DE1613987C3 - Regelanordnung zur Stabilisierung der Brennflecklage eines optischen Linsensystems - Google Patents
Regelanordnung zur Stabilisierung der Brennflecklage eines optischen LinsensystemsInfo
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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
ίο 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 Lichtstrahlenbündeis 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
Spiegele und einer weiteren Fotozelle9 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 (F i g. 1) mit der Fläche 3 zusammenfällt. In dieser Figur ist die Verschiebung
der Brennlinie mit Δζ' bezeichnet. Für Az = O sei auch Δ ζ' = 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 /Jz = 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 Δ ζ in die neue Lage der Schreibfolie verschiebt. Diese Steuerung kann z. B.
mit piezoelektrischen Mitteln erfolgen.
Damit diese Anordnung auch von einer Modul ation 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)
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.
Priority Applications (7)
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GB8406/69A GB1260394A (en) | 1968-02-17 | 1969-02-17 | Improvements in or relating to optical lens systems |
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