DE3807659C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine computergesteuerte Laser-Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Anordnung zur Einschaltung des Laser-Aufzeichnungsstrahles (S ₁) am Zeilenbeginn eines Aufzeichnungsblattes (F), wobei die Aufzeichnungsvorrichtung einen Laser (L), eine diesem nachgeschaltete Linse (L ₁), in deren Brennebene ein akusto-optischer Modulator (AOM), durch welchen der Aufzeichnungsstrahl (S ₁) entsprechend der gewünschten Aufzeichnung moduliert wird, angeordnet ist, ein te­ leskopisches Linsensystem (L ₂) und einen Polygonspie­ gel (A _x ) zur Ablenkung des Aufzeichnungsstrah­ les (S ₁) in Zeilenrichtung (x), sowie nach diesem ein weiteres Teleskopsystem (Relaylenssystem L ₃) und zwi­ schen letzterem und der Aufzeichnungsebene (F) eine Ab­ bildungslinse (L ₄) aufweist und wobei als Aufzeich­ nungsstrahl (S ₁) der im Modulator (AOM) erzeugte, mo­ dulierte Strahl erster Beugungsordnung dient.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art mit einem Po­ lygonspiegel als Zeilenablenkmodul sind allgemein ge­ läufig. Die Ablenkung des Aufzeichnungs-Laserstrahles senkrecht zur Zeilenrichtung x, also in y-Richtung, er­ folgt beispielsweise über einen Schwingspiegel. Dabei muß der Aufzeichnungsbeginn am jeweils auf dem Auf­ zeichnungsblatt vorgegebenen Zeilenanfang besonders ge­ steuert werden. Die geläufigste Anordnung hierfür ar­ beitet derart, daß bei ausgeschaltetem Aufzeichnungsla­ ser der Strahl eines Hilfslasers, dem Polygonspiegel und dem Aufzeichnungslaserstrahl genau zugeordnet, pa­ rallel zum Aufzeichnungslaserstrahl geführt wird. Der Hilfslaserstrahl läuft anschließend im Flächenscan über eine Platte mit aufgebrachtem optischem Gitter, dessen Gitterstriche in vertikaler Richtung (y-Richtung) ver­ laufen. Die durch dieses Gitter induzierte Intensitäts­ modulation des Hilfslaserstrahles wird über einen außerhalb des Strahlenganges des Aufzeichnungslaser­ strahles angeordneten Fotodetektor in ein elektroni­ sches Steuersignal umgewandelt. Der Fotodetektor ist so angeordnet, daß der Polygonspiegel gerade die Stellung einnimmt, in der der Aufzeichnungslaserstrahl auf den Zeilenanfang am Aufzeichnungsträger gelenkt wird, wenn der Hilfslaserstrahl vom Fotodetektor erfaßt wird und das Einschaltsignal für den Aufzeichnungslaserstrahl erzeugt. Gegebenenfalls können noch Zeitverzögerungsglieder zwi­ schen dem Fotodetektor und der Einschaltelektronik für den Aufzeichnungslaserstrahl vorgesehen sein. Diese häufig gebrauchte Anordnung für den Aufzeichnungsbeginn am jeweiligen Zeilenanfang ist wegen der Notwendigkeit eines Hilfslasers und der zusätzlichen Gitterplatte aufwendig.

Durch die US-PS 43 37 994 ist eine ähnliche Laserauf­ zeichnungsvorrichtung bekanntgeworden, bei der jedoch anstelle eines Polygonspiegels als Zeilenablenkmodul (in x-Richtung) eine Hologondisc verwendet wird. Im Strahlengang des Aufzeichnungslaserstrahles ist nach der Hologondisc ein Spiegel an einer Stelle angeordnet, an der der Aufzeichnungslaserstrahl darauf trifft, wenn er noch nicht in den Bereich des Aufzeichnungsblattes gelenkt wird. Hinter dem einen Hilfsstrahlengang ab­ zweigenden Spiegel ist ein Fotodetektor angeordnet, der dem Laser bzw. dessen Steuervorrichtung Steuersignale zuleitet. Beim Auftreffen des Laserstrahles auf den Spiegel wird der Laserstrahl zunächst abgeschaltet, während sich die Hologondisc weiterdreht. Mittels eines Zeitsteuergliedes wird der Laserstrahl dann nach einer bestimmten Zeit wieder eingeschaltet. Diese Zeitspanne ist so bestimmt, daß die Hologondisc sich gerade um einen solchen Betrag weiterdreht, daß der wieder einge­ schaltete Laserstrahl auf den Zeilenanfang des Auf­ zeichnungsblattes fällt. Diese Anordnung ist nicht für Laseraufzeichnungsvorrichtungen brauchbar, die mit einem Polygonspiegel ausgestattet sind, weil hierbei die bei Polygonspiegeln auftretenden Fehler der Poly­ gonfacetten oder geringfügige Schlagfehler bei der Dre­ hung des Polygonspiegels bezüglich des jeweiligen Zei­ lenanfanges nicht ausgeglichen werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art einfacher und teilesparender auszugestalten und dabei trotz der Ein­ fachheit als Zeilenablenkmodul in x-Richtung weiterhin einen Polygonspiegel verwenden zu können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Haupt­ anspruchs. Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Un­ teransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung beispielhaft näher erläu­ tert.

