199981. lajstromszámú szabadalom • Optikai elrendezés pásztázó lézersugaras készülékekhez
1 HU 199981 B 2 A találmány tárgya optikai elrendezés pásztázó lézersugaras készülékekhez, elsősorban lézeres méretellenőrzéshez, képletapogatáshoz és lézeres nyomtatáshoz. Pásztázó lézersugaras készülékeket számos területen alkalmaznak. Egyik legjelentősebb alkalmazási terület különféle tárgyak, munkadarabok méretellenórzése. Az ilyen készülékekben a mérendő munkadarabot - az ellenőrizendő méretdimenzió mentén - lézersugárral ismételten végigpásztázzák és a munkadarab mögött elhelyezett fényérzékelővel detektálják, hogy a pásztázó sugarat a munkadarab mikor takarja el, ill. hogy a fénysugár a munkadarab átellenes kontúrpontjánál mikor bukkan fel újra. Ilyen jellegű megoldások ismertetése található pl. a HU 183 677 lajstromszámú és 183 942 lajstromszámú szabadalmaink leírásában. A lézersugaras pásztázás másik fontos alkalmazása a lézeres fénymásolás, fényszedés, nyomtatás ill. faximile készítés területén található. Az ilyen készülékekben expozíció céljából fényérzékeny anyagot, így pl. fotópapírt pásztáznak intenzitásában modulált fókuszált lézersugárral, melynek hatására a megvilágított képpontokból alakul ki a kívánt szöveg, ábra ill. kép. Ismertes olyan megoldás is, melynél a pásztázó lézersugár egy xerox-henger felületén a kinyomtatandó ábrának megfelelő elektromos töltéselosztást hoz létre, mely azután meghatározza a papírra történő festékfelvitel elrendezését. A pásztázó lézersugaras készülékekben igen fontos követelmény a lézersugár fókuszált keresztmetszetének (a .képpont'-nak) állandó értéken tartása. Ugyancsak követelmény lehet az ún. párhuzamos pásztázás, melynek során a pásztázó lézersugár optikai szimmetria tengelye - mozgása során - önmagával szigorúan párhuzamosan mozdul el. A párhuzamos pásztázás biztosítja a méretellenőrző készülékek esetén az ún. parallaxis-hiba kiküszöbölését, másoló berendezések esetén pedig a ferde beesési szögből származó elliptikus képpont-torzulás kiküszöbölését. A párhuzamos pásztázás szokásos megoldása az, hogy egy gyűjtőlencse elülső fókuszában nyalábeltéritöt - legcélszerűbben rezgőtükröt vagy forgó poligontükrőt - helyeznek el, melyet párhuzamos, kör keresztmetszetű lézernyalábbal világítanak meg. A nyalábeltéritó a párhuzamos nyalábot a lencsére vetíti, s azon végigvezeti, miáltal a lencse túloldalán, annak hátsó fókuszsikjában elhelyezett tárgy vagy fotópapír párhuzamos elmozdulású, fókuszált megvilágítást kap. Sok esetben felmerül olyan igény is, hogy a nyaláb fókuszálási síkja állítható legyen úgy, hogy ezáltal a tárgy vagy fotópapír a gyűjtőlencséhez közelebb, vagy távolabb kerülhessen, sót esetleg az is, hogy ezen sík helyzete akár üzem közben is fokozatmentesen átállítható legyen. Ez a lehetőség igen hasznos akkor, ha méretellenőrző készülékek esetén különböző térbeli helyzetű munkadarabokat kell mérni, vagy ha egy ilyen készüléktípust különböző alkalmazási ill. felszerelési helyeken a helyi adottságokhoz kell adaptálni. Felléphet ilyen igény másológépeknél is, ha pl. az exponálást változó átmérőjű papírtekercsen kell végrehajtani. Az ismert pásztázó lézersugaras készülékek egy részénél ilyen átállítási lehetőség nincs. Más típusoknál az átállás a fókuszáló optika cseréjével, vagy az egész pásztázó egység fizikai elmozdításával lehetséges. Ez a módszer azonban meglehetősen nehézkes. Emiatt olyan megoldás is szokásos, hogy a pásztázó lézernyalábot csak kis mértékben fókuszálják, sót esetleg egyáltalán nem fókuszálják, hanem a pásztázást állandó keresztmetszetű nyalábbal végzik. Ily módon a készülék .mélységélessége" jelentősen megnő, és a tárgysík helyzete széles határok között szabadon választható. Ezen megoldásnál azonban a nyalábátmérő (.képpont" ill .letapogató folt" átmérő) - a lézernyaláb hullámoptikai tulajdonságai miatt - lényegesen nagyobbra adódik, mint a fókuszált nyaláboknál, márpedig sok olyan alkalmazási terület létezik, ahol ilyen képpontnövekedés nem engedhető meg. Találmányunk célja olyan optikai elrendezés megvalósítása, mely lehetővé teszi az ilyen készülékekben a tárgysík helyzetének széles határok közötti egyszerű átállítását úgy, hogy a fókuszált nyalábkeresztmetszet mérete változatlan maradjon. Találmányunk alapja az a felismerés, amely szerint, ha a nyalábeltéritőtől a pásztázó gyűjtőlencse felé haladó fénynyaláb tágulási ill. szűkülési szögét változtatjuk, úgy, hogy a nyaláb keresztmetszete a lencse elülső fókuszában elhelyezkedő nyalábeltéritő helyén változatlan maradjon, akkor a lencse túloldalán a tárgysik helyzete is változni fog, de úgy, hogy közben a fókuszált nyalábkeresztmetszet változatlan marad. Ez a meglepőnek tűnő állítás matematikai levezetéssel is igazolható és kísérleti úton is ellenőrizhető. Találmányunk tárgya tehát optikai elrendezés pásztázó lézersugaras készülékekhez, mely tartalmaz párhuzamos nyalábot kibocsátó lézert, továbbá nyalábeltéritöt, így pl. forgó vagy rezgőtükröt és pásztázó gyűjtőlencsét. Találmányunk lényege abban áll, hogy a lézer és nyalábeltéritő között a nyalábeltérítőre állandó átmérőjű fényfoltot vetítő konvergencia-divergencia beállító nyalábformáló van elhelyezve. A találmány szerinti megoldás célszerű megvalósítási módja az, hogy a konvergencia-divergencia beállító nyalábformáló a fény haladási irányában rendre egymáshoz képest elmozdítható, azaz közelíthető vagy távolítható szórólencsét, majd gyűjtőlencsét tartalmaz, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
