DE3443758A1

DE3443758A1 - Vorrichtung zum umschalten des strahldurchmessers eines abtastlichtstrahles

Info

Publication number: DE3443758A1
Application number: DE19843443758
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Takatsuki Osaka Maeda; Tsutomu Shijonawate Osaka Ueyama
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1983-12-06
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1985-07-18
Also published as: US4642701A; JPS60123160A; DE3443758C2; JPH0331310B2; GB2151109B; GB8430241D0; GB2151109A

Description

Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd., 1-1, Tenjinkitamachi, Teranouchi-agaru, 4-chome, Horikawa Dori, Kamikyo-ku, Kyoto, Japan

Vorrichtung zum Umschalten des Strahldurchmessers eines Abtastlichtstrahles

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umschalten des Durchmessers eines oder mehrerer der Abtaststrahlen eines Gerätes zum Abtasten und Reproduzieren einer Vorlage, bei dem die Vorlage photoelektrisch abgetastet, die Bildinformation verrechnet und die Vorlage anhand der verrechneten Bildinformation reproduziert wird.

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BOEfeMßRf & BÖEfiMEkT" ^:

Zum Herstellen eines Faximiles oder einer sonstigen Wiedergabe einer Vorlage mittels eines photografischen Systems mit einer Kamera ist die Korrektur des Bildsignales zur Erhöhung des Kontrastes problematisch. Es ist daher üblich, mittels einer Vorrichtung zum Abtasten und Reproduzieren einer Vorlage (im folgenden Scanner) durchzuführen, bei dem eine derartige Korrektur in der gewünschten Weise durch elektronische Schaltkreise möglich ist.

Obwohl es als schwierig angesehen worden ist, derartige in einer Ebene arbeitenden Scanner schneller zu machen, hat es sich gezeigt, daß durch Verwendung von polygonalen Abtastspiegeln oder Galvanometerspiegeln dies Problem gelöst werden kann. Mit der zunehmenden Verwendung derartiger Scanner wird die oben erwähnte Tonverdopplung zur Detai!verstärkung wirksam genutzt, so daß neben den Scanner mit vergleichsweise unfeinen Abtastlinien, wie sie bisher üblicherweise für die Herstellung eines Faximiles für Zeitung verwendet werden, Scanner mit einer höheren Anzahl von Linien verwendet werden, die so feine Abtastlinien haben, wie dies erwünscht ist. Dies führt zu einer weiteren Verwendung im Bereich des graphischen Drucks.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gerät zu schaffen, bei dem der Durchmesser des Abtaststrahles umgeschaltet werden kann in Abhängigkeit von der gewünschten Dichte der Abtastlinien.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Mittel zum Verzweigen des Abtastlxchtstrahles auf wenigstens zwei optische Wege, ein Mittel zum Ändern des Strahldurchmessers, das in wenigstens einem der genann-

BOEHMEitf & &0BHMERT ^:

ten optischen Wege angeordnet ist, ein Mittel zum Vereinigen der genannten optischen Wege, und eine Blende, die lediglich einen der genannten optischen Wege frei gibt, wodurch der Durchmesser des Abtaststrahles in Abhängigkeit von der Wahl der Anzahl der Abtastlinien umgeschaltet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Gerätes zum Abtasten und Reproduzieren einer Vorlage mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines optischen Systems mit der Vorrichtung zum Umschalten des Durchmessers des Aufzeichnungslichtstrahles.

Unter der Annahme, daß der Durchmesser eines auf das Objektiv auffallenden Laserstrahles D ist und der Durchmesser des Lichtstrahles sosehr wie möglich auf eine Fokusfläche gebündelt ist, ist der Durchmesser des auf das Bild projezierten Punktes

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wobei f die Brennweite des Objektivs und Λ die Wellenlänge des Laserlichts ist.

Da der parallele Strahl mit dem Durchmesser D von einem
Galvanometerspiegel abgelenkt ist, dessen Ebene freischwingend um seine senkrechte zentrale Stützachse

BOEHMERT & BOElIMERT *

schwingt und der auf die Bildfläche auftreffende Punkt bewegt wird, nimmt der Durchmesser d_Q des Punktes mit zunehmender Brennweite und zunehmendem A. zu, während er mit zunehmendem Durchmesser des Ausgangstrahles D abnimmt. Eine Abnahme des Durchmessers dg führt zu einer Erhöhung der Anzahl der Abtastlinien, wodurch eine Verbesserung der Auflösung der Reproduktion erreicht wird.

