JP2002188903A

JP2002188903A - 並列処理光学距離計

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Publication number: JP2002188903A
Application number: JP2001271793A
Authority: JP
Inventors: Bernard Beier; バイエルベルナルト; Bernd Vosseler; フォッセラーベルント
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2002-07-05
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: DE50108728D1; CN1342921A; EP1186928A2; CA2355000A1; ATE316254T1; US20020027594A1; US6661446B2; JP4884615B2; EP1186928B1; CZ20012830A3; EP1186928A3; HK1045881A1; CN1262885C

Abstract

(57)【要約】【課題】ｎ個（ｎは自然数）の点の位置の、その参照
位置からのずれを迅速に測定する。【解決手段】時間的に同時にまたは並行して、ｎ個の
信号が検出器１０によって生成され、ｎ個の信号の各々
が反射点（Ｐ）の１つに一義的に割り当てられる。生成
された信号は、版の画像付けをする装置においてオート
フォーカス装置を制御するため、または光源の強度制御
をするために使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁放射源と、結
像光学系と、感光性の検出器とを備え、位置情報が強度
信号に変換される、ｎ個（ｎは自然数）の点の位置の、
ｎ個の分離されたその参照位置とのずれを測定する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】平坦または湾曲した版に画像付けするに
は、版露光器においてであれ印刷ユニットまたは印刷機
においてであれ、通常、レーザである光源アレイがしば
しば用いられる。結像光学系の光学軸によって定まる直
線に対して通常直交して位置するアレイによってｎ本の
個々の光線が生成される。これらの光線の、たとえばレ
ーザダイオードなどの光源から対物レンズ光学系によっ
て生成される画点は、数ミリメートル×マイクロメート
ルの面で、通常実質的に１つの平面または直線上にさえ
位置するように、版の上で分散される。この場合の点ま
たは画点とは数学的な点でもあり、多次元の限定された
面でもあると解される。個々の光線の画点は、通常、数
マイクロメートルの直径をもち、数百マイクロメートル
の相互間隔を有している。粉末の微粒子やその他の微粒
子等によって、平坦な面であれ湾曲した面であれ版台が
汚れることで、版がしばしば平坦に当接せず、数ミリメ
ートルの直径をもつ局所的な反りが生じる可能性があ
る。ｎ本の光線すべてについて同一なアレイの結像光学
系も、アレイの個々の結像光学系も、通常は画点の参照
位置が、換言すれば対物レンズ光学系に対して参照間隔
を有する画点の所望の位置が、実質的に１つの平面に位
置するように構成されている。しかしながら反りがある
ために、結像光学系の光学軸で定義される直線に対して
通常直交して位置する、参照位置によって定義される平
面とは別の平面に、個々の光線の画点を位置させること
が必要となる。画像フィールドのこのような個所でも所
望の画像付け結果を得るためには、用いる方法に応じ
て、アレイにおける該当する光源の発光出力を変える
か、あるいは特に参照位置の画点が光源のビームくびれ
である場合には、対象物距離すなわち像距離を変えるこ
とによってであれ結像光学系の主平面をずらすことによ
ってであれ、結像光学系の焦点を移動させることが必要
である。いずれの場合にも、参照位置に対する実際の画
点位置を測定することが必要である。なぜならばこのよ
うな量は、必要な出力変更または結像光学系の必要な変
更を計算するための初期値として必要だからである。通
常、このような種類の距離測定または間隔測定の結果
は、制御信号を生成するために用いられる。制御信号
は、たとえば感光性の検出器の信号の処理に基づいて生
成され、すなわち光度測定に基づいて生成される。光学
距離計は、特にオートフォーカス装置で使用される。

【０００３】米国特許出願明細書４，５４６，４６０に
は、光源としてのレーザと、光を反射する層と、少なく
とも２つの感光性領域を有する光検出器とを備える、光
学系のためのオートフォーカス装置が開示されている。
レーザ光線は対物レンズによって集束されて、光を反射
する層に結像される。この層で反射されたレーザ光は、
対物レンズとその他の光学部品によって、光検出器の表
面に投影される。光学軸に沿って対物レンズを移動させ
ると、レーザ光線が偏向され、光検出器の表面の上に投
影されたパターンが特定の方向に動く。対物レンズが、
光を反射する層に対して、予め規定された距離よりも短
い距離に位置している場合、前記パターンは第１の感光
性領域にある。対物レンズが、予め規定された第２の距
離よりも長い距離のところにある場合、前記パターンは
同じく第１の感光性領域に形成される。対物レンズが、
光を反射する層から、予め規定された第１の距離よりも
長く、かつ予め規定された第２の距離よりも短い距離の
ところにある場合、前記パターンは光検出器の第２の感
光性領域に形成される。パターンの位置の測定に基づい
て、光を反射する層と光学系との距離を推定することが
できる。

【０００４】さらに、対物レンズを移動させることで、
結像光学系の焦点をずらすことが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような種類の装置
の欠点は、参照位置に対する個々の点の位置しか測定で
きず、ただ１つの焦点しか移動させることができないこ
とである。

