DE3812480C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine computergesteuerte Laser- Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Anordnung zur Ein­ schaltung eines Laser-Aufzeichnungsstrahles (S₁) am Zeilenbeginn eines Aufzeichnungsblattes (F), wobei die Aufzeichnungsvorrichtung einen Laser (L), eine diesem nachgeschaltete Linse (L₁), in deren Brennebene ein akusto-optischer Modulator (AOM), durch welchen der Laser-Aufzeichnungsstrahl (S₁) entsprechend der gewünschten Aufzeichnung moduliert wird, angeordnet ist, ein te­ leskopisches Linsensystem (L₂) und einen Polygonspie­ gel (A_x) zur Ablenkung des Laser-Aufzeichnungsstrah­ les (S₁) in Zeilenrichtung (x), sowie nach diesem ein weiteres Teleskopsystem (Relaylenssystem L₃) und zwi­ schen letzterem und der Aufzeichnungsebene (F) eine Ab­ bildungslinse (L₄) aufweist.

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. Ggf. 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 bekannt geworden, 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.

Aus der DE 38 07 659 A1 ist eine Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Anordnung zum Einschalten eines Laserschreibstrahles am Zeilenbeginn bekannt. Der Laserschreibstrahl wird von zwei unabhängigen Positionierspiegeln sowohl in X- als auch in Y-Richtung abgelenkt. Nach erfolgtem Beschreiben einer Zeile (Ablenkung in X-Richtung) wird der Laserstrahl um einen Zeilenabstand in Y-Richtung abgelenkt und zum Beschreiben der nächsten Zeile wieder in X-Richtung bewegt. Von der Laserlichtquelle aus betrachtet, findet zuerst die Ablenkung in X- und dann in Y-Richtung statt. Bei der dort bekannten Lösung wird aus dem Laserschreibstrahl mittels zweier Prismen ein Hilfsstrahl ausgeblendet, der zusammen mit dem Laserschreibstrahl in X-Richtung ausgelenkt wird. Der Hilfsstrahl trifft auf einen Detektor, wodurch erkannt wird, wann sich der Laserstrahl am Beginn einer Zeile befindet. Nachteilig bei dieser Lösung ist der aufwendige optische Aufbau mit zwei Prismen zum Erzeugen des Hilfsstrahls.

In der DE 37 17 367 A1 ist ein optisches Aufzeichnungssystem mittels Laserstrahl beschrieben, bei welchem der Laser nur in X-Richtung über das zu beschreibende Medium abgelenkt wird. Nach dem Beschreiben einer Zeile des Mediums wird das Medium um den Betrag einer Zeile weitertransportiert. Der Schreibstrahl wird weiter ausgelenkt als die Breite der Zeile beträgt. Dabei überstreicht er einen Detektor, mit dessen Hilfe erkennbar ist, wann sich der Laserschreibstrahl kurz vor dem Zeilenbeginn befindet. Mittels dieser Information läßt sich errechnen, wann der Laserstrahl den Zeilenbeginn erreicht. Die bekannte Anordnung der Fotozelle ist jedoch nicht anwendbar, wenn der Laserstrahl zusätzlich zur Ablenkung in X-Richtung auch in Y-Richtung abgelenkt wird. Durch die Ablenkung in Y-Richtung trifft der Laserschreibstrahl nicht mehr auf der Fotozelle auf. Ein Erkennen, wann der Laserschreibstrahl sich am Zeilenanfang befindet, ist dann nicht mehr möglich.

Die US-PS 34 65 352 offenbart eine Vorrichtung zum punkt- und zeilenweisen Abtasten und anschließenden Reproduzieren einer Vorlage mittels eines Laserschreibstrahls. Der Zeilenbeginn und das Zeilenende werden dort mit zwei Fotodioden detektiert. Das auf diese Fotodioden auftreffende Licht stammt jedoch nicht von dem Laserschreibstrahl, sondern von einer Hilfslichtquelle. Nachteilig hierbei ist es, daß die Hilfslichtquelle und der Laserschreibstrahl zueinander genau justiert werden müssen, um eine Übereinstimmung zu erreichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestal­ ten, daß bei Verwendung eines Polygonspiegels die La­ serstrahleinschaltung am Zeilenanfang ohne Verwendung eines Hilfsstrahles unter Berücksichtigung der Polygon­ spiegelfehler möglich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruchs.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung 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 L₁ 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 Laser-Aufzeichnungsstrahl S₁, 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 L₁ notwendig wird.