Der Aufzeichnungslichtstrahl hat also eine direkte Beziehung zu der Auflösung der Reproduktion. Bei Verwendung von blauem Argon-Laser mit einer relativ kurzen Wellenlänge, etwa 488 mm, kann \. kleiner gemacht werden, während die Brennweite f einen gewissen Betrag beibehalten muß unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen der gewünschten Aufzeichnungsbreite (der Breite der Abtastung in der Hauptabtastrichtung) und dem Bewegungswinkel des Galvanometerspiegels. Lediglich D bleibt als variabler Parameter, so daß ein Strahlexpander 13 vorgesehen ist, durch den der Durchmesser des auf das Objektiv auffallenden parallelen Strahles vergrößert wird.

Erfindungsgemäß wird ein weiterer Strahlexpander 12 mit einer Strahlvergrößerung vom Faktor 2 neben dem ersten Strahlexpander 13 mit einer 15-fachen Vergrößerung vorgesehen, der das von der Argon-Laser-Lichtquelle 11 kommende Licht, dessen paralleler Strahl vor dem Passieren der Strahlexpander 12, 13 einen Durchmesser von 0,63 mm hat, auf einen parallelen Strahl mit einem Durchmesser von 19 mm gebracht. Der Laser-Lichtstrahl wird also etwa 30-fach vergrößert, bevor er auf das Objektiv 16 geworfen wird, wodurch der Durchmesser Öq des den Bild bildenden Punktes verkleinert wird. Der

BOEHMERT & BOEHMERT *

Argon-Laser-Strahl wird von einem ersten Halbspiegel 28 derart aufgeteilt, daß ein Teil des Lichtstrahles durch den Halbspiegel 28, den ersten Strahlexpander 12 und einen zweiten Halbspiegel 29 in den zweiten Strahlexpander 13 gelangt. Der andere Teil des Lichtstrahles wird von Vollspiegeln 30, 30^ und dem Halbspiegel 29 derart reflektiert, daß er wieder mit dem anderen Strahl vereint wird. In dem Teil des Strahles, der den ersten Strahlexpander 12 passiert, ist eine Blende 32 vorgesehen, die von einem Drehmagnet 31 betätigt wird. Die Vorrichtung kann also zwei Lichtstrahlen mit einem Durchmesser von 19 mm und einem Durchmesser von 9,5 mm erzeugen. Dies führt dazu, daß eine Anzahl von Abtastlinien erreicht werden kann, die dem jeweiligen Zweck entspricht, wobei der eine Lichtstrahl 1500 Abtastlinien/inch und der andere Lichtstrahl 750 Abtastlinien-/inch entspricht.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung hat einen Galvanometerspiegel 15, der in der senkrechten Mittelstützachse gehalten ist und drei Lichtstrahlen reflektiert, nämlich den obengenannten Aufzeichnungslichtstrahl R, den die Vorlage abtastenden Lichtstrahl S und einen Lichtstrahl G zum Erfassen der Abtaststellung. Das Ablenken der Lichtstrahlen mittels eines auf ein Galvanometer 18 angeordneten Spiegels 15 ermöglicht eine freie Schwingbewegung mit hoher Geschwindigkeit in einem vorbestimmten Winkel im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, wie dies mit dem Doppelpfeil gezeigt ist.

Das optische System des Aufzeichnungslichtstrahles R verursacht eine Bündelung des von der Lichtquelle 11 kommenden Laserlichts mittels einer (nicht gezeigten)

BOERMERT & BOEHMEFTT ""

