DE2363455A1

DE2363455A1 - Vorrichtung zur synchronisierung eines optischen abtasters

Info

Publication number: DE2363455A1
Application number: DE2363455A
Authority: DE
Inventors: Anthony Joseph Dattilo; Jun Donald Ward Zegafuse
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1974-07-11
Also published as: BE807329A; CA990396A; AU6183673A; JPS5820017B2; FR2211668B1; FR2211668A1; IT1001594B; JPS4991654A; NL7314733A; US3835249A; ES421762A1; CH566596A5; AU477102B2; BR7309335D0

Description

Böblingen, den' 13. Dezember 1973 pr-be

Anmelderin: ' International Business Machines

Corporation, Armonk,.N.Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin:LE 9-72-026

Vorrichtung zur Synchronisierung eines optischen Abtasters

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Synchronisierung eines optischen Abtasters mit einem einen Lichtstrahl durch Winkeldrehung um einen Ablenkpunkt ablenkenden Ablenkelement. Auf vielen Gebieten der Technik, insbesondere auf dem Gebiet der Datenverarbeitung werden sogenannte optische Abtaster verwendet, bei denen ein scharf gebündelter Lichtstrahl entweder durch mechanisch bewegte Spiegel oder mittels elektrooptischer oder magnetooptischer Elemente periodisch abgelenkt wird, um ein Objekt oder eine Ebene punkt- und linienweise nach Art eines Fernsehrasters abzutasten. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise bei optischen Druckern, bei der optischen Zeichenerkennung und bei der Faksimile-Aufzeichnung und -Wiedergabe verwendet. In der deutschen Offenlegungsschrift 2 250 763 wird ein optischer Abtaster beschrieben, bei dem ein Laser zur Erzeugung eines gebündelten Lichtstrahls und ein Drehspiegel zur periodischen Ablenkung dieses Lichtstrahls verwendet wird. Bei Verwendung eines optischen Abtasters zum Einschreiben oder zum Auslesen von gespeicherten Daten sind sehr genau arbeitende Taktgeber erforderlich, die die Modulation des die Daten einschreibenden Strahls synchronisieren bzw. die Lage des einen bestimmten Bereich abtastenden Strahls genau definieren. Im allgemeinen wird der Synchronismus zwischen Taktgeber und Bewegung

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des Strahls nur jeweils am Anfang einer Zeile hergestellt, während der Synchronismus beim Durchlaufen der Zeile durch eine hohe Konstanz der Strahlablenkung sichergestellt wird. Während diese Art der Synchronisierung für viele Anwendungen ausreichend ist, gibt es auch Fälle, beispielsweise die Verwendung· eines optischen Abtasters zum Einschreiben und Auslesen von Daten aus einem optischen Speicher, v/o die erforderliche Konstanz der Strahlbewegung nur zum Teil und selbst dann nur mit einem außerordentlich hohen technischen Aufwand sichergestellt werden kann. So ist es beispielsweise ohne weiteres einzusehen, daß bei Ablenkung eines Strahls mit Hilfe eines rotierenden Polygonspiegels nicht nur Spiegel mit sehr genau bearbeiteten und ausgerichteten Facetten und eine''hohe^Konstanz der Spiegeldrehung, sondern auch fehlerfrei^optische Übertragungssysteme und besondere konstruktive Maßnahmen erforderlich sind, um zu gewährleisten, daß der durch den Strahl in der Abtastebene erzeugte Lichtfleck unabhängig von der jeweiligen Winkellage des Strahls die Abtastebene in allen Bereichen mit gleicher Geschwindigkeit überstreicht. Aber selbst bei Vorliegen aller dieser Voraussetzungen können Störungen im Synchronismus der Bewegung des Abtaststrahls, beispielsweise durch Spannungsschwankungen oder durch auf den Abtaster übertragene Vibrationen, nicht immer mit der bei datenverarbeitenden Anlagen erforderlichen Sicherheit ausgeschlossen werden .

