DE69112237T2

DE69112237T2 - Laserabtastgerät.

Info

Publication number: DE69112237T2
Application number: DE69112237T
Authority: DE
Inventors: Sakuya C/O Sony Corporation Shinagawa-Ku Tokyo Tamada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2011-03-01
Also published as: US5170181A; EP0444665A2; DE69112237D1; JPH03250618A; JP2940055B2; EP0444665B1; KR910016116A; EP0444665A3

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Laserabtastvorrichtung. Sie bezieht sich speziell auf eine Laserabtastvorrichtung zum Zeichnen von Musterinformationen mit Hilfe von Laserstrahlen, z.B. von Bildern, Maskenmustern usw., auf einem Zeichenmedium wie einem Film, einem Resist zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten und integrierten Halbleiterschaltungen oder einem Lichtventil für eine Anzeigevorrichtung mit Großbildschirm usw..
Zum Zeichnen eines Bildes auf einem Zeichenmedium, z.B. auf einem in einer Großbildschirm-Anzeigevorrichtung verwendeten Lichtventil, wie in Fig. 1 dargestellt, verwendet man üblicherweise ein Bildeingabesystem 33, bei dem an dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre 31 eine optische Faserplatte 32 befestigt ist. Die optische Faserplatte besteht aus einem Bündel mit einer Anzahl von Faseroptiken, wobei die optische Faserplatte 32 und ein Lichtventil 34 durch einen optischen Klebstoffs 35 miteinander verklebt sind. Wenn das Bildeingabesystem 33 für den Aufbau eines Farbvideoprojektors, z.B. eines Farbfernsehempfängers oder dgl. dient, verwendet man drei Kathodenstrahlröhren zur Erzeugung beispielsweise der drei Farben Rot, Grün und Blau, nämlich eine Kathodenstrahlröhre 31 R für Rot, eine Kathodenstrahlröhre 31G für Grün und eine Kathodenstrahlröhre 31 B für Blau. Dabei ordnet man auf den gesamten Flächen der Kathodenstrahlröhren 31 R, 31G und 31 B ein rotes Lichtventil 34R, ein grünes Lichtventil 34G bzw. ein blaues Lichtventil 34B an und bildet auf diese Weise drei Bildeingabesysteme 33R, 33G bzw. 33B.
Für den Betrieb der Lichtventile 34R, 34G und 34B für die rote, grüne bzw. blaue Farbe wird Licht aus einer weißen Lichtquelle 41, die eine Leselichtquelle bildet, in rotes, grünes und blaues Licht aufgeteilt. Dabei durchläuft das Licht aus der weißen Lichtquelle 41 ein Ultraviolettfilter 42 und ein Infrarotfilter 43. Seine erste polarisierte Komponente wird von einer polarisierenden Strahlenteilerschicht 44 reflektiert, so daß auf das rote Lichtventil 34R durch einen für Rot durchlässigen dichroitischen Spiegel 45 nur rotes Licht fällt. Eine zweite polarisierte Komponente dringt durch die polarisierende Strahlenteilerschicht 44 und fällt auf einen grünes Licht reflektierenden dichroitischen Spiegel 46, so daß auf das grüne Lichtventil 34G nur grünes Licht auftrifft. Von den zweiten polarisierten Komponenten, die den grün reflektierenden dichroitischen Spiegel 46 durchlaufen, fällt durch einen für Blau durchlässigen dichroitischen Spiegel 47 nur blaues Licht auf das blaue Lichtventil 34B. Das rote, das grüne und das blaue Licht werden dann durch ein Projektionsobjektiv 48 auf einen Bildschirm 49 projiziert, so daß auf diesem ein Farbbild erzeugt wird.
Das heißt, in den Lichtventilen werden durch einen elektrooptischen Effekt von Flüssigkristallschichten Bilder erzeugt, die den von den Kathodenstrahlröhren einfallenden Bildern entsprechen, und die resultierenden Bilder als Farbbild in vergrößertem Maßstab auf den Bildschirm 49 projiziert werden (siehe The Journal of the Institute of Television Engineers of Japan, Band 38, Nr. 4 (1984)).
Im folgenden sei ein weiteres Beispiel für ein herkömmliches Bildeingabesystem 52 beschrieben. Wie Fig. 3 zeigt, ist bei diesem Bildeingabesystem 52 im Abstand von der Kathodenstrahlröhre 31 ein Lichtventil 34 angeordnet. Zwischen der Kathodenstrahlröhre 31 und dem Lichtventil 34 befindet sich ein fokussierendes Linsensystem 51, das in Fig. 3 als Einzellinse dargestellt ist, in der Praxis jedoch aus verschiedenen Gruppen von Linsenkombinationen besteht, die jeweils aus mehreren Linsen aufgebaut sind. Wenn ein Projektor, z.B. ein Farbfernsehempfänger oder dgl., mit einem derartigen Bildeingabesystem 52 aufgebaut wird, benötigt er, ähnlich wie die Anordnung nach Fig. 2, drei Bildeingabesysteme.
Um bei dem in Fig. 1 dargestellten Bildeingabesystem hohe Auflösung zu erzielen, muß die Anzahl F der die optische Faserplatte 32 bildenden Faseroptiken beträchtlich vergrößert werden. Außerdem muß die Ebenheit der optischen Faserplatte 32 selbst vergrößert werden, was unvermeidlicherweise zu einer Kostenerhöhung des Bildeingabesystems führt. Außerdem muß die Lichtstärke der optischen Faserplatte einserseits vergrößert werden, um die Empfindlichkeit zu erhöhen, während die Lichtstärke verringert werden muß, um die Bildauflösung zu erhöhen. Es stehen sich also gegensätzliche Forderungen gegen über, so daß es sehr schwierig ist, dieses Bildeingabesystem mit optimalen Eigenschaften auszustatten.
