DE69921739T2

DE69921739T2 - Bildaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE69921739T2
Application number: DE69921739T
Authority: DE
Inventors: Ichirou Ashigarakami-gun Miyagawa; Hirofumi Ashigarakami-gun Saita
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: EP0968833A1; US6542178B2; DE69921739D1; US20020135663A1; EP0968833B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft eine Bildaufzeichnungsvorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der JP-A-09243943 bekannt.
Beschreibung des Standes der Technik:
Bekannt sind Bildaufzeichnungsvorrichtungen, in denen ein von einem Halbleiterlaser abgegebener Lichtstrahl von einer Fokussieroptik zu einem Brennpunkt fokussiert wird, der auf einem photoempfindlichen Aufzeichnungsmedium liegt, welches um die Außenumfangsfläche einer Trommel geschlungen ist, wobei die Trommel um ihre eigene Achse in eine Hauptabtastrichtung mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, während der Lichtstrahl entlang der Trommelachse in Nebenabtastrichtung abgelenkt wird, um dadurch auf dem photoempfindlichen Aufzeichnungsträger ein Bild aufzuzeichnen.
Wenn bei der bekannten Bildaufzeichnungsvorrichtung die sich drehende Trommel mit ihrer Außenumfangsfläche nicht konzentrisch bezüglich ihrer Achse angeordnet ist, hebt sich das photoempfindliche Aufzeichnungsmedium von der Trommel ab, oder die Nebenabtastrichtung, in welcher der Lichtstrahl abgelenkt wird, verläuft nicht entlang der Trommelachse, demzufolge der Lichtstrahl nicht exakt auf dem photoempfindlichen Aufzeichnungsträger fokussiert wird, so daß kein sehr genaues Bild auf dem Aufzeichnungsträger erzeugt wird. Insbesondere dann, wenn auf dem photoempfindlichen Aufzeichnungsträger (im folgenden einfach als Aufzeichnungsträger bezeichnet) ein Halbton-Punktbild durch Flächenmodulation erzeugt werden soll, muß der Lichtstrahl mit hoher Genauigkeit auf dem Aufzeichnungsträger fokussiert werden, da der Lichtstrahl auf einen sehr kleinen Strahlfleck eingeschränkt werden muß.
Bei dem Versuch, die obigen Probleme beim exakten Fokussieren des Lichtstrahls zu jedem Zeitpunkt auf der abgetasteten Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu mildern, wurde ein automatischer Fokussiermechanismus verwendet, der den Brennpunkt der Fokussieroptik abhängig von der Distanz oder dem Versatz zwischen der abgetasteten Oberfläche und der Fokussieroptik bewegt. Der automatische Fokussiermechanismus steuert die Fokussieroptik mit dem Ziel, die abgetastete Oberfläche innerhalb einer gewünschten Schärfentiefe anzuordnen.
Das automatische Fokussiersystem ist in der Lage, Unschärfezustände zu beseitigen, die auf Positionsschwankungen der abgetasteten Oberfläche zurückzuführen sind. Allerdings leidet der automatische Fokussiermechanismus an Beschränkungen, da seine Grundprinzipien darauf beruhen, daß der Brennpunkt der Fokussieroptik bewegt wird. Darüber hinaus mangelt es dem automatischen Fokussiermechanismus an Zuverlässigkeit insofern, als er nicht in der Lage ist, mehrere Lichtstrahlen zu handhaben.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist allgemeines Ziel der Erfindung, eine Bildaufzeichnungsvorrichtung zu schaffen, die einen relativ billigen Aufbau hat und in der Lage ist, einen Lichtstrahl aus einer Lichtquelle mit hoher Genauigkeit auf einen Aufzeichnungsträger zu fokussieren, um dort ein hochgenaues Bild unabhängig von Positionsschwankungen des Aufzeichnungsträgers aufzuzeichnen.
Ein grundlegendes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Bildaufzeichnungsvorrichtung, die in der Lage ist, mehrere Fokusstellen eines Lichtstrahls im wesentlichen symmetrisch vor und hinter einem Aufzeichnungsmedium zu erzeugen, um dadurch virtuell die Tiefenschärfe zu erhöhen.
Ein spezielles Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Bildaufzeichnungsvorrichtung, die in der Lage ist, Dichteschwankungen eines flächenmodulierten Bilds unabhängig von Intensitätsschwankungen eines Lichtstrahls sowie Positionsschwankungen eines Aufzeichnungsträgers zu unterdrücken.
Erreicht wird dies durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, die in der Lage ist, automatisch die Verteilung von Strahlintensitäten an Fokussierstellen einzustellen, die vor und hinter einem Aufzeichnungsträger gebildet sind.
Die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine Bildaufzeichnungsvorrichtung, die in der Lage ist, mehrere Fokussierstellen eines Lichtstrahls entweder in einer Hauptabtastrichtung oder einer Nebenabtastrichtung bezüglich eines Aufzeichnungsträgers zu erzeugen, um dadurch die Tiefenschärfe zu erhöhen.
Die oben angegebenen sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Belichtungskopfs einer Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2A ist eine Draufsicht auf den in 1 gezeigten Aufzeichnungskopf;
2B ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Aufzeichnungskopfs;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers der in 1 gezeigten Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
4 ist ein Diagramm von Lichtstrahlkomponenten, die deren Fokuspositionen in Haupt- und in Nebenabtastrichtung der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung der ersten Ausführungsform darstellen;
5 ist eine Seitenansicht, die den Brechkraftverlauf eines Kalkspats veranschaulicht, der als optisches anisotropes Element in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung der ersten Ausführungsform eingesetzt wird;
6 ist ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der Tiefenschärfe und einer Fleckgröße in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
7 ist ein Diagramm, welches die Strahlintensitätsverteilung in der Nähe eines Aufzeichnungsträgers für den Fall veranschaulicht, daß zwei Fokusstellen von dem optischen anisotropen Element in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung der ersten Ausführungsform erzeugt werden;
8 ist ein Diagramm, welches eine Strahlintensitätsverteilung in der Nähe eines Aufzeichnungsträgers für den Fall veranschaulicht, daß kein optisches anisotropes Element verwendet wird, als Beispiel für einen Vergleich mit dem in 7 gezeigten erfindungsgemäßen Beispiel;
9 ist ein Diagramm der integrierten Intensitäten in Nebenabtastrichtung von Laserstrahlen auf einem Aufzeichnungsträger, wobei die Strahlen von Halbleiterlasern gemäß einer ersten bis vierten Ausführungsform erzeugt werden;
10A ist eine Draufsicht auf einen Belichtungskopf in einer Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
10B ist eine Seitenansicht des in 10A gezeigten Belichtungskopfs;
11A ist eine Draufsicht auf einen Belichtungskopf, der ein zweites optisches anisotropes Element aus Harz anstelle eines zweiten optischen anisotropen Elements aus Kalkspat gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet;
11B ist eine Seitenansicht des in 11A gezeigten Belichtungskopfs;
12A ist eine Draufsicht auf einen Belichtungskopf in einer Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