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine einfache Synchronisiervorrichtung für optische Abtaster anzugeben, mit deren Hilfe die Lage des Abtaststrahls auch innerhalb der einzelnen Zeilen jederzeit durch Synchronisiersignale definiert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung zur Synchronisierung eines optischen Abtasters mit einem einen Lichtstrahl durch Winkeldrehung um einen Ablenkpunkt ablenkenden Ablenkelement gelöst, die gekennzeichnet ist durch einen im Bereich des abgelenkten Strahls angeordneten Strahlenteiler zur

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Aufspaltung des Strahls in eine Abtastkomponente und eine mit dieser synchron bewegte Synchronisierkomponente, durch ein im Bereich dieser Komponente angeordnetes, eine gitterartige Struktur aufweisendes Element und durch ein die das gitterartige Element verlassende Komponente aufnehmendes, zwei Brennpunkte aufweisendes optisches Element, in dessen ersten Brennpunkt der Ablenkpunkt des Ablenkelements und in dessen zweiten Brennpunkt ein lichtempfindliches Element angeordnet ist, an dessen Ausgang, bedingt durch die Modulation der Synchronisierkomponente beim Durchgang durch das gitterartige Element ein elektrisches intensitätsmoduliertes Synchronisiersignal entsteht.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: '

Fig. 1 die schematische Darstellung eines optischen Abtasters,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines

Ausführungsbeispxels der Erfindung· zur Erzeugung eines Synchronisiersignals,

Fig. 3 die Draufsicht auf den gefalteten Strahlenverlauf einer Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2,

Fig. 4 . eine Seitenansicht der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 5, LE 9-72-026 - 3 -

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Fig. 7 die schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 8 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Aufzeichnungen von Daten,

Fig. 9 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Abtasten und Erkennen von Daten.

In Fig. 1 wird eine Vorrichtung zur Erzeugung eines abtastenden ■ Lichtstrahls wiedergegeben. Eine beispielsweise a.]s Laser mit geringer Leistung ausgebildete Lichtquelle 11 erzeugt einen kohärenten gebündelten Lichtstrahl, der über ebene Spiegel 13 und 15, Linsen 17 und 19, einen Modulator 21, Linsen 27, 29 und 35, einen rotierenden Polygonspiegel 33 und von dort über Linsen 34, 31, einen Strahlenteiler 37 und eine Schneide 23 auf eine Trommel 38 geworfen wird. Mit Hilfe der Linsen 17 und 19 .wird der Querschnitt des Strahls den Erfordernissen des Modulators 21 angepaßt. Der Modulator 21 kann beispielsweise/an ^Ssich bekannter . akkustooptischer, elektrooptischer oder magnetooptischer Modulator ausgebildet sein. Er wird so eingestellt, daß die Beugung nullter Ordnung des Lichtstrahls auf., die vor einer Aufzeichnungsfläche 25 angeordnete Schneide 23 und die Beugung erster Ordnung auf diese Aufzeichnungsfläche fällt. Der Lichtstrahl fällt daher je nach der Ansteuerung des Modulators 21 auf die seinen Weg unterbrechende Schneide 23 oder auf die Aufzeichnungsfläche 25. Nach Verlassen des Modulators 21 gelangt der Lichtstrahl zu den Linsen 27 und 29, durch die sein Querschnitt vergrößert wird. Der erforderliche Durchmesser des diese Linsen verlassenden Strahles wird bestimmt durch die Größe des im Bereich der Linse 31 benötigten Strahldurchmessers. Da diese Linse so angeordnet ist, daß der kleinste Durchmesser des durch sie im Bereich der Aufzeichnungsebene 25 erzeugten Lichtfleckes durch die Beugung begrenzt ist, wird durch eine Vergrößerung des Durchmessers

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des auf sie äuftreffenden Lichtstrahls der Durchmesser des im Bereich der Fläche 25 erzeugten Lichtfleckes verkleinert. Das Verhältnis der benötigten Durchmesser des einfallenden und austretenden Strahles bestimmt die Brennweiten der Linsen 27 und 29.

