000 bis 100 000 Auflösungselementen in beiden Richtungen auf der Bildebene kann so jedoch nicht ohne weiteres erreicht werden.

Aus der DE-OS 25 58 437 ist ein Verfahren zur Projizierung eines Laserstrahles auf eine lichtempfindliche Oberfläche bekannt, die Ablenkeinheiten aufweist, die den Strahl in zwei Querrichtungen vorwärts und zurück bewegen. Des weiteren weist dieses bekannte Verfahren Einrichtungen auf, die eine Strahlaustastung in Übereinstimmung mit einem Programm vornehmen, so daß Zeichenbilder gebildet werden und diese Zeichenbilder auf der Oberfläche abgebildet werden. Um die Lage des schreibenden Strahls auf der lichtempfindlichen Oberfläche zu kontrollieren, weist die Vorrichtung nach dem bekannten Verfahren des weiteren eine elektrische Einrichtung auf, auf die ein Teil des Laserstrahls projiziert wird. Das sich ergebende elektrische Signal liefert Informationen über die Lage des betreffenden Strahles in einer Dimension in bezug auf die licht­ empfindliche Oberfläche.

Derartige bekannte Vorrichtungen weisen allerdings den Nachteil auf, daß die verwendeten, eindimensionalen Detektionsvorrichtungen nicht in der Lage sind, die Position des Lichtstrahls so genau zu vermessen, daß der insbesondere bei hohen Auflösungen relevante Quertastfehler (cross scan error) hinreichend vermindert wird.

Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung eines Lichtstrahles, insbesondere beim Fotosatz, bereitzustellen, mit dem die erforderliche hohe Steuerungsgenauigkeit des Lichtstrahles exakt und sicher reproduzierbar und ohne störanfälligen mechanischen Aufbau erreicht wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.

Genauer gesagt, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Steuerung eines Lichtstrahles zum Schreiben bzw. Aufzeichnen auf einer Bildfläche, insbesondere beim Lichtsatz, bereitgestellt, bei dem die Bildfläche streifenweise durch einen Lichtpunkt beschrieben wird. Die Position eines Lichtpunktes wird in Zeilenrichtung mittels einer rasterartigen Linierung gemessen. Zusätzlich wird die Position des Lichtpunktes in Zeilenvorschubrichtung mittels einer weiteren rasterartigen Linierung gemessen, die in Nachbarschaft der Schreibfläche in der Bildebene oder in einer dazu konjugierten Ebene angeordnet ist, wobei der Abstand aufeinanderfolgender Linien der weiteren Linierung die Höhe der Streifen festlegt.

Demnach wird mit der Erfindung ein Verfahren bereitgestellt, das die Möglichkeit bietet, Informationen in Form von Meßwerten über die augenblickliche Stellung des Lichtstrahls, beispielsweise auf einer Bildfläche, auszugeben und diese Informationen zur Steuerung beispielsweise eines Schreibvorgangs heranzuziehen.

Dies wird durch die Erfindung insbesondere dadurch erreicht, daß die Linierungen außerhalb der Bildfläche eine genaue Information über die augenblickliche Stellung des Lichtstrahls auf der Bildebene erzeugen und diese Informationen zur Steuerung des Schreibprozesses verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäß zu verwen­ denden Bildebenenmaske mit Justierschlitzen,

Fig. 2 in einer Vorderansicht, einer Seitenansicht und einer Draufsicht eine erfindungsgemäß zu ver­ wendende Druckplatten-Setzvorrichtung,

Fig. 3 in einer Draufsicht, einer Seitenansicht und einer Vorderansicht den Strahlengang bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 4 in einer Draufsicht, einer Seitenansicht und einer Vorderansicht eine weitere Möglichkeit der Führung des Strahlengangs beim erfindungsge­ mäßen Verfahren und

Fig. 5 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer dritten Möglichkeit der Führung des Strahlengan­ ges beim erfindungsgemäßen Verfahren.

