DE19839015B4 - Einrichtung und Verfahren zum Steuern der Lichtintensität - Google Patents

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Abstract

Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität, mit
einem optischen Strahlteiler, der das von einer Lichtquelle abgegebene Licht in Monitorlicht und Hauptlicht unterteilt,
einem Polarisationsstrahlteiler, der das Monitorlicht in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Lichtanteil mit zueinander orthogonalen Schwingrichtungen teilt,
einem Monitorlichtdetektor zum separaten Erfassen der Intensitäten der beiden Lichtanteile,
einer Objektfläche, über die das Hauptlicht in einer Abtastbewegung geführt wird,
einer ersten Korrekturvorrichtung zum Korrigieren des Ausgangssignals des Monitorlichtdetektors derart, daß dessen Signalintensität und die Lichtintensität des Hauptlichts an der Objektfläche unabhängig von dem Polarisationszustand des auf den optischen Strahlteiler fallenden Lichts einen vorbestimmten Zusammenhang haben,
einer Lichtabgabesteuerung zum Steuern der Abgabe des Lichtes von der Lichtquelle entsprechend dem Ausgangssignal des Monitorlichtdetektors, das mit der ersten Korrekturvorrichtung korrigiert wurde,
einer zur Lichtquelle separaten Referenzlichtquelle zum Richten von Referenzlicht mit konstanter Polarisation auf den optischen Strahlteiler in derselben Richtung und mit demselben Einfallswinkel...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Lichtintensität, wobei das Licht einer Lichtquelle in Monitorlicht und Hauptlicht geteilt wird, so daß die von der Lichtquelle abzugebende Lichtmenge entsprechend der Intensität des Monitorlichts gesteuert werden kann. Der relevante Stand der Technik ist in der DE 196 21 802 A1 beschrieben.
  • In einem optischen Abtaster o.ä. wird das von der Lichtquelle abgegebene Licht in Monitorlicht und Hauptlicht geteilt und die Intensität des Monitorlichts erfaßt, so daß die von der Lichtquelle abzugebende Lichtmenge entsprechend der Intensität des Monitorlichts steuerbar ist, womit auch die Intensität des Hauptlichts gesteuert wird. Beispielsweise werden in einem optischen Plattenspeicher die von einer Lichtquelle wie einem Halbleiterlaser abgegebenen Laserstrahlen mit einem Strahlteiler wie z.B. einem halbdurchlässigen Spiegel in Monitorlicht zum Erfassen der Lichtintensität und Hauptlicht aufgeteilt, das auf ein optisches Speichermedium fällt, welches sich auf einer Abbildungsfläche befindet, um Daten zu lesen oder zu schreiben.
  • Bei der Intensitätssteuerung wird eine sogenannte APC-Operation (Automatic Power Control) ausgeführt, bei der die Leistung der Lichtquelle entsprechend der Lichtintensität des Monitorlichts so gesteuert wird, daß sich eine vorgegebene Lichtintensität auf dem optischen Speichermedium ergibt. Hierzu muß die Höhe des Ausgangssignals des Lichtdetektors, der das Monitorlicht erfaßt, einen vorbestimmten Zusammenhang mit der Lichtintensität des Hauptlichts haben. Da die Reflexions-Durchlässigkeitscharakteristik des Strahlteilers oder anderer auf ihn folgender optischer Elemente von der Polarisation abhängt, wird der Ausgleich zwischen der Ausgangssignalhöhe des Monitorlichts und der Lichtintensität des Hauptlichts gestört, wenn die Polarisation des auf den Strahlteiler treffenden Lichtes sich ändert, wodurch die APC-Operation unzureichend abläuft.
  • Beispielsweise kann in einem optischen Gerät mit mehreren Lichtquellen die Polarisation der von diesem abgegebenen Lichtbündel unregelmäßig sein. Bei von einer einzelnen Lichtquelle abgegebenem Licht ändert sich dessen Polarisation durch Umweltbedingungen oder durch die Anordnung der optischen Elemente vor dem Strahlteiler. Tritt eine Polarisationsänderung des einfallenden Lichts auf, so ist eine Korrektur des Ausgangssignals unmöglich, da die optischen Elemente einschließlich Strahlteiler polarisationsabhängig sind. Auch wenn die APO-Operation zum Steuern der von der Lichtquelle abzugebenden Lichtmenge vorgesehen ist, kann also die Lichtintensität des Hauptlichts auf einer Objektfläche nicht auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden. Im schlechtesten Fall kann ein Intensitätsfehler des Lichts an der Objektfläche durch die APC-Operation vergrößert werden.
  • Die Polarisationsabhängigkeitseigenschaften (Verhältnis des polarisierten Lichts in reflektiertem oder durchgelassenem Licht) des Strahlteilers ändert sich außerdem abhängig von der Luftfeuchte. Da die Oberfläche des halbdurchlässigen Spiegels, die eine dielektrische Schicht trägt, nach außen frei liegt, neigt der Anteil des polarisierten Lichts in dem Monitorlicht, das durch den halbdurchlässigen Spiegel fällt, zu einer Änderung bei Änderung der Luftfeuchte. Daher sollte die Lichtintensitätssteuerung eine Änderung der Luftfeuchte berücksichtigen.
  • Aus der US 5 233 175 A ist eine Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität bekannt, die einen optischen Strahlteiler umfaßt. Bei dieser Einrichtung ist es vorgesehen, die Änderungen der Transmissions-/Reflexionscharakteristik des Strahlteilers bedingt durch Temperatur- und Luftfeuchteeffekte zu korrigieren. Zum Stand der Technik wird ferner auf die DE 42 08 168 A1 und die JP 06-183 039 A verwiesen. Aus diesen Druckschriften ist es bekannt, Luftfeuchtedetektoren für die Laserregelung in dem Anwendungsfeld der vorliegenden Anmeldung einzusetzen.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zur genauen Lichtintensitätssteuerung anzugeben, wobei die Polarisationsabhängigkeit des Strahlteilers, die wiederum von der Luftfeuchte abhängt, die Genauigkeit nicht beeinträchtigen soll.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 oder 5. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Bei der Erfindung wird das APC-Signal unter Berücksichtigung einer Änderung der Polarisationsabhängigkeit des optischen Strahlteilers bei einer Änderung der Luftfeuchte korrigiert, so daß die Menge des abgegebenen Hauptlichts genau eingestellt werden kann. Wird die Erfindung beispielsweise auf einen optischen Abtaster mit mehren Abtaststrahlen und mehreren Lichtquellen angewendet, so kann die Intensität der Lichtpunkte auf der abzutastenden Objektfläche unter Ausnutzung des Monitorlichts genau gesteuert werden, unabhängig von einer Änderung des Polarisationszustandes des auf den Strahlteiler einfallenden Lichtes oder der Polarisationsabhängigkeit der Reflexions-Durchlaßcharakteristik des Strahlteilers, die sich abhängig von der Luftfeuchte ändern kann.
    •
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität als Ausführungsbeispiel,
  • 2 eine perspektivische Darstellung eines optischen Abtasters mit einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität,
  • 3 eine Draufsicht des in 2 gezeigten Abtasters,
  • 4 den Schnitt des in 2 gezeigten Abtasters in Nebenabtastrichtung,
  • 5 ein optisches System für den in 2 gezeigten Abtaster in der Draufsicht,
  • 6 einen Laserblock des in 2 gezeigten Abtasters,
  • 7 den Schnitt VII-VII aus 6,
  • 8 eine Draufsicht der Komponenten eines optischen Abtasters zwischen einer Glasfaserhalterung und einem Faserausrichtblock nach 5,
  • 9 eine vergrößerte Vorderansicht eines Faserausrichtblocks,
  • 10 eine schematische Darstellung der Anordnung von Lichtpunkten auf einem lichtempfindlichen Körper,
  • 11 das Blockdiagramm eines Steuersystems für einen optischen Abtaster,
  • 12 das Blockdiagramm eines APC-Signalgenerators und einer Luftfeuchte-Korrekturschaltung nach 11,
  • 13 das Blockdiagramm eines Lasertreibers nach 11,
  • 14 das Zeitdiagramm des Betriebs eines optischen Abtasters,
  • 15 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität als weiteres Ausführungsbeispiel,
  • 16 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität als weiteres Ausführungsbeispiel,
  • 17 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität, die mit einer Korrektur der Luftfeuchteabhängigkeit durch Ausnutzen von Referenzlicht arbeitet,
  • 18 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Steuern der Lichtintensität, in der Monitorlicht und Referenzlicht mit ein und demselben Lichtempfänger aufgenommen werden,
  • 19 eine perspektivische Darstellung eines optischen Abtasters mit einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität,
  • 20 eine Draufsicht des in 9 gezeigten optischen Abtasters,
  • 21 eine beispielsweise Darstellung des optischen Systems des in 19 gezeigten Abtasters,
  • 22 das Blockdiagramm des Steuersystems in dem in 19 gezeigten Abtaster,
  • 23 das Blockdiagramm eines APC-Signalgenerators und einer Luftfeuchte-Korrekturschaltung nach 22,
  • 24 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität als weiteres Ausführungsbeispiel,
  • 25 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität als weiteres Ausführungsbeispiel, und
  • 26 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität als weiteres Ausführungsbeispiel.
  • In der in 1 gezeigten Einrichtung zum Steuern der Lichtintensität besteht ein optischer Abtaster aus einer Lichtquelle 10 mit mehreren Halbleiter-Laseroszillatoren und mehreren an diese angeschlossenen Lichtleitfasern. Diese sind an ihren Austrittsenden aufeinander ausgerichtet und gehalten. Die austretenden Strahlen fallen weitgehend parallel auf einen halbdurchlässigen Spiegel 11, der als Strahlteiler wirkt, so daß sie teilweise durch ihn hindurchtreten und teilweise an ihm reflektiert werden.
  • Das durch den halbdurchlässigen Spiegel 11 hindurchtretende Licht fällt auf einen kubischen Polarisationsstrahlteiler 12 als Monitorlicht. Der Polarisationsstrahlteiler 12 teilt jeden Monitorstrahl in polarisierte Lichtkomponenten (S-Polarisation und P-Polarisation), deren Schwingungsrichtungen des elektrischen Feldvektors orthogonal zueinander liegen, wonach sie auf optische Detektoren 13 und 14 fallen, die die Lichtmenge erfassen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Monitorlicht in P-polarisiertes und S-polarisiertes Licht geteilt, das von dem jeweiligen Detektor 13 bzw. 14 erfaßt wird. Das mit dem halbdurchlässigen Spiegel 11 reflektierte Hauptlicht wird an der Reflexionsfläche eines drehbaren Polygonspiegels 15 reflektiert und auf eine Objektfläche (Bildfläche) 17 konvergiert, die über eine fθ-Optik 16 abzutasten ist.
  • Der erste Strahlteiler, der das Licht in Hauptlicht und Monitorlicht teilt, wird als "optischer Strahlteiler" oder einfach als "Strahlteiler" bezeichnet, der zweite Strahlteiler, der das Monitorlicht in polarisierte Lichtanteile teilt, wird als "Polarisationsstrahlteiler" bezeichnet.
