DE3142543A1

DE3142543A1 - Lichtstrahl-modulations-/ablenkungssystem

Info

Publication number: DE3142543A1
Application number: DE19813142543
Authority: DE
Inventors: Shigeo Aska Saitama Harada
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1981-10-27
Publication date: 1982-06-24
Also published as: DE3142543C2; JPS5779765A; JPS6117188B2; US4383278A

Description

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Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungs-

system
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Beschreibung

Diese Erfindung betrifft ein einen Lichtstrahl modulierendes bzw. ablenkendes System, welches verwendet wird, um Information durch Abtasten einer Abtastfläche mittels eines Lichtstrahles wie etwa eines Laserstrahles aufzuzeichnen und abzulesen, und insbesondere auf ein Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystem, welches mindestens eine Lichtquelle aufweist (Halbleiterlaser, lichtabstrahlende Diode oder dgl.), welche an einem rotierenden Körper angebracht ist und gleichzeitig sowohl die Modulation als auch die Ablenkung des Lichtstrahles durchführt, welche von der

Lichtquelle abgegeben wird, die gemeinsam mit dem rotierenden Körper umläuft, wobei die Lichtquelle durch die Drehung des rotierenden Körpers abgelenkt wird und gleichzeitig mittels des AnsteuerungsStroms für die Lichtquelle moduliert wird.

Eine Laserquelle kann einen Lichtstrahl erzeugen, der eine hohe räumliche Interferenz und eine hohe Spektrallinienausstrahlung aufweist, die nicht mit anderen Arten von

Lichtquellen erhalten werden können. Dank dieses Vorzugs sind Laserquellen für viele optische Ablese- und Aufzeichnungssysteme verwendet. Beispielsweise werden Laserquellen verwendet, um Systeme abzulesen, wie etwa laksimileübertrager, automatische Ableseeinrichtungen für Etiketten-Strichcodes und Filmfehler- bzw. Schichtfehler-Meßfühler. Die Laserquellen werden auch für Aufzeichnungssysteme verwendet, wie etwa bei Video-Plattenauf Zeichnern und !Eaksimileempfängern. In der Vergangenheit verwandten auf Lasern beruhende Systeme hauptsächlich Laser wie Helium-Neonlaser, Helium-Cadmiumlaser und Argonlaser. Allerdings sind die Gas-Laserquellen an sich in der Abmessung groß. Ferner erfordern sie zusätzliche Licht-Abtasteinrichtungen und Licht-Modulationseinrichtungen zum Ablenken und Modulieren des Lichtstrahles während der Abtastung mit dem Lichtstrahl. Demzufolge sind derartige Systeme, die Gaslaser verwenden, allgemein in der Abmessung groß und teuer. Somit kamen kürzlich Halbleiter-Lasersysteme, die klein sind und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, in zunehmend weitere Verwendung. Ein Beispiel eines derartigen Systems ist jenes, das in der japanischen Patentanmeldung Nr. 54 (1979)-84224 geoffenbart ist, in welcher eine Halbleiter-Laserquelle zur Bildung linearer Abtastlinien gedreht wird.

Das Halbleiterlaser-Abtastsystem, das in dieser japanischen Patentanmeldung beschrieben ist, ist in der Abmessung klein und ist billig. Es kann den Lichtstrahl modulieren und ablenken, ohne zusätzliche Einrichtungen zu erfordern. Bei diesem System wird eine elektrische Leistung der rotieren-

den Lichtquelle durch Verwendung von Bürsten zugeführt.

Allerdings werden Halbleiter-Laserquellen leicht durch elektrische Schocks beschädigt und brechen infolge des elektrischen Rauschens zusammen, das durch die Bürsten verursacht wird. Dieses herkömmliche System ist also dahingehend nachteilig, daß es nicht für lange Zeiträume verwendet werden kann, wegen der Abnutzung der Bürsten.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lichtstrahl-

Modulations-ZAblenkungssystem zu finden, welches die Nachteile der obenbeschriebenen, nerKOmmlichen Lasersysteme ausräumen kann.

