DE69714301T2

DE69714301T2 - Beleuchterungsverfahren und vorrichtung fuer photosensibele materialen

Info

Publication number: DE69714301T2
Application number: DE69714301T
Authority: DE
Inventors: Peter Ballegaard; Niels Buus; Marianne Hyldahl
Original assignee: Esko Graphics AS
Current assignee: Esko Graphics AS
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2017-05-08
Also published as: WO1997042596A1; AU2764097A; AU2764197A; EP0976098B1; IL126854A0; WO1997042595A1; US6356342B1; CA2253623A1; ATE221226T1; IL126854A; DE69714301D1; EP0976098A1; JP2001510582A

Description

Technisches Sachgebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Belichten von lichtempfindlichen Materialien, wie im einleitenden Teil des Anspruches 1 angegeben, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wie im einleitenden Teil des Anspruches 13 angegeben.
EP 0 589 652 A beschreibt ein sogenanntes Rasterabtastsystem (ROS) mit einem Drehspiegel, wobei ein polygonaler Drehspiegel ein "Bündel" Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen reflektiert. Die Laserstrahlen befinden sich sehr dicht beieinander (10 um), jedoch immer noch senkrecht zur Drehachse des Polygons (schnelle Abtastrichtung) räumlich getrennt, und sie werden mittels optischer Bilder auf optische Pfade zu den zugehörigen Fotoempfängern aufgeteilt.
Diese räumliche Trennung ist jedoch in verschiedenerlei Zusammenhängen problematisch, da der mechanische Aufbau des optischen Systems unabänderlich eine gesteigerte Komplexität aufweist und im schlimmsten Falle eine Verschlechterung der Genauigkeit und der möglichen Belichtungsauflösung mit sich bringt.
Die US Patentschrift Nr. 4 962 312 offenbart einen Mehrstationendrucker, bei dem eine Mehrzahl Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen zu einem Strahl mittels eines Lichtteilers gebündelt und dann über ein Polygon in Abhängigkeit der Wellenlängen der Lichtstrahlen an die Stationen des Druckers geleitet wird.
Ein schwerwiegender Nachteil dieses Systems besteht jedoch darin, daß es schwierig sein kann, durch Verwendung von Lichtteilern per se die notwendigen zusammenfallenden optischen Achsen zu erlangen. Das hat die zusätzliche Folge, daß das System teuerer und komplexer wird, wenn ein vernünftiges Ergebnis gewünscht wird.
Ein weiterer Nachteil dieses Aufbaus besteht darin, daß die Lichtstrahlen entscheidend durch Temperaturgradienten, Turbulenz etc. beeinträchtigt werden können.