Andererseits muß bei dem in Fig. 3 dargestellten Bildeingabesystem 52 unbedingt ein aufwendiges Linsensystem eingesetzt werden, um ein verzerrungsfreies Bild zu erhalten und die Helligkeit zu erhöhen. Da das aus der Kombination verschiedener Linsengruppen bestehende fokussierende Linsensystem 51 zwischen dem Anzeigebildschirm der Kathodenstrahlröhre 31 und dem Lichtventil 34 angeordnet ist, vergrößert sich der Abstand zwischen der Kathodenstrahlröhre 31 und dem Lichtventil 34, was unvermeidlich zu einer größeren räumlichen Ausdehnung des Lichteingabesystems führt.
Die in Fig. 1 und 3 dargestellten Lichteingabesysteme haben beide den Nachteil, daß ein erheblicher Lichtverlust stattfindet und damit die Erzeugung eines hellen Bildes praktisch unmöglich ist, wenn das auf der Kathodenstrahlröhre 31 wiedergegebene Bild in größerem Maßstab auf den Bildschirm 49 projiziert wird. Der Lichtausbeute des Bildeingabesystems 33 von Fig. 1 und des Bildeingabesystems 52 von Fig. 3 beträgt jeweils etwa 10%, d.h., daß die von den beiden Bildeingabesystemen 33 und 52 erzeugten Bilder recht dunkel sind. Um eine größere Bildhelligkeit zu erreichen, muß man eine Kathodenstrahlröhre 31 mit großer Helligkeit verwenden, die unvermeidlicherweise hohen Stromverbrauch hat. Da für eine farbige Anzeige des Projektors die drei Lichtventile 34R, 34G und 34B verwendet werden, müssen die drei Kathodenstrahlröhren 31 usw. mit den drei Lichtventilen 34 ausgestattet sein, was zu einer entsprechenden Vergrößerung des Gewichts und des Raumbedarfs des Projektors führt. Aus diesen Gründen ist es bisher nicht gelungen, einen Projektor kleiner Bauart zu realisieren.
Es ist dementsprechend ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Laserabtastvorrichtung zu schaffen, die die beim Stand der Technik gegebenen Nachteile im wesentlichen beseitigt.
Ein spezielleres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Laserabtastvorrichtung mit kleineren Abmessungen zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Laserabtastvorrichtung mit geringerem Gewicht zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Laserabtastvorrichtung mit niedrigerem Stromverbrauch zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Laserabtastvorrichtung zu schaffen, bei der eine Musterinformation mit hohem "Kopplungsverhältnis" (das heißt mit hoher Lichtausbeute und geeigneter Helligkeit) gezeichnet werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Laserabtastvorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, eine Musterinformation mit hoher Auflösung zu zeichnen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Laserabtastvorrichtung vorgesehen mit einer Laserstrahl-Generatoreinrichtung zur Erzeugung von n parallelen Laserstrahlen gleicher Wellenlänge, die mit n Typen von Musterinformationssignalen moduliert sind, einem ersten optischen System zur Verkleinerung des Fluchtungsabstands der von der Laserstrahl-Generatoreinrichtung erzeugten n Laserstrahlen und zum Verformen der Querschnittsform jedes der n Laserstrahlen, einem einzigen akustooptischen Ablenker zum Ablenken der von dem ersten optischen System emittierten n Laserstrahlen in horizontaler Richtung, einem zweiten optischen System zum Vergrößern des Fluchtungsabstands der von dem akustooptischen Ablenker emittierten n Laserstrahlen und zum Verformen der Querschnittsform jedes der n Laserstrahlen, einer reflektierenden Einrichtung zum Reflektieren der von dem zweiten optischen System emittierten n Laserstrahlen in der Weise, daß diese auf eine Vertikalablenkvorrichtung unter einem Winkel auftreffen, der größer ist als der Vibrationswinkel der Vertikalablenkvorrichtung und einer einzigen Vertikalablenkvorrichtung zum Ablenken der n Laserstrahlen in vertikaler Richtung, wobei die von der Vertikalablenkvorrichtung emittierten n Laserstrahlen auf jeweils einem von n verschiedenen Aufzeichnungsmedien Bilder entwerfen.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Laserabtastvorrichtung vorgesehen einer Laserstrahl-Generatoreinrichtung zur Erzeugung von n parallelen Laserstrahlen gleicher Wellenlänge, die mit n Typen von Musterinformationssignalen moduliert sind, wobei jeder Strahl mit einem anderen vorbestimmten Winkel erzeugt wird, einem einzigen akustooptischen Ablenker zum Ablenken der von der Laserstrahl-Generatoreinrichtung emittierten n Laserstrahlen in horizontaler Richtung, einem optischen System zum Zuführen der von dem akustooptischen Ablenker emittierten n Laserstrahlen auf eine Vertikalablenkvorrichtung unter einem Winkel, der größer ist als der Vibrationswinkel der Vertikalablenkvorrichtung und zum Verformen der Querschnittsform jedes der n Laserstrahlen, und der genannten Vertikalablenkvorrichtung zum Ablenken der von dem optischen System emittierten n Laserstrahlen in vertikaler Richtung, wobei die von der Vertikalablenkvorrichtung emittierten n Laserstrahlen auf jeweils einem von n verschiedenen Aufzeichnungsmedien Bilder entwerfen.