Der aus der Linse 29 austretende Strahl durchsetzt die Zylinderlinse 35 und fällt auf den rotierenden Polygonspiegel 33, dessen Facetten den Strahl über die Breite der Aufzeichnungsfläche 25 ablenken. Die Anzahl der Spiegelfacetten und die Rotationsgeschwindigkeit des Spiegels bestimmen die Dauer einer Abtastung. Diese Parameter werden gemeinsam mit der Rotationsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche 25 so gewählt, daß diese Aufzeichnungsfläche während einer Abtastzeit um die Breite eines Bildelements vorrückt. -

Durch die beiderseits des Polygonspiegels 33 angeordneten Zylinderlinsen 3.4 und 35 wird die Toleranz des Deklinationswinkels des rotierenden Spiegels herabgesetzt.

Wie aus dem Vorhergesagten hervorgeht, handelt es sich bei der Linse 31 um eine Projektionslinse, mit der ein Punkt mit einem durch die Beugung begrenzten Durchmesser auf der Aufzeichnungsfläche 25 erzeugt wird. Zusammen mit den Zylinderlinsen reduziert sie ebenfalls die Deklinationstoleranz. Die Brennweite der Linse 31 wird bestimmt durch den Abtastwinkel und die Breite der Aufzeichnungsfläche 25.

Zwischen der Linse 31 und der Schneide 23 ist ein Strahlenteiler 37 angeordnet. Ein Teil des Strahls durchsetzt diesen Strahlenteiler als Abtastkomponente und fällt, je nach dem Schaltzustand des Modulators 21 entweder auf die Schneide 23 oder auf die Aufzeichnungsfläche 25. Der andere Teil des Strahls

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wird vom Strahlenteiler als Synchronisierkomponente reflektiert und gelangt zu dem noch näher zu beschreibenden Synchronisierteil. Der Strahlenteiler kann beispielsweise aus einem teilversilberten Spiegel mit Antireflexbelag bestehen.

Die Aufzeichnungsflache 25 kann beispielsweise aus einer beliebigen lichtempfindlichen Schicht bestehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht sie aus der photoleitfähigen Oberfläche einer rotierenden Trommel 38. Ein für derartige Aufzeichnungsflächen geeignetes photoleitfähiges Material wird beispielsweise in der US-Patentschrift 3 484 237 beschrieben. Das photoleitfähige Material ist in an sich bekannter Weise über einem leitfähigen Substrat angeordnet, das beispielsweise aus mit Aluminium besprühtem Isoliermaterial bestehen kann.

Die rotierende Trommel 38 kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Teil eines an sich bekannten elektrostatischen Repröduktionsgerätes sein. Bei diesen Reproduktionsgeräten wird auf dem photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterial durch eine Corona-Entladungsvorrichtung zuerst eine gleichmäßige elektrostatische Ladung aufgebracht* Ein anschließend auf die Oberfläche des photoleitfähigen Materials auftreffender Lichtstrahl entlädt die elektrostatische Ladung am Äuftreffpunkt. Die durch den Modulator 21 beim Abtasten des photoleitfähigen Materials in Richtung des Pfeiles 39 durch den Lichtstrahl bewirkte Modulation

erzeugt eine Abtastspur mit einem elektrostatischen Muster auf der Aufzeichnungsfläche 25. Mehrere solcher Spuren oder Zeilen erzeugen ein Bild, welches hinterher mit elektrostatischem Toner zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes entwickelt werden kann. Das getönte Bild kann danach auf ein Substrat, wie z.B. Papier, in bekannter Weise übertragen werden.

um die Modulation des Lichtstrahles gemäss der Position des Lichtstrahles auf einer Abtastspur richtig zu synchronisieren, wird ein Teil des Lichtstrahles durch den Strahlteiler 37 über einen

