DE69219910T2

DE69219910T2 - Lichtstrahlabtastsystem

Info

Publication number: DE69219910T2
Application number: DE69219910T
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Inagaki; Yoshihiro Kishida
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1992-01-07
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: EP0494645A2; EP0494645B1; EP0494645A3; US5200849A; DE69219910D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

(1) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtstrahl-Abtastsystern zum Abtasten eines Bildes mit einem Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle ausgesendet wird, um das Bild aufzuzeichnen oder zu lesen. Genauer betrifft die Erfindung ein Lichtstrahl- Abtastsystem, das in der Lage ist, die Brennpunktverlagerung eines Lichtstrahles auf einer Abtastebene zu erfassen.

(2) Beschreibung der verwandten Technik

Wenn ein Lichtstrahl-Abtastsystem verwendet wird, um ein Bild aufzuzeichnen oder zu lesen, ist es vom Gesichtspunkt der Auflösung her wünschenswert, daß der Lichtstrahl einen minimalen Durchmesser (einen Strahldurchmesser am Brennpunkt des Lichtstrahles, der hiernach als ein Brennpunktdurchmesser bezeichnet wird) auf der Abtastebene hat.
Bei einem gewöhnlichen Lichtstrahl-Abtastsystem wird daher vor einem tatsächlichen Abtasten ein photoempfindlicher Film in der Abtastebene eingerichtet. Der Film wird dann mit einem Lichtstrahl abgetastet, um ein Bild darauf aufzudrucken. Eine Zeilenbreite in dem gedruckten Bild liefert die Basis, um festzustellen, ob der Strahl auf die Abtastebene fokussiert ist oder nicht. In dem Fall einer Brennpunktverlagerung wird das Nachstellen zwischen einer Position auf der Abtastebene und dem Brennpunkt des Lichtstrahls vorgenommen.
Gemäß dem obigen Verfahren muß der Film einem Entwicklungsprozeß unterzogen werden, um den Brennpunkt des Lichtstrahls zu erfassen, wobei das entwickelte Bild von einer erfahrenen Person untersucht wird. Somit enthält dieses Verfahren viele Schritte, die nicht nur zu hohen Kosten, sondern auch zu geringem Wirkungsgrad führen.
Unter diesen Umständen sind Lichtstrahl-Abtastsysteme mit einem Mechanismus zum Erfassen eines Lichtstrahldurchmessers vorgeschlagen, wie beispielsweise in der JP-A 52-130 338 und der JP-A 53-134 451. Diese Systeme werden hiernach beschrieben werden.
(A) Zunächst wird das System, das in der JP-A 52-130 338 offenbart ist, welche den einleitenden Teil des unabhängigen Anspruchs 1 wiedergibt, mit Bezug auf Figur 1 beschrieben werden.
Bei diesem System läuft ein Lichtstrahl, der von einer Laserquelle 100 emittiert wird, über einen reflektierenden Spiegel 101 zu einer Strahlaufweiterlinse 102 und einer Kollimatorlinse 103, so daß ein kollimierter Strahl entsteht. Der kollimierte Strahl läuft dann über einen Abtastspiegel 104 zu einer Abtastlinse 105, durch die er auf einer Abtastebene 107 fokussiert wird. Der Abtastspiegel 104 ist hin- und herbewegbar, um zu bewirken, daß der Lichtstrahl die Abtastebene 107 abtastet.
Um einen Lichtstrahldurchmesser zu erfassen, der auf der Abtastebene 107 erscheint, ist ein Halbspiegel 106 zwischen der fθ-Linse 105 und der Abtastebene 107 angeordnet, um einen Teil des Lichtstrahles herauszuleiten. Eine Gitterplatte 109 ist auf einer virtuellen Abtastebene 108 angeordnet, auf der der herausgeleitete Lichtstrahl fokussiert ist.
Die Gitterplatte 109 hat ein Gittermuster mit lichtdurchlassenden Bereichen und lichtabschirmenden Bereichen, die abwechselnd in Abständen angeordnet sind, die ungefähr dem Brennpunktdurchmesser des Lichtstrahles entsprechen. Wie es veranschaulicht ist, ist die Gitterplatte 109 unter einem vorbestimmten Winkel zu der virtuellen Abtastebene 108 angeordnet.
Licht, das durch die Gitterplatte 109 durchgelassen wird, wird von einem optischen Detektor 110 erfaßt. Zu dieser Zeit trifft eine maximale Lichtmenge auf den Detektor 110 aus dem lichtdurchlassenden Bereich auf, der dem Brennpunkt des Lichtstrahls entspricht, was einen Pegel eines Erfassungssignals auf einen Spitzenwert anhebt. Wenn ein zentraler Punkt A der Gitterplatte 109 ein Erfassungssignal mit dem höchsten Pegel liefert, hat der Lichtstrahl den Brennpunkt auf der virtuellen Abtastebene 108, was bedeutet, daß der Lichtstrahl auch auf der tatsächlichen Abtastebene 107 fokussiert ist. Wenn der Fokus des Lichtstrahls von der Abtastebene 107 abweicht, liefert Licht, das durch die Gitterplatte 109 gelassen wird, ein Erfassungssignal mit einem Spitzenwert, der in einer Position erscheint, welche von dem zentralen Punkt A verlagert ist. Somit wird der Spitzenwert-Punkt dieses Erfassungssignals verwendet, um den Brennpunkt des Lichtstrahls auf der Abtastebene 107 und einen Verlagerungsbetrag zwischen Position der Abtastebene 107 und dem Brennpunkt des Lichtstrahls zu erfassen.
(B) Das System, das in der JP-A 53-134 451 offenbart ist, wird als nächstes mit Bezug auf Figur 2 beschrieben werden.
Bei diesem System läuft ein Lichtstrahl, der von einer Laserquelle 111 emittiert wird, durch einen Lichtmodulator 112 und einen Strahlaufweiter 113 zu einem sich drehenden Polygonspiegel 114 und dann zu einer Abtastlinse (fθ-Linse) 115, damit er auf einer Abtastebene 116 fokussiert wird. Der Polygonspiegel 114 wird gedreht, um zu bewirken, daß der Lichtstrahl die Abtastebene 119 abtastet.
Um einen Lichstrahldurchmesser zu erfassen, der auf der Abtastebene 11G erscheint, ist eine Messerkante 118 auf einer Verlängerung von einer Abtastzeile auf der Abtastebene 116 angeordnet. Ein Photodetektor 117 ist hinter der Messerkante 118 angeordnet.
Der Photodetektor 117 erfaßt die Lichtmenge eines Strahles, der über die Messerkante 118 auftritt und erzeugt ein Signal, das einem Lichtstrahldurchmesser entspricht. Das heißt, wenn der Lichtstrahl einen großen Durchmesser hat, trifft eine nach und nach zunehmende Lichtmenge auf den Photodetektor 117 über die Messerkante 118. Wenn der Lichtstrahl einen kleinen Durchmesser hat, trifft eine schnell zunehmende Lichtmenge auf den Photodetektor 117.