12B ist eine Seitenansicht des in 12A dargestellten Belichtungskopfs;
13 ist ein Diagramm, welches die Lagebeziehung zwischen den optischen anisotropen Elementen gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform und zwei Fokusstellen, die von den optischen anisotropen Elementen erzeugt werden, veranschaulicht;
14A ist eine Draufsicht auf einen Belichtungskopf, der ein Halbwellenplättchen oder ein Viertelwellenplättchen zwischen dem ersten und dem zweiten optischen anisotropen Element der zweiten Ausführungsform enthält;
14B ist eine Seitenansicht des in 14A gezeigten Belichtungskopfs;
15A ist eine Draufsicht auf einen Belichtungskopf in einer Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
15B ist eine Seitenansicht des in 15A gezeigten Belichtungskopfs;
16 ist eine Diagramm, welches die Strahlintensitätsverteilung in der Nähe eines Aufzeichnungsträgers für den Fall veranschaulicht, daß zwei Fokusstellen von dem opti schen anisotropen Element in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung der vierten Ausführungsform erzeugt werden;
17 ist ein Diagramm, welches eine Strahlintensitätsverteilung in der Nähe eines Aufzeichnungsträgers für den Fall veranschaulicht, daß zwei Fokusstellen von dem optischen anisotropen Element in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform erzeugt werden;
18 ist ein Diagramm, welches eine Strahlintensitätsverteilung in der Nähe eines Aufzeichnungsträgers für den Fall veranschaulicht, daß zwei Fokusstellen von dem optischen anisotropen Element in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform erzeugt werden;
19A ist eine Draufsicht auf einen Belichtungskopf, bei dem ein Halbwellenplättchen oder ein Viertelwellenplättchen vor dem optischen anisotropen Element in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung der vierten Ausführungsform angeordnet ist;
19B ist eine Seitenansicht des in 19A gezeigten Belichtungskopfs;
20 ist ein Diagramm, welches die Strahlintensitätsverteilung in der Nähe eines Aufzeichnungsträgers für den Fall veranschaulicht, daß vier Fokusstellen von dem optischen anisotropen Element in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform erzeugt werden;
21 ist eine perspektivische Ansicht eines Belichtungskopfs einer Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung, bei der ein Laserarray anstelle eines Halbleiterlasers der vierten Ausführungsform verwendet wird; und
22 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung, in der ein in 21 dargestelltes optisches anisotropes Element in divergierenden Bereichen von Laserstrahlen angeordnet ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform:
1, 2A, 2B und 3 zeigen eine Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung 10 als Bildaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Die Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung 10 ist derart ausgebildet, daß ein von einem Belichtungskopf 12 abgestrahlter Laserstrahl L auf ein empfindliches Aufzeichnungsmedium (Aufzeichnungsträger) F gelangt, bei dem es sich um einen photoempfindlichen Aufzeichnungsträger handeln kann, der um eine Trommel 14 geschlungen ist, um ein flächenmoduliertes Bild auf dem Aufzeichnungsträger F aufzuzeichnen.
Wenn die Trommel 14 um ihre eigene Achse in Hauptabtastrichtung gemäß Pfeil X gedreht wird und sich der Belichtungskopf 12 gemäß Pfeil Y in einer Nebenabtastrichtung bewegt, wird auf dem Aufzeichnungsträger F ein zweidimensionales Bild erzeugt. Das flächenmodulierte Bild ist ein Bild aus mehreren Pixeln, die auf dem Aufzeichnungsträger F dadurch erzeugt werden, daß der Laserstrahl L ein- und ausgeschaltet wird, wobei das Bild eine gewünschte Gradation besitzt, erreicht durch die von den so erzeugten Pixeln belegte Fläche.
Der Belichtungskopf 10 besitzt einen Halbleiterlaser LD zum Emittieren des Laserstrahls L, außerdem eine Fokussieroptik 16 zum Erzeugen des Bilds eines Nahfeldmusters des Laserstrahls L auf dem Aufzeichnungsträger F.
Der Halbleiterlaser LD enthält einen indexgeführten breitflächigen Halbleiterlaser. Im großen und ganzen besitzt der Halbleiterlaser LD gemäß 3 ein p-Halbleitersubstrat 18, ein n-Halbleitersubstrat 20, eine aktive Schicht 22 zwischen den Halbleitersubstraten 18 und 20, außerdem Elektroden 24, 26, die an den Halbleitersubstraten 18 bzw. 20 angebracht sind. Wenn eine gegebene Spannung an die Elektroden 24, 26 gelegt wird, wird von der aktiven Schicht 22 ein Laserstrahl L emittiert.
Die Elektrode 24 besitzt eine begrenzte Breite, um den Brechungsindex entlang der aktiven Schicht 22 in einer Zone der Schicht entsprechend der begrenzten Breite zu steuern. Der von dem Halbleiterlaser LD abgegebene Laserstrahl L besitzt ein Emissions-Intensitätsmuster, welches gemäß 3 eine Breite besitzt, die entlang der Fügungsfläche der aktiven Schicht 22 im wesentlichen quadratisch ist, die der Breite der Elektrode 24 entspricht, und die in Dickenrichtung der aktiven Schicht 22 entsprechend deren Dicke eine schmale Form besitzt.
Wie in 2A und 2B gezeigt ist, ist die Fokussieroptik 16 ein optisches System zum Erzeugen des Bilds eines Nahfeldmusters des Laserstrahls L, der von dem Halbleiterlaser LD auf den Aufzeichnungsträger F geschickt wird. Die Fokussieroptik 16 enthält eine Kollimatorlinse 28, ein Halbwellenplättchen 29, mehrere Zylinderlinsen 30, 32, 34 und 36, und eine Kondensorlinse 28, die in der genannten Reihenfolge sukzessive ausgehend von dem Halbleiterlaser LD angebracht sind.
Die Zylinderlinsen 30, 32 dienen zum Konvergieren des Laserstrahls L in ausschließlich der Nebenabtastrichtung gemäß Pfeil Y, und die Zylinderlinsen 34, 36 dienen zum Konvergieren des Laserstrahls L ausschließlich in Hauptabtastrichtung gemäß Pfeil X.
Die Fokussieroptik 16 enthält weiterhin ein optisches anisotropes Element (eine Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung) 40, zwischen der Zylinderlinse 30 und der Zylinderlinse 32.
Das optische anisotrope Element 40 besteht aus einem uniaxialen Kristall aus Lithiumniobat (LN), Quarz, Kalkspat oder dergleichen. In der ersten Ausführungsform besteht das optische anisotrope Element 40 aus Kalkspat.
Das optische anisotrope Element 40 liefert zwei Fokussierstellen oder Fokussierorte für lediglich eine der beiden Komponenten des Laserstrahls L, die in zugehörigen Ebenen rechtwinklig aufeinander stehen, wobei die Ebenen wiederum senkrecht zur optischen Achse des Laserstrahls L verlaufen. Als Folge davon ist gemäß 2A und 2B das opti sche anisotrope Element 40 an einer solchen Stelle angebracht, daß der Laserstrahl in Nebenabtastrichtung divergiert und den Laserstrahl als Parallelstrahlenbündel in Hauptabtastrichtung durchläßt.
Da das optische anisotrope Element 40 die Laserstrahlkomponente in der Hauptabtastrichtung nicht beeinträchtigt, besitzt der Laserstrahl L einen einzelnen Fokussierort in Hauptabtastrichtung (vergleiche eine Lichtstrahlkomponentenebene LX in der Hauptabtastrichtung in 4).
