DE2947266A1

DE2947266A1 - Verfahren zur ansteuerung einer lichtabtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2947266A1
Application number: DE19792947266
Authority: DE
Inventors: Masafumi Mori; Tutomu Saito
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1979-11-23
Publication date: 1980-06-04
Also published as: JPS5574511A; DE2947266C2; JPS6326367B2; CA1135341A; GB2043375A; GB2043375B; US4329011A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtabtastvorrichtung, insbesondere für Laser-Abtaster oder ähnliche Vorrichtungen.

Eine bisherige mehrflächige (multi-facet) Lichtabtastvorrichtung ist beispielsweise mit einem sechsflächigen (hexa-facet) Drehspiegel versehen, der sechs plane Spiegelflächen bzw. Facetten aufweist und der bei jeder Umdrehung ein Abtastobjekt sechsmal abtastet. Bei jeder Drehung lenkt jede Spiegelfläche einen reflektierten Lichtstrahl über einen vorbestimmten Winkel ("Ablenkwinkel") ab. Wenn sich der Spiegel mit hoher Drehzahl dreht, läßt sich mit dieser Vorrichtung eine Abtastung mit hoher Geschwindigkeit durchführen. Wenn die öffnungen (apertures) der Spiegelflächen groß sind, konzentriert der Abtastlichtfleck seine Energie auf einen Abtastbereich, so daß er ein proportional hohes Auflösungsvermögen gewährleistet. Um jedoch eine gleich große Auflösung über alle Ablenkwinkel zu erreichen, müssen alle Spiegelflächen genau plan und außerdem genau parallel sein. Anderenfalls vermögen die Spiegelflächen das reflektierte Licht nicht unter demselben Ablenkwinkel abzulenken (to sweep) und auch nicht auf jeweils denselben Bereich eines Abtastobjekts zu werfen. Die Herstellung solcher Spiegelflächen ist aber äußerst arbeits- und zeitaufwendig. Infolgedessen ist eine Lichtabtastvorrichtung mit einem Mehrflächen- bzw. Mehrfacettenspiegel unvermeidbar sehr teuer.

Der bisherige optoakustische Lichtdeflektor ist z.B. mit einem Wandler versehen, der am einen Ende eines optoakustischen Kristalls, z.B. Lithiumniobat (LiNbO ), befestigt ist. Wenn sich Ultraschallwellen durch den Kristall ausbreiten, ändert sich der Brechungsindex des Kristalls periodisch, so daß der Kristall als Beugungsgitter für Licht wirkt, das sich senkrecht

030023/0777

zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen bewegt. Der Teilungsabstand (pitch) des Beugungsgitters ändert sich in Abhängigkeit von der Frequenz der Ultraschallwellen, so daß das Licht durch den Kristall unter (jeweils) einem anderen Winkel gebeugt wird. Wenn nämlich die Frequenz der Ultraschallwellen allmählich variiert wird, lenkt der Kristall das austretende oder Ausgangslicht unter einem bestimmten Ablenkwinkel ab. Mit diesem Lichtdeflektor kann ebenfalls eine Hochgeschwindigkeitsabtastung erreicht werden, die jedoch nicht mit hoher Auflösung erfolgen kann. Außerdem ist ein solcher Lichtdeflektor vergleichsweise teuer.

Die bekannte Lichtabtastvorrichtung unter Verwendung eines Schwingspiegels kann kostengünstig hergestellt werden. Es sind zwei Arten solcher Schwingspiegel-Abtaster bekannt, nämlich zum einen ein Resonanzabtaster, der auf konstanter Frequenz in der Nähe seiner Resonanzfrequenz schwingt, und zum anderen ein Galvanospiegelabtaster, der entsprechend der Wellenform von Treiber- oder Ansteuersignalen auf spezielle Weise schwingt. Mit der Lichtabtastvorrichtung mit Resonanz-Schwingspiegel kann zwar eine hohe Abtastgeschwindigkeit erzielt werden, doch kann mit ihr keine zufriedenstellende Abtastung mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt werden, weil der Spiegel derart schwingt, daß die Beziehung zwischen Zeit und Ablenkwinkel einer Sinuswellenform folgt. Eine mit konstanter Geschwindigkeit erfolgende Abtastung für Signalabgriff oder Datenaufzeichnung ist nur während einer Periode möglich, in welcher sich die Beziehung zwischen Zeit und Ablenkwinkel als gerade Linie darstellt. Die zeitabhängige Abtastleistung (d.h. Konstantgeschwindigkeit-Abtastperiode/Einzyklus-Abtastperiode) ist daher niedrig. Als Ausgleich für diese niedrige Abtastleistung müssen Signale mit Frequenzen in einem weiten Bereich benutzt werden, damit sie während der begrenzten effektiven Abtastperiode verarbeitet werden können. Die Lichtabtastvorrichtung mit Resonanz-Schwing-

