DE69205129T2

DE69205129T2 - Einstrahl vielfarben holographisches abtastgerät.

Info

Publication number: DE69205129T2
Application number: DE69205129T
Authority: DE
Inventors: Robert Cuffney; Kevin Klees; Badhri Narayan; James Roddy; Laurie Voci
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2012-06-26
Also published as: JPH06501117A; EP0547205A1; US5162929A; DE69205129D1; EP0547205B1; WO1993001514A1

Description

Holografische Abtastvorrichtung mit einem einzelnen mehrfarbigen Abtaststrahl

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine holografische Strahlabtastvorrichtung und insbesondere auf eine Abtastvorrichtung mit einem einzelnen, mehrfarbigen Abtaststrahl.
Laserquellen in Verbindung mit drehbaren Strahlenablenkmitteln sind für den Einsatz zum Lesen von Bildinformationen bekannt (auch als Eingabeabtastung bezeichnet), zum Belichten von Druckbildinformationen (auch als Ausgabeabtastung bezeichnet) und zum Darstellen von Bildinformationen. Überwiegend werden holografische Strahlablenkelemente benutzt, die einen stationären Lichtstrahl schneiden, etwa einen Strahl aus einer Laserquelle, und die gedreht werden, so daß dem Strahl eine Abtastbewegung erteilt wird.
Holografische Strahlablenkelemente umfassen typischerweise ein Trägersubstrat in Form einer Hologonscheibe, die zur Drehung um eine Achse im Mittelpunkt der Scheibe befestigt ist. Die Scheibe kann durchsichtig oder undurchsichtig sein, abhängig davon, ob das holografische Strahlablenkelement ein Durchlicht- oder Auflichtelement ist. Die Scheibe kann als eine in eine Vielzahl von sektorförmigen Facetten unterteilte Scheibe erachtet werden, d.h. Bereiche, die an zwei Radiallinien aneinandergrenzen, erstrecken sich radial von der Scheibenachse und einem konzentrisch zur Scheibe verlaufenden Bogen, wobei der Bogen normalerweise ein Teil des Kreisumfangs der Scheibe ist. Die Winkel, einschließlich der Radiallinien, die jede Facette begrenzen, sind typischerweise gleich und summieren sich auf 360º. Jede Facette umfaßt ein Oberflächenreflief-Gittermuster, das normalerweise in einer lichtempfindlichen Schicht gebildet wird, die auf der Trägersubstratscheibe angeordnet ist, oder einem volumetrischen Beugungsgittermuster aus geeignetem Material auf oder innerhalb des Substrats. Die Linien des Beugungsgittermusters jeder Facette können "radial" sein, d.h. parallel zum Radius verlaufen, der die Facette teilt, oder sie können "tangential" sein, d.h. rechtwinklig zum Radius, der die Facette unterteilt.
In einem herkömmlichen holografischen Strahlablenkelement mit mehreren Facetten befindet sich ein einzelnes Beugungsgittermuster in jeder Facette, um einen einfarbigen Lichtstrahl (einer einzelnen Wellenlänge) zu beugen. Beispielsweise beschreibt US-A-4,289,371 eine planare, lineare Gitterscheibe zur Verwendung als Strahlablenkelement in einer holografischen Abtastvorrichtung. Der von dieser Vorrichtung erzeugte Abtaststrahl wird unempfindlich gegen Wobbeln, wenn die Einfalls- und Beugungswinkel des die holografische Scheibe beleuchtenden einfarbigen Strahls im wesentlichen gleich gehalten werden. Durch Verwendung linearer, nicht fokussierender Gitter ist ein solches Hologon auch gegen Fehler in der Zentrierung der Scheibe auf ihren Drehachsen unempfindlich. Die beschriebene Vorrichtung erzeugt eine hoch aufgelöste Ausgabe mit vernachlässigbarer Streifenbildung, ohne auf eine nicht sphärische, korrigierte Optik zurückgreifen zu müssen.
Ein hologonbasierender Strahlabtaster, der in der Lage ist, einen Abtaststrahl mit mehreren Wellenlängenkomponenten bereitzustellen, wobei die Strahlkomponenten eine Bildebene simultan und kollinear abtasten würden, wäre für das Belichten eines gegenüber mehrfarbigem Licht empfindlichen Mediums, etwa fotografischen Film, von Vorteil. Die herkömmlichen hologonbasierenden Abtaster nach US-A-4,285,391 sind für die Erzeugung eines mehrfarbigen Abtaststrahls ungeeignet, da das herkömmliche Beugungsgitter streut. Das Gitter neigt dazu, einen mehrfarbigen Eintrittsstrahl in einzelne divergierende Teilwellenstrahlen aufzuteilen, die kein kollineares Abtasten mehr durchführen.
Die zuvor genannte Bedingung basiert auf der bekannten Eigenschaft eines mehrfarbigen Strahls, der sich bei Beugung durch ein lineares, planares Beugungsgitter mit parallelen Gitterlinien in einzelne einfarbige Strahlen aufteilt, die das Gitter in verschiedenen Winkeln verlassen, wie anhand der Gittergleichung gezeigt:
sin Θi + sin Θd = λ / d
wobei
Θi und Θd Einfalls- bzw. Beugungswinkel des Eintrittsstrahls sind;
λ ist die Wellenlänge des Eintrittstrahls, und
d ist die Gitterkonstante.
Wenn Θi beispielsweise auf 45º festgelegt ist und λ zwischen rot, grün und blau variiert, dann ändert sich der Winkel Θd radikal. In einem typischen Hologonabtaster würde ein drei farbiger Eintrittsstrahl in drei Abtaststrahlen gebeugt, die drei nichtaufeinanderfallende Abtastlinien belichten würden.
Zudem wird jede Abtastlinie verschieden lang sein und eine Nichtlinearität (Beugung) aufweisen, was mehrere hundert Pixel ausmachen würde, wenn man die eine A4-Seite füllenden Abtastlinien kumulierte. Auch wenn mehrere Strahlen einzelner Wellenlänge (anstelle mehrfarbiger Eintrittsstrahlen) auf die Hologonscheibe bei verschiedenen Eintrittswinkeln einfallen würden, um einen zusammengesetzten, kollinearen Austrittsstrahl zu erzeugen, würde das gewünschte minimale Wobbeln nur für eine Wellenkomponente in dem zusammengesetzten Austrittsstrahl erreicht. Die Abtastlinienlänge und die Abtastlinienbiegung würden für jede Wellenkomponente im Austrittsstrahl unterschiedlich sein. Die resultierende(n) Abtastlinie(n) würden für die meisten Anwendungen unzureichend sein. Diese schädlichen Auswirkungen sind Fachleuten bekannt und können anhand bekannter Strahlentrajektoriegleichungen berechnet werden, wie beispielsweise in US-A-4,707,055 beschrieben.
Der Einsatz eines einzelnen Hologons zum Beugen von Eintrittsstrahlen verschiedener Wellenlängen in mindestens drei Austrittsstrahlen wurde in US-A-3,795,768 beschrieben. Leider liegen die resultierenden Strahlenkegel nicht übereinander, und das beschriebene Hologon umfaßt ein dünnes reflektierendes Reliefhologramm, das nicht gegen Wobbeln unempfindlich gemacht werden kann.
Ein alternativer Ansatz wurde in US-A-3,619,033 sowie in "Light Beam Deflection Using Holographic Scanning Techniques", Februar 1969, Band 8, Nr. 2, herausgegeben von APPLIED OPTICS, vorgestellt. Hier wird eine Vorrichtung zum Aufzeichnen einer drei farbigen Anzeige beschrieben, wobei die Vorrichtung drei getrennte Farbkanalhologramme (holografisch geformte Beugungsgitter) einsetzt, die an verschiedenen radialen Positionen auf einer fotografischen Platte angeordnet sind. Die entsprechenden Hologramme sind daher radial voneinander getrennt und überlagern sich nicht. Die Vorrichtung sieht drei Austrittsstrahlen vor, die auf dieselbe räumliche Position fokussiert sind.