  • Eine Leistungssteuerschaltung 18 steuert die Leistung der Halbleiter-Laseroszillatoren (einschließlich EIN/AUS-Steuerung) derart, daß bei einer Abtastung der Bildfläche 17 mit dem Hauptlicht in einem vorbestimmten Abtastbereich durch Drehung des Polygonspiegels 15 eine vorbestimmte Lichtintensität auf der Bildfläche 17 an der entsprechenden Abtastposition auftritt. Ein Referenzspannungsgenerator 19 erzeugt eine Referenzspannung entsprechend einem vorgegebenen Laser-Referenzausgangssignal.
  • Die Ausgangssignale der zwei polarisierten Lichtanteile an den optischen Detektoren 13 und 14 werden mit einem ersten und einem zweiten Verstärker 20 und 21 verstärkt und in einer Addierschaltung 22 zusammengefaßt. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 22 wird mit einem Verstärker 23 verstärkt und als APC-Signal ausgegeben. Da die Reflexions-Durchlaßeigenschaften des halbdurchlässigen Spiegels 11 von der Polarisation abhängen, wenn die von den Lichtquellen abgegebenen Laserstrahlen gleiche Intensität haben, ändert sich das Verhältnis der polarisierten Lichtanteile bei Erfassen mit den Detektoren 13 und 14 entsprechend dem Polarisationszustand des auf den halbdurchlässigen Spiegel 11 fallenden Lichts. Um dies zu verhindern, wird mindestens eines der Ausgangssignale der polarisierten Lichtkomponenten des Monitorlichts in noch zu beschreibender Weise mit einem vorbestimmten Faktor verstärkt, so daß die Änderung der Ausgangssignale der Detektoren 13 und 14, die durch eine Änderung des Polarisationszustandes des an dem halbdurchlässigen Spiegel einfallenden Lichts beeinflußt wurden, korrigiert werden kann. Da die optischen Elemente (Polygonspiegel 15 oder fθ-Optik 16) zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel 11 und der Bildfläche 17 gleichfalls polarisationsabhängig sind, obwohl diese Abhängigkeit geringer als die des halbdurchlässigen Spiegels 11 ist, kann eine genauere Korrektur ausgeführt werden, wenn die Verstärkung des bzw. der Ausgangssignale der polarisierten Lichtkomponenten unter Berücksichtigung der Polarisationsabhängigkeit der optischen Elemente hinter dem halbdurchlässigen Spiegel 11 erfolgt. Die Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 und anderer optischer Elemente kann durch Rechnen (Konstruktion) oder Messen bestimmt werden.
  • Das so erhaltene korrigierte APC-Signal wird der Leistungssteuerschaltung 18 zugeführt. Diese vergleicht sukzessiv die APC-Signale der Halbleiterlaser mit der Referenzspannung des Referenzspannungsgenerators 19 zu vorbestimmten Zeitpunkten in noch zu beschreibender Weise. Der Speisestrom für die Lichtquellen wird so gesteuert, daß die Intensität des Lichtpunktes auf der Bildfläche 17 einen vorbestimmten Wert hat, der von der Referenzspannung abhängt. Die Leistungssteuerschaltung 18 hält die korrigierten APC-Signale für die Halbleiterlaser voneinander unabhängig und hält die Intensität eines jeden Lichtpunktes auf einem vorbestimmten Wert.
  • Da das Monitorlicht in zwei orthogonale, linear polarisierte Anteile geteilt wird, wird mindestens eines der Ausgangssignale dieser Anteile unter Berücksichtigung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 verstärkt, wonach die Ausgangssignale wiederum kombiniert werden. Das durch das Monitorlicht erzeugte Ausgangssignal wird also so gesteuert, daß die Ausgangssignalintensität des Monitorlichtes an den optischen Detektoren und die Intensität des Hauptlichtes an der Bildfläche einen vorbestimmten Zusammenhang haben. Das Ungleichgewicht der Höhe der Ausgangssignale des Monitorlichtes und des Hauptlichtes, das durch eine Änderung des Polarisationszustandes des am halbdurchlässigen Spiegel 11 einfallenden Lichts erzeugt wird, kann also korrigiert werden. Somit ist der Einfluß des Polarisationszustandes des an dem halbdurchlässigen Spiegel 11 (optischer Strahlteiler) einfallenden Lichts bei dem in 1 gezeigten Abtaster beseitigt. Daher ist eine genaue APC-Operation möglich. Die in 1 mit einer gestrichelten Linie A1 umgebenen Elemente bilden eine Korrekturschaltung zur Korrektur des Ausgangssignals des Monitorlichts, das durch die Polarisationsabhängigkeit des Strahlteilers (und des optischen Abtastsystems) beeinflußt wird.
  • Das Korrektursystem und das Korrekturverfahren sind in DE 196 21 802 A1 beschrieben und werden im folgenden gleichfalls erläutert.
  • Die Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 wird durch die Luftfeuchte beeinflußt. Deshalb enthält der in 1 gezeigte optische Abtaster einen Feuchtesensor 24 im Bereich des halbdurchlässigen Spiegels 11. Das daraus abgeleitete Feuchtesignal wird mit einem Verstärker 25 verstärkt und einer in der Korrekturschaltung A1 enthaltenen Steuerschleife 26 zugeführt. Diese enthält einen Speicher, in dem ein Feuchtewert für eine vorbestimmte Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 als Referenzfeuchte eingespeichert ist. Ferner ergibt sich zuvor der Änderungsbetrag der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 bei einer Änderung der Luftfeuchte gegenüber der Referenzfeuchte und wird in der Steuerschleife 26 gespeichert. Es ist also mit der Steuerschleife 26 möglich, die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 bei einer Änderung der Luftfeuchte zu bestimmen unter Bezugnahme auf das von dem Feuchtesensor 24 zugeführte Feuchtesignal und die gespeicherten Daten.
  • Die Steuerschleife 26 führt die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 in die Korrekturschaltung A1 ein. Daher stellt die Korrekturschaltung A1 die Gewichtung bzw. Verstärkung für mindestens einen der beiden orthogonalen Lichtanteile des Monitorlichts (P-polarisierter Anteil und S-polarisierter Anteil) abhängig von neuen Polarisationseigenschaften des halbdurchlässigen Spiegels 11 ein, die der Korrekturschaltung A1 zugeführt werden, so daß ein APC-Signal erzeugt werden kann, das die Lichtintensität des Monitorlichts und die des Hauptlichts unabhängig von einer Änderung der Luftfeuchte auf einem vorbestimmten Wert hält.
  • Bei der in 1 gezeigten Einrichtung wird der Verstärkungsfaktor abhängig vom Ausgangssignal des mit dem Detektor 14 erfaßten polarisierten Lichtanteils (S-polarisierter Anteil) eingestellt, um die Gewichtung zu bestimmen.
  • Die durch eine gestrichelte Linie B1 in 1 eingeschlossenen Elemente bilden eine Korrekturschaltung zum Korrigieren der Feuchteabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11. Die Korrekturschaltung B1 ist der Korrekturschaltung A1 für die Polarisationsabhängigkeit zugeordnet. Die Ausgangssignale der Detektoren 13 und 14 können also so korrigiert werden, daß die Lichtintensität des Hauptlichts an der Bildfläche 17 und die Intensität des Ausgangssignals des erfaßten Monitorlichts einen vorbestimmten Zusammenhang haben, wenn der Polarisationszustand des auf den halbdurchlässigen Spiegel einfallenden Lichts oder die Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 sich durch eine Änderung der Luftfeuchte ändert. Somit kann die Menge des Hauptlichts genau gesteuert werden.
  • 2 bis 14 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung und eines Verfahrens zur Intensitätssteuerung, die nach dem vorstehend beschriebenen Konzept abläuft. Die Steuereinrichtung befindet sich in einem Mehrstrahlabtaster, in dem acht Laserstrahlen gleichzeitig bewegt werden, d.h. es werden acht Abtaststrahlen bei einer Abtastoperation erzeugt. Das Abtastsystem wird zunächst an Hand der 2 bis 5 erläutert. In der folgenden Beschreibung ist die "Hauptabtastrichtung" eine Abtastrichtung der Abtaststrahlen in einer Ebene orthogonal zur optischen Achse und die "Nebenabtastrichtung" eine Abtastrichtung orthogonal zur Hauptabtastrichtung in einer Ebene orthogonal zur optischen Achse.
  • Der optische Abtaster enthält ein Abtastsystem in einem Gehäuse 1, das gemäß 2 die Form eines rechteckigen Parallelepipeds hat. Die obere Öffnung des Gehäuses 1 kann beim Betrieb des Abtasters durch einen Deckel 2 verschlossen werden.
  • Eine Lichtquelle 100 besteht aus acht Laserblöcken 310a bis 310h, die an einer Trägerplatte 300 befestigt sind, an ihnen befestigen Halbleiterlasern 101 bis 108, acht Silikaglasfasern 121 bis 128, Kopplungsoptiken (nicht dargestellt) zum Überleiten der von den Halbleiterlasern abgegebenen Laserstrahlen jeweils auf die Glasfasern 121 bis 128 und einem Faserblock 130, an dem die acht Glasfasern mit ihren Austrittsenden gehalten und ausgerichtet sind, so daß sie acht Lichtpunkte erzeugen, wie in 2 bis 5 gezeigt. Die Glasfasern 121 bis 128 sind an ihren Eintrittsenden mit Haltern 319a bis 319h gehalten, welche an den Laserblöcken 310a bis 310h befestigt sind.
  • Das von dem Faserblock 130 der Lichtquelle 100 abgegebene divergente Licht wird mit einer Sammellinse 140 gesammelt, die in einer zylindrischen Linsenfassung 340 sitzt, und fällt durch einen Schlitz 142 auf einen halbdurchlässigen Spiegel 144, der ein optischer Strahlteiler ist. Das Licht wird von ihm als Monitorlicht teilweise durchgelassen und als Hauptlicht teilweise reflektiert. Die Durchlässigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 liegt im Mittel bei 5 bis 10 % für P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht.
  • Das durch den halbdurchlässigen Spiegel 144 fallende Licht fällt auf einen APC-Signaldetektor 150, der eine Steuervorrichtung für die Lichtintensität ist. Der APC-Signaldetektor 150 besteht aus einer Kondensorlinse 151 zum Konvergieren des durchgelassenen Lichts, einem Polarisationsstrahlteiler 153, der das durchgelassene Licht in zwei orthogonale polarisierte Anteile teilt, einem ersten APC-Lichtempfänger 155, der die optische Energie eines der polarisierten Anteile erfaßt, und einem zweiten APC-Lichtempfänger 157, der die optische Energie des anderen polarisierten Anteils erfaßt. Das Ausgangssignal des APC-Signaldetektors 150 dient zur Regelung der Ausgangssignale der Halbleiterlaser 101 bis 108.
  • Ein Feuchtesensor 111, der einen Luftfeuchte-Korrekturteil 110 bildet (11 und 12), befindet sich im Bereich des halbdurchlässigen Spiegels 144. Das von ihm abgegebene Feuchtesignal wird während der Erzeugung des APC-Signals aufgenommen und dient zur Regelung der Laserleistung. Dieser Prozess wird im folgenden erläutert.
  • Eine zylindrische Optik 170 ist im Lichtweg des Hauptlichts nach Reflexion an dem halbdurchlässigen Spiegel 144 angeordnet. Sie sitzt in einer zylindrischen Linsenfassung 361 und besteht aus zwei Linsenelementen 171 und 173, die positive bzw. negative Brechkraft in Nebenabtastrichtung haben, wie 3 und 5 zeigen.
