DE3129503A1 - Laserstrahl-ablenkvorrichtung - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablenken eines Laserstrahls, und zwar gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs .

Figur 1 zeigt eine Gesamtansicht einer bekannten Laserstrahl-Ablenkvorrichtung. Ein erster Laser 10 erzeugt ei-

-^O nen ersten Strahl 11, der durch einen Modulator 12 und durch optische Bauteile 13 lauft und dadurch ein Lese-/ Schreibstrahl 14 ist. Der Strahl 14 wird von einem rotierenden Polygonablenker 15 abgelenkt, der eine Vielzahl von reflektierenden Flächen aufweist und von einem Motor

-I5 16 angetrieben ist. Der Strahl 14 wird durch aufeinanderfolgende Flächen des Polygonablenkers 15 reflektiert und anschliessend in einer Lese- oder Aufzeichnungsstation 17 abgefragt.

Gleichzeitig ist ein zweiter Laser 20 gegenüber dem ersten Laser 10 auf der anderen Seite des Polygonablenkers 15 angeordnet und erzeugt einen zweiten Strahl 21. Der zweite Laserstrahl 21 läuft ebenfalls durch optische Bauteile 22 und stellt einen Maßstababtaststrahl dar. Der Strahl 21 wird von aufeinanderfolgenden Flächen des Polygonablenkers 15 reflektiert und auf einen Maß-

stab 23 abgelenkt, um Abfrageimpulse zu erzeugen. Die Abfrageimpulse werden als Taktimpulse zum Lesen oder zum Aufzeichnen von Information auf dem Lese-/Schreibstrahl 14 herangezogen.

Der Laser 10, der Modulator 12 und die optischen Bauteile 13 liegen daher in bezug auf den Laser 20 und die optischen Bauteile 22 an gegenüberliegender Seite des Polygonablenkers 15. Sie nehmen somit viel Platz ein und lassen sich nicht gemeinsam verwenden. Dies führt daher zu einer aufwendigen und teuren Vorrichtung.

Außerdem werden die Strahlen 14 und 21 gleichzeitig von verschiedenen Flächen des Polygonablenkers 15 reflektiert. Dies kann zu einer Nichtlinearität führen, da unterschiedliche Flächen unterschiedliche Oberflächenzustände haben können.

Wenn der optische Weg vom Polygonablenker 15 zum Maßstab 23 kleiner gemacht werden soll, dann muß der Maßstab 23 ebenfalls verkleinert werden. Es ist jedoch sehr schwierig, derart kleine Maßstäbe sehr genau herzustellen. Staubteilchen oder Flecken auf dem Maßstab 23 führen zu unregelmäßigen Reflexionen des Strahls 21 am Maßstab 23, so daß keine genauen Taktimpulse erhalten werden·.

ή ο ;!ρη « * " O Ί ^ Π Γ Λ O

""V *° * J ι 295 03

— 5 —

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte, kompaktere und einfachere Vorrichtung zur Ablenkung von Laserstrahlen zu schaffen, die die -beim Stand der Technik auftretenden Nachteile nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

Demnach dient ein einziger Laser zur Erzeugung des Lese-/Schreibstrahls und des Maßstababtaststrahls, und zwar indem der Laserstrahl mittels eines Strahlenteilers in zwei Teilstrahlen aufgeteilt wird, von denen der spätere Lese-/Schreibstrahl durch einen Modulator läuft. Die beiden Teilstrahlen werden durch optische Bauteile auf je- -j 5 weils dieselbe Fläche eines rotierenden Polygonspiegels fokussiert und von dieser einerseits auf einen Maßstab und andererseits auf ein anzutastendes Teil reflektiert.

In einer bevorzugten Ausführung weist die Vorrichtung einen Laser zur Erzeugung eines einzigen, kollimierten Strahls und einen Strahlenteiler auf, der einen Teil des kollimierten Strahls durchläßt und einen anderen Teil umlenkt. Ein Modulator moduliert nur einen der beiden Teilstrahlen. Ferner sind ein rotierender Polygonablenker sowie Einrichtungen zum Fokussieren der beiden Teilstrahlen auf die gleiche Fläche des Polygonablenkers vorgese-

M · · * — V

— O *~

hen, wobei zu diesen Fokussiereinrichtungen eine zylindrische Linse zum Fokussieren der Teilstrahlen auf einen auf derselben Fläche des Polygonablenkers liegenden Reflexionspunkt gehört. Ein Maßstab mit in genau gleichen Abständen vorgesehenen Markierungen dient zur Beaufschlagung mit dem unrnodulierten Teilstrahl. Eine Abtastlinse fokussiert den modulierten und den unmodulierten Teilstrahl nach der Reflexion vom Polygonablenker einerseits auf ein abzutastendes Teil und andererseits auf den Maß- -IO stab. Ein Detektor nimmt die durch die Zwischenräume der Markierungen des Maßstabs hindurchtretenden Teile des unmoduliertens Teilstrahls auf und erzeugt daraus Taktimpulse für die Vorrichtung.