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Synchronisationspfad reflektiert. Fig. 2 zeigt schematisch ein optisches System zur Erzeugung eines Synchronisationssignales. Zur Vereinfachung ist die Lichtbahn ungefaltet dargestellt und die durch den Strahlteiler 37 der Fig. 1 erzeugte Reflexionsbahn weggelassen. ■

Der durch den Strahlteiler 37 der Fig. 1 reflektierte Teil des Lichtstrahles läuft vom sich drehenden Facettenspiegel 33 durch ein optisches Gitter 51 und trifft auf einen elliptischen Spiegel Das optische Gitter ist so angeordnet, dass die durch den Modulator 21 bewirkte Strahlablenkung den auf dem Synchronisationspfad laufenden Strahl parallel zur Richtung der Linien des optischen Gitters ablenkt. Der elliptische Spiegel 53 wird hergestellt durch Schneiden eines gewünschten Abschnittes einer Ellipse aus einer Aluminiumplatte. Die gesamte Ellipse ist durch die gestrichelte Linie 55 dargestellt. Die Ellipse hat zwei Brennpunkte, deren erster am Diversionspunkt 57 (d.i. Ablenkpunkt) des Spiegels 33 liegt und deren zweiter an einem lichtempfindlichen Element 59 liegt. Vom Diversionspunkt 57 ausgehendes Licht wird somit durch den elliptischen Spiegel 53 auf das lichtempfindliche Element 59 reflektiert. Da das Licht das optische Gitter 51 "abtastet", bevor es auf den elliptischen Spiegel 53 trifft, wird das am lichtempfindlichen Element 59 empfangene Licht intensitätsmoduliert, entsprechend der Position des Lichtstrahles auf dem optischen Gitter 51. Das auf das lichtempfindliche Element 59 fallende Licht wird somit gemäss der Position des Lichtstrahles auf seiner Abtastbahn intensitätsmoduliert. Mit dem Ausgangssignal des lichtempfindlichen Elementes kann man also die Lage des Lichtstrahles innerhalb der Abtastbahn genau identifizieren.

In der schematischen Draufsicht der Fig. 3 sind Abtastpfad und Snychronisationspfad gezeigt. Ein von der in Fig.1 gezeigten Laserstrahlquelle 11

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erzeugter Lichtstrahl 65 trifft auf den sich drehenden Facettenspiegel 33 so auf, dass ein reflektierter Lichtstrahl 67 entsprechend der Rotations stellung des Spiegels 33 auf einen Abtastpfad geworfen wird. Der reflektierte Lichtstrahl.67 trifft auf den Strahlteiler 37, der etwa.25% des Lichtstrahles reflektiert und etwa 75% passieren lässt. Der "Strahlteiier 37 ist so angeordnet, dass das optische Gitter-.51 und die Aufzeichnungsfläche 25 den gleichen Abstand vom Strahlteiler haben. Der durch den Strahlteiier 37 tretende Lichtstrahl 69 trifft die Aufzeichnungsfläche 25 der Drehtrommel 38 und läuft weiter entlang des Abtastpfades in Richtung des Pfeiles 39.

Der vom Strahlteiler 37 reflektierte Lichtstrahl-fällt auf die Oberfläche des optischen Gitters 51 und läuft über einen Synchronisationspfad in Richtung des Pfeiles 73. Durch das optische Gitter 51 fallendes Xicht gelangt auf den elliptischen Spiegel.53., der dieses Licht auf das lichtempfindliche Element 59 reflektiert. Fig. 4 zeigt in einer seitlichen schematischen Ansicht das in Fig.'3 gezeigte optische System.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in einer schematischen Draufsicht bzw. Seitenansicht eine andere Anordnung, der. optischen Bauteile zur Leitung von Licht auf einem Abtastpfad und einem Synchronisationspfad . Die .Erzeugung des Abtaststrahles, seine Aufteilung auf einen Abtastpfad