  • Wie aus 4 hervorgeht, wird der Polygonspiegel 180 im Uhrzeigersinn in der in 3 gezeigten Richtung mit einem Antriebsmotor 371 gedreht, der an dem Gehäuse 1 befestigt ist. Der Polygonspiegel 180 ist gegenüber der Luft außerhalb eines Polygonspiegelgehäuses 373 in Form einer Schale isoliert, wie in 2 gezeigt, so daß durch den Luftstrom infolge der Drehung des Polygonspiegels 180 kein Pfeifton erzeugt wird und die Spiegelflächen nicht durch Fremdkörper wie Staub beschädigt werden, der mit der Spiegelfläche kollidieren könnte.
  • Die Abdeckung 373 hat an ihrer Seite eine Öffnung 373e zur Bildung eines Lichtweges, in der ein Glas 375 befestigt ist. Das durch die zylindrische Optik 170 hindurchtretende Licht wird durch das Glas 375 geleitet und an dem Polygonspiegel 180 reflektiert. Danach tritt es wieder durch das Glas 375 aus. Ein Sensorblock 376 mit einem (nicht dargestellten) Indexsensor zum Erfassen einer Marke M an der Oberseite des Polygonspiegels 180 befindet sich über der Abdeckung 373.
  • Das an dem Polygonspiegel 180 reflektierte Licht durchläuft eine fθ-Optik 190, die ein Bilderzeugungssystem ist, und wird an einem Spiegel 200 in der in 4 gezeigten Weise auf eine lichtempfindliche Trommel 210 reflektiert, auf der also acht Lichtpunkte erzeugt werden. Diese werden gleichzeitig mit der Drehung des Polygonspiegels 180 zum Erzeugen von acht Abtaststrahlen so bewegt, daß die lichtempfindliche Trommel 210 in einem Abtastvorgang mit diesen acht Abtaststrahlen abgetastet werden kann.
  • Die lichtempfindliche Trommel 210 wird synchron mit der Bewegung der Abtastlichtpunkte in Richtung R gedreht, wobei auf ihr ein elektrostatisches latentes Bild entsteht. Dieses wird auf ein (nicht dargestelltes) Papier nach einem bekannten elektrofotografischen Verfahren übertragen.
  • Das durch die fθ-Linse 190 fallende Licht wird mit einem optischen Synchro-System 220 für jeden Abtastvorgang an jeder Reflexionsfläche des Polygonspiegels erfaßt, bevor es den Schreibbereich erreicht. Das optische Synchro-System 220 enthält einen ersten Spiegel 221 im Lichtweg zwischen der fθ-Optik 190 und dem Spiegel 200 zum Reflektieren des Lichts vor dem Schreibbereich, einen zweiten und einen dritten Spiegel 223 und 225, die das an dem ersten Spiegel 221 reflektierte Licht ihrerseits nacheinander reflektieren, und einen Lichtempfänger 230 für das an dem dritten Spiegel 225 reflektierte Licht. Der Lichtempfänger 230 befindet sich in einer der lichtempfindlichen Trommel 210 optisch äquivalenten Position. Die acht Abtaststrahlen fallen nacheinander auf den Lichtempfänger 230, so daß dieser für eine Abtastoperation acht Impulse erzeugt. Beim Erfassen der Impulse werden Bilddaten für eine Zeile dem Treiber zugeführt, der die Hableiterlaser entsprechend den Impulsen so steuert, daß das Bild nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach der Erfassung der Impulse aufgezeichnet wird.
  • Die Mehrfach-Lichtquelle wird im folgenden an Hand der 6 bis 10 erläutert.
  • 6 zeigt den Schnitt des Laserblocks 310a, 7 zeigt die Ansicht VII-VII aus 6. Die Laserblöcke 310a bis 310h sind gleichartig aufgebaut, so daß hier nur der Laserblock 310a zu beschreiben ist. Der Laserblock 310a besteht aus einem Halbleiterlaserhalter 311a für den Halbleiterlaser 101, einer Kopplungslinsenfassung 313a für die Kopplungslinse 111 und einem Faserhalter 315a, an dem eine Faserhalterung 319a befestigt ist.
  • Das von dem Halbleiterlaser 101 abgegebene divergente Licht wird mit der Kopplungslinse 111 gesammelt und fällt auf die Glasfaser 121. Diese ist in eine Bohrung des Faserhalters 319a in Richtung ihrer Längsachse eingesetzt und darin mit Klebstoff befestigt.
  • Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Eintrittsfläche der Glasfaser 121 so geneigt, daß sie schräg zur optischen Achse des einfallenden Lichts liegt. Der Faserhalter 319a ist gleichfalls schräg befestigt, so daß das an der geneigten Eintrittsfläche an der optischen Achse gebrochene Licht die Glasfaser 121 parallel zu ihrer Mittelachse durchläuft.
  • Durch die Neigung der Eintrittsfläche der Glasfaser 121 schräg zur optischen Achse läuft das an der Eintrittsfläche reflektierte Licht entgegengesetzt zu dem einfallenden Licht, wie 6 zeigt, und dieses Licht kann nicht auf den Halbleiterlaser treffen. Würde es von dem Halbleiterlaser aufgenommen, so würde seine Schwingung instabil oder der Schwingungsmodus von einem Einzelmodus zu einem Mehrfachmodus geändert oder die Bandbreite der Schwingung vergrößert. Daher wäre es unmöglich, an der Bildfläche einen vorbestimmten Durchmesser des Lichtpunktes zu erreichen, wodurch sich eine Verschlechterung der Schreibqualität ergäbe. Diese Probleme können jedoch dadurch vermieden werden, daß der Lichteinfall zurück zum Halbleiterlaser verhindert wird.
  • Die Austrittsenden der Glasfasern 121 bis 128 sind in dem Faserblock 130 in der in 8 gezeigten Weise miteinander so verbunden, daß sie gemäß 9 auf einer gemeinsamen Linie liegen.
  • Der Faserblock 130 wird mit einem Halter (nicht dargestellt) gehalten und schräg gestellt, so daß die die Mitten der Glasfasern verbindenden Linie unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Hauptabtastrichtung geneigt ist und die Lichtpunkte auf der lichtempfindlichen Trommel 210 einen vorbestimmten gegenseitigen Abstand in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung haben.
  • 10 zeigt die Anordnung der Lichtpunkte auf der lichtempfindlichen Trommel 210 als Beispiel. Die Lichtpunkte sind mit ihren Mitten längs und auf einer geraden Linie angeordnet, indem die den Lichtpunkten entsprechenden Stirnflächen der Glasfasern auf einer geraden Linie liegen, die gegenüber der Hauptabtastrichtung geneigt ist. Die die Mitten der Lichtpunkte verbindende Linie hat einen vorbestimmten Winkel gegenüber der Hauptabtastrichtung. Somit sind die Mitten benachbarter Lichtpunkte um einen vorbestimmten Abstand in Hauptabtastrichtung und in Nebenabtastrichtung gegeneinander versetzt.
  • Der APC-Signalerfassungsteil 150 und der Feuchtekorrekturteil 110, die die Lichtintensitätssteuerung des optischen Abtasters bilden, arbeiten folgendermaßen: Im allgemeinen hat eine Lichtleitfaser die Eigenschaft, den Polarisationszustand des einfallenden Lichtes zu ändern, und der Einfluß durch Änderung der Polarisation ändert sich leicht abhängig von dem Halte- oder Verlegungszustand der Lichtleitfasern. Bei einer Anordnung, bei der die von den Halbleiterlasern abgegebenen Strahlen die Lichtleitfasern durchlaufen, sind die Polarisationszustände der austretenden Strahlen leicht unterschiedlich, auch wenn die Polarisationsrichtung der Strahlen der Halbleiterlaser an der Eintrittsseite übereinstimmt. Ferner ändert sich der Polarisationszustand abhängig von einer Änderung der Montage der Lichtleitfasern oder von Umgebungsbedingungen. Bei der Montage können sich also die verschiedenen Bedingungen so auswirken, daß sich der Polarisationszustand der Strahlen ändert.
  • Die Reflexionsfähigkeit oder die Durchlässigkeit praktisch aller optischen Elemente des Abtastsystems ändert sich abhängig vom Polarisationszustand (Polarisationsabhängigkeit). Insbesondere hat der halbdurchlässige Spiegel 144 eine beachtliche Polarisationseigenschaft. Wenn beispielsweise 7,5 % der gesamten Lichtmenge als Monitorlicht genutzt werden, ist die Durchlässigkeit eines typischen halbdurchlässigen Spiegels 144 etwa 10 % für das P-polarisierte Licht und 5 % für das S-polarisierte Licht. Wenn beispielsweise das von dem ersten Halbleiterlaser abgegebene Licht nach Durchlaufen der Lichtleitfaser auf die Teilungsfläche des halbdurchlässigen Spiegels als P-polarisiertes Licht fällt und das von dem zweiten Halbleiterlaser abgegebene Licht nach Durchlaufen der Lichtleitfaser auf die Teilungsfläche des halbdurchlässigen Spiegels als S-polarisiertes Licht fällt, ist das Mengenverhältnis der beiden den halbdurchlässigen Spiegel 144 durchlaufenden Lichtanteile 2:1, auch wenn beide Lichtmengen übereinstimmen.
  • Wird die Regelung der Lichtmenge des Halbleiterlasers abhängig von der Menge des Monitorlichts mit einer konventionellen automatischen Leistungsregelung so ausgeführt, daß die den halbdurchlässigen Spiegel 144 durchlaufende Lichtmenge identisch sind, so ist die von dem ersten Halbleiterlaser abgegebene Lichtmenge die Hälfte der von dem zweiten Halbleiterlaser abgegebenen Lichtmenge. Wird die Polarisationsabhängigkeit der optischen Elemente zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel und der lichtempfindlichen Trommel 210 ignoriert, so ist der maximale Unterschied der Lichtmengen zwischen den Lichtpunkten auf der fotoleitfähigen Trommel 100 %. Die automatische Leistungsregelung wird ausgeführt, um die Lichtmengen der Lichtpunkte auf der fotoleitfähigen Trommel einander anzugleichen, jedoch kann die automatische Leistungsregelung trotzdem den Unterschied der Lichtmengen auch dann verbessern, wenn keine Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels berücksichtigt wird.
  • Bei dem optischen Abtaster eines Druckers beeinflußt die Lichtmenge der Lichtpunkte die Dichte des zu druckenden Musters, und wenn ein Unterschied der Lichtmenge zwischen den einzelnen Lichtpunkten auftritt, so kann eine gewünschte Dichteverteilung nicht erzielt werden. Dann ist beispielsweise die Dichte in dem Teil des Musters, der gedruckt werden soll, ungleichmäßig. Dieses Problem kann durch Beseitigen der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels gelöst werden. Wird ein halbdurchlässiger Spiegel mit einem großen Unterschied der Reflexionsfähigkeit und der Durchlässigkeit hergestellt, wie er im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eingesetzt ist, so ist es mit der gegenwärtigen Dünnfilmtechnologie praktisch unmöglich, eine Fläche mit geringer Polarisationsabhängigkeit zu erzeugen. Es ist möglich, einen halbdurchlässigen Spiegel mit geringer Polarisationsabhängigkeit zu erzeugen, wenn der Unterschied der Reflexionsfähigkeit und der Durchlässigkeit gering ist. In diesem Fall wird aber der Nutzwirkungsgrad des Hauptlichtes reduziert, so daß bei relativ niedriger Leistung der Lichtquelle eine ausreichende Lichtmenge für das Schreiben nicht erzielt wird. Wird eine Lichtquelle größerer Leistung eingesetzt, so wird die Einrichtung insgesamt kostspielig.