Anhand von Fig. 1 wird nachfolgend eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Ein Streifen der Höhe h auf der Bildfläche wird in einem Zuge belichtet. Wenn sich der Lichtpunkt oder Licht­ fleck in horizontaler Richtung bei der gewählten Dar­ stellung von links nach rechts bewegt, wird er gleich­ zeitig schnell in vertikaler Richtung über die Höhe h abgelenkt. Wenn der Strahl gleichzeitig moduliert wird, kann alles Text- und Bildmaterial auf der Fläche mit der Höhe h belichtet werden. Die gesamte Seite wird da­ durch beschrieben, daß eine ausreichende Anzahl von aneinander angrenzenden Streifen belichtet wird. Daher ist es wichtig, daß die Streifen genau aneinander an­ schließen. Die Messung und die Positionssteuerung wer­ den in der nachfolgend erläuterten Weise durchgeführt.

Wenn der Strahl so abgelenkt wird. daß er auf den in Fig. 1 mit b bezeichneten Streifen fällt, wird vor dem Schreibbeginn eine Kalibrierung durchgeführt. Der Strahl wird in vertikaler Richtung über die Schlitze S₁ und S₂ (vgl. Fig. 1) an der linken oberen und linken unteren Ecke des Streifens b abgelenkt. Die Treiberspannungs­ werte der Ablenkeinheit, die Zeitwerte oder einige ähn­ liche, dem Queren des Strahls über die oberen Ränder oder Kanten der Schlitze S₁ und S₂ entsprechende Informationen werden erfaßt. Dann wird der Strahl zur rechten Seite der Bildfläche abgelenkt und die Schlitze S₃ und S₄ in der rechten oberen und rechten unteren Ecke des Strei­ fens b entsprechenden Werte erfaßt. Dadurch wird die Stellung des Streifens b mit hoher Genauigkeit gemessen. Da die Messung mit demselben Strahl, der für den Schreib­ vorgang benutzt wird, durchgeführt wird, werden alle Fehler infolge von Fluchtungs- oder Ausrichtungsfehlern und infolge von Ungenauigkeiten der mechanischen Teile und mechanischen Bewegungen automatisch kompensiert. In ähnlicher Weise verursachen die Ungenauigkeiten und die Drift in den elektronischen Bauteilen, die die Vertikalablenkung erzeugen, keine Fehler beim Schreib­ vorgang.

Nach der Durchführung der Kalibrierung und der im Zu­ sammenhang mit der Kalibrierung stehenden, Fehler korri­ gierenden Berechnungen kann der Schreibvorgang des fraglichen Streifens b beginnen. Der Streifen b wird durch das Schreiben von vertikalen Strichen der Län­ ge h dicht nebeneinander von einem Ende des Streifens b zum anderen geschrieben. Wenn beispielsweise eine Flä­ che von der Breite einer Zeitungsseite belichtet wird, ist die Anzahl dieser Striche etwa 16 000. Für jeden Strich ist vorher der Spannungs- oder Zeitwert berechnet worden, der dem mit B bezeichneten Punkt am oberen Rand des Streifens b entspricht. In ähnlicher Weise ist die Stellung des Punktes am unteren Rand des Streifens b berechnet worden. Damit ist die Höhe h des Streifens b und die Höhe jedes Bildelementes bekannt. Aufgrund dieser Information kann die Modulation des Lichtstrahles mit der Vertikalablenkung des Lichtstrahles so synchroni­ siert werden, daß jedes Bildelement genau in die rich­ tige Position geschrieben wird. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß die Position des unteren Randes eines Streifens (beispielsweise der Punkt B für den Streifen a in Fig. 1) mittels derselben Schlitze S₁ und S₃ wie bei der Messung des oberen Randes des nächsten Streifens (entsprechend Punkt B für den Streifen b in Fig. 1) ge­ messen wird; dies bedeutet die Verwendung derjenigen Schlitze im Bereich des linken und rechten Randes der Bildfläche, die auf derselben Höhe wie die Ränder der Streifen angeordnet sind. Daraus ergibt sich, daß das schwierige Problem des genauen Stoßes aufeinanderfolgen­ der Streifen genau und zuverlässig gelöst wird.