Bei dem hier beschriebenen Laserscanaufbau wird im fol­ genden nur der modulierte Schreibstrahl (Laser-Aufzeichnungsstrahl) S₁ (erste Beugungsordnung des AOM-Kristalls) verwendet. Dieses Verfahren bietet sich dann an, wenn bei leistungsbe­ grenztem Betrieb (d.h. die zur Verfügung stehende La­ serausgangsleistung wird aus Empfindlichkeitsgründen des zu beschreibenden Materials voll benötigt) keine Abspaltung von Laserleistung direkt nach der Laser­ quelle (z. B. durch eine Glasplatte) zur Erzeugung eines Hilfsstrahls erwünscht ist. Die Abspaltung eines Hilfs­ strahles nach der Laserquelle würde nämlich zu einer dreifachen Aufspaltung führen.

Nach Verlassen des Modulators AOM wird die zum Schrei­ ben verwendete erste Ordnung des modulierten Schreibstrahles S₁ durch ein Teleskopsystem L₂ aufgeweitet und parallel gemacht. Die Aufweitung dient dabei der Erzeugung eines Laserstrahldurchmessers, mit dem später der gewünschte Spotdurchmesser in der Bildebene erzeugt werden kann. Nach Durchgang durch das Teleskopsystem L₂ trifft der Laser-Aufzeichnungsstrahl S₁ auf den als erstes Scanelement dienenden Polygonspiegel A_x auf, der die Strahlablen­ kung in Zeilenrichtung x bewirkt.

Hinter dem Polygonspiegel A_x befindet sich ein zwei­ tes Teleskopsystem L₃ (sog. Relaylens-System), das die Aufgabe hat, den auf dem ersten Scanelement A_x ruhenden Laser-Aufzeichnungsstrahl S₁ von diesem Scanele­ ment A_x aus wieder auf einen ruhenden Punkt abzubil­ den. Dieser ist der Brennpunkt der zweiten Linse des zweiten Teleskopsystems L₃. 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 L₃ die Scanwinkelbelastung auf der abbildenden Linse L₄ sowie die Eingangsspotgröße auf dem ersten Scanelement A_x genügend klein gehalten werden. Als letztes optisches Element folgt dann, ggf. nach dem zweiten Scanelement A_y, die abbildende Lin­ se L₄, die den scannenden Laser-Aufzeichnungsstrahl S₁ auf die Filmebene (Aufzeichnungsblatt, Aufzeichnungsebene) 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 zusätz­ lich 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 Laser-Aufzeichnungsstrahl S₁ 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 diesem Fall wird gemäß dem gezeigten Beispiel die Erzeugung des Zeilenanfangssignales wie folgt gelöst:

Zur Bestimmung des Schreibzeilenanfangs ist einerseits eine Fotozelle (Fotodetektor) D oder dergl. vorgesehen, die in der Brennebene der ersten Linse des Relaylinsensystems L₃ angeordnet ist. Dazu wird ausgenutzt, daß in der Regel bei Laserscansystemen nicht der volle Scanwinkel, den das Polygon prinzipiell erlaubt (max. Winkel: 360°/n, n=Anzahl der Polygonfacetten), für das Schreiben ver­ wendet wird. Wegen des Laserstrahldurchmessers auf der Polygonfacette steht zum Scannen nur noch ein Bruchteil der Polygonfacette K zur Verfügung, d. h., damit auch ein entsprechend verkleinerter Scanwinkel. In diesem sog. Retracebereich wird die Fotozelle D placiert. Durch die Positionierung der Fotozelle D in der bild­ seitigen Brennebene der ersten Relaylinse wird er­ reicht, daß der Laser-Aufzeichnungsstrahl S₁ immer beim gleichen Polygondrehwinkel detektiert wird, unabhängig von der räumlichen Entfernung der Polygonfacette K von der Re­ laylinse, d. h. unabhängig von Polygonradialschlag und radialer Ortsschwankung des Strahlauftreffpunktes auf der Polygonfacette K bei der Drehbewegung. Da die Posi­ tion des Laser-Aufzeichnungsstrahles S₁ auf der Filmbühne F bei einem Relaylenssystem L₃ nur vom Drehwinkel des Poly­ gonspiegels A_x abhängt, erfolgt der Schreibbeginn im­ mer an der gleichen horizontalen Position ohne zusätz­ liche erforderliche elektronische Korrektur.

