DE2937279C2

DE2937279C2 - Optisch-mechanisches Abtastsystem

Info

Publication number: DE2937279C2
Application number: DE2937279A
Authority: DE
Inventors: Keiji Kawagoe Kataoka; Susumu Hachioji Saito; Kimio Kokubunji Tatsuno
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE2937279A1; JPS5547006U; US4274101A

Description

Verschieben der Linse 4 synchron zur Bewegung des optischen Abtasters 7, wodurch der Laserstrahl in jeder Stellung auf einen kleinen Lichtfleck auf der Aufzeichnungstrommel 8 konvergiert wird. Die optimale kleine Ablenkung δ der Linse 4. die durch die automatische Fokussiereinrichtung erreicht wird, beträgt:

= MH λ

einrichtung die Bildung eines unscharfen oder eines verschwommenen Bildes auf der Aufzeichnungstrommel 8 aufgrund der Abweichung Δ der Fokussierungsstellung, wodurch der Laserstrahl auf einen gewünschten kleinen Fleck auf der Aufzeichnungstrommel 8 konvergiert werden kann.

Fig.5 zeigt ein Steuersystem, das bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 verwendbar ist Synchron zu einem Abtastsignal-Signalverlauf, der durch einen

ίο Abtastsignalgenerator 11 zum Ansteuern des optischen Abtasters 7 erzeugt ist wird die automatische Fokussiereinrichtung 12 so betrieben, wie das in den F i g. 4A bis 4C dargestellt ist wobei eän Mustergenerator 17 ein Mustersignal erzeugt für das Aufzeichnen einer Information in einer Soll-Lage auf der Aufzeichnungstrommel 8.

Das Mustersignal wird dem Lichtmodulator 2 zugeführt In dem Fall, daß ein Halbleiterlaser 1 als Strahlungsquelle verwendet ist wie bei dem Ausfüh rungsbeispiel gemäß F i g. 2, wird das Mustersignal einer Ansteuerschaltung für den Halbleiterlaser 1 statt dem Lichtmodulator 2 zugeführt

Für den Vibrator 12 können verschiedene Elemente wie ein piezoelektrisches Element eine Schwingspule

Jn der obigen Beschreibung erfolgte die Erläuterung für den Fall, in dem die Linse 4 verschoben wird. Ähnliche Ergebnisse icönnen aber auch dadurch erreicht werden, daß die Linse 5 verschoben wird.

Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Halbleiterlaser 1 als Strahlungsquelle verwendet ist In Fig.3 ist eine Linse 13 vorgesehen, die einen Laserstrahl von dem Halbleiterlaser 1 zu einem im wesentlichen parallelen LichtbündeJ umformt, zu dessen Führung zur fotoempfindlichen Oberfläche der Aufzeichnungstrommel 8 eine Abbildungslinse 15 vorgesehen ist die den gerichteten Strahl

in einen kleinen Fleck in jeder Lage oder Stellung auf 25 oder eine sich bewegende Spule, ein Magnetostriktionsder Aufzeichnungstrommel 8 konvergiert Die Linse 13 element oder ein Elektrostriktionselement verwendet

ist mit einer automatischen Fokussiereinrichtung in Form eines Vibrators 12 versehen, so daß die Linse 13 in der durch den Doppelpfeil 9 wiedergegebenen Richtung verschiebbar ist

Wenn auch in Fig.3 die Linse 13 an der automatischen Fokussiereinrichtung vorgesehen ist kann diese automatische Fokussiereinrichtung auch am Halbleiterlaser 1 anstatt an der Linse 13 vorgesehen sein.

Wenn der Lichtpunkt des Halbleiterlasers 1 einen Durchmesser von 1 μΐη besitzt und der kleine Lichtfleck, der auf der Aufzeichnungstrommel 8 zu bilden ist, einen Durchmesser von 100 μιη besitzt beträgt das Verhältnis fs/Γα etwa 100, wobei U und £ die Brennweiten der Linse 13 bzw. der Linse 15 sind.

In diesem Fall ergibt sich die Beziehung zwischen der Abweichung Δ der Konvergenzstellung und der Verschiebung ό der Linse 13 aufgrund der automatischen Fokussiereinrichtung zu:

δ =

Beispielsweise muß die Linse 13 um ό=1μπι verschoben werden, wenn die Abweichung Δ 10 mm beträgt.

Der Vibrator 12 der automatischen Fokussiereinrichtung enthält an sich bekannte Einrichtungen, wie eine Schwingspule (aus einer Spule und einem Permanentmagnet), ein Magnetostriktionselement ein Elektrostriktionselement und ein piezoelektrisches Element.

werden. Ein piezoelektrisches bimorphes Element ist vorteilhaft wegen dessen hervorragenden Frequenzansprechverhaltens. Fig.6 zeigt ein piezoelektrisches bimorphes Element das zur Verwendung für die Zwecke der Erfindung geeignet ist Gemäß F i g. 6 ist eine Verstärkungsplatte 18, die beispielsweise aus Phosphorbronze besteht, zwischen einem Paar piezoelektrischer Keramikplatten 17 angeordnet die bei- spielsweise aus PZT (Blei-Zirkonat-Titanat) hergestellt sind. Jede der piezoelektrischen Keramikplatten 17 ist mit einer Elektrode auf ihrer Oberfläche versehen. Wenn eine Spannung zwischen diesen Elektroden und der Platte 18 angelegt ist wird das Element verschoben bzw. schwingt das Element in der durch einen Doppelpfeil 19 angedeuteten Richtung.