Die oben beschriebenen Ziele der Erfindung sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Diese Beschreibung nimmt auf die anliegenden Zeichnungen Bezug, in denen gleiche oder ähnliche Teile in den verschiedenen Darstellungen durchgehend mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für die Anordnung eines Bildeingabesystems nach dem Stand der Technik in schematischer Darstellung,
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Anordnung eines Projektors nach dem Stand der Technik in schematischer Darstellung,
Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel für ein Bildeingabesystem nach dem Stand der Technik in schematischer Darstellung,
Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Laserabtastvorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 5 zeigt einen Hauptteil des Projektors nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 6 zeigt den Hauptteil einer ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 7 zeigt den Hauptteil einer einer zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in schematischer Darstellung,
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Laserabtastvorrichtung gemäß der Erfindung.
Im folgenden sei auf die Zeichnungen näher Bezug genommen. Zunächst werde anhand von Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Laserabtastvorrichtung gemäß der Erfindung im Detail beschrieben. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung der Laserabtastvorrichtung, die insgesamt mit A&sub1; bezeichnet ist.
In Fig. 4 werden drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; gleicher Wellenlänge mit einer roten, einer grünen bzw. einer blauen Videosignalkomponente moduliert. Die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden von drei Laserdioden LD&sub1;, LD&sub2; bzw. LD&sub3; als vertikal polarisierte und elliptische Strahlen emittiert, deren Längsachse horizontal verläuft, wobei die Richtung, in der die Laserdioden LD&sub1;, LD&sub2;, LD&sub3; angeordnet sind, als vertikale Richtung angenommen wird. Die Wellenlänge der einzelnen Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; ist so gewählt, daß sie auf die Empfindlichkeit einer fotoleitenden Schicht eines Lichtventils 15 abgestimmt ist. Die jeweiligen Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden moduliert, indem die betreffenden Laserdioden LD&sub1;, LD&sub2; bzw. LD&sub3; direkt mit einem entsprechenden Strom gespeist werden.
Die von den Laserdioden LD&sub1;, LD&sub2; und LD&sub3; emittierten drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; bzw. l&sub3; werden Zylinderlinsen 1 zugeführt, in denen ihre Ausbreitung in vertikaler Richtung unterdrückt wird und in denen sie in Lichtstrahlen umgewandelt werden, die in vertikaler Richtung parallel ausgerichtet sind. Die parallelen Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3;, die aus den Zylinderlinsen 1 austreten, werden einer Zylinderlinse 2 zugeführt, in denen ihre Ausbreitung in horizontaler Richtung unterdrückt wird und in denen sie in parallele Laserstrahlen umgewandelt werden, die in dieser Richtung parallel ausgerichtet sind. Sodann werden die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; einer λ/2-Platte 3 zugeführt, in der die Polarisationsebene der einzelnen Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; um 90 gedreht und in die horizontale Richtung umgewandelt wird. Der Querschnitt der einzelnen Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; nimmt dann eine flache, in horizontaler Abtastrichtung verbreiterte Form an. Anschließend werden die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; nacheinander durch Zylinderlinsen 4 und 5 geführt, in denen ihr Punktdurchmesser in vertikaler Richtung verkleinert wird, wobei ihr Querschnitt weiter abgeflacht und ihr Fluchtungsabstand weiter verringert wird. Die Abflachung und der Fluchtungsabstand der einzelnen Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden durch die Öffnungsweite eines akustooptischen Deflektors 7 an seiner Laserstrahl-Eintrittsseite bestimmt, wie dies weiter unten erläutert wird. Die Abflachung und der Fluchtungsabstand der einzelnen Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden so bestimmt, daß alle drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; in eine (nicht dargestellte) Öffnung des akustooptischen Deflektors 7 eintreten können. Die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; gelangen dann durch eine Zylinderlinse 6 zu dem akustooptischen Deflektor 7. Die Zylinderlinse 5 kann übrigens durch eine konkave Linse ersetzt werden. Das aus den Zylinderlinsen 1 bis 5 bestehende Linsensystem ist ein anamorphotisches afokales System und kann durch ein Prisma ersetzt werden.