Auf diese Weise wird der Brennpunkt des Lichtstrahls erfaßt, und eine Nachstellung der zwischen dem Brennpunkt des Lichtstrahls und der Position der Abtastebene auf der Basis von Änderungen in dem Erfassungssignal, das von dem Photodetektor 117 ausgegeben wird, wird vorgenommen, wobei die Änderungen Antworten auf den Lichtstrahldurchmesser sind.
Die herkömmlichen Abtastsysteme mit den vorangehenden Aufbauten haben den folgenden Nachteil.
Das System, das oben unter (A) beschrieben ist, erfaßt die Lichtmenge, die durch die geneigte Gitterplatte 109 durchgelassen worden ist, und bestimmt einen Brennpunkt des Lichtstrahles aus einer Spitzenwert-Position des Erfassungssignals. Dieses System erfaßt nicht den Brennpunkt über eine Abtastbreite des Lichtstrahls. In ähnlicher Weise kann das System, das unter (B) beschrieben worden ist, den Brennpunkt des Lichtstrahls nur an einem Punkt auf der Verlängerung von einer Abtastzeile erfassen.
Jedoch kann der Lichtstrahl unterschiedliche Durchmesser an verschiedenen Punkten auf derselben Abtastzeile haben, was aufgrund von Verzeichnungen der Fall sein kann, die bei optischen Elementen, so wie einer Abtastlinse und einem Polygonspiegel auftreten können, oder Abweichungen von deren korrekten Positionen. Es ist daher unzweckmäßig, den Brennpunkt des Lichtstrahls nur an einem einzigen Punkt zu erfassen, wie bei den herkömmlichen Systemen.
Die herkömmlichen Systeme sind nicht in der Lage, den nicht fokussierten Lichtstrahl auf einer Abtastzeile zu erfassen, die nicht dem Erfassungspunkt entspricht. Als ein Ergebnis wird ein Bild mit einem geringen Auflösungsgrad aufgezeichnet oder gelesen, d.h. es entsteht das Problem eines verschwommenen Bildes.
Ein weiteres System, das in der JP-A-63317347 offenbart ist, sieht vor, daß der Durchmesser eines Lichtstrahls, der entlang einer Hauptabtastrichtung Beträge der Brennpunktverlagerung in Bezug setzt, berechnet oder tatsächlich gemessen wird.
Zunächst werden Änderungsraten Δn, Δd und Δv in Bezug auf Werte n&sup0;, d&sub0; und v&sub0;, wenn ein Deflektor 22 sich unter einem Ablenkungswinkel von null Grad befindet, als Funktionen der Abtastposition y von entlang einer Hauptabtastrichtung aufzeichnenden Laserlichts L&sub1; berechnet oder werden tatsächlich gemessen, in Bezug auf den Durchlaßwirkungsgrad n des Laserlichts L¹, des Durchmessers d des Laserlichts L&sub1; und der Abtastgeschwindigkeit v. Die Korrekturrate ΔP der Emissionslichtmenge P der Laserdiode 12 wird als eine Funktion der Abtastposition y (Seite 4, untere rechte Spalte, Ausdruck (4)) ausgedrückt. Dann werden Steuerdaten L(y) für die Laserdiode 12 entsprechend Gleichung (5) auf Seite 4, untere rechte Spalte, eingestellt. Diese Steuerdaten L(y) werden im Speicher 42 gespeichert. Nachfolgend wird ein Testmuster tatsächlich beleuchtet und bearbeitet, wobei die Steuerdaten L(y) im Speicher 42 verwendet werden. Eine Dichteverteilung des Testmusters wird gemessen. Die Steuerdaten L(y) werden mit Dichtevariationen ΔD(y) korrigiert, und der Speicher 42 wird mit den korrigierten Steuerdaten aktualisiert. Ein Gitter 30 wird verwendet, um ein Synchronisiersignal zum Synchronisieren der Ausgabe eines Halbtonbildsignales aus einer Bildsignal-Erzeugerschaltung 38 und zum Lesen der Steuerdaten aus dem Speicher 42 zu erhalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf den Stand der Technik, wie er oben beschrieben ist, gemacht worden, und ihre Aufgabe ist es, ein Lichtstrahl-Abtastsystem zur Verfügung zu stellen, das zum Brennpunkterfassen über eine Abtastbreite in der Lage ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lichtstrahl-Abtastsystem zum Einstellen der Lichtmenge in einem Lichtstrahl zur Verfügung zu stellen, indem Brennpunktverlagerungen, die über eine Abtastbreite erfaßt werden, verwendet werden, um somit eine Druckzeilenbreite an verschiedenen Punkten in einer Hauptabtastrichtung auf einen Brennpunktdurchmesser auszugleichen.
Die obigen Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Lichtstrahl-Abtastsystem, wie es in Patentanspruch 1 definiert ist, erfüllt.
Die Vorrichtung zum Feststellen der Brennpunktverlagerung umfaßt:
einen Pulsgenerator, der auf das Erfassungssignal antwortet, das von der Vorrichtung zum Erfassen der Brennpunktverlagerung ausgegeben wird, zum Erzeugen von Taktpulsen, die der Einfallszeitmessung des Lichtstrahls in Bezug auf die lichtdurchlassenden Bereiche entsprechen;
einer Momentanwert-Aufnahmevorrichtung, die auf die Zeitmessung der Taktpulse antwortet, um Momentanwerte des Erfassungssignals der Lichtmengen-Erfassungsvorrichtung aufzunehmen;
einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln aufgenommener Werte des Erfassungssignals in digitale Signale (Lichtmengendaten);
einen Pulszähler zum Zählen der Taktpulse, die von dem Pulsgenerator ausgegeben werden;
einen Lichtmengenspeicher zum Speichern der Lichtmengendaten aus dem Analog-Digital-Wandler in Folge an Speicheradressen, die den Zählungen entsprechen, welche von dem Pulszähler geliefert werden;
einen Lichtmengen-Datenwandler zum Umwandeln der Lichtmengendaten, die in Folge aus dem Lichtmengen-Datenspeicher gelesen werden, in Beträge der Brennpunktverlagerung, die den Lichtmengendaten entsprechen; und
eine Ausgabevorrichtung zum Ausgeben der Beträge der Brennpunktverlagerung, die von dem Lichtmengen-Wandler geliefert werden.
Die Gitterplatte ist zum Beispiel eine Beugungsgitter-Glasplatte, welche schlitzähnliche lichtdurchlassende Bereiche, jeden mit einer Breite, die im wesentlichen dem Durchmesser des Lichtstrahls in einer Position im Brennpunkt entspricht, und lichtabschirmenden Bereichen, die abwechselnd mit den lichtdurchlassenden Bereichen angeordnet sind, definiert. Die Lichtmengen-Erfassungsvorrichtung umfaßt zum Beispiel eine Vielzahl von Photodioden, die entlang einer Seite gegenüber einer Lichtstrahl-Auftreffseite der Beugungsgitter-Glasplatte angeordnet sind.
Die Gitterplatte ist nicht auf eine bestimmte Position beschränkt, solange sich die Gitterplatte in der Hauptabtastrichtung in einer Position erstreckt, die optisch äquivalent der Abtastebene des Lichtstrahls ist, der von der Lichtquelle emittiert wird. Wenn ein verzweigendes optisches Element vorgesehen ist, um den Lichtstrahl aufzuteilen, damit er in zwei Richtungen läuft, wobei ein Teil des Lichtstrahls eine tatsächliche Abtastebene abtastet (z.B. eine photoempfindliche Folie), und sein anderer Teil eine virtuelle Abtastebene abtastet, die der tatsächlichen Abtastebene optisch äquivalent ist, wird die Gitterplatte auf die virtuelle Abtastebene eingestellt.
