DE60213724T2

DE60213724T2 - Polarisationskontrollelement und Belichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60213724T2
Application number: DE60213724T
Authority: DE
Inventors: Fuji Photo Film Co.Ltd. Ichirou Ashigarakami-gun Miyagawa
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2022-06-29
Also published as: DE60213724D1; US7286154B2; US20030007068A1; EP1275987A2; US20050280697A1; US7355616B2; EP1275987A3; EP1275987B1; US20060028536A1; JP2003015087A; JP4185264B2; US6967671B2

Description

HINTERGRUNG DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrichtung. Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der EP-A-0 709 216 bekannt.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Belichtungs-Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen eines zweidimensionalen Bilds auf einem photoempfindlichen Material durch Drehen einer auf ihrer Außenumfangsfläche ein photoempfindliches Material (ein Aufzeichnungsmedium) tragenden Trommel in einer Hauptabtastrichtung und durch Lenken eines mit Bilddaten eines aufzuzeichnenden Bilds modulierten Laserstrahls auf das photoempfindliche Material, um eine Abtastung in Nebenabtastrichtung orthogonal zur Hauptabtastrichtung durchzuführen, ist bekannt.
Bei dieser Art von Belichtungs-Aufzeichnungsvorrichtung wird zum Aufzeichnen eines Bilds mit geringer Auflösung ein Verfahren eingesetzt, bei dem eine Fleckgröße des Laserstrahls auf der Oberfläche des photoempfindlichen Materials verkleinert wird und die Aufzeichnungs-Zwischenabstände in Nebenabtastrichtung aufgeweitet werden, oder wobei ein Pixel gleicher Bilddaten wiederholt aufgezeichnet wird, um die Auflösung zu verkleinern, ohne dabei die Fleckgröße oder die Aufzeichnungs-Schrittweite zu ändern. Um demgegenüber ein Bild mit hoher Auflösung aufzuzeichnen, wird von dem entgegengesetzten Verfahren Gebrauch gemacht.
Um die Größe des Laserstrahlflecks größer zu machen oder zu verkleinern, sollte eine Linse einer Optik oder dergleichen von einem Antriebsmechanismus bewegt werden. Dabei ergibt sich das Problem, daß die Vorrichtung voluminös wird und die Kosten zunehmen. Wenn außerdem ein Pixel für gleiche Bilddaten wiederholt aufgezeichnet wird, um die Auflösung zu reduzieren, bleibt die Aufzeichnungs-Schrittweite in Nebenabtastrichtung konstant. Dadurch ergibt sich das Problem, daß man die Aufzeichnungsgeschwindigkeit nicht verbessern kann.
Um also diese Probleme zu lösen, wird nach einer Methode, wie sie in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift (JP-A) Nr. 2000-284206 des Erfinders offenbart ist, eine Einrichtung zum Bilden eines Mehrfachbrennpunkts vorgesehen, die einen von einer Lichtquelle ausgegebenen Lichtstrahl auftrennt in eine Mehrzahl von Lichtstrahlen, um mehrere Brennpunkte auf einem Aufzeichnungsmedium in bezug auf die Nebenabtastrichtung des Aufzeichnungsträgers unter Einsatz eines optischen Lichtsammelsystems zu erzeugen. Eine Nebenabtastungs-Steuereinrichtung dient dabei zum Steuern des Aufzeichnungsintervalls in der Nebenabtastrichtung nach Maßgabe der gewünschten Auflösung. Im Ergebnis wird die Anzahl der Brennpunkte, die von der Mehrfachbrennpunkt-Erzeugungseinrichtung durch Auftrennen des Lichtstrahls in Nebenabtastrichtung gemäß einer gewünschten Auflösung des aufgezeichneten Bilds während der Zeit der Bildauflösung durch Bündeln des von der Lichtquelle ausgegebenen Lichts auf dem Aufzeichnungsträger mit Hilfe einer optischen Lichtsammelvorrichtung erzeugt werden, derart gesteuert, daß die Größe des Strahlflecks ebenso justiert wird wie das Aufzeichnungsintervall des Strahlflecks in Nebenabtastrichtung. Dies gestattet eine effiziente Aufzeichnung eines Bilds mit der gewünschten Auflösung.
Um die Aufzeichnungsgeschwindigkeit zu steigern, gibt es eine Belichtungs-Aufzeichnungsvorrichtung, bei der von mehreren Lichtquellen ausgegebene Laserstrahlen jeweils über eine Lichtleitfaser oder optische Faser zu einem einzelnen Belichtungskopf geleitet werden, wo Laserstrahlauslässe an einem Ende einer der Lichtleitfaser im Belichtungskopf Seite an Seite vorgesehen sind, um gleichzeitig die Belichtung mit mehreren Laserstrahlen vorzunehmen, die von den mehreren Lichtquellen ausgegeben werden.
Wenn die oben erläuterte Methode gemäß der JP-A Nr. 2000-284206 bei dieser Art von Belichtungs-Aufzeichnungsvorrichtung eingesetzt wird, ist eine Belichtung mit einem Laserstrahl möglich, der in mehrere Laserstrahlen aufgetrennt ist, so daß man eine weitere Verbesserung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit erreichen kann.
Allerdings kann sich bei der oben beschriebenen Belichtungs-Aufzeichnungsvorrichtung mit Lichtleitfasern die Polarisationsrichtung des von den Fasern ausgegebenen Lichts im Verlauf der Zeit ändern durch eine Verlagerung externer Kräfte, die auf die Lichtleitfasern einwirken (darunter Vibration, Druck und Verzerrung), aufgrund von Temperaturänderungen oder dergleichen, wie in 14 dargestellt ist. Da in diesem Fall das Licht ungleichmäßig auf mehrere Strahlen aufgeteilt wird, werden die Brennpunkte instabil, und es ergibt sich das Problem, daß die Qualität des aufgezeichneten Bilds beeinträchtigt wird.
In anderen Worten: wie in 15A als Beispiel dargestellt ist, wird im Fall der Erzeugung von zwei Brennpunkten durch die oben erläuterte Mehrfachbrennpunkt-Erzeugungseinrichtung unter Verwendung eines Halbleiterlasers als Lichtquelle eine Intensitätsverteilung erreicht, bei der es eine starke mittige Lichtintensität gibt, wobei die Lichtintensität langsam mit zunehmender Entfernung von der Mitte geringer wird. Ideal für die Bildqualität ist es, wenn die Intensitätsverteilung der zwei resultierenden Strahlen des Lichts den beiden Brennpunkten im gleichen Zustand entspricht, wie dies in 15B gezeigt ist.
Ändert sich die Laserstrahl-Polarisationsrichtung im Verlauf der Zeit, wie es oben angesprochen wurde, so besteht das Risiko, daß die Intensitäten der beiden resultierenden Lichtstrahlen entsprechend den Brennpunkten deutlich verschieden voneinander werden, wie dies in 15C gezeigt ist, demzufolge die Bildqualität des aufgezeichneten Bilds beeinträchtigt werden kann. Nach einem von dem Erfinder durchgeführten Experiment hat sich gezeigt, daß das Polarisationsverhältnis von horizontaler und vertikaler Polarisation (Horizontal-Polarisation: Vertikal-Polarisation) sich im Bereich von 1:4 bis 4:1 ändert, wenn man als Lichtquelle einen fasergekoppelten Halbleiterlaser verwendet.
Gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt die EP-A-0 709 216 eine Belichtungsvorrichtung, die zum Drucken eines Bilds mit normaler und mit doppelter Auflösung verwendet wird, ähnlich dem, was oben erläutert wurde. Eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle enthält ein Flüssigkristallmaterial, wobei die Polarisationsebene über einen Winkel gedreht wird, der von der Dicke des Kristallmaterials abhängt. Das Flüssigkristallmaterial kann als Halb-Wellenlängenplatte fungieren.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Um die oben angesprochenen Probleme zu lösen, wurde die vorliegende Erfindung gemacht, und es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Belichtungsvorrichtung anzugeben, mit der die Bildqualität eines aufgezeichneten Bilds verbessert werden kann.
Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die optische Kristallachse wird auch als „optische Achse" bezeichnet, im vorliegenden Zusammenhang jedoch wird sie als „optische Kristallachse" benannt. Obschon der vorbestimmte Winkelbereich mit 45 Grad im Idealfall 45 Grad entspricht, bezeichnet der Begriff einen Winkel mit verschiedenen Toleranzbereichen, so zum Beispiel einen Winkel im Toleranzbereich der Fertigung des Polarisationsrichtungs-Steuerelements, einen Winkel im Toleranzbereich eines Bauelements, welches von dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement Gebrauch macht, oder dergleichen.
Im folgenden soll anhand der 13 das erfindungsgemäße Prinzip erläutert werden. Beschrieben wird ein Fall des Polarisationsrichtungs-Steuerelements gemäß der Erfindung in Form einer Kombination aus einer 1/2-Wellenlängenplatte und einer transparenten Parallelplatte ohne drastischen Einfluß auf die Polarisationsrichtung von Transmissionslicht.
Wie in 13 gezeigt ist, ist unter der Voraussetzung, daß die Polarisationsrichtung des von dem Polarisationstrennelement zu separierenden Lichts (x, y) beträgt, das Polarisati onsrichtungs-Steuerelement so angeordnet, daß die Richtung der optischen Kristallachse der 1/2-Wellenlängenplatte in dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement um 45 Grad gegenüber (x, y) gekippt ist. Das Koordinatensystem der optischen Kristallachse in der 1/2-Wellenlängenplatte ist als (X, Y) definiert. Unter der Voraussetzung, daß die Lichtdurchlässigkeit der transparenten Parallelplatte und diejenige der 1/2-Wellenlängenplatte in dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement keine Differenz aufweist oder vernachlässigbar gering ist, ist das Polarisationsrichtungs-Steuerelement an einer solchen Stelle angeordnet, daß das Verhältnis der auf die 1/2-Wellenlängenplatte auftreffenden Lichtmenge und der nicht auftreffenden Lichtmenge, das heißt der Menge des auf die transparente Parallelplatte auftreffenden Lichts, 1:1 beträgt.
Unter der Voraussetzung, daß der elektrische Feldvektor α des auf das Polarisationsrichtungs-Steuerelement auftreffenden Lichts α = (a, b) ist unter Berücksichtung des auf die 1/2-Wellenlängenplatte auftreffenden Lichts eine Matrix zum Drehen des (x, y)-Koordinatensystems um 45 Grad, eine Matrix B zum Verzögern des Lichts der Y-Koordinate bei einer 1/2-Wellenlängen-Phase und eine Matrix C zum Drehen um –45 Grad bezüglich des ursprünglichen (x, y)-Koordinatensystems folgendermaßen ausdrückbar:
Deshalb läßt sich der elektrische Feldvektor β des Lichts nach dem Durchgang durch die 1/2-Wellenlängenplatte folgendermaßen ausdrücken:
Weil α und β als Betrag für die Lichtverteilung auf 1:1 eingestellt werden, werden die Lichtmengen Iα und Iβ folgendermaßen dargestellt:
Aus diesem Grund ergibt sich die Lichtmenge I als Summe des Lichts folgendermaßen:
Dieses Ergebnis bedeutet, daß im Fall der Addition des durch die 1/2-Wellenlängenplatte transmittierten Lichts und des nicht transmittierten Lichts das von dem Polarisationstrennelement in x- und y-Polarisationsrichtungen separierte Licht in gleiche Lichtmengen aufgetrennt ist.
Die hier vorgesehene transparente Parallelplatte in dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement muß nicht immer vorhanden sein, es kann ein anderes Element ohne signifikanten Einfluß auf die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts (beispielsweise ein ND-(Neutral-Dichte-)Filter) anstelle der transparenten Parallelplatte verwendet werden, außerdem ist es möglich, eine Konfiguration zu verwenden, bei der diese Elemente nicht vorhanden sind.
Gemäß dem oben angesprochenen Prinzip kann das Polarisationsrichtungs-Steuerelement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung eine Lichtmenge in gleiche Mengen auftrennen mit Hilfe des Polarisationstrennelements im Fall einer Kombination mit einem Polarisationstrennelement, so daß die Bildqualität des aufgezeichneten Bilds in einer Belichtungs-Aufzeichnungsvorrichtung unter Verwendung des Polarisationstrennelements verbessert werden kann.
Um Licht in gleiche Mengen mit Hilfe des Polarisationstrennelements aufzutrennen, wie es oben erläutert wurde, ist es notwendig, daß die Lichtmenge so verteilt wird, daß das Verhältnis der auf die 1/2-Wellenlängenplatte auftreffenden Lichtmenge und der nicht darauf auftreffenden Lichtmenge 1:1 unter der Bedingung beträgt, daß die Lichtdurchlässigkeit der transparenten Parallelplatte in dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement (oder einem statt der transparenten Parallelplatte vorhandenen Element wie beispielsweise dem oben angesprochenen ND-Filter, oder einem Teil ohne solche Elemente) und die Lichtdurchlässigkeit der 1/2-Wellenlängenplatte gleich groß sind oder nur in vernachlässigbarem Maß voneinander abweichen.
Erfindungsgemäß ist das Flächenverhältnis eines Bereichs der 1/2-Wellenlängenplatte, wo das Licht auftrifft, und eines Bereichs, wo das Licht nicht auf der 1/2-Wellenlängenplatte auftrifft, im wesentlichen 1:1. Hierdurch läßt sich die Intensitätsverteilung des separierten Lichts ausgleichen. Der „Bereich des nicht auf die 1/2-Wellenlängenplatte auftreffenden Lichts" entspricht hier dem Bereich der oben angesprochenen transparenten Parallelplatte mit dem darauf auftreffenden Licht, dem Bereich des anstelle der transparenten Parallelplatte verwendeten Elements, beispielsweise des ND-Filters mit darauf auftreffendem Licht, oder dem Bereich eines Abschnitts, wo nichts vorhanden ist.
Obschon es hinsichtlich des Ausgleichs der Intensitätsverteilung des separierten Lichts unter der Bedingung, daß die Lichtdurchlässigkeit der transparenten Parallelplatte (oder des anstelle von dieser verwendeten Elements wie zum Beispiel des angesprochenen ND-Filters oder des Teils ohne irgendein Element) und diejenige der 1/2-Wellenlängenplatte gleich groß oder nur vernachlässigbar voneinander abweichend sind, vorteilhaft ist, läßt sich bei einer Abweichung der Lichtdurchlässigkeit in einem nicht vernachlässigbaren Maß kaum erreichen, daß die getrennte Lichtintensitätsverteilung ausgeglichen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gegenüber dem ersten Aspekt ist das Flächenverhältnis eines Bereichs der 1/2-Wellenlängenplatte für das darauf auftreffende Licht und einer Fläche für das nicht darauf auftreffende Licht auf der 1/2-Wellenlängenplatte derart gewählt, daß die Lichtmengen der beiden durch das Polarisationstrennelement erhaltenen Lichtstrahlen im wesentlichen gleich groß. Dadurch läßt sich die Intensitätsverteilung des separierten Lichts sicher ausgleichen. Der Begriff „Bereich des Lichts, welches nicht auf die 1/2-Wellenlängenplatte auftrifft" entspricht hier dem Bereich der oben angesprochenen transparenten Parallelplatte mit dem darauf auftreffenden Licht, dem Bereich des anstelle der transparenten Parallelplatte vorgesehenen Elements, beispielsweise des ND-Filters mit darauf auftreffendem Licht, oder dem Bereich des Abschnitts, wo kein Bauteil vorhanden ist, auf welches Licht fallen könnte.