  • Unter diesen Umständen wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das den halbdurchlässigen Spiegel 144 durchlaufende Licht in zwei orthogonale polarisierte Lichtanteile geteilt, die mit einem ersten und einem zweiten APC-Lichtempfänger 155 und 157 aufgenommen werden, deren Ausgangssignale Ss und Sp gemäß der folgenden Gleichung (1) gewichtet werden, um das APC-Signal S zu erhalten. Das Ausgangssignal eines jeden Halbleiterlasers wird entsprechend dem APC-Signal S einer Regelung unterzogen. Somit können die vorstehend beschriebenen Probleme der Polarisationsabhängigkeit vermieden werden. S = K(Sp + k·Ss) (1)
  • Darin ist K die Konstante, die für das vorliegende Ausführungsbeispiel den Wert 0,5 hat, und k der Koeffizient, der auf der Basis optischer Entwurfsdaten des optischen Systems nach der folgenden Gleichung (2) berechnet wird. k = k1·k2 (2)
  • Darin sind k1 = Mp/Ms, und k2 = Ps/Pp.
  • Es ist auch möglich, den Koeffizienten k experimentell zu ermitteln, indem das optische System einer vorhandenen Lichtintensitätssteuerung verwendet wird, oder es ist möglich, den Koeffizienten k für jede Einrichtung speziell einzustellen. Mp und Ms sind die Lichtintensitäten des durchgelassenen Lichtes (Monitorlicht), wenn die beiden linear polarisierten Lichtanteile mit orthogonalen Schwingrichtungen des elektrischen Feldvektors auf den halbdurchlässigen Spiegel 144 treffen. Ps und Pp sind die Lichtintensitäten des reflektierten Lichts (Hauptlicht) an der Bildfläche. Repräsentativ kann P-polarisiertes Licht, das in einer durch die Strahlenteilungsfläche (Eintrittsfläche) des halbdurchlässigen Spiegels definierten Ebene schwingt und S-polarisiertes Licht, das in einer Ebene normal zur Eintrittsfläche schwingt, zur Messung benutzt werden. Die Werte (Verhältnisse) von k1 und k2 werden als Entwurfswerte berechnet oder als Meßdaten abgeleitet.
  • Ist die Strahlteilungseigenschaft des Polarisationsstrahlteilers 153 perfekt, so wird der P-polarisierte Lichtanteil bei Einfall auf den halbdurchlässigen Spiegel 144 nur mit dem ersten Lichtempfänger 155 und der S-polarisierte, auf den halbdurchlässigen Spiegel 144 einfallende Lichtanteil nur mit dem zweiten Lichtempfänger 157 erfaßt.
  • Die folgende Beschreibung betrifft den Vergleich der Lichtintensität an der fotoleitfähigen Trommel, wenn das Ausgangssignal der Halbleiterlaser mit dem APC-Signal S gemäß Gleichung (1) gesteuert wird, und der Lichtintensität an der fotoleitfähigen Trommel, wenn die Intensität des Monitorlichts nicht korrigiert wird. Es sei angenommen, daß die Durchlässigkeiten Hs und Hp des halbdurchlässigen Spiegels 144 für S-polarisiertes Licht und P-polarisiertes Licht 5 % bzw. 10 % sind und der Durchlaßverlust infolge resultierender Polarisationsabhängigkeit der optischen Elemente zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel 144 und der lichtempfindlichen Trommel 210, d.h. der zylindrischen Optik 170, des Polygonspiegels 180, der fθ-Optik 190 und des Spiegels 200 für das P-polarisierte Licht, bei 10 % und für das S-polarisierte Licht bei 1 % liegt. Damit ist dann der Anteil Dp der Menge des P-polarisierten Lichtes, der an dem halbdurchlässigen Spiegel 144 reflektiert wird und die lichtempfindliche Trommel 210 erreicht, 90 %. Ähnlich ist der Anteil Ds der Menge des S-polarisierten Lichtes 99 %. In diesem Fall ist der Wert des Koeffizienten k (k1, k2) gegeben durch k1 = Mp/Ms = Hp/Hs = 2 k2 = Ps/Pp = (1 – Hs)Ds : (1 – Hp) Dp ≒ 1,16 k = k1·k2 = 2,32
  • Die folgende Tabelle 1 zeigt die numerischen Werte bei direkter Verwendung des Monitorlichts nach Erfassen mit dem Lichtempfänger als kontrollierte Veränderliche für die automatische Leistungsregelung. Tabelle 2 zeigt die numerischen Werte, wenn die Variable sich durch die Gleichung (1) ergibt, in die die Intensitäten Sp und Ss der polarisierten Lichtanteile des Monitorlichts nach Erfassen mit den Lichtempfängern 155 und 157 eingesetzt werden. Die automatische Leistungsregelung wird durchgeführt, um die Intensität des P-polarisierten Lichts und des zirkular polarisierten Lichts der Intensität des S-polarisierten Lichts als Referenzintensität anzugleichen. Die einfallenden Lichtanteile sind P-polarisiert und S-polarisiert mit dem größten Unterschied der Durchlässigkeit sowie zirkular polarisiertes Licht mit einer Zwischeneigenschaft. Die numerischen Werte der Intensität sind Prozentwerte, wenn die Gesamtmenge des auf den halbdurchlässigen Spiegel fallenden Lichts 1 ist.
  • Tabelle 1
    Figure 00170001
  • Tabelle 2
    Figure 00180001
  • Gemäß Tabelle 1 ist die maximale Intensitätsdifferenz an der fotoleitfähigen Trommel etwa 2,3 (0,941:0,405) entsprechend dem Betrieb der automatischen Leistungsregelung, wenn das P-polarisierte Licht und S-polarisierte Licht auf den halbdurchlässigen Spiegel treffen. Daher ist es unmöglich, eine vorgegebene Dichte eines auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugten latentes Bildes zu erreichen. Die Einrichtung ist daher für den praktischen Einsatz weniger geeignet. In Tabelle 2 sind die Lichtintensitäten der fotoleitfähigen Trommel weitgehend identisch entsprechend der Arbeitsweise der automatischen Leistungsregelung trotz der Änderung des Polarisationszustandes. Die Werte in Tabelle 2 enthalten nicht die Nachteile der Werte in Tabelle 1, und die Dichte des latenten Bildes kann genau gesteuert werden.
  • Obwohl die Änderung der Lichtmenge an der lichtempfindlichen Trommel unter Berücksichtigung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 14 und der optischen Elemente zwischen diesem und der lichtempfindlichen Trommel 210 begrenzt ist, kann die Lichtmenge gesteuert werden, wenn nur der halbdurchlässige Spiegel 144 berücksichtigt wird, der die größere Polarisationsabhängigkeit hat. In diesem Fall ergibt sich das APC-Signal S aus der folgenden Gleichung (3), deren Größen denjenigen der Gleichung (1) oder (2) entsprechen. S = K(Sp + k1·Ss) (3)
  • Wenn 5 bis 10 % der Gesamtlichtmenge als Monitorlicht genutzt werden, ist das Intensitätsverhältnis des Monitorlichts (S-polarisiertes Licht 5 %, P-polarisiertes Licht 10 %) etwa 2 abhängig von der Polarisationsrichtung, und das Intensitätsverhältnis des Hauptlichts nach Teilen des Monitorlichts ist etwa 1,06 (S-polarisiertes Licht 95 %, P-polarisiertes Licht 90 %). Verglichen mit dem Monitorlicht, das ein kleines Mengenverhältnis hat, ist die Änderung der Intensität des Haupt lichts abhängig von der Polarisation klein. Daher ist eine Korrektur der Lichtmenge in Verbindung nur mit der Polarisationsabhängigkeit der Durchlässigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 effektiv.
  • Die Tabelle 3 enthält numerische Daten ähnlichen denjenigen der Tabelle 2, wenn eine automatische Leistungsregelung durchgeführt wird, bei der nur die Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 berücksichtigt wird. In Tabelle 3 ist das Verhältnis der polarisierten Lichtanteile identisch, unabhängig von der automatischen Leistungsregelung (mit oder ohne diese Regelung). Dies liegt daran, daß angenommen wird, daß die Gesamtmenge des auf den halbdurchlässigen Spiegel 144 fallenden Lichts konstant ist. Ändert sich die Gesamtlichtmenge, so bleibt die Lichtintensität nach Auftreten der Änderung erhalten, wenn die automatische Leistungsregelung fehlt, jedoch kann die Lichtintensität durch die automatische Leistungsregelung auf den in Tabelle 3 enthaltenen Wert eingestellt werden.
  • Tabelle 3
    Figure 00190001
  • Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, daß bei Steuerung des Ausgangssignals des Halbleiterlasers nur unter Berücksichtigung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 der Intensitätsunterschied an der lichtempfindlichen Trommel etwa 1,16 (0,941:0,810) beträgt, wodurch sich ein Vorteil gegenüber dem in Tabelle 1 dargestellten Fall ergibt.
  • Das Monitorlicht wird somit in Lichtanteile unterschiedlicher Polarisationsrichtungen geteilt, so daß die Leistung der Lichtquelle unter Berücksichtigung des Unterschieds des Polarisationszustandes für jeden Strahl gesteuert werden kann, der sich aus der Größe der polarisierten Lichtanteile ergibt. Daher hat die Höhe des Ausgangssignals des Detektors für das Monitorlicht immer einen vorbestimmten Zusammenhang mit der Lichtintensität des Hauptlichts an der Bildfläche, wodurch sich eine genaue APC-Regelung ergibt.
  • Die Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 ändert sich aber mit der Luftfeuchte. Wird das Monitorlicht beispielsweise in P-polarisiertes und S-polarisiertes Licht geteilt, auch wenn der Polarisationszustand und die Menge des einfallenden Lichts identisch sind, kann die mit dem ersten Lichtempfänger 155 erfaßte Lichtintensität gegenüber derjenigen des zweiten Lichtempfängers 157 durch eine Änderung der Luftfeuchte unterschiedlich sein. Ändert sich die Luftfeuchte, so ist das Korrekturverfahren, bei dem die Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels als konstant vorausgesetzt wird, nicht nützlich.
  • Wird der halbdurchlässige Spiegel 144 z.B. mit einer Durchlässigkeit von etwa 10 % für P-polarisiertes Licht oder etwa 5 % für S-polarisiertes Licht verwendet, so wird angenommen, daß die Durchlässigkeit für das P-polarisierte Licht sich auf etwa 12 % und die Durchlässigkeit für das S-polarisierte Licht sich auf etwa 3 % ändert, wenn eine Änderung der Luftfeuchte auftritt (d.h. 7,5 % des gesamten Monitorlichts passieren den halbdurchlässigen Spiegel). In diesem Fall zeigt die Tabelle 4 die APC-gesteuerten Variablen, die sich für jedes einfallende Licht (d.h. P-polarisiert, S-polarisiert und zirkular polarisiert) unter Anwendung des eingestellten Wertes des Koeffizienten k (= 2,32) ergeben. Die eingestellten Lichtintensitäten an der Bildfläche sind in Tabelle 4 dargestellt. Die Menge des P-polarisierten Lichts, S-polarisierten Lichts und des zirkular polarisierten Lichts haben an der Lichtquelle dieselbe Leistung. Die neben der Polarisationsabhängigkeit vorhandenen Bedingungen des halbdurchlässigen Spiegels sind dieselben wie in Tabelle 2.