Als Alternative kann die Gitterplatte fluchtend mit der Abtastebene eingerichtet werden, die tatsächlich von dem Lichtstrahl abgetastet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, gibt, wenn die Gitterplatte über einen gesamten Abtastbereich von dem Lichtstrahl abgetastet wird, die Lichtmengen- Erfassungsvorrichtung ein Erfassungssignal aus, das einem Lichtstrahldurchmesser entspricht. Das heißt, wenn der Lichtstrahl auf die Gitterplatte fokussiert ist, läuft die gesamte Lichtmenge des Strahls durch die lichtdurchlassenden Bereiche der Gitterplatte, so daß das Erfassungssignal einen maximalen Pegel erreicht. Wenn der Lichtstrahl außer Fokus ist (der Lichtstrahldurchmesser ist größer als ein Brennpunktdurchmesser), wird ein Teil der Lichtmenge des Strahles durch die lichtabschirmenden Bereiche blockiert, so daß das Erfassungssignal geringer als sein maximaler Pegel wird.
Da die Ausgabe der Lichtmengen-Erfassungsvorrichtung mit dem Betrag der Brennpunktverlagerung des Lichtstrahles korreliert ist, bestimmt die Brennpunktverlagerung-Festlegungseinrichtung den Betrag der Brennpunktverlagerung des Lichtstrahls an unterschiedlichen Punkten in der Hauptabtastrichtung aus der erfaßten Lichtmenge des Strahls, der durch die lichtdurchlassenden Bereiche der Gitterplatte läuft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Lichtstrahl daher über die Abtastebene fokussiert werden, indem der Brennpunkt relativ zu der Abtastposition in Bezug auf die Beträge der Brennpunktverlagerung an unterschiedlichen Punkten in der Hauptabtastrichtung nachgestellt wird. Dieses Merkmal verbessert die Auflösung, wenn ein Bild aufgezeichnet oder gelesen wird.
Das Lichtstrahl-Abtastsystem der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Lichtmengen-Nachstellvorrichtung aufweisen, die auf die Beträge der Brennpunktverlagerung antwortet, welche von der Brennpunktverlagerungs-Bestimmungsvorrichtung zum Einstellen der Lichtmenge des Lichtstrahls festgelegt sind, um Druckzeilenbreiten an den unterschiedlichen Punkten in der Hauptabtastrichtung auszugleichen.
Insbesondere umfaßt die Lichtmengen-Einstellvorrichtung:
einen Brennpunktverlagerungsdaten-Speicher zum Speichern von Daten der Beträge mit Brennpunktverlagerung, die durch die Brennpunktverlagerungs-Feststellvorrichtung festgelegt worden sind, an Adressen, die den unterschiedlichen Punkten in der Hauptabtastrichtung entsprechen;
eine Datenlesevorrichtung zum Lesen der Daten der Beträge der Brennpunktverlagerung aus der Brennpunktverlagerungsdaten- Speichervorrichtung synchron mit dem Abtasten des Lichtstrahls in der Hauptabtastrichtung zur Zeit des Abtastens und Aufzeichnens durch den Lichtstrahl;
einen Bildsignal-Modulator zum Modulieren von Pegeln eines Bildaufzeichnungssignals basierend auf den Daten der Beträge der Brennpunktverlagerung, die aus dem Brennpunktverlagerungsdaten-Speicher gelesen worden sind; und
einen Lichtstrahl-Modulator zum Modulieren des Energiepegels des Lichtstrahls basierend auf der Ausgabe des Bildsignal-Modulators.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn die Lichtmengen-Einstellvorrichtung zusätzlich zur Verfügung steht, wird die Lichtmenge des Strahles basierend auf den festgestellten Beträgen der Brennpunktverlagerung eingestellt, um somit Druckzeilenbreiten an unterschiedlichen Punkten in der Hauptabtastrichtung auszugleichen. Selbst wenn der Lichtstrahl an einer bestimmten Position in der Hauptabtastrichtung außer Fokus ist, braucht das optische System nicht wie beim Stand der Technik nachgestellt zu werden. Dieses Merkmal fördert die Bedienbarkeit und realisiert daneben die Bildaufzeichnung mit hoher Qualität.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zu dem Zweck, die Erfindung zu veranschaulichen, sind in den Zeichnungen verschiedene Formen gezeigt, die gegenwärtig bevorzugt sind, wobei jedoch verstanden werden soll, daß die Erfindung nicht auf die genauen Anordnungen und instrumentellen Ausgestaltungen, wie sie gezeigt sind, beschränkt ist.
Figur 1 ist eine schematische Ansicht eines ersten herkömmlichen Systems;
Figur 2 ist eine schematische Ansicht eines zweiten herkömmlichen Systems;
Figur 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Lichtstrahl-Abtastsystems für eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Sensoreinheit;
Figuren 5 und 6 sind Ansichten, die Beziehungen zwischen dem Lichtstrahldurchmesser und der Ausgabespannung von Photodioden zeigen;
Figur 7 ist ein Blockschaubild der logischen Schaltung zum Berechnen der Brennpunktverlagerung;
Figuren 8 und 9 sind Wellenformschaubilder von Signalen, die von verschiedenen Komponenten der logischen Schaltung ausgegeben werden;
Figur 10 ist ein Ablaufdiagramm einer Bearbeitungssequenz, die eine CPU beim Bestimmen eines Betrages der Verlagerung befolgt;
Figur 11 ist eine Ansicht, die in schematischer Weise die Inhalte einer Nachschlagetabelle zeigt;
Figur 12 ist eine Ansicht, die Beziehungen zwischen der Brennpunktverlagerung und der Hauptabtastposition zeigt;
Figur 13 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Lichtstrahl-Abtastsystems für eine zweite Ausführungsform der Erfindung;
Figur 14 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Sensoreinheit bei der zweiten Ausführungsform;
Figur 15 ist ein Blockschaubild der logischen Schaltung bei der zweiten Ausführungsform zum Berechnen der Brennpunktverlagerung;
Figuren 16A bis 16E sind Wellenformschaubilder von Signalen, die von verschiedenen Komponenten der logischen Schaltung, die in Figur 15 gezeigt ist, ausgegeben werden; und
Figuren 17A bis 17D sind Ansichten, die Beziehungen zwischen der Lichtmenge eines Lichtstrahls (Energiepegel) und der Druckzeilenbreite zeigen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in Einzelheiten hiernach mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.