030023/0777

spiegel muß daher mit einem Hochgeschwindigkeit-Lichtdetektor und einem Hochgeschwindigkeit-Lichtmodulator versehen sein. Die Wirksamkeit eines solchen Schwingspiegels ist somit stark eingeschränkt; er wird deshalb nur bei Vorrichtungen, wie Balkenkodelesern, verwendet, bei denen eine Abtastung mit konstanter Geschwindigkeit nicht immer nötig ist.

Mit einer einen Galvanospieyel verwendenden Lichtabtastvorrichtung kann eine Abtastung durchgeführt werden, die genau der Wellenform eines Treibersignals entspricht. Bei Verwendung eines Sägezahnwellen-Treibersignals vermag sie eine höchst wirkungsvolle Abtastung mit konstanter Geschwindigkeit zu gewährleisten, so daß diese Vorrichtung in einem Abtaster für Signalabgriff, einer Aufzeichnungsvorrichtung, einer (Daten-)Suchvorrichtung und dergleichen verwendet werden kann. Diese Abtastvorrichtung mit Galvanospiegel vermag jedoch ein Objekt nicht mit hoher Geschwindigkeit abzutasten, weil die Bewegung des Galvanospiegels dem Treibersignal nicht zu folgen vermag, wenn dessen Frequenz zu hoch ist. In einem solchen Fall ist die Ubergangsschwingung (transient vibration) des Spiegels während einer Rückschwingperiode dem nächsten Abtastzyklus überlagert, so daß die Abtastvorrichtung das Objekt nicht mit konstanter Geschwindigkeit abzutasten vermag. Eine konstante Abtastgeschwindigkeit kann nur dann erreicht werden, wenn das Verhältnis zwischen der Frequenz des Treibersignals und der Resonanzfrequenz der Vorrichtung eine geeignete Größe besitzt. Mit dieser Vorrichtung kann somit eine Abtastung mit konstanter Geschwindigkeit auch bei hoher Frequenz des Treibersignals erreicht werden, sofern die Resonanzfrequenz der Vorrichtung proportional hoch ist. Beispielsweise zeigen die von der Firma General Scanning, Inc. (USA) veröffentlichten technischen Daten, daß eine Lichtabtastvorrichtung unter Verwendung eines Galvanospiegels in Abhängigkeit von einem Sägezahn-Treibersignal eine konstante Geschwindigkeit gewährleisten kann, wenn die Frequenz des Treibersignals weniger als 35 % der Resonanzfrequenz des Galvanospiegels beträgt.

030023/0777

Infolgedessen sollte die Lichtabtastvorrichtung bevorzugt eine möglichst hohe Resonanzfrequenz besitzen. Die Resonanzfrequenz der Vorrichtung ist jedoch begrenzt, wenn die Abtastung mit einem bestimmten Auflösungsvermögen erfolgen soll, das sich durch folgende Gleichung bestimmt:

N = (mit D = Öffnungsgröße

θ = Beugungswinkel

A = Konstante

Λ = Wellenlänge)

Ein hohes Auflösungsvermögen kann mit großen Werten für D und θ erzielt werden. Große Werte von D und θ sind jedoch nicht miteinander vereinbar. Im allgemeinen hängt das Auflösungsvermögen von der Wellenlänge des benutzten Lichts, dem Ablenkwinkel und der Dicke (oder Größe) des angewandten Lichtflusses ab. Bei Verwendung von Licht einer bestimmten Wellenlänge ist das Auflösungsvermögen dem Ablenkwinkel und der Größe (thickness) des Lichtflusses proportional. Das Auflösungsvermögen nimmt entsprechend der Größe des Lichtflusses zu, weil die Lichtflecke auf dem Abtastbereich eines Objekts durch Lichtbeugung kleiner werden.

