DE3413644C2 - Optischer Drucker mit einem vielkanaligen Lichtmodulator - Google Patents
Optischer Drucker mit einem vielkanaligen LichtmodulatorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen optischen Zeilendrucker
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es hat sich herausgestellt, daß ein elektro-optisches Element
mit einer Vielzahl von individuell ansteuerbaren Elektroden
als vielkanaliger Lichtmodulator bei Zeilendruckern Verwendung
finden kann. Dies ist zum Beispiel aus der am 4. August 1981
auf eine Anmeldung von R. A. Sprague et al. erteilten amerikanischen
Patentschrift 4 282 904 bekannt. Ebenso geht dies aus
einem Artikel in der Zeitschrift "Electronic Design", 19. Juli
1979, SS. 31-32, mit der Überschrift "Light Gates Give Data
Recorder Improved Hardcopy Resolution" hervor, sowie aus den
Artikeln "Polarizing Filters Plot Analog Waveforms", "Machine
Design", Band 51, Nr. 17, 26. Juli 1979, S. 62, und "Date Recorder
Eliminates Problem of Linearity", in "Design News", 4. Februar
1980, S. 56-57.
Bekanntlicherweise kann fast jedes optisch durchsichtige elektro-optische
Material als elektro-optisches Element eines
Lichtmodulators verwendet werden. Als vielversprechendste
Materialien erscheinen zur Zeit LiNbO₃ und LiTaO₃, aber es
gibt auch andere Materialien, die Beachtung verdienen, wozu
BSN, KDP, KDxP, Ba₂NaNb₅O₁₅ und PLZT gehören. Zur Steuerung
des Lichtmodulators sind die Elektroden nahe an dem elektro-optischen
Element angeordnet und in der Breite auf diesem Element
verteilt, üblicherweise in gleichbleibenden Abständen.
In gewissen Fällen, wie z. B. bei hochauflösenden Zeilendruckern,
sind die Elektroden sehr dicht angeordnet, wobei der
Abstand 10 Mikrons oder sogar noch weniger betragen kann.
Glücklicherweise wurde herausgefunden, daß diese elektrische
Zwischenschicht für solch einen Lichtmodulator deutlich vereinfacht
wird, wenn die Elektroden auf ein separates Substrat,
wie z. B. einem integrierten Siliconkreis, aufgebracht sind, und
entweder durch Pressen oder auf andere Weise dicht an das elektro-optische
Element angedrückt werden, um aus nächster Nähe
elektrische Felder auf das elektro-optische Element wirken zu
lassen. Dies ist z. B. aus der US-PS 4 396 252 und der US-PS 4 367 925
bekannt, wobei aus der
letztgenannten Druckschrift eine Zeilendruckvorrichtung gem. Oberbegriff des
Anspruchs 1 hervorgeht.
Bei der Anwendung eines vielkanaligen Lichtmodulators wird das
elektro-optische Element mehr oder weniger gleichmäßig entlang
seiner vollen Breite durch einen flächenartigen, gebündelten
Lichtstrahl ausgeleuchtet. Zusätzlich werden aufeinander folgende
Datensätze, von denen jeder ein Bildelement für eine
entsprechende Bildzeilen des Bildes repräsentiert, der Reihe
nach an die Elektroden angelegt, wodurch der Reihe nach bestimmte
elektrische Feldmuster entsprechend den Bildelementen
für die aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildes erzeugt werden.
Diese örtlichen Felder, die an jedem gegebenen Punkt zu einer
Zeit existieren, werden in das elektro-optische Element eingestreut, und bewirken dabei örtliche Veränderungen des Brechungsindexes
dieses optischen Elements, so daß die Phasenfront des
Lichtstrahles in Übereinstimmung mit den Bildelementen oder
"Pixeln" einer bestimmten Bildzeile entsprechend räumlich
moduliert wird.