In bestimmten Fällen bewirkt die Verzerrung durch die Linse, daß die Höhe h des Streifens, die einer bestimm­ ten Ablenkspannung entspricht, in seitlichen Randberei­ chen der Bildfläche größer ist als in ihrem Mittelbe­ reich. Um diese und bestimmte andere Verzerrungen zu korrigieren, kann ein weiterer Kalibrierungsvorgang hin­ zugefügt werden. Oberhalb oder unterhalb der Bildfläche werden gerade horizontale Schlitze oder Linien L₁ und L₂ und seitliche Schlitze S _a, S _b, S _c und S _d (vgl. Fig. 1) diesen entsprechend angeordnet. Diese Elemente werden dazu verwendet, beispielsweise einmal täglich eine grundsätzliche Abstimmung der Einrichtung durchzuführen. Der Strahl wird auf der Höhe der Schlitze oder Linien L₁ und L₂ eingestellt, und die Messung der Schlitze S _a bis S _d wird zunächst wie oben beschrieben durchgeführt. Danach wird der Strahl über den Streifen zwischen den Schlitzen oder Linien L₁ und L₂ in gleicher Weise wie während des Schreibvorganges eines Streifens abgelenkt. Für jeden vertikalen Strich und eventuell auch für eine geeignet ausgewählte kleinere Anzahl von Strichen wird der Spannungs- oder Zeitwert, der dem Queren des Strahls über den Schlitz oder die Linie L₁ und ebenso über den Schlitz oder die Linie L₂ entspricht, erfaßt. Dadurch erhält man eine Grundeinstellung, die beim Schreibvor­ gang der Bildfläche verwendet wird und die genau gerad­ linige obere und untere Rändern für einen Streifen auf der Bildfläche ergibt.

Die Positionsmessung in Richtung der anderen Dimension, also in horizontaler Richtung, wird mittels einer ge­ eigneten, horizontal angeordneten Linierung mit ver­ tikalen Schlitzen oder Linien durchgeführt. Eine Mög­ lichkeit hierzu ist beispielsweise, einen Referenzstrahl aus dem Schreibstrahl auszutrennen, so daß der Referenz­ strahl entlang einer Linierung außerhalb der Bildfläche verläuft. Eine solche Linierung ist im oberen Teil von Fig. 1 dargestellt. Ein der Linierung zugeordneter Fotodetektor erzeugt ein Signal, das die Bestimmung der horizontalen x-Koordinate erlaubt.

Eine zweite Möglichkeit besteht in der Verwendung des Schreibstrahles selbst, wobei eine Ausführung in Fig. 2 veranschaulicht ist. Dort wird die lichtempfindliche Bildfläche bewegt, um zu erreichen, daß der gewünschte Streifen an der Position des Schreibstrahles positioniert wird. Wenn der gewünschte Streifen in der richtigen Position ist, werden die diesem Streifen entsprechenden Schlitze S _a bis S _d gemäß Fig. 2 verwendet, die Posi­ tionsmessung in der Vertikalrichtung zu kalibrieren. Beim tatsächlichen Schreibvorgang werden weiterhin die horizontalen Schlitze oder Linien L₁ und L₂ in Fig. 2 zur genauen Steuerung der Vertikalablenkung bei jedem Vertikalstrich verwendet. Nun kann die Positionsmessung in horizontaler Richtung mittels einer geeigneten Hori­ zontal-Linierung durchgeführt werden. In Fig. 2 be­ steht eine solche Horizontal-Linierung aus kurzen schrägen Schlitzen unterhalb des Schlitzes L₁. Der Schreibstrahl wandert bei jedem Vertikalstrich über die Linierung aus diesen Schrägstrichen. Ein Fotodetektor erkennt, bei welcher genauen Position der Strahl die Horizontal-Linierung durchquert, und dieses Signal gibt somit die x-Koordinate des betreffenden Vertikal­ striches. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß nur ein Strahl benötigt wird, nämlich der Schreibstrahl. Damit werden Fehler infolge des Richtungsunterschiedes zwi­ schen dem Schreibstrahl und dem Referenzstrahl ausge­ schaltet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde unter Laborbedin­ gungen anhand einer Vorrichtung überprüft, wie diese in Fig. 3 veranschaulicht ist. Diese Vorrichtung weist einen Laser 1 auf, der einen Lichtstrahl für einen Modulator 2 erzeugt; weiterhin ist eine akusto-optische Ablenkeinheit 3 vorgesehen, welche die Vertikalablenkung entsprechend der Höhe h erzeugt. Weiter entlang des Strahles ist ein Galvanometerspiegel 4 angeordnet, der die Horizontalablenkung über die Bildfläche erzeugt. Danach verläuft der Strahl durch eine Fokussierlinse 5 und weiterhin durch einen teilreflektierenden Strahlen­ teiler 6, der den Strahl in einen Schreibstrahl und einen Referenzstrahl teilt. Der Referenzstrahl fällt auf eine Linierung 7, die aus zwei Horizontalschlitzen besteht, die zur genauen Bestimmung der Vertikalstellung und der Vertikalgeschwindigkeit des Strahles während jedes Striches verwendet werden. In Fig. 3 ist weiterhin ein zweiter Referenzstrahl gestrichelt eingezeichnet, der nicht moduliert ist und der auf eine horizontale Linierung 8 fällt und einen dahinter angeordneten Fotodetektor 9 erreicht. Dieser erzeugt das Signal zur kontinuierlichen Bestimmung der x-Koordinate.

Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Anordnung besteht ein wesentliches Merkmal darin, daß durch Verwendung einer akusto-optischen Ablenkeinheit die Vertikalab­ lenkung elektronisch ohne die Bewegung mechanischer Teile erfolgen kann. Dadurch wird ein vollständig elektronisches Steuersystem zur Positionierung des Strahls erhalten. Die mechanische Ablenkung, die mit­ tels des Galvanometerspiegels 4 durchgeführt wird, kann mit einem gleichbleibenden Rückstellantrieb frei von Steuerungszwängen durchgeführt werden. Die Vertikal­ ablenkung wird mit dieser freilaufenden mechanischen Ablenkung in solcher Weise synchronisiert, daß die Vertikalablenkung beginnt, wenn der auf der Linierung 8 gemessene Strahl einen richtigen x-Koordinatenwert er­ reicht hat. Dies ergibt anhand elektronischer Steuerung einen richtigen x-Koordinatenwert für jeden Strich. Entsprechend werden in der y-Richtung die Bildelemente durch Messung der y-Koordinate des Strahls und durch Synchronisierung der Modulation des Strahles ausgerich­ tet, so daß jedes Bildelement zum richtigen Zeitpunkt geschrieben wird, bei dem der Strahl die zutreffende Position in der y-Koordinate erreicht hat. Damit wird auch die Positionssteuerung in der y-Richtung elektronisch durchgeführt, und beeinträchtigen Herstellungsfehler bei mechanischen Bauteilen nicht die Genauigkeit. Weiterhin ist von Bedeutung, daß die Positionssteuerung auf einer geometrischen Linierung beruht, die leicht mit hoher Genauigkeit hergestellt werden kann und bei der die Aufrechterhaltung der Genauigkeit gewährleistet werden kann.