Zusammenfassung der Erfindung

Wenn, wie in Anspruch 1 aufgeführt, wenigstens eine zusätzliche Lichtquelle einen zusätzlichen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge λx erzeugt, die von λ&sub1; unterschiedlich ist, wobei dieser zusätzliche Lichtstrahl mit der Wellenlänge λx über das Eingangsende des optischen Systems zum Ausgangsende des optischen Systems geleitet wird, so daß er geometrisch koinzident mit dem ersten Lichtstrahl am Ausgangsende des optischen Systems ist, wobei der zusätzliche Lichtstrahl von dort an einen zusätzlichen Belichtungspunkt auf dem lichtempfindlichen Material in Abhängigkeit von λx oder der gegenseitigen Differenz zwischen den Wellenlängen Δλ geleitet wird, wobei das Licht vollständig oder teilweise von dem Eingangsende des optischen Systems über einen oder mehrere Lichtleiter, vorzugsweise optische Fasern, zum Ausgangsende des optischen Systems geleitet wird, ist es möglich, die Belichtungsrate zu optimieren, da die notwendige mechanische Bewegung zwischen Ausgangsende und Belichtungspunkt auf ein Minimum reduziert werden kann. Es sei darüber hinaus darauf hingewiesen, daß das Verfahren der Beschaffenheit und Geschwindigkeit der gegenseitigen Bewegung in einfacher Weise angepaßt werden kann, wodurch es ermöglicht wird, daß das Verfahren in derselben Vorrichtung mit unterschiedlicher Auflösung durchgeführt werden kann, da der Abstand zwischen dem ersten Belichtungspunkt und dem/n zusätzlichen Belichtungspunkt oder -punkten eingestellt werden kann, zum Beispiel durch Verändern der Wellenlängen der Lichtquellen. Das Verfahren ist damit außerordentlich flexibel und kann vielen Anwendungsfallen ohne komplizierte mechanische oder elektronische Maßnahmen angepaßt werden.
Die Erfindung ist somit dadurch einzigartig, daß Licht verschiedener Wellenlängen in optimaler Weise in einem Lichtleiter oder zum Beispiel einer optischen Faser zu einem geometrisch koinzidenten Lichtstrahl gemischt werden kann, wodurch eine nachfolgende Trennung leichter gemacht wird.
Die Verwendung eines Ausgangsendes in Form eines Lichtleiters, zum Beispiel einer optischen Faser, ermöglicht darüber hinaus eine leichtere Einstellung des Aus gangsendes relativ zu dem optischen Drehelement, da, physisch gesehen, ein Faserende leichter zu handhaben und zu positionieren ist als ein Lichtteiler per se.
Weiter ist es auch möglich, die einzelnen Laserquellen in der vollständigen Anwendung getrennt auszutauschen, ohne daß dies eine neue Gesamtkalibrierung des optischen Systems erfordert.
Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung von Lichtleitern oder optischen Fasermitteln zwischen den Laserquellen und dem Auslaßende des optischen Systems besteht darin, daß es leichter ist, Laserquellen und gegebenenfalls zugeordnete Modulatoren im vorrangigen Hinblick darauf, wo die mechanische Position für das betreffende Gerät am vorteilhaftesten ist, zu positionieren. Dieses bringt einen besonderen Vorteil für zu allgemeinen Zwecken einsetzbare Drucker und Scanner mit sich.
Man hat auch herausgefunden, daß dieser Vorteil in besonderem Maße zum Beispiel bei Mehrstationendruckern, wie häufig gewünscht, aus Kostenersparnisgründen ausgeprägt ist, um verschiedene physisch voneinander getrennte Belichtungspunkte, zum Beispiel je einen Belichtungspunkt pro Farbe, mit nur einem optischen Drehelement zu belichten, wobei aus diesem Grunde eine geometrische Trennung der Lichtstrahlen zu größerer mechanischer und optischer Komplexität führt.
Es ist gleichermaßen anzuerkennen, daß gemäß der Erfindung die Genauigkeit selbst bei sehr hohen Drehgeschwindigkeiten aufrechterhalten werden kann.
Somit ist es durch Mischen der verschiedenen Lichtstrahlen mit entsprechend verschiedenen Lichtlängen derart, daß diese geometrisch koinzident vom Ausgangsende des optischen Systems zugeführt werden, möglich, eine relativ gleichmäßige und einfache optische Steuerung über den Drehreflektor zur Belichtungsfläche hin auszuführen.
Damit ist es durch Vermeiden einer räumlichen Trennung zwischen den Lichtstrahlen am Ausgangsende des optischen Systems möglich, in einfacherer Weise die komplizierten geometrischen Verhältnisse zu vermeiden, die zwischen dem Ausgangsende und dem axial drehenden Reflektor oder Spiegel bestehen, wodurch zum Beispiel ein Verdrehen bzw. Verdrillen auf der Belichtungsfläche in einfacher Weise vermieden wird.
Die Erfindung ermöglicht es damit, daß alle Lichtstrahlen auf dem Drehreflektor zentriert werden, wodurch man für die Strahlen Drehsymmetrie erhält, die nachfolgend von der Belichtungsfläche reflektiert werden, und zwar unabhängig von der Position des Reflektors oder Spiegels im Drehweg.
Es können gemäß der Erfindung von zwei bis zu mehreren Lichtquellen verwendet werden.
Die Lichtquellen können beide von der gleichen oder von verschiedener Art sein.
Das optische System umfaßt die notwendigen optischen Merkmale, um Licht von der Quelle zum Belichtungspunkt zu leiten. Wenn die Lichtquellen nicht direkt moduliert werden, kann das optische System ebenfalls optische Modulatoren umfassen.
Gemäß der Erfindung bedeutet Reflektor zum Beispiel einen Spiegel, ein Penta-Prisma oder optische Elemente, die einen genügenden Ablenkeffekt aufweisen.
Es ist möglich, das Licht über eine kompakte optische Anordnung zu den Belichtungspunkten hin zu leiten, da das optische System dadurch genau definiert und leicht zu kalibrieren ist.
Die in diesem Zusammenhang erfolgende Verwendung von optischen Fasern sorgt für einen zusätzlichen Vorteil, da die räumliche Verteilung des gesamten Lichtstrahls maßgeblich verbessert wird, weil das Licht von den verschiedenen Lichtquellen koinzident ist, wenn das Licht von allen Lichtquellen genau zu einer optischen Faser geführt wird.
Ein in diesem Zusammenhang durch Verwendung optischer Fasern erreichter weiterer Vorteil besteht darin, daß die Genauigkeit wesentlich verbessert wird, und zwar in Betrachtung des Umstandes, daß der optische Reflektor sehr schnelle Drehungen mit daraus folgenden turbulenten Strömungen um das drehende optische Element des Scanners ausführt. Die Verwendung optischer Fasern minimiert den optischen, temperaturempfindlichen Abstand, was besonders bedeutsam ist, wenn man Mehrfachstrahlen verwendet, deren gemeinsa mer Fokussierabstand auf der Belichtungsoberfläche entscheidend durch Temperaturgradienten beeinträchtigt wird.