【０００６】たとえば米国特許出願明細書５，３０２，
９９７には、帰属の光学系に対する自動的な焦点管理と
自動的な露光測定のために用いられるアレイにおける、
測光・距離測定素子の機構が記載されている。この機構
は、中心部に二次元の感光性素子と、そのそれぞれの側
に直線状に配置された、観測視野の中にある複数の感光
性素子とを有している。レンズ系によって画像が前記機
構に投影される。この場合、直線状に配置された感光性
素子は、観測視野の少ない割合の光を受け取り、入射す
る光の強度測定をする役目を果たすのに対し、二次元の
感光性素子は複数の個々の領域でできていて、自動焦点
調節のための信号を生成する役目をする。

【０００７】このような構成の欠点も、同様に、個々の
点の位置しか焦点管理のために利用するこができないこ
とである。感光性素子アレイが強度測定のために使用さ
れるものの、これに対応する信号は自動露光測定にしか
利用されない。

【０００８】特にレーザのアレイのｎ個の光源につい
て、ｎ個の画点の位置の、その参照位置からのずれを測
定するには、ｎ個の画点についての位置解像が可能でな
く、観測視野全体を表す信号しか生成されないため、上
述した装置は適していない。ｎ個のずれ、すなわち距離
を連続的に測定することは、ｎ倍の測定時間を意味して
おり、特に版に画像付けする装置における所望の使用目
的にとっては、受け入れることができない。

【０００９】したがって、本発明の目的は、ｎ個のず
れ、すなわち距離の迅速な測定を可能にする、ｎ個の点
の位置の、ｎ個の分離したその参照位置からのずれを測
定する装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１記
載の特徴を備える装置と、請求項２１記載の方法とによ
って達成される。

【００１１】電磁放射源と、結像光学系と、感光性の検
出器とを備える、ｎ個の点の位置の、分離した参照点と
の差異を測定する本発明による装置では、時間的に同時
にまたは並行して、ｎ個の信号が検出器によって生成さ
れ、ｎ個の信号の各々がｎ個の点の１つに一義的に割り
当てられる。そのために、光源を起点として、適当な結
像光学系によって光がｎ個の点の面に照射され、この光
がｎ個の点の面で部分的に反射される。適当な結像光学
系により、反射された光が感光性の検出器に供給され
る。当たった光の強度に応じて、通常電気の信号が生成
される。有利なことに、それによってｎ個の点または反
射点について、一定の時間内に測定を実施することがで
きる。本発明の装置によって迅速かつ簡単な測定が達成
されるとともに、特に版のための画像付け装置で使用さ
れるアレイで、光源の強度を制御するために、または、
相応の結像光学系や、アレイを備える画像付け装置のた
めの結像光学系の焦点位置を変えるために利用すること
ができる、ｎ個の信号の生成が達成される。このような
種類の装置はコンパクトに具体化することができ、ま
た、電磁放射源は１つしか使用されないないのに、同時
に相応の解像度でｎ個の点または反射点の位置を測定す
ることができるので、同じく低いコストとも結びついて
いる。

【００１２】本発明の目的は、画像付けされるべき版の
起伏の、迅速で位置解像された検出を達成することであ
り、特に、版の起伏に関する情報を、光線または光線の
一領域の、直接的または間接的に検出可能な位置変化に
変換するのに適した装置を提供することである。

【００１３】有利な実施態様では、電磁放射源が、コヒ
ーレントまたはインコヒーレントな放射を発する個別の
電磁放射源であり、その光は結像光学系の一部を通過し
たときに、分離した参照位置からの位置の差異を測定さ
れるべきｎ個の点すべてに当たる。感光性の検出器は、
互いに独立した感光性素子をｎ個有している。互いに独
立したｎ個の感光性素子の各々に、参照位置からの位置
のずれが測定されるべき、正確に１つの点または反射点
が割り当てられる。特にこれは間隔の差異である。換言
すると、ｎ個の点が存在している領域の反射面で光が反
射された後、結像光学系の他の部分による結像は、ｎ個
の点の１つの領域から反射された光が、互いに独立した
ｎ個の感光性素子の１つに一義的に従属するように設定
される。ｎ個の点の１つの位置の、参照位置とのずれ
は、参照位置にある点から反射された、結像光学系を通
る光の光路とは異なる光路が生じることにつながる。つ
まり、位置情報が距離情報に変換される。結像光学系に
は、結像光学系を通る、ｎ個の点の１つにそれぞれ属す
る光路についての距離情報を、光度情報に変換する少な
くとも１つの素子が設けられている。そのために、連続
的に位置依存的なものであれ離散的に位置依存的なもの
であれ、位置依存的な透過性をもつ光学素子を使用する
と格別に有利である。換言すると、ｎ個の点の位置の、
ｎ個の分離された参照位置とのずれを測定する本発明の
装置は、並列処理をする光学距離計とも呼ぶことができ
る。