Die vorliegende Erfindung liefert ein Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystem, welches eine Primärspule umfaßt, die an einer festen Unterlage angebracht ist, sowie eine Sekundärspule, die an einem rotierenden Körper befestigt ist, der mit einer Lichtquelle versehen ist, wobei ein Hochfrequenzsignal, auf das ein bestimmtes Licht modulierendes Signal aufmoduliert ist, der Pr märspule zugeführt wird und elektrischer Strom, der zum Betätigen der Lichtquelle erforderlich ist und der durch das Licht-Modulationssignal moduliert ist, der drehbaren Sekundärspule durch die kontaktfreie elektro-magnetische Koppelung von Primär— und Sekundärspule zugeführt wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Modalations-/Ablenkungssystems ist eine Vielzahl von Lichtquellen am rotierenden Körper angebracht, wobei die Pri- · märspule mit derselben Anzahl resonanter Kreise versehen ist wie jene "der Lichtquellen, jeder der resonanten Kreise eine unterschiedliche Resonanzfrequenz aufweist, jede Sekundärspule ebenfalls mit derselben Anzahl der resontanten Kreise versehen ist, welche dieselben Resonanzfrequenzen wie jene der resonanten Kreise der Primärspule aufweisen, wobei die Intensität des Lichts von jeder Lichtquelle unabhängig von den anderen Lichtquellen moduliert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Modulations-zAblenkungssystem wird das Ziel der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß man elektrischen Strom dem rotierenden Körper, der mit einer Lichtquelle versehen ist, wie etwa einem Halbleiterlaser, zuführt, ohne irgendeine Einrichtung zu verwenden, die einen Kontakt mit dem rotierenden Körper herstellt. Das erfindungsgemäße Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystcm ist nämlich dadurch gekennzeichnet, daß es den elektrischen Strom dem rotierenden

Körper durch Verwendung der festen Primärspule und der drehbaren Sekundärspule zuführt, welche zwischeneinander eine elektro-magnetische Koppelung aufrechterhalten können, und zwar selbst während der Drehung der drehbaren Sekundarspule. Die Primärspule ist an der festen Unterlage des Systems angebracht, und die Sekundärspule ist am rotierenden Körper befestigt, an welchem die Lichtquelle angeordnet ist.

Bei dem obenbeschriebenen Liehtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung treten keine Stromstöße auf, weil der elektrische Strom kontaktfrei zugeführt wird. Ferner ist der rotierende Körper bei diesem System im Gewicht leicht, da die hieran befestigten Komponenten leicht sind. Deshalb kann der rotierende Körper mit einem Motor mit niedriger Leistung betrieben werden.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Modulations-ZAblenkungssystem (modulating/deflecting system),

Fig. 2 eine teilweise geschnitte Ansicht des erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystems,

Fig. Δ ein -elektrisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Systems,

Fig. 4A bis 4E jeweils ein Wellendiagramm, welche die Verarbeitung der Lichtmodulationssignale im erfindungsgemäßen System erläutern, und

Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild des erfindungsgemäßen Systems, wobei eine Vielzahl von Lichtquellen vorge-

, . .
. sehen ist.

Es wird.nun die vorliegende Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Es wird nun auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in welchen ein Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystem gezeigt ist, wobei Halbleiterlaserquellen 1 an einem rotierenden Körper 2 angebracht sind. Der rotierende Körper.2 ist an einer

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Welle b eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Motors befestigt und dreht sich gemeinsam mit dem Motor 4. Die rotierende Welle 5 ist aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt. Wenn sich der rotierende Körper 2 dreht, dann tasten Laserstrahlen 1', die von Halbleiterlaserquellen 1(1a, 1b, 1c und Id) emittiert werden, eine Abtastfläche in der Richtung a -» b ab. Der rotierende Körper 2 ist beispielsweise von einem Hohlkörper gebildet und ist in seinem Inneren mit einer gedruckten Schaltung 7 versehen. Diese gedruckte Schaltung 7 umfaßt Schwingkreise, Gleichrichtungs-/Glättungsschaltungen und dergleichen.

Zwischen dem rotierenden Körper 2 und der rotierenden Welle 5 sind eine Primärspule 3 und eine Sekundärspule 6 angeordnet. Die Primärspule 3 ist an der ortsfesten Unterlage befestigt. Die Sekundärspule 6 ist an der rotierenden Welle 5 und am rotierenden Körper 2 derart befestigt, daß sie sich hiermit dreht. Die feste Primärspule 3 weist einen geringen Abstand gegenüber der rotierenden Sekundärspule auf/ so daß sich die erstgenannte nicht mit der letztgenannten drehen kann.