Weiter ist die Erfindung auch auf einen Laserstrahl-Drucker anwendbar, der irgendeinen anderen Laser statt eines Haibleiterlasers oder eines Gaslasers verwendet Obwohl auch nur der Fall dargestellt worden ist, bei dem die optische Abtastung linear auf der Oberfläche einer Trommel durchgeführt wird, ist die (3) Erfindung auch auf einen Fall anwendbar, bei dem die

optische Abtastung auf einer Ebene, einer gekrümmten

so oder einer unebenen Oberfläche erfolgt. Weiter ist, auch wenn die Ausführungsbeispiele der Erfindung bezüglich Laserstrahl-Druckern erläutert worden sind, die Erfindung auch auf verschiedenartige Vorrichtungen anwendbar, die eine Laserstrahl-Abtastung erfordern, insbesondere eine Laserstrahl-Abtastung innerhalb eines weiten Abtastwinkel-Bereiches.

Wie erläutert, kann gemäß der Erfindung ein abgelenkter Laserstrahl in eine vorgegebene Leuchtfleck-Größe auf einer Abtastfläche für irgendeinen

F ι g. 4A zeigt einen Fall, bei dem der Ablenkwinkel θ eo Ablenkwinkel konvergiert werden, wodurch es möglich des von dem Abtaster 7 abgegebenen Lichtes einen _ist> informationen mit hoher Genauigkeit und hoher sägezahnförmigen Verlauf besitzt In diesem Fall weist Qualität aufzuzeichnen. Weiter kann bei Ausführung die Abweichung Δ der Konvergenzstellung gemäß _und Verwendung bei einem leichten, kleinen Informa Fig.3 den Signalverlauf von F.g 4B auf. Um diese tJons-Speicher die Gesamtvorrichtung mit vergleichs-Abweichung Δ zu beseitigen, bewirkt die automatische 65 weise kleiner Größe und mit kostengünstigem Aufbau Fokussiereinrichtung 12 eine Verschiebung 6 gemäß erreicht werden. F i g. 4C abhängig von der Gleichung (2) oder (3).

Wie erläutert, verhindert die automatische Fokussier- Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 einer Weiterbildung der Erfindung insbesondere ein Patentansprüche: bimorphes piezoelektrisches Element. In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzug-

1. Optisch-mechanisches Abtastsystem mit einem ter Ausführungsbeispiele veranschaulicht; es zeigt
zwecks Erzielung geradliniger Abtastzeilen in deti 5 Fig. 1 eine schematische Darstellung für ein Gerät Strahlengang eingefügten, synchron zur Abtastbe- zur Informationsaufzeichnung mit einem gemäß der wegung verstellbaren Korrekturglied, dadurch Erfindung ausgebildeten Abtastsystem und einem gekennzeichnet, daß als Korrekturglied eine Gaslaser als Strahlungsquelle,

in Richtung der optischen Achse verstellbare Fig.2 eine Draufsicht auf das Abtastsystem von

sphärische Linse (4; 13) dient io F i g. 1,

2. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch Fig.3 ein weiteres Informationsaufzeichnungsgerät gekennzeichnet, daß als Stellglied für die Linse (4; mit einem Abtastsystem gemäß der Erfindung und 13) ein bimorphes piezoelektrisches Element (17,18) einem Halbleiterlaser als Strahlungsquelle,

dient. F i g. 4A bis 4C den zeitlichen Verlauf von Steuersi-

15 gnalen für den Betrieb eines Abtastsystems gemäß der

Erfindung,

Fig.5 ein entsprechendes Steuersystem in Form eines Blockschaltbildes und

Die Erfindung betrifft ein optisch-mechanisches F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel für ein im Rahmen der

Abtastsystem mit einem zwecks Erzielung geradliniger 20 Erfindung verwendbares Stellglied für das Korrektur-Abtastzeilen in den Strahlengang eingefügten, synchron glied des Abtastsystems,
zur Abtastbewegung verstellbaren Korrekturglied. In F i g. 1 wird ein von einem Glaslaser 1 abgegebener