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und einen Synchronisationspfad und die Benutzung des den Abtastpfad durchlaufenden Strahles zur Datenaufzeichnung sind dieselben, wie sie in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben wurden. Im Synchroni sat ions pfad werden jedoch zusätzlich eine Linse 75 und ein Spiegel 77 verwendet. Die Linse 75 verkürzt die Länge der Abtastung des optischen Gitters 51 und reduziert dadurch seine physikalische Länge. Eine solche Reduktion der physikalischen Grosse des Gitters ist erwünscht, wenn mit dem Abtastsystem ein Beleg der Länge nach und nicht der Breite nach abgetastet werden soll. Der Spiegel 77 lenkt den Strahl zum Gitter 51 und zum elliptischen Spiegel 53. Obwohl die Linse 75 die physikalische Strecke des Sy.nchronisationsweges reduziert,, befindet sich der Diversionspunkt immer noch im optischen Brennpunkt des elliptischen Spiegels 53.

Fig. 7 zeigt schematisch ein anderes optisches System zur Erzeugung eines Synchronisationssignales. Der vom sich drehenden Facetten spiegel 33 ausgehende Abtastlichtstrahl läuft durch den Strahlteiler 37 und das optische Gitter 51, wie oben beschrieben. Danach passiert der Strahl zwei elliptische, asphärische Linsen 78 und 79 und wird von dort auf das lichtempfindliche Element 59 gelenkt. Der Diversionspunkt 57 befindet sich in einem Brennpunkt des Linsensystems und das lichtempfindliche Element 59 in dem anderen. Durch Verwendung der

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elliptischen Linsen wird die bei zylindrischen Linsen gegebene sphärische Abweichung und damit die Zielgrösse des licht * empfindlichen Elementes 59 reduziert. " ....

Fig. 8 zeigt schematisch ein Schaltbild einer Datenaufzeichnungsanordnung. Die Schaltung umfasst das lichtempfindliche Element 59 und den Modulator 21 der Fig. 1. In einem konventionellen Speicher 81 stehende Dateninformation wird durch einen Zeichengenerator 83 - in Reihen von Hell- und Dunkelsignalen aufgeteilt. Der Zeichengenerator 83 spricht auf im Speicher 81 gespeicherte digitale Information en und erzeugt eine Zeichendarstellung, und zwar jeweils in Form einer Abtastzeile. Eine solche Abtastzeile kann mit konventionellen Decodierschaltungen erzeugt werden. · - --.· ' .. . ' ·

Die Ausgangssignale des Zeichengenerators 83 werden parallel in ein Schieberegister 85 eines Serienumsetzers geleitet. Die Information wird dem Schieberegister 85 sequentiell entnommen, um die Modulation des abtastenden Lichtstrahles zu steuern, d.h. wenn der Zeichengenerator die Ausgangs signale an das Schieberegister 85 liefert, wird die darin enthaltene Information sequentiell an die Steuereinheit des Modulators 21 ausgelesen und dadurch der Strahl abgelenkt. Die sequentielle Steuerung für das Schieberegister wird

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Vom Signalausgang des lichtempfindlichen Elementes 59 entnommen. Das Ausgangssignal des Elementes 59 wird durch einen Verstärker 87 verstärkt und begrenzt. Das Ausgangs signal des Verstärkers wird durch einen Frequenzvervielfacher 89 verdoppelt. Durch den Frequenzvervielfacher wird ein grösserer Abstand der Linien im optischen Gitter 51 der Fig. 6 ermöglicht. Der Frequenzvervielfacher wird nicht benutzt, wenn das Auflösungsvermögen des optischen Liniengitters mit dem des Druckes übereinstimmt.

Durch den Frequenzvervielfacher wird das in der letzten Position des Schieberegisters 85 stehende Bit an den Modulator 21 ausgeschoben und jedes nachfolgende Bit im Register um eine Position nach rechts verschoben. Das Ausgangssignal des Schieberegisters steuert den Modulator 21 und dieser wiederum die Strahlablenkung entsprechend dem Informationsinhalt des aus dem Schieberegister ausgeschobenen Bits. · . . ·'.

