DE2737995A1

DE2737995A1 - Laserspiegel mit einer beschichteten stelle

Info

Publication number: DE2737995A1
Application number: DE19772737995
Authority: DE
Inventors: Brooke Armitage Ward
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1976-08-24
Filing date: 1977-08-23
Publication date: 1978-03-09
Also published as: JPS5327407A; GB1581551A

Description

Lasersplegel mit einer beschichteten Stelle

Die Erfindung bezieht sich auf Bildreproduktionssysteme der Art, In ein Original, das reproduziert werden soll, Punkt für Punkt durch einen Analysierabtaster abgetastet wird, der eine photoelektrische Vorrichtung enthält, um ein Signal zu erhalten, das der Dichte der abgetasteten Punkte des Originals entspricht ( oder für jeden abgetasteten Punkt eine Anzahl von Signalen zu erhalten, die den Dichten der Farbkomponenten dieses Punktes entsprechen). Das erhaltene Signal oder die erhaltenen Signale werden zur Steuerung eines Ausgangsabtasters verwendet. Der Ausgangsabtaster kann zum Beispiel eine Lampe besitzen, um eine lichtempfindliche Fläche, von der eine Reproduktion oder eine Farbtrennung hergestellt wird, zu beleuchten, oder er kann ein"Schneidwerkzeug besitzen, das direkt auf eine Druckfläche wirkt.

Anstelle einer Lampe kann der Ausgangsabtaster eine Laserlichtquelle besitzen, die direkt Material von einer Ausgangsfläche abträgt. »

Jedoch birgt die Verwendung eines Lasers anstelle eines

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Abtragwerkzeugs oder einer Lichtquelle neue Probleme in sich. Der Laserstrahl trägt die Oberfläche überall dort ab, wo seine Energiedichte größer als die Abtragschwelle für das Material der Fläche ist. In vielen Fällen ist die Energieverteilung über den Querschnitt des Laserstrahles im wesentlichen eine Gauss-Verteilung, und der dadurch bewirkte Effekt ist, daß bei einem modulierten Laserstrahl eine Variation der effektiven Breite des Laserstrahls eintritt, das heißt in der Breite, für die die Energiedichte oberhalb der Abtragschwelle liegt. Demzufolge variiert die Breite der Abtastlinien sowie deren Tiefe. Dies führt zu Moire-Schwierigkeiten in den Farbbildern, die durch ein Abtasten mit einem Laserstrahl reproduziert werden.

Dieser Effekt ist wohlbekannt, und es wurde vorgeschlagen, um die Gauss-Verteilung des Laserstrahls abzuändern, ein Phasenfilter in den Strahl zur Phasenverzögerung von Teilen des Strahlenprofils einzufügen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine abtastende, bildreproduzierende Vorrichtung einen Laser, eine Vorrichtung zur Begrenzung eines optischen Wegs für den Laserstrahl zwischen Laser und Aufzeichnungsmedium, und eine Vorrichtung zum Abtasten des Laserstrahls über die Fläche des Aufzeichnungsmediums, wobei der Laser eine Wellenlänge hat, die größer als

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die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes ist und der optische Weg einen Reflektor besitzt, der einen Oberflächenabschnitt besitzt in der Bahn eines vorbestimmten mittleren Abschnitts des Laserstrahls, der parallel, jedoch verschoben in einer Richtung normal zur Reflektoroberfläche von dem Teil des Reflektors ist, der in dem äußeren Teil des Strahles liegt, wobei der Betrag der Verschiebung und somit die Laserstrahlcharakteristik derart ist, daß der reflektierte Strahl auf dem Aufzeichnungsmedium focussiert wird, wobei die Interferenz im Brennpunkt eine Kurve der Energieverteilung im Strahlprofil liefert, die mehr einer rechtwinkligen Kurve angenähert ist als diejenige, die bei der Verwendung eines Reflektors ohne diesen verschobenen Abschnitt erhalten würde.

Die Erfindung benutzt vorteilhafterweise die längere Wellenlänge zum Beispiel eines CO₂-Lasers, um als Phasenverzögerungsmittel einen Reflektor zu verwenden, der den besagten verschobenen Oberflächenabschnitt in den mittleren Teilen des Strahls besitzt, vorzugsweise ist der Reflektor ein Spiegel, der auf diesem Abschnitt der Oberfläche einen dünnen Metallfilm besitzt. Die Verwendung dieser Art einer Phasenverzögerung in einem Laser ist überraschend, und in der Tat könnte sie nicht bei sichtbaren Wellenlängen durchgeführt werden.