Ein Abtastsystem dieser Art ist vorbeschrieben. Bei Laserstrahl 3 durch einen Lichtmodulator 2 moduliert, diesem Abtastsystem dient als Ablenkelement ein Der modulierte Laserstrahl tritt durch Linsen 4,5 und 6 rotierender Körper mit reflektierenden Flächen. Im 25 und trifft auf einen optischen Abtaster 7 in Form eines Strahlengang hinter diesem Ablenkelement ist in Galvanometerspiegels. Der optische Abtaster 7 tastet Zuordnung zu den einzelnen reflektierenden Flächen eine fotoempfindliche Oberfläche einer Aufzeichnungsjeweils ein mit umlaufendes Korrekturglied mit trommel 8 mit dem modulierten Laserstrahl in der durch abgestufter wirksamer Oberfläche angeordnet, das eine einen Doppelpfeil 10 dargestellten Richtung ab, wobei von der Drehstellung abhängige Strahlumlenkung 30 die Aufzeichnungstrommel 8 in der durch einen Pfeil 10' bewirkt Erwähnung findet weiter die Möglichkeit, als dargestellten Richtung gedreht wird. Auf diese Weise Korrekturglieder bewegliche Spiegel zu verwenden, kann eine optische Information auf dem gesamten deren Bewegung mit der Rotationsbewegung des Bereich der fotoempfindlichen Oberfläche aufgezeich-Ablenkelements synchronisiert ist Im ersten Falle net werden. Die Linsen 4 und 5 bilden einen stellen die Korrekturglieder relativ komplizierte und 35 Strahlvergrößerer und erzeugen einen im Querschnitt großflächige Bauteile dar, die in der Herstellung vergrößerten und gerichteten Strahl, der auf die Linse 6 kostspielig sind und außerdem dem Platzbedarf für das auftrifft. Die Linse 6 ist eine Abbildungs- oder gesamte Abtastsystem unbequem vergrößern; im Fokussierungslinse, die den vergrößerten und gerichtezweiten Falle bei Einsatz von Spiegeln als Korrektur- ten Strahl in einem kleinen Lichtfleck auf der glieder besteht die Notwendigkeit der Verwendung von 40 Aufzeichnungstrommel 8 konvergieren läßt. Die Brennmehreren zusammenwirkenden Spiegeln, da ein einzel- weiten der Linsen 4,5 und 6 betragen f\, h bzw. /j.
ner Spiegel eine unerwünschte Querverschiebung des Die Linse 4 ist außerdem mit einem Vibrator 12 Strahlenganges zur Folge hätte; auch diese zweite gekoppelt, der sie in einer durch einen Doppelpfeil 9 Ausführungsvariante fühn daher zu unbequem großen angezeigten Richtung längs der optischen Achse Gesamtabmessungen für das Abtastsystem. 45 bewegt, um den Laserstrahl 3 auf der zylindrischen

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Aufzeichnungstrommel 8 zu fokussieren, weshalb der Abtastsystem der eingangs erwähnten Art so auszubil- Vibrator 12 im folgenden auch als automatische den, daß es unter Vermeidung einer unerwünschten Fokussiereinrichtung bezeichnet wird.
Veränderung des Strahlenganges in baulich kleinen Wie F i g. 2 zeigt, bestreicht ohne eine Kopplung der

Abmessungen gehalten werden kann. 50 Linse 4 mit dem Vibrator 12, der durch die Linse 6

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gebildete Lichtfleck einen Kreisbogen, dessen Mitteldadurch gelöst, daß als Korrekturglied eine in Richtung punkt auf dem Abtaster 7 liegt. Daher weicht in diesem der optischen Achse verstellbare sphärische Linse dient. Falle die Lage des Lichtflecks von der fotoempfindli-

Die gemäß der Erfindung als Korrekturglied vorgese- chen Oberfläche der Trommel 8 ab. Eine solche hene sphärische Linse kann unmittelbar nach der 55 Abweichung Δ der Konvergenzlage macht es unmög-Strahlungsquelle in den Strahlengang eingefügt und in lieh. Information auf der Aufzeichnungstrommel 8 mit sehr kleinen Abmessungen gehalten werden, und sie hoher Qualität aufzuzeichnen. Bei einem Abstand R führt zu keiner Verschiebung des Strahlungsweges quer zwischen dem optischen Abtaster 7 und der Aufzeichzur Richtung der Abtrstbewegung. Im Ergebnis läßt sich nungstrommel 8 ergibt sich die Abweichung Δ:
ein Abtastsystem gemäß der Erfindung preiswert und 60
mit sehr kleinen Abmessungen bauen, so daß insbesondere auch eine Herstellung geometrisch kleiner und /I

kostengünstiger Aufzeichnungsgeräte für eine optische
Informationsaufzeichnung möglich wird. Eine bevorzugte Anwendung findet die Erfindung daher auch im 65 ^{Da der} Winkel θ eine Funktion der Zeit ist, ist auch Rahmen eines Geräts zur Informationsaufzeichnung mit die Abweichung Δ eine Funktion der Zeit,
einem Laser als Strahlungsquelle. Als Stellglied für die Die automatische Fokussiereinrichtung kompensiert

als Korrekturglied dienende Linse eignet sich gemäß die Abweichung Δ der Konvergenzlage durch leichtes