.■■·--· Fig. 9 zeigt schematisch eine Datenerkennungsanordnung. Diese Anordnung wird in Verbindung mit einem Abtastlichtstrahl benutzt, der ähnlich erzeugt wird, wie es im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde und in Verbindung mit optischen Bauteilen zur Erzeugung eines Synchroni sationssignales ähnlich der Beschreibung im

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Zusammenhang mit den Figuren 2 und 4.benutzt wird. Das zur Erzeugung des Abtastlichtstrahles verwendete System schliesst . nicht unbedingt den Modulator -21 oder die damit verbundene Kondensationsoptik ein, da hier die Erzeugung eines kontinuirlichen Lichtstrahles über einer abgetasteten Oberfläche 101 erwünscht ist; . . .■■·-·_.- .

Durch Drehung des Facettenspiegels 33 wird also ein Abtastlichtstrahl erzeugt, der genau wie in obiger Beschreibung durch den Strahlteiler 37 läuft. Den Strahlteiler passierendes Licht läuft auf einem Abtastpfad entlang der Oberfläche 101 in Richtung des Pfeiles 103, entsprechend der Bewegung des Facettenspiegels 33. Die Oberfläche 101 trägt Information, z.B. in Form von Druck. Der von der Oberfläche 101 reflektierte Lichtstrahl verändert seine Intensität entsprechend dem Informationsgehalt am Auftreffpunkt des Strahls. Der reflektierte Lichtstrahl wird durch eine Sammellinse 105 gesammelt und trifft danach auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Elementes 107. Das Ausgangssignal dieses lichtempfindlichen Elementes wird durch einen Schwellenwertdetektor 109 geleitet, der ein binäres Ausgangssignal entsprechend der Intensität des das lichtempfindliche Element 107 treffenden Lichtes liefert. Die Oberfläche 101 wird durch eine Antriebswalze 103 senkrecht zur Abtastrichtung bewegt, um mehrere Abtastlinien zu erzeugen.

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Der durch den Strahlteiler 37 reflektierte Teil des Abtaststrahles läuft durch ein optisches Gitter auf die Oberfläche eines licht-• empfindlichen Elementes 59 genauso, wie es oben in Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben wurde. Das Ausgangssignal des lichtempfindlichen Elementes 59 wird durch den Verstärker 87 verstärkt und begrenzt. Sein Ausgangssignal dient dazu, das binäre Ausgangssignal des Schwellenwertdetektors 109 in das Schieberegister 111 zu leiten, d.h., der Verstärker 87 liefert einen Leitimpuls entsprechend dem Auflösungsmuster des optischen Gitters, mit dem das Ausgangs signal des Schwellenwertdetektors 109 in das Schieberegister tibertragen wird. Jeder derartige Leitimpuls speichert ein neues Datenbit in das Schieberegister 111, bis dieses mehrere, eine ganze Abtastzeile darstellende Datenbits enthält. -

Es folgt eine Beschreibung verschiedener optischer Bauteile, die für die in den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellten Anordnungen verwendet werden können. . ' ..

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BAUTEIL ·

Lichtquelle 11 PJanarspiegel 13, 15 Linse 17 Linse 19 Modulator 21 Linse 27 Linse 29 Linse 35 Spiegel 33

Linse 34 . . '

Linse 31
Strahleiter 37
Optisches Liniengitter
Lichtempfinliches Element Auflösung
Aufhellungszeit
Verarbeitungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsoberfläche 25 '

BESCHREIBEN'!