Das erläuterte Meßsystem zur Positionserfassung erlaubt es, eine Vorrichtung der in Fig. 4 veranschaulichten Art zu bauen. Der Übergang von einem Streifen zum näch­ sten Streifen wird dabei durch einen zweiten Galvanome­ terspiegel 16 durchgeführt, der hinter der hier mit 15 bezeichneten Fokussierlinse angeordnet ist. Man er­ hält dann eine Einrichtung mit einem tatsächlich wahl­ freien Zugriff in Vertikalrichtung. Die Drehzeit für ein Galvanometer liegt in der Größenordnung von einigen zig Millisekunden und ist in gewissem Umfange unabhängig vom Drehwinkel. In jedem konventionellen System ist es unmöglich, einen solchen Betrieb mit wahlfreiem Zugriff zu erreichen, da die Richtungsgenauigkeit eines Gal­ vanometerspiegels zur Erzielung der erforderlichen Schreibgenauigkeit ungenügend ist. Das erfindungsgemäße Positionssteuersystem ist jedoch insbesondere im Hin­ blick auf seine Verwendung des Schreibstrahles für die Positionsmessung und seine elektronische Betriebsweise so schnell und genau, daß die Verwendung eines Galvano­ meters für wahlfreien Zugriff möglich wird. Eine Ein­ richtung mit wahlfreiem Zugriff ist beispielsweise beim Lichtsatz von Nutzen, weil dann der Text und die Bilder getrennt und zu verschiedenen Zeiten geschrieben werden können und es nicht erforderlich ist, die ganze Seite in einer bestimmten Reihenfolge zu schreiben, beispiels­ weise von der linken oberen Ecke bis zur rechten unteren Ecke. Die Rechnersteuerung beim Lichtsatz ganzer Seiten mit gemischten Arten von graphischen Elementen wird so erheblich vereinfacht.

Das in Fig. 4 veranschaulichte System arbeitet mit einer zylindrischen Bildebene 18 der Fokussierlinse 15. Die Achse des Zylinders fällt mit der Achse des Galvano­ meters 16 zusammen. In einigen Anwendungen ist es je­ doch wichtig, daß die Bildfläche eine Ebene ist. Dies wird durch den Strahlengang gemäß Fig. 5 erreicht. Nach dem dortigen Galvanometer 26 ist im Strahlengang ein Satz von Planspiegeln 27 angeordnet, die entlang einer Parabolfläche positioniert sind. Durch geeignete Di­ mensionierungen kann so die nachfolgend erläuterte Ar­ beitsweise verwirklicht werden.

Wenn der Lichtstrahl auf den Mittelbereich eines der Planspiegel 27 gerichtet wird, so ergibt sich eine scharfe Abbildung auf einer ebenen Bildfläche 28. Da das Galvanometer 24 für die Horizontalablenkung und die akusto-optische Ablenkeinheit für die Vertikalab­ lenkung vor der Fokussierlinse 25 liegen, bleibt der Strahl bei Verwendung einer entsprechend fokussierenden Feldlinse unabhängig vom Ablenkungswinkel der Ablenk­ einheiten auf einer ebenen Bildfläche fokussiert. Die Einrichtung gemäß Fig. 5 ermöglicht es dann, auf einer großen ebenen Fläche zu schreiben, ohne diese körper­ lich bewegen zu müssen, so daß die wahlfreie Zugriffs­ möglichkeit erhalten bleibt.

Das Laborgerät wurde mit einem Argon-Ionen-Laser mit einer Wellenlänge von 488 nm versehen. Der Strahl wurde mittels eines akusto-optischen Modulators mit einer Bandbreite von 8 MHz moduliert. Die kurze Vertikalab­ lenkung wurde mittels einer akusto-optischen Ablenkein­ heit erhalten. Die maximale Ablenkung auf der Bild­ fläche war 8 mm und die Vertikalablenkzeit für einen Strich lag zwischen 50 µs und 2 ms bei den verschiedenen Versuchen. Der Ablenkwinkel des Galvanometers für die Horizontalablenkung betrug bis zu 30°, die Zugriffszeit für wahlfreien Zugriff lag bei etwa 10 ms, und die Horizontalablenkung lag zwischen 220 und 430 mm je nach der verwendeten Fokussierlinse. Die Höhe der Streifen betrug 3,2 mm, und die Höhe der gesamten Bildfläche lag zwischen 300 und 600 mm. Im linken und rechten Randbe­ reich der Bildfläche wurden für die Messung der y-Koordinate Linierungen vorgesehen. Diese enthielten 50 µm breite Schlitze in Abständen von 3,2 mm. Die zu­ gelassene Maßabweichung im Abstand zwischen den Schlit­ zen betrug ±2,5 µm. Außerhalb der Bildfläche lag die Linierung zur Messung in der x-Koordinate, die aus identischen transparenten und undurchsichtigen ver­ tikalen Linien, jeweils mit einer Breite von 25 µm, bestand. Als Maßabweichung für diese Linien wurden ±2,5 µm zugelassen. Das durch die vertikale Linierung durchtretende Licht wurde Halbleiterdetektoren zuge­ leitet, unter Verwendung von Lichtleit-Faserkabeln. Das durch die horizontale Linierung durchtretende Licht wurde durch einen linienförmigen optischen De­ tektor erfaßt. Die Einrichtung wies weiterhin eine schlitzförmige Linierung der in Fig. 3 veranschau­ lichten Art auf, wobei das durch diese Linierung hin­ durchtretende Licht mittels eines Szintillationszählers erfaßt wurde. Die Elektronik des Steuerkreises arbeitete digital, wobei das Gerät eine Taktfrequenz von 32 MHz aufwies. Da die maximale Vertikalablenkgeschwindigkeit des Lichtstrahles 200 µm/µs betrug, entsprach das Inter­ vall zwischen zwei Taktimpulsen 6,25 µm.