Um die Erfindung besser zu verstehen, wird eine Ausführung

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der Erfindung nunmehr unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 ein Diagramm ist, das das Problem darstellt,

Fig. 2 echeroatisch einen Spiegel mit einem beschichteten Fleck zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Kombination mit einer Linse zeigt,

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich der in Fig. 1 ist, die die Verbesserungen der Strahlenverteilung zeigt, die durch die Anordnung nach Fig. 2 erreicht werden kann, und

Fig. 4 die bildreproduzierende Abtastvorrichtung der Art unter Verwendung der vorliegenden Erfindung zeigt.

In Fig. 1 ist die Energieverteilung über das Strahlprofil dargestellt als im wesentlichen einer Gauss-Verteilung entsprechend, wie es durch die voll ausgezogene Linie 1 angezeigt ist. Gestrichelt ist eine horizontale Linie 2 gezeigt, die die Abtragschwelle des Materials darstellt, in das der Laserstrahl eingravieren soll. Man kann sehen, daß aus der Sicht des Eingravierens in das Aufzeichnungsmedium die effektive Strahlbreite die Breite an der Abtragschwelle ist,

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und daß diese effektive Strahlbreite kleiner ist für die gestrichelte Kurve 3, die einen gegenüber Linie 1 niederenergetischeyron Strahl

In abtastenden Bildreproduktionsvorrichtung sollten aufeinanderfolgende Abtastlinien kontinuierlich verlaufen, sich jedoch nicht überlappen. Falls irgendwelche Überlappungen auftreten, schaffen die so erhaltenen Linien der Überlappung Moi.re-Prob.lemc, wenn die Farbtrennungen in dem endgültigen Druck überlagert werden.

In Fig. 2 trifft ein Strahl eines Lasers einen um 45 geneigten Spiegel A, und der reflektierte Strahl des Spiegels verläuft durch eine Linse 5 und wird auf die Fläche eines Aufzeichnungsmaterial 6 focussiert, das durch den Laserstrahl abgetragen werden soll. Auf dem Spiegel 4 existiert ein Fleck 8, der derart geformt ist, daß der gesamte zentrale Abschnitt des durch die Linien 7 dargestellten Strahl« durch diesen Fleck reflektiert wird, jedoch der ringförmige umgebende Teil des Strahls innerhalb der Linie 9 auf den Spiegel außerhalb des Flecks 8 fällt. Der Fleck 8 besitzt eine Größe im Verhältnis r:u dem Strahlendurchmesser der&rt, daß der Mittelabschnitt des Strahls, der auf den Fleck 8 fallt, etwa 45-55 I der gesamten Strahlenergie enthält, vorzugsweise besitzt er im wesentlichen Γ>0 % der gesamten Strahl·

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energie. Der Fleckradius für einen Strahl mit Gauss-Verteilung beträgt etwa 0,83 · uT, wobei uj definiert ist als e Intensitätsradius des Strahls. Für das beschriebene Beispiel, in dem ein CO₂~Laser verwendet wird, besitzt der Fleck eine Dicke von 2,05 bis 2,10 Mikrometer. Das Ergebnis dieser vergrößerten Spiegelstärke ist die Bildung einer Interferenz an dem Brennpunkt der Linse, was im wesentlichen die erwünschte Strahlenergieverteilung ergibt. Dies ist in Fig. 3 der zugehörigen Zeichnungen dargestellt. Es kann aus Fig. 3 ersehen v/erden, daß die Änderung des Energiewertes im Strahlprofil aufgrund der Modulation des Strahles keine wesentliche Änderung der Strahlbreite verursacht.

Die für den Fleck auf dem Spiegel erforderliche Stärke variiert mit der Wellenlänge des Strahls.

Die Filmdicke muß derart gesteuert werden, daß sie mindestens Λ/4 und vorzugsweise Λ/10 beträgt.

Vorzugsweise besteht der Spiegel 4 aus Gold und der Fleck 8 ebenso. Der Fleck 8 kann auf den Spiegel, beispielsweise durch Elektroplattierung crler Vakuumniederschlag aufgebracht werden. Der Fleck 8 ist elliptisch, wobei seine größere Achse in der Ebene dos Papiers in Fig. 2 liegt.

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Fig. 4 zeigt eine abtastende nildreproduzierungsvorrichtung, in der ein Laser zur Abtragung von Material von einem Druckzylinder verwendet wird und einen Spiegel, der in oben bei.ehci ebener V/eine abgeändert wurde.