Üblicherweise werden sogenannte zentrale Lichtfelderbildoptiken
verwendet, um die Phasenfrontmodulationen des Lichtstrahls in
eine Serie von entsprechenden Intensitätsprofilen umzuwandeln,
so daß die Lichtmodulationen auf ein mehr oder weniger
übliches, photoempfindliches Aufzeichnungsmedium abgebildet
werden können. Zu diesem Zweck werden die Beugungskomponenten
nullter Ordnung des modulierten Lichtstrahls auf den Mittelpunkt
im Zentrum der Linsenweite einer Abbildungslinse fokussiert,
die ihrerseits den Lichtmodulator auf das Aufzeichnungsmedium
abbildet. Mit anderen Worten kann man sagen, daß die
Komponenten nullter Ordnung als die eigentlichen Abbildungsstrahlen
gebündelt werden, wobei sichergestellt sein muß, daß
jeweils im wesentlichen dieselben Lichtbeiträge von jedem der von
verschiedenen Elektroden beaufschlagten Bereiche des elektro-optischen
Elementes eingefangen werden (typischerweise überbrückt
jede solche Region ein entsprechendes Elektrodenpaar)
und daß mehr oder weniger gleichförmige Abbildungsbedingungen
im wesentlichen über die volle Breite des Lichtmodulators
aufrechterhalten werden. Bei Abbildung mit einem zentralen
Dunkelfeld blockt ein Strahl-Stop die Komponenten nullter Ordnung
des modulierten Strahles ab, die Beugungskomponenten höherer
Ordnung dagegen umgehen den Strahl-Stop und werden auf das Aufzeichnungsmedium
fokussiert. Umgekehrt, bei Abbildungen mit einem
zentralen Helligkeitsfeld, werden die Beugungskomponenten höherer
Ordnung von dem Strahl-Stop abgeblockt, und die Komponente
nullter Ordnung auf das Aufzeichnungsmedium fokussiert wird.
Ungeachtet dessen, ob ein zentrales Dunkelfeld oder ein zentrales
Helligkeitsfeld bei der Abbildung verwendet wird, wird
das Aufzeichnungsmedium einer Serie von Bildzeilen ausgesetzt,
deren Intensitätsprofil die einzelnen Bildelemente aufeinanderfolgender
Zeilen wiedergeben.
Eine Beleuchtungseinrichtung zur Verwendung in einer
Kopiervorrichtung ist in der US 4 248 517 beschrieben. Diese
Beleuchtungseinrichtung verwendet eine Maske mit einer
Vielzahl von Öffnungen, wobei zur Vergleichmäßigung der
Intensität einer ungleichmäßig strahlenden Lichtquelle eine
Blende mit schräg verlaufenden Öffnungskanten vorgesehen
ist.
In einem üblichen zentralen
Dunkelfeld-Schlierenabbildungssystem hat der Strahl-Stop
gewöhnlich ein rechteckiges räumliches Profil. Bei einem
solchen Strahl-Stop treten ungewünschte Zwischenbildeinstreuungen
bei Bildern auf, die mit elektrooptischen Zeilendruckern der
obenbeschriebenen Art erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu
schaffen und einen optischen Drucker anzugeben, bei dem
Zwischenbildeinstreuungen stärker unterdrückt werden können
als dies bisher der Fall ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die erfinderische Lösung, die in bestimmter Weise von
einem Rechteck abweichende Formen für die Strahl-Stops vorsieht,
lassen sich Zwischenbildeinstreuungen weitgehend vermeiden.
Gemäß den Merkmalen der
vorliegenden Erfindung hat der Strahl-Stop der Schlierenabbildungsoptik,
die in einem elektro-optischen Zeilendrucker zur Abbildung
eines Vielkanal-Lichtmodulators auf eine fotoempfindliche
Aufzeichnungsfläche verwendet wird, spitz zulaufende Seiten, um die
Bildeinstreuungen zwischen den einzelnen Bildelementen des
Bildes zu reduzieren. Dies hat zur Folge, daß die Durchlässigkeit
der Abbildungsöffnung relativ langsam und mehr oder weniger
kontinuierlich entlang der Kanten des Strahl-Stops abfällt, so
daß die Beugungen in höhere Winkel des Strahl-Stops reduziert werden
und die störenden Nebenkeulen der kohärenten Streuungsamplitude
des Abbildungssystems unterdrückt werden. Der
Strahl-Stop kann z. B. vorzugsweise ein Profil in der Art eines Parallelogramms
haben, um entweder die Beugungsstrahlen nullter
Ordnung oder die Beugungsstrahlen höherer Ordnung des
phasenfrontmodulierten Lichtstrahls auszulöschen, der von
dem Lichtmodulator so angetrieben wird, daß das Intensitätsprofil
des verbleibenden oder nicht unterdrückten Lichtes