Die einzige Figur zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die von einem Laser L (Gaslaser, Festkörperlaser) emit­ tierte Strahlung wird mit Hilfe einer Linse L ₁ in einen akusto-optischen Modulator AOM fokussiert. Durch eine am Modulatorkristall angelegte Hochfrequenzspan­ nung wird eine laufende Ultraschallwelle im Modulator­ kristall erzeugt, die eine periodische Brechungsindex­ variation induziert (sog. Phasengitter). An diesem Pha­ sengitter wird ein Teil eines einfallenden Laserstrah­ les gebeugt, d. h. aus der ursprünglichen Ausbreitungs­ richtung abgelenkt. Wird die angelegte Hochfrequenz mit der zu übertragenden Datenrate moduliert, so tritt der Beugungseffekt ebenfalls mit dieser Datenrate auf. Ver­ wendet man im nachfolgenden optischen System nur den abgelenkten Anteil des in den Modulator AOM einfallen­ den Laserstrahles (sog. erste Ordnung) zum Schreiben (Belichten), so erhält man einen Strahl S ₁, dessen Intensität mit der Datenrate moduliert ist. Die An­ stiegszeit der durch die Intensitätsmodulation erzeug­ ten Laserstrahlimpulse ist proportional zur Größe des Laserstrahldurchmessers im Modulatorkristall, weshalb in der Regel eine Fokussierung in den Modulator AOM durch die Linse L ₁ notwendig wird.

Bei dem hier beschriebenen Laserscanaufbau werden im folgenden sowohl der modulierte Schreibstrahl S ₁ (er­ ste Beugungsordnung des AOM-Kristalls) als auch der nichtmodulierte Anteil S ₂ (0-te Ordnung des AOM-Kri­ stalls) verwendet. Durch den bei der Beugung auftreten­ den Ablenkwinkel (einige mrad) sind beide Strahlen S ₁ und S ₂ räumlich getrennt. Der nichtmodulierte Hilfs­ strahl S ₂ ist im Gegensatz zum eigentlichen Schreib­ strahl immer eingeschaltet und wird im folgenden für die Detektion des Zeilenanfangs verwendet. Dieses Ver­ fahren bietet sich dann an, wenn bei leistungsbegrenz­ tem Betrieb (d. h. die zur Verfügung stehende Laseraus­ gangsleistung wird aus Empfindlichkeitsgründen des zu beschreibenden Materials voll benötigt) keine Abspal­ tung von Laserleistung direkt nach der Laserquelle (z. B. durch eine Glasplatte) zur Erzeugung des Hilfs­ strahls möglich ist. Die Abspaltung des Hilfsstrahles nach der Laserquelle würde nämlich zu einer dreifachen Aufspaltung führen, wobei die ohnehin anfallende 0-te Ordnung ungenutzt bliebe.

Nach Verlassen des Modulators AOM wird die zum Schrei­ ben verwendete erste Ordnung des Laserstrahles S ₁ durch ein Teleskopsystem L ₂ aufgeweitet und parallel gemacht. Die Aufweitung dient dabei der Erzeugung eines Laserstrahldurchmessers, mit dem später der gewünschte Spotdurchmesser in der Bildebene erzeugt werden kann.

Durch eine Prismen- oder Spiegelanordnung P wird auch der Hilfsstrahl S ₂ durch das Teleskopsystem L ₂ ge­ führt und auf dem nachfolgenden x-Ablenkelement, näm­ lich dem Polygonspiegel A _x , mit dem Schreibstrahl S ₁ zur Deckung gebracht. Letzteres dient dazu, etwai­ ge Ablenkwinkelinhomogenitäten zwischen Schreib- und Hilfsstrahl S ₁ und S ₂, bedingt durch Flächenuneben­ heiten der Polygonfacetten zu verhindern. Danach läuft der Hilfsstrahl S ₂ infolge seines anderen Einfalls­ winkels wieder in der y-Ebene weg.