Darüber hinaus ist es möglich, wärmeerzeugende Komponenten in geeigneter Weise zum Beispiel relativ zu wärmeempfindlichen Komponenten anzuordnen. Die Lichtquelle kann somit je nach Wunsch frei angeordnet werden.
Wenn, wie in Anspruch 2 angegeben, das Licht von den einzelnen Lichtquellen an eine gemeinsame optische Faser in dem optischen System über eine oder mehrere Koppler geleitet wird, kann man einen besonders vorteilhaften Aufbau des optischen Systems erhalten, da ein optischer Koppler relativ niedrige optische Verluste beim Mischen zweier oder mehrerer Lichtquellen aus zwei oder mehreren optischen Fasern in eine optische Faser verursacht.
Damit ergibt beim tatsächlichen Mischen bei verschiedenen Anwendungen ein optischer T-Koppler sehr niedrige optische Verluste.
Der optische Koppler ist zum Beispiel in Verbindung mit Druckern für allgemeine Zwecke besonders vorteilhaft, weil das optische Mischen in solch einem Koppler hinsichtlich der Kosten relativ einfach und unaufwendig ist, wie es ebenso möglich ist. Laserquellen separat auszutauschen und diese auf das einzelne Eingangsende einzustellen, ohne daß dies notwendigerweise eine insgesamt erforderliche optische Einstellung des Systems nötig macht.
Es sei darauf hingewiesen, daß innerhalb des Rahmens der Erfindung weitere Möglichkeiten geometrischen Mischens von Lichtstrahlen mit verschiedenen unterschiedlichen Wellenlängen in einen kombinierten Lichtstrahl bestehen, der alle diese Wellenlängen enthält.
Beispielsweise sei erwähnt, daß vorzugsweise bei verschiedenen Anwendungsarten ein Lichtteiler verwendet werden kann, der linear polarisiertes Licht einsetzt, weil in vielen Fällen ein Lichtteiler die Polarisation besser als ein optischer Koppler aufrechterhalten kann.
Wenn, wie in Anspruch 3 angegeben, das Licht von der einzelnen Lichtquelle über das optische System an einen Belichtungspunkt geleitet wird, wobei ein optisches Element mit lichtteilenden Eigenschaften das Licht an den Belichtungspunkt in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes reflektiert oder überträgt, so erhält man eine vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, indem das kombinierte Lichtsignal in einfacher Weise in eine Mehrzahl verschieden orientierter modulierter Lichtsignale entsprechend der Mehrzahl der Lichtquellen mit verschiedenen Wellenlängen aufgeteilt werden kann, wodurch eine entsprechende Mehrzahl Belichtungspunkte auf dem lichtempfindlichen Material bereitgestellt wird. Das verwendete optische Element kann zum Beispiel holographisch oder lithographisch gemäß dem jeweils beabsichtigten Zweck hergestellt werden.
So kann das optische Element ein Spiegel sein, der ein optisches Gitterwerk oder ein Gitter, das das einfallende Licht auf die Belichtungspunkte überträgt, aufweist.
Damit ist es möglich, die Belichtungsrate bei eingebauten (internen) Trommel- Scannern wesentlich zu erhöhen. Da für eingebaute Trommelscanner die Erfordernisse hinsichtlich des Aufbaus der innere mechanischen Teile und des Systems als Ganzes äußerst entscheidend sind, ist die Erfindung in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, da sie einen sehr kompakten Aufbau des Trägers des Scanners ermöglicht.
Wenn, wie in Anspruch 4 angegeben, die Lichtstrahlen mittels eines am Ausgangsende des optischen Systems angeordneten Gitters getrennt werden, wodurch der Einfallswinkel des Lichts auf den optischen Drehreflektor und damit der Belichtungspunkt abhängig von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes wird, erhält man eine wahlweise Ausführungsform der Erfindung, wobei diese im Hinblick auf die Dimensionierung des optischen Elements weniger genau zu sein braucht.
Die Verwendung eines in dieser Weise übertragenden Gitterwerkes erlaubt es auch, daß das Gitter senkrecht zu dem einfallenden Licht ausgerichtet wird, was unter anderem für Vorteile hinsichtlich der Dimensionierung sorgt.
Wenn, wie in Anspruch 5 angegeben, das Licht von der einzelnen Lichtquelle über das optische System an einen Drehreflektor mit einer Mehrzahl Filterlagen geleitet wird, wobei das Licht entweder auf die nächste Filterlage des Reflektors übertragen oder zu einem Belichtungspunkt in Abhängigkeit der Wellenlänge geleitet wird, kann man eine weitere und effiziente Ausführungsform der Erfindung erreichen, wobei es möglich ist, den Reflektor mit einer Mehrzahl Deckschichten zu versehen, die vorgegebene Filter- und Reflektionseigenschaften haben.
In diesem Zusammenhang erhält man weiterhin in Bezug auf die Anordnung der Belichtungspunkte einen Vorteil, da kleinere Ungenauigkeiten in den Wellenlängen der Lichtquellen den Belichtungspunkt nicht verschieben. Dieses führt zu Vorteilen in Verbindung mit der Dimensionierung der Lichtquelle und den diesbezüglichen Erfordernissen.
Das Verfahren ermöglicht eine genau definierte Orientierung des geteilten modulierten Lichts zu den Belichtungspunkten, da das geteilte Licht parallel von dem Reflektor zu den Belichtungspunkten in einem gemeinsamen Abstand geleitet wird. Der Abstand zwischen den Belichtungspunkten kann hierdurch einheitlich dimensioniert und auf der Basis der Stärke der einzelnen Filterlagen bestimmt werden.
Im Prinzip macht dieses die Anordnung des Belichtungspunktes vom Abstand zwischen Reflektor und Belichtungspunkt unabhängig, wodurch die Dimensionierung beispielsweise der Fokussieroptik erleichtert wird.
Wenn, wie in Anspruch 6 angegeben, das Licht zu den Belichtungspunkten mittels einer in dem optischen Element integrierten Fokussierlinse fokussiert wird, ist es möglich, das modulierte Licht auf das lichtempfindliche Material zu fokussieren.