der geforderten Bildcharakteristik entspricht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Teils eines optischen
Zeilendruckers mit einer Schlierenabbildungsoptik;
Fig. 2 eine schematische Ansicht von unten auf den
optischen Zeilendrucker, wie er in Fig. 1 dargestellt
ist;
Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht eines TIR-Lichtmodulators
für den optischen Zeilendrucker
der Fig. 1 und 2;
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung in Ansicht von
unten eines TIR-Lichtmodulators, wie er in Fig. 3
dargestellt ist, wobei ein typisches Raster der individuell
ansteuerbaren Elektroden gezeigt ist;
Fig. 5 eine vergrößerte Detaildarstellung eines rechteckigen
Strahl-Stops für einen optischen
Zeilendrucker gem. den Fig. 1 und 2;
Fig. 6a
bis 6d Diagramme, auf denen die Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofile
des Strahl-Stops, der in Fig. 5
gezeigt ist, dargestellt sind und mehr wünschenswerte,
dreieckige, cosinusförmige und Gaußsche Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofile;
Fig. 7a
bis 7d Diagramme zur Veranschaulichung der Wirkung eines
rechteckigen, eines dreieckigen, eines cosinusförmigen
und eines Gaußschen Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofiles
der Fig. 6a bis 6d auf einer Testbildzeile,
in der zwei aufeinanderfolgende Bildelemente ausgeschaltet
und die übrigen Bildelemente angeschaltet
sind;
Fig. 8a
und 8b zeigen einen Strahl-Stop, der ein
Gaußsches Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil
verwirklichen läßt, wie es in Fig. 6d dargestellt
ist, mit einem Gaußschen Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil,
das zur Verdeutlichung dargestellt
ist;
Fig. 9 zeigt einen Strahl-Stop, wie er in Fig. 8 gezeigt
ist, mit durchgehend geraden Seiten, um die Herstellbarkeit
zu vereinfachen;
Fig. 10a
und 10b Darstellungen eines weiteren Strahl-Stops, der ein
verbessertes, dreieckiges Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil
ermöglicht, wie es in Fig. 6b
dargestellt ist, wobei das dreieckige Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil
zur Verdeutlichung
darauf überlagert dargestellt ist und
die
Fig. 11a
und 11b Darstellungen eines weiteren Strahl-Stops, der ein
verbessertes cosinusförmiges Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil,
wie es in Fig. 6c dargestellt ist, ermöglicht,
wobei das cosinusförmige Lichtamplitudendurchlässigkeitsprofil
zur Verdeutlichung darauf
überlagert dargestellt ist.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Teil eines optischen Zeilendruckers
11 dargestellt, der einen vielkanaligen Lichtmodulator 12
umfaßt, um ein photoempfindliches Aufzeichnungsmedium 13 einer
bestimmten Bildkonfiguration auszusetzen. Das Aufzeichnungsmedium
13 ist als eine mit einem photoempfindlichen Überzug
versehene xerographische Trommel 14 dargestellt, die in nicht
näher gezeigter Weise in Richtung des Pfeiles 15 angetrieben
ist. Es versteht sich, daß auch andere xerographische oder
nichtxerographische Aufzeichnungsmedien verwendet werden können,
wie zum Beispiel mit einem photoempfindlichen Bildüberzug versehene
xerographische Bänder oder Platten, aber auch ein photoempfindlicher
Film oder ein photoempfindlich überzogenes Papier
sowohl als Gewebe als auch in der Form eines geschnittenen Papiers.
Ganz allgemein kann das Aufzeichnungsmedium 13
als photoempfindliches Medium bezeichnet werden, welches einer
Bildkonfiguration ausgesetzt wird, während es entweder in Zeilenrichtung
oder quer zur Zeilenrichtung des Lichtmodulators 12 bewegt
wird.
Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, umfaßt der Lichtmodulator
12 ein elektro-optisches Element 17 mit einer Vielzahl von
individuell ansteuerbaren Elektroden 18a bis 18i, die in Fig. 3
im gesamten mit 18 bezeichnet sind und die über die volle
Breite des elektro-optischen Elementes 17 verteilt angeordnet
sind. Typischerweise besitzen die Elektroden 18a bis 18i
eine Breite von 1 bis 30 Mikrons und sind in mehr oder weniger
gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet, um zwischen
sich jeweils einen Zwischenraum von 1-30 Mikrons herzustellen.