  • Tabelle 4
    Figure 00200001
  • Die vorstehende Beschreibung macht deutlich, daß bei Durchführen der automatischen Leistungsregelung entsprechend den ursprünglich eingestellten optischen Daten und bei Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 durch Änderung der Luftfeuchte der Unterschied der Lichtintensität an der fotoleitfähigen Trommel für P-polarisiertes Licht und S-polarisiertes Licht etwa maximal das Zweifache ist, was für die Praxis ungeeignet ist. Dies liegt daran, daß die ursprünglich eingestellten Durchlässigkeitswerte (Hp, Hs) des halbdurchlässigen Spiegels 144 für jeden polarisierten Lichtanteil oder die ursprünglich eingestellten Werte (Dp, Ds) der polarisierten Lichtanteile, die die fotoleitfähige Trommel 210 erreichen (d.h. der Koeffizient k) angewendet werden, ohne sie unter Berücksichtigung der Luftfeuchteabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 einzustellen.
  • Um dieses Problem zu lösen, ist ein Korrekturteil 110 für die Feuchteabhängigkeit vorgesehen, der eine Änderung der Polarisationsabhängigkeitseigenschaft des halbdurchlässigen Spiegels 144 infolge Änderung der Luftfeuchte erfaßt, um die Regelung der Erzeugung des APC-Signals S durchzuführen. Hierzu wird die Luftfeuchte bei einer vorbestimmten Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 als Referenzwert eingesetzt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die Luftfeuchte bei einer Durchlässigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 für P-polarisiertes Licht von 10 % und für S-polarisiertes Licht von 5 % der Referenzfeuchte. Der auf der Basis der Polarisationsabhängigkeit der optischen Elemente bestimmte Wert definiert den Anfangswert des Koeffizienten k in der Gleichung (1). Ferner ergibt sich die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 bei Änderung der Luftfeuchte gegenüber der Referenzfeuchte zuvor unter Anwendung von Konstruktionswerten oder Meßdaten usw. und wird in dem Korrekturteil 110 für die Luftfeuchteabhängigkeit gespeichert. Ändert sich die Luftfeuchte, so wird diese Änderung mit der gespeicherten Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 multipliziert, um die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 zu bestimmen (d.h. die Änderung der Durchlässigkeit für P- und für S-polarisiertes Licht).
  • Der Korrekturteil 110 für die Luftfeuchteabhängigkeit erfaßt die Luftfeuchte des halbdurchlässigen Spiegels 144 im Gehäuse 1 mit dem Feuchtesensor 111, der im Bereich des halbdurchlässigen Spiegels 144 angeordnet ist. Die erfaßte Luftfeuchte wird mit der Referenzfeuchte verglichen, so daß eine Änderung der Pola risationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 auf der Grundlage des Signals, das den Feuchteunterschied angibt, und des Wertes der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144, der sich zuvor ergeben hat, bestimmt werden kann. Die so erhaltene Änderung der Polarisationsabhängigkeit wird der Schaltung zum Berechnen des APC-Signals S zugeführt. In Verbindung mit Gleichung (1) wird der Koeffizient k abhängig von der neu bestimmten Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 neu eingestellt, so daß das APC-Signal S mit diesem neuen Wert k bestimmt werden kann.
  • Es wird beispielsweise angenommen, daß die Durchlässigkeit Hs und Hp für das S- und das P-polarisierte Licht sich von 5 % auf 3 % bzw. von 10 % auf 12 % ändert. Die Änderung der Durchlässigkeit kann mit den Feuchtedaten des Feuchtesensors 111 erfaßt werden. Die neuen Durchlässigkeiten Hs und Hp werden in die Gleichung (2) eingesetzt. Die Mengenwerte Dp und Ds des P- und des S-polarisierten Lichtes, das die lichtempfindliche Trommel 210 erreicht, können mit der Änderung der Durchlässigkeit Hs und Hp des halbdurchlässigen Spiegels 144 erhalten werden, und der Mengenverlust (eingestellter Wert) der polarisierten Lichtanteile bei den optischen Elementen zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel 144 und der lichtempfindlichen Trommel 210 wird dabei berücksichtigt. Daher kann der neue Koeffizient k durch Überwachen der Luftfeuchte bei dem halbdurchlässigen Spiegel 144 erhalten werden. In diesem Beispiel wird k mit 4,85 vorausgesetzt. Die folgende Tabelle 5 zeigt die APC-gesteuerten Variablen, die sich ergeben durch Einsetzen des Koeffizienten k, der entsprechend der Änderung korrigiert wurde, in Gleichung (1). Ferner zeigt sie die eingestellte Lichtintensität an der Bildfläche unter denselben Bedingungen wie in Tabelle 4.
  • Tabelle 5
    Figure 00220001
  • Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist eine Möglichkeit zum Erfassen der Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 so vorgesehen, daß die Gewichtung für mindestens eines der Ausgangssignale der Lichtempfänger 155 und 157 entsprechend dem Änderungswert derart eingestellt wird, daß die Strahlleistung an der fotoleitfähigen Trommel bei der APC-Operation zu demselben Grade korrigiert wird, wie Tabelle 2 zeigt. In Tabelle 5 wird zwar das APC-Signal S aus der Gleichung (1) abgeleitet, jedoch wird das Korrekturverfahren, bei dem nur die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 berücksichtigt wird, wie im Zusammenhang mit Gleichung (3) beschrieben verwendet. Bei dem Korrekturverfahren wird die Änderung (Durchlässigkeiten Hp, Hs) der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144, die sich aus dem Korrekturteil 110 für die Feuchteabhängigkeit ergibt, zur Minimierung des Einflusses durch eine Änderung der Luftfeuchte zurückgeführt.
  • Der Aufbau und die Arbeitsweise des Steuersystems des optischen Abtasters vorstehend beschriebener Art werden im folgenden an Hand der 11 erläutert.
  • Das Steuersystem enthält eine zentrale Steuereinheit 400, die die gesamte Einrichtung allgemein steuert, einen Taktsignalgenerator 410, der Zeitbezugssignale für das Schreiben erzeugt, einen Schreibsignalgenerator 420, der extern eingegebene Schreibdaten in Schreibsignale umsetzt (nicht Daten für jede Abtastzeile) und diese ausgibt, Lasertreiber 451 bis 458, welche die Halbleiterlaser 101 bis 108 entsprechend den Schreibsignalen steuern, einen APC-Signalgenerator 430, der die APC-Signale entsprechend den Ausgangssignalen der Lichtempfänger 155 und 157 erzeugt, und eine Schreibsteuerung 440, die die APC-Signale selektiv den Lasertreibern 451 bis 458 zuführt.
  • Die zentrale Steuereinheit 400 steuert den Antriebsmotor 371 für den Polygonspiegel 180 und den Trommelmotor 211 zum Drehen der lichtempfindlichen Trommel 210 mit konstanter Geschwindigkeit. Die zentrale Steuereinheit 400 bestimmt die Reflexionsfläche des Polygonspiegels, mit der die laufende oder die nachfolgende Abtastoperation ausgeführt wird bzw. auszuführen ist, entsprechend dem Erfassungssignal des Spiegelsensors 374, der die Marke M an dem Polygonspiegel 180 erfaßt. Ferner erfaßt die zentrale Steuereinheit 400 die Unregelmäßigkeit bei der Drehung der lichtempfindlichen Trommel durch das Signal des Trommelsensors 213, der die Drehgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel 210 erfaßt.
  • Der Taktsignalgenerator 410 erzeugt ein erstes, ein zweites und ein drittes Taktsignal, nachdem die erste Reflexionsfläche des Polygonspiegels am Ende einer Abtastoperation auf die zweite, benachbarte Reflexionsfläche umgeschaltet wird.
  • Das erste Taktsignal dient zum individuellen und sukzessiven Abgeben von Licht mit den Halbleiterlasern 101 bis 108 zum Erzeugen der APC-Signale und wird den Lasertreibern 451 bis 458 und der Schaltsteuerung 440 zugeführt. Der APC-Signalgenerator 430 erfaßt die Ausgangssignale der Halbleiterlaser, die nacheinander das Licht entsprechend den Ausgangssignalen der beiden Lichtempfänger 155 und 157 abgeben. Der APC-Signalgenerator 430 holt die Daten, die die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 angeben, aus dem Korrekturteil 110 für die Feuchteabhängigkeit und gibt die APC-Signale der Halbleiterlaser entsprechend diesen Daten aus.
  • Die Schaltsteuerung 440 wählt die entsprechende Lasertreiberschaltung, der das Signal des APC-Signalgenerators 430 zuzuführen ist, entsprechend dem ersten Taktsignal. Beispielsweise wird für einen bestimmten Zeitraum, in dem das Licht von dem ersten Halbleiterlaser 101 abgegeben wird, der Schalter SW1 geschlossen, so daß das APC-Signal dem ersten Lasertreiber 451 zugeführt wird. Die Verstärkungen der Lasertreiber 451 bis 458 sind so eingestellt, daß das Ausgangssignal eines jeden Halbleiterlasers entsprechend den zugeführten APO-Signalen einen Referenzpegel hat.
  • Das zweite Taktsignal dient zur gleichzeitigen Lichtabgabe mit allen Halbleiterlasern, um ein Horizontal-Synchronsignal zu erzeugen, und wird jedem Lasertreiber 451 bis 458 zugeführt. Da das von den Halbleiterlasern 101 bis 108 abgegebene Licht, das auf den Lichtempfänger 230 zum Erfassen des Synchronsignals fällt, in Hauptabtastrichtung geteilt wird, auch wenn eine gleichzeitige Lichtabgabe von den Halbleiterlasern 101 bis 108 stattfindet, erreichen die Strahlen den Lichtempfänger 230 zu unterschiedlichen Zeitpunkten.
  • Das dritte Taktsignal besteht aus Horizontal-Synchronimpulsen für jede Abtastzeile, die durch Erfassen der Signale des Lichtempfängers 230 erzeugt werden, und wird dem Schreibsignalgenerator 420 zugeführt. Dieser gibt Schreibsignale an die Lasertreiber 451 bis 458 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit nach Empfang eines jeden Horizontal-Synchronsignals, um den Schreibvorgang einzuleiten.