Die Laserstrahlkomponente in der Hilfsabtastrichtung wird auf die Eintrittsseite des optischen anisotropen Elements 40 und einem gewissen (divergenten) Winkel geleitet. Weil ordentliches Licht und außerordentliche Strahlen der divergenten Laserstrahlkomponente entsprechend unterschiedlichen Brechungsindizes verlaufen, wird die divergente Laserstrahlkomponente an zwei verschiedenen Fokussierorten entlang der optischen Achse der Kondensorlinse 38 fokussiert, wie aus den Lichtstrahlkomponentenebenen LYo, LYe in der Nebenabtastrichtung in 4 zu erkennen ist.
Bei der ersten Ausführungsform besitzt das optische anisotrope Element 40 aus Kalkspat eine optische Achse, die rechtwinklig zur Zeichnungsebene der 5 verläuft (vergleiche das Symbol ⊗ in 5). Deshalb wird der außerordentliche Strahl, der durch das optische anisotrope Element 40 gelaufen ist, an einer Stelle vor der Außenumfangsfläche der Trommel 14, das heißt mit Abstand von der Außenumfangsfläche der Trommel 14 in Richtung des Halbleiterlasers LD fokussiert, während der ordentliche Strahl, der durch das optische anisotrope Element 40 gelaufen ist, an einer Stelle hinter der äußeren Umfangsfläche der Trommel 14, das heißt mit Abstand von der Außenumfangsoberfläche der Trommel 14 in Richtung der Mittelachse der Trommel 14, fokussiert.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform erläutert.
Der Laserstrahl L, der durch Bildinformation moduliert wurde und von der aktiven Schicht 22 des Halbleiterlasers LD abgestrahlt wurde, gelangt an die Kollimatorlinse 28, die das Nahfeldmuster des Laserstrahls L in ein paralleles Strahlenbündel umwandelt. Dann gelangt der Laserstrahl L durch das Halbwellenplättchen 29 und wird von den Zylinderlinsen 30, 32 in ausschließlich der Nebenabtastrichtung gemäß Pfeil Y geformt. Die Zylinderlinsen 34, 36 formen den Laserstrahl L ausschließlich in der Hauptabtastrichtung gemäß Pfeil X. Der Laserstrahl L wird von der Kondensorlinse 38 fokussiert, um das Bild des Nahfeldmusters des Laserstrahls L auf dem Aufzeichnungsträger F zu erzeugen, der von der Trommel 14 gehalten wird. Der Laserstrahl L wird mit zwei verschiedenen Brechungsindizes von dem optischen anisotropen Element 40 zwischen den Zylinderlinsen 30 und 32 gebrochen, und er wird an zwei Fokussierorten oder Fokusorten nahe dem Aufzeichnungsträger F fokussiert.
Da das optische anisotrope Element 40 aus Kalkspat sich in der Laserstrahlkomponente befindet, die nur in Nebenabtastrichtung divergiert, wie dies in 2A und 2B gezeigt ist, wird der in Nebenabtastrichtung divergente Laserstrahl L von dem optischen anisotropen Element 40 beeinflußt. Der Laserstrahl L in Hauptabtastrichtung ist ein paralleles Strahlenbündel und gelangt rechtwinklig auf die Eintrittsfläche des optischen anisotropen Elements 40, um dieses entlang einem geraden Weg zu verlassen.
Soweit das optische anisotrope Element 40 aus Kalkspat sich mit seiner optischen Achse rechtwinklig zur Zeichnungsebene der 5 erstreckt (siehe das Symbol ⊗ in 5), bildet es unterschiedliche Brechungsindizes für den ordentlichen und den außerordentlichen Strahl des Laserstrahls L, der in Nebenabtastrichtung divergent ist. Der Brechungsindex für den ordentlichen Strahl ist stärker als derjenige für den außerordentlichen Strahl.
Diese Brechungsindizes für den ordentlichen und den außerordentlichen Strahl lassen sich durch folgende Gleichungen ausdrücken: sinθin = no·sinθout(0) (1) sinθin = ne·sinθout(e) (2) wobei

sinθin:: der Einfallwinkel des Laserstrahls L am optischen anisotropen Element 40 ist;
no:: der Brechungsindex für den ordentlichen Strahl ist;
ne:: der Brechungsindex für den außerordentlichen Strahl ist;
sinθout(0):: der Winkel des gebrochenen ordentlichen Strahls ist; und
sinθout(e):: der Winkel für den gebrochenen außerordentlichen Strahl ist.

Weil die Brechungsindizes für den ordentlichen und den außerordentlichen Strahl verschieden voneinander sind, unterscheiden sich die Fokusorte für den ordentlichen und den außerordentlichen Strahl voneinander entlang der optischen Achse. Insbesondere wird der außerordentliche Strahl an einem Ort oder einer Stelle fokussiert (vergleiche die Stelle h in 13), der vor der Außenumfangsfläche der Trommel 14 entlang der optischen Achse liegt, und der ordentliche Strahl wird an einer Stelle (siehe Stelle g in 13) fokussiert, die hinter der Außenumfangsfläche der Trommel 14 entlang der optischen Achse liegt.
Wie in 5 gezeigt ist, bestimmt sich der Abstand ΔL zwischen den beiden Fokusorten annäherungsweise folgendermaßen: |ΔL| ≈ t·{(1/no) – 1(1(ne)}·m2 (3)wobei t die Dicke des optischen anisotropen Elements 40 in Richtung der optischen Achse ist und no und ne die Brechungsindizes für den ordentlichen bzw. den außerordentlichen Strahl darstellen.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Dicke t auf t = 6,91 mm eingestellt, m ist auf m = 0,29 eingestellt (m: seitliche Vergrößerung zwischen Eintritts- und Austrittsseite in 5), und die Distanz ΔL zwischen den beiden Fokusorten ist auf ΔL = 40 μm eingestellt. Im Ergebnis besitzt der von dem Halbleiterlaser LD emittierte Laserstrahl einen ausreichenden Pegel an Intensität und eine erhöhte Tiefenschärfe, wie aus 6 ersichtlicht ist, die die Beziehung zwischen Tiefenschärfe und Fleckgröße veranschaulicht. Um den ausrei chenden Intensitätspegel zu verdeutlichen, zeigt 7 eine Verteilung von Strahlbündelintensität an verschiedenen Stellen, die um ΔZ entlang der optischen Achse gegenüber einem Fokusort Z auf dem Aufzeichnungsträger F auf der Trommel 14 beabstandet sind. 8 zeigt ein Vergleichsbeispiel einer Verteilung von Strahlintensitäten an verschiedenen Stellen ohne optisches anisotropes Element 40.
Eine Untersuchung der 8 ergibt, daß ohne optisches anisotropes Element 40 dann, wenn der Fokusort nur um ΔZ = 20 μm versetzt ist, die Kurve für die Strahlintensitätsverteilung einen wesentlich kleineren Gradienten besitzt, was dazu führt, daß aufgrund eines Mangels an Strahlintensität auf dem Aufzeichnungsträger F ein defokussiertes Bild erzeugt wird.