Wenn die Wellenlänge der einzelnen Laserlichtquelle, wie Anspruch 7 angegeben, laufend gemessen und die Wellenlänge der Laserquelle in Abhängigkeit dieses Meßsignals auf der Basis einer gegebenen oder für die Laserlichtquelle gewünschten Bezugswellenlänge λref eingestellt wird, erhält man eine in verschiedenen Fällen notwendige wirksame Steuerung der Wellenlänge der Lichtquellen, da selbst relativ geringe Abweichungen in bezug auf die Bezugswellenlänge in einer ungewünschten Abweichung der Anordnung der Belichtungspunkte resultieren können.
Wenn das Licht, wie in Anspruch 8 angegeben, in dem optischen System moduliert wird, ist es möglich, die Wellenlänge der einzelnen Lichtquellen in einer wirksamen Weise zu steuern, da eine nicht modulierte Lichtquelle zum Beispiel in Form einer Laserdiode leichter in dem Fall auf der gewünschten Wellenlänge erreicht werden kann, daß das Licht außerhalb der Laserdiode moduliert wird.
Wenn das Licht, wie in Anspruch 9 angegeben, von der einzelnen Lichtquelle über das optische System an einen Belichtungspunkt geführt wird, wobei ein optisches Drehelement das Licht an den Belichtungspunkt reflektiert oder überträgt, wobei sich der Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem Belichtungspunkt durch mindestens ein optisches Element, das in dem Lichtweg angeordnet ist und Fokus-ändernde Eigenschaften aufweist, erstreckt, ist es möglich, ein Teilen oder eine Kompensation für beispielsweise die Richtung und das Fokussieren des Lichtes, was zum Beispiel sukzessive erfolgen kann, durchzuführen.
Wenn ein optisches Kompensationselement verwendet wird, ist es ebenfalls möglich, Variationen in den Belichtungswellenlängen, verursacht durch Ungenauigkeiten in den Beleuchtungsquellen, vollständig oder teilweise zu kompensieren. Damit macht es das kompensierende optische Element möglich, den Fokus und die Belichtungsrichtung geometrisch vor und/oder nach dem Teilen des Lichtes und damit den gegenseitigen Abstand zwischen den Belichtungspunkten zu erhalten.
Wenn das Licht, wie in Anspruch 10 angegeben, über mindestens ein kompensierendes optisches Element mit Fokus-ändernden Eigenschaften, das zwischen den Lichtquellen und den Belichtungspunkten liegt, an die Belichtungspunkte heran geführt wird, wobei das kompensierende optische Element sich mit dem optischen Drehelement dreht, ist es möglich, ein genaues Fokussieren aller Belichtungspunkte auf dem Film zu erhalten, weil das kompensierende optische Element eine gegenseitige Änderung in der Fokussierung zwischen den Belichtungspunkten, die durch das Teilen des Lichtes geschaffen wird, kompensiert.
Wenn sich das kompensierende optische Element mit dem optischen Drehelement dreht, wird sichergestellt, daß die Belichtungspunkte nicht verdreht oder verdrillt werden, und die gegenseitige Position auf dem Film bleibt erhalten.
Wenn, wie in Anspruch 11 angegeben, das Licht über mindestens ein optisches Element mit Brechungseigenschaften, das zwischen dem optischen Drehelement und dem Belichtungspunkt angeordnet ist, an den Belichtungspunkt geleitet wird, wobei sich das optische Element mit Brechungseigenschaften mit dem optischen Drehelement dreht, erhält man eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung.
Wenn das Licht, wie in Anspruch 12 angegeben, von den einzelnen Lichtquellen an eine gemeinsame optische Faser in dem optischen System über einen Strahlteiler geleitet wird, erhält man eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die insbesondere betont ist, wenn gewünscht wird, das lineare polarisierte Licht aufrechtzuerhalten, weil ein Lichtteiler die Polarisation während dieses Mischens in vorteilhafter Weise aufrechterhält.
Wenn die Vorrichtung, wie in Anspruch 13 angegeben, wenigstens ein optisches Beugungs- oder Ablenkelement, das zum Aufteilen einfallenden Lichtes in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes angeordnet ist, umfaßt, wobei das optische Ablenkelement so ausgebildet ist, daß es sich mit der gleichen Drehgeschwindigkeit wie das optische Drehelement dreht, um eine feste gegenseitige Position zwischen dem optischen Drehelement und dem/den optischen Ablenkelement/en zu erhalten, ist es möglich, eine Mehrstrahlen-Belichtung mit Rotationsmechanismen oder Kompensationsoptiken oder -mechanismen auszuführen.
Wenn, wie in Anspruch 14 angegeben, das/die optische/n Ablenkelement/e durch optische Gitter ausgebildet ist/sind, erhält man eine einfache Ausrührung der Erfindung.
Wenn das Ausgangsende des optischen Systems, wie in Anspruch 15 angegeben, von einem Lichtleiter gebildet ist, erhält man eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, da der Lichtleiter Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen "enthalten" oder insbesondere leiten und eine Modulation in einfacher Weise in einer geometrisch koinzidenten Übertragung ausführen kann.
Lichtleiter soll insbesondere bedeuten, daß es sich um eine optische Faser, einen Selfoc-Leiter (Lichtleitfaser) oder dergleichen handelt.
Wenn wenigstens ein optisches Kompensationselement, wie in Anspruch 16 angegeben, zwischen dem Ausgangsende des optischen Systems und mindestens einem Belichtungspunkt angeordnet ist, so daß sämtliche Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlän gen zueinander beabstandet auf die Belichtungsfläche fokussiert werden, erhält man eine spezielle und bedeutsame Ausführungsform der Erfindung, da gemäß der Erfindung das besagte Teilen zu dem Ergebnis führen kann, daß das Fokussieren der einzelnen Lichtstrahlen nicht hinreichend dicht zur oder koinzident mit der Belichtungsfläche erfolgt, wenn nicht eine einfache Fokuskompensation für die betreffenden Lichtstrahlen ausgerührt wird.
Es sei hervorgehoben, daß die vorerwähnte Ausführungsform ebenso als Vorfokussieren der Lichtstrahlen realisiert werden kann, so daß diese in geeigneter Weise zu dem Reflektor und von dort zum Fokussieren auf der Belichtungsfläche geleitet werden.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nunmehr noch genauer unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 2 ein Detail der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zeigt und
Fig. 3-8 zusätzliche Ausführungsformen der Erfindung zeigen.

