DE19728232A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Dehnen eines optischen Strahls in einem Abbildungssystem - Google Patents

Description

Es sind bereits Abbildungseinrichtungen wie Fotoplotter und Abtaster (Scanner) bekannt, die in einer Ebene sowie auf ex­ ternen und internen Trommelflächen abbilden. In Abtastern wird ein Testmuster mit einem nicht modulierten optischen Strahl abgetastet und das reflektierte oder durchgelassene Licht ausgewertet, nachdem es die Kopie verläßt. Die daraus sich ergebenen optischen Signale werden mit einem Detektor erfaßt und aufgezeichnet.

Fotoplotter werden aufgrafischem Gebiet und bei der Herstel­ lung gedruckter Schaltungen eingesetzt. Ebene Bilderzeugungs­ systeme, wie sie in US-A 4,851,656 beschrieben sind, haben eine ebene Auflagefläche für ein Substrat oder einen Auf­ zeichnungsträger. Ein optischer Belichtungskopf ist an einer beweglichen Trägereinrichtung gelagert und wird während der Belichtung rasterartig über den Aufzeichnungsträger hinwegbe­ wegt.

Innentrommelabtaster haben eine zylindrische Auflagefläche für den Aufzeichnungsträger. Ein optischer Strahlgenerator gibt einen modulierten optischen Strahl auf einen rotierenden Spiegel ab, der den Strahl auf den Aufzeichnungsträger re­ flektiert. Während der Rotation des Spiegels wandert der re­ flektierte Strahl über die Oberfläche des Aufzeichnungsträ­ gers von einer Seitenkante zur anderen und belichtet dabei eine Folge von Pixeln, die gemeinsam eine Abtastzeile ortho­ gonal zur Trommelachse erzeugen. Der rotierende Spiegel ist auf einem Schlitten befestigt, der sich längs der Trommel­ achse senkrecht zur Abtastzeile bewegt. Der Schlitten bewegt sich kontinuierlich, so daß der Abbildungsprozeß schrauben­ förmig längs des Zylinders verläuft. Der so rotierende Abbil­ dungsstrahl wandert über die Trommeloberfläche, bis auf dem Aufzeichnungsträger das gesamte Bild aufgebaut ist.

Der Innentrommel-Fotoplotter Crescent 42 der Gerber Scienti­ fic, Inc., enthält einen Schlitten mit zwei Seiten, die ihn in zwei Ebenen halten, wobei er magnetisch mit einer starren Schiene gekoppelt ist, die in Richtung der Trommelachse ver­ läuft. Der Schlitten ist unter der Schiene aufgehängt. Mehre­ re Reibflächen aus polymerem Material sind an den orthogona­ len Seiten des Schlittens befestigt, um ihn in einem vorbe­ stimmtem Abstand zur Schiene zu halten. Ein Motor und ein Drehspiegel zum Reflektieren des optischen Strahls auf den Aufzeichnungsträger sind an der Unterseite des Schlittens be­ festigt.

Der Schlitten wird mit einem Antrieb längs der Schiene be­ wegt, der einen Schrittmotor und eine Führungsspindel ent­ hält. Eine Motortreiberschaltung speist den Schrittmotor in winzigen Schritten zum Drehen der Führungsspindel, wodurch sich der Schlitten längs der Schiene bewegt. Die Motortrei­ berschaltung steuert den Schrittmotor in einem offenen Steu­ erkreis.

Das Abbildungssystem enthält auch eine Strahlfokussieranord­ nung, die an dem feststehenden Rahmen des Fotoplotters mon­ tiert ist und den optischen Strahl vergrößert. Die Fokussier­ anordnung hat vier diskrete Stufen, die jeweils zwei Linsen enthalten, um den Strahl bei einer vorbestimmten Vergrößerung zu fokussieren. Ein Motorantrieb positioniert die jeweilige Stufe wahlweise, um die gewünschte Vergrößerung koaxial mit dem optischen Strahl zu erzeugen. Eine solche Fokussieranord­ nung kann sehr kompliziert sein, daher ist sie im Aufbau und bei der Herstellung kostspielig.

Bekanntlich verursacht eine Luftturbulenz in der Innentrommel eine Verschlechterung der Bildqualität und ein Muster von Längslinien auf dem Aufzeichnungsträger, weil sie den vom Ge­ räterahmen dem rotierenden Spiegel zugeführten optischen Strahl beeinflußt. Je größer sein Durchmesser ist, um so größer ist der Effekt der Luftturbulenz. Daher sollte sie mi­ nimal gehalten werden.

In US-A 3,272,568 ist eine Führung mit einem feststehenden Führungsteil und einem Führungskörper beschrieben, der an dem Führungsteil über magnetisch gekoppelte Luftlager bewegt wer­ den kann. Ein Luftlager enthält mehrere in dem Führungsteil oder dem Führungskörper vorgesehene Kanäle. Komprimierte Luft wird diesen Kanälen zugeführt, um ein Luftkissen zwischen dem Führungsteil und dem Führungskörper zu erzeugen. Mehrere Ma­ gnete sind in dem Führungsteil oder Führungskörper angeord­ net, um beide magnetisch zu koppeln.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zum Positio­ nieren einer Linse in einem Abbildungssystem anzugeben, durch die die Bildqualität eines auf einem Aufzeichnungsträger er­ zeugten Bildes verbessert wird. Dabei soll der Effekt der Luftturbulenz auf den optischen Strahl minimiert sein, ohne aber die Herstellungskosten einer solchen Einrichtung zu er­ höhen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ferner sieht die Erfindung ein Verfahren zur Fokussierung und Erzeugung eines Durchmessers eines opti­ schen Strahls vor, das in Patentanspruch 18 bzw. 20 beschrie­ ben wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Abbildungseinrichtung mit einer Vorrichtung zur Strahldehnung,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Bewegungssystems und der Vorrichtung zur Strahldehnung aus Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Vorderansicht ei­ nes Schlittens und einer Schiene der Strahldeh­ nungsvorrichtung in der Abbildungseinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht des Schlittens und der Schiene der Abbildungseinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Schlittens der Abbildungseinrichtung nach Fig. 1 zur Darstellung seiner Oberseite,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Schlittens der Abbildungseinrichtung nach Fig. 1 zur Darstellung seiner Unterseite,

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Teil der Schiene zur Dar­ stellung der Magnetanordnung eines Linearmotors,

Fig. 8 ein Blockdiagramm des Linearmotors in dem An­ triebssystem der Abbildungseinrichtung nach Fig. 1,