Wird das optische anisotrope Element 40 verwendet, so leidet gemäß 7 auch an der um ΔZ = 40 μm versetzten Stelle beispielsweise die Strahlintensität nur an kleineren Änderungen, als wenn kein optisches anisotropes Element 40 verwendet wird. Folglich ist jeder defokussierte Zustand des auf dem Aufzeichnungsträger F erzeugten Bilds auch dann geringer, wenn der Aufzeichnungsträger F in seiner Lage entlang der optischen Achse versetzt ist, weil die Trommel 14 mit ihrer Außenumfangsfläche nicht konzentrisch bezüglich ihrer Achse verläuft.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, die oben beschrieben wurde, dient das optische anisotrope Element 40 zum Steigern der Tiefenschärfe, um dadurch einen durch den Versatz des Aufzeichnungsträgers. F entlang der optischen Achse verursachten Defokussierzustand zu minimieren. Zusätzlich ist im Hinblick auf die Strahlintensität innerhalb der Tiefenschärfe das optische anisotrope Element 40 im Weg des Laserstrahls L plaziert, der nur entweder in Haupt- oder in Nebenabtastrichtung konvergiert oder divergiert, und aufgrund der Lage und der Dicke des anisotropen Elements 40 und den Brechungsindizes no, ne für ordentlichen bzw. außerordentlichen Strahl, wird die Tiefenschärfe so eingestellt, daß sie sich gleichmäßig vor und hinter der normalen Stelle des Aufzeichnungsträgers F erstreckt. Als Folge davon läßt sich die Tiefenschärfe in wirksa mer Weise steigern, während ein ausreichender Wert für die Strahlintensität erhalten bleibt.
Wenn der Aufzeichnungsträger F ein wärmeempfindlicher Aufzeichnungsträger ist, so wird auf ihm ein Bild durch Wärmeenergie aufgezeichnet, die aus der optischen Energie des Laserstrahls L umgewandelt wurde. Wie in 7 gezeigt ist, kann, falls ein Färbungsschwellenwert des Aufzeichnungsträgers F in der Nähe des Halbwerts einer Strahlungsintensitätsverteilung liegt, ein exakteres Bild auf dem Aufzeichnungsträger F deshalb erzeugt werden, weil Schwankungen in der Breite des Bilds in Nebenabtastrichtung aufgrund des Versatzes des Fokusorts auf dem Aufzeichnungsträger F gering sind.
Außerdem ist gemäß 3 der von dem Halbleiterlaser LD emittierte Laserstrahl L ein Strahl mit einem Nahfeldmuster, das im wesentlichen eine Quadratform in Nebenabtastrichtung Y besitzt. Selbst wenn die Energie des Laserstrahls L in Hauptabtastrichtung gemäß Pfeil X auf dem Aufzeichnungsträger F integriert wird, hat die integrierte Intensität in Nebenabtastrichtung keine Gauß'sche Verteilung. Selbst wenn daher gemäß 9 die Intensität des Laserstrahls L variiert oder der Fokusort des Laserstrahls L gegenüber dem Aufzeichnungsträger F versetzt wird, was zu einer Änderung der integrierten Intensität gemäß den Kurven A, B führt, so schwankt ein Färbungsbereich c, der durch den Färbungsschwellenwert des Aufzeichnungsträgers F festgelegt wird, nicht, so daß als Folge davon Dichteschwankungen des Bilds in Nebenabtastrichtung unterdrückt werden.
Zweite Ausführungsform:
Im folgenden wird eine Bilderzeugungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Solche Teile der Bildaufzeichnungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, die mit entsprechenden Teilen der ersten Ausführungsform identisch sind, sind mit identischen Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal im einzelnen erläutert.
Bei der zweiten Ausführungsform befindet sich ein optisches anisotropes Element als Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung in sowohl dem Weg des Laserstrahls, der divergiert oder konvergiert in Hauptabtastrichtung, als auch in dem Weg eines Laserstrahls, der in Nebenabtastrichtung divergiert oder konvergiert.
10A und 10B zeigen einen Belichtungskopf in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Belichtungskopf enthält ein erstes optisches anisotropes Element 50A und ein zweites optisches anisotropes Element 50B, jeweils aus Kalkspat gefertigt und im Weg des Laserstrahls angeordnet.
Das erste optische anisotrope Element 50A befindet sich an der gleichen Stelle wie das optische anisotrope Element 40 der ersten Ausführungsform. Insbesondere wird der Laserstrahl L lediglich in Nebenabtastrichtung von dem ersten optischen anisotropen Element 50A gestreut, und das erste optische anisotrope Element 50A hat keinen Einfluß auf den Laserstrahl L in Hauptabtastrichtung. Das erste optische anisotrope Element 50A aus Kalkspat besitzt eine optische Achse, die sich rechtwinklig zur Zeichnungsebene der 10A erstreckt (vergleiche das Symbol ⊗). Als Folge davon wird der außerordentliche Strahl, der durch das erste optische anisotrope Element 50A gelaufen ist, an einer Stelle oder einem Ort (siehe Stelle h in 13) vor der normalen Stelle auf dem Aufzeichnungsträger F fokussiert, das heißt beabstandet von der Außenumfangsfläche der Trommel 14 in Richtung des Halbleiterlasers LD, während der ordentliche Strahl nach dem Durchgang durch das erste optische anisotrope Element 50A an einer Stelle (siehe Stelle g in 13) hinter der normalen Stelle auf dem Aufzeichnungsträger F fokussiert wird, das heißt beabstandet von der Außenumfangsfläche der Trommel 14 in Richtung von deren Mittelachse.
Das zweite optische anisotrope Element 50B befindet sich in dem Weg zwischen der Zylinderlinse 34 und der Zylinderlinse 36. An der Stelle des zweiten optischen anisotropen Elements 50B ist der Laserstrahl L in Nebenabtastrichtung ein paralleles Strahlenbündel, und der Laserstrahl L in Hauptabtastrichtung ist ein divergierendes Strahlenbündel. Deshalb hat das zweite optische anisotrope Element 50B lediglich Einfluß auf den Laserstrahl L in Hauptabtastrichtung, hat aber keinen Einfluß auf den Laserstrahl L in Nebenabtastrichtung.
Das zweite optische anisotrope Element 50B besteht aus dem gleichen Kalkspat wie das erste optische anisotrope Element 50A. Allerdings ist die optische Achse des zweiten optischen anisotropen Elements 50B um 90° um die optische Achse gegenüber der optischen Achse des ersten optischen anisotropen Elements 50A versetzt, wie durch das Symbol ⊗ in 10B angedeutet ist. Damit werden der einfallende Strahl und die optische Achse des zweiten optischen anisotropen Elements 50B in der gleichen Weise zueinander in Beziehung gesetzt wie bei dem ersten optischen anisotropen Element 50A. Als Folge wird der außerordentliche Strahl nach dem Durchgang durch das zweite optische anisotrope Element 50B an einer Stelle (Stelle h in 13) vor der normalen Stelle auf dem Aufzeichnungsträger F fokussiert, das heißt gegenüber der Außenumfangsfläche der Trommel 14 in Richtung des Halbleiterlasers LD versetzt, während der ordentliche Strahl nach dem Durchgang durch das zweite optische anisotrope Element 50B an einer Stelle (siehe Stelle g in 13) hinter der normalen Stelle auf dem Aufzeichnungsträger F fokussiert wird, das heißt beabstandet gegenüber der Außenumfangsfläche der Trommel 14 in Richtung der Mittelachse der Trommel 14.