Die Herstellung der genannten Hologramme in der Beschreibung von US-A-3,619,033 erfordert allerdings ein Belichtungssystem mit Lichtstrahlen aus drei verschiedenen Farben. Die entsprechenden Gitter müssen zudem auf der fotografischen Platte oder einem anderen Träger getrennt angeordnet sein. Die Erzielung eines Belichtungsstrahlschemas mit mehreren Wellenlängen ist schwieriger als die Verwendung eines Belichtungsstrahls mit einer einzelnen Wellenlänge. Zudem wird durch ein Belichtungsstrahlschema mit mehreren Wellenlängen die Auswahl der Materialien erheblich eingeschränkt, die zur Erzeugung von Oberflächenrelief-Gittern benutzt werden können: da das gewählte belichtete Material (Fotolack) normalerweise nur gegenüber blauem oder ultraviolettem Licht empfindlich ist.
Die getrennt angeordneten Gitter können so viel Platz erfordern, daß die resultierende Hologonscheibe oder -platte unerwünscht groß wird. Die Drehgeschwindigkeit der Scheibe, und damit ihre Abtastgeschwindigkeit, ist somit begrenzt, da sich der Luftwiderstand und die Zentrifugalkräfte auf der Scheibe wesentlich erhöhen, je größer der Hologondurchmesser wird. Ein kleines Hologon ist zu bevorzugen, da sich der Luftwiderstand auf der sich drehenden Scheibe ungefähr proportional zur fünften Potenz des Scheibendurchmessers verhält, und der durch die Zentrifugalkraft auf die Scheibe einwirkende Zug proportional zur zweiten Potenz des Scheibendurchmessers ist. Die Herstellungskosten für das Beugungsgitter werden zudem mit kleinerem Scheibendurchmesser niedriger.
Die vorherigen Ansätze zu einer Beugungsvorrichtung mit mehrfarbigem Strahl, einschließlich der in US-A-3,619,033 und 3,795,768 beschriebenen, tendieren dazu, gekrümmte Abtastlinien zu erzeugen, was in einigen Anwendungen unerwunscht ist. Zudem umfassen die vorherigen Ansätze normalerweise ein linsenförmiges (fokussierendes) Gitter oder ein Linsenrad, Vorrichtungen, die bekanntermaßen gegenüber Zentrierungsfehlern und Wobbeln empfindlich sind.
US-A-4,848,863 beschreibt eine Hologon-Abtastvorrichtung, die sequentiell angeordnete, einzelne Wellengitter einsetzt, die in entsprechenden Facetten in einer Scheibe oder in getrennten Platten gebildet sind. Jedes Gitter ist auf eine Lichtwellenlänge in einem Einfallsstrahl mit mehreren Wellenlängen (rot, blau, grün) optimiert. Jede Facette oder jedes Element hat eine unterschiedliche Gitterkonstante, alle weisen das gleiche Verhältnis λ zu D auf (Wellenlänge zu Gitterkonstante). Die Facetten oder Elemente werden nacheinander verschoben, so daß sie den zusammengesetzten, aus mehreren Wellenlängen bestehenden Strahl schneiden. Die Strahlenkegel aus jeder Wellenlänge der jeweiligen Austrittsstrahlen überlagern im wesentlichen kollineare Linien und tasten diesem auf der Bildoberfläche nacheinander ab. Die Präambeln der Ansprüche 1 und 19 beziehen sich auf US- A-4,848,863.
Da nur eine Abtastlinie mit einer einzelnen Wellenlänge von jeder Facette oder jedem Element vorgesehen ist, müssen beispielsweise mindestens drei Facetten oder Elemente durch den Eintrittssstrahl gedreht werden, um drei entsprechende kollinenare Abtastlinien zu erzeugen. Die verfügbare Abtastgeschwindigkeit der beschriebenen Vorrichtung ist daher geringer als erwünscht. Da die beschriebenen Gitter zudem separat beabstandet sind (um nacheinander beleuchtet zu werden), ist das Hologon nach US-A-4,484,863 notwendigerweise größer und unhandlicher als erwünscht.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Mehrfarbenabtastsystem mit einem einzelnen Austrittsstrahl vor, bei dem ein sich drehendes Hologon verwendet wird, wobei die mit den zuvor beschriebenen Systemen verbundenen Probleme vermieden werden. Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer im wesentlichen geraden Abtastlinienbelichtung durch einen mehrfarbigen Abtastaustrittsstrahl von einem Hologon mit kleinen Durchmesser, das unempfindlich gegenüber Wobbeln und Zentrierungsfehlern ist. Eine weitere Aufgabe ist der Einsatz einfacher, preisgünstiger Abtastoptiken, indem das Hologon so ausgelegt ist, daß es durch einen einzelnen, kollimierten, mehrfarbigen Eintrittslichtstrahl betrieben werden kann, Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung des Hologons anhand von Belichtungsverfahren, Materialien und Optiken, die einen Belichtungsstrahl einer einzelnen Wellenlänge erfordern, so daß das Belichtungssystem wesentlich vereinfacht werden kann, und daß die Wellenlänge des Belichtungsstrahls entsprechend der Empfindlichkeit des zur Bildung des Beugungsgitters verwendeten Materials optimiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht einen Dreifarben-Laserabtastermit einer holografisch erzeugten, planaren, linearen Beugungsscheibe (Hologon) vor, die aus periphär angeordneten Facetten mit identischen Multiplex-Gittern besteht. Jedes Multiplex-Gitter wird aus mehreren übereinanderliegenden Interferenzmustern gebildet, die durch mehrere Belichtungen durch Licht aus einer einzelnen, monochromatischen Laserstrahlquelle kumuliert werden. Das Multiplex-Gitter ist zur Beugung bestimmter Lichtwellenlängen in einem einzelnen, mehrfarbigen Eintrittslaserstrahl (mit mehreren Wellenlängen) optimiert. Der gebeugte Austrittsstrahl umfaßt Strahlkomponenten entsprechender Wellenlänge, die auf kollineare Weise eine simultane Abtastung durchführen. Die simultane Modulation einer Vielzahl von Wellenlängenkomponenten im Einfallsstrahl ermöglichen dem Austrittsstrahl, ein mehrfarbiges Bild auf der Bildebene per Abtastung zu belichten. Der Austrittsstrahl kann zum Abtasten mehrfarbiger (z.B. rot, grün und blau) Bildinformationen mit einer wesentlich höheren Abtastgeschwindigkeit benutzt werden, als mit herkömmlichen Hologonlaserabtastern möglich ist, die ein Hologon mit nacheinander angeordneten Gittern einzelner Wellenlänge einsetzen. Die Synchronisierungsanforderungen werden für die Drehung der vorgesehenen Hologonscheibe vereinfacht, da nur eine Facette (statt drei oder vier) zur Beugung aller gewünschten Spektralkomponenten im Eintrittsstrahl erforderlich ist.