Beispiel

Fig. 1 zeigt eine skizzenhafte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist, daß Lichtstrahlen von wenigstens zwei Lichtquellen mit ihren jeweiligen Wellenlängen mittels eines oder mehrerer optischer Koppler und/oder Lichtteiler gebündelt werden.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform besteht das optische Gesamtsystem aus einem optischen System, das das Licht parallel richtet und vorzugsweise teilt, sowie aus einem optischen Drehsystem, das zum Beispiel mit 24.000 U/min rotieren kann.
Eine Lichtquelle 1 in Form einer Laserdiode mit einer Wellenlänge λ&sub1; ist mit einem ersten Modulator 3 verbunden, der seinerseits mit einem optischen Koppler 20 verbunden ist, der von einem sogenannten T-Koppler gebildet wird.
In entsprechender Weise ist eine Lichtquelle 11 in Form einer Laserdiode mit einer Wellenlänge λ&sub2; mit einem ersten Modulator 13 verbunden, der seinerseits mit dem oben erwähnten T-Koppler 20 verbunden ist.
Die verwendeten Lichtquellen können zum Beispiel Hohlraum-Laser mit den Wellenlängen 634.785 nm und 634.355 nm sein.
Der optische Koppler 20 ist über eine optische Faser 21 mit einem optischen System verbunden, das aus einer Kollimatorlinse 22 und einer Fokussierlinse 23 besteht. Am Ausgangsende des optischen Systems ist ein Drehspiegel 24 angeordnet, der mit seiner Drehachse, die einen einheitlichen Abstand von einem umgebenden lichtempfindlichen Material hat, ausgerichtet ist, das in diesem Fall von einem Film 30 gebildet wird. Der Spiegel 24 hat eine integrierte Gitterstruktur in Form eines lithographisch erzeugten Gitters.
Eine andere Möglichkeit zur vorerwähnten lithographischen Herstellung des Gitters kann eine holographische Herstellung sein.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Lichtquellen 1 und 11 jeweils von einer Laserdiode gleichen Typs gebildet. In Verbindung mit Laserdioden des gleichen Typs ist es vorteilhaft, daß sie Licht mit Wellenlängen aussenden, die eng beieinander liegen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform liegen λ&sub1; und λ&sub2; beiden im Bereich 620-670 nm, was bedeutet, daß die Lichtquellen 1 und 11 unter verschiedenem Strom und unterschiedlichen Temperaturbedingungen betrieben werden müssen.
Die Laserlichtquellen 1 und 11 senden somit von den Modulatoren 3 und 13 moduliertes Licht verschiedener Wellenlängen aus. Das Licht wird von den Modulatoren 3 und 13 über den optischen Koppler und die optische Faser 21 zu dem optischen System in dem tatsächlichen Scanner geleitet, wobei das modulierte Licht mit den Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; in dem optischen Koppler 20 zu einem gebündelten Lichtsignal in der optischen Faser 21 gemischt wird.
Das Licht wird in einer Linse parallel gerichtet und auf einem Drehspiegel 24 durch die Fokuslinse fokussiert.
Das optische Gitter in dem Spiegel 24 ist mit einer Oberfläche unter einer Gitterstruktur so ausgestaltet, daß das einfallende Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ gebrochen wird. Da das auf den Spiegel einfallende Licht gemäß der vorliegenden Erfindung zwei verschiedene Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; umfaßt, wird es in zwei Lichtsignalen gebrochen und reflektiert, die zu zwei verschiedenen Belichtungspunkten auf dem Film 30 hin gerichtet sind, da, wie in dem Fall gezeigt, λ&sub1; auf den Belichtungspunkt 7 und λ&sub2; auf den Belichtungspunkt 17 fokussiert ist.
Wenn die verwendeten Laserlichtquellen von verschiedener Art sind, ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, daß Δλ zwischen den Laserquellen relativ groß ist, zum Beispiel 30 nm beträgt, da die Laserlichtquellen hierdurch bei gleicher Temperatur und unter gleichen Strombedingungen betrieben werden können.
Fig. 1 zeigt zusätzlich zwei Koppler 2 und 12, die mit den Lichtquellen 1 und 11 verbunden sind, wobei jeder der Koppler mit einer Meßeinheit 5 und 15 in Form sogenannter Wellenleistungsmesser verbunden ist.
Die Meßeinheiten 5 und 15 sind darüber hinaus mit Steuereinheiten 4 und 14 verbunden, die mit den Lichtquellen 1 und 11 rückgekoppelt sind.
Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Feedback-Schaltung ist wie folgt:
Die Meßeinheiten 5 und 15 registrieren die Wellenlänge und Leistung jeder Lichtquelle 1 und 11, und diese Registrierung bringt in der Folge die Steuereinheiten 4 und 14 dazu, Steuersignale iterativ an die Lichtquellen 1 und 11 anzulegen.
Die Registrierung/Anzeige der Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; wird in der Steuereinheit mit einem gewünschten, voreingestellten Bezugswert λref1 und λref2 verglichen, und sodann werden die Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; der Lichtquellen in Reaktion auf diesen Vergleich eingestellt. Es werden auf der Basis der Kenntnis der verwendeten Laserquellen Steueralgorithmen und Steuerparameter ausgewählt, wobei die tatsächliche Steuerung der Laserquellen primär thermoelektrisch und/oder mittels des Diodenstromes gemäß der bevorzugten Ausführungsform durchgeführt wird.