Fig. 9 eine Seitenansicht des Schlittens und der Schiene in einer anderen Ausführungsform des Antriebssy­ stems,

Fig. 10 eine Seitenansicht des Schlittens und der Schiene einer weiteren Ausführungsform des Antriebssystems, und

Fig. 11 eine Seitenansicht eines vorzugsweisen Ausführungs­ beispiels einer Abbildungseinrichtung mit einer Vorrichtung zur Strahldehnung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Abbildungseinrichtung 10 dargestellt, die einen Innentrommel-Fotoplotter enthält. Dieser hat eine teilzylindrische Trommel 12, die eine Belichtungskammer 14 bildet. Die Innenfläche 16 der Trommel 12 dient als interne Auflage für einen Aufzeichnungsträger oder eine Platte 18 in der Belichtungskammer 14 in vorgegebener Orientierung zu ei­ nem Punkt auf der zentralen Achse z der Innentrommel. Die blattförmigen Aufzeichnungsträger 18 können aus Aluminium- oder Polymerfolie wie Polyester bestehen und haben auf einer Seite eine Schicht aus einer lichtempfindlichen Emulsion. Sie können auch aus einem lichtempfindlichen Film bestehen. Meh­ rere (nicht dargestellte) Öffnungen in der Auflagefläche 16 der Innentrommel 12 dienen zum Ziehen der Platte oder des Blatts 18 auf die Auflagefläche mit einem Unterdruck, der von einem Vakuumgenerator über ein Leitungssystem 17 unter der Trommel im unteren Teil des Geräts zugeführt wird.

Der Plotter 10 hat ferner eine Steuerung 19, einen optischen Strahlgenerator 21 wie z. B. eine Laserdiode und eine Strahl­ erzeugungsoptik, die an der Rahmenkonstruktion 22 montiert sind. Ein optischer Strahl des Strahlgenerators 21 wird über die Optik auf der zentralen Achse z der Innentrommel 12 abge­ geben. Die Steuerung 19 moduliert den optischen Strahl mit digitalen Signalen eines Bildes, das von einem Rasterbildpro­ zessor (nicht dargestellt) geliefert wird. Das Bild wird auf dem Aufzeichnungsträger 18 in oben beschriebener Weise abta­ stend aufgebaut.

In Fig. 2 und 3 ist der Abtaster 20 dargestellt. Er enthält eine Strahldehnungsvorrichtung 24 und eine Rotationsanordnung 26, die auf einem Schlitten 30 über der Innentrommel befe­ stigt ist. Die Strahldehnungsvorrichtung 24 wird im folgenden noch deutlicher beschrieben und enthält mehrere Linsen 27, 28, 29, die an dem Schlitten 30 befestigt sind und den opti­ schen Strahl des Generators 21 dehnen und fokussieren. Die Rotationsanordnung 26 enthält einen achsversetzten Para­ bolspiegel 32, der an einem Motor 34 befestigt ist und den auf die zentrale Achse z der Trommel 12 ausgerichteten opti­ schen Strahl über die Strahldehnungsvorrichtung 24 recht­ winklig zur Auflagefläche 16 (Fig. 1) hin umlenkt, auf der mit Emulsion beschichteten Oberfläche des Aufzeichnungsträ­ gers 18 fokussiert und über einen vorgegebenen Bogen raster­ artig über diese Fläche schwenkt. Jede Schwenkbewegung des Strahls über den Aufzeichnungsträger 18 erzeugt eine Abtast­ zeile mit einer Folge von Pixeln. Die Drehzahl des Parabol­ spiegels 32 liegt im Bereich von 12 000 bis 24 000 Umdrehungen pro Minute.

Wie aus Fig. 2 und 4 hervorgeht, ist der Schlitten 30 über ein magnetisches Luftlagersystem 36 mit einer Schiene 38 ge­ koppelt, die zwei geläppte Oberflächen 40 hat. Die Schiene erstreckt sich parallel zur zentralen Achse z der Innentrom­ mel 12. Fig. 4 und 7 zeigen die Bewegung des Schlittens 30 längs der Schiene 38 mit einem Linearmotor 42, der am Schlit­ ten 30 befestigt ist. Der Linearmotor 42 enthält eine Wick­ lungsanordnung 44 und eine Magnetschienenanordnung 46. Die Steuerung 19 liefert Steuersignale an ein Motortreibersystem 48, das in Fig. 8 schematisch dargestellt ist und das An­ triebssignal für die Wicklungsanordnung 44 des Motors 42 er­ zeugt. Das Motortreibersystem 48 enthält eine Servosteuerung 52, einen Servoverstärker 54, eine Linearskala bzw. einen Co­ dierer 56 und einen Blattkantendetektor 57.

Bei dem in Fig. 5 und 6 gezeigten magnetischen Luftlagersy­ stem 36 hat der Schlitten 30 zwei rechteckige Platten 66, 70 aus nicht ferromagnetischem Material wie z. B. Aluminium. Sie sind rechtwinklig zueinander mit mechanischen Elementen wie Bolzen befestigt und bilden einen um 90° gedrehten T-förmigen Schlitten. Zwei nach unten sich öffnende rechtwinklige Wände 62 dienen der Halterung der Abtastanordnung 26 und sind durch die Bodenfläche 64 der horizontalen Platte 66 und die untere Innenfläche 68 der vertikalen Platte 70 gebildet. Zwei nach oben sich öffnende rechtwinklige Wände 72 sind an den recht­ winkligen Oberflächen 40 der Schiene 38 verschiebbar (Fig. 4) und durch die Oberseite 78 der horizontalen Platte 66 und die obere Innenfläche 80 der vertikalen Platte 70 gebildet.

Die rechtwinkligen Platten 66, 70 des Schlittens 30 haben ei­ ne Reihe miteinander verbundener Luftkanäle 82 (gestrichelt gezeigt), die in mehreren Öffnungen 84 münden, welche in ei­ nem vorbestimmten Muster an den oberen rechtwinkligen Flächen 78, 80 angeordnet sind. Die Luftkanäle 82 haben ferner eine gemeinsame Zuführöffnung 86, die an einer Seitenwand 88 der horizontalen Platte 66 mündet. Unter Druck stehendes Gas wie Luft wird der Zuführöffnung 86 über ein (nicht dargestelltes) Rohr zugeführt, strömt durch die Luftkanäle 82 des Schlittens 30 und tritt aus den Öffnungen 84 aus, um den Schlitten 30 mit Abstand zu den rechtwinkligen Flächen 40 der Schiene 38 zu halten. An der oberen vertikalen Innenfläche 80 und der horizontalen Oberseite 78 sind die Öffnungen 84 in zwei parallelen Reihen mit untereinander gleichen Abständen über die Länge des Schlittens 30 angeordnet.