Ein Vorteil des vorgesehenen Hologons besteht darin, daß die einzelnen Multiplex-Gitter durch Belichtung per einfarbigem Laserstrahl gebildet werden können. Vorzugsweise werden Oberflächenrelief-Lineargitter gebildet, was den Einsatz von Fotolack ermöglicht. Weil die bevorzugten Gitter lineare, nicht linsenförmige (nicht fokussierende) Gitter sind, können die Gitter durch einen Eintrittsstrahl mit Wellenlängenkomponenten beleuchtet werden, die sich vom Belichtungsstrahl unterscheiden, ohne daß optische Aberrationen auftreten. Da der Eintrittsstrahl auf einem Punkt der Hologonscheibe einfällt, und auf der Scheibe nicht radial getrennt werden muß, wird der Durchmesser der bevorzugten Hologonscheibe minimiert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung mehrerer Möglichkeiten zum Erzeugen eines Interferenzmusters, das für den Einsatz in der Herstellung einer Hologonscheibe für einen holografischen Abtaster geeignet ist;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Hologonscheibe mit gemäß einer modifizierten Version der in Fig. 1 gezeigten Technik hergestellten Multiplex-Beugungsgittern;
Fig. 2a eine Schnittansicht entlang der Linie 2a-2a in Fig. 2.
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bekannten Maske zum Einsatz in der Herstellung der in Fig. 2 dargestellten Hologonscheibe;
Fig. 4 eine Darstellung einer Facette der Hologonscheibe aus Fig. 2;
Fig. 5 einen gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten holografischen Einzelstrahl-Mehrfarben-Abtaster, bei dem die Hologonscheibe aus Fig. 2 vorteilhaft eingesetzt werden kann, und
Fig. 6 eine alternative Ausführungsform einer Laserstrahlquelle zum Einsatz in dem holografischen Strahlabtaster aus Fig. 5.
Es sind mehrere Verfahren zur Herstellung herkömmlicher Beugungsgitter bekannt, siehe beispielsweise Hutley, M.C., Diffraction Gratings, Academic Press (1982), Seite 101. Einer der von Hutley beschriebenen Wege zur Herstellung von Beugungsgittern wird in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen gezeigt. Ein Strahl 20 einer kohärenten Strahlung aus einem Laser kann auf ein Prisma 22 gelenkt werden. Der Teil des Strahls 20, der kauf eine erste Facette 24 des Prismas 22 einfällt, wird nach unten gebeugt, und der Teil des Strahls, der auf die zweite Facette 26 einfällt, wird nach oben gebeugt. Die beiden Teile des Strahls schneiden den Luftraum, und zwar benachbart zur Basis 28 des Prismas, nachdem sie aus der Basis 28 austreten, und erzeugen ein gerades Interferenzmuster in diesem Luftraum. Mit Bezugsziffer 30 wird eine Ebene bezeichnet, die zur Basis 28 des Prismas 22 parallel liegt, in dem sich das Interferenzmuster mit dem größten Bereich befindet.
Fig. 2 und 2a zeigen ein neuartiges Hologon, das gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, so daß ein Multiplex-Beugungsgitter in jeder Facette vorgesehen ist. Das Hologon 32 umfaßt eine Substratträgerscheibe 31 aus festem Material, auf das eine Beschichtung 29 aus Fotolack aufgebracht ist. Die Scheibe 31 weist eine zentrale Öffnung 27 zur Zusammenarbeit mit einer Halterung und einer (nicht gezeigten) Antriebswelle auf Achse 33 auf. Das Hologon hat sechs Facetten 34, die durch Radiallinien 35 begrenzt sind. Jede Facette 34 umfaßt ein Multiplex-Beugungsgittermuster 36, das durch Bögen von inneren und äußeren Kreisen 38 bzw. 40 begrenzt ist, die mit dem Hologon 32 konzentrisch verlaufen. Die Beugungslinien 42 im Multiplex-Beugungsgitter sind in Fig. 2 in stark vergrößerten Maßstab vereinfacht dargestellt und werden nur in einer Facette gezeigt. Die Linien 42 verlaufen parallel zum Radius 43, der die Facette, deren Teil sie sind, zweiteilt. Das dargestellte Hologon ist also ein "radiales Hologon". Weitere Informationen zu mehrfach belichteten und Multiplex-Hologrammen sind in Optical Information Processing and Holography, von W. Thomas Gathey, JOHN WILEY & SONS, und im Handbook of Optical Holography, von J.J. Caulfield, ACADEMIC PRESS, INC. zu finden.
Fig. 3 zeigt eine bekannte Maske 44 zur Definition des Ausmaßes des in jeder Facette 34 der Hologonscheibe 32 zu erzeugenden Multiplex-Beugungsgitters. Die Maske weist eine Öffnung 46 und einen Mittelpunkt 48 auf, bei dem es sich um den Schnittpunkt der Linien auf beiden Seiten 47 der Öffnung handelt. Andere Maskenkonfigurationen zum Erzielen anderer Formen sind Fachleuten bekannt, beispielsweise die in US-A-4,840,443 beschriebenen.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jedes Multiplex-Beugungsgitter durch eine Vielzahl von Belichtungen lichtempfindlichen Materials in oder auf jeder der Vielzahl von Facetten eines Hologonscheibenträgers gebildet. In einer Anderung des bereits in bezug auf Fig. 1 dargelegten Verfahrens wird die Vielzahl von Belichtungen vorzugsweise durch einen monochromatischen Laserstrahl so erreicht, daß für die Gitterkonstante (d) in jedem Interferenzmuster zum Winkel (α) der Interferenzstrahlen und der gewählten Belichtungswellenlänge (λ) folgende Relation gilt:
sin (α/2) = λ/d.
Durch Variieren des Winkels zwischen den beiden Strahlen kann die Gitterkonstante (d) eingestellt werden, um das resultierende Interferenzmuster für eine gewählte Wellenlänge λi, λ&sub2;, λ&sub3; oder ... λn in einem mehrfarbigen Rekonstruktionslichtstrahl zu optimieren.
Entsprechend umfaßt jedes Multiplex-Beugungsgitter eine optische Summe von n Teil-Interferenzmustern. Um jedes Multiplex-Beugungsgitter herzustellen, werden Interferenzmusterbelichtungen nacheinander entsprechend der Anzahl (n) und Wellenlängen (λi, λ&sub2;, λ&sub3; oder ... λn) durchgeführt, die später in dem Rekonstruktionsstrahl anzutreffen sind (der nachfolgend der Einfachheit halber als Eintrittsstrahl bezeichnet wird). Wie nachfolgend detailliert beschrieben wird, wird das lichtempfindliche Material nach Abschluß der Belichtung verarbeitet, um ein dauerhaftes Variationsmuster im Lichtbrechungsindex des Materials vorzusehen.
Das bevorzugte lichtempfindliche Material ist aus denjenigen wählbar, die in Ansprechen auf Belichtung eine dauerhafte Änderung in ihrem Brechungsindex bilden. Geeignete Materialien sind Fachleuten wohl bekannt und schließen dichromatische Gelantine (zur Bildung eines Volumenhologramms) oder, vorzugsweise, eine Fotolackschicht (zur Bildung eines Oberflächenrelief-Holdgramms) mit ein.
Jede Interferenzmusterbelichtung wird mit einem Wechsel im Strahlenwinkel α bewirkt; dies kann nach dem Stand der Technik durch Einsatz von beispielsweise aufeinanderfolgenden Prismen 22 erfolgen, von denen jedes einen anderen Winkel zwischen den beiden Facetten 24, 26 aufweist. Jedes Prisma 22 ist genau zum Sübstrat positioniert, das sich in der Ebene 30 in einem Winkel und einer Position befindet, die festgelegt ist und die anhand von Paßstiften oder Paßflächen ausgerichtet wird. Die jeweilige Belichtung wird durchgeführt, und Prisma 22 wird entfernt und durch ein nachfolgendes Prisma ersetzt, bis alle erforderlichen Belichtungen durchgeführt sind. Die gesamte Belichtungsfolge kann mit nur einem optischen System erfolgen, und die Optik braucht nicht für jede Wellenlänge farbkorrigiert oder rekollimiert zu werden. Zudem können alle Belichtungen mit einem monochromatischen Belichtungsstrahl durchgeführt werden.