Linse auf einen Akusto-Optischen-Modulator (im folgenden AOM) 22. Das von dem AOM 22 ausgehende modulierte Licht wird von einer nicht gezeigten optischen Vorrichtung parallelisiert und wird sodann auf die Vorrichtung zum Umschalten des Durchmesser des Aufzeichnungslichtstrahles geführt. Bei der gezeigten Ausführungsform weist diese Vorrichtung den Halbspiegel 28, der die parallelen fokussierten Strahlen in zwei Teile aufteilt, Vollspiegel 30 und 30^r , die auf einem optischen Weg (im folgenden als Nebenzweig bezeichnet), angeordnet sind und einen Strahlexpander 12, der auf einer optischen Achse (im folgenden Hauptzweig genannt) angeordnet ist, der durch den Halbspiegel 28 und dem Halbspiegel 29 durchdringt, auf. Der Nebenzweig fällt mit dem Hauptzweig nach dem zweiten Halbspiegel 29 zusammen. Beide optischen Wege werden von einer Blende 32 unterbrochen. Der Strahl von dem AOM 22 wird in einen den Halbspiegel 28 durchdringenden und einen von diesem reflektierten Teil aufgeteilt. Der Durchmesser des passierenden Lichts wird in dem Expander 12 verdoppelt und anschließend durch den Halbspiegel 29 geführt. Er passiert den zweiten Strahlexpander 13, der seinen Durchmesser um den Faktor 15 vergrößert, so daß er zum Auf werf en auf den Ref lektionsspiegel 14 als paralleler Aufzeichnungsstrahl geeignet ist. Der von dem Halbspiegel 28 reflektierte parallele Strahl verläuft dagegen durch den durch das Paar von Vollspiegeln 30, 30h gebildeten Nebenzweig und vereint sich mit dem optischen Weg des Hauptstrahles über den Halbspiegel 29 und verläuft sodann durch den zweiten Strahlexpander 13, so daß auch dieser auf den Spiegel 14 als paralleler Abtaststrahl geworfen wird, dessen Durchmesser die Hälfte gegenüber dem Strahl beträgt, der den ersten Strahlexpander 12 passiert hat. Der Lichtstrahl R zum

BOEHJÜERt & BOEKMERT -

Aufzeichnen weist eine Blende 32 auf, die von einem Drehmagnet 31 zwischen dem Halbspiegel 28 und dem Strahlexpander 12 angeordnet ist, so daß die Blende 32 den optischen Weg des Hauptzweiges unterbricht, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, wobei der parallele Lichtstrahl des optischen Weges des Nebenzweiges zu dem Strahlexpander 13 mit unverändertem Durchmesser geführt wird. Wenn die Blende 32 dagegen den optischen Weg des Nebenzweiges sperrt, wird der parallele Laserstrahl mit einer Vergrößerung seines Durchmessers um den Faktor 30 auf den Spiegel 14 aufgeworfen, wodurch der Durchmesser des parallelen Strahles zum Aufzeichnen, der über den Galvanometer-Spiegel 15 auf das Objektiv 16 geworfen wird, auf einfache Weise in zwei Arten ohne das Erfordernis einer Justierung der optischen Achse geworfen wird.

Der Aufzeichnungsstrahl f, der von dem Spiegel 14 abgelenkt wird, wird parallel zu der (nicht gezeigten) Grundplatte geführt. Dieser Strahl verläuft also in den Mittelpunkt des Galvanometerspiegels 15 in der horizontalen Ebene und wird durch die frei Schwingbewegung des Galvanometerspiegels 15 abgelenkt. Als Aufzeichnungslichtstrahl in der Hauptabtastrichtung wird dieser Strahl auf das Objektiv 16 geführt. Der von dem Galvanometerspiegel 15 kommende Aufzeichnungslichtstrahl tastet die Oberfläche des Aufzeichnungsfilms 17 ab, die in der Brennebene angeordnet ist, wobei der Durchmesser des Lichtstrahles durch das Objektiv 16 gebündelt wird.