5 mW He-Ne-Laser 0,65mm 0, 1.7mrad Div. Vorderflächenspiegel 25 χ 25 mm Plankonvexlinse f = 25 mm, 12 mm Plankonvexlinse f = 10 mm, 8 mm Akusto-optischer Deflektor, Zenith M4OR Plankonvexlinse f = 8 ram, 4 mm Plankonvexlinse f = 38, 1 mm, 20 mm Zylindrische Plankonvexlinse I= 80mm, 25mm Drehspiegel mit 15 Facetten, Facettenwinkel Abtastwinkel 18°, Antrieb 3552 U/min, 35,6mmj0T Torodial-Plankonvexlinse f = 43mm, 45 Bogen Plankonvexlinse f = 352 mm, 30 χ 80 mm Strahleiter 19 χ 162 mm ■

Gitterweite 0,1/0,1mm Linien, 13 mm hoch PIN 10 Diode, 10 mm 0der Lichtempfangsfläche 100 Abtastungen / cm 3,91 χ 10-5 see 9,14 cm / see.

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In der obigen Beschreibung wird ein Lichtstrahl mit rundem Querschnitt angenommen. In manchen Systemen ist jedoch ein elliptischer Lichtpunkt erwünscht. Die vertikale Dimension des elliptischen Punktes wird bestimmt gemäss der Ueberlappungstoleranz, die notwendig ist, um eine gleichförmige Lichtverteilung zwischen den Abtastzeilen der Aufzeichnungsoberfläche 25 sicherzustellen. Die horizontale Abmessung wird reduziert, um die Amplitude des Synchronisationsausgangssignales zu verbessern.

Zur Ablenkung des Lichtstrahls auf den Abtast- bzw. den Synchronisationspfad wurde im Zusammenhang mit Fig. 1 ein rotierender Mehrfacetten spiegel 33 beschrieben. Es können natürlich auch verschiedene andere Ablenk einrichtungen einschliesslich rotierender Prismen oder dergleichen verwendet werden. Ausserdem können auch andere Lichtquellen und Lichtmodulationstechniken entsprechend den Geschwindigkeitsanforderungen des Systems verwendet werden. Der Abtasllichtstrahl kann sowohl zur Datenaufzeichnung als auch zur Datenäbtastung in derselben Maschine verwendet werden, indem man eine einstellbare Reflexionsfläche zwischen den Strahlteiler 37 und die Aufzeichnungsfläche 25 der Fig. 1 legt, die in eine Stellung bewegt werden kann, in welcher der Hauptabtaststrahl so abgelenkt wird, dass er eine Fläche, wie z.B. die Fläche 101 der Fig. 8, abtastet.

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Claims

P A T E N T Ä N S P R Ü C H E

CiJ Vorrichtung zur Synchronisierung eines optischen Abtasters mit einem einen Lichtstrahl durch Winkeldrehung um einen Ablenkpunkt ablenkenden Ablenkelement, gekennzeichnet durch einen im Bereich des abgelenkten Lichtstrahls (67) angeordneten Strahlenteiler (37) zur Aufspaltung des Lichtstrahls in eine Abtastkomponente (69) und eine .mit dieser synchron bewegten Synchronisierkomponente (71), durch ein im Bereich dieser Komponente angeordnetes, eine periodische gitterartige Struktur aufweisendes Element (51) und durch ein die das gitterartige Element verlassende Komponente aufnehmendes , zwei Brennpunkte aufweisendes optisches Element (53; 78, 79) in dessen ersten Brennpunkt der tatsächliche oder der virtuelle Ablenkpunkt (57) des Ablenkelements (33) und in dessen zweiten Brennpunkt ein lichtempfindliches Element (59/ 107) angeordnet ist, an dessen Ausgang ein elektrisches intensitätsmoduliertes Synchronisiersignal entsteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Lichtquelle und einem im Strahlengang der Lichtquelle, bewegbar angeordneten Ablenkelement, welches einen auf es treffenden Lichtstrahl an einem Ablenkpunkt auf einen Abtastpfad ablenkt, gekennzeichnet durch einen im Abtastpfad (67) angeordneten Strahlenteiler (37), der einen Teil des auf ihn treffenden Strahls (67) auf einen mit dem den Strahlenteiler (37) unabgelenkt verlassenden Abtaststrahl (69) einen Winkel bildenden Synchronisierpfad (71) ablenkt, eine abzutastende Oberfläche (25, 101), die im Abtastpfad (69) angeordnet ist und über die der Abtaststrahl durch die Bewegung des Ablenkelements (33) hin und her geführt wird, und ein zwei Brennpunkte aufweisendes, im Synchronisierpfad (71) angeordnetes