Um das bevorzugte Oberflächenrelief-Hologon herzustellen, wird die Maske 44 in bezug zu einer Substratträgerscheibe mit Fotolack beschichtet, wobei der Mittelpunkt 48 der Maske 44 mit der Achse 33 der Scheibe zusammenfällt. Ein erstes Prisma 22, das für einen ersten Belichtungswinkel α konstruiert ist, wird so angeordnet, daß die Scheibe den in Fig. 1 gezeigten Platz der Ebene 30 einnimmt, und daß das resultierende erste Interferenzmuster die Öffnung 46 ausfüllt. Kante 23 des Prismas wird so angeordnet, daß sie parallel zum Radius 43 verläuft, der die Facette teilt. Das Prisma und das Maß D des Lichtstrahls 20 sind beide groß genug, so daß die gesamte Öffnung 46 belichtet wird. Das erste Interferenzmuster wird dabei auf dem gesamten Bereich des Fotolacks belichtet, der von der Öffnung in der Maske 44 freigegeben wird. Nach der Belichtung wird die Scheibe um genau 60º gedreht, und eine weitere erste Interferenzmusterbelichtung wird durchgeführt. Dieser Dreh- und Belichtungsprozeß wird wiederholt, bis alle sechs Facetten mit dem ersten Interferenzmuster belichtet worden sind. Das vollständige Multiplex-Beugungsgitter wird durch Wiederholung des zuvor genannten Dreh- und Belichtungsprozesses vorgesehen (der ein erstes Prisma 22 mit einem Winkel α&sub1;) umfaßt, wobei die Prismen die Winkel α&sub1;, α&sub2;, α&sub3;... αn erzeugen, die auf die jeweiligen Wellenlängen λi, λ&sub2;, λ&sub3;... λn zugeschnitten sind.
Die kumulierten Belichtungen werden dann entwickelt, um eine Menge von Multiplex-Beugungsgittern zu erzeugen, von denen jedes gleichermaßen auf kollineare Beugung der gewünschten Lichtwellenlängen optimiert ist. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Entwicklung durch Atzen des Fotolacks bewirkt, gefolgt von einem Reinigungsschritt, um somit ein fertiges Hologon zu erzeugen.
Ein Beispiel des bevorzugten Belichtungs- und Entwicklungsprozesses kann wie nachfolgend beschrieben implementiert werden. Es würde ein Scheibensubstrat aus bekanntem optischen Glas gewählt, etwa ein gelbes optisches Glas, das kommerziell über Schott Glass Technologies, Duryea, PA. zu beziehen ist und unter SCHOTT OG-550 bekannt ist. Folgende Schritte können dann durchgeführt werden:
a. einen positiven Fotolack auftragen, etwa Hunt 204 Fotolack, kommerziell verfügbar von Olin-Hunt Specialty Products, West Paterson, New Jersey;
b. Schleuderbeschichten des Fotolacks auf 1,2 um Dicke;
c. Soft-Tempern des Werkstücks für eine Stunde bei 70º;
d. Belichten jeder Facette mit einem Drittel des Nennbelichtungspegels (bei ca. einem Drittel des Nennwertes eines Nennpegels von 160 mJ beträgt die Belichtung ca. 53 mJ) mit Argonlaser (458 nm) unter Verwendung von s- polarisiertem Licht zum Erzielen eines Multiplex-Beugungsgitters, das auf rote, grüne und blaue Spektralkomponenten in einem Eintrittsstrahl anspricht (obwohl eine schrittweise Belichtungstechnik empfohlen wird, um die Belichtungspegel für eine gegebene Kombination von Materialien und Verarbeitungsausrüstung zu optimieren);
e. Entwickeln in Hunt Entwickler LSI-Type 2, kommerziell verfügbar von Olin-Hunt Specialty Products, und zwar mit einer Verdünnung von 1:3;
f. Spülen in vollentsalztem Wasser;
g. Trockenblasen mit Trockenstickstoff und
h. Säubern der Rückseite mit Azeton zur Entfernung jeglicher Lackreste.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 und 5 wird ein Einzelstrahl- Mehrfarben-Laserabtaster veranschaulicht, in dem das oben beschriebene Holögon verwertbar ist. Fig. 4 zeigt eine Facette 34 der Hologonscheibe 32, die man sich zu Beschreibungszwecken als gegen den Uhrzeigersinn drehend vorzustellen hat, wie durch Pfeil 50 gezeigt. In Fig. 4 wird dar Kegel 52 durch einen kollimierten Eintrittsstrahl von multichromatischem, farbmoduliertem Laserlicht gebildet, das durch das sich drehende Hologon von einem stationären Eintrittsstrahl in einen Abtastaustrittsstrahl umzusetzen ist. Der Eintrittsstrahl hat einen Einfallswinkel von Θi, der gleich dem Beugungswinkel Θd ist. In der bevorzugten Ausführungsform sind Einfallswinkel und Beugungswinkel gleich. Vorzugsweise betragen diese Winkel 45º.
Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt eine multichromatische, modulierte Strahlenquelle 62 eine Laserstrahlquelle 64, die einen multichromatischen (λi, λ&sub2;, λ&sub3;... λn) Quellstrahl 65 erzeugt, der in einen akusto-optischen (AO) Modulator 66 eintritt. Die Teil-Wellenlängen λi, λ&sub2;, λ&sub3;... λn werden gebeugt und durch entsprechende Akustikwellen A&sub1;, A&sub2;, A&sub3;... An intensitätsmoduliert, die durch hochfrequente elektrische Trägerfrequenzen f&sub1;, f&sub2;, f&sub3;...fn erzeugt werden. Die Trägerfrequenzen werden so ausgewählt, daß das folgende Verhältnis für alle Teilwellenlängen konstant bleibt:
sin δ = λn / 2An
Vorzugsweise ist n=3, und die Teil-Wellenlängen λ entsprechen roten, grünen und blauen Lichtstrahlen, die kollinear als ein Weißlicht-Eintrittsstrahl 67 abstrahlen. Die strahlenformende Optik 68 und ein Spiegel 69 bilden den Strahl 67 richtiger Größe und richten diesen auf das drehende Hologon 32, wobei der Eintrittsstrahl 67 ein Abtastaustrittsstrahl 73 wird.
Der vorgesehene Austrittsstrahl 73 führt das Abtasten in nominell horizontaler Richtung durch, während das Hologon 32 von einem Hochleistungsmotor 72 gedreht wird. Der Austrittsstrahl 73 tritt dann durch eine strahlenfokussierende Optik, etwa ein reflektierendes optisches Element oder eine f-Θ Linse 75, um einen Einzelstrahlkegel auf einem durch die drehende Trommel 76 dargestellten Target zu bilden. Die Bildebene befindet sich daher an der Trommelfläche, wo die Abtastung parallel zur Trommeldrehachse verläuft.
Der Austrittsstrahl 73 wird in einer horizontalen Abtastrichtung (x-Achse) auf der Bildoberfläche vön Trommel 76 entlang einer Normalen zur Ebene der Zeichnung aus Fig. 5 gebeugt, wobei die vertikale oder Querabtastkomponente des Strahls in z-Achsenrichtung durch Drehen der Trommel 76 in Richtung des Pfeils 77 erzielt wird, um so eine zweidimensionale Rasterabtastung zu erzeugen.
Die f-Θ Linse 75 ist ein Achromat, der für die Austrittsstrahlenwellenlängen λi, λ&sub2;, λ&sub3;... λn optimiert wurde, und enthält zudem einen Feldglätter, um einen guten Fokus auf einer glatten Fläche zu erzeugen. Die f-Θ Linse kompensiert zudem einen Verzug, so daß die Strahlbewegung an der Bildoberfläche direkt proportional zur Hologondrehungsgeschwindigkeit durch die gesamte Abtastung ist. Vorzugsweise ist der Hologonabtaster ein Ausgabegerät, etwa ein Drucker, und daher würde das Target ein lichtempfindliches Medium auf der Trommeloberfläche umfassen. Alternativ hierzu kann der vorgesehene Hologonabtaster entsprechend den den Fachleuten bekannten Techniken modifiziert werden, um als Eingabegerät zu arbeiten, etwa als ein optisches Lesegerät.