Erste Ausführungsform

Figur 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Lichtstrahl-Abtastsystems bei dieser Ausführungsform. Das veranschaulichte Lichtstrahl-Abtastsystem wird für die Bildaufzeichnung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Lichtstrahl-Abtastsystem anwendbar, die ebenso für das Bildlesen verwendet wird.
Bei diesem System wird eine photoempfindliche Folie 1 auf einen bewegbaren Tisch 2 gelegt, der bewegbar auf einem Paar Führungsschienen 3a und 3b gehalten ist. Eine Schraubenwelle 4, die sich unter dem bewegbaren Tisch 2 befindet, hat ein Zahnrad 5 an einem seiner Enden befestigt, das mit dem Ausgangszahnrad 7 eines Motors 6 kämmt.
Die Schraubenwelle 4 ist mit der Drehung des Motors 6 drehbar, um den bewegbaren Tisch in die Richtung der X-Achse entlang den Führungsschienen 3a und 3b zu bewegen. Die Richtung der X- Achse entspricht der nachrangigen Abtastrichtung eines Lichtstrahles, der auf die photoempfindliche Folie 1 projiziert wird.
Der Lichtstrahl wird von einer Laserquelle emittiert und durch einen Strahlaufweiter 9 in einen breiten kollimierten Strahl umgewandelt. Dann wird der Lichtstrahl so abgelenkt, daß er in die Richtung der Y-Achse läuft, durch einen Polygonspiegel 10, der um eine Z-Achse durch einen Motor 12 zu drehen ist, und wird nachher durch eine fθ-Linse 11 konvergiert. Die Richtung der Y-Achse entspricht einer Hauptabtastrichtung des Lichtstrahls.
Die Bezugsziffer 13 in Figur 3 bezeichnet einen Drehcodierer zum Erfassen "einer Drehung" des Polygonspiegels 10 aus der Drehgeschwindigkeit des Motors 12 und zum Ausgeben eines Erfassungssignals an eine logische Schaltung, die später beschrieben wird.
Der Lichtstrahl, der durch die fθ-Linse 11 konvergiert wird, wird durch einen Halbspiegel verzweigt, der in einem Raum oberhalb der photoempfindlichen Folie 1 angeordnet ist. Ein verzweigter Teil des Lichtstrahls wird auf die photoempfindliche Folie 1 projiziert, während der andere verzweigte Teil auf eine Sensoreinheit 15 auftrifft, die hinter dem Halbspiegel 14 angeordnet ist. Die Sensoreinheit 15 ist auf eine virtuelle Abtastebene eingerichtet, in der der andere verzweigte Teil des Lichtstrahls fokussiert ist (wobei die virtuelle Abtastebene in einer optisch äquivalenten Positionsbeziehung zu einer tatsächlichen Abtastebene steht).
Figur 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Sensoreinheit 15.
Die Sensoreinheit 15 umfaßt eine Beugungsgitter-Glasplatte 16 mit schlitzähnlichen lichtdurchlassenden Abschnitten 19 und lichtabschirmenden Abschnitten 20, die abwechselnd angeordnet sind, und ein Sensorlaufwerk 18, das starr mit der Glasplatte 16 verbunden ist und eine Vielzahl von Photodioden 17 trägt, die horizontal angeordnet sind. Jeder lichtdurchlassende Abschnitt 19 hat eine Breite, die ungefähr einem Brennpunktdurchmesser des Lichtstrahls entspricht. Die Photodioden 17 sind über einen Gesamtbereich der Beugungsgitter-Glasplatte 16 angeordnet. Die Beugungsgitter-Glasplatte 16 entspricht der Gitterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Photodioden 17 bilden eine Lichtmengen-Erfassungsvorrichtung.
Die Figuren 5 und 6 zeigen jeweils Beziehungen zwischen Durchmessern des Lichtstrahls, der auf die Sensoreinheit 15 auftrifft, und den Ausgangsspannungen der Photodioden 17.
Wie in Figur 5 gezeigt, geben die Photodioden 17 eine Spannung V1 aus, wenn ein Lichtstrahl B1, der durch den Halbspiegel 14 aufgeteilt ist und auf die Sensoreinheit 15 auftrifft, einen Strahldurchmesser d1 hat, der größer ist als eine Breite d jedes lichtdurchlassenden Abschnittes 19 ( d1 > d).
Andererseits, wie in Figur 6 gezeigt, geben die Photodioden 17 eine Spannung V2 aus, die höher ist als die Spannung V1 (V2 > V1), wenn ein Lichtstrahl B2 einen Strahldurchmesser d2 hat, der ungefähr derselbe ist wie die Breite d jedes lichtdurchlassenden Abschnittes 19 ( d2 = d).
Das heißt, wenn der Lichtstrahldurchmesser größer ist als die Breite d, schirmen die lichtabschirmenden Abschnitte 20 Teile seiner Lichtmenge ab, so daß die Ausgangsspannungen der Photodioden 17 geringer werden als ihr maximaler Pegel. Wenn der Lichtstrahldurchmesser ungefähr derselbe ist wie die Breite d jedes lichtdurchlassenden Abschnittes 19 (was eine Brennpunktdurchmessergröße darstellt), trifft der Lichtstrahl in voller Größe auf die Photodioden 17 auf, so daß die Ausgangsspannungen der Photodioden 17 auf dem maximalen Pegel liegen. Somit ändert sich die Ausgangsspannung der Photodioden 17 mit dem Lichtstrahldurchmesser.
Der Lichtstrahldurchmesser, der auf der Abtastebene (auf der photoempfindlichen Folie 1) erscheint, daß durch dieses Prinzip erfaßt werden. Darüber hinaus kann der Lichtstrahldurchmesser über einen gesamten Bereich in der Abtastrichtung erfaßt werden, da direkter der Lichtstrahl genutzt wird, der von dem Polygonspiegel 10 abgelenkt und durch den Halbspiegel 14 verzweigt wird.
Ein Weg, wie die Beträge der Verlagerung zwischen dem Brennpunkt und der Abtastebene aus den Ausgangsspannungen der Photodioden 17 abgeleitet werden, wird als nächstes mit Bezug auf die logische Schaltung, die in Figur 7 gezeigt ist, beschrieben werden.
Zunächst wird eine Operation, die Ausgangsspannungen der Photodioden 17 in einen Speicher M zu schreiben, beschrieben werden, wobei man sich auch auf das Zeitzählungsschaubild, das in Figur 8 gezeigt ist, beziehen wird.
Eine Ausgangsspannung VPD jeder Photodiode 17, die im Verhältnis zu einem Ausgangsstrom der Photodiode 17 steht, die umgekehrt durch eine Referenzspannung +V vorbelastet ist, wird von einem Operationsverstärker OP1 auf eine Augangsspannung VOP verstärkt. Diese Spannung VOP wird auf eine Momentanwert-Halteschaltung 21 und einen Komparator C gegeben.
Der Komparator C vergleicht die Ausgangsspannung VOP aus jeder Photodiode 17 und eine Referenzspannung Vsh aus einer Referenzspannung-Erzeugerschaltung 22. Wenn die Ausgangsspannung VOP höher ist als die Referenzspannung Vsh, gibt der Komparator C ein Signal im "H-Pegel" aus. Folglich wird ein Pulssignal ausgegeben, das "H-pegelig" wird, wenn der Lichtstrahl auf die lichtdurchlassenden Abschnitte 19 auftrifft. Dieses Pulssignal wird hiernach als ein Beugungsgittertakt bezeichnet (d.h. Taktpulse, die entsprechend der Teilung der lichtdurchlassenden Abschnitte 19 ausgegeben werden, welche auf der Beugungsgitter-Glasplatte 16 gebildet sind).
Der Beugungsgittertakt GCL wird an eine Verzögerungsschaltung DL1, einen Adresszähler K2 und einen Ein-Schuß-Multivibrator ML ausgegeben.
(a) Die Verzögerungsschaltung DL1 und die nachfolgenden Schaltungen erzeugen ein Zeitgebungssignal basierend auf dem Beugungsgittertakt GCL, das dafür aufgegeben wird, um die Ausgangsspannung VOP jeder Photodiode 17 in einen digitalen Wert umzuwandeln.
(b) Der Adresszähler K2, der Ein-Schuß-Multivibrator ML und nachfolgende Schaltungen erzeugen ein Adressignal basierend auf dem Beugungsgittertakt GCL zum Schreiben des digitalen Wertes in den Speicher M.
Einzelheiten der obigen Operationen (a) und (b) sind wie folgt:
(a) Die Verzögerungsschaltung DL1 und die Verzögerungsschaltung DL2 verzögern jeweils den Beugungsgittertakt GCL für die Aufgabe auf ein Exklusiv-ODER-Gatter 23 und ein NAND-Gatter 24. Das NAND-Gatter 24 gibt Zeitzählungspulse TP aus, die ein aktives Signal werden, wenn die Ausgabespannung VOP jeder Photodiode 17 sich an einen Spitzenwert annähert.