Der akustooptische Deflektor 7 besteht aus einem akustooptischen Medium 7a und einem piezoelektrischen Ultraschallwellengenerator 7b, der auf einer Fläche des akustooptischen Mediums 7a befestigt ist. Wenn ein (nicht dargestellter) Hochfrequenzgenerator eine Spannung an den Ultraschallwellengenerator 7b anlegt, wird in dem akustooptischen Medium 7a eine fortschreitende Ultraschallwelle erzeugt. Wenn die Schwingungsfrequenz des Hochfrequenzgenerators niedrig ist, hat diese fortschreitende Welle große Wellenlänge, wenn sie hoch ist, hat die fortschreitende Welle kleine Wellenlänge.
Die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3;, die dem akustooptischen Deflektor 7 zugeführt werden, gelangen in das akustooptische Medium 7a, in dem sie auf die fortschreitende Ultraschallwelle treffen, wobei sie von dieser gebeugt und abgelenkt werden. Die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden umso stärker abgelenkt, je kürzer die Wellenlänge der fortschreitenden Ultraschallwelle ist. Wenn die Schwingungsfrequenz des Hochfrequenzgenerators wiederholt nach Art einer sägezahnförmigen Welle von einer niedrigen bis zu einer hohen Frequenz durchgewobbelt wird, werden die von dem akustooptischen Deflektor 7 emittierte Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; so abgelenkt, daß sie horizontale Ablenk-Laserstrahlen bilden, die eine widerholte Ablenkabtastbewegung ausführen.
Wenn die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; auf das akustooptische Medium 7a in der Nähe oder im Abstand von dem Ultraschallwellengenerator 7b einfallen, treffen sie auf die fortschreitenden Ultraschallwellen unterschiedlicher Frequenz, so daß die Ablenkwinkel in Abhängigkeit von der Position des Punktdurchmessers verschieden sind. Wenn die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; nämlich in der Nähe des Ultraschallwellengenerators 7b auf das akustooptische Medium 7a einfallen, treffen sie auf eine Ultraschallwelle hoher Frequenz und werden dadurch stark abgelenkt. Wenn sie hingegen im Abstand von dem Ultraschallwellengenerator 7b auf das akustooptische Medium 7a einfallen, treffen sie auf eine Ultraschallwelle niedriger Frequenz und werden deshalb schwach abgelenkt. Deshalb werden die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; nicht parallel ausgerichtet, sie konvergieren vielmehr und werden so abgelenkt, als ob sie durch eine Zylinderlinse wandern würden. Diese Erscheinung kann als Zylinderlinseneffekt bezeichnet werden.
Deshalb ist bei diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar vor (oder unmittelbar hinter) dem akustooptischen Deflektor 7 die Zylinderlinse 6 angeordnet, und die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden dem akustooptischen Deflektor 7 durch diese Zylinderlinse 6 zugeführt, 50 daß die Zylinderlinsenwirkung des akustooptischen Deflektors 7 kompensiert (korrigiert) wird. Dementsprechend werden die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; parallel in den akustooptischen Deflektor eingeführt und von diesem als horizontale Abtastlaserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; emittiert. Anschließend wird die Winkelvergrößerung der drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; verstärkt und ihr Punktdurchmesser in horizontaler Richtung durch die Zylinderlinsen 8 und 11 verringert, während ihr Fluchtungsabstand und ihr Punktdurchmesser in vertikaler Richtung durch Zylinderlinsen 9 und 10 vergrößert werden, so daß jeder der Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt erhält. Das heißt, das aus den Zylinderlinsen 8 bis 11 bestehende Linsensystem bildet ein anamorphotisches afokales System. Die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; wandern dann über Spiegel 12a, 12b und 12c zu einem Galvanometerspiegel 13 und werden durch die Vibration dieses Galvanometerspiegels 13 in vertikalerabtastrichtung, das heißt in vertikaler Richtung, abgelenkt. Wenn die Spiegel 12a, 12b und 12c die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; so justieren, daß sie unter Winkeln auf den Galvanometerspiegel 13 auftreffen, die größer sind als der vertikale Vibrationswinkel des Galvanometerspiegels 13, können sie räumlich in drei Bilder getrennt werden. Die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3;, die von dem Galvanometerspiegel 13 in vertikaler Richtung abgelenkt werden, wandern durch Projektionsobjektive 14a, 14b und 14c zu drei Lichtventilen, nämlich einem roten, einem grünen und einem blauen Lichtventil 15R, 15G bzw. 15B, so daß auf diesen Bilder gezeichnet werden, die den Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; bzw. l&sub3; entsprechen. Selbst wenn zwischen dem Galvanometerspiegel 13 und dem jeweiligen Lichtventil 15R, 15G und 15B unterschiedliche Abstände bestehen, können die betreffenden Projektionsobjektive 14a, 14b und 14c Bilder mit beliebigen Bildwinkeln auf den jeweiligen Lichtventilen 15R, 15G und 15B fokussieren, weil das gesamte optische System, wie oben erwähnt, als afokales System ausgebildet ist.
