DE19728232A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Dehnen eines optischen Strahls in einem Abbildungssystem - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Dehnen eines optischen Strahls in einem AbbildungssystemInfo
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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)
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.
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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/674,439 US5828501A (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Apparatus and method for positioning a lens to expand an optical beam of an imaging system |
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ID=24706609
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (5)
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JP (1) | JPH10305619A (de) |
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FR (1) | FR2750774A1 (de) |
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