Der Schlitten 30 ist durch mehrere Magnetelemente 89 wie Sel­ tenerdmetalloxid-Permanentmagnete oder Elektromagnete beauf­ schlagt, die mit einem Kleber oder mechanisch in mehreren Ta­ schen 90 befestigt sind, welche in einem vorbestimmten Muster in den oberen rechtwinkligen Wänden 72 des Schlittens 30 an­ geordnet sind. Die Magnete 89 sind vorzugsweise in den Flä­ chen 78, 80 vertieft oder in deren Ebene angeordnet. Die Ma­ gnete 89 in der Innenfläche 80 der vertikalen Platte 70 sind zwischen den beiden Öffnungsreihen 84 geradlinig und mit un­ tereinander gleichen Abständen angeordnet. Die Magnete 89 in der Oberseite 78 der horizontalen Platte 66 sind in zwei pa­ rallelen Reihen kollinear zwischen den parallelen Reihen der Öffnungen 84 angeordnet.

Die Permanentmagnete 89 erzeugen eine Anziehungskraft entge­ gengesetzt der Abstoßkraft der Druckluft, so daß der Schlit­ ten 30 parallel unter einem vorbestimmten kleinen Abstand zu der Schiene 38 gehalten wird. Die Stärke der Magnete 89 ist derart, daß ihre Anziehungskraft die Abstoßkraft der Druck­ luft und die Schwerkraft in vertikaler Richtung ausgleicht, so daß ein Luftspalt zwischen der Schiene 38 und den recht­ winkligen Flächen 78, 80 des Schlittens 30 etwa 8 Micron breit ist, was einen vorzugsweisen Wert der "Steifigkeit" darstellt. Diese ist definiert als der Widerstand gegenüber seitlicher Bewegung in X- oder Y-Richtung oder gegenüber ei­ ner Winkelversetzung um die Längs-, Quer- und Hochachse des Schlittens 30 relativ zur Schiene 38, wenn eine externe Kraft auf den Schlitten 30 einwirkt.

Wie Fig. 4 und 7 zeigen, liefert der Linearmotor 42, der ähn­ lich einem Modell der Trilogy Systems Corp. ist, die An­ triebskraft zum Bewegen des Schlittens 30 längs der Schiene 38. Der Linearmotor 42 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor mit einer Wicklungsanordnung 44 und einer Magnetschienenan­ ordnung 46. Die Wicklungsanordnung 44 enthält mehrere Motor­ wicklungen oder Phasen (nicht dargestellt).

Abbildungseinrichtungen auf dem Gebiet der Grafik erfordern einen hohen Genauigkeitsgrad bei der Abtastbewegung des opti­ schen Strahls auf dem Aufzeichnungsträger, und damit ist die Bewegung des Schlittens 30 längs der Schiene 38 mit konstan­ ter Geschwindigkeit ein kritischer Faktor. Unregelmäßigkeiten der Bewegung oder Geschwindigkeitsänderungen des Schlittens erzeugen Längslinien auf dem Aufzeichnungsträger 18.

Die Motorphasen des Linearmotors 42 werden daher vorzugsweise sinusförmig geschaltet bzw. kommutiert. Sinusförmige Kommu­ tierung ermöglicht eine nahezu perfekte Steuerung, was bedeu­ tet, daß der Schlitten 30 mit gesteuerter Geschwindigkeit und nur geringen oder keinen Unregelmäßigkeiten bewegt wird. Die Geschwindigkeit des Schlittens ist gering, d. h. 10 Micron/2,5 ms oder 4 mm/s. Bei dieser Geschwindigkeit muß jede Abtastzeile gleichmäßig innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Abtastzeile (1/100) beabstandet sein, oder es tritt eine unzulässige Bildverzeichnung auf. Daher muß die Geschwindigkeit bis herunter zu weniger als 1,0% über Fre­ quenzbereiche bis zu einschließlich 400 Hz gleichmäßig sein.

Die Motorphasen können auch mit Halleffekt-Elementen geschal­ tet werden, die integral mit der Wicklungsanordnung 44 vorge­ sehen sind. Die Verwendung von Halleffekt-Elementen erzeugt jedoch eine Kraftunregelmäßigkeit im Linearmotor 42, wodurch der Schlitten 30 eine unregelmäßige Bewegung erhält, daher werden solche Elemente vorzugsweise zur punktweisen Positio­ nierung einer Last eingesetzt.

Gemäß Fig. 4 und 5 ist die Wicklungsanordnung 44 an der Ober­ seite 78 der horizontalen Platte 66 in einer Nut oder Ausspa­ rung 94 befestigt, die zentral in Richtung der Längsachse des Schlittens 30 zwischen den Reihen der Magnete 89 und der Öff­ nungen 84 liegt.

Bei dem in Fig. 4 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Er­ findung ist die Magnetschienenanordnung 46 in die Schiene 38 eingebettet bzw. integral mit ihr ausgeführt. Ein U-förmiger Kanal 92 erstreckt sich in Längsrichtung der Unterseite 40 der Schiene 38 und hat zwei einander gegenüberstehende Sei­ tenwände 98. Magnete 100 für die Schienenanordnung 46 sind an diesen Seitenwänden 98 befestigt, so daß zwei Magnetreihen einander gegenüberstehen. Die Magnete 100 einer jeden Reihe sind mit wechselnder und einander entgegengesetzter Polarität angeordnet, so daß die Richtung der Magnetfelder 101 mit jedem Paar einander gegenüberstehender Magnete wechselt.

Die Breite des Kanals 92 ist so groß, daß die Wicklungsanord­ nung 44 des Linearmotors 42 zwischen den Magnetreihen 100 frei hindurchlaufen kann, wodurch sich eine reibungslose Be­ wegung des Schlittens 30 ergibt.

Die Schiene 38 besteht aus extrudiertem ferromagnetischem Ma­ terial wie Magnetstahl, das einen Weg für den Magnetfluß der Felder 101 zwischen den einander gegenüberstehenden Magneten bildet. Die Schiene 38 muß auch ausreichend starr sein, um eine minimale Biegung bei Bewegung des Schlittens 30 zu ge­ währleisten.