Als spezielle Ausführungsform der Erfindung läßt sich im Fall des Lichtdurchlässigkeitsverhältnisses (1/2-Wellenlängenplatte: Durchlaßbereich des nicht auf die 1/2-Wellenlängenplattte auftreffenden Lichts) in Polarisationsrichtung des durch das Polarisationstrennelement der 1/2-Wellenlängenplatte separierten Lichts und des Durchlaßbereichs des Lichts, welches nicht auf die 1/2-Wellenlängenplatte auftrifft (die oben angesprochene transparente Parallelplatte, das anstelle von dieser vorgesehene Element wie beispielsweise das ND-Filter, oder des Teils ohne irgendein Bauteil) = 1:η betragen, das Verhältnis der Fläche H der 1/2-Wellenlängenplatte mit dem darauf auftreffenden Licht und des Bereichs S, auf den kein Licht auf die 1/2-Wellenlängenplatte fällt, gemäß folgender Formel eingestellt werden: (H:S) = η:1
Darüber hinaus ist gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Polarisationsrichtungs-Steuerelement vorgesehen, welches mehrere 1/2-Wellenlängenplättchen enthalten kann, die in vorbestimmten Intervallen im gesamten Auftreffbereich des Lichts angeordnet sind.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Polarisationsrichtungs-Steuerelement zum Steuern der Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts vorgesehen, wobei ein 1/2-Wellenlängenplättchen derart angeordnet ist, daß die Menge von Transmissionslicht und die Menge nicht transmittierten Lichts im wesentlichen die gleichen sind.
Als spezielles Verfahren, um gleichzeitig im wesentlichen die gleiche Lichtmenge zur Verfügung zu haben, kann zusätzlich zu dem Verfahren zum Einstellen des Flächenverhältnisses des Bereichs der 1/2-Wellenlängenplatte mit darauf auftreffendem Licht und dem Bereich des nicht auf diese Platte auftreffenden Lichts ein Verfahren verwendet werden, bei dem die Menge des transmittierten Lichts der 1/2-Wellenlängenplatte und die Menge des nicht transmittierten Lichts unter Verwendung von mindestens einem Element der Gruppe eingestellt wird, die aus einer AR-Beschichtung (Antireflexionsbeschichtung) und einem ND-Filter besteht.
Außerdem ist ein Polarisationsrichtungs-Steuerelement gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung so aufgebaut, daß die 1/2-Wellenlängenplatte auf einer transparenten Parallelplatte befestigt ist. Die oben angesprochene transparente Parallelplatte braucht nicht vollständig transparent zu sein oder eine Lichtdurchlässigkeit von 100 % zu besitzen, solange sie die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts nicht drastisch ändert.
Andererseits schafft ein weiterer Aspekt der Erfindung eine Belichtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle zum Ausgeben eines Lichtstrahlbündels, einer kondensierenden Optik zum Kondensieren des von der Lichtquelle ausgegebenen Lichtstrahlbündels auf ein Aufzeichnungsmedium, einem Polarisationstrennelement zum Separieren des Lichtstrahlbündels in zwei Lichtstrahlbündel mit zueinander orthogonalen Polarisationsrichtungen, und dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement nach einem von dem ersten bis sechsten Aspekt, angeordnet zwischen der Lichtquelle und dem Polarisationstrennelement, wobei die Kristallachse der 1/2-Wellenlängenplatte unter einem Winkel in einem vorbestimmten Bereich gekippt ist, welcher 45 Grad beinhaltet, bezogen auf eine Polarisationsrichtung des von dem Polarisationstrennelement separierten Lichtstrahlbündels.
Bei der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung wird zur Zeit, zu der das von der Lichtquelle ausgegebene Licht durch die kondensierende Optik auf dem Aufzeichnungsmedium gesammelt wird, das Licht von dem Polarisationstrennelement in zwei Lichtstrahlbündel aufgetrennt, deren Polarisationsrichtungen orthogonal zueinander stehen. Die oben angesprochene Lichtquelle enthält verschiedene Arten von Halbleiterlasern. Darüber hinaus enthält das oben angesprochene Polarisationstrennelement unterschiedliche Arten von Prismen, beispielsweise ein Rochon-Prisma und ein Wollaston-Prisma.
Obschon der vorbestimmte Winkelbereich, welcher 45 Grad beinhaltet, im Idealfall exakt 45 Grad entspricht, bedeutet der Bereich unterschiedliche Toleranzbereiche wie zum Beispiel eine Toleranz in der Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung läßt sich Licht in vorbestimmte Mengen mit Hilfe des Polarisationstrennelements auftrennen, so daß die Qualität des Bilds sich während der Aufzeichnung eines Bilds auf dem Aufzeichnungsmedium durch die getrennten Lichtstrahlen verbessern läßt.
Eine Belichtungsvorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Belichtungsvorrichtung gemäß dem siebten Aspekt, bei der das Polarisationstrennelement zum Auftrennen des Lichtstrahlbündels in zwei Lichtstrahlbündel dient, die einen ordentlichen und einen außerordentlichen Strahl enthalten.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist das Polarisationstrennelement an einer Stelle angeordnet, wo das Licht einen parallelen Lichtstrom bildet, so daß die beiden Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Winkeln ausgegeben werden und das Licht separiert werden kann.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung kann das Licht dadurch getrennt werden, daß das Polarisationstrennelement an einer Stelle angeordnet wird, an welcher das Licht divergiert, oder aber an einer Stelle, an der das Licht konvergiert, so daß aus verschiede nen Stellen in bezug auf die Lichttrenn-Richtung des Polarisationstrennelements zwei Lichtstrahlbündel ausgegeben werden.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist ein Transferabschnitt zum Transferieren des Polarisationstrennelements in der Weise vorgesehen, daß es in die optische Achse des Lichtstrahls hinein- und aus ihr herausgerückt wird, demzufolge die Auflösung sich in einfacher Weise während der Aufzeichnung des Bilds auf dem Aufzeichnungsmedium dadurch ändern läßt, daß man das Polarisationstrennelement durch Bewegen des Abschnitts in bezug auf den optischen Weg einfügt oder herausnimmt.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist weiterhin ein Transferabschnitt vorgesehen zum Transferieren des Polarisationsrichtungs-Steuerelements und des Polarisationsrichtungstrennelements in der Weise, daß die Elemente gleichzeitig in die optische Achse des Lichtstrahls hinein- und aus ihr herausgerückt werden können, demzufolge die Auflösung während der Aufzeichnung des Bilds auf dem Aufzeichnungsmedium in einfacher Weise dadurch geändert werden kann, daß das Polarisationsrichtungs-Steuerelement und das Polarisationsrichtungstrennelement durch die Bewegungseinrichtung in bezug auf den optischen Weg eingeführt oder herausbewegt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm (eine Draufsicht) einer Laserstrahlaufzeichnungsvorrichtung 10A gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm (eine Seitenansicht) eines Faserarrayteils 30 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein schematisches Diagramm (eine Draufsicht) zum Erläutern der Konfiguration und der Funktion eines Polarisationstrennelements 36 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
4A ist ein schematisches Diagramm (eine Draufsicht und Seitenansicht) eines Polarisationsrichtungs-Steuerelements 34 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; und 4B ist ein schematisches Diagramm der optischen Kristallachse des Polarisationsrichtungs-Steuerelements 34 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
5A und 5B sind schematische Diagramme, die den Trennzustand eines Laserstrahls mit Hilfe des Polarisationstrennelements 36 für den Fall veranschaulichen, daß das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 in der Laseraufzeichnungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung nicht verwendet wird.