Die Dicke t des ersten und des zweiten optischen anisotropen Elements 50A, 50B bestimmen sich auf der Grundlage ihrer Einfallwinkel derart, daß der Abstand zwischen den beiden Fokussierorten, die von dem ersten optischen anisotropen Element 50A erzeugt werden, genauso groß ist wie der Abstand zwischen den beiden Fokussierorten, die von dem zweiten optischen anisotropen Element 50B erzeugt werden. Bei der zweiten Ausführungsform besitzt das erste optische anisotrope Element 50A aus Kalkspat eine Dicke t1 von 6,91 mm, und das zweite optische anisotrope Element 50B aus Kalkspat besitzt eine Dicke t2 von 1,73 mm. Die seitliche Vergrößerung m in Hauptabtastrichtung aufgrund der Zylinderlinse 36 und der Kondensorlinse 38 beträgt 0,58.
Wenn das erste und das zweite optische anisotrope Element 50A, 50B auf diese Weise in den einzelnen Strahlwegen angeordnet werden, ist es möglich, zwei Fokussierstellen an zwei Orten –20 μm, +20 μm sowohl in Haupt- als auch in Nebenabtastrichtung zu bilden, wie in 13 gezeigt ist. Der von dem Halbleiterlaser LD emittierte Laserstrahl besitzt einen ausreichenden Pegel an Intensität auf dem Aufzeichnungsträger F.
Bei der zweiten Ausführungsform besteht sowohl das erste als auch das zweite optische anisotrope Element 50A, 50B aus Kalkspat mit gleichen optischen Kennwerten. Allerdings können das erste und das zweite optische anisotrope Element aus einem negativen uniaxialen Kristall bzw. einem positiven uniaxialen Kristall bestehen.
Insbesondere besteht gemäß den 11A und 11B ein erstes optisches anisotropes Element 52A zwischen der Zylinderlinse 30 und der Zylinderlinse 32 aus Kalkspat, bei dem es sich um einen negativen uniaxialen Kristall handelt, und ein zweites optisches anisotropes Element 52B zwischen der Zylinderlinse 34 und der Zylinderlinse 36 aus Quarz, einem positiven uniaxialen Kristall. Das erste optische anisotrope Element 52A und das zweite optische anisotrope Element 52B sind mit ihren jeweiligen optischen Achsen in gleicher Richtung orientiert. Die beiden optischen anisotropen Elemente 52A und 52B, die als Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung fungieren, sind außerdem so angeordnet, daß sie in wirksamer Weise die Tiefenschärfe erhöhen.
Dritte Ausführungsform:
Eine Bildaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden beschrieben. Solche Teile der Bildaufzeichnungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, die identisch mit jenen der Bildaufzeichnungsvorrichtung der ersten Ausführungsform sind, tragen gleiche Bezugszeichen und werden im folgenden nicht detailliert beschrieben.
Bei der dritten Ausführungsform sind als verschiedene Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtungen optische anisotrope Elemente im Weg eines Laserstrahls angeordnet, der in entweder der Haupt- oder der Nebenabtastrichtung divergiert oder konver giert, und in dem Weg eines Laserstrahls, der sowohl in der Haupt- als auch in der Nebenabtastrichtung konvergiert.
12A und 12B zeigen einen Belichtungskopf in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der dritten Ausführungsform der Erfindung. Der Belichtungskopf enthält ein erstes optisches anisotropes Element 54A aus Kalkspat und ein zweites optisches anisotropes Element 54B aus Lithiumniobat.
Das erste optische anisotrope Element 54A ist an der gleichen Stelle angeordnet wie das optische anisotrope Element 40 der ersten Ausführungsform. Insbesondere wird der Laserstrahl L nur in Nebenabtastrichtung von dem ersten optischen anisotropen Element 54A auseinandergeführt, und das erste optische anisotrope Element 50A hat keinen Einfluß auf den Laserstrahl L in Hauptabtastrichtung. Das erste optische anisotrope Element 54A aus Kalkspat erstreckt sich mit seiner optischen Achse rechtwinklig zur Zeichnungsebene der 12A (vergleiche das Symbol ⊗). Als Konsequenz wird der außerordentliche Strahl, der durch das erste optische anisotrope Element 54A gelaufen ist, an einer Stelle (Stelle h in 13) vor der normalen Stelle des Aufzeichnungsträgers F fokussiert, das heißt mit Abstand von der Außenumfangsfläche der Trommel 54 in Richtung des Halbleiterlasers LD, und der ordentliche Strahl wird nach dem Durchlauf durch das erste optische anisotrope Element 54A an einer Stelle (sieh die Stelle g in 13) hinter der normalen Stelle auf dem Aufzeichnungsträger F fokussiert, das heißt beabstandet von der Außenumfangsfläche der Trommel 14 in Richtung von deren Mittelachse.
Das zweite optische anisotrope Element 54B befindet sich zwischen der Kondensorlinse 38 und der Trommel 14. Das zweite optische anisotrope Element 54B beeinflußt, das heißt bricht folglich den Laserstrahl L sowohl in Haupt- als auch in Nebenabtastrichtung.
Das zweite optische anisotrope Element 54B aus Lithiumniobat erstreckt sich mit seiner optischen Achse rechtwinklig zur Zeichnungsebene der 12B (vergleiche das Symbol ⊗). Da Lithiumniobat einen anderen Brechungsindex hat als Kalkspat und das gleiche Vorzeichen besitzt wie Kalkspat, das heißt, weil es sich um einen negativen uniaxialen Kristall handelt, erzeugt das zweite optische anisotrope Element 54B aus Lithiumniobat einen Fokussierort (Stelle h in 13) für einen ordentlichen Strahl, der nahe bei der Kondensorlinse 38 liegt, und einen Fokussierort (Stelle g in 13) für einen außerordentlichen Strahl, der von der Kondensorlinse 38 entfernt ist, und zwar für den Laserstrahl in Nebenabtastrichtung. Die beiden so auf der Grundlage der Position und der Dicke des zweiten optischen anisotropen Elements 54B aus Lithiumniobat erzeugten Fokusorte befinden sich vor der normalen Stelle auf dem Aufzeichnungsträger F (vergleiche 13).
Das zweite optische anisotrope Element 54B ist in der Lage, den Laserstrahl L in der Hauptabtastrichtung und in der Nebenabtastrichtung zu brechen, um den Laserstrahl L an zwei Fokusorten zu fokussieren.
Insbesondere wird bezüglich des zweiten optischen anisotropen Elements 54B aus Lithiumniobat, dessen optische Achse sich rechtwinklig zur Zeichnungsebene der 12B erstreckt (vergleiche das Symbol ⊗), wird der außerordentliche Strahl nach Durchgang durch das zweite optische anisotrope Element 54B an einer Stelle (die Stelle h in 13) vor der normalen Stelle des Aufzeichnungsträgers F fokussiert, und der durch das zweite optische anisotrope Element 54B gelaufene ordentliche Strahl wird an einer Stelle (siehe die Position g in 13) hinter der normalen Stelle auf dem Aufzeichnungsträger F fokussiert.
Bei der dritten Ausführungsform werden die Fokussierorte des Laserstrahls in Nebenabtastrichtung von den beiden optischen anisotropen Elementen eingestellt, nämlich dem ersten optischen anisotropen Element 54A und dem zweiten optischen anisotropen Element 54B. Im Ergebnis werden gemäß 13 die Fokusorte für den Laserstrahl in Nebenabtastrichtung vor und hinter dem Aufzeichnungsträger F erzeugt. Die beiden Fokusorte für den Laserstrahl in Hauptabtastrichtung werden nur von dem zweiten optischen anisotropen Element 54B erzeugt.