Die dargestellte Strahlenquelle 64 ist vorzugsweise eine Laserstrahlenquelle, die einen Einzel-Mehrfarbenstrahl erzeugt. Eine "Weißlicht"-Laserquelle, die einen Einzellaserstrahl mit roten, grünen und blauen Spektralkomponenten erzeugt, die gleichzeitig, kollinear und zusammenfallend austreten, ist in Form eines Mischgaslasers von Liconix, Santa Clara, CA.; Lexel Laser, Fremont, CA oder Laser Ionics, Orlando, FL, verfügbar. Bekannte Weißlichtlaser erzeugen rote (647 nm), grüne (514 nm) und blaue (458 nm) Spektralkomponenten durch Einsatz einer Mischung aus Argon- und Kryptongas. Die Blau- und Grünkomponenten werden während der Argon-Quantenenergiezustandsübergänge erzeugt, und die Rotkomponente wird von einem Krypton-Quantenenergiezustandsübergang erzeugt. Ein Helium-Gadmium-Laser erzeugt zudem alle drei Spektralkomponenten.
Der akusto-optische (AO) Modulator 66 ist Fachleuten als ein Gerät mit einzelnen oder mehreren piezoelektrischen Wandlern bekannt, wobei jeder Wandler für eine HF-Trägerfrequenz öptimiert ist. Durch Beaufschlagung des piezoelektrischen Wandlers mit einem HF-Träger wird eine Akustikwelle in dem Gerät erzeugt, die den anliegenden Laserstrahl ca. rechtwinklig zur Fortpflanzung der Akustikwelle beugt. Eine optimale Beugungseffizienz erfolgt bei dem Braggschen Winkel δ, der durch
sin δ = λ / 2A
gegeben ist, wobei λ die optische Wellenlänge des Laserstrahls ist, A ist die akustische Wellenlänge des AO-Modulators, und das Licht tritt in den Modulator bei einem Winkel δ zur Senkrechten der Modulatorfläche ein. Der ungebeugte Strahl tritt unverändert durch den Modulator hindurch und tritt in einem Winkel δ hinsichtlich der Senkrechten zum Eintrittsstrahl aus. Dieser Strahl bleibt ungenutzt und wird von einem (nicht gezeigten) Strahlenblocker gesperrt. Der ungebeugte Strahl tritt aus dem Modulator in einem Winkel δ zur Senkrechten aus, allerdings auf der entgegengesetzten Seite vom ungebeugten Strahl, so daß der Winkel zwischen dem gebeugten und dem ungebeugten Strahl 2(δ) ist.
Für einen Laserstrahl mit Komponenten verschiedener Wellenlängen werden die Austrittsstrahlen nicht im selben Winkel oder in einem optimalen Braggschen Winkel austreten, es sei denn, das Verhältnis λ/2A ist für jede Farbe gleich. Wenn n Akustikwellenlängen A&sub1;, A&sub2;, A&sub3;... An hinsichtlich der n Teilwellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, λ&sub3;... λn erzeugt werden, so daß das Verhältnis λ/2A für jede der drei gewünschten Wellenlängen eine Konstante ist, dann werden die gewünschten Strahlkomponenten als ein kollinearer Weißlichtstrahl austreten.
Vorzugsweise ist n=3, und die Strahlenkomponenten weisen die bevorzugten roten, grünen und blauen Wellenlängen auf. Andere Farben im Quellenstrahl, die nicht den Akustikwellenlängen angepaßt sind, die den AO-Modulator verlassen, werden mit reduzierter Intensität in anderen Richtungen als der optischen Achse des Austrittsstrahls 67 gebeugt und von (nicht gezeigten) Mitteln blockiert. Als Ergebnis werden die drei gewünschten Wellenlängen voneinander unabhängig intensitätsmoduliert, indem die Leistung jeder HF-Trägerfrequenz nach Fachleuten bekannter Art moduliert wird.
Weitere Details zum zuvor genannten AO-Modulator 68 und geeigneten Teilstrahlmodulationstechniken sind in US-A-29,670 und US-A-31,344 zu finden, die durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet werden. Weitere Details zu AO-Modulatoren und geeigneten alternativen elektro-optischen (EO) Modulatoren können in Texten zur modernen Optik gefunden werden, etwa Hunsperger, R.G., Integrated Optics: Theory and Technology, Springer-Verlag (1982) und Yariv, A., Introduction to Optical Electronics, Holt, Rinehard (1976). Kommerzielle Ausführungen geeigneter AO-Modulatoren, die mit einer Vielzahl von HF-Trägereingängen arbeiten, sind von Crystal Technologies, Palo Alto, CA, verfügbar.
Der Eintrittsstrahl 65 wird so auf die Hologonscheibe gerichtet, daß der Einfallswinkel Θi gleich dem Beügungswinkel Θd ist, und zwar ca. 45º. Jede der gewünschten Spektralkomponenten wird daher von dem Hologon 32 in genau dem gleichen Winkel wie die anderen gewünschten Spektralkomponenten gebeugt. Die Laserquelle 64 kann in der Praxis andere (unerwünschte) Spektralemissionen aufweisen, aber sie werden aus dem optischen Pfad durch die Hologongitter gebeugt, wobei sie räumlich durch (nicht gezeigte) bekannte Mittel gefiltert werden. Zudem wird jede Spektralkomponente zu einem gewissen Maß durch die Randmuster in dem Multiplex-Beugungsgitter gebeugt, die-für die anderen Spektralkomponenten gedacht sind. Beispielsweise wird die grüne Spektralkomponente nicht nur durch die Hologonscheibe 32 auf den richtigen Beugungswinkel Θd gebeugt, sondern auch so, daß resultierende achsenferne Strahlen geringerer Intensität von der optischen Achse weggebeugt werden. Wenn allerdings beispielsweise der grüne Strahl durch das Gitter um 45º gebeugt wird, werden die unerwünschten achsenfernen Strahlen um mindestens zusätzliche 15º von der gewünschten optischen Achse gebeugt und können däher räumlich durch Mittel, wie ein (nicht gezeigter) Strahlenblocker nahe Trommel 76 gefiltert werden. Der Beugungseffizient fällt zudem parabolisch mit der Wellenlänge und mit dem Einfallswinkel ab; daher ist die Stärke des achsenfernen Strahls erheblich geringer als die des achsenkonformen Strahls.
Eine alternative Ausführungsform der multichromatischen, modulierten Strahlenquelle 62 von Fig. 5 wird in Fig. 6 gezeigt. Die vorgesehene Strahlenquellenvorrichtung 62A umfaßt mehrere getrennte Laserlichtquellen zur Erzeugung monochromatischer Laserstrahlen mit Wellenlängen von jeweils λ&sub1;, λ&sub2;, λ&sub3;... λn. In dem gezeigten Dreilasersystem handelt es sich bei den bevorzugten Laserlichtquellen um einen Helium-Neon-Laser 91 (HeNe), der mit λi = 633 Nanometer (nm) arbeitet, einen Argonlaser 92 (Ar), der mit λ&sub2; = 514 Nanometer (nm) arbeitet und nm einen Helium-Cadmium-Laser 93 (He-Gd), der mit λ&sub3; = 442 Nanometer (nm) arbeitet. Diese Laserlichtquellen 91, 92, 93 erzeugen jeweils die monochromatischen Laserstrahlen 95, 96, 97.