6A und 6B sind schematische Diagramme, die den Trennzustand eines Laserstrahls mit Hilfe des Polarisationstrennelements 36 für den Fall der Verwendung des Polarisationsrichtungs-Steuerelements 34 in der Laseraufzeichnungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen.
7 ist ein Blockdiagramm des Aufhaus eines Steuersystems der Laseraufzeichnungsvorrichtung 10 der ersten Ausführungsform der Erfindung.
8 ist ein Flußdiagramm, welches den Prozeßablauf für den Fall der Aufzeichnung eines Bilds gemäß der Auflösung veranschaulicht.
9A und 9B sind schematische Diagramme, die den Zustand eines Strahlflecks auf einem Aufzeichnungsfilm F mit Hilfe der Laseraufzeichnungsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen.
10 ist ein schematisches Diagramm (ein Grundriß) einer Laseraufzeichnungsvorrichtung 10B gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
11 ist ein schematisches Diagramm (ein Grundriß) zum Erläutern der Funktionsweise eines Polarisationstrennelements 36' gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
12A ist ein schematisches Diagramm (eine Frontansicht) eines weiteren Aufbaubeispiels eines Polarisationsrichtungs-Steuerelements der Erfindung, und 12B ist ein schematisches Diagramm, welches einen anderen Anordnungszustand eines erfindungsgemäßen Polarisationsrichtungs-Steuerelements veranschaulicht.
13 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern des Prinzips der Erfindung.
14 ist ein schematisches Diagramm zum Erläutern der Probleme der herkömmlichen-Methode.
15A bis 15C sind graphische Darstellungen von Beispielen des Zustands der Intensitätsverteilung eines Laserstrahls im Brennpunkt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen erläutert. In der folgenden Beschreibung wird der Fall der Verwendung eines Polarisationsrichtungs-Steuerelements und einer Belichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Laseraufzeichnungsvorrichtung erläutert.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
Als erstes wird anhand der 1 der Aufbau der Laseraufzeichnungsvorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform erläutert. Wie in dieser Figur dargestellt ist, enthält die Laseraufzeichnungsvorrichtung 10A gemäß der ersten Ausführungsform drei oder mehr Halbleiterlaser LD in ungerader Anzahl (hier sieben), die jeweils ein Laserstrahlbündel ausgeben, einen Belichtungskopf 12 zum Bündeln der von jedem Halbleiterlaser LD ausgegebenen Laserstrahlbündel, eine Trommel 14 mit einem daran angebrachten Aufzeichnungsfilm F zum Aufzeichnen eines Bilds, die derart gedreht und angetrieben wird, daß sie den Aufzeichnungsfilm F in der Hauptabtastrichtung bewegt, und einen Hilfsabtastungsmotor oder Nebenabtastungsmotor 16 zum Bewegen eines Belichtungskopfs 12, der an einer Kugelumlaufspindel 18 angebracht ist, in der Nebenabtastrichtung orthogonal zur Hauptabtastrichtung, in dem die Kugelumlaufspindel 18 drehend angetrieben wird. Bei dieser Ausführungsform wird als jeweiliger Halbleiterlaser LD eine mit Halbleiterlaser gekoppelte optische Faser oder Lichtleitfaser mit der in 15A gezeigten Intensitätsverteilung verwendet.
In dem Belichtungskopf 12 hingegen befindet sich ein Faserarrayabschnitt 30 zum Ausgeben der Laserstrahlbündel, die durch die oben angesprochene ungerade Anzahl von Halbleiterlasern LD geführt werden, in kollektiver Weise derart, daß das von jedem Halbleiterlaser LD ausgegebene Laserstrahlbündel von der jeweiligen Lichtleitfaser 20 zu dem Faserarrayabschnitt 30 geleitet wird. Bei dieser Ausführungsform wird eine optische Mehrmoden-Faser mit relativ großer Kerngröße als optische Faser 20 verwendet, um eine hohe Laserstrahlleistung zur Verfügung zu haben.
2 zeigt den Aufbau des Faserarrayabschnitts 20 bei Betrachtung aus Richtung des Pfeils B in 1. Wie in der Figur dargestellt ist, ist der Faserarrayabschnitt 30 dieser Ausführungsform mit einer Basis 30A ausgestattet, die V-förmige Nuten in der der Anzahl der Halbleiterlaser LD entsprechenden Anzahl auf der Oberseite entlang der Nebenabtastrichtung einander benachbart aufweist, wobei jeweils eine Lichtleitfaser 20 in einer V-förmigen Nut Platz findet. Deshalb sind mehrere Laserstrahlbündel L, die von den jeweiligen Halbleiterlasern LD des Faserarrayabschnitts 30 ausgegeben werden, in vorbestimmten Intervallen entlang der Nebenabtastrichtung angeordnet.
In dem Belichtungskopf 12 sind sukzessive ausgehend von der Seite des Faserarrayabschnitts 30 eine Kollimatorlinse 32, ein Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34, ein Polarisationstrennelement 36 und eine Lichtsammellinse 38 angeordnet.
Außerdem ist der Belichtungskopf 12 mit einem Elementbewegungsmotor 40 ausgestattet, mit dessen Hilfe das Polarisationstrennelement 36 in den optischen Weg des Laserstrahls L eingefügt oder aus ihm entfernt wird, indem eine Drehung um die Drehachse in Pfeilrichtung A in 1 ausgeführt wird.
Wie in 3 zu sehen ist, ist das Polarisationstrennelement 36 dieser Ausführungsform ein Rochon-Prisma, hergestellt durch Anbringen von zwei uniaxialen Kristallen 36A, 36B mit zueinander orthogonalen optischen Kristallachsen, um den Laserstrahl L aufzutrennen in einen ordentlichen und einen außerordentlichen Strahl bezüglich der Abtastrichtung des Aufzeichnungsfilms F. Beispielsweise ist die optische Kristallachse des uniaxialen Kristalls 36A auf der Einfallseite des Laserstrahls L parallel zu der optischen Achse des Laserstrahls L eingestellt, während die optische Kristallachse des Kristalls 36B auf der Ausgangsseite des Laserstrahls L in der Richtung orthogonal zur optischen Achse des Laserstrahls L und der Nebenabtastrichtung eingestellt ist. In diesem Fall bewegt sich der ordentliche Strahl gerade in dem Polarisationstrennelement 36, und der außerordentliche Strahl 36 wird durch das Polarisationstrennelement 36 in der Nebenabtastrichtung abgebogen.
Als Polarisationstrennelement 36 kann auch ein Wollaston-Prisma mit der optischen Kristallachse des uniaxialen Kristalls 36A orthogonal zur optischen Achse des Laserstrahls L und zur Nebenabtastrichtung und der optischen Kristallachse des uniaxialen Kristalls 36B orthogonal zur optischen Achse des Laserstrahls L und zur Nebenabtastrichtung verwendet werden.
Darüber hinaus braucht das Polarisationstrennelement 36 den Laserstrahl L nicht immer in den ordentlichen und den außerordentlichen Strahl aufzutrennen. Man kann von einem anderen Mittel Gebrauch machen, um das Laserstrahlbündel in zwei Lichtstrahlbündel verschiedener Polarisationsrichtungen aufzutrennen.