【００１４】ｎ個の点の位置の、その分離された参照位
置とのずれを測定する本発明の装置は、電磁放射源を起
点として、画像付け装置の光学軸に対して平行に延びる
対称面をもつ結像光学系が利用されることを特徴として
いてよい。その代わりに、結像光学系が、版に対して斜
めに入射する平行調整ビームを検出器に結像する本発明
の装置の特徴を具体化することも有利であり得る。焦点
位置からの、版の個々の領域の偏向に依存して、照明ビ
ームと版との交差点は、空間内でさまざまな位置を占め
ることがある。反射されるビームは、回転対称な部材に
版が装着されている場合、通常胴軸の方向である一方向
の位置情報はそのまま維持され、また、ｎ個の点の位置
によって規定される、これに対して直角な方向の位置情
報が、強度情報に変換されるように結像される。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、本発明の装置の有利な実施形態
を、光路の概略図で示すものである。有利な実施形態で
は、光源１はダイオードレーザである。この光源１から
出た光は、有利には非回転対称で非球形の光学素子、た
とえば円柱レンズを有する第１の結像光学系２によって
レーザビーム３に変換される。このレーザビーム３の幅
は、ここには図示しない画像付け装置、典型的にはダイ
オードレーザアレイの、ここでは４個であるｎ個の画点
Ｐによって規定される書き込み面を覆い、レーザビーム
３の高さは、伝搬に沿ったレーザの発散を無視できるよ
うに選択されている。このレーザビーム３は、ここでは
円柱レンズ４である対物レンズ光学系によって軸線から
外れて版５の上に集束されるので、版の上では細い光カ
ーペット６が結像される。図１には平坦な版が示されて
いるが、普遍性を制限することなく、マクロに湾曲され
た表面をもつ版であってもよく、マクロないし局所的に
は、本発明の装置の結像にとってこのような湾曲は無視
することができる。つまりある点のレーザのずれは、特
に参照平面に対する間隔のずれである。光カーペット６
の幅は、画像付け装置のｎ個の画点ｐによって規定され
る、版５の上の書き込み面の幅に対応している。版５か
ら反射された光は、対物レンズ光学系４によって平行調
整されて、レーザビーム７に変換される。レーザビーム
７は、位置に依存した透過性をもつ光学素子、有利には
グレーウェッジ８に当たる。グレーウェッジ８は、結像
系の光学軸ＯＡとの間隔に応じた透過性を有しており、
通常、短い間隔に対する透過性のほうが長い間隔に対す
る透過性よりも大きい。この光学素子については、光の
入射時または射出時における屈折を無視することができ
る。透過され、場合により強度を弱められた光は、集束
をさせる光学系、ここでは円柱レンズ９によって、感光
性の検出器１０に集束される。有利な実施形態では、感
光性の検出器１０はｎ個のフォトダイオード１１を有し
ている。

【００１７】版５の上の光カーペット６は、本装置を作
動させるとき、画像付け装置の光源のｎ個の画点の、空
間的に分離した個所に位置していてもよい。この場合、
版５は相対的に可動なので、版の面の点は当初、ｎ個の
画点で規定される面の寸法を有している光カーペット６
に含まれ、次いで、画像付け装置のｎ個の画点Ｐの面に
含まれるようになる。並行移動、または回転のパラメー
タは既知なので、先行する測定に基づいて、画像付けの
ときに存在している最新の間隔を推定することができ
る。

【００１８】図１に示す幾何学配置は、本発明の１つの
有利な実施形態にすぎない。別の光学素子を、有利には
特にビーム整形のために付け加えることも考えられる。
この場合には反射をする光学素子がよいことが判明して
いる。

【００１９】図２は、版、したがって反射点の位置の相
異が、本発明の装置によってどのようにして異なる光路
につながるかを説明するための概略図を示している。話
を単純化するために、普遍性を制限することなく、本発
明の装置のサジタル断面、すなわち光断面６によって規
定される直線に対して垂直な断面だけを示している。光
線２１は、左から来て光学軸２２と平行に伝搬する。レ
ンズ２３によって、光線２１は光学軸２２の方に向かっ
て屈折する。作業点または参照位置としては、平面２５
と光学軸２２の交点が考えられる。光線２１がメリジオ
ナル方向とサジタル方向で異なる半軸を有している一般
的なケースでは、平面２５に光カーペット２４が生じ
る。平面２５で反射された光は、レンズ２３によって、
光学軸２２と平行に伝搬するビーム２６に再び変換され
る。レンズ２３で屈折された光線２１は、レンズ２３と
参照平面２５の間に位置する平面２７と光カーペット２
８で交わる。光カーペット２８で反射された光はレンズ
２３によって、光学軸２２に沿って平行に伝搬するビー
ム２９に変換される。光学軸に対するビーム２９の間隔
は、ビーム２６の間隔よりも短い。平面２５よりもさら
にレンズ２３から遠く離れて位置する平面２１０とは、
レンズ２３で屈折された光線２１が光カーペット２１１
で交わる。光カーペット２１１から出ていく光はレンズ
２３によって、光学軸２２に沿って平行に伝搬するビー
ム２１２に変換される。光学軸に対するビーム２１２の
間隔は、ビーム２６の間隔よりも大きい。図２からわか
るように、図示した構成では、参照平面２５の前後にあ
る平面の位置、したがって間隔が、各平面で反射された
光が変換されて結像光学系から出ていく平行ビームから
光学軸２２までの間隔と、関数の関係にある。換言すれ
ば、参照平面２５に対する平面２７または２１０の位置
情報が、平行なビーム２６，２９、および２１２の間隔
という距離情報に変換される。このような距離情報は、
光学軸２２との間隔に応じた透過性を有している光学素
子２１３によって、ビーム２６，２９および２１２の光
度としてコーディングされる。たとえば位置に応じた透
過性２１３をもつ光学素子を通過した後、有利なことに
光線２１４は光線２１５よりも低い強度を有しており、
光線２１５は光線２１６よりも低い強度を有している。
換言すれば、光学軸に対する平行ビームの位置に含まれ
ている距離情報が強度情報に変換されるので、光線２１
４，２１５、および２１６を、ここには図示しない結像
光学系によって、ここには図示しない検出器に投影する
ことができ、その際反射平面の位置に関する情報はその
まま維持される。