Wenn jedoch der Ablenkwinkel groß ist, wird die Abtastzeit entsprechend lang. Zur Gewährleistung eines dicken oder großen Lichtflusses muß ein großer Galvanospiegel verwendet werden, durch denfaie Belastung der Vorrichtung erhöht wird. Wenn sowohl Ablenkwinkel als auch Galvanospiegelfläche groß gewählt werden, verringert sich die Resonanzfrequenz der Lichtabtastvorrichtung, woraus ein langsames Abtastansprechen resultiert.

Das allgemein für Faksimile- und Aufzeichnungsgeräte geforderte Auflösungsvermögen liegt bei 2000 - 3000 Lichtpunkten. Die maximale Resonanzfrequenz einer Lichtabtastvorrichtung mit Galvano-

030023/0777

spiegel, bei der sich ein Auflösungsvermögen von 2000 - 3000 Lichtpunkten ergibt, beträgt 500 - 1000 Hz. Die Maximalfrequenz eines Sägezahn(wellen)signals zur Ansteuerung einer solchen Vorrichtung liegt bei nur etwa 35 % der maximalen Resonanzfrequenz der Vorrichtung, d.h. bei 150 - 350 Hz.

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Verfahrens zur Ansteuerung einer Lichtabtastvorrichtung in der Weise, daß diese Vorrichtung ein Objekt bzw. einen Gegenstand mit einer nahezu ihrer Resonanzfrequenz entsprechenden Frequenz und mit konstanter Geschwindigkeit abtastet.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtabtastvorrichtung, die ein Objekt bzw. einen Gegenstand mit Licht nach Maßgabe von Spannungssignalen abtastet, die einer Treibereinrichtung während jedes aus vier Perioden bestehenden Zyklus geliefert werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die vier der Treibereinrichtung gelieferten Spannungssignale in der ersten Periode einen vorbestimmten oder sich allmählich in der einen Richtung ändernden ersten Pegel , in der zweiten Periode einen vorbestimmten oder sich allmählich in einer zweiten Richtung ändernden zweiten Pegel, in der dritten Periode einen vorbestimmten dritten Pegel und in der vierten Periode einen vorbestimmten vierten Pegel besitzen, daß der erste Pegel oder der mittlere Pegel des während der ersten Periode gelieferten Signals zwischen dem dritten Pegel und dem zweiten oder mittleren Pegel des während der zweiten Periode gelieferten Signals liegt und daß der vierte Pegel zwischen dem ersten oder mittleren Pegel des während der ersten Periode gelieferten Signals und dem zweiten oder mittleren Pegel des während der zweiten Periode gelieferten Signals liegt."

Im folgenden sind bevorzugte AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand dei^beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

030023/0777

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines mit einer Lichtabtastvorrichtung versehenen Laser-Druckers,

Fig. 2 ein Schaltbild eines Treiberspannungsverstärkers für einen Galvanospiegel beim Laser-Drucker nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild eines Treibersignalgenerators für den Galvanospiegel beim Laser-Drucker nach Fig. 1,

Fig. 4A eine graphische Darstellung der Wellenform eines Treibersignals vom Generator nach Fig. 3,

Fig. 4B eine graphische Darstellung der Schwingung des Galvanospiegels bei Beschickung mit dem Treibersignal gemäß Fig. 4A,

Fig. 5 ein Schaltbild eines anderen Treibersignalgenerators,

Fig. 6A eine graphische Darstellung der Wellenform eines Treibersignals vom Generator nach Fig. 5,

Fig. 6B eine graphische Darstellung der Schwingung des Galvanospiegels bei Lieferung des Treibersignals gemäß Fig. 6A,

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Wirkungsgrads der mit dem Galvanospiegel durchgeführten Abtastung, wenn der Spiegel auf die in Fig. 6B gezeigte Weise schwingt,

Fig. 8A eine graphische Darstellung der Wellenform eines weiteren Treibersignals,

Fig. 8B eine graphische Darstellung der Schwingung des Galvanospiegels bei Lieferung des Treibersignals nach Fig. 8A,

030023/0777

Fig. 9 eine Fig. 7 ähnelnde graphische Darstellung des Abtastwirkungsgrads bei der Schwingung des Gnlvanospiegels auf die in Fig. 8B gezeigte Weise.