Dieses findet statt, da die Verzögerungsschaltung DL2 eine Verzögerungszeit hat, die auf einen Halbpunkt in einer Pulsbreite des Beugungsgittertaktes GCL eingerichtet ist. Das heißt, die Mitte der Pulsbreite des Beugungsgittertaktes GCL entspricht dem Zentrum des Lichtstrahls, der durch jeden lichtdurchlassenden Abschnitt 19 läuft, und die Ausgangsspannung VOP jeder Photodiode 17 erreicht dann den Spitzenwert.
Die Zeitzählungspulse TP, die von dem NAND-Gatter 24 ausgegeben werden, werden dann an die Momentanwert-Halteschaltung 21 und einen Analog-Digital-Wandler 27 gegeben. Als ein Ergebnis werden die Spitzenwerte P1, P2 usw. der Ausgangsspannungen VOP der Photodioden 17 aufgenommen und in digitale Signale umgewandelt.
(b) Der Adresszähler K2 zählt "H-Pegel"-Pulse in dem Beugungsgittertakt GCL, der darauf liegt, die in einem Puffer BU2 als Adressen niedriger Ordnung A2 zum Schreiben gespeichert werden. Die Adressen A2 niedriger Ordnung entsprechen den Positionen der jeweiligen lichtdurchlassenden Abschnitte 19 in der Beugungsgitter-Glasplatte 16.
Der Ein-Schuß-Multivibrator ML, auf den der Beugungsgittertakt GCL auch aufgegeben wird, erzeugt ein Pulssignal, wie es in Figur 9 gezeigt ist. Dieses Pulssignal wird durch Formen einer Vielzahl von Beugungsgittertakte GCL erzeugt, die erzeugt werden, wenn der Lichtstrahl durch eine der sechs Oberflächen des Polygonspiegels 10 abgelenkt wird. Dieses Signal wird hiernach als ein Oberflächen-Pulssignal bezeichnet. Das Oberflächen- Pulssignal wird an die Verzögerungsschaltung DL3 und ein NAND- Gatter 26 ausgegeben.
Die Verzögerungsschaltung DL3, nachdem um eine vorbestimmte Zeit verzögert wird, gibt das Oberflächen-Pulssignal an einen Exklusiv-ODER-Gatter 25 und das NAND-Gatter 26. Dann gibt das NAND-Gatter 26 ein Pulssignal aus, das ansteigt, wenn das Oberflächen-Pulssignal aktiv wird.
Ein Zähler K1, der für niedrige Adressen aktiv ist, zählt Pulse des Oberflächen-Pulssignals, die von dem NAND-Gatter 26 ausgegeben werden, die in einem Puffer BU2 als Adressen A1 oberer Ordnung gespeichert werden. Die Adressen A1 oberer Ordnung entsprechen den entsprechenden Oberflächen des Polygonspiegels 10.
Die Puffer BU1 und BU2, die die Adressen oberer Ordnung bzw. die Adressen niedriger Ordnung speichern, werden von einer CPU 28 gesteuert, um Adressignale an den Speicher M synchron mit der Konvertieroperation des Analog-Digital-Wandlers 27 auszugeben.
Somit speichert der Speicher M Spitzen-Lichtmengendaten des Lichtstrahles, der durch die Oberflächen des Polygonspiegels 10 abgelenkt worden ist, entsprechend der Teilung der lichtdurchlassenden Abschnitte 19.
Der Adresszähler K2 zum Zählen der Adressen niedriger Ordnung wird durch das Oberflächenpulssignal zurückgesetzt. Der Adresszähler K1 wird durch das Ausgangssignal (entsprechend einer Drehung des Polygonspiegels 10) des Drehcodierers 13, das von einem Verstärker OP2 verstärkt wird, zurückgesetzt.
Ein Weg, auf dem die Brennpunktverlagerung des Lichtstrahls auf der Abtastebene (photoempfindliche Folie 1) aus den Lichtmengendaten, die in dem Speicher M gespeichert sind, abgeleitet wird, wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm, das in Figur 10 gezeigt ist, beschrieben werden. Figur 10 zeigt eine Bearbeitungssequenz, der die CPU 28 folgt, welche als eine Rechenvorrichtung arbeitet.
Zunächst, im Schritt S1, werden die Adressen oberer Ordnung zum Auslesen aus dem Speicher M initialisiert, das heißt, die erste Oberfläche des Polygonspiegels 10, die den Lichtstrahl abgelenkt hat, wird bezeichnet.
Im Schritt S2 wird bestimmt, ob alle Daten aus dem Speicher M ausgelesen worden sind oder nicht. Wenn nicht, wird die Operation zum Schritt S3 geführt.
Im Schritt S3 werden die Adressen niedriger Ordnung übersprungen. Die Beugungsgitter-Glasplatte 16 enthält zum Beispiel ungefähr 1.000 lichtdurchlassende Abschnitte 19, und der Speicher speichert eine entsprechende Anzahl von Lichtmengendaten. Eine verlängerte Bearbeitungszeit würde erforderlich sein, wenn diese zahlreichen Daten alle gelesen würden, um die nachfolgende Bearbeitung durchzuführen. Um dieses zu verhindern, werden Daten momentan abgenommen, indem die Adressen unterer Ordnung in geeigneten Intervallen übersprungen werden.
Im Schritt S4 werden dem Speicher M die Adressen oberer Ordnung und die übersprungenen Adressen niedriger Ordnung bezeichnet, um die Lichtmengendaten auszulesen.
Im Schritt S5 werden die Lichtmengendaten als Adressen bei einer Nachschlagetabelle 29 (Figur 11) angewendet, um entsprechende Daten daraus zu lesen. Figur 11 zeigt in graphischer Form die Inhalte der Nachschlagetabelle 29. Die Nachschlagetabelle 29 ist eine zweidimensionale Tabelle, die vorab durch Experiment erhalten worden ist und die Beziehungen zwischen der Lichtmenge und dem Betrag der Brennpunktverlagerung speichert. Wie zu sehen ist, ist, je größer die Lichtmenge ist, der Betrag der Brennpunktverlagerung umso kleiner.
Im Schritt S6 ist eine graphische Darstellung aufbereitet, in der die vertikale Achse die Beträge der Brennpunktverlagerung, die ausgelesen worden sind, darstellt, und die horizontale Achse stellt die Adressen niedriger Ordnung dar. Die Adressen niedriger Ordnung entsprechen den Pulsen im Beugungsgittertakt GCL (Teilung der lichtdurchlassenden Abschnitte 19), und Somit Information, die Hauptabtastpositionen des Lichtstrahls zeigt. Folglich, indem die graphische Darstellung mit der horizontalen Achse, die die Adressen niedriger Ordnung zeigen, und der vertikalen Achse, die die Beträge der Brennpunktverlagerung zeigt, vorbereitet wird, ist es bekannt, wo auf der Abtastebene der Brennpunkt verlagert ist und in welchem Ausmaß. Figur 12 zeigt ein Beispiel einer solchen graphischen Darstellung, die in einem Anzeigespeicher 30 gespeichert ist.
Im Schritt S7 wird die graphische Darstellung auf einer Bildschirmanzeige 31 gezeigt. Ein Drucker kann anstelle der Bildschirmanzeige 31 zum Ausgeben der graphischen Darstellung als einen Ausdruck vorgesehen sein.
Im Schritt S8 wird die Adresse höherer Ordnung inkrementiert, um eine nächste ablenkende Oberfläche des Polygonspiegels 10 zu bezeichnen. Dann kehrt die Operation zum Schritt S2 zurück, um die obige Bearbeitung zu wiederholen.
Auf diese Weise wird die Brennpunktverlagerung in Bezug auf den gesamten Abtastbereich des Lichtstrahles erfaßt, und die Ergebnisse werden auf der Bildschirmanzeige 31 gezeigt.
Die Gitterplatte ist nicht auf die Beugungsgitter-Glasplatte beschränkt, wie bei der vorangehenden Ausführungsform, sondern kann ein Gegenstand sein, welcher lichtdurchlassende Bereiche hat, die nur an Positionen zum Erfassen der Brennpunktverlagerung des Lichtstrahles angeordnet sind.
Weiter, anstatt daß direkt die Beträge der Brennpunktverlagerung angezeigt werden, wie oben, können die Beträge der Brennpunktverlagerung indirekt angezeigt werden, indem die Strahldurchmesser an einer Vielzahl von Positionen in der Hauptabtastrichtung angezeigt werden. Eine solche Festlegung des Strahldurchmessers ist in dem Rahmen der vorliegenden Erfindung eingeschlossen, da der Betrag der Brennpunktverlagerung und des Strahldurchmessers korreliert sind.