In Abwesenheit von Lithiumniobat gibt es insbesondere zwei Fokusorte, die in einem Abstand von 80 μm in Nebenabtastrichtung erzeugt werden. Wird Lithiumniobat einge fügt, so wird der außerordentliche Strahl an einer Stelle nahe der Kondensorlinse 38 fokussiert, und der ordentliche Strahl wird an einer Stelle entfernt von der Kondensorlinse 38 fokussiert. Diese Fokusorte sind voneinander etwa 40 μm entfernt.
Die obige Kombination aus optischen anisotropen Elementen ermöglicht das Erzeugen zweier Fokusorte in Nebenabtastrichtung an Stellen, die jenen in Hauptabtastrichtung äquivalent sind.
Bei der dritten Ausführungsform können zwei oder mehr optische anisotrope Elemente verwendet werden, um die beiden Fokusorte in ihrer Position einzustellen. Dieses Prinzip läßt sich in einer Situation nutzen, in der notwendige optische anisotrope Elemente sich nicht an allen erforderlichen Stellen in den Strahlverläufen anordnen lassen, weil mehrere optische anisotrope Elemente nur in zugänglichen Strahlwegen angeordnet werden können, um kombiniert zu werden, damit die gewünschten Fokusorte erreicht werden.
Bei der dritten Ausführungsform besitzt das erste optische anisotrope Element 54A aus Kalkspat eine Dicke t1 von 13,82 mm, das zweite optische anisotrope Element 54B aus Lithiumniobat besitzt eine Dicke t2 von 2,4 mm. Die seitliche Vergrößerung m in Nebenabtastrichtung der Zylinderlinse 32 und der Kondensorlinse 38 beträgt 0,29.
Bei der ersten bis dritten Ausführungsform ist das Halbwellenplättchen 29 zwischen der Kollimatorlinse 28 und der Zylinderlinse 30 angeordnet, und es ist mit seiner optischen Achse um 22,5° im Uhrzeigersinn gegenüber der Nebenabtastrichtung – betrachtet von dem Halbleiterlaser LD aus – gekippt. Das so angeordnete und orientierte Halbwellenplättchen 29 wandelt den von dem Halbleiterlaser LD emittierten Laserstrahl L in ein linear polarisiertes Strahlbündel um, welches gegenüber der Nebenabtastrichtung um 45° gedreht ist, was die Möglichkeit bietet, die beiden Fokussierorte für den ordentlichen und den außerordentlichen Strahl als Aufzeichnungsflecken gleicher Strahlintensität zu nutzen. Bei der zweiten und der dritten Ausführungsform nach den 10A, 10B, 11A, 11B, 12A und 12B jedoch kann, weil die beiden optischen anisotropen Elemente verwendet werden, der relative Winkel zwischen dem Halbwellenplättchen 29 und den optischen anisotropen Elementen etwas abweichend gelegt werden im Hinblick auf die Genauigkeit der Position der optischen anisotropen Elemente.
Um den obigen Nachteil zu beseitigen, wird gemäß den 14A und 14B ein Halbwellenplättchen 29 oder ein Viertelwellenplättchen vor dem ersten optischen anisotropen Element 50A angeordnet, und ein Halbwellenplättchen 39 oder ein Viertelwellenplättchen wird zwischen dem ersten optischen anisotropen Element 50A und dem zweiten optischen anisotropen Element 50B angeordnet, um individuell die Strahlintensitäten an den Fokusorten einzustellen, die von dem ersten und dem zweiten optischen anisotropen Element 50A und 50B erzeugt werden. Beispielsweise wird das Halbwellenplättchen 39 oder das Viertelwellenplättchen vor dem zweiten optischen anisotropen Element 50B gedreht, um die Polarisationsrichtung des Laserstrahls L und damit die Strahlintensität am Fokussierort für den ordentlichen Strahl in der Hauptabtastrichtung so einzustellen, daß er der Strahlintensität am Fokussierort für den außerordentlichen Strahl in der Hauptabtastrichtung gleicht. Auf diese Weise läßt sich eine ausreichend stark vergrößerte Schärfentiefe erreichen.
Vierte Ausführungsform:
Eine Bildaufzeichnungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden beschrieben. Jene Teile der Bilderzeugungsvorrichtung der vierten Ausführungsform, die mit solchen der Bilderzeugungsvorrichtung der ersten Ausführungsform identisch sind, tragen gleiche Bezugszeichen und werden im folgenden nicht näher erläutert.
Bei der vierten Ausführungsform ist ein optisches anisotropes Element als Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung in dem Weg eines Laserstrahls angeordnet, der sowohl in Haupt- als auch in Nebenabtastrichtung divergiert oder konvergiert.
15A und 15B zeigen einen Belichtungskopf in der Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung der vierten Ausführungsform der Erfindung. Der in den 15A und 15B gezeigte Belichtungskopf enthält ein optisches anisotropes Element 56, welches aus einem uniaxialen Kristall aus Kalkspat, Lithiumniobat, Quarz oder dergleichen hergestellt ist und als Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung fungiert. Das optische anisotrope Element 56 ist zwischen die Kondensorlinse 38 und die Trommel 14 eingefügt und erstreckt sich mit seiner optischen Achse rechtwinklig zur Zeichnungsebene der 15B (vergleiche das Symbol ⊗ in 15B). Die polarisierte Richtung des Laserstrahls L wird so gewählt, dass die Strahlintensität sich gleichförmig verteilt zwischen den beiden aufeinander senkrecht stehenden Achsen innerhalb von Ebenen in dem optischen anisotropen Element 56, die senkrecht zur optischen Achse verlaufen.
Der Laserstrahl L wird nach dem Durchlauf durch die Kondensorlinse 38 in zwei linear polarisierte Strahlenbündel mit Hilfe des optischen anisotropen Elements 56 separiert. Diese Strahlenbündel werden mit unterschiedlichen Brechungsindizes ne, no gebrochen, so daß sie an zwei Fokussierorten fokussiert werden, und zwar in Haupt- und in Nebenabtastrichtung.
Der Belichtungskopf nach der vierten Ausführungsform unterschiedet sich von dem Belichtungskopf der dritten Ausführungsform dadurch, daß derjenige der vierten Ausführungsform nicht das erste optische anisotrope Element 54A des Belichtungskopfs der dritten Ausführungsform enthält. Deshalb erzeugt der Belichtungskopf der vierten Ausführungsform Fokussierorte an unterschiedlichen Stellen in Haupt- und in Nebenabtastrichtung, wie dies in 13 verdeutlicht ist, indem ausschließlich Lithiumniobat verwendet wird.
