DE1613987B2 - Regelanordnung zur Stabilisierung der Brennflecklage eines optischen Linsensystems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung zur Stabilisierung der Brennflecklage eines optischen Linsensystems in einem Aufzeichnungsgerät, in welchem ein mit dem Linsensystem fokussierter Lichtstrahl auf einen relativ zu dem Lichtstrahl bewegten Aufzeichnungsträger eine Spur aufzeichnet, und in welchem die Regeleinrichtung einen Strahlenleiter, eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Abstandes des Fokus von dem Aufzeichnungsträger mittels elektrischer Signale, eine Fotozelle und eine Ausblendvorrichtung umfaßt.

Aus der DT-AS 11 03 050 ist eine Vorrichtung zum Scharfeinstellen optischer Systeme bekannt, welche einen Strahlenleiter, eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Abstandes des Fokus mit Hilfe von elektrischen Signalen, eine Fotozelle und eine Ausblendvorrichtung enthält. Dort werden durch eine schwingende Schneide rasche Lichtwechsel erzeugt und die von der Fotozelle erzeugten Wechselströme in einem Verstärker verstärkt und einem Servomotor zugeführt, mit welchem ein Objektiv relativ zur Schneide verstellt werden kann.

Aus der DT-AS 10 89 561 ist außerdem eine Vorrichtung zur berührungsfreien Feinstmessung von Lageänderungen eines in Richtung der optischen Achse eines abbildenden Systems bewegten Objekts durch die Einwirkung des von einem Leuchtfleck der Oberfläche dieses Objektes auf eine lichtelektrische Einrichtung ausgestrahlten Lichtes bekanntgeworden, bei welcher Mittel angeordnet sind zur Zerlegung des Strahlenbündels des den Leuchtfleck abbildenden Linsensystems in zwei Teillichtströme, die durch eine Blendenanordnung derart beeinflußt werden, daß die Intensitäten der ausgeblendeten Teillichtströme in der Meß-Nullstellung des Objektes gleich groß sind.

Bei einer zur Verwendung in einem Aufzeichnungsgerät bestimmten Regelanordnung muß die Brennweite des verwendeten Linsensystems auch bei auftretenden Störeinflüssen, z. B. bei Temperaturschwankungen oder Erschütterungen, so verstellt werden, daß der Fokus in der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers bleibt, damit bei kleiner Lichtleistung beispielsweise die Verdampfung einer auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers befindlichen Metallschicht zur Erzeugung der Aufzeichnungs-Spur erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Regelanordnung der eingangs beschriebenen Art eine möglichst genaue und trägheitslose Regelung der Brennpunktlage zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das vom Aufzeichnungsträger reflektierte und durch die Hauptoptik zurückkehrende Licht mit Hilfe der Ausblendvorrichtung zwei Fotozellen zugeführt ist, wobei vor eine der Fotozellen eine Zylinderlinse und eine vor oder hinter der Brennlinie dieser Linse angeordnete Schlitzblende vorgesehen ist.

Zweckmäßigerweise kann in Weiterbildung der Erfindung zwischen dem ersten Strahlenteiler und der Zylinderlinse ein zweiter Strahlenteiler angeordnet sein, der einen unausgeblendeten Teil des reflektierten Lichts der zweiten Fotozelle zur Erzeugung eines Bezugswertes für das von der ersten Fotozelle erhaltene Signal zuführt.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß die Lage des Brennflecks in bezug auf die Fläche mit zeitlich veränderlichem Abstand und sehr kurzer Regelzeitkonstante und hoher Genauigkeit konstant gehalten werden kann, wobei nach der Weiterbildung auch der Einfluß von willkürlichen oder unwillkürlichen Schwankungen der Intensität des Lichtstrahlenbündels kompensiert werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Begleitzeichnung näher erläutert, welche ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelanordnung zeigt.

In der F i g. 1 ist 1 ein von einer nicht gezeigten Laseranordnung herkommender Lichtstrahl relativ geringer Divergenz, welcher mit Hilfe einer Fokussierungslinse 2 auf eine Fläche 3 konzentriert wird. Diese Fläche 3 kann z. B. eine Schreibfolie sein, welche aus einem Kunststoffband mit aufgedampfter Metallschicht besteht. Diese Metallschicht kann durch den Laserstrahl weggebrannt werden, so daß eine transparente Spur entsteht, wobei die Anzahl der aufein-

anderfolgenden ausgebrannten Stellen zur Kennzeichnung eines Signals dienen kann. Infolge von Dickenschwankungen der Schreibfolie, ferner mechanischen Erschütterungen und Temperatureinflüssen kann sich die Ebene der Schreibfolie gegenüber dem Brennpunkt verlagern, so daß die Energiedichte des Laserstrahls vermindert wird und demgemäß ein Ausbrennen der Metallschicht entweder gar nicht oder nur in unvollständigem Maße erfolgt.