Wenn die Laserabtastvorrichtung A&sub1; nach dem ersten Ausführungsbeispiel als Bildeingabesystem für Projektoren, z.B. für einen Farbfernsehempfänger oder dgl. verwendet wird, falien die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3;, wie in Fig. 5 dargestellt, durch die Projektionsobjektive 14a, 14b bzw. 14c auf das rote, grüne und blaue Lichtventil 15R, 15G und 15B, die in einer im wesentlichen C-förmigen Konfiguration angeordnet sind. Von den drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; wandern in dem dargestellten Beispiel die beiden Laserstrahlen l&sub1;, und l&sub2; die der roten bzw. der blauen Farbe entsprechen, durch Spiegel 18a und 18b zu dem roten bzw. dem blauen Lichtventil 15R bzw. 15B. Es wird dann Licht von einer weißen Lichtquelle 19 durch eine Kondensorlinse 20 auf einen polarisierenden Strahlenteiler 21 geleitet, in dem eine erste polarisierte Lichtkomponente reflektiert wird. Diese reflektierte erste polarisierte Komponente wird weiter an einem rot reflektierenden dichroitischen Spiegel 22R reflektiert, so daß auf das rote Lichtventil 15R nur rotes Licht auftrifft. Von der ersten polarisierten Komponente, die von dem polarisierenden Strahlenteiler 21 reflektiert wird, fällt nur grünes Licht direkt auf das grüne Lichtventil 15G. Weiterhin wird von der ersten polarisierten Komponente an einem blau reflektierenden dichroitischen Spiegel 22B nur blaues Licht reflektiert, das auf das blaue Lichtventil 15B fällt. Die durch den elektrooptischen Effekt aufgrund der Beleuchtung durch die Laserstrahlen auf den betreffenden Lichtventilen 15R, 15G und 15B gezeichneten Bilder werden durch ein Projektionsobjektiv 23 in vergrößertem Maßstab auf einem Bildschirm 24 zusammen mit dem roten, grünen und blauen Licht projiziert, so daß man ein Farbbild erhält.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; gleicher Wellenlänge, die, wie oben beschrieben, mit drei Arten von Musterinformationssignalkomponenten moduliert sind, durch das aus den Zylinderlinsen 1, 2, 4 bis 6 und der λ/2-Platte 3 bestehende Linsensystem abgeplattet und ihr Fluchtungsabstand verringert wird, kann die horizontale Ablenkvorrichtung für die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; aus einem einzigen akustooptischen Deflektor 7 bestehen.
Da die mit der roten, grünen bzw. blauen Videosignalkomponente modulierten drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; gleicher Wellenlänge außerdem durch die Spiegel 12a, 12b, 12c und den Galvanometerspiegel 13 räumlich getrennt werden, werden sie durch eine einzige horizontale Ablenkeinrichtung (akustooptischer Deflektor 7) und eine vertikale Ablenkvorrichtung (Galvanometerspiegel 13) verarbeitet, so daß die Bilder für die rote, grüne und blaue Farbe gleichzeitig auf dem roten, grünen bzw. blauen Lichtventil 15R, 15G bzw. 15B gezeichnet werden können. Außerdem können die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; mit gleichem Ablenkverhalten gewonnen werden. Da keine Kathodenstrahlröhre benötigt wird, kann die Laserabtastvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel kompakter, leichter und stromsparender aufgebaut sein. Durch die Verwendung von Laserstrahlen können auf dem roten, grünen und blauen Lichtventil 15R, 15G bzw. 15B bzw. auf dem Bildschirm 24 Bilder mit hoher Kopplungseffizienz, das heißt sehr helle Bilder mit einer Lichtausbeute von im wesentlichen 100% und mit hoher Auflösung erzeugt werden. Da Laserstrahlen einer einzigen Farbe verwendet werden, kann man ein preiswertes Objektiv mit einfacher Anordnung verwenden, das keine Aberration aufweist und zu einer Verringerung der Herstellkosten der Laserabtastvorrichtung beiträgt. Da keine Interferenz zwischen den Laserstrahlen auftritt, ist außerdem die Bildschärfe der auf den jeweiligen Lichtventilen gezeichneten Bilder sehr gut.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient der akustooptische Deflektor 7 als horizontale Ablenkvorrichtung zur Ablenkung der Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3;. Dadurch wird die Höhe seiner Elektrode (die Höhe des Ultraschallwellengenerators 7b) reduziert, so daß der Stromverbrauch des Hochfrequenzgenerators für den Betrieb des Ultraschallwellengenerators 7b gering ist. Dies führt zu einer weiteren Verringerung der Größe, des Gewichts und des Stromverbrauchs der erfindungsgemäßen Laserabtastvorrichtung. Der akustooptische Deflektor 7 kann zwar das Problem der Wellenlängenabhängigkeit nicht lösen, so daß die Ablenkcharakteristik des akustooptischen Deflektors 7 von der Wellenlänge des auftreffenden Lichts abhängt, da die drei Laserstrahlen jedoch gleiche Wellenlänge haben, hat jeder Laserstrahl die gleiche Ablenkcharakteristik.
Anhand von Fig. 6 sei eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Anordnung dieser Variante ist im wesentlichen die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Sie unterscheidet sich lediglich darin, daß das Medium, auf dem die Bilder gezeichnet werden, ein Film 16 ist. Deshalb werden die Anordnungen von den Laserdioden LD&sub1;, LD&sub2; und LD&sub3; bis zu dem Galvanometerspiegel 13 nicht gezeigt, und in Fig. 6 sind nur die Projektionsobjektive 14a, 14b, 14c sowie Filme 16a, 16b und 6c dargestellt.