Bei der in Fig. 9 gezeigten Alternativausführung ist die Schiene 38 aus Granit gefertigt. Der Vorteil einer Granit­ schiene besteht darin, daß die rechtwinkligen Seiten 40 genau auf sehr geringe Toleranzen der Fläche und der Geradlinigkeit geläppt werden können. Ferner ist das Granitmaterial weniger empfindlich gegen Verwerfung oder Biegung durch interne Span­ nungen und Umwelteinflüsse. Zur magnetischen Kopplung des Schlittens 30 mit der Granitschiene 38 enthält diese mehrere Streifen 102 oder Abschnitte aus ferromagnetischem Material, die in die rechtwinkligen Seiten 40 mit einem Kleber einge­ legt sind. Die Streifen 102 sind in Längsrichtung der Schiene 38 den Magneten 89 (Fig. 5) gegenüberliegend angeordnet, die in den Wänden des Schlittens 30 befestigt sind. Die Streifen 102 und die rechtwinkligen Seiten der Granitschiene 38 sind gleichzeitig so geläppt, daß flache, koplanare Seiten für den Schlitten 30 entstehen. Um die Magnetschienenanordnung 46 zu bilden, muß eine U-förmige Schiene 103 aus ferromagnetischem Material in dem Kanal 92 im Boden 40 befestigt werden, um den Rückflußweg der Magnetfelder 101 der Magnete 100 zu bilden.

Die Magnete 100 sind dann an den inneren Seitenwänden der U-förmigen Schiene 103 befestigt.

Bei einer in Fig. 10 gezeigten dritten Alternative kann eine selbständige Magnetschienenanordnung 46 mit an den Innenwän­ den einer U-förmigen Schiene 103 aus ferromagnetischem Mate­ rial befestigten Magneten 100 an der Schiene 38 befestigt sein oder parallel zu ihr liegen.

In Fig. 8 ist das Motortreibersystem 48 dargestellt. Es ent­ hält eine Servosteuerung 52, einen Servoverstärker 54, einen Linearcodierer 56 und einen Blattkantendetektor 57. Das Mo­ tortreibersystem 48 liefert die Treibersignale für die Wick­ lungen des Linearmotors 42. Die Steuerung 19 enthält einen Algorithmus, der Ausgangssignale über eine serielle RS232- Schnittstelle 104 an die Servosteuerung 52 liefert, abhängig von Eingangssignalen, die über die Bedienung 105, den Line­ arcodierer 56 und den Blattkantendetektor 57 zugeführt wer­ den. Die Servosteuerung 52 liefert über eine Leitung 106 ein Servosignal an den Servoverstärker 54, der dann sinusförmige Treibersignale an die Wicklungsanordnung 44 des Linearmotors 42 über eine Leitung 107 abgibt. Der Linearcodierer 56 lie­ fert ein Positionssignal (mit einer Auflösung von 0,25 Micron) des Schlittens 30 an der Schiene 38 an die Servo­ steuerung 52 zum Schließen der Positionsschleife der Servo­ steuerung sowie an die Steuerung 19. Die Position des Schlit­ tens 30 wird im Speicher der Steuerung 19 gespeichert, die die Schlittenposition während der Bewegung längs der Schiene 38 überwacht. Abhängig von der Eingabe der Bedienung 105 und der Schlittenposition liefert der Algorithmus das Ausgangssi­ gnal an die Servosteuerung zum Ansteuern des Linearmotors 42 für Start und Ende der Bewegung des Schlittens 30 und zur Steuerung seiner Geschwindigkeit. Der Algorithmus liefert auch ein Bildabtast-Freigabe/Sperrsignal zum Einleiten und Beenden der Abtastbewegung des optischen Strahls des Strahl­ generators auf dem Aufzeichnungsträger 18.

Wie Fig. 4 zeigt, hat der Linearcodierer 56 eine lineare Skala 108 und einen Codierkopf 109. Die Skala 108 erstreckt sich in Längsrichtung an der Unterkante der Schiene 38, und der Codierkopf 199 ist an der Kante der horizontale Platte 66 des Schlittens 30 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Auflösung des Codierers 0,25 Micron.

Bei dem Betrieb des Motortreibersystems 48 liefert die Steue­ rung 19 mit dem Algorithmus ein Signal an die Servosteuerung 52 zum Einschalten das Linearmotors 42 und zum Bewegen des Schlittens 30 in eine vorbestimmte Anfangsposition an einem Ende der Schiene 38. Ein Positionsregister der Steuerung 19 wird dann auf Null gestellt. Nachdem der Aufzeichnungsträger 18 in der Innentrommel 12 befestigt ist, wird der Schlitten 30 durch die Steuerung vorwärts bewegt, bis die Kante des Aufzeichnungsträgers 18 mit einem Kantendetektor 57 erfaßt wird. Die Steuerung 19 speichert in ihrem Speicher die Zahl der Zählschritte zwischen der Anfangsposition und der Kante des Aufzeichnungsträgers 18 und steuert den Linearmotor 42 zur Bewegung des Schlittens 30 um etwa 6,3 bis 12,5 mm von der Kantenposition des Aufzeichnungsträgers 18 rückwärts. Dieser vorbestimmte Abstand ermöglicht die Beschleunigung des Schlittens 30 auf eine konstante Geschwindigkeit, bevor die Kante des Aufzeichnungsträgers 18 erreicht wird. Soll der Ab­ bildungsprozeß beginnen, so schaltet die Steuerung 19 den Li­ nearmotor 42 zum Bewegen des Schlittens 30 über eine Länge ein, die gleich der Bildlänge zuzüglich eines Bremsweges ist. Wenn die Steuerung bestimmt, daß der Schlitten 30 die aktive Kante des Aufzeichnungsträgers erreicht hat, liefert sie ein Anfangssignal zum Beginn der Laserabtastung auf dem Auf­ zeichnungsträger 18. Nachdem der Schlitten 30 längs der Schiene 38 über den vorgegebenen Weg gelaufen ist, liefert die Steuerung 19 ein Stopsignal für die Laserabtastung. Die Steuerung 19 steuert dann den Schlitten 30 derart, daß er zur Anfangsposition mit vorbestimmter Geschwindigkeit zurückge­ führt wird. Das Luftlagersystem 36 ermöglicht eine viel größere Rückführgeschwindigkeit des Schlittens 30 zur An­ fangsposition als bei einem Antrieb mit einer Führungsspindel und einem Schrittmotor.

Gemäß Fig. 3 und 6 sind die Rotationsanordnung 26 und die Strahldehnungsvorrichtung 24 des Abtasters 20 an den unteren rechtwinkligen Flächen 64, 68 des Schlittens 30 befestigt. Die Rotationsanordnung 26 ist mit zwei Streifen 110 an der Vorderseite 112 des Schlittens 30 so befestigt, daß der Para­ bolspiegel 32 koaxial mit der zentralen Achse z der Innen­ trommel 12 (Fig. 2) liegt. Die untere vertikale Seite 62 hat einen U-förmigen Ausschnitt 114, so daß der weitgehend recht­ winklig reflektierte optische Strahl die gesamte Breite des Aufzeichnungsträgers 18 abtastet, wenn sich der Parabolspie­ gel 32 dreht.