Die Abstände oder Entfernungen in vertikaler Richtung wurden durch Zählen der Taktimpulse gemessen, die von dem Zeitpunkt an, zu dem der Strahl einen Schlitz über­ querte, bis zu dem Zeitpunkt anfielen, zu dem er einen anderen Schlitz überquerte. Weiterhin konnte durch Messung der Anzahl von zwischen zwei Schlitzen mit be­ kanntem gegenseitigem Abstand beobachteten Impulsen die vertikale Ablenkgeschwindigkeit genau gemessen wer­ den. Die verschiedenen Korrekturberechnungen wurden digital durchgeführt. Danach wurde die Modulation des Lichtstrahles während jedes Vertikalablenkungs-Striches durch die Berechnung der Startzeit für jedes Bildelement und die Erzeugung eines Startsignales zu demjenigen Zeitpunkt gesteuert, zu dem der Takt anzeigte, daß die Startzeit erreicht war. Die Steuerung in der x-Richtung wurde dadurch erreicht, daß ein Startsignal für die Vertikalablenkung jedesmal dann erzeugt wurde, wenn eine Grenze zwischen einer transparenten und einer undurch­ sichtigen Linie auf der Horizontallinierung überquert wurde, mithin also in Abständen von 25 µm. Die Posi­ tionsmessungs- und Steuergenauigkeit des Systems inner­ halb der gesamten Bildfläche lag bei einer Größenordnung der Auflösung von 6,25 µm.

In Abhängigkeit vom Anwendungsfall kann das erfindungs­ gemäße Positionssteuerungsverfahren mit allen Einzel­ heiten oder in vereinfachter Form Anwendung finden. Wenn beispielsweise das Galvanometer für die Horizontalab­ lenkung von einer ausreichend hohen Qualität ist und die erforderliche Positionierungsgenauigkeit nicht höher ist als sie durch das Galvanometer erreicht wird, wird eine der vertikalen Linierungen nicht benötigt. Die Kalibrierung wird dann nur auf der linken Seite der Bildfläche vor dem Schreibvorgang durchgeführt und die Arbeitsgeschwindigkeit der Einrichtung bzw. des Gerätes wächst. Die Notwendigkeit horizontaler Linien L₁ und L₂ hängt ebenso von den Genauigkeitsanforderungen ab. Wenn der betreffende Einsatzfall sehr kritisch ist, dann muß die horizontale Position der Bildfläche zusätzlich zu den Messungen der Vertikalposition sogar noch genauer dadurch gemessen werden, daß eine lange schmale gerade Vertikallinie an der Bildfläche angebracht wird und ein Spannungs- oder Zeitwert erfaßt wird, der dem Moment entspricht, wenn der Schreibstrahl diese Linie überquert. Eine hochgenaue Messung der x-Koordinate wird dadurch erzielt, daß diese Anordnung mit dem Meßsystem für die x-Position unter Verwendung des Schreibstrahles kombi­ niert wird, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 er­ läutert wurde.