Wie in den 4A und 4B gezeigt ist, enthält demgegenüber das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 dieser Ausführungsform eine Glasplatte 34B als Basis und eine 1/2-Wellenlängenplatte 34A auf der stromaufwärtigen Seite in Richtung der optischen Achse des Polarisationstrennelements 36, so daß ein Teil des Laserstrahlbündels L durch gelassen wird, wobei die optische Kristallachse um etwa 45 Grad gegenüber der Polarisationsrichtung des von dem Polarisationstrennelement 36 separierten Lichts gekippt ist. Das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 ist hier gebildet durch Verbinden mehrerer 1/2-Wellenlängenplättchen 34A mit dem Glasplättchen 34B an den jeweiligen Endbereichen (in dem Bereich ohne Durchgang des Laserstrahls L) in einem vorbestimmten Intervall, bei dem das Verhältnis der Flächen der 1/2-Wellenlängenplatte 34A und der Glasplatte 34B für das einfallende Licht etwa 1:1 beträgt.
Das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 dieser Ausführungsform ist derart ausgebildet, daß es eine Lichtleitfaser 20 mit einer Kerngröße von etwa 50 μm bis 60 μm besitzt, bezogen auf eine 20 mm betragende Lichtstrahlgröße des Laserstrahlbündels L in der Lichteinfallfläche, und ein 2 mm betragendes Abstandsintervall D (siehe die Seitenansicht in 4A) in der Lichteinfallfläche der 1/2-Wellenlängenplatte 34A und der Glasplatte 34B. Auf diese Weise können die Lichtmenge des auf die 1/2-Wellenlängenplatte 34A auftreffenden Laserstrahlbündels und die Lichtmenge des direkt auf die Glasplatte 34B auftreffenden Laserstrahlbündels etwa gleich groß gemacht werden.
Dementsprechend enthält das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von 1/2-Wellenlängenplättchen 34A mit einem vorbestimmten Intervall D in der gesamten Einfallfläche für den Laserstrahl L, so daß das Verhältnis der Fläche des 1/2-Wellenlängenplättchens 34A mit dem darauf auftreffenden Laserstrahl L und der Fläche des Laserstrahls L, die nicht auf das Plättchen 34A auftrifft, das heißt die Fläche des Glasplättchens 34B mit dem darauf auftreffenden Laserstrahlbündel L, beträgt etwa 1:1. Allerdings ist es ebenfalls möglich, die 1/2-Wellenlängenplatte 34A und die Glasplatte mit einem Flächenverhältnis auszustatten, bei dem das dort auftreffende Laserstrahlbündel L der Menge von zwei Laserstrahlbündeln entspricht, die man durch das Polarisationstrennelement 36 in etwa der gleichen Weise erhält, basierend auf der Gerätespezifikation für das Laseraufzeichnungsgerät 10A oder dergleichen. Ferner ist es möglich, die Lage des 1/2-Wellenlängenplättchens 34A derart einzustellen, daß die Lichtmenge des Laserstrahls L, die durch das 1/2-Wellenlängenplättchen 34A hindurchgeht, und die Menge des nicht hindurchgehenden Laserstrahls L (das heißt des Laserstrahls L, der ausschließlich durch die Glasplatte 34B hindurchgeht) im wesentlichen gleich groß sind. Da die Konfiguration des Polarisationsrichtungs-Steuerelements im wesentlichen die gleiche ist, wie sie in 4 dargestellt ist, ist ein solches Polarisationsrichtungs-Steuerelement in keiner weiteren Figur speziell dargestellt.
Der Trennzustand des Laserstrahlbündels aufgrund des Polarisationstrennelements 36 ohne Verwendung des Polarisationsrichtungs-Steuerelements in der oben geschilderten Konfiguration soll ebenso wie sein Einsatz im folgenden erläutert werden. Zunächst auf die 5 bezugnehmend, wird der Trennzustand für das Laserstrahlbündel für den Fall ohne Verwendung des Polarisationsrichtungs-Steuerelements 34 erläutert.
Wie in 5A als Beispiel dargestellt ist, wird im Fall eines Laserstrahlbündels mit einer Polarisation e1 + e2 (das Laserstrahlbündel hat eine Polarisation, die um 45 Grad gegenüber der Polarisation e1 geneigt ist) beim Auftreffen auf das Polarisationstrennelement 36 das Lichtstrahlbündel gleichmäßig in die beiden Polarisationen e1 und e2 separiert.
In dem in 5B dargestellten Fall hingegen, bei dem das Laserstrahlbündel mit der Polarisation e1 auf das Polarisationstrennelement 36 auftrifft, wird von letzterem nur ein Laserstrahlbündel mit der Polarisation e1 ausgegeben. In diesem Fall ist es also schwierig, den einfallenden Laserstrahl gleichmäßig in zwei Laserstrahlen aufzutrennen.
Als nächstes wird anhand der 6A und 6B der Trennzustand des Laserstrahlbündels für den Fall erläutert, daß von dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 Gebrauch gemacht wird.
Wie in 6A dargestellt ist, trifft ein Laserstrahlbündel mit einer Polarisation e1 + e2 (in dem Laserstrahlbündel ist die Polarisation in Bezug auf die Polarisation e1 um 45 Grad gekippt) auf das Glasplättchen 34B auf, und der Laserstrahl geht durch ohne Änderung der Polarisationsrichtung, so daß der transmittierte Laserstrahl auf das Polarisationstrennelement 36 in der Weise auftrifft, daß letzteres den Laserstrahl in die beiden Polarisatio nen e1 und e2 auftrennt. Im Gegensatz dazu wird im Fall eines Laserstrahls mit einer Polarisation e1 + e2 beim Auftreffen auf die 1/2-Wellenlängenplatte 34A, weil die optische Kristallachse in Bezug auf die Polarisation e1 um 45 Grad geneigt ist, der Laserstrahl ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen, so daß der durchgelassene Laserstrahl so auf das Polarisationstrennelement 36 auftrifft, daß er gleichmäßig in die zwei Polarisationen e1 und e2 separiert wird.
Im Gegensatz dazu wird gemäß 6B beim Auftreffen eines Laserstrahls mit der Polarisation e1 auf die Glasplatte 34B der Laserstrahl ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen, so daß der transmittierte Laserstrahl derart auf das Polarisationstrennelement 36 auftrifft, daß ein Laserstrahl mit nur der Polarisation e1 von dem Element 36 ausgegeben wird. Wenn hingegen ein Laserstrahl mit der Polarisation e1 auf die 1/2-Wellenlängenplatte 34A auftrifft, deren optische Kristallachse um 45 Grad gegenüber der Polarisation e1 geneigt ist, so wird der Laserstrahl mit Polarisation e1 orthogonal zu der Polarisation e1 ausgegeben und trifft auf das Polarisationstrennelement 36, so daß dieses einen Laserstrahl mit nur der Polarisation e2 ausgibt. Deshalb läßt sich der Laserstrahl insgesamt räumlich in zwei unterschiedliche Stellen trennen.
Als nächstes wird anhand der 7 der Aufbau des Steuersystems des Laseraufzeichnungsgeräts 10A dieser Ausführungsform erläutert. Wie in der Figur gezeigt ist, enthält das Steuersystem eine LD-Treiberschaltung 54 zum Treiben des Halbleiterlasers LD abhängig von Bilddaten, eine Element-Bewegungsmotor-Treiberschaltung 56 zum Treiben des Element-Bewegungsmotors 40, eine Nebenabtastmotor-Treiberschaltung 58 zum Treiben des Nebenabtastmotors 16, eine LD-Treiberschaltung 54 und eine Steuerschaltung 52 zum Steuern der Element-Bewegungsmotor-Treiberschaltung 56 und der Nebenabtastmotor-Treiberschaltung 58. An die Steuerschaltung 52 werden Bilddaten eines auf dem Aufzeichnungsfilm F aufzuzeichnenden Bilds und die Auflösung für die Aufzeichnung des Bilds geliefert.