Zweite Ausführungsform

Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hiernach mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden.
Figur 13 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Lichtstrahl-Abtastsystems bei dieser Ausführungsform.
In Figur 13 werden gleiche Bezugsziffern verwendet, um gleiche Teile wie in Figur 3 zu identifizieren, die dieselben sind wie bei der ersten Ausführungsform und nicht noch einmal genau beschrieben werden.
Bei der ersten Ausführungsform befindet die Sensoreinheit 15 auf der virtuellen Abtastebene des Lichtstrahls, der durch den Halbspiegel 14 verzweigt worden ist. Bei der zweiten Ausführungsform, wie in Figur 13 gezeigt, ist die Sensoreinheit an einem Ende des bewegbaren Tisches 2 in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Tisches 2 eingerichtet, der optisch äquivalent zu der Abtastebene ist. Mit anderen Worten ist die Sensoreinheit 15 so eingerichtet, daß die Beugungsgitter-Glasplatte 16 mit der tatsächlichen Abtastebene fluchtet. Bei dieser Ausführungsform wird ein Totalreflexionsspiegel 33 anstelle des Halbspiegels 14 verwendet, um die Sensoreinheit 15 mit einem Lichtstrahl abzutasten, um vor dem tatsächlichen Abtasten die Brennpunktverlagerung zu erfassen. Figur 14 zeigt die Sensoreinheit 15, die bei dieser Ausführungsform benutzt wird.
Diese Ausführungsform enthält weiterhin einen AOM (Akusto-optischer Modulator, welcher einen akustooptischen Effekt benutzt) 32, der zwischen der Laserquelle 8 und dem Strahlaufweiter 9 zum Modulieren der Menge des abtastenden Lichtstrahles, welcher von der Laserquelle 8 emittiert wird, angeordnet ist.
Wenn ein Bild mit dem Lichtstrahl-Abtastsystem mit dem obigen Aufbau aufgezeichnet wird, (1) wird der bewegbare Tisch 2 so bewegt, daß er auf einen optischen Weg gebracht wird, an dessen Ende die Sensoreinheit 15 angebracht ist, und die Sensoreinheit 15 wird mit dem Laserstrahl abgetastet. Ein Betrag der Fokusverlagerung des Lichtstrahls wird aus einer Ausgangsspannung jeder Photodiode 17 bestimmt (was hiernach als ein Bestimmungsmodus bezeichnet wird).
(2) Beim Aufzeichnen des Bildes wird die Menge des Lichtstrahles auf der Basis der Brennpunktverlagerung eingestellt, die an verschiedenen Punkten der Hauptabtastrichtung, wie oben festgelegt, erscheint, um eine konstante Drucklinienbreite an denjenigen Punkten in der Hauptabtastrichtung zu erhalten (was hiernach als ein Aufzeichnungsmodus bezeichnet wird).
Der obige Bestimmungsmodus und der Aufzeichnungsmodus sind aufgrund von Befehlen, die von dem Bediener gegeben werden, umschaltbar.
Die Operationen im Bestimmungsmodus (1) und im Aufzeichnungsmodus (2) werden in Einzelheiten hiernach beschrieben werden.
(1) Wie es bei der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die Figuren 5 und 6 beschrieben worden ist, ist die Ausgangsspannung jeder Photodiode 17 in der Sensoreinheit 15 variabel mit dem Lichtstrahldurchmesser. Ein Weg, auf dem die Brennpunktverlagerung des Lichtstrahls aus der Ausgangsspannung jeder Photodiode 17 abgeleitet wird, wird mit Bezug auf die logische Schaltung, die in Figur 15 gezeigt ist, und die Signal-Wellenformen, die in Figur 16 gezeigt sind, beschrieben werden.
Wenn der Bediener den Bestimmungsmodus durch eine Eingabeeinheit 49 auswählt, wird diese Information als ein Eingangssignal KIN an eine CPU 43 ausgegeben. Die CPU 43 gibt ein Modussignal MODE entsprechend dem Bestimmungsmodus an einen Taktcontroller 50, einen Adresscontroller 51, einen Analogschalter 53 und einen Bildsignalgenerator 45 aus.
Wenn der Bestimmungsmodus ausgewählt ist, wählt der Analogschalter 53 aus zwei Eingaben an ihn die Eingabe von einem Referenzspannungsgenerator 52 aus. Als ein Ergebnis wird ein Ausgangssignal REF1 des Referenzspannungsgenerators 52 durch einen Verstärker OP2 verstärkt und danach an eine Überlagerungsschaltung 46 mit einer Multiplizierfunktion ausgegeben. Der Bildsignalgenerator 45 gibt ein festes Referenzdichtesignal REF2 aus.
Die Überlagerungsschaltung 46 empfängt an einem ihrer Eingänge des Referenzdichtesignal REF2 von dem Bildsignalgenerator 45. Da die beiden Signale REF1 und REF2, die der Überlagerungsschaltung 46 eingegeben werden, fest sind, gibt die Überlagerungsschaltung 46 ein festes Signal aus. Folglich gibt eine AOM-Treiberschaltung 47 ein Festsignal aus, um die Lichtmenge des Strahls festzulegen, der von dem AOM 32 moduliert wird.
In diesem Zustand wird der Polygonspiegel 10 gedreht, um zu bewirken, daß der Lichtstrahl die Beugungsgitter-Glasplatte 16 in der Hauptabtastrichtung abtastet.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine Ausgangsspannung VPD, die proportional zu einem Ausgangsstrom jeder Photodiode 17 ist, umgekehrt vorbelastet durch eine Referenzspannung +V, durch einen Operationsverstärker OP1 auf eine Ausgangsspannung VOP (deren Wellenform in Figur 16A gezeigt ist), verstärkt. Die Ausgangsspannung VOP wird an einen Tiefpaßfilter LPF1 und einen Komparator C gegeben.
Der Tiefpaßfilter LPF1 glättet die Wellenform der Ausgangsspannung VOP und gibt sie an einen Analog-Digital-Wandler 42 als eine glatte kontinuierliche analoge Wellenform, wie in Figur 16B gezeigt.
Der Komparator C vergleicht die Ausgangsspannung VOP vom Operationsverstärker OP1 und eine Referenzspannung Vsh von einem Referenzspannungsgenerator 41. Wenn die Ausgangsspannung VOP höher ist als die Referenzspannung Vsh, gibt der Komparator C ein Signal im "H-Pegel" aus. Folglich wird ein Pulssignal (Beugungsgittertakt) ausgegeben, das "H-pegelig" wird, wenn der Lichtstrahl auf die lichtdurchlassenden Abschnitte 19 auftrifft. Figur 16C zeigt diesen Beugungsgittertakt GCL.
Der Taktcontroller 50, in Antwort auf das Signal MODE, wählt eines der beiden Signale, die in ihn eingegeben werden, aus und gibt es aus. Im Bestimmungsmodus wählt der Taktcontroller 50 das Ausgabesignal aus dem Komparator C aus und gibt es aus, d.h. den Beugungsgittertakt GCL.
Der Adresscontroller 51 zählt Pulse in dem Beugungsgitter-Takt GCL und leitet Speicheradressdaten A (A1-AN) daraus ab. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Adresscontroller 51 auch ein Freigabesignal ENA an einen Speicher M1, um das Datenschreiben in den Speicher M1 zu ermöglichen.
Weiter gibt der Adresscontroller 51 ein Taktsignal CL an den Analog-Digital-Wandler 42, um die Zeitzählung abzutasten, mit der der Wandler 42 ein digitales Signal an den Speicher M1 ausgibt. In dem Bestimmungsmodus ist das Taktsignal CL mit dem Beugungsgittertakt GCL synchronisiert.
Der Analog-Digital-Wandler 42 tastet die Ausgangsspannungen des Tiefpaßfilters LPF1 (S1 bis SN in Figur 16B) synchron mit der Pulszeitzählung des Taktsignals CL ab und wandelt die Spannungen in das digitale Signal für die Ausgabe an den Speicher M1 um. Die Daten in dem digitalen Signal werden in Folge an Adressen gespeichert, die durch die Speicheradressdaten bezeichnet sind, welche von dem Adresscontroller 51 ausgegeben werden.
Als ein Ergebnis speichert der Speicher M1 Lichtmengendaten für eine Abtastzeile entsprechend der Teilung der lichtdurchlassenden Abschnitte 19 in der Beugungsgitter-Glasplatte 16. Die Daten, die in dem Speicher M1 gespeichert werden, können als Wellenform DA in Figur 16D gezeigt werden.
In Figur 16D bezeichnet die Referenz Dmax Daten maximaler Lichtmenge, das heißt, Daten einer Lichtmenge, die auftritt, wenn der Lichtstrahl auf die Beugungsgitter-Glasplatte 16 fokussiert ist (was hiernach als eine Brennpunkt-Lichtmenge bezeichnet wird).