Fig. 2 zeigt, wie die zwei Belichtungspunkte 7 und 17 einen gegenseitigen Abstand d aufweisen. Da der Drehspiegel auf einem (nicht gezeigten) Träger montiert ist, der sich in axialer Richtung relativ zur Drehung des Spiegels bewegt, ist es wichtig, daß der gegenseitige Abstand zwischen den Belichtungspunkten 7 und 17 der Bewegungsgeschwindigkeit des Trägers und der Drehung des Spiegels angepaßt ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es beabsichtigt, daß der Abstand d zwischen den Belichtungspunkten annähernd dem halben Abstand, der von dem Träger während genau einer Drehung in axialer Richtung zurückgelegt wird, entspricht. Wenn mehrere Lichtquellen verwendet werden, ist dieses Verhältnis dementsprechend unterschiedlich. Im Prinzip kann der gegenseitige Abstand d gemäß der gewünschten Auflösung und der diesbezüglichen Trägergeschwindigkeit durch dynamisches Verändern einer oder beider der Laserquellen-Wellenlängen variiert werden.
Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß diese Möglichkeit dem Gesamtsystem Flexibilität verleiht, da die möglichen Auflösungen bei diesem Mehrstrahlsystem durch steuertechnische Merkmale erreicht werden können, ohne die mechanischen oder Hardware-Eigenschaften oder den Aufbau zu ändern.
In der Praxis kann der gegenseitige Abstand d zum Beispiel 320 um bei einem geeigneten entsprechenden Fleck-/Punktdurchmesser betragen.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Drehspiegel der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform durch einen Dreh-Lichtteiler ersetzt ist, der zwei Filterlagen 25 und 26 umfaßt, die jeweils einen Teil der gesamten Lichtmenge auf den Film 30 reflektieren.
Die Filterlage 25 der vorliegenden Ausführungsform hat somit für das Lichtsignal mit einer Wellenlänge eine reflektierende Wirkung, und aus diesem Grunde wird das Lichtsignal an die Belichtungsstelle 7 reflektiert, während das Lichtsignal mit der anderen Wellenlänge weiter auf die reflektierende Oberfläche 26 übertragen wird, von wo sie auf den Belichtungspunkt 17 reflektiert wird.
Wenn mehr als die zwei in diesem Falle verwendeten Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen eingesetzt werden, muß die Zahl der Filterlagen entsprechend erhöht werden, weil dieses Teilen mittels Filterschichten/-lagen in einfacher Weise eine große Anzahl Belichtungspunkte definieren kann, wobei die Beabstandung d zwischen den Belichtungspunkten durch den gegenseitigen Abstand zwischen den Filterschichten in axialer Richtung bestimmt wird.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der zwei nicht gezeigte Lichtquellen Licht mit zwei verschiedenen Wellenlängen an eine optische Faser 21 erzeugen, die das Licht über eine Kollimatorlinse 22 durch ein optisches Kompensationselement 40 leitet, von dem das Licht über ein optisch reflektierendes Drehelement 50 an Belichtungspunkte 7 und 17 auf einem Film 30 geleitet wird.
Das optische Kompensationselement 40 dreht sich zusammen mit dem optischen Reflektionselement 50, so daß die Belichtungspunkte 7 und 17 nicht verdrillt werden und die gegenseitige Position auf dem Film 30 beibehalten wird.
Das eingefügte holographische optische Element 40 dient dazu, sicherzustellen, daß beide Belichtungspunkte 7 und 17 nach Teilen von dem optischen Reflektionselement 50 genau auf den Film 30 fokussiert werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der ein optisches Element 40 das einfallende Licht teilt und ein optisches Reflektionselement 50 das Licht genau auf den Film fokussiert, wobei das Element 50 die Bewegung oder Verzeichnung beziehungsweise Verzerrung des Fokus auf den Belichtungspunkten 7 und 17, für die das optische Element 40 durch die Teilung sorgt, kompensiert.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die die gleiche Gesamtfunktionalität wie die Ausführungsformen, die in Fig. 5 und 6 gezeigt sind, aufweist.
Gemäß dieser Ausführungsform wird jedoch das optische Element 50 von einem übertragenden holographischen Element gebildet, das einfallendes Licht teilt und in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes zu zwei Belichtungspunkten 7 und 17 leitet. Ein kompensierendes optisches Übertragungselement 40 ist zwischen der optischen Faser 21 und dem optischen Element angeordnet und stellt sicher, daß das Licht in einem Winkel zum optischen Element 50 geleitet wird, der für ein genaues Fokussieren beider Belichtungspunkte 7 und 17 sorgt.
Das optische Kompensationselement 40 kompensiert so die Veränderung in den von dem optischen Element 50 geschaffenen Fokussierungspunkten.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der in diesem Fall ein optisches Element 50 von einem reflektierenden Spiegel gebildet wird, der eine integrierte Gitterstruktur aufweist, die das Teilen des einfallenden Lichtes in Abhängigkeit von der Wellenlänge sicherstellt.
Da das Fokussieren der Belichtungspunkte 7 und 17 nicht mit der Oberfläche des Films 30 zusammenfällt, ist gleichermaßen ein kompensierenden optisches Element 40 eingefügt, das sicherstellt, daß das Fokussieren mit dem Film 30 übereinstimmt.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei externe Hohlraumlaser 101 und 111 mit den Wellenlängen 634.785 nm und 634.355 nm Licht an einen optischen Koppler 120 leiten, der in verschiedenen Fällen bevorzugt von einem Lichtteiler, trotz des inhärenten höheren optischen Verlustes solch eines Teilers, gebildet werden kann, und sodann wird das Licht über einen optischen Koppler 120 an eine optische Faser 121 geleitet, die das Ausgangsende des optischen Systems bildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung muß man in der Lage sein, daß die verwendeten Laserquellen im Wellenlängenbereich von 634-636 nm variiert werden können, wie auch die Leitungsbreite für einen auf dem Film herzustellenden Fleck von 8 um schmaler als 0,01 nm sein sollte.