【００２０】図１に示す本発明の装置の有利な実施形態
によって、図２を参照して説明した、位置から距離を経
て強度になる情報変換が、ｎ個の点Ｐすべてについて並
列に実行される。そのために図１の光学結像系は、サジ
タル方向とメリジオナル方向で異なる半軸を有する光カ
ーペット６を版５の上に生成する結像光学系である。こ
のとき光カーペット６の面は、画像付け装置のｎ個の画
点Ｐによって規定される面を覆う。光カーペット６で反
射された光は、結像光学系によって検出器面１０に投影
され、これらの面の個々の部分がそれぞれｎ個のフォト
ダイオード１１の各々に割り当てられる。換言すると、
検出器では、光断面６の投影された画像が少なくともｎ
個の部分に離散させられて、ｎ個の点のうちそれぞれ２
つが位置する個々の領域の間で判別が行われる。このと
き各々の部分に、画像付け装置の光源のｎ個の画点Ｐの
１つが一義的に割り当てられる。つまり時間的に実質的
に同時に、すなわち特に検出器の応答挙動の範囲内で同
時にまたは並行して、信号が検出器によって生成され、
このときｎ個の信号の各々に、ｎ個の点の１つが一義的
に割り当てられる。そこで、光断面６の各部分が対物レ
ンズ光学系４に対して異なる距離を有していると、換言
すれば、位置が参照平面の位置と異なっている平面で反
射が行われると、本発明の装置の内部でこの部分に、関
数関係にある相応の強度情報が割り当てられる。このよ
うにして、並列処理の光学距離測定が可能となる。

【００２１】図３は、本発明による装置の有利な発展例
を示している。図３には、版で反射された光の強度を測
定する役目をする追加の光学素子を備える本発明の装置
が概略的に示されている。図３はまず、すでに図１で説
明した部材１から１１を示している。さらに、レーザビ
ーム７の光路には光線１３を分岐させるビームスプリッ
タ１２が組み込まれている。この光線１３は、円柱レン
ズ１４によってさらに別の感光性の検出器１５に結像さ
れる。この感光性の検出器１５は、ｎ個のフォトダイオ
ード１６を有している。ビームスプリッタ１２は、透過
ビームと反射ビームの間の任意の既知の分割比率を有し
ていてよい。この構成で重要な点は、対物レンズ光学系
４に対する版５の位置に関わりなく、したがって、反射
されたビームの異なる光路につながる光断面６の位置に
関わりなく、ビームスプリッタ１２の分割比率と、光源
１から放射される光の既知の強度とに基づいて、特定の
反射された強度、つまり光線７の強度を求めることがで
きることである。対応するフォトダイオード１１および
１６の強度信号の商を求めることで、特に光源１の最新
の光出力に依存する、反射ビームの現在の出力に関わり
ない制御信号を、感光性の検出器１０の信号から生成す
ることができる。

【００２２】図４には、空間軸からの間隔に応じて段階
的な透過性をもつ光学素子を備える、本発明の装置の別
の有利な実施形態が概略的に示されている。０と１の段
階的な透過性が格別に有利である。このような種類の透
過性を利用するために、光線７は、参照位置にある版５
の光断面６に当たって反射したときに、光線の半分が透
過段階０によってフェードアウトされるように広げられ
る。反射平面の位置の距離は、すでに述べたように、反
射された平行ビームの位置情報に変換される。つまり光
学軸ＯＡに対する、反射された平行ビームの間隔に応じ
て、透過段階０によって光線全体の多くの割合がフェー
ドアウトされたり、少ない割合がフェードアウトされた
りする。このようにして、強度情報が光線に含まれるこ
とになる。透過された光はすべて検出器に投影され、す
なわち集束されるので、縁部での屈折や、フレネル積分
に基づく強度変調など、コヒーレントな光の場合におけ
るコヒーレント効果は無視することができる。

【００２３】位置に応じた透過性をもつ光学素子が、段
階的な透過特性、ないしは空間的に狭い領域で変化する
透過特性を有しているか（たとえば透過性の部分と非透
過性の部分の間の移行領域が狭いナイフエッジや、片側
をコーティングした鏡）、それとも移行領域が広いグレ
ーウェッジを含んでいるかに応じて、版を照明する光断
面の高さを選択することができる。ナイフエッジの場
合、光断面は、版が最大に偏向したときでもナイフエッ
ジが光断面の画像を検出平面で分割する程度の高さ、す
なわち常に１％から９９％の間で透過する程度の高さで
あるのが望ましい。グレーウェッジの場合、照明ビーム
は、常にすべての光断面がグレーウェッジを通り、グレ
ーウェッジの位置をできるだけ正確にグレー値によって
決定することができるように、小さい高さを有していて
よい。