  • Wie 12 zeigt, enthält der APC-Signalgenerator 430 einen ersten Verstärker 431 für das Ausgangssignal des ersten Lichtempfängers 155, der einen der linear polarisierten Lichtanteile über den halbdurchlässigen Spiegel 144 und geteilt mit dem Strahlenteiler 153 empfängt, d.h. das P-polarisierte Licht, und einen Verstärkungsfaktor a hat. Ein zweiter Verstärker 432 verstärkt das Ausgangssignal des zweiten Lichtempfängers 157, der das S-polarisierte Licht empfängt, mit einem Verstärkungsfaktor kα. Eine Verstärkungseinstellschaltung 433 stellt die Verstärkung des zweiten Verstärkers 432 durch Einstellen des Koeffizienten k ein. Eine Addierschaltung 434 addiert die Ausgangssignale der beiden Verstärker 431 und 432 und erzeugt das APC-Signal. Es ist möglich, den Koeffizienten k, der mit der Verstärkungseinstellschaltung 433 eingestellt wird, als Konstruktionswert festzulegen. Auch ist es möglich, den Wert k bei Montage und Einstellung einer jeden Einrichtung festzulegen. Ist der Wert k bestimmt, so wird die Feuchteabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 bei der Referenzfeuchte berücksichtigt. Wie oben beschrieben, kann das APC-Signal S mit der Gleichung (1) erhalten werden, in der die Ausgangsspannungen Sp und Ss der Lichtempfänger 155 und 157 geeignet erhöht sind (multipliziert mit K).
  • 11 und 12 zeigen die Einzelheiten des Korrekturteils 110 für die Feuchteabhängigkeit. Dieser Korrekturteil 110 besteht aus einem Feuchtesignalverstärker 112, der die Feuchtedaten des Feuchtesensors 111 verstärkt, und einer Steuerschaltung 113, die die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 entsprechend dem Ausgangssignal des Feuchtesignalverstärkers 112 spezifiziert und die Änderung der Verstärkungseinstellschaltung 433 zuführt. Diese stellt die Gewichtung (Koeffizient k) des Ausgangssignals des S-polarisierten Lichtanteils entsprechend der Eingangsänderung der Polarisationsabhängigkeit neu ein.
  • Die Steuerschaltung 113 gibt ein Steuersignal zum Ändern des Koeffizienten k mit der Verstärkungseinstellschaltung 433 ab, abhängig von der Änderung der Luftfeuchte gegenüber einem Referenzwert (Anstieg oder Abfall) und einer Änderung der Luftfeuchte ab. Wenn beispielsweise der Strahlteiler solche Eigenschaften besitzt, daß die Reflexionsfähigkeit für S-polarisiertes Licht mit zunehmender Luftfeuchte ansteigt, so gibt die Steuerschaltung 113 bei zunehmender Luftfeuchte ein Steuersignal ab, das angibt, wie weit die Verstärkungseinstellschaltung 433 den Koeffizienten k reduzieren muß. Abhängig von diesem Steuersignal stellt die Verstärkungseinstellschaltung 433 den Koeffizienten k kleiner als den laufenden Wert, so daß das APC-Signal auf einem bestimmten Wert gehalten wird, unabhängig von der Zunahme der Luftfeuchte im Bereich des halbdurchlässigen Spiegels 144.
  • Nimmt die Luftfeuchte ab, so gibt die Steuerschaltung 113 ein Steuersignal ab, wodurch die Verstärkungseinstellschaltung 433 den Koeffizienten k erhöht.
  • Da der Korrekturteil 110 für die Feuchteabhängigkeit dem APC-Signalgenerator 430 zugeordnet ist, werden die Ausgangssignale der Lichtempfänger 155 und 157 so eingestellt, daß die Lichtintensität des Hauptlichts an der lichtempfindlichen Trommel 210 und die Höhe des Ausgangssignals der Monitorlichterfassung einen vorbestimmten Zusammenhang haben, wenn sich die Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144 abhängig von einer Feuchteänderung ändert, zusätzlich zu einer Änderung des Polarisationszustandes des an dem halbdurchlässigen Spiegel 144 einfallenden Lichts. Somit kann die APO-Operation genau ausgeführt werden.
  • Der Aufbau des Lasertreibers 451 ist in 13 dargestellt. Eine Abtast-Halteschaltung 451a erhält das von dem APC-Signalgenerator 430 abgegebene APC-Signal und hält es synchron mit der Betätigung des Schalters SW1, wenn das erste Taktsignal von dem Taktsignalgenerator 410 zugeführt wird. Ein Referenzspannungsgenerator 451b erzeugt eine Referenzspannung entsprechend einem vorbestimmten Referenzausgangssignal des Halbleiterlasers.
  • Ein Differenzverstärker 451c berechnet die Differenz des Abtast-Haltesignals und der Referenzspannung, so daß die Verstärkung eines Lasertreibers 451d entsprechend dem Differenzsignal eingestellt werden kann. Der Lasertreiber 451d steuert den Betrieb des Halbleiterlasers 101 entsprechend dem Schreibsignal aus dem Schreibsignalgenerator 420. Der Treiberstrom kann mit der durch den Differenzverstärker 451c eingestellten Verstärker gesteuert werden. Der Lasertreiber 451 steuert also das Ausgangssignal des Halbleiterlasers derart, daß die Intensität des Lichtpunktes auf der lichtempfindlichen Trommel mit dem Referenzwert übereinstimmt.
  • Die weiteren Lasertreiber 452 bis 458 sind gleichartig wie der Lasertreiber 451 aufgebaut. Die Ausgangssignale der Halbleiterlaser werden abhängig von dem Ausgangssignal des APC-Signalgenerators 430 gesteuert, und die Halbleiterlaser 102 bis 108 werden entsprechend den Schreibsignalen gesteuert.
  • 14 zeigt ein Zeitdiagramm der Arbeitsweise des Steuersystems in einem Abtastvorgang. Bei diesem Zeitdiagramm sind die EIN/AUS-Zustände der Halbleiterlaser 101 bis 108, die EIN/AUS-Zustände der Schalter SW1 bis SW8 der Schaltsteuerung 440 und die Zeitsteuerung der Abgabe der Horizontal-Synchronsignale HS über der Zeit dargestellt.
  • Die Zeit für einen Abtastvorgang kann in drei Abschnitte unterteilt werden, nämlich einen ersten Abschnitt P1, bei dem das Ausgangssignal eines jeden Halbleiterlasers eingestellt wird, einen zweiten Abschnitt P2, in dem das Horizontal-Synchronsignal erfaßt wird, und einen dritten Abschnitt P3, in dem ein Muster auf die lichtempfindliche Trommel 210 geschrieben wird.
  • In dem ersten Abschnitt P1 werden die Halbleiterlaser chronologisch zur Lichtabgabe geschaltet, so daß die entsprechenden Schalter der Schaltsteuerung 440 innerhalb der Abgabezeit des jeweiligen Halbleiterlasers geschlossen werden und damit die APC-Signale des APC-Signalgenerators 430 dem entsprechenden Lasertreiber zugeführt werden. Beispielsweise gibt der Halbleiterlaser 101 das Licht während der Periode zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 ab, während der Halbleiterlaser 102 sein Licht in der Periode zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 abgibt. Die entsprechenden Schalter SW1 und SW2 werden während der jeweiligen Periode geschlossen. Der Lasertreiber steuert den Steuerpegel der Treiberspannung derart, daß die dem Referenzpegel entsprechende Lichtmenge an der lichtempfindlichen Trommel erzielt wird.
  • In dem zweiten Abschnitt P2 geben die Halbleiterlaser 101 bis 108 gleichzeitig das Licht in der Periode zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 ab, so daß bei Erfassung des Lichtes mit dem Lichtempfänger 230 für die Horizontal-Synchronisation die acht Horizontal-Synchronimpulse für jede Abtastzeile erzeugt werden.
  • In dem dritten Abschnitt P3 wird die Betätigung der Halbleiterlaser entsprechend den Schreibsignalen mit vorbestimmter Zeitsteuerung gesteuert, nachdem eine vorbestimmte Zeit nach einem jeden Horizontal-Synchronimpuls abgelaufen ist, um ein vorbestimmtes Muster auf der lichtempfindlichen Trommel zu schreiben. Unter den acht gleichzeitig erzeugten Abtastzeilen wird die erste Abtastzeile durch Steuern des Halbleiterlasers 101 in der Periode zwischen den Zeitpunkten t7 und t11 erzeugt. Die zweite, die dritte und die achte Abtastzeile werden durch Steuern der Halbleiterlaser 102, 103 und 108 in der Periode zwischen den Zeitpunkten t8 und t12, zwischen den Zeitpunkten t9 und t13 und zwischen den Zeitpunkten t10 und t14 erzeugt. Da die Lichtpunkte in Hauptabtastrichtung einen gegenseitigen Abstand haben, wird eine Schreiboperation eingeleitet, nachdem ein vorbestimmter Abtastweg mit dem vorhergehenden Lichtpunkt durchlaufen ist, so daß die Abtastzeilen auf der lichtempfindlichen Trommel 210 in Hauptabtastrichtung ausgerichtet werden.
  • Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Korrektur abhängig vom Polarisationszustand des an dem halbdurchlässigen Spiegel 144 einfallenden Lichts mit Bezug auf die Intensität des Ausgangssignals (APC-Signal S) des S-polarisierten Lichts erfolgt, wird nur der Koeffizient k in Verbindung mit der Intensität des Ausgangssignals des S-polarisierten Lichts abhängig von der Änderung der Luftfeuchte neu eingestellt.
  • Beispielsweise ist es auch möglich, die Intensität des Ausgangssignals des P-polarisierten Lichts abhängig von einer Änderung der Luftfeuchte zu verändern. Bei dieser Alternative hat der Korrekturteil für die Feuchteabhängigkeit den in 15 gezeigten Aufbau, wo ein Abtaster ähnlich dem in 1 gezeigten Abtaster dargestellt ist. In 15 wird das Monitorlicht in die orthogonalen P-polarisierten und S-polarisierten Anteile mit dem Strahlteiler 12 geteilt. Die Menge des P-polarisierten Anteils wird mit dem Detektor 13, die Menge des S-polarisierten Anteils mit dem Detektor 14 erfaßt. In der Korrekturschaltung B2 für die Feuchteabhängigkeit wird das die Luftfeuchte angebende Signal mit dem Feuchtesensor 24 erzeugt und mit dem Verstärker 25 verstärkt, wonach es dem Steuerkreis 30 zugeführt wird. Dieser ist mit dem ersten Verstärker 20 verbunden, der das Ausgangssignal des Sensors 13 für den P-polarisierten Lichtanteil in der Korrekturschaltung A2 für die Polarisationsabhängigkeit einstellt. Wenn in diesem Zustand bei Erzeugung des APC-Signals eine Feuchteänderung eintritt, wird die Intensität des Ausgangssignals des P-polarisierten Lichtanteils des Monitorlichts mit dem ersten Verstärker 20 eingestellt und in der Addierschaltung 22 mit dem Ausgangssignal rekombiniert, das den S-polarisierten Lichtanteil angibt.
  • 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optischen Abtasters. Die Korrekturschaltung B3 für die Feuchteabhängigkeit enthält zwei Verstärker 31 und 32, die das Ausgangssignal des Feuchtesensors 24 verstärken. Die Ausgangsanschlüsse der Verstärker 31 und 32 sind mit Steuerkreisen 33 und 34 verbunden. Der Steuerkreis 34 ist in der Korrekturschaltung A3 mit dem zweiten Verstärker 21 für den S-polarisierten Lichtanteil verbunden. Der Steuerkreis 33 ist mit dem ersten Verstärker 20 für den P-polarisierten Lichtanteil verbunden. In diesem Zustand werden die Intensitäten der Ausgangssignale des P-polarisierten Anteils und des S-polarisierten Anteils des Monitorlichts gleichzeitig abhängig von einer Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11 eingestellt, die mit dem Feuchtesensor 24 festgestellt wird, wodurch die Feuchteabhängigkeit korrigiert wird.