Um eine innere Totalreflektion zu erreichen, wird als elektro-optisches
Element 17 ein y-geschnittener Kristall, z. B. LiNbO₃
verwendet, der eine optisch polierte Eingangsfläche 21 auf
der einen Seite und eine optisch polierte Ausgangsfläche 22
auf der gegenüberliegenden Seite aufweist sowie eine optisch
polierte Zwischenreflexionsfläche 23. Die Elektroden 18a bis
18i sind in der reflektierenden Fläche 23 des elektro-optischen
Elementes 17 oder zumindest sehr dicht daran angeordnet,
so daß begrenzte elektrische Felder in das elektro-optische
Element eingekoppelt werden können, wie weiter unten
noch beschrieben werden wird.
Anhand der Fig. 1-4 soll kurz die grundsätzliche Arbeitsweise
des Lichtmodulators 12 beschrieben werden. Daraus kann
ersehen werden, daß ein flächenartig gebündelter Lichtstrahl
24 aus einer geeigneten Quelle, z. B. einem nicht näher gezeigten
Laser, durch die Eintrittsfläche 21 des elektro-optischen
Elementes mit einem streifenden Einfallswinkel
gegenüber der reflektierenden Fläche 23 eintritt. Der Lichtstrahl
24 leuchtet im wesentlichen die volle Breite des elektro-optischen
Elementes 17 aus und wird durch nicht näher gezeigte
Mittel keilförmig in die Nähe der Längsmittellinie der
reflektierenden Fläche 23 fokussiert, wobei er dort intern
total reflektiert wird, um dann durch die Austrittsfläche 22
des elektro-optischen Elements 17 auszutreten. Auf seinem
Weg durch das elektro-optische Element 17 wird der Lichtstrahl
24 entsprechend den unterschiedlich auf die Elektroden 18a bis
18e eingegebenen Datensätze räumlich phasenfrontmoduliert.
Diese differentielle Eincodierung ist sehr ausführlich in
der US-PS 4 450 459
beschrieben.
Insoweit genügt es daher, festzuhalten,
daß jeder differentiell codierte Datensatz, - anders
als das erste Muster für jede Bildzeile - eine Größe hat, die
sich von dem zuvor differentiell eingegebenen Datensatz unterscheidet
und zu der Größe eines entsprechend eingegebenen Datenmusters
paßt, welches die zugehörigen Bildelemente des gewünschten
Bildes repräsentiert. Das erste Muster einer jeden Bildzeile
ist auf ein gemeinsames Referenzpotential bezogen, z. B.
Erdpotential. Diese differentiell codierten Datenmuster werden
den Elektroden 18a bis 18i Zeile für Zeile eingegeben, wobei
alle Bildelemente für jede vorhandene Zeile des Bildes genau
durch von Elektrode zu Elektrode erzeugte Spannungsabfälle,
die durch die differentiell eingegebenen Datenmuster für jede
einzelne Zeile erzeugt werden, repräsentiert werden. Natürlich
könnten die Elektroden 18a bis 18i mit geerdeten Elektroden
verbunden sein, wobei dann die differentielle Eincodierung nicht
benötigt werden würde (was nicht gezeigt ist).