【００２４】光源１としてはあらゆる型式のレーザを使
用することができ、有利な実施形態ではダイオードレー
ザまたは固体レーザである。あるいは、コヒーレントで
ない光の光源を使用することもできる。光放射の波長
は、版によって良好に反射されるのが好ましい。有利な
実施形態では、波長は赤色のスペクトル領域にあり、た
とえば６７０ｎｍである。通常は連続波動作でレーザを
使用する。しかしながら、他の好ましくない反射に対す
る不感性を高めるためには、パルス動作が好ましい。

【００２５】各図面に示す、結像光学系の概略的な接続
図と幾何学構成は、光線３の有利なビーム整形をするた
めに、球面レンズ、非球面レンズ、アナモフィックなプ
リズムや鏡など、別の光学素子を追加することもでき
る。

【００２６】本発明の有利な発展例では、制御信号が、
ｎ個の光検出器で測定された強度の合計から算出された
平均値に分解される。この平均値は、画像付け装置の焦
点線の移動のための全体的な制御値として用いられる。
個々のフォトダイオードの制御信号と平均値の差は、画
像付け装置のレーザアレイの個々のレーザに対する制御
信号としての役目を果たす。

【００２７】上記に代わる他の実施形態では、感光性の
検出器におけるフォトダイオードの数が、画像付け装置
のレーザビームの数より少なくてよい。この場合、特定
のフォトダイオードに入射する強度に基づいて生成され
た制御信号は、相並んで位置する複数のレーザビームに
対して、制御信号としての役目をする。感光性の検出器
におけるフォトダイオードの数が、画像付け装置のレー
ザビームの数よりも多いときは、隣接するフォトダイオ
ードの複数の制御信号のたとえば平均値を、レーザビー
ムのために用いることができる。つまり、レーザ断面の
画像のすでに述べたような離散化は、画像付け装置の光
源の数ｎによって設定される数より多くても少なくても
よい。

【００２８】本発明の有利な発展例では、微小光学部品
が使用される。たとえば集束をする円柱レンズ９および
１４は、複数の光学部品で構成されていてよく、レンズ
のアレイを有していてよい。

【００２９】有利には、本発明の装置の感光性の検出器
に、画像付け装置のレーザ光線が入射するのを防ぐため
に、並列処理の光学距離計で反射点を生成する役目をす
る光源１の波長だけを透過させる、相応の光学帯域フィ
ルタが設けられる。本発明の上記に代わる実施形態で
は、これはフォトセル、フォトマルチプライヤ、または
電荷結合ディスプレイ（ＣＣＤ）などを有する感光性の
検出器である。

【００３０】このような種類の本発明の装置は、版の画
像付け装置とは別個に作られていてよく、あるいは画像
付け装置と全体的または部分的に一体化されていてもよ
い。換言すれば、画像付け装置と本発明の装置の結像光
学系の部品は共用することができる。

【００３１】図５には、本発明の装置の上記に代わる実
施形態の光路の図面が概略的に示されている。デカルト
座標ｘ，ｙおよびｚを有する座標系５０２は、一例とし
て、いわゆるアウトドラム型版露光器またはダイレクト
イメージング印刷機で、胴５０４の位置を表している。
このとき胴軸５０５はｘ方向にあり、ｚ方向は、画像付
け光源５２２から伝搬する光が、胴５０４に取付けられ
ている版５１０当たるときの光学軸によって規定され、
ｙ方向は、ｘ方向とｙ方向に対して垂直な第３の空間方
向を表している。通常、たとえばレーザである光源５０
８の平行調整ビームである照明ビーム５０６は、円柱対
称な光学系５０７によって版５１０に結像される。照明
ビーム５０６の投影は、版５１０の上に光カーペット５
０９を形成する。この光カーペット５０９は、有利には
長方形の、できるだけ均質に照明される領域であって、
その幅は検出されるべき領域の幅に対応している。有利
には、照明ビーム５０６は４５°の角度で版５１０に当
たり、その入射方向に対して直角に反射される。光カー
ペット５０９は、中間光学系５１１によって変換平面５
１４に結像される。この変換平面５１４には、位置に応
じた透過性をもつ光学素子がある。これに続いて、さら
に別の結像光学系５１９によって、感光性の検出器５２
０への集束が行われる。さらに、有利な発展例では、図
５に示すように、ビームスプリッタ５１２が変換平面５
１４の手前で光路に挿入されている。同一の光路５１６
では、結像光学系５１７によって光の一部が感光性の検
出器５１８に分岐される。