  • Die Korrekturschaltung für die Feuchteabhängigkeit ist nicht auf die in 2 bis 14 gezeigten Beispiele beschränkt. Das APC-Signal, das sich durch Rekombination der Ausgangssignale der polarisierten Lichtanteile des geteilten Monitorlichts ergibt, wird unter Berücksichtigung der Feuchteänderung eingestellt.
  • Die folgende Beschreibung betrifft ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität, die in 17 dargestellt ist. Der in 17 gezeigte Abtaster stimmt im wesentlichen mit dem in 1 gezeigten überein, jedoch ist die Korrekturschaltung B4 für die Feuchteabhängigkeit anders aufgebaut.
  • In dem in 17 gezeigten Abtaster ist der Feuchtesensor als Mittel zum Erfassen der Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' infolge Feuchteänderung durch eine Referenzlichtquelle 40 separat zur Mehrfachlichtquelle 10 ersetzt. Die Referenzlichtquelle 40 ist so angeordnet, daß das Referenzlicht auf den halbdurchlässigen Spiegel 11' unter demselben Eintrittswinkel und in derselben Richtung wie das Licht der Mehrfachlichtquelle 10 fällt. Die Polarisation des Referenzlichts der Lichtquelle 40 ändert sich nicht abhängig von den Umweltbedingungen. Ferner ist ein fester Lichtweg für das Referenzlicht zwischen der Lichtquelle und dem halbdurchlässigen Spiegel 11' durch ein anderes Element als eine Lichtleitfaser o.ä. gebildet, die zur Änderung des Polarisationszustandes des Referenzlichtes abhängig von der Anordnung oder der Positionierung usw. neigen würde.
  • Das Referenzlicht wird mit dem halbdurchlässigen Spiegel 11' wie auch das Licht der Mehrfachlichtquelle 10 in reflektiertes Licht und durchgelassenes Licht geteilt. Das reflektierte Referenzlicht (nicht dargestellt) wird im Bereich des halbdurchlässigen Spiegels 11' unterbrochen, so daß es keinen Einfluß auf die mit dem Polygonspiegel 15 erzeugte Abtastbewegung des Hauptlichts hat. Die Menge des durchgelassenen Referenzlichtes wird mit einem Referenzlichtdetektor 41 hinter dem halbdurchlässigen Spiegel 11' erfaßt. Der Referenzlichtsensor 41 erfaßt individuell die Menge jeweils des P- und des S-polarisierten Lichtanteils. Das die Menge des durchgelassenen Referenzlichts angebende Ausgangssignal des Referenzlichtdetektors 41 wird mit einem Verstärker 42 verstärkt und einem Steuerkreis 43 zugeführt. Da das Referenzlicht frei von einer Änderung der Polarisation ist, bevor es den halbdurchlässigen Spiegel 11' erreicht, gibt eine Änderung der Menge des durchgelassenen Referenzlichts mit dem Referenzlichtdetektor 41 eine Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' an. Da die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' von einer Änderung der Luftfeuchte abhängt, erfaßt der Steuerkreis 43 schließlich den Einfluß der Feuchteänderung.
  • Der Steuerkreis 43 führt das Signal der Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' der Korrekturschaltung A4 für die Polarisationsabhängigkeit zu. Daraufhin stellt die Korrekturschaltung A4 die Gewichtung für mindestens den P- oder den S-polarisierten Lichtanteil abhängig von der Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' neu ein und erzeugt das APC-Signal mit den Ausgangssignalen der Detektoren 13 und 14 so, daß die Höhe des Ausgangssignals des Monitorlichts und die Intensität des Hauptlichts an der Bildfläche 17 angepaßt werden und sich ein vorbestimmter Zusammenhang unabhängig von einer Änderung der Luftfeuchte ergibt. Danach wird die Lichtabgabe mit dem so erhaltenen APC-Signal mit der Leistungssteuerschaltung 18 und dem Referenzspannungsgenerator 19 eingestellt. Somit kann nicht nur die Polarisationsabhängigkeit, sondern auch die Feuchteabhängigkeit korrigiert werden.
  • In der Steuereinrichtung wird der Verstärkungsfaktor des Signals des S-polarisierten Lichtanteils aus dem Sensor 14 so eingestellt, daß seine Gewichtung korrigiert wird.
  • In der in 17 gezeigten Steuereinrichtung ist eine Referenzlichtsensor 41 zusätzlich zu den optischen Sensoren 13 und 14 zum Erfassen der Menge des Monitorlichts vorgesehen. Alternativ kann auch das durchgelassene Referenzlicht mit den optischen Sensoren 13 und 14 erfaßt werden, wie es 18 zeigt. Die Referenzlichtquelle 40 ist so angeordnet, daß das Referenzlicht auf den Polarisationsstrahlteiler 12 fällt. Das Referenzlicht wird in einen P- und einen S-polarisierten Anteil geteilt, die mit den Sensoren 13 und 14 erfaßt werden. Bei der Steuerung werden das Abtastlicht und das Referenzlicht zu unterschiedlichen Zeiten abgegeben. Beispielsweise gibt die Referenzlichtquelle 40 zuerst das Referenzlicht ab, so daß eine Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' gegenüber dem Referenzwert für das P- und das S-polarisierte Licht erfaßt werden kann. Die Ausgangssignale der Detektoren werden mit den Verstärkern 20 und 21 verstärkt und in den Steuerkreisen 43A und 43B gehalten. Danach gibt die Mehrfachlichtquelle 10 Licht ab, und die gehaltene Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' wird so genutzt, daß die Ausgangssignale der Sensoren 13 und 14 für das Monitorlicht mit einer vorbestimmten Gewichtung rekombiniert werden, um das APC-Signal zu erzeugen.
  • 19 bis 23 zeigen als Beispiel einen optischen Abtaster mit einer Einrichtung zur Intensitätssteuerung nach 17. Der Aufbau des optischen Abtasters stimmt mit demjenigen nach 2 bis 14 überein, jedoch hat der Korrekturteil 510 für die Feuchteabhängigkeit einen anderen Aufbau. Die übereinstimmenden Komponenten werden hier nicht nochmals beschrieben.
  • Eine Referenzlichtquelle 511, die zu dem Korrekturteil 510 für die Feuchteabhängigkeit gehört, ist im Bereich des halbdurchlässigen Spiegels 144' angeordnet. Sie erzeugt das Referenzlicht separat zu den Halbleiterlasern 101 bis 108. Das Referenzlicht wird dem halbdurchlässigen Spiegel 144' mit demselben Winkel und in derselben Richtung wie das Licht aus dem Faserblock 130 zugeführt. Die Referenzlichtquelle 511 erzeugt das Referenzlicht immer mit derselben Polarisation. Der Lichtweg zwischen der Referenzlichtquelle 511 und dem halbdurchlässigen Spiegel 144' ist durch ein Element anders als ein optisches Element wie eine Lichtleitfaser gebildet, die die Polarisation des Referenzlichts ändern könnte. Das Referenzlicht fällt auf den halbdurchlässigen Spiegel 144' mit demselben Winkel und in derselben Richtung wie die acht mit der Sammellinse 140 gesammelten Laserstrahlen, während die Polarisationseigenschaften beibehalten werden. Das Referenzlicht wird mit dem halbdurchlässigen Spiegel 144' in reflektiertes und durchgelassenes Referenzlicht geteilt. Das reflektierte Referenzlicht (nicht dargestellt) das der Abtastung mit dem Hauptlicht schaden könnte, wird mit einer (nicht dargestellten) Abschirmung gesperrt.
  • Ein Teil des auf den halbdurchlässigen Spiegel 144' fallenden Referenzlichts wird durchgelassen, so daß seine Intensität mit einem Lichtempfänger 512 erfaßt werden kann. Da die Polarisation des Referenzlichts konstant ist, kann die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144', verursacht durch eine Feuchteänderung, durch Überwachen der Lichtintensität mit dem Lichtempfänger 512 erfaßt werden. Hat der halbdurchlässige Spiegel 144' beispielsweise eine Durchlässigkeit (Anfangswert) von 10 % für P-polarisiertes Licht und von 5 % für S-polarisiertes Licht, so kann die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144' für den Anfangswert (Änderung der Durchlässigkeit für das P- und das S-polarisierte Licht) durch Überwachen der Änderung des Ausgangssignals des Lichtempfängers 512 bestimmt werden. Die Änderung durch Feuchteänderung wird dem APC-Signalgenerator zugeführt.
  • Die Steuerung nach Korrektur der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144' entsprechend einer Feuchteänderung wird in derselben Weise wie die Messung der Luftfeuchte bei dem halbdurchlässigen Spiegel 144' durchgeführt. Der Wert des Koeffizienten k in der Formel (1) wird unter Anwendung der neuen Durchlässigkeitswerte Hp und Hs des halbdurchlässigen Spiegels 144' neu eingestellt, wodurch sich das APC-Signal ergibt. Wenn beispielsweise die Durchlässigkeiten des halbdurchlässigen Spiegels für S- und für P-polarisiertes Licht von 5 % auf 3 % bzw. von 10 % auf 12 % geändert werden, so wird diese Änderung mit dem Referenzlichtempfänger 512 erfaßt. Die neuen Durchlässigkeiten Hs und Hp werden in die Formel (2) eingesetzt. Die Mengenwerte Dp und Ds des P- und des S-polarisierten Lichts bei Erreichen der lichtempfindlichen Trommel 210 können aus der Änderung der Durchlässigkeiten Hs und Hp des halbdurchlässigen Spiegels 144' und dem Mengenverlust (eingestellter Wert) des polarisierten Lichts durch die optischen Elemente zwischen dem halbdurchlässigen Spiegel 144' und der lichtempfindlichen Trommel 210 abgeleitet werden. Daraus ergibt sich das entsprechend der Feuchteänderung korrigierte APO-Signal. Wie vorstehend beschrieben, ergibt sich die Änderung (Durchlässigkeiten Hp, Hs) der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144' bei dem Korrekturverfahren, bei dem die Polarisationsabhängigkeit nur des halb durchlässigen Spiegels 144' berücksichtigt wird, wie in Formel (3) angegeben, in dem Korrekturteil 510 für die Feuchteabhängigkeit und wird zum Erzeugen des APC-Signals zurückgeführt, so daß sich eine effektive APC-Operation ergibt.
  • 22 und 23 zeigen die Schaltung eines optischen Abtasters mit einem Korrekturteil 510 für die Feuchteabhängigkeit. Dieser Teil 510 besteht aus einem Referenzlichtverstärker 513, der das Ausgangssignal des Referenzlichtempfängers 512 verstärkt, mit dem die Lichtintensität des durchgelassenen Referenzlichtes erfaßt wird. Ferner enthält er einen Steuerkreis 514, der die Änderung der Polarisationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144' entsprechend dem Ausgangssignal des Referenzlichtverstärkers 513 feststellt und diese Änderung der Verstärkungseinstellschaltung 433 zuführt. Diese stellt die Gewichtung (Koeffizient k) des Ausgangssignals des S-polarisierten Lichtanteils entsprechend der eingegebenen Änderung der Polarisationsabhängigkeit neu ein.