In Fig. 4 fällt das Licht von einem Oszillatorlaser 20 auf einen Modulator 21. Der Modulator vird mit einem Signal versorgt, das die Dichteänderung des abgetasteten Originals darstellt. Der heraustretende modulierte Strahl tritt in einen Multi-Section-Laserverstärker 22 der in

ein
Fig. 2 gezeigten Art/.md lauft danach durch die Linsen 23 und 24, die den Strahl aufweiten. Das Licht von dem aufgeweiteten Strahl v.'ird durch den Spiegel 4 reflektiert , der mit dem zentralen Fleck 8 ausgebildet ist, und durch eine Lint.e 2 6 auf die Oberfläche einer Trommel 27 focussiert, auf der das DiId ausgebildet v/erden soll. Die Trommel wird durch einen Motor 28 in Rotation gehalten, und zur gleichen Zeit bewegt sich ein Gehäuse 29 mit dem Spiegel 25 und der Linse 26 über eine Schnecke 30, die über ein Reduktionsgetriebe 31 gleichzeitig durch den Motor 28 angetrieben wird. Somit zeichnet der focussierte, modulierte Laserstrahl eine schraubenförmige Dahn auf die Trommeloberfläche, und die so erhaltenen Abtragungen auf der Fläche; der Trommel stellen das zu reproduzierende Bild dar.

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Die Aufgabe des Strahlaufbereitere, der durch die Linsen 23 und 24 dargestellt wird, besteht darin, im wesentlichen die Größe des auf der Fläche der Trommel gebildeten Flecks konstant zu halten, unabhängig von der Stellung des Kopfes 29 entlang der Schnecke. Ohne die Linsen 22 und 23 würde der Strahl des Verstärkerlasers 22 in seinem Durchgang durch die Linsen 26 divergieren, und demgemäß würde sich die Weg-3 änge von den» Laser zur Trommel ändern, wenn der Kopf 29 sich entlang der Schnecke bewegt, was in einer Änderung des Strahldurchmessers auf dem Spiegel und somit in einer Änderung des Strahldurchnessers auf der Fläche der Trommel resultiert. Der Strahlaufweiter vergrößert die Strahlbreite, reduziert jedoch dessen Divergenz, so daß nach der Focussierung der Strahldurchmesser im wesentlichen der gleiche für die gesamte Länge der Trommel bleibt.

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Claims

Ansprüche

(i.) Abtastende, bildreproduzierende Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen laser, Mittel zur Bildung eines optischen Wegs für den Laserstrahl zwischen dera Laser und dem Aufzeichnungsmedium, und Mittel zum Führen des Laserstrahls über die Fläche des Aufzaichnungsmediums, wobei der Laser eine Wellenlänge besitzt, die größer als die Wellenlänge des sichtbaren

ist,
Lichtes/und der optische Weg einen Reflektor aufweist mit einem Oberflächenabschnitt in dem Weg eines vorbestimmten mittleren Abschnitts des Laserstrahls, der parallel, jedoch verschoben in einer Richtung noi:r.ia3. zu der Reflektoroberfläche: von dem Teil dos Rerlektors is L, der in dem äußeren

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Teil des Strahles liegt, wobei der Betrag der Verschiebung und die Laserstrahlcharakteristiken derart sind, daß bei einer Focussierung des reflektierten Strahles auf das Aufzeichnungsmedium die überlagerung in dem Brennpunkt eine Energieverteilungskurve im Strahlprofil liefert, die. stärker einer rechtwinkligen Kurve angenähert ist als die Kurve, die man erhalten würde, wenn ein Reflektor ohne den verschobenen Abschnitt verwendet würde.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein Spiegel ist und der verschobene Abschnitt durch den Niederschlag eines dünnen Metallfilrnef; auf dem Teil der Spiegelfläche gebildet wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des verschobenen Oberflächenabnchnitts des Reflektors im Verhältnis zuia Strahldurchmesser derart ist, dnß der mittlere Abschnitt des Strahles, der auf den verschobenen Abschnitt fällt, 45 - 55 % der Gesamtstrahlenergie enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein Spiegel aus Gold ist und der verschobene Abschnitt: aus einem aus Gold hergestellton Flock ber.teht, der auf der Oberfläche des Spiegels angebracht ist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser ein CO„-Laser ist und die Verschiebung des verschobenen Abschnitts des Reflektors 2,05 -2,10 nm beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser relativ zu dem Aufzeichnungsmedium fixiert ißt und eine relative Abtastbewegung zwischen dem Reflektor und dem Aufzeichnungsmedium stattfindet, wobei die Vorrichtung weiterhin einen Strahlaufweiter besitzt, der zwischen dem Laser und dem Reflektor angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen elektro-optischen Modulator, der von einem Laserverstärker gefolgt wird und zwischen dem Laser und dem Strahlaufweiter angeordnet ist.

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