In jedem Falle erzeugen die Spannungsabfälle zwischen den
Elektroden 18a bis 18i örtliche elektrische Felder,
die in den Wechselwirkungsbereich 29 des elektro-optischen
Elementes 17 eindringen und dabei über die Breite des Wechselwirkungsbereichs
29 örtliche Veränderungen des Brechungsindexes des
elektro-optischen Elementes 17 hervorrufen. Folglich wird der
Lichtstrahl 24 beim Durchdringen des Wechselwirkungsbereichs 29
nach und nach räumlich phasenfrontmoduliert, entsprechend den
eingegebenen Datenmustern für die aufeinanderfolgenden Zeilen
des gewünschten Bildes. Wie einzusehen ist, bringt die Phasenfrontmodulation
des Lichtstrahls 24 ein entsprechendes Beugungsmuster
mit sich. Das Licht der Phasenfrontregion des Lichtstrahls
24 ist in Beugungsstrahlen nullter Ordnung konzentriert, während
das Licht von den anderen oder den phasenändernden Bereichen
in einen Teil des Spektrums von Beugungskomponenten höherer Ordnung
gestreut wird. Die Größe dieser Beugungserscheinungen ist
unabhängig von dem Vorzeichen des Phasenwechsels, was bedeutet,
daß der Zeilendrucker 11 unabhängig von der Polarität des elektrischen
Feldes ist, welches in das elektro-optische Element 17
eingekoppelt wird. Wie dargestellt ist, erstrecken sich die
Elektroden 18a bis 18i im wesentlichen parallel zueinander und
verlaufen mit einer gewissen Länge entlang der optischen Achse
des elektro-optischen Elementes 17, so daß der Lichtmodulator
12 im "normal einfallenden Betrieb" arbeitet. Die Elektroden
18a bis 18i könnten natürlich aber auch im sogenannten Bragg-Winkel
relativ zur optischen Achse des elektro-optischen Elementes
17 liegen, wobei dann der Lichtmodulator 12 im sogenannten
"Bragg-Betrieb" arbeiten würde. Zurückkommend auf die Fig. 1
und 2, wird, um das Aufzeichnungsmedium 13 einem Bildmuster
auszusetzen, eine geeignete Schlieren-Abbildungsoptik
31 in Dunkelfeld-Technik verwandt. Die Schlieren-Abbildungsoptik 31 ist zwischen dem Lichtmodulator
12 und dem Aufzeichnungsmedium 13 optisch ausgerichtet,
um die räumliche Phasenfrontmodulation des Lichtstrahls 24 in
ein entsprechend moduliertes Intensitätsprofil umzuwandeln und
um die entsprechende Größe zu erhalten, die für ein Bild einer
gewünschten Breite erforderlich ist. Um diese Umwandlung zu
bewerkstelligen, enthält die Schlieren-Abbildungsoptik 31 in typischer
Weise eine Feldlinse 34, um die Beugungskomponenten 32 nullter
Ordnung des phasenfrontmodulierten Strahls 27 auf eine
zentrale Strahl-Stopeinrichtung 55 (vgl. Fig. 2 und 5) zu fokussieren
sowie eine Abbildungslinse 36, um die Beugungskomponenten höherer
Ordnung zu sammeln, so daß sie auf das Aufzeichnungsmedium
13 fallen, welches die Bildebene für den Lichtmodulator
12 darstellt.
Die Strahl-Stopeinrichtung 55 enthält ein mit Öffnungen versehenes
Plattenelement 50, welches aus einem geeigneten
lichtundurchlässigen Material wie z. B. Metall
gebildet ist. Außerdem besitzt das Plattenelement 50 zwei aneinander
angrenzende allgemein rechtwinklige Öffnungen 52, 53.
Der stegartige Mittelbereich des Plattenelementes 50 trennt die Öffnungen
52, 53 und bildet einen rechtwinkligen Strahl-Stop 56, um die
Beugungskomponenten 32 nullter Ordnung abzublocken, wobei die
sich gegenüber liegenden Seiten des Stegs innere, vertikale
Kanten 58 und 59 der Öffnungen 52, 53 darstellen.
Der Strahl-Stop 56 ist mehr oder weniger zentral innerhalb
der Öffnung der Abbildungsoptik 31 angeordnet. Tatsächlich
sitzt er effektiv in der Fourier-transformierten Ebene (mit
anderen Worten, in der rückwärtigen Fokus-Ebene) der Abbildungsoptik
31. Wie dargestellt, ist die Feldlinse 34 zwischen
dem Lichtmodulator 12 und dem Strahl-Stop 56 optisch ausgerichtet,
so daß im wesentlichen alle Komponenten 32 der nullten
Ordnung des Lichtstrahls 24 vom Strahl-Stop 56 abgeblockt
werden. Die Beugungskomponenten höherer Ordnung können um den
Strahl-Stop 56 gestreut werden und passieren die Öffnungen
52 und 53 und werden dabei durch die Abbildungslinse 36 so gesammelt,
daß sie auf das Aufzeichnungsmedium 13 fokussiert
werden. Andererseits ist es natürlich auch möglich, den Umwandlungsprozeß
mit einer Schlierenhellfeld-Abbildungsoptik
durchzuführen. In diesem Falle würden die Beugungslinien
nullter Ordnung auf das Aufzeichnungsmedium 13 fokussiert und
die Komponenten höherer Ordnung würden vom Strahl-Stop 56
abgehalten werden.
Kurz zusammenfassend ergibt sich aus dem Vorstehenden, daß
jedes benachbarte Elektrodenpaar, wie z. B. 18a und 18b (vgl.