Bei der Laserabtastvorrichtung A&sub1;&sub1; gemäß dieser Variante werden drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; gleicher Wellenlänge, die mit Signalkomponenten von drei Arten von Musterinformationen (in diesem Fall Filmprojektionsbildinformationen) moduliert sind, durch das aus den Zylinderlinsen 1, 2 und 4 bis 6 und der λ/2-Platte 3 bestehende Linsensystem abgeflacht und in ihrem Fluchtungsabstand reduziert, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden dann von dem akustooptischen Deflektor 7 in horizontaler Richtung abgelenkt und von dem aus den Zylinderlinsen 8 bis 11 bestehenden Linsensystem bezüglich ihres Punktdurchmessers und ihrer Winkelvergrößerung umgewandelt. Anschließend werden die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; über die Spiegel 12a, 12b und 12c zu dem Galvanometerspiegel 13 geführt und von diesem in vertikaler Richtung abgelenkt. Danach werden die horizontal und vertikal abgelenkten Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; durch die Projektionsobjektive 14a, 14b und 14c, wie in Fig. 6 dargestellt, auf die drei Filme 16a, 16b und 16c projiziert und auf diesen gleichzeitig Bilder gezeichnet, die den Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; bzw. l&sub3; entsprechen. Die Wellenlänge der drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; ist an die Empfindlichkeit der Filme 16a, 16b und 16c angepaßt.
Bei dieser Variante können die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3;, die die gleiche Wellenlänge haben und mit drei Arten von Informationssignalkomponenten des Filmprojektionsbildes moduliert sind, ähnlich wie bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, auf die drei Filme 16a, 16b bzw. 16c gelenkt werden, und die den Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; entsprechenden Bilder können gleichzeitig auf den Filmen 16a, 16b bzw. 16c abgebildet werden. Deshalb kann die Laserabtastvorrichtung kompakt, leicht und stromsparend ausgebildet sein. Da als Mittel zum Zeichnen der Bilder auf dem Film 16 Laserstrahlen verwendet werden, läßt sich ein Bild mit hoher Kopplungseffizienz, das heißt mit hoher Lichtausbeute erzielen, das sehr hell ist und hohe Auflösung besitzt. Außerdem kann ein relativ einfaches und preiswertes Linsensystem verwendet werden. Da außerdem Interferenzen zwischen den Laserstrahlen vermieden werden können, wird ein scharfes Bild gewonnen.
Anhand von Fig. 7 sei eine zweite Variante des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Diese zweite Variante, deren Anordnung im wesentlichen derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, unterscheidet sich von diesem nur darin, daß als Zeichenmedium ein Resist 17 verwendet wird, das bei der Erzeugung einer gedruckten Leiterplatte, einer integrierten Halbleiterschaltung oder dgl. benutzt wird. Dementsprechend wird auch bei diesem modifizierten Beispiel die Anordnung von den Laserdioden LD&sub1;, LD&sub2; und LD&sub3; bis zu dem Galvanometerspiegel 13 nicht beschrieben. Im folgenden werden nur die Projektionsobjektive 14a, 14b, 14c und das Resist 17 beschrieben.
Bei der Laserabtastvorrichtung A&sub1;&sub2; nach der zweiten Variante werden drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; gleicher Wellenlänge, die mit drei Arten von Signalkomponenten von Maskenmusterinformationen moduliert sind, durch das aus den Zylinderlinsen 1, 2 und 4 bis 6 und der λ/2-Platte 3 bestehende Linsensystem abgeflacht und in ihrem Fluchtungsabstand reduziert, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden dann von dem akustooptischen Deflektor 7 in horizontaler Richtung abgelenkt und von dem aus den Zylinderlinsen 8 bis 11 bestehenden Linsensystem bezüglich des Punktdurchmessers und der Winkelvergrößerung umgewandelt. Anschließend werden die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; über die Spiegel 12a, 12b und 12c zu dem Galvanometerspiegel 13 geführt und von diesem in vertikaler Richtung abgelenkt. Danach werden die horizontal und vertikal abgelenkten Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; durch die Projektionsobjektive 14a, 14b und 14c, wie in Fig. 7 dargestellt, auf die drei Resists 17a, 17b und 17c projiziert und auf diesen gleichzeitig Bilder gezeichnet, die den Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; bzw. l&sub3; entsprechen.
Mit der zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung lassen sich Resistmasken mit hoher Genauigkeit erzeugen. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Laserabtastvorrichtung selbst kompakt, leicht und stromsparend aufgebaut sein.
Anhand von Fig. 8 sei ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Laserabtastvorrichtung A&sub2; beschrieben. In Fig. 8 sind wieder solche Teile, die Teilen von Fig. 4 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen wie dort und brauchen deshalb nicht mehr ausführlich beschrieben zu werden.