Hinter dem Polygonspiegel A _x befindet sich ein zwei­ tes Teleskopsystem L ₃ (sog. Relaylens-System), das die Aufgabe hat, den auf dem ersten Scanelement A _x ruhenden Eingangsstrahl S ₁ von diesem Scanele­ ment A _x aus wieder auf einen ruhenden Punkt abzubil­ den. Dieser ist der Brennpunkt der zweiten Linse des zweiten Teleskopsystems L ₃. In der hierdurch beding­ ten Brennebene kann dann ggf. das y-Ablenkelement (z. B. Schwingspiegel A _y ) placiert werden. Zusätzlich kann durch geeignete Wahl des Aufweitungsverhältnisses des Relaylens-Systems L ₃ die Scanwinkelbelastung auf der abbildenden Linse L ₄ sowie die Eingangsspotgröße auf dem ersten Scanelement A _x genügend klein gehalten werden. Als letztes optisches Element folgt dann, ggf. nach dem zweiten Scanelement, die abbildende Lin­ se L ₄, die den scannenden Eingangsstrahl S ₁ auf die Filmebene F fokussiert.

Bei einem Zweiachsen-Scansystem erfolgt sowohl die x- als auch die y-Ablenkung des Laserstrahles über Scanelemente, d. h. es kann bei feststehender Filmbühne belichtet werden. Dies ist bei kleinen Formaten, bei denen die Spotplaciergenauigkeiten im 1 bzw. 2 µm-Be­ reich liegen, von Vorteil gegenüber einer entsprechen­ den y-Bewegung der Filmbühne, insbesondere wenn zu­ sätzlich hohe Geschwindigkeiten erforderlich sind.

Zur Bestimmung des Aufzeichnungsbeginns am Zeilenanfang kann bei zweidimensionaler Aufzeichnung bei feststehen­ der Filmbühne keine Fotozelle in der Bildebene placiert werden, da der Strahl S ₁ dabei auch in y-Richtung ab­ gelenkt wird. Auch bei Strahlablenkung nur in x-Rich­ tung bei Mikrofilmanwendung ergäben sich entsprechende Platzprobleme für die Aufstellung der Fotozelle wegen der geringen Bildformatgröße von nur etwa 7 mm × 5 mm.

In diesen Fällen wird gemäß dem gezeigten Beispiel die Erzeugung des Zeilenanfangssignals wie folgt gelöst:
Die Bestimmung des Schreibzeilenanfangs wird über ein Signal eines Fotodetektors D, der in der Brennebene nach der ersten Relaylinse angeordnet ist, bewirkt. Da­ zu werden der Schreib- und der Hilfsstrahl S ₁ und S ₂ nach Reflexion am Polygonspiegel A _x in einem Winkel auseinander geführt und dadurch wieder vertikal getrennt, um die räumliche Positionierung des Fotode­ tektors D zu erleichtern. Durch die Positionierung des Fotodetektors D in der bildseitigen Brennebene der er­ sten Relaylinse wird erreicht, daß der Hilfsstrahl S ₂ immer beim gleichen Polygondrehwinkel detektiert wird, unabhängig von der räumlichen Entfernung der Polygon­ facette von der Relaylinse, d. h. unabhängig von Poly­ gonradialschlag und radialer Ortsschwankung des Strahl­ auftreffpunktes auf der Polygonfacette bei der Drehbe­ wegung. Da die Position des Schreibstrahles S ₁ auf der Filmbühne bei einem Relaylenssystem nur vom Dreh­ winkel des Polygonspiegels A _x abhängt, erfolgt der Schreibbeginn immer an der gleichen horizontalen Posi­ tion ohne zusätzlich erforderliche elektronische Kor­ rektur. Der elektronische Aufbau sieht zwischen Fotode­ tektorsignal und Modulator-Eingang eine konstante Zeit­ verzögerungsschaltung T vor, die den festen Zeitunter­ schied zwischen der Detektion des Hilfsstrahles S ₂ durch den Fotodetektor D und dem gewünschten Schreibbe­ ginn des Schreibstrahles S ₁ auf der Filmbühne F aus­ gleicht. Die einzustellende Zeitverzögerung hängt dabei von der jeweils gewählten räumlichen Position des Foto­ detektors ab. Wenn der Hilfsstrahl S ₂ ständig einge­ schaltet und nicht nach Zeilenbeginn schon im Modulator abgeschaltet wird, ist es notwendig, neben dem Fotode­ tektor D oberhalb des Aufzeichnungsstrahlenganges S ₁ eine Blende B für den Hilfsstrahl S ₂ anzuordnen, da­ mit dieser beim Weiterdrehen des Polygonspiegels A _x und Drehung des Schwingspiegels A _y nicht auf das Auf­ zeichnungsblatt F gelangen kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß einerseits kein zusätzlicher Hilfslaser erforderlich ist und andererseits trotz Verwendung eines Hilfsstrah­ les S ₂ zur Bestimmung des Zeilenanfanges keine Schwä­ chung des Aufzeichnungsstrahles S ₁ stattfindet, weil der Hilfsstrahl S ₂ bei der Modulation des Schreib­ strahles S ₁ ohnehin abgespaltet wird.