Hinter jeder Laserlichtquelle 91, 92, 93 befindet sich jeweils ein Lichtmodulator 105, 106, 107, um die empfangene Strahlintensität gemäß beispielsweise die den Modulatoren durch bekannte, geeignete (nicht gezeigte) elektronische Mittel bereitgestellten Informationen zu variieren. Zu einer gegebenen Zeit steuern die Lichtmodulatoren 105, 106, 107, welche Farbe geschrieben wird. Beispielsweise würden die roten, grünen und blauen Strahlen 95, 96, 97 ein "weißsignal" bilden, wenn alle Lichtmodulatoren auf geeigneten Pegeln aufmoduliert würden. Akusto-optische (AO) und elektro-optische Einzelfrequenzmodulatoren sind von vielen Anbietern verfügbar. Beispielsweise werden kommerzielle Ausführungsformen von Cambridge Research and Instrumentation, Cambrige, MA, Conoptics, Inc., Danbury, CT, oder Crystal Technology, Inc., Palo Alto, CA, angeboten.
Das Timing der Lichtmodulatorsignale wird aus den (nicht gezeigten) Abtaststart- (SOS=Start of Scan) und Scheibendreh-Detektoren abgeleitet, um die Strahlenmodulation mit der Scheibendrehung zu synchronisieren. Entsprechende strahlenformende Optiken 115, 116, 117 können einen Strahlenerweiterer umfassen, der den Strahl so formt, daß der einzelne fokussierte Strahlenkegel an der Bildebene in gewünschter Geometrie und Größe erscheint. Eine derartige strahlenformende Optik ist Fachleuten bekannt. Die drei Austrittsstrahlen werden dann mit Hilfe bekannter Spiegel 120 und einem dichroitischen Spiegel 122 zu einem zusammengesetzten multichromatischen Laserstrahl 65A kombiniert.
Ein einzelner, farbmodulierter Abtaststrahl 73 wird somit zum Lesen und Schreiben von Bildinformationen in mehreren Farben erzeugt. Es kann daher von Vorteil sein, daß der vorgesehene Hologonstrahlenabtaster weniger anfällig gegenüber einer unerwünschten Wirkung ist, die aus Mehrstrahlensystemen nach dem Stand der Technik bekannt ist, nämlich gegenüber Passungsfehlern. In einem herkömmlichen mehrstrahligen Laserabtastsystem folgen die einzelnen Strahlen für das gesamte oder für einen Teil des Systems unterschiedlichen optischen Bahnen; da es für die optischen Systeme möglich ist, sich aus der optischen Ausrichtung zu verschieben, verlieren die Farben in dem Bildschreibe- oder Leseprozeß ihre Passung. Im Gegensatz dazu stimmen die Spektralkomponenten der Laserstrahlen 65, 67 und 73 in dem in Fig. 5 gezeigten bevorzugten Hologonabtaster innerhalb des gesamten Systems überein. Jede Verschiebung in den optischen Systemkomponenten kann eine geringe Verschiebung der Bildlage bewirken, wird allerdings keinen Paßfehler erzeugen.
Da der Austrittsstrahl 73 zudem nicht zerlegt wird, wird die vorgesehene Vorrichtung aufeinanderfolgende Abtastlinien belichten, die dieselbe Abtastlänge und Restbeugung aufweisen. Die im wesentlichen beugungsfreie Abtastung wird wie in US-A-4,289,371 oder US-A-4,707,055 oder US-A-848,426 beschrieben erzielt. Erstens ist das Multiplex-Beugungsgitter linear und somit gegen Neigungs- und Zentrierungsfehler unempfänglich. Zudem ist der Einfallswinkel erfindungsgemäß gleich dem Beugungswinkel, so daß für die Vielzahl von Spektralkomponenten in dem Strahl die Forderung nach minimalem Wobbeln erfüllt ist, und der Eintrittsstrahl fällt in dem entsprechenden Winkel Θi ein, so daß Θd für alle Wellenlängen des Eintrittsstrahls gleich ist. Demzufolge verlassen die gebeugten Strahlenkomponenten das Gitter als einzelner (zusammenfallender) Austrittsstrahl.
Um alle die gewünschten Qualitäten eines linearen Gitterhologons zu bewahren, wird die Gitterkonstante zuletzt erfindungsgemäß im Multiplex-Beugungsgitter auf jede der jeweilig gewünschten Spektralkomponenten im Eintrittsstrahl optimiert. Da Θi gleich Θd sein muß, wird die Gittergleichung zu:
sin Θ = λ/2d,
und um Θi und Θd beide gleich zu halten (Θ=45º), während sich λ von rot nach grün nach blau ändert, muß sich d auch ändern, um das Verhältnis λ/d konstant zu halten. Somit folgt der Abtaststrahl für jeden Hologondrehungswinkel Θ einer festen Trajektorie für jede Farbe, solange d für jeden λ Wert justiert wird, um G (d.h. λ/d) als konstanten Wert zu bewahren. Weitere Details der Berechnung von G sind in US-A-4,289,371 zu finden, das durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird.
Tabelle I führt die Nennleistungsdaten auf, die durch einen Halbtonfarbprinter mit einem erfindungsgemäßen Hologonabtaster für die Erzeugung eines Bildes auf Farbfilm oder Farbpapier als Hardcopy-Ausgabemedium erzielbar wären. TABELLE I - LEISTUNGSDATEN Abtastlänge Seitenlänge Auflösung Krümmung Laserguelle: Spektralkomponenten: rot grün blau Vollfarbenprints/Stunde Kegelgröße Filmempfindlichkeit Laser "Weißlicht"
Auf der Grundlage der zuvor genannten Gitterkonstruktionsgleichungen zeigt Tabelle II die berechneten Leistungsdaten für einen holografischen Laserabtaster mit dem 3-Farbenlasersystem von Fig. 6. Es wird davon ausgegangen, daß das 3-Farbensystem mit einem modulierten, multichromatischen Austrittsstrahl betrieben wird, der von dem in Fig. 2 gezeigten Hologon gebeugt wird. Als Einfallswinkel gilt ein Winkel, der geringfügig von der optimalen Krümmung von 45º abweicht. Als Gitter werden planare, lineare, durchlässige Gitter angenommen, die für gleiche Einfalls- und Beugungswinkel konstruiert wurden, und die im wesentlichen junempfindlich gegenüber Wobbel- und Zentrierungsfehler sind. Für das Verhältnis λ/d gilt, das es für jede Farbe so bewahrt wird, daß alle drei Spektralkomponenten identischen Abtasttrajektorien folgen. Ein Helium-Neon-Laser (HeNe) wird eingesetzt, um die rote Strahlkomponente zu erzeugen, ein Argonlaser (Ar) für die grüne Strahlkomponente und ein Helium-Cadmium-Laser (He-Cd) für die blaue Strahlkomponente. Das vorgesehene System ist in der Lage, eine einzelne, im wesentlichen krümmungsfreie, dreifarbige Abtastlinie zu erzeugen. TABELLE II - PARAMETER DES ABTASTSYSTEMS Drei-Laserstrahlquelle (NeHe, Ar, NeCd) Scheibendurchmesser Anzahl Facetten Motordrehzahl Strahldurchmesser (1/e²) rot 632 nm grün 514 um blau 441 um f-Theta Linsenbrennweite f-Theta Blende Abtastwinkel, Grad Arbeitszylus (Minimum für rot) Datenübertragung (Burst) Laserleistung bei 50% Effizienz (65% Arbeitszyklus) Maximale Krümmung (Pixel) Strahleinfallswinkel, Grad Gitterfrequenz, c/mm rot grün blau Verhältnis λ/d Vollfarbenprints/Stunde 8-1/2" x 12"
Die Erfindung wurde detailliert mit besonderem Bezug auf bevorzugte Ausführungs formen beschrieben, selbstverständlich können aber Abweichungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der Erfindung vorgenommen werden. Die Gesamtaustrittsstrahlkomponenten in dem anspruchsgemäßen Hologonabtaster können benutzt werden, um Farbbilder durch unabhängige Modulierung der einzelnen Laserquellen zu erzeugen, wie zuvor beschrieben. Nach offensichtlicher Modifikation der bevorzugten Ausführungsform durch einen Fachmann kann der Hologonabtaster eingesetzt werden, um Farbbildinformationen in einem in der Bildebene angeordneten Farbbild zu lesen, indem das Spektrum des vom abgetasteten Bild reflektierten Lichts gemessen wird.