Eine Ausführungsform der Erfindung ergibt sich für den Fall, daß die Höhe des Streifens nur ein Bildelement beträgt. In diesem Fall kann die vertikale Positions­ messung unter Verwendung von nur einem horizontalen Schlitz oder einer Linie mit einer Länge durchgeführt werden, die größer ist als die Breite der Bildfläche. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, einen Referenzstrahl aus dem Schreibstrahl abzuzweigen und den Referenzstrahl auf die aus der langen horizontalen Linie oder dem langen horizontalen Schlitz bestehende Linierung zu richten. Die Menge des durch einen Schlitz hindurchtretenden oder durch eine Linie re­ flektierten Lichtes hängt dann von der Relativstellung des Randes des Schlitzes oder der Linie und des Licht­ strahles ab. Eine Ablenkeinheit, beispielsweise eine akusto-optische Ablenkeinheit, ein piezoelektrischer Spiegel, ein Galvanometer oder eine ähnliche Einrichtung wird dann verwendet, um die Ausrichtung des Lichtstrah­ les zu ändern, um hierdurch die durch die Linierung beobachteten Fehler zu berichtigen und eine genaue Vertikalposition während des Schreibvorganges zu er­ halten. In diesem Falle kann die Horizontalposition mit demselben Referenzstrahl oder mit einem anderen Referenzstrahl gemessen werden. Im ersteren Fall muß die aus horizontalen Schlitzen oder Linien bestehende Linierung für die vertikale Positionsmessung irgend­ eine zusätzliche Struktur besitzen, die eine Abhängigkeit von der x-Koordinate ergibt und zur Messung der x-Posi­ tion herangezogen werden kann. Ein Beispiel hierfür ist eine Ronchi-Linierung, die aus kurzen vertikalen Linien besteht, welche die lange horizontale Linie überlagern. Wenn getrennte Referenzstrahlen für die horizontalen und vertikalen Messungen eingesetzt werden, kann jede der beiden erforderlichen Linierungen einen einfacheren Aufbau besitzen als eine kombinierte Linie­ rung.

Claims (12)