Fig. 1OA eine graphische Darstellung einer Spannungswellenform nach einer anderen Treiberspannung,

Fig. 1OB eine graphische Darstellung der Schwingung des Galvanospiegels bei Lieferung der Treiberspannung gemäß. Fig. 1OA und

Fig. 11 ein Schaltbild eines weiteren Treibersignalgenerators für den Galvanospiegel beim Laser-Drucker nach Fig. 1.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen Laser-Drucker unter Verwendung einer Lichtabtastvorrichtung. Dabei wird ein Laserstrahl von einem Laserstrahler 10 über einen Lichtmodulator 12 auf die Vorderseite eines Galvanospiegels 14 geworfen. Der Lichtmodulator 12 moduliert den Laserstrahl entsprechend den Druckbefehssignalen von einem Datenspeicher 16, wobei diese Signale die im Speicher 16 enthaltenen Druckdaten darstellen. Der so modulierte Laserstrahl wird dann auf den Galvanospiegel 14 geworfen. Der Datenspeicher 16 liefert die Druckbefehlssignale zum Lichtmodulator 12, wenn er ein noch zu beschreibendes Taktsignal empfängt. Der Laserstrahl wird durch den Galvanospiegel 14 reflektiert, um sich durch ein nicht dargestelltes optisches Aufzeichnungssystem auszubreiten und auf einem Aufzeichnungsträger 18 als optisches Bild aufgezeichnet zu werden.

Von einem Hilfs-Laserstrahler 20 wird ein Laserstrahl auf die rückseitige Spiegelfläche des Galvanospiegels 14 geworfen. Der Laserstrahl wird durch den Spiegel 14 reflektiert, um sich über einen Maßstab bzw. eine Skala 22 zu einem Lichtdetektor 26 auszubreiten. Der Maßstab bzw. die Skala 22 besteht hauptsächlich

030023/0777

aus einem undurchsichtigen Werkstoff und weist durchsichtige Abschnitte auf, die in Abtastrichtung auf gleiche Abstände verteilt sind. Der Lichtdetektor 26 greift damit die Laserstrahlen in regelmäßigen Abständen ab, solange die Abtastung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Wenn die Abtastung mit variierender Geschwindigkeit vor sich geht, greift der Detektor 26 die Laserstrahlen in unregelmäßigen (Zeit-)Abständen ab, wodurch das Ausmaß der Abtastgeschwindigkeitsänderung bestimmt werden kann. Bei jedesmaliger Feststellung eines Laserstrahls liefert der Detektor 26 ein Ausgangssignal. Die Ausgangssignale des Lichtdetektors 26 können somit als die oben erwähnten Taktsignale benutzt werden. Auf diese Weise können die im Speicher 16 enthaltenen Druckdaten in Synchronismus mit der Lichtabtastung auf dem Aufzeichnungsträger 18 aufgezeichnet werden.

Um den Galvanospiegel 14 in Schwingung zu versetzen, werden ihm von einem Treibersignalgenerator 30 über einen Treiberverstärker 28 mit dem Aufbau gemäß Fig. 2 Treiberspannungssignale zugeführt. Letztere werden einem Verstärker 34 eingegeben, dessen Ausgang an den Galvanospiegel 14 angeschlossen ist und dessen Ausgangsstrom zu seinem Eingang rückgekoppelt wird. Die Bewegung des Spiegels 14 kann somit den Treiberspannungssignalen genau folgen.