Der von dem Halbleiterlaser LD emittierte Laserstrahl L besitzt bei der dritten Ausführungsform eine im wesentlichen quadratische Intensitätsverteilung bezüglich der Nebenabtastrichtung, und es handelt sich um einen gut kohärenten Strahl bezüglich der Hauptabtastrichtung, wie dies in 3 gezeigt ist. Wenn daher der Laserstrahl L bei halbem Maximum gleiche volle Breite auf dem Aufzeichnungsträger F in Haupt- und in Nebenabtastrichtung besitzt, läßt sich der Laserstrahl L als solcher mit ausreichender Tiefenschärfe in Hauptabtastrichtung betrachten, verglichen mit der Nebenabtastrichtung. Anders aus gedrückt: selbst wenn der Fokussierort in Hauptabtastrichtung verlagert wird, läßt sich ein defokussierter Zustand in Hauptabtastrichtung bezüglich der zu erreichenden Tiefenschärfe in Nebenabtastrichtung ignorieren.
Dadurch, daß man das Zentrum zwischen die beiden Fokussierorte in Nebenabtastrichtung bezüglich der normalen Stelle auf dem Aufzeichnungsträger F auf der Trommel 14 einstellt, ist es möglich, eine ausreichende Tiefenschärfe in Nebenabtastrichtung zu erreichen. Die Distanz ΔL zwischen den beiden Fokussierorten läßt sich durch die obige Gleichung (3) bestimmen.
Wenn die Tiefenschärfe in Hauptabtastrichtung erhöht werden kann, dann erfolgt dies nicht notwendiger Weise unter Beschränkung der Strahlform in Nebenabtastrichtung des Laserstrahls L aus dem Halbleiterlaser LD auf die quadratische Form.
Die durch die Gleichung (3) repräsentierte Beziehung wird von der Annahme abgeleitet, daß die beiden Fokussierorte dem Snell'schen Gesetz entsprechen. Wenn die Richtung des Brechungsindex no und die Richtung des Brechungsindex ne innerhalb der Einfallebene des optischen anisotropen Elements 56 gegenüber der genannten Richtung um 90° abweichen, wird einer der Strahlen zu einem außerordentlichen Strahl, der nicht dem Snell'schen Gesetz entspricht. In diesem Fall sind die Gleichungen (1) und (2) nicht erfüllt, jedoch kann der Laserstrahl L an zwei verschiedenen Stellen fokussiert werden, die um eine gewisse Entfernung voneinander entlang der optischen Achse beabstandet sind.
16 bis 18 zeigen Intensitätsverteilungen des Laserstrahls L zu dem Zeitpunkt, zu dem die zentralen Punkte zwischen den beiden Fokussierorten, die von dem optischen anisotropen Element 56 erzeugt werden, voneinander um ΔL = 20 μm, 30 μm, 52 μm beabstandet sind, und zwar jeweils für Abstände ΔZ = 0 μm, 20 μm, 40 μm und 50 μm von dem Aufzeichnungsträger F.
Ein Vergleich zwischen den Strahlintensitätsverteilungen nach den 16 bis 18 und den Strahlintensitätsverteilungen gemäß 8, wo kein optisches anisotropes Element verwendet wird, zeigt, daß dann, wenn der Abstand ΔL zwischen zwei Fokussierorten 20 μm beträgt, die Änderung in der Intensitätsverteilung des Laserstrahls L kleiner ausfällt als bei einer Änderung der Intensitätsverteilung des Laserstrahls L gemäß 8, wie in 16 dargestellt ist, während dann, wenn der Abstand ΔL zwischen den beiden Fokussierorten 52 μm beträgt, die Änderung in der Intensitätsverteilung des Laserstrahls L viel kleiner ist als die Änderung der Intensitätsverteilung des Laserstrahls L gemäß 8, wie aus 18 hervorgeht. Deshalb wird der defokussierte Zustand des erzeugten Bilds aufgrund einer Positionsverlagerung des Aufzeichnungsträgers F in geeigneter Weise unterdrückt.
Wenn die polarisierte Richtung des Laserstrahls L in bezug auf die beiden senkrecht zueinander stehenden Achsen innerhalb der Ebenen, die rechtwinklig zur optischen Achse verlaufen, im wesentlichen ausgeglichen ist, lassen sich die Intensitäten des Laserstrahls L an den Fokussierorten im wesentlichen aneinander angleichen, wodurch eine Intensität Schwankungen aufgrund eines Ladeversatzes des Aufzeichnungsträgers F zusätzlich unterdrückt werden kann. Um die polarisierte Richtung des Laserstrahls L in bezug auf die beiden Achsen im wesentlichen auszugleichen, wenn der Laserstrahl L von dem Halbleiterlaser LD ein linear polarisierter Strahl ist, können die beiden Achsen um 45° in bezug auf die Richtung der linearen Strahlpolarisation gekippt werden.
Wie in den 19A und 19B gezeigt ist, läßt sich, wenn ein Halbwellenplättchen 58 vor dem optischen anisotropen Element 56 angeordnet wird, der auf das Element 56 treffende Laserstrahl L von dem Halbwellenplättchen 58 linear polarisiert werden. Wird vor dem optischen anisotropen Element 56 ein Viertelwellenplättchen angeordnet, so kann der Laserstrahl L kreisförmig polarisiert werden, so daß das optische anisotrope Element 56 in der Lage ist, die polarisierte Richtung des Laserstrahls L in bezug auf die beiden Achsen im wesentlichen gleichmäßig aufzutrennen.
Bei der vierten Ausführungsform werden die beiden Fokussierorte in der Nähe des Aufzeichnungsträgers F erzeugt, um die Tiefenschärfe praktisch zu erhöhen. Allerdings können zur weiteren Vergrößerung der Tiefenschärfe vier Fokussierorte gebildet werden. Bei spielsweise werden zwei optische anisotrope Elemente auf der optischen Achse in Konvergenz- oder Divergenzzonen des Laserstrahls L angeordnet, und jeder der beiden von dem ersten optischen anisotropen Element separierten Laserstrahlen wird von dem zweiten optischen anisotropen Element zusätzlich in zwei Laserstrahlen separiert, um dadurch insgesamt vier Fokussierorte auf der optischen Achse zu erhalten.
20 zeigt eine Intensitätsverteilung des Laserstrahls L zu einem Zeitpunkt, zu dem die Mittelpunkte zwischen den vier Fokussierorten, die voneinander mit einem maximalen Abstand ΔL von 30 μm beabstandet sind, gegenüber dem Aufzeichnungsträger F Abstände von ΔZ = 0 μm, 20 μm, 40 μm und 50 μm aufweisen. Man kann aus der 20 ersehen, daß Änderungen in der Strahlintensitätsverteilung bezüglich des Abstands ΔZ viel kleiner ausfallen als dann, wenn zwei Fokussierstellen erzeugt werden.
Die Prinzipien der vierten Ausführungsform sind auch bei einer Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung 60 anwendbar, die von einem Laserarray LD1 Gebrauch macht, wie dies in 21 gezeigt ist.
Wie in 21 dargestellt, enthält das Laserarray LD1 ein Array (Feld) von Halbleiterlasern entlang der Nebenabtastrichtung gemäß Pfeil Y. Die mehreren Laserstrahlen L von den jeweiligen Halbleiterlasern des Laserarrays LD1 werden von einer Zylinderlinse 64 in Hauptabtastrichtung gemäß Pfeil X fokussiert. Anschließend werden die Laserstrahlen L als Parallelstrahlbündel bezüglich der Nebenabtastrichtung Y einem räumlichen optischen Modulator 66 über eine Kollimatorlinse 64 zugeleitet. Der räumliche optische Modulator 66 dient zum Modulieren des Laserstrahls L mit einem Bildsignal und kann beispielsweise einen Flüssigkristallverschluß enthalten. Die durch den räumlichen optischen Modulator 66 gelaufenen Laserstrahlen L werden von der Kondensorlinse 68, 70 fokussiert und dann an zwei Stellen in der Nähe des Aufzeichnungsträgers F mit Hilfe des optischen anisotropen Elements 56 fokussiert, der sich in Konvergenzzonen des Laserstrahls L befindet. Im Ergebnis wird auf dem Aufzeichnungsträger F von den durch den räumlichen optischen Modulator 66 modulierten Laserstrahlen L ein Bild mit hoher Genauigkeit erzeugt.