Die Glasplatte 34B entspricht der transparenten Parallelplatte gemäß der Erfindung, der Halbleiterlaser LD entspricht der Lichtquelle gemäß der Erfindung, die Kollimatorlinse 32 und die Lichtsammellinse 38 entsprechen der Lichtkondensoroptik gemäß der Erfindung, und der Element-Bewegungsmotor 40 entspricht dem Bewegungsteil gemäß der Erfindung.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Laseraufzeichnungsgeräts 10A mit dem oben beschriebenen Aufbau anhand des in 8 gezeigten Flußdiagramms erläutert. In der folgenden Beschreibung erfolgt die Erklärung unter der Voraussetzung, daß das Abstandsintervall der Abtastzeilen in Nebenabtastrichtung auf der hochauflösenden Seite des Aufzeichnungsfilms F durch jeden Laserstrahl L ohne Verwendung eines Polarisationstrennelements 36 im optischen Pfad des Laserstrahls L, das heißt ohne Separierung des Laserstrahls L, den Wert ε hat, wobei das Strahlfleckintervall auf 2·ε eingestellt ist und der Strahlfleckversatz durch das Polarisationstrennelement 36 auf dem Aufzeichnungsfilm F durch die beiden von dem Polarisationstrennelement 36 separierten Laserstrahlbündel den Wert ε hat.
Zunächst gibt die Bedienungsperson Auflösungsdaten, die die Auflösung eines in dem Laseraufzeichnungsgerät 10A aufzuzeichnenden Bilds repräsentieren, ein (Schritt 100). Die Auflösungsdaten und die Bilddaten des aufzuzeichnenden Bilds werden an die Steuerschaltung 52 gegeben. Die Aufzeichnungsschaltung 52 liefert ein basierend auf den Daten justiertes Signal an die LD-Treiberschaltung 54, die Element-Bewegungsmotor-Treiberschaltung 56 und die Nebenabtastmotor-Treiberschaltung 58. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Beschreibung unter der Voraussetzung, daß ein Bild mit zwei verschiedenen Auflösungen R (dpi) und 2·R (dpi) als die oben angesprochene Auflösung aufgezeichnet werden kann.
Für den Fall, daß die von der Bedienungsperson eingegebene Auflösung den Wert 2·R (dpi) hat (in diesem Fall ist die Entscheidung im Schritt 102 positiv) treibt die Element-Bewegungsmotor-Treiberschaltung 56 den Element-Bewegungsmotor 40 zum Bewegen des Polarisationstrennelements 36 derart, daß sich das Element 36 nicht im optischen Weg des Laserstrahls L befindet (Schritt 104). Außerdem stellt in diesem Fall die Nebenab tastmotor-Treiberschaltung 58 das Vorschubintervall W in Nebenabtastrichtung des Belichtungskopfs 12 durch den Nebenabtastmotor 16 folgendermaßen ein (Schritt 106):
N stellt die Anzahl von Halbleiterlasern LD dar (in dieser Ausführungsform „7").
Das heißt, im Fall der Auflösung von 2·R (dpi) wird durch Anordnen der Polarisationstrennplatte 36 außerhalb des optischen Wegs des Laserstrahls L dieser nicht in zwei Laserstrahlbündel (ordentlicher und außerordentlicher Strahl) in Nebenabtastrichtung getrennt. Hierdurch wird eine Auflösung von dem doppelten Wert wie im Fall der Trennung des Laserstrahls L realisiert.
Wenn das Polarisationstrennelement 36 bewegt wird und das Vorschubintervall in Nebenabtastrichtung in der oben erläuterten Weise eingestellt wird, steuert die LD-Treiberschaltung 54 den Betrieb jedes Halbleiterlasers LD abhängig von den Bilddaten (Schritt 108).
Der von jedem Halbleiterlaser LI) ausgegebene Laserstrahl L wird von der Kollimatorlinse 32 zu parallelen Lichtströmen gebildet, die auf das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 auftreffen. Von den Laserstrahlen L, die auf das Element 34 auftreffen, werden jene, die auf die Glasplatte 34B auftreffen, ohne Änderung der Polarisationsrichtung ausgegeben. Von den auf die 1/2-Wellenlängenplatte 34A auftreffenden Laserstrahlen werden solche, deren Polarisationsrichtung identisch ist mit der optischen Kristallachse der 1/2-Wellenlängenplatte 34A, ohne Änderung ihrer Polarisationsrichtung ausgegeben, und jene Strahlbündel, deren Polarisationsrichtung nicht mit derjenigen der optischen Kristallachse identisch ist, werden mit einer Polarisationsrichtung ausgegeben, die zu der Richtung entsprechend dem Winkel geändert ist, der durch die Polarisationsrichtung und durch die optische Kristallachse gebildet wird.
Die von dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 ausgegebenen Laserstrahlen L werden durch die Lichtsammellinse 38 auf den Aufzeichnungsfilm F auf der Trommel 14 gebündelt.
In diesem Fall besitzen die Strahlflecken S1 bis S7 (vergleiche 9A) die in 15A dargestellte Intensitätsverteilung auf dem Aufzeichnungsfilm F. Wie in 9A gezeigt ist, wird entsprechend den Strahlflecken S1 bis S7 ein zweidimensionales Bild mit einer Auflösung 2·R (dpi) auf dem Aufzeichnungsfilm F gebildet, indem der Belichtungskopf 12 mit dem Vorschubintervall W in Nebenabtastrichtung bewegt und die Trommel 14 in Hauptabtastrichtung gedreht wird (Schritt 110).
Wenn die Auflösung von 2·R (dpi) auf R (dpi) geändert wird (in diesem Fall ist die Beurteilung im Schritt 102 negativ), so geschieht folgendes: in diesem Fall treibt die Element-Treibermotor-Treiberschaltung 16 den Element-Bewegungsmotor 40 zum Bewegen des Polarisationstrennelements 36 derart an, daß sich dieses Element anschließend in dem optischen Weg des Laserstrahls L befindet (Schritt 112). Außerdem stellt in diesem Fall die Nebenabtastmotor-Treiberschaltung 58 das Vorschubintervall W' in Nebenabtastrichtung des Belichtungskopfs 12 durch den Nebenabtastmotor 16 folgendermaßen ein (Schritt 114): W' = N × 2·ε (6)
Das heißt: im Fall der Auflösung R (dpi) wird durch Anordnen des Polarisationstrennelements 36 im optischen Weg des Laserstrahls L der auf das Element 36 auftreffende Strahl in zwei Laserstrahlbündel (den normalen und den abnormalen Strahl) in der Nebenabtastrichtung getrennt. Hierdurch wird eine Auflösung realisiert, die halb so groß ist wie im Fall ohne Auftrennung des Laserstrahls L.
Wenn das Polarisationstrennelement 36 bewegt wird und das Vorschubintervall in Nebenabtastrichtung in der oben beschriebenen Weise eingestellt wird, steuert die LD- Treiberschaltung 54 den Betrieb des Halbleiterlasers LD nach Maßgabe der Bilddaten (Schritt 108).
Der von jedem Halbleiterlaser LD ausgegebene Laserstrahl L wird von der Kollimatorlinse 32 derart zu parallelen Lichtströmen gebildet, daß diese auf das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 auftreffen. Von den dort auftreffenden Laserstrahlen L werden jene, die auf die Glasplatte 34B auftreffen, ohne Änderung der Polarisationsrichtung ausgegeben. Von den auf die 1/2-Wellenlängenplatte 34A auftreffenden Laserstrahlen werden jene Strahlen, deren Polarisationsrichtung identisch ist mit der optischen Kristallachse der 1/2-Wellenlängenplatte 34A, ohne Änderung der Polarisationsrichtung ausgegeben, und jene Strahlen, deren Polarisationsrichtung nicht mit der optischen Kristallachse übereinstimmt, werden mit einer Polarisationsrichtung ausgegeben, die in die Richtung geändert ist, die dem Winkel entspricht, der durch die Polarisationsrichtung und die optische Kristallachse gebildet wird.