Im folgenden sind anhand der Figuren 3 bis 4B der Treibersignalgenerator 30 sowie ein Verfahren zur Ansteuerung des Galvanospiegels 14 beschrieben. Der Galvanospiegel 14 besitzt eine Resonanzfrequenz von beispielsweise 450 Hz. Ein Taktimpulsgenerator 36 liefert Taktimpulse mit einer Frequenz von 366 Hz. Diese Taktimpulse werden über monostabile Multivibratoren 38, 40 und 42 an die Setz- bzw. Stell-Klemme eines Flip-Flops 44 angelegt. Außerdem werden diese Impulse unmittelbar vom Taktimpulsgenerator 36 an eine Rückstellklemme des Flip-Flops 44 angelegt. Der Treibersignalgenerator 36 enthält weiterhin Konstant-

030023/0777

Stromquellen 46, 48, 50 und 52, die jeweils Signale von -3 V, 3 V, -10 V bzw. 2 V liefern und die mit dem Treiberverstärker 28 über Schalterelemente 54, 56, 58 bzw. 60 verbunden sind.

Die Schalterelemente 54 bis 60 nehmen an ihren Steuerklemmen die Ausgangssignale des Multivibrators 38, des Multivibrators 40, des Multivibrators 42 bzw. des Flip-Flops 44 ab. Wenn sein Eingangssignalpegel abfällt, liefert der Multivibrator 38 ein Ausgangssignal, das während einer Zeitspanne oder Periode Tl anliegt. Auf ähnliche Weise liefern die Multivibratoren 40 und 42 bei einem Abfall ihrer Eingangssignalpegel jeweils ein Ausgangssignal während einer Zeitspanne T2 bzw. ein Ausgangssignal während einer Zeitspanne T3. Im vorliegenden Fall betragen Tl = 0,60 ms, T2 = 1,31 ms und T3 = 0,33 ms. Das Flip-Flop 44 wird wirksam, wenn sein Eingangssignalpegel abfällt. Wenn der Taktimpulsgenerator 36 einen Taktimpuls erzeugt, wird das Flip-Flop 44 rückgestellt. Das Setzen dieses Flip-Flops erfolgt um 2,24 ms (Tl + T2 + T3) später, wenn der Ausgangssignalpegel des Multivibrators 42 (erneut) abfällt. Die Rückstellung des Flip-Flops erfolgt wiederum, wenn der Taktimpulsgenerator 36 den nächsten Taktimpuls erzeugt. Da der Taktimpuls ein Impuls von 366 Hz ist, beträgt seine Dauer T4 = 0,49 ms. Die Schalterelemente 54, 56, 58 und 60 werden somit nach Erzeugung eines Taktimpulses aufeinanderfolgend für 0,60 ms, 1,31 ms, 0,33 ms bzw. 0,49 ms durchgeschaltet. Infolgedessen wird der Treiberverstärker 28 während des Anliegens eines Taktimpulses mit einem Spannungssignal der Wellenform gemäß Fig. 4A gespeist. Am Verstärker 28 wird ein Strom zum Spannungssignal rückgekoppelt. Der durch die Ausgangsspannung des Verstärkers 28 angesteuerte Galvanospiegel 14 schwingt entsprechend der Kurve gemäß Fig. 4B .

Wie erwähnt, wird die Dauer eines Treibersignals in vier Perioden unterteilt, wobei das Treibersignal während dieser vier Perioden vier verschiedene Pegel besitzt. Auf diese Weise ist es möglich,

030023/0777

den Galvanospiegel mit einer Frequenz in Schwingung zu versetzen, die bis zu etwa 80 % seiner Resonanzfrequenz beträgt. Nach diesem Verfahren kann eine Lichtabtastvorrichtung mit einem solchen Galvanospiegel so angesteuert werden, daß sie ein Objekt bzw. einen Gegenstand mit hoher und konstanter Geschwindigkeit abtastet.