Ein Verfahren zum Modulieren des Lichtstrahls im Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystem der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, wird unten unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläutert.

Fig. 3 ist ein elektrisches Schaltbild, und die Fig. 4A bis 4E sind Wellenformdiagramme für die Schaltung, die in Fig. 3 gezeigt ist. In den Fig. 4A bis 4E zeigt die horizontale Achse die Zeit und. die vertikale Achse den relativen Stromwert.

Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen; ein Hochfrequenzoszillator G liefert ein Signal, wie es in Fig. 4A gezeigt ist. Wenn ein Modulationssignal f, wie es in Fig. 4B gezeigt ist, dem Hochfrequenzoszxllator G zugeführt wird, dann wird dessen Ausgang zu einem Signal moduliert, wie es

in Fig. 4C gezeigt ist. Dieses modulierte Signal wird der ortsfesten Primärspule 3 über einen Kondensator C1 zugeführt, der in Fig. 3 gezeigt ist. Die ortsfeste Primärspule 3 und der Kondensator C1 sind vorher derart eingestellt, daß sie dieselbe Eigenschwingungsfrequenz wie jene Frequenz des Hochfrequenzsignales aufweisen _T welches vom Hochfrequenzoszillator G abgegeben wird. Diese Einstellung wird durchgeführt, um eine wirksame Leistungsübertragung zu erzielen. Durch die rotierende Sekundärspule 6 wird das Signal, das die in Fig. 4C gezeigte Wellenform aufweist, durch das Hochfrequenzsignal induziert, das durch die Primärspule 3 fließt. Die Sekundärspule 6 und ein Kondensator C2 sind vorher derart eingestellt, daß sie dieselbe Eigenschwingungsfrequenz aufweisen wie die obengenannte Frequenz des Hochfrequenζsignales. Durch diese Einstellung kann die elektrische Leistung, die durch die Sekundärspule 6 induziert wird, wirksam entnommen werden. Die elektromotorische Kraft, die erhalten wird, wird zu einem Signal gleichgerichtet, wie es in Fig. 4D gezeigt ist, und zwar durch eine Gleichrichterschaltung, die aus Dioden D besteht. Dieses gleichgerichtete Signal wird dann von der Hochfrequenzkomponente durch einen Kondensator 3 abgetrennt. Auf diese Weise wird ein Signal, wie es in Fig. 4E gezeigt wird, der Halbleiterlaserquelle 1 zugeführt. Demzufolge emittiert die Halbleiterlaserquelle 1 Licht mit einer Intensität, welche dem modulierenden Signal f entspricht. Die obenbeschriebenen Komponenten sind in der gedruckten Schaltung bzw. Schaltungsplatte 7 angeordnet.

Es wurde ein Experiment durchgeführt, unter. Verwendung des Lichtstrahl-Modulations-ZAblehkungssystems, das in Fig. 3 gezeigt ist. Die Primärspule 3 und die Sekundärspule 6 mit Induktionswerten von 0,1 bis 0,2 μΗ hatten einen gegenseitigen Abstand von etwa 0,5 mm. Ein Hochfrequenz signal-.mit einer Frequenz von 100 bis 200 MHz wurde vom Hochfrequenzoszillator G abgegeben. Die Frequenz des modulierenden Signales f wurde auf 1 bis 10 MHz angesetzt. Die Kondensatoren C1 und C2 hatten.eine Kapazität

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von 10 bis 20 pF.~ Bei diesem Experiment wurde eine elektrische. Leistung von 0,7 Watt dem System zugeführt, und ungefähr 0,14 Watt (etwa 20% der zugeführten Leistung) wurden auf die Halbleiterlaserquelle 1 übertragen.

Das erfindungsgemäße System wurde oben unter Bezugnahme auf Amplitudenmodulation erläutert. Es ist allerdings auch möglich, Frequenzmodulation durchzuführen, Impulscodemodulation oder dergleichen, indem man die demodulierende Schaltung ändert.