22 zeigt eine Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung, in der das optische anisotrope Element 56 nach 21 in Divergenzzonen des Laserstrahls L angeordnet ist. Die in 22 gezeigte Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist ebenfalls in der Lage, auf dem Aufzeichnungsträger F ein hochgenaues Bild zu erzeugen.
Bei der ersten bis vierten Ausführungsform ist das empfindliche Aufzeichnungsmedium F auf der Außenumfangsfläche der Trommel 14 angebracht. Allerdings sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch anwendbar bei einer Bilderzeugungsvorrichtung, in der der Aufzeichnungsträger F auf der Innenumfangsfläche der Trommel 14 angebracht ist, oder bei einer Bilderzeugungsvorrichtung, in der ein flacher Aufzeichnungsträger von einem oder mehreren Laserstrahlen abgetastet wird.
Der Halbleiterlaser LD kann ein Array aus indexgeleiteten Halbleiterlasern entlang der Nebenabtastrichtung sein, es kann auch ein optischer fasergekoppelter Laser, ein Einzel-Transversalmodus-Laser oder dergleichen anstelle des einzel-indexgeführten Halbleiterlasers sein, der einen Laserstrahl L emittiert, der in Nebenabtastrichtung breit ist. Der Aufzeichnungsträger F kann ein wärmeempfindlicher Aufzeichnungsträger, ein photoempfindlicher Aufzeichnungsträger zur Verwendung beim Drucken, ein photoempfindlicher Aufzeichnungsträger zur Verwendung als Druckplatte etc. sein.
Die Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung kann anstatt aus dem uniaxialen Kristall aus einem biaxialen Kristall gefertigt sein, oder es kann sich um ein nicht festes optische anisotropes Element, beispielsweise um Flüssigkristallmaterial handeln.
Das optische anisotrope Element kann eine Antireflexionsbeschichtung auf einer Oberfläche haben, um die Durchlässigkeit für den Laserstrahl L zu steigern.
Obschon gewisse Ausführungsformen der Erfindung hier im einzelnen dargestellt und beschrieben wurden, versteht sich, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne von dem durch die beigefügten Ansprüche bestimmten Schutzumfang abzuweichen.

Claims

Bildaufzeichnungsvorrichtung (10) zum Leiten eines Lichtstrahls (L) zu einem Aufzeichnungsmedium (F) und zum Bewegen des Lichtstrahls und des Aufzeichnungsmediums relativ zueinander, um dadurch das Aufzeichnungsmedium mit dem Lichtstrahl in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung abzutasten und auf dem Aufzeichnungsmedium ein Bild aufzuzeichnen, umfassend: einen Halbleiterlaser (LD, LD1) zum Emittieren eines Laserstrahls; eine Fokussieroptik (16) zum Fokussieren des von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahls in bezug auf das Aufzeichnungsmedium; und eine Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung (40, 50A, 50B, 52A, 52B, 54A, 54B, 56) zum Erzeugen einer Mehrzahl von Fokussierorten in der Nähe des Aufzeichnungsmediums entlang einer optischen Achse des Lichtstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterlaser dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl mit einer im wesentlichen quadratischen Intensitätsverteilung in bezug auf die Nebenabtastrichtung zu erzeugen, um auf dem Aufzeichnungsmedium ein flächenmoduliertes Bild aufzuzeichnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung ein optisch anisotropes Element aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung in einer divergenten oder konvergenten Zone des Laserstrahls liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung mehrere Mehrfachfokussierort-Erzeugungsmittel enthält, die entlang der optischen Achse des Laserstrahls angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung einen uniaxialen Kristall aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend mindestens ein Halbwellenplättchen (29, 39, 58) oder ein Viertelwellenplättchen, angeordnet zwischen der Laserquelle und der Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung Mittel aufweist zum Erzeugen einer Mehrzahl von Fokussierorten in Hauptabtastrichtung oder Nebenabtastrichtung in der Nähe des Aufzeichnungsmediums entlang der optischen Achse des Laserstrahls.
Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend: eine Zylinderlinseneinrichtung (30, 32, 34, 36) zum Divergieren oder Konvergieren des von dem Laser emittierten Laserstrahls in nur eine Richtung von der Hauptabtastrichtung und der Nebenabtastrichtung, wobei die Fokussieroptik aufweist: ein System (38) zum Fokussieren von Komponenten des Laserstrahls in Haupt- und in Nebenabtastrichtung bezüglich des Aufzeichnungsmediums; und wobei die Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung aufweist: ein optisch anisotropes Element (40, 50A, 50B, 52A, 52B, 54A, 54B), angeordnet in einem Weg des Laserstrahls, der von der Zylinderlinseneinrichtung divergiert oder konvergiert wird, wobei das Element in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung verschiedene Brechungsindizes besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Zylinderlinseneinrichtung eine Mehrzahl von Zylinderlinsen aufweist, die zwischen der Laserquelle und der Fokussieroptik angeordnet sind, um den Laserstrahl in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung zu divergieren oder zu konvergieren, wobei das optisch anisotrope Element in einem Weg des Laserstrahls angeordnet ist, der in Hauptabtastrichtung divergiert oder konvergiert, und in einem Weg des Laserstrahls, der in Nebenabtastrichtung divergiert oder konvergiert.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der das optisch anisotrope Element einen uniaxialen Kristall besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, weiterhin umfassend mindestens ein Halbwellenplättchen (29, 39) oder ein Viertelwellenplättchen, das zwischen der Laserquelle und dem optisch anisotropen Element angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, umfassend: eine Zylinderlinse (30, 32, 34, 36) zum Divergieren oder Konvergieren des von der Laserquelle emittierten Laserstrahls in nur eine Richtung von der Hauptabtastrichtung und der Nebenabtastrichtung, wobei die Fokussieroptik ein System zum Fokussieren von Komponenten des Laserstrahls in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung bezüglich des Aufzeichnungsmediums aufweist; und die Mehrfachfokussierort-Erzeugungseinrichtung aufweist: ein erstes optisch anisotropes Element (54A), das in einem Weg des Laserstrahls angeordnet ist, der von der Zylinderlinse divergiert oder konvergiert wird; und ein zweites optisch anisotropes Element (54B), angeordnet in einem Weg des Laserstrahls, welcher von der Fokussieroptik divergiert oder konvergiert wird, wobei das optisch anisotrope Element in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung unterschiedliche Brechungsindizes besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der das optisch anisotrope Element einen uniaxialen Kristall aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, weiterhin umfassend mindestens ein Halbwellenplättchen (29) oder ein Viertelwellenplättchen, das zwischen der Laserquelle und dem optisch anisotropen Element angeordnet ist.