Die Strahldehnungsvorrichtung 24 ist an der Rückseite 116 des Schlittens 30 befestigt und enthält drei koaxial befestigte Einzellinsen 27, 28, 29 zum Vergrößern des Durchmessers des optischen Strahls des Strahlgenerators 21. Die Positionierung der Strahldehnungsvorrichtung 24 auf dem beweglichen Schlitten 30 ermöglicht die Verwendung eines Strahls kleine­ ren Durchmessers, wodurch die Effekte der optischen Turbulenz des Abbildungssystems 100 sowie deren Einwirkungen auf die Bildqualität vermieden werden. In dem Innentrommelsystem ist der optische Strahl einer Luftturbulenz ausgesetzt, wenn er längs der zentralen Achse z der Trommel 12 zum Parabolspiegel 32 verläuft. Bekanntlich nehmen mit größerem Durchmesser des axialen Strahls die Effekte der Luftturbulenz zu. Deshalb wird bei der hier beschriebenen Einrichtung ein kleinerer optischer Strahl fester Größe längs der Achse z der In­ nentrommel 12 geleitet. Der typische Durchmesser dieses Strahls (gemessen bei den 13%-Punkten) für ein System ohne Strahldehnungsvorrichtung 24 am Schlitten 30 beträgt etwa 16,4 mm, während der Durchmesser des Strahls etwa 4 mm bei einem System beträgt, das am Schlitten 30 eine Strahldeh­ nungsvorrichtung hat.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Strahldehnungs­ vorrichtung 24 erzeugen die Linsen 27, 28, 29 eine afokale Dehnung des Durchmessers des optischen Strahls. Unter "afokal" ist zu verstehen, daß der zugeführte Strahl und der von der Dehnungsvorrichtung abgegebene Strahl parallel zur Achse der Optik liegen bzw. kollimiert sind. Der Fachmann kann jedoch erkennen, daß jede Art einer Optik eingesetzt werden kann, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuwei­ chen. Die erste bzw. hinterste Linse 27 ist fest an dem Schlitten 30 befestigt. Die zweite und die dritte Linse 28 und 29 sind jeweils durch Magnetkopplung am Schlitten befe­ stigt. Zwei unabhängig gesteuerte Luftlager 120, 122 ermögli­ chen eine einstellbare Positionierung der Linsen 28, 29 zum Ändern der Vergrößerung und der Fokussierung des axialen Strahls, der aus der Strahldehnungsvorrichtung 24 austritt.

Jede Linse 27, 28, 29 ist in einer quadratischen Fassung 118 aus Stahl oder einem anderen ferromagnetischen Material befe­ stigt, die zwei rechtwinklige Flächen zur Anlage an den unte­ ren rechtwinkligen Flächen 64 und 68 des Schlittens 30 hat. Ähnlich dem magnetisch beaufschlagten Luftlagersystem des Schlittenantriebs hat der Schlitten 30 zwei unabhängige ma­ gnetisch gekoppelte Luftlager 120, 122 für die zweite und die dritte Linse 28 und 29. Jedes Luftlager 120, 122 enthält zwei Permanentmagnete 128, die jeweils in einer Fläche 64, 68 des Schlittens 30 liegen. Die Luftlager 120, 122 enthalten auch zwei unabhängige Kanalnetze 129 (gestrichelt dargestellt), die an mehreren Öffnungen 130 in den unteren rechtwinkligen Flächen 64 und 68 münden. Die Öffnungen 130 sind in einem vorbestimmten Muster um jedes Paar Permanentmagnete 128 für jede Linsenfassung 118 angeordnet. Die Magnete 128 müssen ei­ ne solche Fläche haben, daß die erforderliche Bewegungslänge der Linsen 28, 29 längs des Schlittens 30 gegeben ist. Ähn­ lich muß die Zahl und die Anordnung der Öffnungen 130 einen ausreichenden Bereich bilden, um ein Luftkissen zwischen den Flächen der Fassungen 118 und dem Schlitten über die Bewe­ gungslänge der Linsen 28, 29 zu erzeugen. Die Fassungen 118 müssen eine solche Fläche haben, daß eine stabile Bewegung gewährleistet ist. Bei dem vorzugsweisen Ausführungsbeispiel ist die Breite der Linsenfassung etwa 45 mm. Die magnetisch beaufschlagten Luftlager 120, 122 ermöglichen eine reibungs­ lose Bewegung der Linsen 28, 29 durch Einführen von Druckluft durch die Kanäle 129 und die Öffnungen 130 sowie eine Befe­ stigung der Linsen 28, 29 an der jeweiligen Stelle durch Un­ terbrechen der Luftzufuhr, wodurch die Linsenfassungen 118 in der jeweils festen Position und Beziehung zueinander an dem Schlitten 30 magnetisch gekoppelt werden.

Wie Fig. 3 zeigt, haben die zweite und die dritte Linse 28 und 29 jeweils eine Konstantkraftfeder 132, deren eines Ende an der horizontalen Unterseite 64 des Schlittens 30 und deren anderes Ende an der Fassung 118 der Linse 28 bzw. 29 befe­ stigt ist. Die Federn 132 sind so gespannt, daß ihre jewei­ lige Linse 28, 29 vorwärts längs der Zylinderachse z zu zwei Anschlagstiften 134 gezogen wird, die an der Unterseite 64 des Schlittens 30 befestigt sind, um die Vorwärtsbewegung der Linsen 28, 29 zu stoppen. Die Anschlagstifte 134 erzeugen ei­ ne bekannte Positionsbeziehung zwischen den drei Linsen 27, 28, 29, wenn die zweite und die dritte Linse 28, 29 an ihnen anliegen.