Claims (5)

1. Computergesteuerte Laser-Aufzeichnungsvorrich­ tung mit einer Anordnung zur Einschaltung eines Laser-Aufzeichnungsstrahles (S ₁) am Zeilenbe­ ginn eines Aufzeichnungsblattes (F), wobei die Aufzeichnungsvorrichtung einen Laser (L), eine diesem nachgeschaltete Linse (L ₁), in deren Brennebene ein akusto-optischer Modulator (AOM), durch welchen der Aufzeichnungs­ strahl (S ₁) entsprechend der gewünschten Auf­ zeichnung moduliert wird, angeordnet ist, ein teleskopisches Linsensystem (L ₂) und einen Polygonspiegel (A _x ) zur Ablenkung des Auf­ zeichnungsstrahles (S ₁) in Zeilenrich­ tung (x), sowie nach diesem ein weiteres Te­ leskopsystem (Relaylenssystem L ₃) und zwi­ schen letzterem und der Aufzeichnungsebene (F) eine Abbildungslinse (L ₄) aufweist und wobei als Aufzeichnungsstrahl (S ₁) der im Modulator (AOM) erzeugte, modulierte Strahl erster Beu­ gungsordnung dient, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Modulator (AOM) erzeugter, unmodulierter Beugungsstrahl 0-ter Ordnung (S ₂), der in zur Zeilenrichtung (x) senkrechter Richtung (y) vom Aufzeichnungsstrahl (S ₁) abgelenkt wird, als Hilfsstrahl (S ₂) für die Bestimmung des Zei­ lenanfangs dient, daß der Hilfsstrahl (S ₂) mittels eines Prismen- oder Spiegelsystems (P) durch das erste teleskopische System (L ₂) hindurch auf dieselbe Stelle des Polygonspie­ gels (A _x ) gelenkt wird, auf die der Aufzeich­ nungsstrahl (S ₁) auftrifft, so daß der Hilfs­ strahl (S ₂) auf dem Polygonspiegel (A _x ) den Aufzeichnungsstrahl (S ₁) kreuzt, daß zwischen der ersten und der zweiten Linse des weiteren Teleskopsystems (L ₃) im Weg des Hilfsstrah­ les (S ₂) ein Fotodetektor (D) an einer Stelle angeordnet ist, die einer Stellung des Auf­ zeichnungsstrahles (S ₁) zugeordnet ist, in der dieser am oder kurz vor dem Zeilenanfang auf dem Aufzeichnungsblatt (F) auftreffen wür­ de, und daß beim Auftreffen des Hilfsstrah­ les (S ₂) auf dem Fotodetektor (D) durch letz­ teren ein Signal zur Einschaltung bzw. Modula­ tion des Aufzeichnungsstrahles (S ₁) an den Modulator (AOM) abgegeben wird.

2. Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Fotodetektors (D) an einer Stelle, die einer Stel­ lung des Aufzeichnungsstrahles (S ₁) kurz vor dem Zeilenanfang auf dem Aufzeichnungsblatt (F) entspricht, ein Zeitverschiebungsglied (T) vorgesehen ist, durch welches die Einschaltung der Modulation des Aufzeichnungsstrahles (S ₁) entsprechend der Differenz der Lage des Aufzeichnungsstrah­ les (S ₁) gegenüber dem Zeilenanfang bei Auf­ treffen des Hilfsstrahles (S ₂) auf den Foto­ detektor (D) verzögert wird.

3. Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotodetektor (D) in der Brennebene der er­ sten Linse des weiteren Teleskopsystems (L ₃) angeordnet ist.

4. Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennebene des weiteren Teleskopsy­ stems (L ₃) ein weiteres Ablenkelement (A _y ) zur Ablenkung des Aufzeichnungsstrahles (S ₁) senkrecht zur Zeilenrichtung (x) in y-Richtung vorgesehen ist.

5. Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstrahl (S ₂) entweder nach Beginn der Zeilenaufzeichnung am Zeilenanfang abschaltbar ist oder durch eine in Strahlrichtung hinter dem Fotodetektor (D) und außerhalb des Aufzeichnungsstrahlengan­ ges (S ₁) angeordnete Blende (B) abgedeckt wird.