Ein Verfahren zum Antreiben einer Vielzahl von Lichtquellen wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert. In Fig. 5 bezeichnen die Bezugszeichen f 1, f2, f3 und f4 Signale zum Modulieren des Lichts aus Lichtquellen 1a, 1b, 1c bzw. Id. Die modulierenden Signale fi bis f4 werden Hochfrequenzoszillatoren G1 bis G4 entsprechend zugeführt. Die Ausgänge aus den Hochfrequenzoszillatoren G1 bis G4 werden in die ortsfeste Primärspule 3 eingeleitet, welche derart eingestellt wurde, daß sie die Eigenschwingungskreise herstellt, die auf die jeweiligen Frequenzen der Hochfrequenzoszillatoren G 1 bis G4 abgestimmt sind. Wie oben beschrieben, ist die rotierende Sekundärspule 6 elektro-magnetisch mit der ortsfesten Primärspule 3 gekoppelt. Deshalb kann eine elektromotorische Kraft bei den obengenannten Frequenzen durch die drehbare Sekundärspule 6 induziert und auf die resonanten Schaltungen F1 bis F4 jeweils aufgebracht werden. Die resonante Schaltung F1 ist auf die Frequenz des Hochfrequenzoszillators G1 abgestimmt und liefert

³^ das Signal f1. In ähnlicher Weise geschieht dies bei den Schwingkreisen F2 bis F4 und den Ansgängssignalen f2 bis f4. Diese Signale f1 bis f4 werden jeweils den Halbleiterlaserquellen 1a, 1b, 1c und 1d zugeführt. Auf diese Weise kann die Lichtintensität aus jeder der Halbleiterlaserquellen 1a, 1b, 1c und 1d unabhängig moduliert werden.

Mit dem obenerwähnten, erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystem kann das strommodulierte Signal

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der Laserquelle durch Verwendung einer Kombination aus der ortsfesten Primärspule und der drehbaren Sekundärspule zugeführt werden, ohne daß man irgendeine Kontakteinrichtung verwendet. Dementsprechend weidt das erfindungsgemäße Sy stem eine größere Lebensdauer als herkömmliche Systeme auf, bei welchen Bürsten zur Stromzufuhr verwendet werden. Ferner erzeugt das erfindungsgemäße System keine Stromstöße , die die Halbleiterlaserquellen beschädigen können. Zusätzlich kann das erfindungsgemäße System kompakt aufgebaut werden und kann mit einem Motor mit niedrigerer Antriebsleistung betrieben werden, als dies beim herkömmlichen System möglich ist, das einen auf einem Generator beruhenden Stromzuführungsmechanismus aufweist. Das System der vorliegenden Erfindung ist auch dahingehend vorteilhaft, daß die elektrische Einstellung der Teile hiervon selbst dann durchgeführt werden kann, wenn sich der rotierende Körper in Ruhe befindet.

Außerdem können bei dem erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Modulations-/Ablenkungssystem die Lichtstrahlen einer Vielzahl von Lichtquellen, die am rotierenden Körper angeordnet sind, mühelos unabhängig voneinander moduliert werden.

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Claims

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Lichtstrahl-Modulations-ZAblenkungs-

system

Ansprüche

1J,¹ Lichtstrahl-Modulations-ZAblenkungssystem, 2g gekennzeichnet durch einen Primärspule (3), die an einer festen Unterlage angebracht ist, und eine Sekundärspule (6), die an einem rotiereden Körper (2) befestigt ist, der mit einer Lichtquelle (1) versehen ist, wobei ein Hochfrequenzsignal, das mit einem bestimmten lichtmodulierenden Signal moduliert ist, der Primärspule zugeführt wird/ und der elektrische Strom, der zum Erregen der Lichtquelle erforderlich ist. und der mit dem lichtmodulierenden Signal moduliert ist, der drehbaren Sekundärspule über eine kontaktfreie elektromagnetische Koppelung von Primär- und Sekundärspule zugeführt wird.
2. Lichtstrahl-Modulations-ZAblcnkungssystom nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von

Lichtquellen (1a bis 1d) am rotierenden Körper (2) angebracht ist, die Primärspule (3) mit derselben Anzahl von Schwingkreisen versehen ist wie jene der Lichtquellen, jeder der Schwingkreise eine unterschiedliche Eigenfrequenz aufweist, die Sekundärspule (6) ebenfalls mit derselben Anzahl an Schwingkreisen versehen ist, die dieselben Eigenschwingungsfrequenzen aufweisen wie jene Schwingkreise der Primärspule und hierdurch die Intensität des Lichtes von jeder Lichtquelle unabhängig von den anderen Lichtquellen moduliert wird.