Die Strahldehnungsvorrichtung 24 enthält ferner einen Arm 136 zum Eingriff mit einem Stift 137, der seitlich von jeder Lin­ senfassung 118 der zweiten und der dritten Linse 28, 29 ab­ steht. Der Arm 136 erstreckt sich neben dem Schlitten 30 in dessen Längsrichtung und ist mit seinem hinteren Ende 138 an dem Rahmen 22 der Abbildungseinrichtung 10 schwenkbar befe­ stigt. Eine Feder 139 drückt den Arm 136 von dem Schlitten 30 nach außen. Ein Pneumatikzylinder 140 ist an dem Rahmen 22 der Abbildungseinrichtung 10 senkrecht zu dem Arm 136 befe­ stigt, so daß er den Arm nach innen drücken kann. Der Arm 136 hat eine vordere Öffnung 142 am freien Ende 144 zum Eingriff mit den Stiften 137. Die vordere Öffnung 142 ist größer als der Querschnitt der Stifte 137, um einen sicheren Eingriff mit ihnen zu gewährleisten. Der Arm 136 hat ferne eine läng­ liche Öffnung 146 nahe der kleineren vorderen Öffnung 142, um den Stift 137 der zweiten Linse 128 aufzunehmen, wenn die vordere Öffnung 142 mit dem Stift 137 der dritten Linse 29 in Eingriff kommt. Der Vorteil der länglichen Öffnung 146 be­ steht darin, daß ein einziger Arm 136 mit beiden Stiften 137 der Linsenfassungen in Eingriff kommen kann, ohne den Stift der zweiten Linse 28 zu stören.

Die Temperatur im Fotoplotter 10 ändert sich in einem weiten Bereich und beeinflußt die Fokussierung und Vergrößerung der Linsen 27, 28, 29 am Schlitten 30. Zur Kompensation solcher Änderungen ist ein (nicht dargestellter) Temperatursensor wie z. B. ein Bimetallelement an dem Schlitten 30 oder in der Innenkammer im Bereich des Schlittens 30 befestigt. Der Tem­ peratursensor liefert ein Temperatursignal an die Steuerung 19, das zur zusätzlichen Änderung der Position der Linsen 28, 29 am Schlitten 30 benutzt wird, wodurch die Umgebungs­ temperatur in einem weiten Bereich kompensiert werden kann.

Bei der Positionierung der zweiten und der dritten Linse 28, 29 der Strahldehnungsvorrichtung 24 steuert die Steuerung 19 abhängig von einem Linsenpositionsalgorithmus die Betätigung der Luftlager 120, 122 für jede Linse 28, 29, die Bewegung des Schlittens 30 und die Betätigung des Arms 136.

Die gewünschte Position einer jeden Linse 27, 28 und 29 am Schlitten 30 während der Abtastung und die damit zusammenhän­ gende Strahlvergrößerung hängt von den Eigenschaften (Brennweiten) der Linsen und der gewünschten Lichtfleckgröße des Strahls ab. Der Lichtfleckdurchmesser bei 50% Intensität ist etwa gleich dem Abstand (Rasterteilung) zwischen den Abtastzeilen. Ein Bereich von Lichtfleckdurchmessern ist für einen vorgegebenen Auflösungsbereich wie z. B. 1270 bis 3810 Punkte/Inch erforderlich, was eine Strahldehnung mit einem minimalen Dehnbereich von 3 : 1 benötigt. Der Durchmesser des von der Strahldehnungsvorrichtung abgegebenen Strahls ist durch die Größe des eingegebenen Strahls, die Eigenschaften der Linsen (Brennweiten) und die relativen Abstände zwischen den Linsen bestimmt. Wenn die spezifischen Parameter einer jeden Linse 27, 28, 29 wie die Brennweite empirisch bestimmt sind, können die Relativpositionen der drei Linsen berechnet werden, um die relative Vergrößerung der Strahldehnungsvor­ richtung und die Fokusposition des Bildstrahls zu bestimmen.

Der Einfluß einer jeden Linse auf den einfallenden Strahl er­ gibt sich durch die folgenden Übertragungsgleichungen:

t₁ = f₁ + f₂ + (f₁ × f₂ × M)/f₃
t₂ = [f₂ × (M × f₁ - f₁ + t₁)]/(t₁ - f₁ - f₂)

wobei
f₁= erste Brennweite
f₂= zweite Brennweite
f₃= dritte Brennweite
t₁= Abstand zwischen erster und zweiter Linse
t₂= Abstand zwischen zweiter und dritter Linse
M = Vergrößerungsverhältnis (Ausgangsstrahldurchmesser zu Eingangsstrahldurchmesser)
ist.

Gemeinsam können die Reihe von Linsen und ihre jeweiligen Ab­ stände als eine einzige Übertragungsgleichung beschrieben werden. Abhängig von der gewünschten Vergrößerung und der Fo­ kusposition werden die physikalischen Positionen der Linsen 28, 29 relativ zu den Positionen der Anschlagstifte 134 mit der Steuerung 19 berechnet. Die gewünschte Vergrößerung und Fokusposition des optischen Strahls hängt von der Wellenlänge des Lichtes, den Parametern (Dicke) der Übertragungsmedien und der Bildauflösung ab. Die Linsenpositionen können dann für eine diskrete Gruppe von Vergrößerungen und Fokusposi­ tionen berechnet werden, um eine Tabelle zu erzeugen und zu speichern, mit der die Positionierung der Linsen 28, 29 be­ schleunigt werden kann.

Zum Bewegen der Linsen 28, 29 liefert die Steuerung 19 zu­ nächst komprimierte Luft in die Kanäle 129 zum Aktivieren der magnetisch beaufschlagten Luftlager 120, 122 für die zweite und die dritte Linse 28, 29, so daß diese Linsen "schweben" können. Die Konstantkraftfedern 132 drücken die Linsen 28, 29 vorwärts zu den Anschlagstiften 134, wodurch die Linsenposi­ tionen bekannt sind. Die komprimierte Luft wird dann an den Luftlagern 120, 122 beseitigt, wodurch die Linsen 28, 29 ma­ gnetisch in dieser Position stillgesetzt werden. Die Steue­ rung 19 liefert dann ein Antriebssignal an den Linearmotor 42 zum Bewegen des Schlittens 30 in seine Anfangsstellung an der Schiene 38, so daß die vordere Öffnung 142 des Arms 136 auf den Stift 137 der zweiten Linse 28 ausgerichtet ist. Der Pneumatikzylinder 140 wird dann betätigt, um den Arm 136 seitlich nach innen zu bewegen und mit dem Stift 137 der zweiten Linse 28 in der vorderen Öffnung 142 in Eingriff zu bringen. Der Schlitten 30 wird dann vorwärts gesteuert, bis er auf Widerstand trifft und stehenbleibt. Die Steuerung 19 speichert diese Position des Schlittens 30 mit einem von dem Codierer 56 gelieferten Signal, das die relative Anfangsposi­ tion der zweiten Linse 28 angibt. Das Antriebssignal für den Linearmotor 42 wird dann unterbrochen. Das Luftlager 120 der zweiten Linse 28 wird mit Druckluft betätigt. Der Schlitten 30 wird mit der Steuerung 19 aus der relativen Anfangspositi­ on über eine vorbestimmte Strecke bewegt, die von der Tabelle in der Steuerung 19 geliefert wird, während die zweite Linse 28 mit dem Arm 136 in fester Positionsbeziehung zur Schiene 38 gehalten wird. Nach der Bewegung wird die Druckluft an dem Luftlager 122 der zweiten Linse 28 beseitigt, wodurch diese magnetisch fixiert wird. Der Pneumatikzylinder 140 wird dann ausgeschaltet, um den Arm 136 an dem Stift 137 der zweiten Linse 28 freizugeben.