Der Lichtstrahl S des optischen Systems zur Erfassung des Bildes der Vorlage 19 und der Lichtstrahl G des optischen Systems zur Erfassung der Abtastposition werden von einer besonderen (nicht gezeigten) Laser-

BOEHMERT &-ÖOEHM&RT

quelle mittels einer (nicht gezeigten) optischen Einrichtung über Strahlexpander 43 bzw. 53 geführt und von diesen auf den Mittelpunkt des Schwingspiegels 15 über Spiegel 44 und 54 gelenkt. Es ist jedoch auch möglich, daß die Lichtstrahlen von einer einzigen Lichtquelle über Verzweigung in die drei Lichtstrahlen R, S und G eines optischen Systems erzeugt werden. Die drei optischen Systeme sind auf den Mittelpunkt des Galvanometerspiegels 15 gerichtet, wie dies die Zeichnung zeigt, wobei die Lichtstrahlen S, G einen leichten Winkel in bezug auf Lichtstrahl R bilden, so daß eine Störung der Spiegel 14, 44 und 54 der drei optischen Systeme vermieden wird. Der Lichtstrahl S zur Erfassung des Bildes der Vorlage ist, wie die Zeichnung zeigt, dazu eingerichtet, die in der Brennebene des Objektivs 16 angeordnete Vorlage 19 abzutasten.

Die Ablenkungsspiegel 46 und 46^r sind horizontal entlang der Hauptabtastrichtung der Vorlage 19 und etwas oberhalb der Vorlage 19 angeordnet. Ihre nach innen gewandten Flächen sind konkav ausgebildet und formen teilweise eliptische Flächen, deren Hauptachsen gegenüber der Senkrechten zu den gegenüberliegenden Seiten der Nebenabtastrichtung geneigt sind. Ihre Brennpunkte sind auf die Oberfläche der Vorlage fokussiert. Das von dem Abtaststrahl reflektierte Licht zur Aufnahme des Bildes der Vorlage 19 wird daher auf eine andere Fokuslinie der Spiegel 46 und 46' konzentriert. Zur Vermeidung einer Behinderung des Abtastens entlang der Fokuslinie ist eine Lichtaufnahmeplatte 47 vorgesehen, die eine Vielzahl von Fotodioden oder lineare CCD-Feldelemente aufweist. Die Menge des in Abhängigkeit von dem Bild der Vorlage 19 reflektierten Licht, das auf die vorgenannte Lichtaufnahmeplatte 47 geworfen wird, wird

BOEHMERT &

mittels der einzelnen lichtempfindlichen Elemente proportional umgewandelt und zur Eingabe in ein (nicht gezeigtes) elektronisches System verwendet.

Zur Detailverstärkung u.s.w. wird die in den elektronischen Schaltkreis eingegebene Bildinformation von dem einzelnen lichtempfindlichen Element verrechnet und als Signal zur Steuerung des AOM 22 des optischen Abtastsystems verwendet, so daß das von dem AOM 22 gesteuerte Signal von dem elektronischen System bestimmt wird.

Der Strahl G zur Ermittlung der Stellung des von dem Galvanometer 15 reflektierten Strahles verläuft über das Objektiv 16 und den Spiegel 55 zu einem Gitter 56.

Da die Länge des optischen Weges von dem Objektiv 1 6 zu dem Gitter 56 ungefähr gleich der Brennweite des Objektivs ist, wird das Abtasten des Gitter 56 ausreichend gebündelt. Auf der Rückseite des Gitters 56, dessen Breite der Aufzeichungsbreite entspricht, ist eine Platte 57 mit lichtempfindlichen Elementen angeordnet. Eine Vielzahl derartiger Elemente sind über die Spalten des Gitters 56 verteilt. Immer wenn eines der Elemente von dem Abtastlichtstrahl getroffen werden, wird ein entsprechendes elektrisches Signal in den vorgenannten elektrischen Schaltkreis gegeben.

Bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Abtasten und Reproduzieren einer Vorlage wird bei einer Unterbrechung des optischen Nebenzweiges durch die Blende 31 der Aufzeichnungsstrahl durch die beiden Expander 12, 13 so stark wie möglich vergrößert. Ein solcher Aufzeichnungsstrahl ist für 1500 Abtastlinien/inch geeignet. Die Auflösung des Bildes kann so ver-

BOEHMERt & FiOEMMERT;^:-··

größert werden, wodurch, die Herstellung eines Faximiles mit einer großen Anzahl von Abtastlinien ermöglicht wird. Wird dagegen der optische Weg des Hauptzweiges von der Blende 31 gesperrt, so wird der Aufzeichungslichtstrahl lediglich von dem Expander 13 vergrößert und die Anzahl der Abtastlinien auf 750 Abtastlinien/ inch begrenzt. Dies ist ausreichend für die Herstellung von Faximilies für Zeitungen u.s.w., wobei eine höhere Geschwindigkeit erreicht wird. Es ist also möglich, den Durchmesser der Strahlen durch einfaches Umschalten einer Blende zu ermöglichen, wobei die äußerst mühsame Justierung der optischen Achsen nicht erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht also eine einfache Anpassung eines Gerätes zum Abtasten und Reproduzieren einer Vorlage, die in zwei verschiedenen Arbeitsweisen arbeitet.