Der elektronische Aufbau sieht zwischen Fotozellensig­ nal und Modulator-Eingang eine konstante Zeitverzöge­ rungsschaltung T vor, die den festen Zeitunterschied zwischen der Detektion des Laser-Aufzeichnungsstrahles S₁ durch die Fotozelle D und dem gewünschten Schreibbeginn des Laser-Aufzeichnungsstrahls S₁ auf der Filmbühne F aus­ gleicht. Die einzustellende Zeitverzögerung hängt dabei von der jeweils gewählten räumlichen Position der Foto­ zelle D ab.

Eine Infrarot-Reflexionslichtschranke LS detektiert zu­ nächst den Beginn einer Polygonfacette K durch Reflexi­ onsverminderung bei Durchlauf einer Facettenkante durch die Lichtschranke LS. Nach Eingang dieses Lichtschran­ kensignals am Zeitverzögerungsglied T wird der im Nichtschreibzustand ausgeschaltete Aufzeichnungsstrahl eingeschaltet bis zum Auftreffen auf der Fotozelle D. Nach Auslösung des Fotozellensignals wird der Laser oder der Modulator AOM dann wieder ausgeschaltet und nach Ablauf des oben beschriebenen Zeitraums zum Schreiben wieder eingeschaltet.

Durch die Einschaltung des Laser-Aufzeichnungsstrahles S₁ mittels der Lichtschranke LS werden jeweils alle Unre­ gelmäßigkeiten des Polygonspiegels A_x bei der Bestim­ mung des Schreibzeilenanfangs berücksichtigt, und zwar bevor der Laser-Aufzeichnungsstrahl S₁ auf die ihn für eine vorbestimmte Zeit ausschaltende Fotozelle D auftrifft. Die Berücksichtigung der Fehler des Polygonspie­ gels A_x ist also durch einfachste Mittel unter Ver­ meidung eines Hilfsstrahles oder eines Hilfslasers mög­ lich.

Claims (1)

1. Computergesteuerte Laser-Aufzeichnungsvorrich­ tung mit einer Anordnung zur Einschaltung eines Laser-Aufzeichnungsstrahles (S₁) am Zeilenbe­ ginn eines Aufzeichnungsblattes (F), wobei die Aufzeichnungsvorrichtung einen Laser (L), eine diesem nachgeschaltete Linse (L₁), in deren Brennebene ein akusto-optischer Modulator (AOM), durch welchen der Laser-Aufzeichnungs­ strahl (S₁) entsprechend der gewünschten Auf­ zeichnung moduliert wird, angeordnet ist, ein teleskopisches Linsensystem (L₂) und einen Polygonspiegel (A_x) zur Ablenkung des Laser-Auf­ zeichnungsstrahles (S₁) in Zeilenrich­ tung (x), sowie nach diesem ein weiteres Te­ leskopsystem (Relaylenssystem L₃) und zwi­ schen letzterem und der Aufzeichnungsebene (F) eine Abbildungslinse (L₄) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reflexionslichtschran­ ke (LS) derart dem Polygonspiegel (A_x) zuge­ ordnet ist, daß sie bei Vorbeibewegung von des­ sen Polygonfacetten (K) infolge von Reflexions­ unterschieden ein Signal an ein mit dem Modula­ tor (AOM) verbundenes elektronisches Zeitverzö­ gerungsglied (T) liefert, durch das der Laser-Auf­ zeichnungsstrahl (S₁) eingeschaltet wird, daß zwischen der ersten und der zweiten Linse des weiteren Teleskopsystems (L₃) in der Brenn­ ebene der ersten Teleskoplinse desselben im We­ ge des Laser-Aufzeichnungsstrahles (S₁) ein Fotode­ tektor (D) an einer Stelle angeordnet ist, in der der Laser-Aufzeichnungsstrahl (S₁) kurz vor dem Erreichen des Aufzeichnungsblattes (F) neben letzterem auftreffen würde, daß beim Auftreffen des Laser-Aufzeichnungsstrahles (S₁) auf dem Foto­ detektor (D) durch letzteren ein Signal zur Ausschaltung des Laser-Aufzeichnungsstrahles (S₁) an das Zeitverzögerungsglied (T) abgegeben wird und der Modulator (AOM) nach einer weiteren vorgegebenen Zeitspanne durch das Zeitverzöge­ rungsglied (T) am Zeilenbeginn wieder einge­ schaltet wird.