Zum Positionieren der dritten Linse 29 am Schlitten 30 werden die vorstehend beschriebenen Schritte ähnlich ausgeführt. Der Pneumatikzylinder 140 wird betätigt, um den Arm 136 mit dem Stift 137 der dritten Linse 29 in der vorderen Öffnung 142 in Eingriff zu bringen. Der Stift 137 der zweiten Linse 28 sitzt in der länglichen Öffnung 134 des Arms 136. Der Schlitten 30 wird dann vorwärts gesteuert, bis er auf Widerstand trifft und stehenbleibt. Die Steuerung 19 speichert diese Position des Schlittens 30, die die relative Anfangsposition der drit­ ten Linse 29 angibt. Das Luftlager 122 der dritten Linse 29 wird dann mit Druckluft betätigt. Der Schlitten 30 wird durch die Steuerung 19 über eine vorbestimmte Länge bewegt, die sich aus der Tabelle für die erforderliche Lichtfleckgröße des Bildstrahls am Aufzeichnungsträger 18 ergibt. Die Steue­ rung 19 entfernt dann die Druckluft von dem dritten Luftlager 122, wodurch die dritte Linse 29 fixiert wird. Der Pneumatik­ zylinder 140 wird ausgeschaltet und zurückgezogen, wodurch der Arm 136 seitlich nach außen bewegt wird und die dritte Linse 29 freigibt.

In Fig. 11 ist ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel des An­ triebssystems und der Strahldehnungsvorrichtung für einen Fo­ toplotter 10 dargestellt. Dem Fachmann ist jedoch geläufig, daß diese Einheiten auch in einem Abbildungssystem 150 ver­ wendet werden können, bei dem ein optischer Strahl am Auf­ zeichnungsträger auf einen Spiegel reflektiert wird, der ihn über die Strahldehnungsvorrichtung auf einen Bildprozessor zur Aufzeichnung des auf dem Aufzeichnungsträger vorhandenen abgetasteten Bildes richtet.

Dem Fachmann ist geläufig, daß das Bewegungssteuersystem und die Strahldehnungsvorrichtung für jede Abbildungseinrichtung verwendet werden können, die eine flache oder eine Außen­ trommelauflage für einen Aufzeichnungsträger hat.

Ferner können anstelle rechtwinkliger Wände des Schlittens, der Schiene und der Linsenfassungen auch andersartig ausge­ richtete Wände ohne Abweichung vom Grundgedanken der Erfin­ dung vorgesehen sein, wenn die Wände den Schlitten an der Schiene halten und die Linsenfassungen am Schlitten in zwei orthogonalen Ebenen gehalten werden.

Ein wesentlicher Vorteil des Antriebssystems der Erfindung besteht in der wesentlich verbesserten Qualität des auf den Aufzeichnungsträger durch Abtastung aufgebrachten Bildes. Wie zuvor beschrieben, hängt die Bildqualität wesentlich von der Genauigkeit der Bewegung des Abtasters längs der Schiene ab. Der Vorteil dieses Antriebssystems besteht darin, daß die ma­ gnetisch beaufschlagten Luftlager eine steife, reibungslose Vorrichtung zur Kopplung des Schlittens mit der Schiene rea­ lisieren, wodurch sich eine stabile Lagerung der Abtastvor­ richtung ergibt. Ferner ermöglicht die reibungslose Kopplung des Schlittens mit der Schiene zusammen mit dem Linearantrieb eine glatte Schlittenbewegung längs der Schiene.

Claims (21)

1. Vorrichtung (24) zur Strahldehnung zum Vergrößern und Fo­ kussieren eines optischen Strahls in einem Abbildungssy­ stem (10), das eine Trägerfläche (16) für einen Aufzeich­ nungsträger (18), eine starre Schiene (38) parallel zum Aufzeichnungsträger (18), einen an der Schiene (38) ver­ schiebbaren Schlitten (30) mit einer Drehspiegeleinrich­ tung (32), einen Schlittenantrieb (42) zum Bewegen des Schlittens (30) längs der Schiene (38) und ein Bewegungs­ steuersystem (48) zum Erzeugen von Antriebssignalen für den Schlittenantrieb (42) abhängig von einem Bewegungs­ steueralgorithmus enthält, gekennzeichnet durch eine Linsenfassung (118) mit zwei Führungsflächen, an der eine Linse (28, 29) zur Aufnahme des optischen Strahls be­ festigt ist, eine an dem Schlitten (30) vorgesehene Lage­ rung (36) zur Schiebebewegung der Linsenfassung (118) in Längsrichtung der Schiene (38), eine Kopplungsvorrichtung (120, 122) an dem Schlitten (30) zum Koppeln der Linsenfassung (118) mit dem Schlitten (30), eine Vorrich­ tung (132) zum Drücken der Linsenfassung (118) in eine Anfangsposition und eine Eingriffsvorrichtung (136) zum Eingriff mit der Linsenfassung (118), um diese in fester Beziehung mit der Schiene (38) zu halten.

2. Vorrichtung (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Drücken (132) der Linsenfassung (118) in eine Anfangsposition einen Federmechanismus (132) enthält, dessen eines Ende an dem Schlitten (30) und dessen anderes Ende an der Linsenfassung (118) befe­ stigt ist.

3. Vorrichtung (24) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Eingriffsvorrichtung einen Arm (136) enthält, dessen eines Ende an einer ortsfesten Konstruk­ tion (22) schwenkbar befestigt ist und dessen anderes En­ de eine vordere Öffnung (142) zur Aufnahme und zum Ein­ griff mit einem Stift (137) hat, der von der Linsenfas­ sung (118) seitlich absteht.

4. Vorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung (120, 122) mehrere Magnetelemente (128) enthält, die in einem Muster an dem Schlitten (30) befestigt sind.

5. Vorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (36) eine Kanal­ anordnung (82) mit mehreren Austrittsöffnungen (84) in einem Muster an den Führungswänden des Schlittens (30) und mit einer Zuführöffnung (36) zum Zuführen von Druck­ luft in die Kanalanordnung (82) enthält, wobei die Druckluft an den Austrittsöffnungen (84) Abstoßkräfte entgegengesetzt der Anziehungskraft der Kopplungsvorrich­ tung (120, 122) erzeugt, um einen Spalt zwischen den Füh­ rungswänden des Schlittens (30) und den Führungsflächen der Linsenfassung (118) zu erzeugen.

6. Vorrichtung (24) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magnetelemente (128) Seltenerdmetall­ oxid-Permanentmagnete sind.

7. Vorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite mit dem Schlitten (30) gekoppelte Linsenfassung (118) mit zwei Führungsflächen und mit einer zweiten Linse (28) zur Aufnahme des opti­ schen Strahls.

8. Vorrichtung (24) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (30) eine zweite unabhängige Kanalan­ ordnung (129) mit mehreren Austrittsöffnungen (130) und einer zweiten Zuführöffnung zur Zufuhr komprimierten Ga­ ses enthält, das an den Austrittsöffnungen (130) eine Abstoßkraft entgegen der Anziehungskraft der Kopplungs­ vorrichtung (120, 122) zum Erzeugen eines zweiten Spaltes zwischen den Führungsflächen des Schlittens (30) und den Führungsflächen der zweiten Linsenfassung (118) erzeugt, so daß diese unabhängig und relativ zu der ersten Linsen­ fassung (118) zur Fokussierung des optischen Strahls be­ wegbar ist.

9. Vorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Führungsfläche des Schlittens (30) ein Anschlagstift (134) zum Halten der jeweiligen Linsenfassung (118) in der Anfangsstellung vorgesehen ist.

10. Vorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Betätigungsvorrichtung (140) zum Drücken des Arms (136) auf den Stift (137) an der Linsenfassung (118) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung (24) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Lin­ senfassung (118) jeweils einen nach außen ragenden Stift (137) haben, und daß die Eingriffsvorrichtung einen Arm (136) enthält, der mit einem Ende ortsfest schwenkbar ge­ lagert ist und am anderen Ende eine vordere Öffnung (142) zur Aufnahme der Eingriffsstifte (137) der ersten und der zweiten Linsenfassung (118) hat und der ferner eine läng­ liche Öffnung (134) hinter der vorderen Öffnung (142) zur Aufnahme des Eingriffsstiftes (137) der zweiten Linsen­ fassung (118) hat, um eine Aufnahme des Eingriffsstiftes (137) der ersten Linsenfassung in der vorderen Öffnung (142) zu ermöglichen.

12. Vorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kantendetektor (57) zur Abgabe von Signalen an das Bewegungssteuersystem (19), die die Position der Kante des Aufzeichnungsträgers (18) angeben.

13. Vorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Linearmotor (42) mit einer Wicklungsanordnung (44) und einer Schie­ nenanordnung (46) ist, daß die Wicklungsanordnung (44) an dem Schlitten (30) befestigt ist, und daß die Schie­ nenanordnung (46) in einer festen Position relativ zu der Schiene (38) angeordnet ist.

14. Vorrichtung (24) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bewegungssteuersystem (48) eine Steuerung (19), eine Servoschaltung (52) und einen Servoverstärker (54) enthält, die die Antriebssignale für den Schlitten­ antrieb (42) abhängig von dem Bewegungssteueralgorithmus liefern.

15. Vorrichtung (24) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bewegungssteuersystem einen Linearcodierer (56) für Rückführsignale enthält, die die Position des Schlittens (30) längs der Schiene (38) an die Steuerung (19) und die Servoschaltung (52) melden.

16. Vorrichtung (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung mehrere Magnetelemente (128) hat, die in einem Muster an den Führungsflächen des Schlittens (30) angeordnet sind.

17. Vorrichtung (24) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Magnetelemente (128) in rechtwinklig zuein­ ander stehenden Wänden des Schlittens (30) angeordnet sind und Seltenerdmetalloxid-Permanentmagnete sind.

18. Verfahren zur Fokussierung und Erzeugung eines Durchmes­ sers eines optischen Strahls mit einer Strahldehnungsvor­ richtung (24), die mit einer Schiene (38) eines Abbil­ dungssystems gekoppelt ist und einen an der Schiene (38) geführten Schlitten (30) sowie eine Linse (28) in einer Linsenfassung (118) enthält, die an dem Schlitten (30) bewegbar ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Bewegen des Schlittens (30) in eine Anfangsposition an der Schiene (38),
• b) Abkoppeln der Linsenfassung (118) von dem Schlitten (30)
• c) Bewegen der Linsenfassung (118) in eine Anfangsposi­ tion an dem Schlitten (30),
• d) Fixieren der Linsenfassung (118) in einer Position relativ zu der Schiene (38),
• e) Bewegen des Schlittens (30) über eine vorbestimmte Länge längs der Schiene (38),
• f) Koppeln der Linsenfassung (118) mit dem Schlitten (30) und
• g) Freigabe der Linsenfassung (118).

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a) bis g) für eine zweite Linse (29) in ei­ ner an dem Schlitten (30) beweglichen Linsenfassung (118) wiederholt werden.

20. Verfahren zur Fokussierung und zum Erzeugen eines Durch­ messers eines optischen Strahls mit einer Strahldehnungs­ vorrichtung, die mit einer Schiene (38) eines Abbildungs­ systems gekoppelt ist und einen an der Schiene (38) ge­ führten Schlitten (30), eine in einer Linsenfassung (118) befestigte Linse (28) und ein magnetisch gekoppeltes Luftlagersystem (120, 122) zur beweglichen Kopplung der Linsenfassung (118) mit dem Schlitten (130) enthält, ge­ kennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Bewegen des Schlittens (30) in eine Anfangsposition an der Schiene (38),
• b) Betätigen des Luftlagersystems (120, 122) zur Freiga­ be einer Bewegung der Linsenfassung (118),
• c) Bewegen der Linsenfassung (118) in eine Anfangsposi­ tion an dem Schlitten (30),
• d) Fixieren der Linsenfassung in einer Position relativ zu der Schiene (38),
• e) Bewegen des Schlittens (30) über eine vorbestimmte Länge,
• f) Abschalten des Luftlagersystems (120, 122) zur magne­ tischen Kopplung der Linsenfassung (118) mit dem Schlitten (30) und
• g) Freigabe der Linsenfassung (118).

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a) bis g) für eine in einer an dem Schlitten (30) beweglichen Linsenfassung (118) vorgesehene zweite Linse (29) wiederholt werden.