Obwohl bei dem gezeigten Ausführungsbeipsiel nur der Aufzeichnungslichtstrahl R umgeschaltet wird, versteht es sich, daß auch die anderen Lichtstrahlen S und G entsprechend umgeschaltet werden können.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

BOEHMEkT & BOEHMERT

DX 1959 BEZUGSZEICHENLISTE

11 Lichtquelle 11

13 Strahlexpander	13
14 Spiegel	14
15 Galvanometer-Spiegel	15
16 Objektiv	16
17 Film	17
18 Galvanometer	18
19 Vorlage	19
20 Zylinder	20
22 AOM	22
28 Halbspiegel	28
29 Halbspiegel	29
30 Vollspiegel	30

BOEHMERT & EOF.^MERT

30* Vollspiegel 30¹

31 Drehmagnet	31
32 Blende	32
43 Strahlexpander	43
44 Spiegel	44
45 Spiegel	45
46 Spiegel	46
46* Spiegel	46'
47 Platte	47
53 Strahlexpander	53
54 Spiegel	54
55 Spiegel	55
56 Gitter	56
57 Platte	57

Claims

BOEKMERT & ΒΌΕΗΜΕΕίΤ *

DX 1959

ANSPRÜCHE

(j). Vorrichtung zum Umschalten des Durchmessers eines oder mehrerer der Abtaststrahlen eines Gerätes zum Abtasten und Reproduzieren einer Vorlage, bei dem die Vorlage zur Gewinnung einer Information über die Vorlage photoelektrisch abgetastet, die Bildinformation verrechnet und die Vorlage anhand der verrechneten Bildinformation reproduziert wird, gekennzeichnet durch

- ein Mittel zum Verzweigen des Abtaststrahles auf wenigstens zwei optische Wege,

- ein Mittel zum Ändern des Strahldurchmessers, das in wenigstens einem der genannten optischen Wege angeordnet ist,

- ein Mittel zum Vereinigen der genannten optischen Wege, und

- eine Blende (32), die lediglich einen der genannten optischen Wege freigibt, wodurch der Durchmesser des Abtaststrahles in Abhängigkeit von der Wahl der Anzahl der Abtastlinien umgeschaltet wird.

BOEftM'ERT & BGEHMERT" ^:
2. Vorrichtung zum Umschalten des Durchmessers eines Abtaststrahles nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle zur Erzeugung des Abtastlichtstrahles ein Gas-Laser ist.
3. Vorrichtung zum Umschalten des Durchmessers eines Abtaststrahles nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Verzweigen des Abtaststrahles einen Halbspiegel (28) aufweist, der den von der Abtast-Lichtquelle (11) kommenden Lichtstrahl zum Teil in einen Nebenzweig umlenkt.
4. Vorrichtung zum Umschalten des Strahldurchmessers eines Abtaststrahles nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Ändern des Strahldurchmessers ein Strahlexpander (12) ist.
5. Vorrichtung zum Umschalten des Strahldurchmessers eines Abtaststrahles nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Vereinigen der Strahlen ein Halbspiegel (29) ist, der in einem der optischen Wege der durch die Mittel zum Verzweigen des Abtaststrahles verzweigten Strahlen angeordnet ist.
6. Vorrichtung zum Umschalten des Strahldurchmessers eines Abtaststrahles nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (32) in dem optischen Weg zwischen dem Mittel zum Verzweigen

ΒΟΕΚΜΕΒΓΓ & ΒΌΕΗΜΕΚΤ "

des Strahles und dem Mittel zum Vereinigen der Strahlen angeordnet ist.
7. Vorrichtung zum Umschalten des Strahldurchmesser eines AbtastStrahles nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (32) das Mittel zum Umschalten des Strahldurchmessers bildet.