Zur Verbesserung dieser bekannten Anordnung ist im Strahlengang eine Strahlenteilerplatte 4 vorgesehen, welche einen Teil des an der Schreibfolie 3 reflektierten Lichtes aus dem Strahlengang abtrennt und auf eine aus einer Zylinderlinse 5, einer Spaltblende 6, einer Fotozelle 7, einem weiteren halbdurchlässigen Spiegel8 und einer weiteren Fotozelle 9 bestehenden Meßanordnung richtet. Die Länge des Spaltes der Blende 6 stimmt etwa mit der Breite des auf die Zylinderlinse auffallenden Lichtstromes bei der maximal zu erwartenden Defokussierung überein und liegt zu der Brennlinie parallel. Die Breite des Spaltes soll hingegen nur einen Bruchteil seiner Länge betragen und etwa der Schärfe der Brennlinie der Zylinderlinse entsprechen. Die Verwendung einer Zylinderlinse an dieser Stelle bringt den Vorteil, daß der Fokussierungspunkt in einer Richtung senkrecht zum Strahl hin und her bewegt werden kann — z. B. für eine automatische Strahlnachführung — ohne die Regelspannungserzeugung für die automatische Fokussierung zu stören.

Die Lage des Spaltes bezüglich der Brennlinie der Zylinderlinse bei der Normallage des Fokus des optischen Linsensystems 2, 10 ist so zu wählen, daß bei einer Verlagerung der Brennlinie auf Grund einer Lageverschiebung des Fokus in einer der beiden Richtungen eine momentane Veränderung des Fotostromes der Fotozelle 7 eintritt. Eine wesentliche Bedingung hierfür ist, daß sich die Brennlinie im ganzen Regelbereich zwar in der Nähe des Spaltes befindet, aber nicht mit ihm zusammenfällt. Zur Erläuterung dieser Bedingung dient F i g. 2.

In F i g. 2 ist der Strahlengang hinter der Zylinderlinse 5 (Fig. 1) für den Fall dargestellt, daß die Brennebene des Linsensystems 2, 10 (Fi g. 1) mit der Fläche 3 zusammenfällt. In dieser Figur ist die Verschiebung der Brennlinie mit Az' bezeichnet. Für Δ ζ = 0 sei auch A z' = 0. Bewegt sich die Fläche 3 durch den Defokussierungsbereich ± Az, so durchläuft der Ort der Brennlinie hinter der Zylinderlinse 5 den Bereich +Az' zwischen A und B. Der Spalt 6 befindet sich an einem Ende des Bereiches A; die Intensität des auf die Fotozelle fallenden Lichtes hat dann den unten in F i g. 2 skizzierten abfallenden Verlauf.

Bezogen auf die Fokussierungsstellung Az = O haben die Intensitätsänderungen für entgegengesetzte Defokussierungsrichtung auch entgegengesetztes Vorzeichen.

Die an der Fotozelle auftretende Spannung kann nun als Regelspannung entweder zur Beeinflussung des Abstandes zwischen der Linse 2 und der Schreibebene 3 etwa mit Hilfe einer der Unterlage des Aufzeichnungsträgers mit elektromechanischen Mitteln senkrecht zur Strahlrichtung verschiebender Vorrichtung oder zur Beeinflussung der Brechkraft des optischen Systems dienen. Vorzugsweise befindet sich im Hauptstrahlengang eine Linse 10 mit elektrisch regelbarer Brennweite. Diese Linse wird durch die Regelspannung so gesteuert, daß sich die Brennweite des optischen Systems 2, 10 vergrößert und der Brennfleck sich um den Betrag Az in die neue Lage der Schreibfolie verschiebt. Diese Steuerung kann z. B. mit piezoelektrischen Mitteln erfolgen.

Damit diese Anordnung auch von einer Modulation oder ungewollten Schwankungen des Laserstrahls 1 unabhängig ist, wird als Bezugsspannung für die von der Fotozelle 7 erhaltene Regelspannung nicht eine konstante Spannung, sondern die an der Fotozelle 9 auftretende Spannung verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Regelanordnung zur Stabilisierung der Brennflecklage eines optischen Linsensystems in einem Aufzeichnungsgerät, in welchem ein mit dem Linsensystem fokussierter Lichtstrahl auf einen relativ zu dem Lichtstrahl bewegten Aufzeichnungsträger eine Spur aufzeichnet, und in welchem die Regeleinrichtung einen Strahlenteiler, eine Vorrichtung zur Beeinflussung des Abstandes des Fokus von dem Aufzeichnungsträger mittels elektrischer Signale, eine Fotozelle und eine Ausblendvorrichtung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Aufzeichnungsträger (3) reflektierte und durch die Hauptoptik (2, 10) zurückkehrende Licht mit Hilfe der Ausblendvorrichtung (4) zwei Fotozellen (7 und 9) zugeführt ist, wobei vor eine (7) der Fotozellen eine Zylinderlinse (5) und eine vor oder hinter der Brennlinie dieser Linse angeordnete Schlitzblende (6) vorgesehen ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Strahlenteiler (4) und der Zylinderlinse (5) ein zweiter Strahlenteiler (8) angeordnet ist, der einen unausgeblendeten Teil des reflektierten Lichts der zweiten Fotozelle (9) zur Erzeugung eines Bezugswertes für das von der ersten Fotozelle (7) erhaltene Signal zuführt.

3. Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der zweiten Fotozelle (9) abgegebene Signal zur Hochregelung der Verstärkung eines Verstärkers dient, welcher die den Fokusabstand beeinflussende Vorrichtung speist.

4. Regelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Fokusabstand beeinflussende Vorrichtung eine piezoelektrisch steuerbare Linse (10) variabler Brennweite ist.

5. Regelanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Fokusabstand beeinflussende Vorrichtung die Unterlage des Aufzeichnungsträgers mit elektromechanischen Mitteln senkrecht zur Strahlrichtung verschiebt.