Fig. 4) des elektro-optischen Elements 17 mit der
Schlierenabbildungs- oder Ausgangsoptik 31 zusammenarbeitet,
um einen örtlichen Modulator darzustellen, der ein Bildelement
auf einer einzigen, räumlich festgelegten Stelle entlang
jeder Bildzeile schafft, wie dies in Fig. 2 durch die
gestrichelten Linien 41 angedeutet ist. Entsprechend legt
daher die Anzahl der Elektroden 18a bis 18i die Anzahl der
Bildelemente fest, die pro Bildzeile gedruckt werden können.
Normalerweise gibt es scharfe Sprungstellen im Durchlässigkeitsprofil
über die Breite der Abbildungsöffnung des Schlierenabbildungssystems
gesehen (entlang der Modulationsachse
des Zeilendruckers 11), was aus der Verwendung eines Strahl-Stops
mit einem rechteckigen Profil folgt. Intuitiv würde
man annehmen, daß ein solcher Strahl-Stop geeignet ausgebildet ist,
um selektiv die Beugungskomponenten nullter Ordnung des phasenfrontmodulierten
Lichtstrahls (vgl. Fig. 1 und 2) abzublocken,
während er höhere Ordnungsbeugungskomponenten durchläßt, aber
die Erfahrung und sorgfältige Analysen haben gezeigt, daß ein
rechteckiger Stop in relativ hohem Maße ungewünschte Zwischenbildeinstreuungen
hervorruft. Das Wesen und das Ausmaß solcher
Bildeinstreuungen ist in Fig. 7a dargestellt, welches ein idealisiertes
Intensitätsprofil für ein Zeilensegment darstellt,
welches sämtliche Bildelemente (oder Pixel) durchgelassen hat,
mit Ausnahme von den beiden zentral angeordneten Bildelementen,
die abgeblockt sind. Wie zu erkennen ist,
sind die Intensitäten der durchgelassenen (angeschalteten)
Bildelemente 60 von Bildeinstreuungen der abgeblockten
Bildelemente überlagert, was zur Folge hat, daß die
Bildelemente 60 unterschiedliche und ungleiche Intensitäten haben.
Außerdem haben die Bildelemente, die unmittelbar an die
ausgeschalteten Bildelemente 60′ grenzen, eine
wesentlich verminderte Intensität. Es wurde
herausgefunden, daß diese Bildeinstreuungen überraschenderweise durch Beugung
an dem rechteckigen Strahl-Stop 56 hervorgerufen werden.
In Fig. 6a bis 6d sind verschiedene Licht-Durchlässigkeitsprofile
dargestellt. In Fig. 6a ist ein rechteckiges Strahl-Stop-Profile,
in Fig. 6b ein dreieckiges Strahl-Stop-Profil, in Fig. 6c ein cosinusförmiges
Strahl-Stop-Profil und in 6d ein Gauß-förmiges Strahl-Stop-Profil gezeigt. Jedes
Profil (mit TA bezeichnet) hat dieselbe Halbhöhenbreite W
(W = 2 a) und dieselbe Öffnungsbreite A (A = 2 b) in
der Stopebene. Die Auswirkungen dieser Profile auf ein
Flächenbild (beim Lichtempfänger 13), bei dem zwei benachbarte
Bildelemente in einer Bildzeile ausgeschaltet sind, ist
in den entsprechenden Fig. 7a-7d dargestellt, wobei die
Intensitätskurve der Bildelemente mit der zentralen Dunkelfeldmethode
gemessen wurde. Wie aus den Fig. 7a-7d zu sehen
ist, liefert gemäß Fig. 7a das rechteckige Strahl-Stop-Profil die schlechteste
Bildqualität, was daran erkannt werden kann, daß die Intensität
der Bildelemente 60 stark unterschiedlich ist und die Intensitäten
der Bildelemente 60′, welche dem ausgeschalteten
Bildelementpaar benachbart sind, wesentlich vermindert sind.