-J5 Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen: .

Figur 1 eine Gesamtansicht einer bekannten Laserstrahl-Ablenkvorrichtung; und

Figur 2 eine Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Laserstrahl-Ablenkvorrichtung.

Figur 2 zeigt einen Laser 30, der einen kollimierten Laserstrahl 31 erzeugt. Ein im optischen Pfad des Laserstrahls 31 angeordneter Strahlenteiler 32 läßt einen

o ι z9bU

ersten Teilstrahl 33 als Lese-/Schreibstrah1 durchgehen und reflektiert einen zweiten Teilstrahl 34 als Maßstab-Abtaststrahl.

Ein akustooptischer Modulator 35 moduliert den ersten Teilstrahl 33 in Übereinstimmung mit elektrischen Signalen. Der modulierte erste Teilstrahl 33 wird von einem stationären Spiegel 36 reflektiert, durch Linsen 37 und 38 geleitet und von einem zweiten stationären Spiegel 39 -jO auf eine zylindrische Linse 40 gelenkt.

Der reflektierte zweite Teilstrahl 34 gelangt durch Linsen 41 und 42 auf einen dritten stationären Spiegel 43 und wird von diesem auf die zylindrische Linse 40 reflek- -I₅ tiert.

Jeder der beiden Teilstrahlen 33 und 34 wird von den Linsen 37, 38 und 41, 42 auf die richtige Ablenkpunktgröße aufgeweitet.

Nach dem Durchgang durch die zylindrische Linse 40 werden die beiden Teilstrahlen 33 und 34 von einem Polygonablenker 44 reflektiert. Der Polygonablenker 44 weist eine Anzahl von reflektierenden Flächen auf, welche die Teilstrahlen nacheinander ablenken.

Die Teilstrahlen 33 und 34 liegen nicht in der Achse der zylindrischen Linse 40, ihre optischen Achsen verlaufen jedoch parallel zur optischen Achse der zylindrischen Linse 40. Die zylindrische Linse 40 ist so angeordnet, daß sie die Teilstrahlen 33 und 34 auf einen Reflexionspunkt auf jeder der Flächen des Polygonablenkers 44 fokussieren. Damit ist gemeint, daß die Teilstrahlen 33 und 34 in einem Reflexionspunkt reflektiert werden, der auf der gleichen Fläche des Polygonablenkers 44 liegt. Vorzugswei- -10 se sind die beiden Teilstrahlen 33 und 34 auf den selben Reflexionspunkt fokussiert.

Die Teilstrahlen 33 und 34 laufen nach der Reflexion vom Polygonablenker 44 durch eine Ablenklinse 45. Die Ablenk-

-)5 linse 45 fokussiert jeden der beiden Teilstrahlen 33 oder 34 auf eine gewünschte, richtige Stelle, beispielsweise auf einem abgetasteten Teil 46 und einem· Maßstab 47. Die optische Weglänge vom Reflexionspunkt auf der Fläche des Polygonablenkers 44 zum Maßstab 47 ist stets gleich groß wie die optische Weglänge vom Reflexionspunkt auf der Fläche des Polygonablenkers 44 zum abgetasteten Teil 46.

Der zweite Teilstrahl 34 wird von einem Spiegel 48 zum Maßstab 47 umgelenkt. Der Teilstrahl 34 wird zur Erzeugung von Taktimpulsen auf den Maßstab 47 abgelenkt. Der Maßstab 47 besteht beispielsweise aus Glas, auf das Strei-

fen, beispielsweise Cr-Streifen, in festen Abständen in seiner Längsrichtung aufgeklebt sind. Der Teilstrahl 34 wird dadurch abwechselnd von den Streifen auf dem Maßstab 47 blockiert, während er dazwischen durch das Glas durchtreten kann. Der Teilstrahl 34 wird von einem Endes des Maßstabs 44 zu dessen anderem Ende über den Maßstab 47 mit einer Geschwindigkeit abgelenkt, die von der Drehgeschwindigkeit des Polygonabtasters 44 abhängt. Die durch den Maßstab 47 tretenden Teilstrahlen 34 werden von

-|O einem nicht dargestellten Konkavspiegel reflektiert und von einem fotoelektrischen Detektor 49 aufgefangen, beispielsweise von einer fotoelektrischen Diode. Auf diese Weise erzeugt der Detektor 49 Taktimpulse in feststehenden Intervallen. Aus Gründen der Einfachheit ist der

-j5 Detektor 49 an der anderen Seite des Maßstabs 47 als die Ablenklinse 45 schematisch dargestellt.