Die Laserabtastvorrichtung A&sub2; unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, daß die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; nicht parallel sondern schräg in den akustooptischen Deflektor 7 eingeführt werden. Der Winkel, den die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; bilden, ist in diesem Fall größer gewählt als der Vibrationswinkel des Galvanometerspiegels 13 in dessen Einfallspunkt. Deshalb werden die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel von dem Galvanometerspiegel 13 räumlich getrennt. Die lichtemittierende Stirnseite des akustooptischen Defiektors 7 besteht vorzugsweise aus Schnittflächen 7c&sub1;, 7c&sub2; und 7c&sub3;, die senkrecht zu den emittierten Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; verlaufen, um so zu verhindern, daß in diesen Kegellinien erzeugt werden. Die von dem akustooptischen Deflektor 7 horizontal abgelenkten Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden von den entsprechenden Zylinderlinsen 6 bezüglich des von dem akustooptischen Deflektor 7 verursachten Zylinderlinseneffekts korrigiert. Anschließend werden der Strahlpunkt und die Winkelverstärkung der einzelnen Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; von den Zylinderlinsen 8, 11 und den Zylinderlinsen 9 und 10 umgewandelt, das heißt die Querschnitte der betreffenden Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden im wesentlichen in Kreisform gebracht, und die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; werden von dem Galvanometerspiegel 13 in vertikaler Richtung abgelenkt und dann dem Spiegel 25 zugeführt. An dem Spiegel 25 werden die Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; reflektiert und dann durch die drei Projektionsobjektive 14a, 14b und 14c beispielsweise den drei Lichtventilen 15R, 15G bzw. 15B zugeführt, so daß auf diesen Bilder gezeichnet werden, die den betreffenden Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; entsprechen.
Da bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Zylinderlinsen 4 und 5, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden, ebenso wie die drei Spiegel 1 2a, 1 2b und 12c entfallen können, kann die Anordnung der Laserabtastvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel erheblich vereinfacht werden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel werden als Zeichenmedien die Lichtventile 15R, 15G und 15B verwendet, und die den drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; entsprechenden Bilder werden auf den zugehörigen Lichtventilen 15R, 15G bzw. 15B gezeichnet. Statt dessen können jedoch auch wie bei dem ersten modifizierten Beispiel des ersten Ausführungsbeispiels dargestellt, die Filme 16a, 16b und 16c als Zeichenmedien verwendet werden und auf diesen die Bilder verschiedener Muster gezeichnet werden. Alternativ können auch, wie bei der zweiten Varianten des ersten Ausführungsbeispiels die Resistflächen 17a, 17b und 17c als Zeichenmedien verwendet und auf diesen verschiedene Arten von Maskenmustern gezeichnet werden.
In dem oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel arbeitet die Anordnung gemäß der Erfindung mit drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3;. Es ist jedoch auch eine Anwendung der Erfindung auf einen oder zwei oder auf mehr als drei Laserstrahlen möglich.
Alternativ können bei dem in Fig. 4 und 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel die drei Laserstrahlen l&sub1;, l&sub2; und l&sub3; als ein Satz gruppiert sein und beispielsweise drei Sätze von Laserstrahlen einfallen, so daß auf dem Bildschirm 24 Bilder angezeigt werden, die diesen Laserstrahlgruppen entsprechen.
Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel dient der Galvanometerspiegel 13 als vertikale Ablenkeinrichtung. Statt dessen kann auch ein akustooptischer Deflektor, ein Polygonspiegel oder dgl. als vertikale Ablenkeinrichtung verwendet werden.
Bei der Laserabtastvorrichtung gemäß der Erfindung können Bilder mit verschiedenen Musterinformationen auf mehreren Zeichenmedien mit Hilfe einer einzigen horizontalen Ab- lenkvorrichtung und einer einzigen vertikalen Ablenkvorrichtung gezeichnet werden. Dies ermöglicht einen kompakten, leichten und stromsparenden Aufbau der Laserabtastvorrichtung. Außerdem kann die Musterinformation auf dem Zeichenmedium mit hoher Kopplungseffizienz (d.h. mit hoher Lichtausbeute und zufriedenstellender Helligkeit) und hoher Auflösung gezeichnet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die anhand der Zeichnungen beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind vielmehr zahlreiche Änderungen und Modifizierungen möglich, die dem einschlägigen Fachmann zugänglich sind, ohne daß damit der Schutzumfang des in den anliegenden Ansprüchen definierten Erfindungskonzepts verlassen wird.