Die Laserquellen müssen gleichermaßen geeignet sein, eine vorgegebene Wellenlänge innerhalb +/-0.0003 nm (223 MHz) aufrechtzuerhalten, da die Beabstandung zwischen den beiden Punkten auf dem Film innerhalb +/-0.5 um gehalten werden soll.
Die Laserquellen müssen zusätzlich mit einer Polarisation aufrechterhaltenen Faser mit einem kurzen Lichtwellenleiteranschluß (Schweineschwänzchen = bewegliches Anschlußkabel) versehen sein, so daß der Faserausgang linear polarisiert wird.
Das Ausgangsende des optischen Systems oder in diesem Fall die Faser 21 leitet folglich beide Lichtsterahlen geometrisch koinzident an Kollimationsoptiken 122 und eine Iris 123 und von dort zu einem optischen Drehsystem 124.
Die Iris 123 wird für die Einstellung der Punkt- oder Fleckengröße verwendet.
Eine Viertel-Wellen-Platte 123', die das aus dem Ausgangsende der optischen Faser austretende linear polarisierte Licht in zirkulär polarisiertes Licht umwandelt, ist nach der Iris 123 angeordnet.
Das optische Drehsystem 124 wird mit Hilfe nicht gezeigter Mittel mit einer Drehgeschwindigkeit von 24,000 in Drehung versetzt.
Gemäß der Erfindung umfaßt das optische Drehsystem ein Drehfenster 125, dessen Funktion darin besteht, das rotierende optische Brechungselement gegen Turbulenzbeschädigung und Verstauben zu schützen. Das Fenster kann beispielsweise in BK7 mit einer Stärke von 1.626 mm ausgebildet werden.
Der Kern des optischen Drehsystems 124 wird folglich von einem rotierenden optischen Brechungselement 126 gebildet, das ein Gittersubstrat und ein Gitter, auf der Rückseite des Gittersubstrats angeordnet, umfaßt. Das Gittersubstrat kann beispielsweise aus einem ebenen Stück Silika- oder Quarzglas, das 3 mm stark ist, hergestellt sein.
Das konkret benutzte Gitter besteht aus 2184 Rillen/Linien, die mittels Photolithographie in die Gitteroberfläche geätzt sind.
In der Folge umfaßt das optische Drehsystem einen Achromaten, dessen Funktion darin besteht, die beiden getrennten Strahlen, die getrennte Wellenlängen aufweisen, unten auf der Belichtungsfläche 130 zu fokussieren. Der Achromat hat beispielsweise eine Brennweite von 238.9 mm und sollte so dünn wie möglich sein.
Die Kollimationsoptiken können beispielsweise durch einen Kollimationsachromaten des Typs S&H f200-Achromat sein. Dieser Achromat ist bewegbar, so daß er dichter an das Ausgangsende der optischen Faser 121 beziehungsweise weiter davon weg bewegt werden kann, wodurch die Brennweite eingestellt werden kann, was es wiederum möglich macht, verschiedene Stärken lichtempfindlicher Materialien zu belichten.
Das optische Drehsystem ist auf einem Träger (nicht gezeigt) angeordnet, der seinerseits unter Steuerung einer Steuereinheit bewegt werden kann, die eine Bewegung in Richtung des Pfeiles A ausführen kann. Das Ausgangsende des optischen Systems, das heißt die optische Faser 121, ist auf einem Träger in einem im wesentlichen festen Abstand zwischen dem Ausgangsende und dem optischen Drehsystem angeordnet, während Lichtquellen und zugehörige Steuereinheiten stationär sind.
Damit kann das optische System 124 in dem inneren Hohlraum 125 unter Steuerung hin und her bewegt werden und Belichtungsstrahlen auf die innere Belichtungsfläche 130 des Bildsetzers auf die Belichtungspunkte 107 und 117 leiten.
Der gegenseitige Abstand zwischen den Belichtungspunkten kann zum Beispiel 320 um betragen.
Auch kann, wie in Fig. 8 gezeigt, das optische System 124 in eine Ausgangsposition bewegt werden, in der die Belichtungspunkte 107,117 auf eine sogenannten PSD 115 (Position Sensing Device = Positionstasteinrichtung) geleitet werden, die die optische Energie der zwei Stellen (Punkte) und ihre Positionen registrieren und diese registrierten Daten an eine Steuereinheit 101 übermitteln kann.
Die Steuereinheit 104, die ebenfalls mit den Lichtquellen 101 und 111 verbunden ist, kann somit in geeigneter Weise Bilddaten auf Basis der eingeführten Steueralgorith men, hinzugefügter Bilddaten und der Registrierung des PSD 115 modulieren, so daß ein oder mehr Läufe des Trägers (nicht gezeigt) für ein Gesamtbild auf der Belichtungsfläche sorgen.
Ein Teil dieser Datenverarbeitung findet gemäß bekannten Prinzipien über einen RIP (Raster Image Processor = Rasterbildprozessor, nicht gezeigt) erfolgen, der die notwendigen Datenfolgen erzeugt, die in der Folge über einen Puffer den Laserquellen 101, 111 zugeführt werden, die somit in Abhängigkeit davon moduliert werden. Eine weitere günstige Möglichkeit kann natürlich darin bestehen, diese Datensequenzen einem getrennten Modulator zuzuführen, wenn die Laserquellen nicht direkt moduliert werden.
Wenn das dargestellte System beispielsweise mit vier Lichtquellen ausgebildet werden soll, von denen jede ihre eigene Wellenlänge aufweist, und folglich vier gleichzeitige getrennte Belichtungspunkte auf der Belichtungsfläche ausgebildet werden sollen, können die Wellenlängen zum Beispiel einen gegenseitigen Unterschied von 0,43 nm haben: 634.355 nm, 634.785 nm, 635.215 nm und 635.635 nm.
Diese vier Wellenlängen können vier Stellen auf dem Film ergeben, von denen jede um 320 um getrennt ist.