Durch das Gauß-förmige Strahl-Stop-Profil ergeben sich, wie Fig. 7d zeigt, wesentliche Verbesserungen sowohl
hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Bildelementintensitäten
als auch hinsichtlich eines wesentlichen Anstiegs der
Bildelementintensität der Elemente 60′, die dem ausgeschalteten
Bildelementenpaar benachbart sind. In ähnlicher Weise ergeben sich für
die dreieckigen und cosinusförmigen Strahl-Stop-Profile, wie Fig. 7b und zeigen,
ähnlich entscheidende Verbesserungen gegenüber dem rechteckigen
Strahl-Stop-Profil. Im ganzen gesehen, sieht es so aus, als ob ein
dreieckiges Strahl-Stop-Profil einem cosinusförmigen oder gaußförmigen Strahl-Stop-Profil
leicht überlegen wäre.
In Fig. 8a und 8b ist ein Gauß-förmiges Strahl-Stop-Profil TA aufgetragen, und
die entsprechende Intensitätsdurchlässigkeitsfunktion (TI)
durch Quadrierung des Strahl-Stop-Profiles TA erhalten. Angenommen,
daß eine abgeschnittene Gauß'sche Lichtintensität-Verteilungskurve
gewünscht ist, die auf die Stopebene in der querverlaufenden
Aufzeichnungsrichtung (y) auftreffen soll, ist die Geometrie
des Strahl-Stops festgelegt durch Normalisierung der x-Koordinate
auf die Halbhöhenbreite W des Strahl-Stop-Profiles TA und der y-Koordinate auf die Hälfte
des Radius der Lichtverteilung in y-Richtung,
von der angenommen werden kann, daß sie dieselbe Größe wie
die Halbhöhenbreite W des Strahl-Stop-Profils TA hat. Den daraus
folgenden Strahl-Stop 70 für die Komponenten nullter Ordnung
enthält demnach eine Blendeneinrichtung 74, die Öffnungen 52, 53 aufweist,
wobei die inneren Seiten 71 und 72 der Blendeneinrichtung 74 mit einer leichten
Krümmung bei 73 in Richtung auf die Mittellinie hin verlaufend
ausgebildet sind.
Im Prinzip sollte die Breite des Strahl-Stops 70 (W = 2a) so schmal
wie möglich sein (aber so, daß er breit genug ist, um
die Beugungskomponenten nullter Ordnung auszuschalten), um eine
große Strahlenausbeute und eine gute Bildqualität zu erhalten.
Um die Zwischenbildeinstreuungen weiter zu reduzieren, kann
die Öffnungsbreite (A = 2b) schmaler gemacht werden, um die
höherfrequentigen Komponenten, die den Stop passieren, auszufiltern
und dadurch einige der Interferenzen höherer Ordnungen
zwischen den Beugungskomponenten zu eliminieren. Die Öffnungsbreite
A kann bis zu einem solchen Maß verringert werden,
daß es nur den Strahlen erster und zweiter Ordnung möglich ist,
die Blendeneinrichtung 74 zu durchsetzen.
Unter Bezug auf Fig. 9 und unter Verwendung der oben beschriebenen
Öffnungsverringerung sowie einer Gauß'schen Stopfunktion
kann der Strahl-Stop 70 durch ein Parallelogramm gebildet werden, wobei
die Seiten 71 und 72 parallel zueinander verlaufen. Die
große Einfachheit und die leichte Herstellung der Blendeneinrichtung 74
mit dem Strahl-Stop 70 sowie der verbesserte Systemaufbau machen
diese Stopkonfiguration sehr erstrebenswert.
Bei den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 10a und 10b
und 11a und 11b dargestellt sind, sind die vorstehenden Ergebnisse
zur Konstruktion von Strahl-Stops 80 und 85 herangezogen
worden, die dreieckige und cosinusförmige Durchlässigkeitsprofile erzeugen,
wie das in den Fig. 6b und 6c dargestellt ist. Die Strahl-Stops
80 bzw. 85 sind im Prinzip dem Strahl-Stop 70 ähnlich, sie variieren
jedoch in der Strahl-Stopbreite W und in der Form und im Winkel der Strahl-Stopseiten
81, 82 bzw. 86 und 87.