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optisches Element (53), dessen erster Brennpunkt mit dem tatsächlichen odtJr&em. virtuellen Ablenkpunkt (57) des Ablenkelements (33)' zusammenfällt und in dessen zweiten Brennpunkt ein erstes lichtempfindliches Element (59) angeordnet ist und wobei zwischen dem Strahlenteiler (37) und dem Element (59) ein optisches Liniengitter (51) vorgesehen ist, das ganze derart, daß der auS" dem abgelenkten Strahl abgeteilte Synchronisierstrahl beim überstreichen des Liniengitters (51) am Ausgang des lichtempfindlichen Elements ^59) ein intensitätsmoduliertes Synchronisiersignal erzeugt.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkelement (33) aus einem drehbar angeordneten Polygonspiegel besteht.
4« Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strahlenteiler (37) und der Oberfläche (25) eine Schneide (23) derart angeordnet ist, daß der den Strahlenteiler (37) verlassende Lichtstrahl in Abhängigkeit von seiner Modulation durch den Modulator (21) entweder von der ■Schneide unterbrochen oder an ihr vorbei an ·die Oberfläche (25) geworren Wird*
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (25, 100) senkrecht zu der durch das Ablenkelement (33) bewirkten Abtastbewegung des Lichtstrahls durch eine Transportvorrichtung (38, 108) bewegbar ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zwei Brennpunkte aufweisende optische Element aus einem elliptischen Spiegel (53) besteht, in dessen einem Brennpunkt

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das lichtempfindliche Element (59) angeord^eTPilitp weir·^ art, daß alle vom anderen Brennpunkt des elliptischen Spiegels (53) ausgehenden Strahlen auf das licht^· empfindliche Element fallen.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zwei Brennpunkte aufweisende optische Element aus zwei Zylinderlinsen (78, 79) besteht, in deren einem Brennpunkt das lichtempfindliche Element (59) angeordnet ist, derart, daß alle vom anderen Brennpunkt des Lirisetisystems ausgehenden Strahlen auf das lichtempfindliche Element fallen.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Strahlenteiler (37) und dem zwei Brennpunkte aufweisenden Element ein vorzugsweise a/s Strichgitter ausgebildetes, eine periodische Struktur aufweisendes Element (51) angeordnet ist. "
'9. Vorrichtung nach einem öder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß. im Strahlengang des von der.abzutastenden Oberfläche (1Ό1) reflektierten Lichtes ein zweites lichtempfindliches Element (107) angeordnet ist, dessen Ausgang mit einem Schwellwertspeicher (109) verbunden ist, der sein binäres Ausgangssignal an ein Datenregister (111) liefert, welchem ferner das Ausgangssignal des ersten lichtempfindlichen Elements (59) zugeführt wird, um ein binäres Informationsbit nach Maßgabe des Binärwerts des Ausgangssignals des zweiten lichtempfindlichen Elements' (107) zu speichern.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das lichtempfindliche Element (59) ein wenigstens ein

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Infonnationsbit enthaltendes Datenregister (85, 111) angeschlossen ist, dessen Inhalt durch das Ausgangs-, signal des lichtempfindlichen Elements (59) auslesbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das, Datenregister (85) mit einem Lichtmodulator (21) verbunden ist, der den von der Lichtquelle (11) erzeugeten Lichtstrahl entsprechend dem Informationsinhalt des bzw. der im Datenregister (85) enthaltenen Informationsbits moduliert.

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