1. Verfahren zur Steuerung eines Lichtstrahls zum Schrei­ ben bzw. Aufzeichnen auf einer Bildfläche (10; 18; 28), insbesondere beim Lichtsatz, bei dem die Bildfläche streifenweise durch einen Lichtpunkt beschrieben wird, wobei die Position des Lichtpunktes in Zeilenrichtung mittels einer rasterartigen Linierung (8) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Position des Lichtpunktes in Zeilenvor­ schubrichtung mittels einer weiteren rasterartigen Li­ nierung (7, 29) gemessen wird, die in der Nachbarschaft der Schreibfläche in der Bildebene (10; 18; 28) oder in einer dazu konjugierten Ebene angeordnet ist, wobei der Abstand aufeinanderfolgender Linien der weiteren Linie­ rung die Höhe (h) der Streifen festlegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkung des Strahles mittels eines elek­ tronischen Signales derart gesteuert wird, daß die Zuordnung zwischen dem elektronischen Signal und der Position des Strahles vor dem Schreibvorgang dadurch kalibriert wird, daß der Strahl quer über wenigstens eine Linie der Linierung (7, 8, 29) bewegt wird und die so bestimmte Beziehung zwischen dem Signal und der Position des Strahles zur Be­ stimmung der Position des Lichtpunktes während des Schreibvorgangs herangezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl mit wenigstens annähernd konstanter Geschwindigkeit abgelenkt wird, so daß die momentane Position des Lichtpunktes durch Messung des Zeitablaufes seit dem Überqueren wenigstens einer Linie der Linierung (7, 8; 29) ermittelbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibvorgang auf der Bildfläche (10; 18; 28) für einen Streifen in einem Zuge durchgeführt wird und die gesamte Bildfläche (10; 18; 28) dadurch ausgefüllt wird, daß eine ausreichende Anzahl derartiger benachbarter Streifen beschrieben wird, daß das Beschreiben eines Streifens dadurch ausgeführt wird, daß der Strahl in Zeilenvorschubrichtung abgelenkt wird, wobei die Länge der Striche wenigstens der Breite des Streifens entspricht und der Lichtstrahl gleichzeitig mit geringerer Geschwindigkeit über die Länge des Streifens geführt wird, daß die genaue Aneinanderfügung benachbarter Streifen und die Positionssteuerung auf der Fläche eines Streifens dadurch ausgeführt wird, daß der Lichtstrahl über Linien der Linierung (7, 8; 29) hinweg abge­ lenkt und ein von der Position der Linien der Linierung (7, 8; 29) abhängiges Signal erfaßt wird, so daß das positionsabgängige Signal zur Steuerung der Modulation des Lichtstrahles während der Hübe oder Striche derart herangezogen wird, daß die jeweilige Schreibstelle in der richtigen Stellung auf der Bildfläche (10; 18; 28) positio­ niert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß optische Elemente zur Messung der Position des Lichtpunktes und die Bildfläche (10; 18; 28) während des Schreibvor­ ganges relativ zueinander bewegt werden, und daß die Beziehung zwischen den beiden zugeordneten, gegeneinander beweglichen Koordinatensystemen dadurch ermittelt wird, daß der Lichtstrahl über mit den optischen Elementen verbundene Linierungen und über mit der Bildfläche (10; 18; 28) verbundene Linierungen abgelenkt wird, wobei die so erhaltene Information über die wechselseitige Beziehung zur Steuerung des auf die Bildfläche (10; 18; 28) fallenden Schreibstrahles zur Erzielung der richtigen Schreibposition benutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hübe oder Striche in Zeilenvorschubrichtung elektronisch ausgelöst werden, und daß die Position des geschriebenen Bildelementes in Zeilenrichtung durch Messung der Größe der Ablenkung mit der geringeren Geschwindigkeit erfaßt wird, und daß der Hub oder Strich mit der größeren Ablenkungsgeschwindigkeit in dem Moment ausgelöst wird, an dem die Ablenkung mit geringerer Geschwindigkeit über eine vorbestimmte Wegstrecke fortgeschritten ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Hubes oder Striches in Zeilenvorschubrichtung die Bildelemente durch Modulation des Lichtstrahles erzeugt werden, wobei die Position des Bildelementes dadurch gesteuert wird, daß der Betrag der Ablenkung des Lichtstrahles mit errechneten Werten verglichen wird und die erforderliche Schreibzeit für jedes Bildelement so synchronisiert wird, daß sie mit dem entsprechenden Zeitintervall aus der Berechnung zusammenfällt.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lichtstrahl während jedes Hubes oder Stri­ ches wenigstens eine Linierung (7, 8, 29) ausgesetzt wird, so daß die Positionssteuerung aufgrund der so während des Striches über die Posi­ tion des Strahles erhaltenen Informationen erfolgt, um die Modulation des Lichtstrahles so zu steuern, daß die Bildelemente genau in die richtige Stellung gelangen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzstrahl oder mehrere Referenzstrahlen aus dem Schreibstrahl abgetrennt und zur Positions­ messung mittels Linierungen (8) zusätzlich zum Schreibstrahl verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkung des Lichtstrahles in Zeilenvorschubrichtung mittels einer akusto-optischen Ablenkeinheit (3; 13; 23) durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung des Lichtstrahls auf jeden Streifen dadurch erfolgt, daß der Lichtstrahl von einem dreh- oder schwenkbaren Spiegel (4; 14; 24) aus auf den jeweiligen Streifen reflektiert wird, wobei die Messung der Position des Lichtstrahles unter Verwendung eines vom selben drehenden Spiegel reflektierten Lichtstrahles durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibvorgang auf einer ebenen Fläche er­ folgt, und daß nach dem drehenden Spiegel (4; 14; 24), der zur Wahl des Streifens eingesetzt wird, ein Spiegel (27) angeordnet ist, der aus mehreren Plan­ spiegeln besteht, so daß an jedem der einzelnen Spiegel eine Stelle vorliegt, die so angeordnet ist, daß ein von dieser Stelle reflektierter Lichtstrahl auf der ebenen Bildfläche (10, 18, 28) fokussiert ist.