【００３２】図６は、光カーペットが反射線として版の
上でどのように生成され、位置情報が、反射された光の
距離情報にどのように変換されるかを説明するための概
略的な図である。図６は、ここでは一例として４５°の
角度で版に当たり、入射方向に対して実質的に直角に反
射される照明ビーム６０１を示している。版は、ｚ方
向、すなわち法線方向６０３に異なる位置を有すること
ができる。第１の位置の版６０８では第1の交線６０２
が生成され、版６０９の第2の位置では第２の交線６０
４が生成され、版６０８の第３の位置では第３の交線６
０６が生成される。一例として図６では、照明ビーム６
０１の交線６０４がビーム６１２として反射される位置
に版６０８がある状況が図示されている。版６０８がな
ければ、このビームは照明ビーム６０５として続いてい
くはずである。一例として図示した３本の交線６０２，
６０４および６０６は、１つの線平面６１０に位置して
いる。換言すると、版６０８がその位置をｚ方向、すな
わち法線方向６０３に変えると、交線６０２，６０４、
または６０６の考えられる位置は、照明ビームの入射方
向と、交線のうちの１本、たとえば第2の交線６０４と
によって規定される平面を空間内に形成する。

【００３３】図７を参照しながら、本発明の装置におけ
る位置情報から強度情報への変化について概略的な図面
で説明する。図７は、版７０１の上で光断面７０２がど
のように位置しているかを模式的に示している。矢印で
図示している反射変換によって、光断面７０２の位置
が、線平面７０５で反射されたビーム７０４の距離情報
に変換される。結像変換７０６は、この情報を変換平面
７０７に画像スポット７０８として伝達する。変換平面
７０７は、位置に応じた透過性をもつ光学素子７０９を
有している。この光学素子７０９は、感光性の検出器７
１２のフォトダイオード７１３上の検出平面７１１で特
定の光強度が測定されるように、強度変換を引き起こ
す。信号変換７１４は、個々のフォトダイオード７１３
の測定に応じて明度信号７１５を生成するために行われ
る。それにより、光断面の内部の個々の領域についての
信号７１６が、位置の関数として生成される。そして明
度信号７１５に含まれる情報は、画像付けビームの光学
パラメータを版の起伏に適合させる装置に、制御信号と
して直列または並列に伝達される。

【００３４】図８は、光カーペットの後に配置される結
像光学系の部品の一実施形態で、光路の図面を模式的に
示している。図８（ａ）にはｙｚ平面の断面図が示され
ており、それに対して図８（ｂ）にはｘ座標に沿った断
面図が示されている。図８（ａ）には、版８０１の第1
の位置と、版８０３の第2の位置と、第1の反射点８１２
と第2および反射点８１４の２つの交点を有する線平面
８０２とが示されている。有利には球面レンズである回
転対称な結像光学系８０４によって、第1の反射点８１
２と第2の反射点８１４が変換平面８０６に結像され
る。この変換平面８０６には、位置に応じた透過性をも
つ光学素子がある。ここから、さらに別の回転対称な結
像光学系によって感光性の検出器８１０への結像が行わ
れ、このとき、第１の反射点８１２には第１の検出点８
１６、第２の反射点８１４には第３の検出点８２０がそ
れぞれ割り当てられる。図８（ｂ）は、第１の検出点８
１６と第２の検出点８１８とを有するｘ座標に沿った断
面図で、上記に代わる状況を示している。

【００３５】図９は、本発明の上記に代わる実施形態の
有利な第１発展例の概略的な図面を示している。図９
（ａ）はｙｚ平面の断面図であり、図９（ｂ）には、ｘ
軸に沿った断面図の状況が示されている。版の表面は、
第１の位置９０１にあるときには第１の反射点９１４で
線平面９０２と交わるのに対し、版の表面が第２の位置
９０３にいるときには、第２の反射点９１６で線平面９
０２と交わる。第１の反射点９１４と第２の反射点９１
６は、第１の円柱対称な結像光学系８９４と第２の円柱
対称な結像光学系９０８とで構成される少なくとも２部
分からなる結像光学系によって、位置に応じた透過性を
もつ光学部材がある変換平面９１０に結像される。この
とき、第１の円柱対称な結像光学系９０４と第２の円柱
対称な結像光学系９０８は、実質的に互いに直交する対
称軸を有している。第３の円柱対称な結像光学系９１２
によって、第１の反射点９１４は第１の検出点９１８に
結像され、それに対して第２の反射点９１６は第２の検
出点９２０に結像され、図９のうち図９（ａ）の図面に
はこれらの点が隣り合って並んでいる。図９のうちの図
９（ｂ）は、ｘ方向の断面図によって、結像がｘ方向と
ｙｚ方向とでどのように互いに分離されるかを示してい
る。第１の反射点９１４からこの方向に位置するビーム
は、第１の円柱対称な結像光学系９０４によって影響を
受けて、第１の検出点９１８に結像される。それに応じ
て第２の反射点９１６を起点とする光は、第１の円柱対
称な結像光学系９０４によって第２の検出点９２０に結
像される。