  • Der Steuerkreis 514 gibt das Steuersignal zum Ändern des Koeffizienten k mit der Verstärkungseinstellschaltung 433 aus abhängig von Richtung und Größe der Änderung der empfangenen Lichtmenge, bezogen auf die empfangene Lichtmenge am Lichtempfänger 512, wenn die Luftfeuchte mit der Referenzfeuchte übereinstimmt. Hat der Strahlteiler beispielsweise solche Eigenschaften, daß das Reflexionsvermögen für S-polarisiertes Licht mit zunehmender Luftfeuchte ansteigt, gibt der Steuerkreis 113 bei zunehmender Luftfeuchte ein Steuersignal ab, das anzeigt, wie weit die Verstärkungseinstellschaltung 433 den Koeffizienten k zu verringern hat. Mit diesem Steuersignal stellt die Verstärkungseinstellschaltung 433 den Koeffizienten k kleiner, um das APC-Signal unabhängig von der Zunahme der Luftfeuchte im Bereich des halbdurchlässigen Spiegels 144 auf einem bestimmten Pegel zu halten.
  • Nimmt die Luftfeuchte ab, so gibt der Steuerkreis 113 ein Steuersignal ab, mit dem die Verstärkungseinstellschaltung 433 den Koeffizienten k größer stellt.
  • Da der Korrekturteil 510 für die Feuchteabhängigkeit dem APC-Signalgenerator 430 zugeordnet ist, werden die Ausgangssignale der Lichtempfänger 155 und 157 so eingestellt, daß die Lichtintensität das Hauptlichts an der lichtempfindlichen Trommel 210 und die Intensität des Ausgangssignals der Monitorlichterfassung einen vorbestimmten Zusammenhang haben, wenn sich die Polarisations abhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 144' bei Änderung der Luftfeuchte ändert. Damit ist eine genaue APC-Operation möglich.
  • Obwohl der erste und der zweite Lichtempfänger 155 und 157 als Monitor für die Intensität des Abtastlichts und der Referenzlichtempfänger 512 zum Erfassen der Intensität des Referenzlichts in 19 bis 23 separat vorgesehen sind, kann die Referenzlichtquelle auch so angeordnet sein, daß das Referenzlicht mit den Monitor-Lichtempfängern 155 und 157 erfaßt werden kann, wie es in 18 gezeigt ist, wo die zeitliche Steuerung der Lichtabgabe der Lichtquelle 100 des optischen Abtastsystems und der Referenzlichtquelle 511 gesteuert wird. Die Lichtempfänger für das Monitorlicht und für das Referenzlicht können also doppelt genutzt werden.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität mit Referenzlicht ist das Licht, dessen Abgabe bei Korrektur der Gewichtung des Monitorlichts einzustellen ist, nicht auf S-polarisiertes Licht beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, die Intensität der Abgabe des P-polarisierten Lichts in dem Monitorlicht zu verändern, wie in 24 gezeigt ist. In der in 24 gezeigten Korrekturschaltung B5 für die Feuchteabhängigkeit wird das Intensitätssignal des Referenzlichts, das mit dem Referenzlichtdetektor 41 erfaßt und mit dem Verstärker 42 verstärkt wird, dem Steuerkreis 43 zugeführt. Dieser ist mit dem ersten Verstärker 20 der Korrekturschaltung A5 für die Polarisationsabhängigkeit verbunden, der das Ausgangssignal des Detektors 13 verstärkt, welcher die Menge des P-polarisierten Lichts erfaßt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Intensität des Ausgangssignals des P-polarisierten Lichts mit dem ersten Verstärker 20 entsprechend der Feuchteänderung gesteuert, um die Gewichtung einzustellen.
  • 25 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem eine Korrekturschaltung B6 für die Feuchteabhängigkeit zwei Verstärker 51 und 52 enthält, die das Ausgangssignal des Referenzlichtsensors 41 verstärken. Die Ausgänge der Verstärker 51 und 52 sind mit Steuerkreisen 53 und 54 verbunden. Der Steuerkreis 53 ist mit dem ersten Verstärker 21 für den P-polarisierten Lichtanteil in der Korrekturschaltung A6 verbunden. Der Steuerkreis 54 ist mit dem zweiten Verstärker 21 für den S-polarisierten Lichtanteil in der Korrekturschaltung A6 verbunden. In diesem Zustand werden die Intensitäten der Ausgangssignale für den P- und den S-polarisierten Lichtanteil des Monitorlichts abhängig von einer Änderung der Pola risationsabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' gleichzeitig eingestellt und rekombiniert, um damit die Feuchteabhängigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 11' zu korrigieren.
  • 26 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Korrekturschaltung B7 für die Feuchteabhängigkeit einen kubischen Polarisationsstrahlteiler 60 enthält, der das übertragene Referenzlicht in P- und S-polarisiertes Licht teilt, zusätzlich zu dem Polarisationsstrahlteiler 12. Die Intensität des P-polarisierten Lichts aus dem Polarisationsstrahlteiler 60 wird mit einem ersten Sensor 61 für das Referenzlicht erfaßt, mit einem Verstärker 63 verstärkt und einem Steuerkreis 65 zurückgeführt. Ähnlich wird die Intensität des S-polarisierten Lichts mit einem zweiten Sensor 62 für das Referenzlicht erfaßt, mit einem Verstärker 64 verstärkt und einem Steuerkreis 66 zugeführt. Die Steuerkreise 65 und 66 sind mit dem ersten und dem zweiten Verstärker 20 und 21 der Korrekturschaltung A7 verbunden, um die Ausgangssignale für P- und für S-polarisiertes Licht einzustellen und damit die Feuchteabhängigkeit zu korrigieren.
  • Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf einen optischen Abtaster beschränkt. Sie kann auch bei jeder anderen optischen Einrichtung angewendet werden, mit der die Intensität des Hauptlichts unter Ausnutzung von Monitorlicht gesteuert wird.

Claims (5)

  1. Einrichtung zur Steuerung der Lichtintensität, mit einem optischen Strahlteiler, der das von einer Lichtquelle abgegebene Licht in Monitorlicht und Hauptlicht unterteilt, einem Polarisationsstrahlteiler, der das Monitorlicht in einen ersten und einen zweiten linear polarisierten Lichtanteil mit zueinander orthogonalen Schwingrichtungen teilt, einem Monitorlichtdetektor zum separaten Erfassen der Intensitäten der beiden Lichtanteile, einer Objektfläche, über die das Hauptlicht in einer Abtastbewegung geführt wird, einer ersten Korrekturvorrichtung zum Korrigieren des Ausgangssignals des Monitorlichtdetektors derart, daß dessen Signalintensität und die Lichtintensität des Hauptlichts an der Objektfläche unabhängig von dem Polarisationszustand des auf den optischen Strahlteiler fallenden Lichts einen vorbestimmten Zusammenhang haben, einer Lichtabgabesteuerung zum Steuern der Abgabe des Lichtes von der Lichtquelle entsprechend dem Ausgangssignal des Monitorlichtdetektors, das mit der ersten Korrekturvorrichtung korrigiert wurde, einer zur Lichtquelle separaten Referenzlichtquelle zum Richten von Referenzlicht mit konstanter Polarisation auf den optischen Strahlteiler in derselben Richtung und mit demselben Einfallswinkel wie das Licht der Lichtquelle, einem Referenzlichtdetektor zum Erfassen der Intensität des Referenzlichtanteils nach dem Teilen des Referenzlichts mit dem optischen Strahlteiler, der dieselbe Richtung wie das Monitorlicht hat, einem Detektor zum Erfassen der Änderung der Polarisationsabhängigkeit des optischen Strahlteilers abhängig von einer Änderung des Ausgangssignals des Referenzlichtdetektors, wenn sich die Polarisationsabhängigkeit des optischen Strahlteilers bei einer Änderung der Luftfeuchte ändert, und einer Steuereinrichtung zum Zuführen der erfaßten Änderung der Polarisationsabhängigkeit des optischen Strahlteilers zur ersten Korrekturvorrichtung, die das Ausgangssignal des Monitorlichtdetektors entsprechend der Änderung der Polarisationsabhängigkeit des optischen Strahlteilers derart korrigiert, daß die Ausgangssignalintensität des Monitorlichtdetektors und die Lichtintensität des Hauptlichts an der Objektfläche unabhängig von einer Änderung der Luftfeuchte einen vorbestimmten Zusammenhang haben.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Korrekturvorrichtung die Ausgangssignalintensität mindestens des ersten oder des zweiten linear polarisierten Lichtanteils mit einer vorbestimmten Gewichtung verstärkt und die entsprechenden Ausgangssignale zur Korrektur des Ausgangssignals des Monitorlichtdetektors rekombiniert, und daß die Steuereinrichtung bei einer Änderung der Luftfeuchte ein Steuersignal abhängig von dem Ausgangssignal des Referenzlichtdetektors abgibt und die erste Korrekturvorrichtung die Gewichtung derart korrigiert, daß die Ausgangssignalintensität des Monitorlichtdetektors gegenüber dem Zustand vor der Luftfeuchteänderung unverändert ist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Monitorlichtdetektor und der Referenzlichtdetektor separate Lichtempfänger sind.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Monitorlichtdetektor und der Referenzlichtdetektor aus einem gemeinsamen Lichtempfänger gebildet sind.
  5. Verfahren zum Steuern der Lichtintensität einer Lichtquelle, bei dem das von der Lichtquelle abgegebene Licht mit einem optischen Strahlteiler in Monitorlicht und Hauptlicht geteilt wird, das Monitorlicht in einen ersten und einen zweiten, linear polarisierten Lichtanteil mit zueinander orthogonalen Schwingrichtungen mittels eines Polarisationsstrahlteilers geteilt wird, die Lichtintensitäten des ersten und des zweiten Lichtanteils separat mit einem Monitorlichtdetektor erfaßt werden, das Ausgangssignal des Monitorlichtdetektors mit einer ersten Korrekturvorrichtung so korrigiert wird, daß die Ausgangssignalintensität des Monitorlichtdetektors und die Lichtintensität des Hauptlichts an einer Objektfläche unabhängig von dem Polarisationszustand des auf den optischen Strahlteiler fallenden Lichts einen vorbestimmten Zusammenhang haben, und die Abgabe des Lichtes von der Lichtquelle mit dem korrigierten Ausgangssignal gesteuert wird, wobei ferner die folgenden Schritte vorgesehen sind: Richten von Referenzlicht mit konstanter Polarisation auf den optischen Strahlteiler mit demselben Einfallswinkel und in derselben Richtung wie das Licht der Lichtquelle, Erfassen der Lichtintensität des Referenzlichtanteils nach Durchlaufen des optischen Strahlteilers, der dieselbe Richtung wie das Monitorlicht hat, Bestimmen der Änderung der Polarisationsabhängigkeit des optischen Strahlteilers abhängig von einer Änderung der Luftfeuchte entsprechend der erfaßten Änderung des Ausgangssignals des den optischen Strahlteiler durchlaufenden Referenzlichts, Zuführen der Änderung der Polarisationsabhängigkeit zur ersten Korrekturvorrichtung, und Korrigieren des Ausgangssignals des Monitorlichtdetektors entsprechend der zugeführten Änderung der Polarisationsabhängigkeit des optischen Strahlteilers derart, daß die Ausgangssignalintensität des Monitorlichtdetektors und die Lichtintensität des Hauptlichts an der Objektfläche unabhängig von der Änderung der Luftfeuchte einen vorbestimmten Zusammenhang haben.
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