Die von dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 ausgegebenen Laserstrahlen L werden dem Polarisationstrennelement 36 zum Transmittieren sowohl des normalen als auch des abnormalen Strahls zugeleitet. Der normale Strahl und der abnormale Strahl werden über die Lichtsammellinse 38 auf dem Aufzeichnungsfilm F der Trommel 14 gesammelt.
In diesem Fall werden auf dem Aufzeichnungsfilm F die Strahlflecke S1' bis S7' (vergleiche 9B) mit Doppel-Intensitätsverteilungen gemäß 15B gebildet, das heißt, mit der Intensitätsverteilung des normalen und derjenigen des abnormalen Strahls, die in der Nebenabtastrichtung zusammengesetzt sind.
Wie in 9B gezeigt ist, wird entsprechend den Strahlflecken S1' bis S7' ein zweidimensionales Bild mit der Auflösung R (dpi) auf dem Aufzeichnungsfilm F erzeugt, indem der Aufzeichnungskopf 12 in Nebenabtastrichtung entsprechend dem Vorschubintervall W' bewegt und die Trommel 14 in Hauptabtastrichtung gedreht wird (Schritt 110).
Wenn die Auflösung des aufgezeichneten Bilds von 2·R (dpi) auf R (dpi) geändert wird, können die Strahlflecken S1 bis S7 in einfacher Weise vergrößert werden auf die Strahlflecke S1' bis S7', indem lediglich das Polarisationstrennelement 36 in den optischen Weg des Laserstrahls L eingefügt wird. Da außerdem die Nebenabtastgeschwindigkeit höher gewählt werden kann, läßt sich ein Bild mit hoher Geschwindigkeit aufzeichnen.
In ähnlicher Weise läßt sich die Auflösung von R (dpi) auf 2·R (dpi) ändern.
[Zweite Ausführungsform]
Es wurde oben ein Fall erläutert, bei dem das Polarisationstrennelement gemäß der Erfindung an einer Stelle angeordnet ist, wo Licht einen im wesentlichen parallelen Lichtstrom bildet und in Form von zwei Lichtstrahlen verschiedener Winkel ausgegeben wird, was der ersten Ausführungsform entspricht. Als zweite Ausführungsform wird im folgenden ein anderer Fall erläutert, bei dem das Polarisationstrennelement sich an einer Stelle befindet, wo Licht in Form zweier Lichtstrahlbündel aus verschiedenen Stellen in Bezug auf die Licht-Trennungsrichtung durch das Polarisationstrennelement gestreut wird.
Zunächst wird anhand der 10 der Aufbau eines Laseraufzeichnungsgeräts 10B als zweite Ausführungsform erläutert. Gleiche Komponenten wie in der Figur mit der Laseraufzeichnungsvorrichtung 10A (1) sind mit gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen und werden hier nicht näher erläutert.
Wie in der Figur dargestellt ist, unterscheidet sich das Laseraufzeichnungsgerät 10B der zweiten Ausführungsform von dem Laseraufzeichnungsgerät 10A der ersten Ausführungsform dadurch, daß ein aus einem uniaxialen Kristall gebildetes Polarisationstrennelement 36' anstelle des Polarisationstrennelements 36 verwendet wird, und das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 und das Polarisationstrennelement 36' an einer Stelle angeordnet sind, an der der Laserstrahl L zwischen dem Faserarrayabschnitt 30 und der Kollimatorlinse 32 divergiert. In diesem Fall ist die Richtung der optischen Kristallachse des Polarisationstrennelements 36' eingestellt zwischen die Richtung der optischen Achse des Laserstrahls L und der Nebenabtastrichtung.
Beträgt die Auflösung R (dpi), so wird der Laserstrahl L mit der von dem Steuerelement 34 gesteuerten Polarisationsrichtung gemäß 11 von dem Polarisationstrennelement 36 aufgetrennt in einen normalen und einen abnormalen Strahl. In diesem Fall wird, da der Brechungsindex des Polarisationstrennelements 36' bezüglich des normalen Strahlbündels unabhängig von der Richtung der optischen Kristallachse konstant ist, der Lichtstrahl von einem imaginären Lichtemissionspunkt Po auf der optischen Achse des Laserstrahls L emittiert, um von der Kollimatorlinse 32 geleitet zu werden. Da der Brechungsindex des Polarisationstrennelements 36' in Bezug auf den abnormalen Strahl sich abhängig von der Auftreffrichtung des Laserstrahls L und der Richtung der optischen Kristallachse ändert, liegt die optische Kristallachse zwischen der Richtung der optischen Achse des Laserstrahls L und der Nebenabtastrichtung, so daß der Strahl von dem imaginären Lichtaustrittspunkt Pe austretend gegenüber der optischen Achse des Laserstrahls L um einen vorbestimmten Betrag in Nebenabtastrichtung versetzt ist, um von der Kollimatorlinse 32 weitergeleitet zu werden.
Im Ergebnis werden der normale Strahl und der abnormale Strahl an einer Stelle auf dem Aufzeichnungsfilm F gebündelt, die aufgrund der Kollimatorlinse 32 und der Lichtsammellinse 34 gegenüber der Nebenabtastrichtung um einen vorbestimmten Betrag versetzt ist, so daß die in 9D dargestellten Strahlflecke S1' bis S7' erhalten werden. Hierdurch läßt sich ein Bild mit der Aufzeichndung R (dpi) erzeugen.
Im Fall der Erzeugung eines Bilds mit der Auflösung 2·R (dpi) hingegen werden die Strahlflecke S1 bis S7 nach 9A dadurch erhalten, daß das Polarisationstrennelement 36 aus dem optischen Weg des Laserstrahls L herausgerückt wird.
Wie oben im einzelnen erläutert wurde, sind bei den oben beschriebenen Ausführungsformen des Polarisationsrichtungs-Steuerelements 34, weil dieses sich auf der stromaufwärtigen Seite in Richtung der optischen Achse des Laserstrahls L gegenüber dem Polari sationstrennelement 36 zum Auftrennen des Laserstrahls L in zwei Laserstrahlen mit orthogonalen Polarisationsrichtungen befindet, um einen Teil des Laserstrahls L abzutrennen, während sich die 1/2-Wellenlängenplatte 34A so angeordnet ist, daß die optische Kristallachse um etwa 45 Grad gekippt ist gegenüber der Lichtpolarisationsrichtung des von dem Polarisationstrennelement 36 separierten Lichts, der Laserstrahl L in gleiche Lichtmengen mit Hilfe des Polarisationstrennelements 36 aufgetrennt, wenn eine Kombination mit dem Polarisationstrennelement 36 verwendet wird. Dementsprechend läßt sich die Bildqualität des in dem Laseraufzeichnungsgerät unter Verwendung des Polarisationstrennelements 36 erzeugten Bilds verbessern.
Da bei dem Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele das Verhältnis der Fläche der 1/2-Wellenlängenplatte 34A mit dem auftreffenden Laserstrahl L zu der Fläche des Laserstrahls L, der nicht auf die 1/2-Wellenlängenplatte 34A auftrifft, das heißt der Fläche der Glasplatte 34B mit dort direkt auftreffendem Laserstrahl L, etwa 1:1 betragen kann, läßt sich die Intensitätsverteilung der getrennten Laserstrahlen ausgleichen.
Außerdem läßt sich das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 der obigen Ausführungsformen leicht fertigen, da mehrere 1/2-Wellenlängenplättchen 34A in vorbestimmten Intervallen auf der gesamten Einfallfläche des Laserstrahls L vorgesehen sind.