Im folgenden ist anhand der Figuren 5 bis 6B ein anderes Verfahren gemäß der Erfindung beschrieben. Fig. 5 veranschaulicht einen anderen Signalgenerator 30, bei dem ein Taktimpuls eines Taktimpulsgenerators 64 über zwei monostabile Multivibratoren 66 und 68 einem weiteren monostabilen Multivibrator 70 zugeführt wird. Wenn ihre Eingangssignalpegel abfallen, erzeugen die Multivibratoren ein Ausgangssignal während einer Periode Tl, ein Ausgangssignal während einer Periode T2 bzw. ein Ausgangssignal während einer Periode T3. Die Summe dieser Perioden Tl bis T3 ist kürzer als die Dauer des Taktimpulses vom Taktimpulsgenerator 64. Die Ausgangssignale der Multivibratoren 66 und 68 werden Integrationsschaltungen 72-1 bzw. 72-2 eingespeist, die bis auf den Unterschied identisch aufgebaut sind, daß ihre Stromquellen E entgegengesetzte Polaritäten besitzen. Bei Eingang eines Ausgangssignals vom Multivibrator 66 öffnen sich Integrationsschalter 74 , so daß die Integrationsschaltungen 72-1 und 72-2 zu arbeiten beginnen. Die Ausgangssignale dieser Schaltungen 72-1 und 72-2 werden über einen Verstärker 76 einem Treiberverstärker 28 zugeführt. Das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 72-1 ist ein Spannungssignal, dessen Pegel allmählich abfällt und welches ab der Lieferung eines Taktimpulses während der Periode Tl anliegt. Das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 72-2 ist ein Spannungssignal, dessen Pegel allmählich ansteigt und welches während der Periode T2 ab dem Ende der Periode Tl anliegt. Nach Ablauf der Periode T2 beginnt der Multivibrator 70 einen Steuerschalter 82 einer Konstantstromquelle 80 mit seinem Ausgangssignal zu speisen, das während der Periode T3

030023/0777

vorhanden ist. Während das Ausgangssignal des Multivibrators zum Steuerschalter 82 geliefert wird, erzeugt die Konstantstromquelle 80 fortlaufend ein Spannungssignal konstanten Pegels, der niedriger ist als der mittlere Pegel des allmählich abfallenden Spannungssignals von der Integrationsschaltung 72-1. Dieses konstante Spannungssigr.al wird außerdem dem Treiberverstärker 28 über den Verstärker 76 zugeführt. Weiterhin wird eine Ausgangsspannung einer weiteren Konstantspannungsquelle 84 über den Verstärker 76 an den Treiberverstärker 28 angelegt. Die Ausgangsspannung der Konstantspannungsquelle 84 ist niedriger als die mittlere Ausgangsspannung der Integrationsschaltung 72-2 und höher als die Ausgangsspannung der Konstantspannungsquelle 80. Infolgedessen empfängt der Treiberverstärker 28 während des Anliegens eines Taktimpulses ein Spannungssignal mit der Wellenform gemäß Fig. 6A.

Unter dem Einfluß des Treiberspannungssignals gemäß Fig. 6Λ wird der Galvanospiegel 14 auf die in Fig. 6B veranschaulichte Weise in Schwingung versetzt, so daß er die Abtastung mit hoher Leistung sowie hoher und konstanter Geschwindigkeit durchführt. Nach diesem Verfahren kann der Galvanospiegel 14 effektiv angesteuert werden, auch wenn Taktimpulse benutzt werden, deren Frequenz nahe bei der Resonanzfrequenz des Galvanospiegels 14 liegt. Um diese Tatsache zu belegen, wurde eine Lichtabtastvorrichtung mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 und mit einem Signalgenerator der Art gemäß Fig. 5 unter Verwendung eines Galvanospiegels mit einer Resonanzfrequenz von 1000 Hz hergestellt. Sodann wurden unter Verwendung von Taktimpulsen verschiedenerFrequenzen Treiberspannungssignale unterschiedlicher Frequenzen durch den Treiberspannungsgenerator erzeugt und an den Galvanospiegel angelegt. Die dabei ermittelten Ergebnisse sind in Fig. 7 veranschaulicht.

030023/0777

In Fig. 7 ist das Verhältnis der Frequenz f eines Treiberspannungssignals zur Resonanzfrequenz f (von 1000 Hz) des Galvanospiegels auf der X-Achse aufgetragen, während der Abtastwirkungsgrad EF (d.h. Abtastperiode bei konstanter Geschwindigkeit zur Abtastperiode während eines Zyklus) auf der Y-Achse aufgetragen ist. Auf der Y-Achse sind außerdem die Verhältnisse der Perioden Tl, T2, T3 und T4 zur Einzyklus-Abtastperiode aufgetragen.