Der erste Teilstrahl 33 wird auf bekannte Weise über das abzutastende Teil 46 gelenkt. Das abgetastete Teil 46 ist beispielsweise eine Lesestation zum Lesen eines stationären Dokuments oder eine Abbildungsstation zur Aufzeichnung eines darin befindlichen Bildes.

Die Taktimpulse werden als grundlegende Taktsignale verwendet und beispielsweise an den Modulator 35 gelegt. Der erste Teilstrahl 33 wird entsprechend diesen Taktimpulsen abgelenkt.

i-10"-

Der Durchmesser des zweiten Teilstrahls 34, der auf dem Maßstab 47 erscheint, ist kleiner, als der Durchmesser des Lese-/Schreibstrahls 33 auf dem Teil 46, Um richtig geformte Taktimpulse zu erhalten, ist es notwendig,- daß der zweite Teilstrahl 34 durch jeden der Streifen auf dem Maßstab 47 vollständig abgeblockt ist. Das heißt, es darf keine Lichtleck an jeder der Seiten eines vom Detektor 49 zu messenden Streifens auftreten. Daher muß die Lichtfleckgröße des zweiten Teilstrahls 34 auf.dem Maßstab 47 ^q verhältnismäßig klein sein, um die Erzeugung von irregulären Impulsen auszuschalten.

Ein zu kleiner Teilstrahldurchmesser kann jedoch dazu führen, daß ein Punkt auf dem abzutastenden Teil 46 von -j 5 dem Lese-/Schreibstrahl 33 verpaßt wird. Daher muß die Größe des ersten Teilstrahls 33 hinreichend sein, um aufeinanderfolgende Strahlenbilder auf dem Teil 46 einander überlappen zu lassen.

Die Teilstrahlen 33 und 34 werden von der gleichen Fläche des Polygonspiegels 44 in der zuvor erwähnten Weise reflektiert. Die Strahlenpfade liegen sehr dicht beiander. Der Laser und die optischen Bauteile wie der Polygonspiegel 44 und die zylindrische Linse 45 lassen sich daher gemeinsam verwenden. Die Vorrichtung ist somit kleiner als bekannte Vorrichtungen. Da außerdem die gleiche

f. ο ο "I ■«!
ρ ^ ο «· fr ·

- 11 -

Fläche für die Reflexion beider Teilstrahlen verwendet wird, hat die Flächenoberfläche des Polygonspiegels keine Nichtlinearität der Ablenkstrahlen zur Folge. Die optische Weglänge vom Reflexionspunkt auf der Fläche des Polygonablenkers 44 zum Maßstab 47 ist gleich groß wie vom Reflexionspunkt auf der Fläche zum abgetasteten Teil 46. Der Maßstab 47 ist gegenüber bekannten Vorrichtungen länger. Der Abstand zwischen den Streifen auf dem Maßstab 47 kann daher größer als beim Stand der Technik gewählt sein. Obgleich die Breite des Maßstababtaststrahls zu reduzieren ist, braucht sie nicht so klein gemacht zu werden, wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Durch den größeren Abstand zwischen den Streifen sammeln sich nicht so viele Staubteilchen oder andere Fremdkörper an, die ein unregelmäßiges Reflektieren des Laserstrahls zur Folge haben könnten.

HU/wo

Leerseite

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE

1. / Laserstrahl-Ablenkvorrichtung, bei der ein modulierter Lese-/Schreibstrahl und ein Maßstababtaststrahl zur Erzeugung von Taktimpulsen von einem· rotierenden Polygonspiegel reflektierbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der beiden Teilstrahlen (33, 34) ein einziger Laser (30) sowie ein im Strahlengang des Lasers (30) angeordneter Strahlenteiler (32) dienen, daß hinter dem Strahlenteiler (32) der Lese-/Schreibstrahl (33) durch einen Modula-

J₂ J

tor (35) läuft, und daß die beiden Teilstrahlen (33, 34) jeweils auf dieselbe Fläche des Polygonspiegels(44) fokussiert sind, von der der Maßstababtaststrahl (34) auf einen Maßstab (47) und der Lese-/ Schreibstrahl (33) auf ein abgetastetes Teil (46) gelenkt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fokussierung der beiden Teilstrahlen (33, ^q 34) auf jeweils dieselbe Fläche des Polygonspiegels (44) eine zylindrische Linse (44) vorgesehen ist, daß der Maßstab (47) in exakt gleichen Abständen mit Markierungen versehen ist, daß im Strahlengang der vom Polygonspiegel (44) reflektierten Teilte strahlen eine Ablenklinse (45) angeordnet ist, und daß ein Detektor (49) zur Aufnahme der zwischen den Markierungen des Maßstabs (47) hindurchgetretenen Anteile des Maßstababtaststrahls (34) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Weg vom Reflexionspunkt auf der Fläche des Polygonspiegels (44) zu dem Maßstab (47) einerseits und zu dem abgetasteten Teil (46) andererseits gleich lang ist.