Claims

1. Laserabtastvorrichtung mit

(a) einer Laserstrahl-Generatoreinrichtung (LD&sub1;, LD&sub2;, LD&sub3;) zur Erzeugung von n parallelen Laserstrahlen (l&sub1;, l&sub2; und l&sub3;) gleicher Wellenlänge, die mit n Typen von Musterinformationssignalen moduliert sind,

(b) einem ersten optischen System (2, 4, 5) zur Verkleinerung des Fluchtungsabstands der von der Laserstrahl-Generatoreinrichtung erzeugten n Laserstrahlen und zum Verformen der Querschnittsform jedes der n Laserstrahlen,

(c) einem einzigen akustooptischen Ablenker (7) zum Ablenken der von dem ersten optischen System (2, 4, 5) emittierten n Laserstrahlen in horizontaler Richtung,

(d) einem zweiten optischen System (8 bis 11) zum Vergrößern des Fluchtungsabstands der von dem akustooptischen Ablenker (7) emittierten n Laserstrahlen und zum Verformen der Querschnittsform jedes der n Laserstrahlen,

(e) einer reflektierenden Einrichtung (12a, 12b, 12c) zum Reflektieren der von dem zweiten optischen System emittierten n Laserstrahlen in der Weise, daß diese auf eine Vertikalablenkvorrichtung (13) unter einem Winkel auftreffen, der größer ist als der Vibrationswinkel der Vertikalablenkvorrichtung (13) und

(f) einer einzigen Vertikalablenkvorrichtung (13) zum Ablenken der n Laserstrahlen in vertikaler Richtung, wobei von den n Laserstrahlen, die von der Vertikalablenkvorrichtung (13) emittiert werden, Bilder auf jeweils einem von n verschiedenen Aufzeichnungsmedien (15B, 15G, 15R) gezeichnet werden.

2. Laserabtastvorrichtung mit

(1) einer Laserstrahl-Generatoreinrichtung (LD&sub1;, LD&sub2;, LD&sub3;) zur Erzeugung von n parallelen Laserstrahlen gleicher Wellenlänge, die mit n Typen von Musterinformationssignalen moduliert sind, wobei jeder Strahl mit einem anderen vorbestimmten Winkel erzeugt wird,

(2) einem einzigen akustooptischen Ablenker (7) zum Ablenken der von der Laserstrahl- Generatoreinrichtung emittierten n Laserstrahlen in horizontaler Richtung,

(3) einem optischen System (6 bis 19) zum Zuführen der von dem akustooptischen Ab- lenker emittierten n Laserstrahlen auf eine Vertikalablenkvorrichtung (13, 25) unter einem Winkel, der größer ist als der Vibrationswinkel der Vertikalablenkvorrichtung (13, 25) und zum Verformen der Querschnittsform jedes der n Laserstrahlen, und

(4) der genannten Vertikalablenkvorrichtung (13, 25) zum Ablenken der von dem optischen System (6 bis 10) emittierten n Laserstrahlen in vertikaler Richtung, wobei von den n Laserstrahlen, von die der Vertikalablenkvorrichtung (13, 25) emittiert werden, Bilder auf jeweils einem von n verschiedenen Aufzeichnungsmedien (15B 15G, 15R) gezeichnet werden.

3. Laserabtastvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste optische System aus mehreren Zylinderlinsen (2, 4, 5) besteht.

4, Laserabtastvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste optische System aus mehreren Prismen besteht.

5. Laserabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der zwischen der Laserstrahl-Generatoreinrichtung (LD&sub1; LD&sub2;, LD&sub3;) und dem ersten optischen System oder zwischen der Laserstrahl-Generatoreinrichtung und dem akustooptischen Ablenker ein optisches System (1) zum parallen Ausrichten der n Laserstrahlen zu n parallel ausgerichteten Laserstrahlen angeordnet ist.

6. Laserabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der zwischen der Laserstrahl-Generatoreinrichtung (LD&sub1; LD&sub2;, LD&sub3;) und dem ersten optischen System oder zwischen der Laserstrahl-Generatoreinrichtung und dem akustooptischen Ablenker eine Einrichtung zur Umwandlung der Polarisationsebenen der n Laserstrahlen (l&sub1;, l&sub2;, l&sub3;) angeordnet ist.

7. Laserabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der vor oder hinter dem akustooptischen Ablenker (7) ein optisches System (6) zum Korrigieren des Zylinderlinseneffekts des akustooptischen Ablenker (7) angeordnet ist.

8. Laserabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, bei der zwischen dem akustooptischen Ablenker (7) und der reflektierenden Einrichtung (12a, 12b, 12c) ein optisches System (8, 11) zum Verstärken der Winkelvergrößerung der n Laserstrahlen und zum Verformen der Querschnittsform jedes dieser n Laserstrahlen angeordnet ist.

9. Laserabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der zwischen der Vertikalablenkvorrichtung und den Aufzeichnungsmedien (15B, 15G, 15R) ein optisches System (14a, 14b, 14c) zur Fokussierung der einzelnen n Laserstrahlen auf den Aufzeichnungsmedien angeordnet ist.

10. Laserabtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Aufzeichnungsmedien Lichtventile (15B, 15G, 15R) sind und ein Farbbild auf der Basis von auf den Lichtventilen (15B, 15G, 15R) gezeichneten Bildern wiedergegeben wird.