Gemäß Fig. 7 beträgt der Abtastwirkungsgrad bzw. die Abtastleistung 70 %, wenn der Galvanospiegel mit einem Treiberspannungssignal angesteuert wird, dessen Frequenz 80 % der Resonanzfrequenz des Spiegels beträgt. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß das Spannungssignal, dessen Pegel während der Periode T2 allmählich ansteigt, nicht nur die Linearität der Sägezahnwellenkurve gemäß Fig. 6B verbessert, vielmehr kann durch dieses Signal sowie die anderen Spannungssignale, die in den Perioden Tl, T3 und T4 auftreten, die Linearität der Sägezahnwellenkurve gleichfalls verbessert werden.

Die Treibersignalspannung kann anstelle der Wellenformen gemäß Fig. 4A oder 6A auch die Wellenform gemäß Fig. 8A besitzen. Dieses Treiberspannungssignal wird durch das Zusammenwirken zwischen den Treibersignalgeneratoren gemäß Fig. 3 und Fig. 5 erzeugt. Allgemein gesagt, besitzt das Treiberspannungssignai eine dem Treibersignal gemäß Fig. 4A ähnelnde Wellenform. Es unterscheidet sich von diesem nur dadurch, daß sein Pegel während der Periode T2 allmählich ansteigt. Der mittlere Pegel während der Periode T2 ist höher als der konstante Pegel während der Periode T4, der seinerseits höher ist als der konstante Pegel während der Periode T3. Durch das Treiberspannungssignal gemäß Fig. 8A wird der Galvanospiegel 14 auf die durch die Kurve gemäß Fig. 8B veranschaulichte Weise angetrieben bzw. angesteuert. Unter dem Einfluß dieses Treiberspannungssignals

030023/0777

führt der Spiegel 14 eine wirksame Lichtabtastung durch, welche auch durch eine Sägezahi.wellenkurve mit guter Linearität wiedergegeben wird. Um diese Tatsache zu belegen, wurde eine Lichtabtastvorrichtung mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 und mit einem Signalgenerator in Form einer Kombination der Signalgeneratoren gemäß Fig. 3 und Fig. 5 sowie unter Verwendung eines Galvanospiegels mit einer Resonanzfrequenz von 1000 Hz gebaut. Sodann wurden unter Verwendung von Taktimpulsen unterschiedlicher Frequenzen Treiberspannungssignale verschiedener Frequenzen durch den Signalgenerator erzeugt und dem Galvanospiegel zugeführt. Die Ergebnisse dieses Versuchs finden sich in Fig. 9.

Die graphische Darstellung von Fig. 9 entspricht bezüglich der Verhältnisse und Parameter der Darstellung gemäß Fig. 7.

Wie aus Fig. 9 hervorgeht, beträgt der Abtastwirkungsgrad 60 %, wenn der Galvanospiegel durch ein Treiberspannungssignal angesteuert wird, dessen Frequenz 80 % der Resonanzfrequenz des Spiegels beträgt.

Wahlweise kann das Treiberspannungssignal die Wellenform gemäß Fig. 1OA besitzen. Dieses Treiberspannungssignal kann auf dieselbe Weise wie das Signal gemäß Fig. 4A erzeugt werden. Es unterscheidet sich von letzterem nur dadurch, daß sein Pegel während der Periode Tl allmählich abfällt. Aufgrund dieses Treiberspannungssignals kann der Galvanospiegel 14 eine wirkungsvolle Lichtabtastung gewährleisten, die auch durch die SMgezahnwellenkurve mit guter Linearität gemäß Fig. 1OB wiedergegeben wird.

Wie aus den Figuren 7 und 9 hervorgeht, wird ein höherer Abtastwirkungsgrad bzw. eine höhere Abtastleistung erzielt, wenn der Pegel des Spannungssignals während der Periode Tl allmählich abfällt, als dann, wenn dieser Pegel während der Periode Tl unverändert bleibt.