Claims

1. Strahlabtastvorrichtung mit

- Mitteln (62) zum Erzeugen eines mehrfarbigen Eintrittsstrahls mit n ausgewählten Spektralkomponenten entsprechender Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, ...λn;

- Eintrittsstrahl-Ablenkmitteln (32) zum Empfangen des Eintrittsstrahls unter einem Einfallswinkel von i und

- Mitteln (72) zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Eintrittsstrahl und den Strahlablenkmitteln, so daß dem Austrittsstrahl eine Abtastbewegung erteilt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsstrahl-Ablenkmittel mindestens ein Multiplex-Beugungsgitter zum Erzeugen eines Austrittsstrahls unter einem Beugungswinkel d aufweisen, wobei das Multiplex-Beugungsgitter aus n Teil-Interferenzmustern (36) besteht, von denen jedes eine Gitterkonstante d besitzt, die entsprechend der Bedingung, daß das Verhältnis λn /dn eine Konstante ist, ausgewählt wird, um die Vielzahl der Spektralkomponenten kollinear und gleichzeitig zu beugen, wobei die gebeugten Komponenten einen einzigen Austrittsstrahl bilden.

2. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Aufrechterhalten des Einfallswinkels i auf einem Wert, der im wesentlichen konstant ist und dem Beugungswinkel d entspricht.

3. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlablenkmittel (32) eine drehbare Hologonscheibe aufweisen, die mehrere jeweils in Facetten angeordnete Multiplex-Beugungsgitter umfaßt.

4. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung einer Relativbewegung Mittel zur Lagesicherung und zum Drehen der Hologonscheibe relativ zum Eintrittsstrahl aufweisen, so daß der Strahl aut aufeinanderfolgende Multiplex- Beugungsgitter auftrifft.

5. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplex-Beugungsgitter planare lineare Oberflächenrelief-Gitter sind.

6. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplex-Beugungsgitter planare lineare volumetrische Gitter sind.

7. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, daß die Eintrittsstrahl-Erzeugungsmittel ein Weißlichtlaser (64) sind.

8. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsstrahl-Erzeugungsmittel folgende Komponenten aufweisen:

- n monochromatische Laserlichtquellen zur jeweiligen Erzeugung einzelner Lichtstrahlen der Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, ...λn; und

- optische Mittel (66) zum Kombinieren der einzelnen Lichtstrahlen zu einem kollinearen, als mehrfarbiger Eintrittsstrahl geeigneten Gesamtstrahl.

9. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Intensitätsmodulation der Spektralkomponenten des Eintrittsstrahls in Abhängigkeit von Bildinformationssignalen.

10. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß n=3 und λ&sub1; einer roten, λ&sub2; einer grünen und λ&sub3; einer blauen Spektralkomponente entspricht.

11. Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- optische Mittel (75) zum Zusammenwirken mit zumindest dem Ein- oder Austrittsstrahl, um den Austrittsstrahl in vorgegebener Geometrie und Größe auf eine Bildebene zu fokussieren;

- ein in der Bildebene angeordnetes lichtempfindliches Medium (76); und

- Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Austrittsstrahl und dem lichtempfindlichen Medium, um entsprechend den Farbinformationssignalen eine bildmäßige Belichtung des Mediums durchzuführen.

12. Einstrahl-Mehrfarben-Laserscanner mit einer Strahlabtastvorrichtung nach Anspruch 1 zum Aufzeichnen von Farbbildinformation, wobei die Eintrittsstrahl- Erzeugungsmittel folgende Komponenten aufweisen:

- eine Laserstrahlungsquelle zum Erzeugen eines mehrfarbigen Eintrittsstrahls mit mindestens drei ausgewählten Spektralkomponenten entsprechender Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, ...λn, wobei die Eintrittsstrahl- Ablenkmittel

- eine drehbare Hologonscheibe aufweisen, die mehrere jeweils in Sektoren angeordnete Multiplex-Beugungsgitter zum Empfangen des Eintrittsstrahls unter einem Einfallswinkel d und zum Erzeugen eines Austrittsstrahls mit einem Beugungswinkel d besitzen, wobei jedes Multiplex-Beugungsgitter aus drei Teil-Interferenzmustern besteht, von denen jedes eine Gitterkonstante d besitzt, die entsprechend der Bedingung, daß das Verhältnis λn/dn eine Konstante ist, ausgewählt wird, um die Vielzahl der Spektralkomponenten kollinear und gleichzeitig zu beugen, wobei die gebeugten Komponenten einen einzigen Austrittsstrahl bilden, und wobei der Laserscanner folgende Komponenten umfaßt.

- Mittel zur Intensitätsmodulation der Spektralkomponenten des Eintrittsstrahls in Abhängigkeit von die aufzuzeichnende Farbbildinformation darstellenden Signalen;

- Mittel zum Drehen der Hologonscheibe relativ zum Eintrittsstrahl, so daß der Strahl auf aufeinanderfolgende Multiplex-Beugungsgitter auftrifft, wodurch dem Austrittsstrahl eine Abtastbewegung erteilt wird;

- ein in der Bildebene angeordnetes lichtempfindliches Medium (76); und

13. Laserscanner nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Mittel zum Aufrechterhalten dem Einfallwinkels i auf einem Wert, der im wesentlichen konstant ist und dem Beugungswinkel d entspricht.