【００３６】図１０は、本発明の上記に代わる実施形態
の有利な第２発展例の概略的な図面を示している。図１
０のうち図１０（ａ）にはｙｚ平面の断面図が示されて
いるのに対し、図１０のうち図１０（ｂ）にはｘ方向の
断面図が示されている。版の表面は、第１の位置１００
１にあるときには第１の反射点１０１４で線平面１００
２と交わるのに対し、版の表面は第２の位置１００３に
いるときには、第２の反射点１０１６で線平面１００２
と交わる。第１の反射点１０１４と第２の反射点１０１
６は、円柱対称な結像光学系１００４によって、変換平
面１００６に結像される。この結像光学系１００４に
は、位置に応じた透過性をもつ光学素子がある。そこか
ら、第１の円柱対称な結像光学系１００８と第２の円柱
対称な結像光学系１０１０とで構成され、それぞれの対
称軸が実質的に互いに直交する、少なくとも２つの部分
を有する結像光学系によって、検出平面１０１２に結像
される。第１の反射点１０１４に対応する検出点１０１
８と、第２の反射点１０１６に対応する第２の検出点１
０２０は、この平面で一緒になる。図１０のうちの図１
０（ｂ）には、直交方向すなわちｘ方向の断面図が示さ
れている。第１の反射点１０１４と第２の反射点１０１
６は、回転対称な結像光学系１００４によって、変換平
面１００６に結像される。そこを起点として、第１の円
柱対称な結像光学系１００８は、第１の検出点１０１８
への第１の反射点１０１４の結像と、第２の検出点１０
２０への第２の反射点１０１６の結像とを引き起こす。

【００３７】このような種類の本発明による装置は、版
露光器のみならず、特にダイレクトイメージング印刷ユ
ニットや印刷機など、印刷ユニットや印刷機でも使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の有利な実施形態を通る光路を示
す概略図である。