030023/0777

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Lichtabtastvorrichtung mit Galvanospiegel so ange**-<,uert, daß sie einen Gegenstand mit konstanter Geschwindigkeit mit Licht abzutasten vermag, auch wenn der Spiegel durch ein Treiberspannungssignal angesteuert wird, dessen Frequenz mehr als 35 % der Resonanzfrequenz des Spiegels beträgt.

Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die vorstehend offenbarten Einzelheiten beschränkt. Beispielsweise kann sich der Pegel des Treiberspannungssignals an Ubergangspunkten zwischen den Perioden Tl und T2, zwischen den Perioden T2 und T3 bzw. zwischen den Perioden T3 und T4 unregelmäßig ändern. Dieses Signal kann auch durch Kombination von zwei oder mehr Spannungssignalen mit gekrümmten Wellenformen gebildet sein, und es kann einen im wesentlichen konstanten Pegel oder aber einen allmählich ansteigenden oder abfallenden Pegel besitzen. Außerdem kann ein Galvanospiegel mit Treiberspannungssignalen angesteuert werden, welche den Wellenformen gemäß Fig. 6A, 8A und 1OA spiegelbildlich entgegengesetzt sind. In diesem Fall lenkt der Galvanospiegel einen Lichtstrahl in entgegengesetzter Richtung ab, wobei ein Objekt oder Gegenstand mit konstanter Geschwindigkeit abgetastet werden kann.

Anstelle des Treiberverstärkers gemäß Fig. 2 kann auch ein Treiberverstärker der Art gemäß Fig. 11 verwendet werden. Dabei werden die vom Treiberspannungsgenerator 30 gelieferten Treiberspannungssignale einem Verstärker 34 über ein Tiefpaßfilter 20 zugeführt, welches Frequenzkomponenten jedes Treiberspannungssignals ausfiltert, deren Frequenzen mehr als das Dreifache der Resonanzfrequenz des Galvanospiegels betragen. Aus praktischen Gründen kann nämlich der Galvanospiegel 14 nicht auf einer höheren Frequenz als seiner Resonanzfrequenz schwingen. Der Spiegel 14 schwingt, also wesentlich stabiler, wenn mittels des Tiefpaßfilters 32 überhohe Frequenzkomponenten aus den Treiberspannungssignalen ausgefiltert werden.

030023/0777

L e e r s e ι I e

Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Registered Representatives

before the

European Patent Office

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha

Möhlstraße 37 Kawasaki-shi , Japan D-8000 München 80

Tel: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkl d Telegramme ellipsoid

23. November 1979 SK-54P375-3

Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtabtastvorrichtung

Patentansprüche

Verfahren zur Ansteuerung einer Lichtabtastvorrichtung, die ein Objekt bzw. einen Gegenstand mit Licht nach Maßgabe von Spannungssignalen abtastet, die einer Treibereinrichtung während jedes aus vier Perioden bestehenden Zyklus geliefert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die vier der Treibereinrichtung gelieferten Spannungssignale in der ersten Periode einen vorbestimmten oder sich allmählich in der einen Richtung ändernden ersten Pegel, in der zweiten Periode einen vorbestimmten oder sich allmählich in einer zweiten Richtung ändernden zweiten Pegel, in der dritten Periode einen vorbestimmten dritten Pegel und in der vierten Periode einen vorbestimmten vierten Pegel besitzen, daß der erste Pegel oder der mittlere Pegel des während der ersten Periode gelieferten Signals zwischen dem dritten Pegel und dem zweiten oder mittleren Pegel des

030023/0777

während der zweiten Periode gelieferten Signals liegt und daß der vierte Pegel zwischen dem ersten oder mittleren Pegel des während der ersten Periode gelieferten Signals und dem zweiten oder mittleren Pegel des während der zweiten Periode gelieferten Signals liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Spannungssignale der Treibereinrichtung wiederholt mit Frequenzen zugeführt werden, die höher sind als die Hälfte der Resonanzfrequenz der Lichtabtastvorrichtung.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Spannungssignal der Treibereinrichtung über ein Tiefpaßfilter geliefert wird, welches Signalanteile durchläßt, deren Frequenz unter der Resonanzfrequenz der Vorrichtung liegt.

030023/0777