Die CPU 43 arbeitet als eine Bestimmungsvorrichtung für die Brennpunkt-Verlagerung zum Lesen der Lichtmengendaten aus dem Speicher M1, subtrahiert diese Daten von den Daten maximaler Lichtmenge Dmax (Brennpunkt-Lichtmengendaten), um inverse Kennliniendaten zu erhalten, die eine Wellenform haben, die aus der Wellenform der Lichtmengendaten invertiert ist. Diese Daten entsprechen den Brennpunkt-Verlagerungsdaten gemäß der vorliegenden Erfindung, die Null werden, wenn sie mit der Brennpunkt-Lichtmenge übereinstimmen, und größere Werte annehmen, je weiter die Daten von der Brennpunkt-Lichtmenge versetzt sind. Diese Daten sind in einem schraffierten Bereich DB in Figur 16D gezeichnet. Die Brennpunkt-Verlagerungsdaten DB, die erhalten worden sind, werden vorübergehend in Bereichen des Speichers M1 gespeichert, die unterschiedlich von den Bereichen (Adressen) sind, in denen die Lichtmengendaten gespeichert sind.
(2) Wenn einmal die Beträge der Brennpunktverlagerung festgelegt sind, wird eine tatsächliche Aufzeichnungsoperation durchgeführt, während die Lichtmengen-Anpassung wie folgt bewirkt wird.
Wenn der Bediener den Aufzeichnungsmodus durch die Eingabeeinheit 49 auswählt, wird diese Information als das Eingangssignal KIN an die CPU 43 ausgegeben. Die CPU 43 gibt ein Modussignal MODE entsprechend dem Aufzeichnungsmodus an den Taktcontroller 50, den Adresscontroller 51, den Analogschalter 53 und den Bildsignalgenerator 45.
Der Taktcontroller 50, in Antwort auf das Signal MODE, das dem Aufzeichnungsmodus entspricht, wählt eines der beiden Signale, die ihm eingegeben sind, aus, welches ein Pulssignal ist, das durch einen Wellenform-Formungsschaltkreis 55 aus einem Ausgangssignal von dem Codierer 13, der in dem Motor 12 angebracht ist, umgewandelt wird. Auf der Basis dieses Pulssignals erzeugt der Taktcontroller 50 ein Pseudotaktsignal PCL, das dem Beugungsgittertakt GCL und Auftreffpositionen des Lichtstrahls darstellt.
Der Adresscontroller 51 zählt Pulse in dem Pseudotaktsignal PCL, berechnet Speicheradressdaten A (A1-An) daraus und liest die Daten aus dem Speicher M1. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Adresscontroller 51 auch das Freigabesignal ENA an den Speicher M1, um das Datenlesen aus dem Speicher M1.
Der Analogschalter 53 wählt aus den zwei Eingaben, die in ihn gemacht werden, eine Eingabe von einem Tiefpaßfilter LPF2 aus.
Der Bildsignalgenerator 45 wandelt Bilddaten, die in einem Bildspeicher 48 gespeichert sind, in ein analoges Bildsignal zum Bilden von Rasterbildern um. Dieses analoge Signal hat "null Volt" für unbelichtete Bereiche und "mehrere Volt" für belichtete Bereiche.
Die CPU 43 liest aus dem Speicher M1 die Brennpunkt-Verlagerungsdaten DB, die den Adressdaten A1-An entsprechen, von dem Adresscontroller 51 ausgegeben werden, und gibt die Daten DB an einen Digital-Analog-Wandler 44 und den Tiefpaßfilter LPF2, wodurch die Daten DB in ein glattes kontinuierliches analoges Signal umgewandelt werden. Dieses Brennpunkt-Verlagerungssignal wird durch den Verstärker OP2 verstärkt und an die Überlagerungsschaltung 46, die eine Multiplizierfunktion hat, ausgegeben.
Die Überlagerungsschaltung 46 empfängt an einem ihrer Eingänge das analoge Bildsignal von dem Bildsignalgenerator 45. Die Überlagerungsschaltung 46 multipliziert das analoge Bildsignal mit dem Brennpunkt-Verlagerungssignal und gibt das Produkt an die Treiberschaltung 47 zum Treiben des AOM 32 aus. Die Treiberschaltung 47, die Überlagerungsschaltung 46 und der AOM 32 bilden eine Lichtmengen-Einstellvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Das überlagerte Signal ist "null Volt", wenn das analoge Bildsignal "null Volt" ist, jedoch ist sein Spannungspegel variabel mit dem Brennpunkt-Verlagerungssignal, wenn das analoge Bildsignal in einem Spannungswert von "mehreren Volt" vorliegt. Figur 16E zeigt ein Beispiel der Wellenform des überlagerten Signals. In Figur 16E bezeichnet die Referenz V0 einen festen Spannungspegel des analogen Bildsignals, während die Referenz VK einen Spannungspegel des überlagerten Signals bezeichnet. Wie man aus Figur 16E sehen kann, verbleibt das überlagerte Signal VK im Spannungspegel V0, wenn die Brennpunkt-Verlagerungsdaten "0" sind (wenn die Lichtmengendaten DA mit den Brennpunkt-Lichtmengendaten Dmax übereinstimmen). Wenn die Brennpunkt-Verlagerungsdaten bestimmte Werte haben, hat das überlagerte Signal VK hohe Spannungspegel entsprechend den Summen der Spannungspegel VO und den Beträgen der Brennpunktverlagerung.
Die Treiberschaltung 47 treibt den AOM 32 entsprechend mit den Spannungspegeln des überlagerten Signals, so daß der AOM 32 einen Lichtstrahl mit einer Amplitude (Energiepegel) aussendet, der variabel mit den Beträgen der Brennpunktverlagerung ist. Folglich, wenn die Brennpunktverlagerung mit dem Lichtstrahl in bestimmten Flächen in der Hauptabtastrichtung auftritt, werden die Energiepegel des Lichtstrahls angehoben, um Bilder mit einer festen Drucklinienbreite über einen gesamten Bereich in der Hauptabtastrichtung aufzuzeichnen.
Dieser Aspekt wird weiter mit Bezug auf Figur 17 beschrieben werden.
Figur 17A zeigt ein Beispiel der Wellenform der Lichtmengendaten DA. An einer Hauptabtastposition P0, die durch eine Pulszählung des Beugungsgittertaktes GCL ausgedrückt wird, ist die Ausgangsspannung VOP der entsprechenden Photodiode 17 auf ihrem maximalen Vmax, das heißt, der Lichtstrahl hat die Brennpunkt-Lichtmenge. Figur 17C zeigt eine Verteilung der Lichtenergie E0 des Lichtstrahls, die auf der Abtastebene (auf der photoempfindlichen Folie 1) zu dieser Zeit auftritt. Die Referenz T in Figur 17C bezeichnet einen Schwellenwert der Aufzeichnungsenergie auf die photoempfindliche Folie 1. Bilder werden aufgezeichnet, wenn die Lichtenergie den Schwellenpegel T überschreitet. Folglich, wenn der Lichtstrahl fokussiert wird, hat die Drucklinie eine Breite d0 (Figur 17B) entsprechend den Verteilungsbereichen der Lichtenergie, die den Schwellenpegel T überschreiten.
An einer Hauptabtastposition P1 ist andererseits die Ausgangsspannung VOP der entsprechenden Photodiode 17 geringer als ihr maximales Vmax, das heißt, der Lichtstrahl ist nicht fokussiert. Zu diesem Zeitpunkt hat die Energie des Lichtstrahles eine Verteilung E1 auf der photoempfindlichen Folie 1, die in der Beleuchtung nach unten geht, wie es in Figur 17C gezeigt ist. Als Ergebnis hat die Drucklinie eine Breite d1 (Figur 17B) entsprechend den Verteilungsbereichen der Lichtenergie, die die Schwelle T überschreiten. Somit ist die Drucklinienbreite kleiner, wenn der Lichtstrahl außer Fokus ist, als dann, wenn der Lichtstrahl im Fokus ist.
Wenn die Lichtmengendaten, wie in Figur 17A gezeigt ist, in die inversen Kennliniendaten umgewandelt werden, die hier zuvor beschrieben worden sind, und der Lichtstrahl verstärkt und mit diesen inversen Kennliniendaten moduliert wird, ändert sich die Lichtstrahlmenge in der Hauptabtastrichtung, wie in Figur 17D gezeigt. An der Hauptabtastposition P0, wo der Lichtstrahl fokussiert ist, bleibt die Lichtmenge ungeändert, wie bei K0, wobei die Drucklinienbreite d0 auch dieselbe bleibt. Jedoch nimmt an der Hauptabtastposition P1, wo der Lichtstrahl nicht fokussiert ist, die Lichtmenge K0 auf K1 zu, wobei die Lichtenergie entsprechend intensiviert wird. Als ein Ergebnis dehnen sich die Verteilungsbereiche der Lichtenergie, die den Schwellenwert T überschreiten, aus, um die Drucklinienbreite von d1 auf d0 zu vergrößern, was der Drucklinienbreite entspricht, die durch die Brennpunkt-Lichtmenge geliefert wird.