【図２】本発明の装置の有利な実施形態によって、反射
点の位置の差異がどのようにして異なる光路につながる
かを説明するための概略図である。

【図３】反射された光の強度を測定するための追加的な
装置を備える、本発明の装置の有利な実施形態を示す概
略図である。

【図４】空間位置に応じて段階的な透過性をもつ光学素
子を備える、本発明の装置の別の有利な実施形態を示す
概略図である。

【図５】斜めに入射する平行調整された照明ビームを備
える、本発明の装置の別の実施形態による光路を示す概
略図である。

【図６】版の上の反射線としての光カーペットの生成を
示す概略図である。

【図７】本発明の装置における位置情報から強度情報へ
の変換を説明するための概略図である。

【図８】光カーペットの後に配置された結像光学系の部
分における、本発明の装置の別の実施形態の光路を示す
概略図である。

【図９】本発明の装置の別の実施形態の有利な第１の発
展例を示す概略図である。

【図１０】本発明の装置の別の実施形態の有利な第２の
発展例を示す概略図である。

【符号の説明】

１光源２結像光学系３レーザビーム４円柱レンズ５版６光カーペット７レーザビーム８グレーウェッジ９円柱レンズ１０感光性の検出器１１フォトダイオード１２ビームスプリッタ１３光線１４円柱レンズ１５感光性の検出器１６フォトダイオード２１光線２２光学軸２３レンズ２４光カーペット２５平面２６ビーム２７平面２８光カーペット２９ビーム２１１光カーペット２１２ビーム２１３位置に応じた変換２１４光線２１５光線２１６光線５０２座標系５０４胴５０５回転軸５０６照明ビーム５０９光カーペット５１０版５１１中間光学系５１４変換平面５１６光路５１７結像光学系５１８感光性の検出器５１９結像光学系５２０感光性の検出器６０１，６０５照明ビーム６０３法線６０２，６０４，６０６交線６０８，６０９版７０１版７０２光断面７０４ビーム７０５線平面７０６結像変換７０７変換平面７０８画像スポット７０９位置依存的な変換７１０強度変換７１１検出平面７１２感光性の検出器７１３フォトダイオード７１４信号変換７１５明度信号７１６信号８０１版８０２線平面８０４結像光学系８０６変換平面８１０感光性の検出器８１２，８１４反射点８１６，８１８，８２０検出点９０１第１の位置９０２線平面９０３第２の位置９１０変換平面９１２結像光学系９１４，９１６反射点９１８，９２０検出点１００１第１の位置１００２線平面１００３第２の位置１００４結像光学系１０１４，１０１６反射点１００８，１０１０結像光学系１０１４，１０１６反射点１０１８，１０２０検出点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390009232 Ｋｕｒｆｕｅｒｓｔｅｎ−Ａｎｌａｇｅ 52−60，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，ＦｅｄｅｒａｌＲｅｐｕｂｌｉｃｏｆＧｅｒｍａｎｙ (72)発明者ベルントフォッセラードイツ連邦共和国 69120 ハイデルベルクハントシューシャイメルラントシュトラーセ 36 Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA03 DD10 FF44 GG06 HH12 JJ17 JJ18 JJ25 LL08 LL21 LL46 2F112 AA08 BA05 CA12 CA20 DA06 DA26 DA28 DA40 EA05 FA41 2H044 AJ06 AJ07 2H051 AA00 BB27 CC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁放射源（１）と、結像光学系（２，
４，９）と、感光性の検出器（１０）とを備え、位置情
報が強度信号に変換される、ｎ個（ｎは自然数）の点
（Ｐ）の位置の、ｎ個の分離されたその参照位置とのず
れを測定する装置において、時間的に実質的に同時にまたは並行して、ｎ個の信号が
前記検出器（１０）によって生成され、ｎ個の信号の各
々がｎ個の点（Ｐ）の１つに一義的に割り当てられるこ
とを特徴とする、ｎ個の点の位置の、ｎ個の分離された
その参照位置とのずれを測定する装置。
【請求項２】前記電磁放射源（１）が個別の放射源で
あり、その光は前記結像光学系（２，４）の一部を通過
するときに、ｎ個の点（Ｐ）のすべての個所に当たる光
断面（６）を形成する、請求項１記載の装置。
【請求項３】ｎ個の点が実質的に１つの平面または１
本の直線上に位置している、請求項１または２記載の装
置。
【請求項４】前記結像光学系（２，４，９）が非球面
の光学素子を有している、請求項１から３のいずれか１
項記載の装置。
【請求項５】前記感光性の検出器（１０）が、互いに
独立した複数の感光性素子（１１）でできている、請求
項１から４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】前記感光性素子（１１）がフォトダイオ
ード、フォトセル、フォトマルチプライヤ、または電荷
結合ディスプレイ（ＣＣＤ）である、請求項５記載の装
置。
【請求項７】互いに独立したｎ個の感光性素子（１
１）の少なくとも２つに対して、正確かつ一義的に、ｎ
個の点のうち少なくとも２つが割り当てられている、請
求項５または６記載の装置。
【請求項８】前記放射源（１）が少なくとも１つの赤
外線波長または可視波長を放出する、請求項１から７の
いずれか１項記載の装置。
【請求項９】ｎ個の点の少なくとも１つのその参照位
置とのずれが、一義的な関連性で、参照位置にある前記
点（Ｐ）から反射された、前記結像光学系（４，９）を
通る光の光路とは異なる光路につながり、この場合に位
置情報が距離情報に変換される、請求項１から８のいず
れか１項記載の装置。
【請求項１０】光の距離情報を前記結像光学系によっ
て光度情報に変換する、前記結像光学系の少なくとも１
つの素子（８）が設けられている、請求項９記載の装
置。
【請求項１１】前記結像光学系がグレーウェッジ
（８）またはエッジ（８）を有している、請求項１０記
載の装置。
【請求項１２】光カーペット（６，５０９）の後に配
置された前記結像光学系の部品が、互いに実質的に直交
する円柱対称な対称軸をもつ２つの光学素子（９０４，
９０８）を有している、請求項１から１１のいずれか１
項記載の装置。
【請求項１３】位置に応じた透過性をもつ光学素子が
設けられた変換平面（１００６）で中間画像が生成され
る、請求項１から１１のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】前記結像光学系が反射後の光路に少な
くとも１つのビームスプリッタ（１２）を有している、
請求項１から１３のいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】独立した複数の感光性素子（１１）を
もつ少なくとも１つの別の感光性の検出器（１０）が設
けられており、互いに独立した前記素子の各々に、ｎ個
の点（Ｐ）の少なくとも１つの点、またはちょうど１つ
の点が割り当てられている、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】距離計において、請求項１から１５の
いずれか１項記載の装置を有していることを特徴とする
距離計。
【請求項１７】個々に制御可能なｎ個のレーザと、互
いに独立した結像光学系と、個々に制御可能なｎ個（ｎ
は自然数）のレーザの少なくとも２つについて独立して
焦点移動を可能にするオートフォーカスシステムとを備
える画像付け装置において、請求項１６記載の距離計の測定結果の関数で制御される
ことを特徴とするオートフォーカスシステム。
【請求項１８】版露光器において、請求項１７記載の
画像付け装置を少なくとも１つの有していることを特徴
とする版露光器。
【請求項１９】印刷ユニットにおいて、請求項１７記
載の画像付け装置を有していることを特徴とする印刷ユ
ニット。
【請求項２０】印刷機において、請求項１９記載の印
刷ユニットを少なくとも１つ有していることを特徴とす
る印刷機。
【請求項２１】ｎ個（ｎは自然数）の点（Ｐ）の位置
の、ｎ個のその参照点とのずれを測定する方法であっ
て、ｎ個の点（Ｐ）のそれぞれを電磁放射で照明するステッ
プと、点（Ｐ）の位置情報を光放射の距離情報に変換するステ
ップと、前記位置情報を強度情報に変換するステップと、ｎ個の点（Ｐ）の少なくとも２つから反射された光を弁
別しながら検出するステップを有する方法において、前記ステップが時間的に同時にまたは並行して、ｎ個の
点（Ｐ）すべてについて行われることを特徴とする、ｎ
個の点の位置の、そのｎ個の参照点とのずれを測定する
方法。
【請求項２２】ｎ個の点（Ｐ）の少なくとも１つにつ
いて、反射された電磁放射の瞬間の強度を測定するステ
ップをさらに有する、ｎ個の点（Ｐ）の位置の、その参
照点とのずれを測定する請求項２１記載の方法におい
て、検出器の対応する感光性素子で測定された反射光の強度
と、反射された電磁放射の瞬間の強度との比較を行うこ
とを特徴とする、ｎ個の点（Ｐ）の位置の、その参照点
とのずれを測定する方法。