14. Laserscanner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplex-Beugungsgitter planare lineare Oberflächenrelief-Gitter sind.

15. Laserscanner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplex-Beugungsgitter planare lineare volumetrische Gitter sind.

16. Laserscanner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlungsquelle einen Weißlichtlaser aufweist.

17. Laserscanner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlungsquelle folgende Komponenten aufweist:

- drei monochromatische Laserlichtquellen zur jeweiligen Erzeugung einzelner Lichtstrahlen der Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, ...λn; und

- optische Mittel zum Kombinieren der einzelnen Lichtstrahlen zu einem kollinearen, als mehrfarbiger Eintrittsstrahl geeigneten Gesamtstrahl.

18. Laserscanner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß λ&sub1; einer roten, λ&sub2; einer grünen und λ&sub3; einer blauen Spektralkomponente entspricht.

19. Drehbares Strahlablenkelement zum Ablenken eines mehrfarbigen Lichtstrahls mit n ausgewählten Spektralkomponenten der Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, ...λn, wobei das Strahlablenkelement einen Träger aufweist,

gekennzeichnet durch

- mindestens ein mit dem Träger eine Einheit bildendes Multiplex-Beugungsgitter, das den mehrfarbigen Eintrittsstrahl unter einem Einfallswinkel &sub1; empfängt und die Vielzahl der Spektralkomponenten kollinear und gleichzeitig beugt, wobei die gebeugten Komponenten einen einzigen Austrittsstrahl mit einem Beugungswinkel d bilden, und wobei das Multiplex- Beugungsgitter aus n Teil-Interferenzmustern besteht, von denen jedes eine Gitterkonstante d besitzt, die entsprechend der Bedingung, daß das Verhältnis λn/dn eine Konstante ist, ausgewählt wird.

20. Drehbares Strahlenablenkelement nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine drehbare Scheibe umfaßt, die mehrere um eine zentrale Öffnung angeordnete Sektoren besitzt, wobei die Öffnung eine Rotationsachse aufweist, um die die Scheibe drehbar ist, und wobei jeder Sektor ein mit der Scheibe eine Einheit bildendes Multiplex-Beugungsgitter aufweist, so daß die einzelnen Gitter durch den Eintrittsstrahl hindurchbewegbar sind.

21. Drehbares Strahlenablenkelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplex-Beugungsgitter planare lineare Oberflächenrelief-Gitter sind.

22. Drehbares Strahlenablenkelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplex-Beugungsgitter planare lineare volumetrische Gitter sind.

22. Drehbares Strahlenablenkelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß n=3 und λ&sub1; einer roten, λ&sub2; einer grunen und λ&sub3; einer blauen Spektralkomponente entspricht.

24. Verfahren zur Durchführung der mehrfarbigen Lichtstrahlabtastung, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Erzeugen eines mehrfarbigen Eintrittsstrahls mit n ausgewählten Spektralkomponenten entsprechender Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, ...λ&sub3;;

- Ausrichten des Eintrittsstrahls auf mindestens ein Multiplex-Beugungsgitter eines Strahlablenkmittels unter einem Einfallswinkel i, wobei die Vielzahl der Spektralkomponenten kollinear und gleichzeitig gebeugt werden, die gebeugten Komponenten einen einzigen Austrittsstrahl mit einem Beugungswinkel d bilden, das Multiplex-Beugungsgitter aus n Teil- Interferenzmustern besteht, von denen jedes eine Gitterkonstante d besitzt, die entsprechend der Bedingung, daß das Verhältnis λn/dn eine Konstante ist, ausgewählt wird, und

- Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Eintrittsstrahl und den Strahlablenkmitteln, wodurch dem Austrittsstrahl eine Abtastbewegung erteilt wird.

25. Strahlabtastverfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch den Schritt zur Aufrechterhaltung des Einfallswinkels i auf einem Wert, der im wesentlichen konstant ist und dem Beugungswinkel d entspricht.

26. Strahlabtastverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlablenkmittel eine drehbare Hologonscheibe aufweisen, die mehrere jeweils in Sektoren angeordnete Multiplex-Beugungsgitter umfaßt, und daß der Schritt zum Erzeugen einer Relativbewegung den Schritt zum Drehen der Hologonscheibe relativ zum Eintrittsstrahl umfaßt, so daß der Strahl auf aufeinanderfolgende Multiplex-Beugungsgitter auftrifft.

27. Strahlabtastverfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erzeugen des Eintrittsstrahls den Schritt zur Intensitätsmodulation der Spektralkomponenten des Eintrittsstrahls in Abhängigkeit von Bildinformationssignalen umfaßt.

28. Strahlabtastverfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte zum Erzeugen und Modulieren eines Eintrittsstrahls folgende zusätzliche Schritte umfassen:

- Erzeugen von n einzelnen monochromatischen Laserlichtstrahlen der Wellenlängen λi, λ&sub2;, ... λn;

- Modulieren der einzelnen Laserlichtstrahlen entsprechend der jeweiligen Bildinformationsdatensignale; und

- Kombinieren der modulierten Laserlichtstrahlen zu einem kollinearen, als mehrfarbiger Eintrittsstrahl geeigneten Gesamtstrahl.

29. Strahlabtastverfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß n=3 und λ&sub1; einer roten, λ&sub2; einer grünen und λ&sub3; einer blauen Spektralkomponente entspricht.

30. Strahlabtastverfahren nach Anspruch 24, mit folgenden zusätzlichen Schritten:

- Fokussieren des Austrittsstrahls in vorgegebener Geometrie und Größe auf eine Bildebene;

- Positionieren eines lichtempfindlichen Mediums in der Bildebene, und

- Erzeugen einer Relativbewegung zwischen dem Austrittsstrahl und dem lichtempfindlichen Medium, um eine bildmäßige Belichtung des Mediums entsprechend den Farbinformationssignalen durchzuführen.

31. Verfahren zur Herstellung einer drehbaren Hologonscheibe, wobei die Scheibe für die Ablenkung eines mehrfarbigen Eintrittsstrahls einsetzbar ist, der n ausgewählte Spektralkomponenten entsprechender Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, λ&sub3; ... λn aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

- Herstellen eines drehbaren Trägers;

- Erzeugen einer mit dem Träger eine Einheit bildenden Schicht lichtempfindlichen Materials;

- Aufeinanderfolgendes Aufbringen von Lichtstrahl- Interferenzmuster-Belichtungen auf zumindest einen Teil der lichtempfindlichen Schicht, wobei die Belichtungen Teil-Interferenzmuster erzeugen, die jeweils Gitterkonstanten d&sub1;, d&sub2;, d&sub3; ... d&sub4; aufweisen, und wobei jede Gitterkonstante d entsprechend der Bedingung, daß das Verhältnis λn/dn eine Konstante ist, ausgewählt wird, und

- Entwickeln der lichtempfindlichen Fotolack-Materialschicht, um ein Oberflächenrelief-Multiplex-Beugungsgitter zu erzeugen.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Träger eine Scheibe aus optischem Glas ist.

33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Materialschicht ein Oberflächenbelag aus lichtempfindlichem Fotolack ist.

34. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß n=3 und λ&sub1; einer roten, λ&sub2; einer grünen und λ&sub3; einer blauen Spektralkomponente entspricht.