Claims

1. Ein Verfahren zum Belichten von lichtempfindlichen Materialien wie Filmen und Druckplatten mittels modulierten Lichtes, wobei ein erster Lichtstrahl von einer Lichtquelle mit der Wellenlänge λ&sub1; an einen Belichtungspunkt auf dem lichtempfindlichen Material über ein optisches System geleitet wird, das mindestens ein Eingangsende und ein Ausgangsende ebenso wie mindestens ein sich drehendes, optisches reflektierendes oder übertragendes Element umfaßt, das relativ zu dem optischen Ausgangsende angeordnet ist, wobei wenigstens eine zusätzliche Lichtquelle einen zusätzlichen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge λx erzeugt, die von λ&sub1; verschieden ist, wobei dieser zusätzliche Lichtstrahl mit der Wellenlänge λx über das Eingangsende des optischen Systems zum Ausgangsende des optischen Systems geleitet wird, so daß er geometrisch koinzident mit dem ersten Lichtstrahl am Ausgangsende des optischen Systems ist, wobei der zusätzliche Lichtstrahl von dort an einen zusätzlichen Belichtungspunkt (107, 117) auf dem lichtempfindlichen Material in Abhängigkeit von λx oder der gegenseitigen Differenz zwischen den Wellenlängen Δλ geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen vollständig oder teilweise von dem Eingangsende des optischen Systems über einen oder mehrere Lichtleiter, vorzugsweise optische Fasern, zum Ausgangsende des optischen Systems geleitet werden.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen von den einzelnen Lichtquellen (101, 111) zu einer gemeinsamen optischen Faser (121) in dem optischen System über wenigstens einen optischen Koppler (120) geleitet werden.

3. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen von der einzelnen Lichtquelle (101, 111) an einen Belichtungspunkt (107, 117) über das optische System geleitet werden, wobei ein rotierendes optisches Element (126) mit Wellenlänge-spaltenden Eigenschaften das Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes reflektiert oder es an den Belichtungspunkt (107, 117) übermittelt.

4. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen mittels eines Gitters (40) geteilt werden, das am Ausgangsende des optischen Systems angeordnet ist, wodurch der Einfallswinkel des Lichts in den rotierenden optischen Reflektor und den Belichtungspunkt (7, 17) abhängig von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes gemacht wird.

5. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen von der einzelnen Lichtquelle über das optische System an ein optisches Element in Form eines rotierenden Reflektors geleitet werden, der eine Mehrzahl Filterschichten aufweist, wobei das Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge entweder an die nächste Filterschicht auf dem Reflektor übertragen oder zu einem Belichtungspunkt reflektiert wird.

6. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen zu den Belichtungspunkten mittels einer Fokussierlinse, die in das optische Element integriert ist, fokussiert werden.

7. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der einzelnen Lichtquelle laufend gemessen wird und daß die Wellenlänge der Quelle in Abhängigkeit von diesem Meßsignal auf der Basis einer vorgegebenen oder gewünschten Referenzwellenlänge λref der einzelnen Lichtquellen eingestellt wird.

8. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen in dem optischen System moduliert werden.

9. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen von der einzelnen Lichtquelle zu dem Belichtungspunkt über das optische System geleitet werden, wobei ein rotierendes optisches Element das Licht zu dem Belichtungspunkt reflektiert oder übertraf, während der Lichtweg zwischen Lichtquelle und Belichtungspunkt durch mindestens ein optisches Kompensationselement mit refraktiven Eigenschaften verläuft, das in dem Lichtweg angeordnet ist.

10. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen über mindestens ein kompensierendes optisches Element mit Fokusverändernden Eigenschaften an die Belichtungspunkte geleitet werden, das zwischen Lichtquellen und Belichtungspunkten angeordnet ist, wobei sich das kompensierende optische Element mit dem rotierenden optischen Element dreht.

11. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen über wenigstens ein optisches Element, das zwischen dem rotierenden optischen Element und dem Belichtungspunkt angeordnet ist, mit teilenden Eigenschaften an den Belichtungspunkt geleitet werden, wobei sich dieses optische Element mit teilenden Eigenschaften mit dem rotierenden optischen Element dreht.

12. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen von den einzelnen Lichtquellen über einen Strahlenteiler an eine gemeinsame optische Faser in dem optischen System geleitet werden.

13. Ein Mehrstrahlen-Scanner(-Abtaster) zur Durchführung des Verfahrens gemäß Ansprüchen 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung wenigstens ein optisches Ablenkelement umfaßt, das angeordnet ist, um einfallendes Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes zu teilen, wobei sich das optische Ablenkelement mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit wie das rotierende optische Element drehen kann, um eine feste gegenseitige Lage zwischen dem optischen rotierenden Element und dem/den optischen Ablenkelement oder Elementen aufrechtzuerhalten.

14. Ein Mehrstrahlen-Scanner gemäß Anspruch 13, da durch gekennzeichnet, daß das/die optische/n Ablenkelement/e durch optische Gitter ausgebildet sind.

15. Ein Mehrstrahlen-Scanner gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsende des optischen Systems von einem Lichtleiter, vorzugsweise einem optischen Fasermittel, gebildet ist.

16. Ein Mehrstrahlen-Scanner gemäß Ansprüchen 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein optisches Kompensationselement zwischen dem Ausgangsende des optischen Systems und mindestens einem Belichtungspunkt angeordnet ist, so daß sämtliche Lichtstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen zueinander beabstandet auf der Belichtungsfläche fokussiert werden.