Claims

1. Lichtstrahl-Abtastsystem, mit einer Lichtquelle (8) zum Aussenden eines Lichtstrahles, einer Lichtstrahl-Abtasteinrichtung (10) zum Abtasten einer Abtastebene (1) mit dem Lichtstrahl, der von der Lichtquelle (8) ausgesendet wird, einer Gitterplatte (16), die in einer Position angeordnet ist, die optisch äquivalent zu der Abtastebene (1) ist und eine Vielzahl von lichtdurchlassenden Abschnitten (19) umfaßt, wobei jeder eine Breite hat, die im wesentlichen einem Durchmesser eines Lichtstrahles in einer im Fokus befindlichen Position entspricht, zum Empfangen der Lichtmenge von der Lichtstrahl-Abtasteinrichtung (10), einer Lichtmengen-Erfassungseinrichtung (17) zum Erfassen der Lichtmenge des Lichtstrahles, der durch die lichtdurchlassenden Abschnitte (19) gelaufen ist, und einer Brennpunktverlagerungs-Feststellungseinrichtung zum Feststellen der Beträge der Brennpunktverlagerung des Lichtstrahles aus dem Pegel eines Erfassungssignals, das durch die Lichtmengen-Erfassungseinrichtung zur Verfügung gestellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gitterplatte (16) entlang einer virtuellen Abtastebene erstreckt, die in der Position angeordnet ist, die optisch äquivalent zu der Abtastebene (1) ist, und die Brennpunktverlagerungs-Feststellungseinrichtung umfaßt:

- Pulserzeugereinrichtungen (C, DL1, DL2, 23, 24, 50, 51), die auf das Erfassungssignal antworten, welches von der Lichtmengen-Erfassungseinrichtung (17) ausgegeben worden ist, zum Erzeugen von Taktpulsen, die der Einfallszeitmessung des Lichtstrahls in Bezug auf die lichtdurchlassenden Abschnitte entsprechen;

- eine Datenwandlereinrichtung (21, 27, 42), die auf die Zeitzählung der Taktpulse zum Abtasten des Erfassungssiguals der Lichtmengen-Erfassungseinrichtung (17) antworten und abgetastete Pegel des Erfassungssignals in digitalisierte Lichtmengendaten umwandelt;

- eine Pulszähleinrichtung (K2, 51) zum Zählen der Taktpulse, die von der Pulserzeugereinrichtung (C, DL1, DL2, 23, 24, 50, 51) ausgegeben worden sind;

- einer Lichtmengen-Speichereinrichtung (M, M1) zum aufeinanderfolgenden Speichern der Lichtmengendaten aus der Datenwandlereinrichtung (21, 27, 42) an Speicheradressen, die Zählungen entsprechen, die von der Pulszähleinrichtung (K2, 51) geliefert werden;

- eine Lichtmengen-Datenwandlereinrichtung (29, 43) zum Umwandeln der Lichtmengendaten, die aufeinanderfolgend aus der Lichtmengendaten-Speichereinrichtung (M, M1) gelesen werden, in Beträge der Brennpunktverlagerung entsprechend den Lichtmengendaten; und

- einer Ausgabeeinrichtung (31) zum Ausgeben der Beträge der Brennpunktverlagerung, die von der Lichtmengen-Wandlereinrichtung (29, 43) geliefert werden.

2. Lichtstrahl-Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterplatte (16) eine Beugungsgitter-Glasplatte ist, welche schlitzähnliche lichtdurchlassende Abschnitte (19), wobei jeder einer Breite hat, die im wesentlichen dem Durchmesser des Lichtstrahles in einer im Fokus befindlichen Position entspricht, und lichtabschirmende Abschnitte (20), die abwechselnd mit den lichtdurchlassenden Abschnitten (19) angeordnet sind, definiert.

3. Lichtstrahl-Abtastsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmengen-Erfassungseinrichtung eine Vielzahl von Photodioden (17) umfaßt, die entlang einer Seite gegenüber einer Lichtstrahl-Auftreffseite der Beugungsgitter- Glasplatte (16) angeordnet sind.

4. Lichtstrahl-Abtastsystem nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch ein verzweigendes optisches Element (14) zum Verzweigen des Lichtstrahls, damit er in zwei Richtungen läuft, wobei ein Teil des Lichtstrahls die tatsächliche Abtastebene (1) abtastet und sein anderer Teil die virtuelle Abtastebene abtastet, die optisch äquivalent zu der tatsächlichen Abtastebene ist, wobei die Gitterplatte (16) auf die virtuelle Abtastebene eingerichtet ist.

5. Lichtstrahl-Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterplatte (16) fluchtend mit der Abtastebene eingerichtet ist, die tatsächlich von dem Lichtstrahl abgetastet wird.

6. Lichtstrahl-Abtastsystem nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine Lichtmengen-Einstelleinrichtung, die auf die Beträge der Brennpunktverlagerung antwortet, welche durch die Brennpunktverlagerungs-Feststelleinrichtung bestimmt worden sind, zum Anpassen der Lichtmenge des Lichtstrahls, um Drucklinienbreiten an den unterschiedlichen Punkten in der Hauptabtastrichtung auszugleichen.

7. Lichtstrahl-Abtastsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmengen-Einstelleinrichtung umfaßt:

- eine Speichereinrichtung für Brennpunkt-Verlagerungsdaten zum Speichern der Daten der Beträge der Brennpunktverlagerung, die durch die Brennpunktverlagerungs-Feststellungseinrichtung festgestellt worden sind, an Adressen, die den unterschiedlichen Punkten in der Hauptabtastrichtung entsprechen;

- eine Datenleseeinrichtung zum Lesen der Daten der Beträge der Brennpunktverlagerung aus der Speichereinrichtung für die Brennpunktverlagerungsdaten synchron mit dem Abtasten des Lichtstrahls in der Hauptabtastrichtung zur Zeit des Abtastens und Aufzeichnens durch den Lichtstrahl;

- eine Bildsignal-Moduliereinrichtung zum Modulieren der Pegel eines Bildaufzeichnungs-Signals basierend auf den Daten der Beträge der Brennpunktverlagerung, die aus der Speichereinrichtung für die Brennpunktverlagerungsdaten ausgelesen worden sind; und

- eine Lichtstrahl-Moduliereinrichtung zum Modulieren der Energiepegel des Lichtstrahles basierend auf der Ausgabe der Bildsignal-Moduliereinrichtung.