Bei den Laseraufzeichnungsgeräten 10A, 10B der oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 34 so angeordnet, daß die optische Kristallachse der 1/2-Wellenlängenplatte 34A um etwa 45 Grad geneigt gegenüber der Polarisationsrichtung des von dem Polarisationstrennelement 36 zwischen dem Halbleiterlaser LD und dem Element 36 aufgetrennten Laserstrahls L, und deshalb läßt sich der Laserstrahl L von dem Polarisationstrennelement 36 in gleiche Lichtmengen auftrennen, so daß die Bildqualität des Bilds zur Zeit der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsfilm F durch die separierten Laserstrahlen L verbessert werden kann.
Bei den Laseraufzeichnungsgeräten 10A, 10B der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ist der Element-Bewegungsmotor 40 zum Bewegen des Polarisationstrennelements 36 zwecks Einfügung und Entfernung des Elements 36 in die optische Achse des Laserstrahls L bzw. aus ihr heraus vorgesehen, so daß die Auflösung bei der Aufzeichnung eines Bilds auf dem Aufzeichnungsfilm in einfacher Weise dadurch geändert werden kann, daß man mit Hilfe des Element-Bewegungsmotors 40 das Polarisationstrennelement 36 in die optische Achse einfügt oder aus ihr entfernt.
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen wurde der Fall der Verwendung des Polarisationsrichtungs-Steuerelements 34 (siehe 4A) erläutert, bei dem mehrere flachstückartige 1/2-Wellenlängenplättchen 34A auf einer Glasplatte 34B mit einem vorbestimmten Intervall als Polarisationsrichtungs-Steuerelement gemäß der Erfindung befestigt wurden, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Wie beispielsweise in 12A zu sehen ist, ist bei einer Ausführungsform eine Mehrzahl zylindrischer 1/2-Wellenlängenplättchen mit der um etwa 45 Grad gegenüber der Polarisationsrichtung des von dem Polarisationstrennelement separierten Lichts gegenüber der säulenförmigen Glasplatte geneigten optischen Achse gebildet, wobei unterschiedliche Größen in konzentrischen Kreisen der Glasplatte vorgesehen sind. Auch in diesem Fall läßt sich der gleiche Effekt wie bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen erzielen.
Obschon der Fall des Polarisationsrichtungs-Steuerelements 34 mit mehreren 1/2-Wellenlängenplättchen 34A in Nebenabtastrichtung angeordnet erläutert wurde für die oben beschriebenen Ausführungsformen, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Wie beispielsweise in 12B gezeigt ist, ist eine Ausführungsform möglich, bei der die Anordnungsrichtung orthogonal zu der Nebenabtastrichtung verläuft. Auch in diesem Fall läßt sich der gleiche Effekt wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erreichen.
Obschon die Erfindung hier anhand von Laseraufzeichnungsgeräten 10A, 10B zur Ausführung von Mehrstrahlabtastung erläutert wurde, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Erfindung auch so ausgebildet sein, daß in einem La seraufzeichnungsgerät eine Einzelstrahlabtastung erfolgt, wobei als Lichtquelle ein einziger Halbleiterlaser vorhanden ist. Auch in diesem Fall läßt sich der gleiche Effekt erzielen wie bei den obigen Ausführungsbeispielen.
Bei den obigen Ausführungsformen wurde zwar der Fall erläutert, daß der Element-Bewegungsmotor 40 nur zum Einfügen des Polarisationstrennelements 36 in den optischen Weg des Laserstrahls L oder zum Herausbewegen des Elements aus dem optischen Weg verwendet wird, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Der Element-Bewegungsmotor 40 kann dazu ausgebildet sein, gleichzeitig das Polarisationsrichtungs-Steuerelement 40 und das Polarisationstrennelement 36 in den optischen Weg des Laserstrahls hineinzurücken oder aus ihm herauszurücken. Auch in diesem Fall läßt sich der gleiche Effekt wie bei den obigen Ausführungsbeispielen erreichen:
Zwar wurde für die obigen Ausführungsformen der Fall erläutert, daß das Polarisationstrennelement 36' an einer Stelle angeordnet ist, an der der Laserstrahl streut, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann sich das Element auch an einer Stelle befinden, an der der Laserstrahl gebündelt wird, das heißt zwischen der Lichtsammellinse 38 und dem Aufzeichnungsfilm F. Auch in diesem Fall läßt sich der gleiche Effekt erzielen wie bei der obigen zweiten Ausführungsform.

Claims

Belichtungsvorrichtung, umfassend: eine Lichtquelle (LD) zum Ausgeben eines polarisierten Lichtstrahls, eine Lichtkondensoroptik (32, 38) zum Verdichten des von der Lichtquelle (LD) ausgegebenen Lichtstrahls auf ein Aufzeichnungsmedium (14); ein Polarisationstrennelement (36) zum Trennen des Lichtstrahls in zwei Lichtstarhlen mit zueinander orthogonalen Polarisationsrichtungen; und ein Polarisationsrichtungs-Steuerelement (34), welches zwischen der Lichtquelle (LD) und dem Polarisationstrennelement (36) angeordnet ist und eine plattenähnliche Basis (34B) aufweist, die zwei zueinander parallele Flachseiten zum Durchlassen des Lichtstrahls enthält, von denen eine Seite eine Einfallfläche ist, auf die der Lichtstrahl aufgestrahlt wird, und die andere Fläche eine Ausgangsfläche zum Ausgeben des Lichts ist; und mehrere 1/2-Wellenlängen-Plättchen (34A), die an mindestens einer Fläche von der Einfallfläche und der Ausgangsfläche der plattenähnlichen Basis angeordnet sind, so daß eine optische Kristallachse jedes der 1/2-Wellenlängen-Plättchen (34A) um etwa 45° gegenüber einer Polarisationsrichtung des von dem Polarisationstrennelement (36) getrennten Lichtstrahls geneigt ist, wobei innerhalb eines Gesamtlichteinfallbereichs der Einfallfläche der plattenähnlichen Basis (34B) das Verhältnis des Flächenbereichs, in welchem die mehreren 1/2-Wellenlängen- Plättchen (34A) angeordnet sind, und dem übrigen Flächenbereich auf der gleichen Oberfläche der plattenähnlichen Basis, wo die mehreren 1/2-Wellenlängen-Plättchen (34B) nicht angeordnet sind, im wesentlichen 1:1 beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Polarisationstrennelement (36) zum Auftrennen des Lichtstrahls in einen ordentlichen und in einen außerordentlichen Strahl dient.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Polarisationstrennelement (36) an einer Stelle angeordnet ist, an der das Licht einen im wesentlichen parallelen Lichtstrom bildet und die beiden Lichtstrahlen in unterschiedlichen Winkeln ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Polarisationstrennelement (36) sich an einer Stelle befindet, an der der Lichtstrahl divergiert, oder an einer Stelle, an der der Lichtstrahl konvergiert, um die beiden Lichtstrahlen von verschiedenen Stellen aus in Bezug auf die Lichttrennrichtung des Polarisationstrennelements (36) auszugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Transferabschnitt zum Transferieren des Polarisationstrennelements (36) derart, daß es in die optische Achse des Lichtstrahls hinein- und aus ihr herausgerückt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Transferabschnitt (40) zum Transferieren des Polarisationsrichtungs-Steuerelements und des Polarisationstrennelements (36) derart, daß sie gleichzeitig in die optische Achse des Lichtstrahls hinein- und aus ihr herausgerückt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mehreren 1/2-Wellenlängen-Plättchen (36A) in vorbestimmten Intervallen angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die plattenähnliche Basis (34B) eine transparente Parallelplatte ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die 1/2-Wellenlängen-Platte (34A) an einer transparenten Parallelplatte befestigt ist.