Claims (6)
1. Optischer Drucker mit einem vielkanaligen Lichtmodulator
(12) zum periodischen Modulieren einer im wesentlichen
linienförmig ausgebildeten Phasenfront eines gebündelten
Lichtstrahls entsprechend Bildelementen für
aufeinanderfolgende Bildzeilen, wobei der modulierte
Lichtstrahl Strahlen nullter und höherer Ordnung umfaßt,
mit einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium (13) und
mit einer Schlierenabbildungsoptik (31), die optisch zwischen dem Lichtmodulator (12) und dem Aufzeichnungsmedium (13) ausgerichtet ist, um auf das Aufzeichnungsmedium (12) Bildzeilen entsprechend dem modulierten Lichtstrahl abzubilden, wobei die Schlierenabbildungsoptik (31) eine Blendeneinrichtung (74) umfaßt, die ein Paar von sich in Zeilenrichtung erstreckenden Öffnungen (52, 53) und einen Strahl-Stop (70, 80, 85) zwischen den Öffnungen (52, 53) aufweist, und wobei der Strahl-Stop (70, 80, 85) gegen die Öffnungen (52, 53) hin durch Seitenkanten (71, 72; 81, 82; 80, 87) abgegrenzt ist, und entlang seiner in Zeilenrichtung verlaufenden Mittelachse eine solche Breite aufweist, daß die Beugungsstrahlen nullter Ordnung ausgeblendet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenkanten (71, 72; 81, 82; 86, 87) des Strahl-Stops (70, 80, 85) sich kontinuierlich geneigt gegen die senkrechte Mittelachse des Strahl-Stops (70, 80, 85) bis zu einem Punkt auf dieser senkrechten Mittelachse erstrecken, und
daß diese Seitenkanten (71, 72; 81, 82; 86, 87) spiegelsymmetrisch zu der senkrechten Mittelachse oder drehsymmetrisch um eine durch den Schnittpunkt der Mittelachsen verlaufende senkrechte Drehachse angeordnet sind, derart, daß durch den Strahl-Stop (70, 80, 85) vorbestimmte Lichtdurchlässigkeitsprofile verwirklicht werden.
mit einem lichtempfindlichen Aufzeichnungsmedium (13) und
mit einer Schlierenabbildungsoptik (31), die optisch zwischen dem Lichtmodulator (12) und dem Aufzeichnungsmedium (13) ausgerichtet ist, um auf das Aufzeichnungsmedium (12) Bildzeilen entsprechend dem modulierten Lichtstrahl abzubilden, wobei die Schlierenabbildungsoptik (31) eine Blendeneinrichtung (74) umfaßt, die ein Paar von sich in Zeilenrichtung erstreckenden Öffnungen (52, 53) und einen Strahl-Stop (70, 80, 85) zwischen den Öffnungen (52, 53) aufweist, und wobei der Strahl-Stop (70, 80, 85) gegen die Öffnungen (52, 53) hin durch Seitenkanten (71, 72; 81, 82; 80, 87) abgegrenzt ist, und entlang seiner in Zeilenrichtung verlaufenden Mittelachse eine solche Breite aufweist, daß die Beugungsstrahlen nullter Ordnung ausgeblendet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenkanten (71, 72; 81, 82; 86, 87) des Strahl-Stops (70, 80, 85) sich kontinuierlich geneigt gegen die senkrechte Mittelachse des Strahl-Stops (70, 80, 85) bis zu einem Punkt auf dieser senkrechten Mittelachse erstrecken, und
daß diese Seitenkanten (71, 72; 81, 82; 86, 87) spiegelsymmetrisch zu der senkrechten Mittelachse oder drehsymmetrisch um eine durch den Schnittpunkt der Mittelachsen verlaufende senkrechte Drehachse angeordnet sind, derart, daß durch den Strahl-Stop (70, 80, 85) vorbestimmte Lichtdurchlässigkeitsprofile verwirklicht werden.
2. Optischer Drucker nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längen der Öffnungen (52, 53)
entlang der in Abtastrichtung verlaufenden Achse so
gewählt sind, daß nur die Beugungsstrahlen erster und
zweiter Ordnung durchgelassen werden.
3. Optischer Drucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Seitenkanten (71, 72) parallel zueinander
verlaufen, so daß der Strahl-Stop (70) im
wesentlichen die Form eines Parallelogramms besitzt.
4. Optischer Drucker nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strahl-Stop (80) so ausgebildet ist,
daß er ein dreieckiges Lichtdurchlässigkeitsprofil erzeugt.
5. Optischer Drucker nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß der Strahl-Stop (85) so ausgebildet ist,
daß er ein cosinusförmiges Lichtdurchlässigkeitsprofil
erzeugt.
6. Optischer Drucker nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strahl-Stop (70) so ausgebildet ist,
daß er ein Gauß-förmiges Lichtdurchlässigkeitsprofil erzeugt.
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