DE4120013A1 - Lichtstrahl-abtastvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktions­ technik und betrifft eine Lichtstrahl-Abtastvorrichtung für ein Vorlagen-Ab­ tastgerät oder ein Aufzeichnungsgerät. Eine solche Lichtstrahl-Abtastvorrich­ tung weist im allgemeinen eine mindestens einen Lichtstrahl erzeugende Lichtquelle, ein Ablenksystem für den Lichtstrahl und optische Mittel auf.

Bei einem Vorlagen-Abtastgerät, auch Eingabe-Scanner genannt, wird der Lichtstrahl punkt- und zeilenweise über die abzutastende Vorlage geführt und das von der Vorlage reflektierte oder durchgelassene Abtastlicht in einem optoelektronischen Wandler in ein Bildsignal umgewandelt. Bei einem Aufzeichnungsgerät, auch Recorder, Belichter oder Ausgabe-Scanner genannt, wird der Lichtstrahl zur Aufzeichnung von Information von einem Bildsignal intensitätsmoduliert und punkt- und zeilenweise über ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmedium geführt.

Im Falle eines Flachbett-Gerätes ist die Halterung für die Vorlage bzw. das Auf­ zeichnungsmedium eine ebene Fläche, über die der Lichtstrahl punkt- und zei­ lenweise geführt wird und die sich relativ zur Lichtstrahl-Abtastvorrichtung bewegt.

Im Falle eines Innentrommel-Gerätes ist die Halterung für die Vorlage bzw. das Aufzeichnungsmedium als stationäre Halbschale oder Mulde ausgebildet. Die Lichtstrahl-Abtastvorrichtung bewegt sich parallel zur Längsachse der Halb­ schale oder Mulde, und der Lichtstrahl wird senkrecht zur Längsachse radial über die Vorlage bzw. das Aufzeichnungsmedium geführt.

Ein Innentrommel-Aufzeichnungsgerät ist beispielsweise aus der EP-A-03 54 028 bekannt. Das Ablenksystem ist hier als eine schräg zu einer Lichtausbreitungsrichtung angeordnete spiegelnde Fläche ausgebildet, die mit einer rotierenden Welle vorbunden ist. Mit Hilfe der spiegelnden Fläche wird der Lichtstrahl auf ein belichtbares Material geleitet, das auf einer schalen­ förmig ausgebildeten Halterung angeordnet ist.

Während des Betriebes dieses Aufzeichnungsgerätes ist damit zu rechnen, daß sich Verunreinigungen im Bereich der spiegelnden Fläche ansammeln und daß durch Dejustierungen eine exakte Ausrichtung der Lichtquelle bezüglich der spiegelnden Fläche beeinträchtigt wird. Insbesondere bei mehrkanaligen Lichtquellen wirken sich derartige Dejustierungen nachteilig auf die Repro­ duktionsqualität aus. Diese Nachteile weisen auch andere bauähnliche Vor­ richtungen auf, die beispielsweise aus der EP-B-01 26 469 sowie der WO 90/15 355 bekannt sind. Auch bei diesen Vorrichtungen wird Licht von einer Lichtquelle auf eine rotierende Spiegelfläche geleitet und von dieser in Richtung auf ein belichtbares Material reflektiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtstrahl-Abtastvorrichtung der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß die Wahrscheinlichkeit von Verschmutzungen im Bereich der Ablenkeinheit sowie die Wahrscheinlichkeit einer Dejustierung verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl die Ablenk­ einheit als auch die Lichtquelle in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und relativ zu diesem ortsfest installiert sind und daß das Gehäuse rotations­ fähig durch mindestens ein Lager geführt ist.

Die Anordnung der Lichtquelle und der Ablenkeinheit innerhalb des Gehäuses ermöglicht es, ggf. erforderliche Justierungsarbeiten bereits innerhalb der Produktionsstätte der Vorrichtung vorzunehmen und nachträgliche Justierun­ gen weitgehend zu vermeiden. Insbesondere ist es bei einem Auftreten von Defekten möglich, die komplette Einheit auszutauschen und durch eine funk­ tionsfähige Einheit zu ersetzen. Durch diesen modularisierten Aufbau ist es möglich, eine Wiederherstellung der Betriebsfähigkeit innerhalb eines kurzen Zeitraumes vorzunehmen und ggf. erforderliche Reparaturarbeiten in speziell dafür vorgesehenen Reparaturstätten durchzuführen. Das Gehäuse ermög­ licht es darüber hinaus, eine Kapselung der Bauelemente vorzunehmen, so daß die Gefahr einer Verschmutzung erheblich vermindert wird. Erforderliche Wartungsintervalle können hierdurch reduziert werden. Die Ermöglichung der exakten Justierung ist insbesondere bei mehrkanaligen Lichtquellen vorteil­ haft, da hier die relative Ausrichtung der den jeweiligen Kanälen zugeord­ neten Lichtstrahlen von erheblicher Bedeutung für die Aufzeichnungsqualität ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gehäuse als ein im wesentlichen zylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist. Die zylindrische Ausbildung weist den Vorteil auf, daß bei Rotation um die Längsachse des zylindrischen Körpers nur geringe Luftturbulenzen auftreten und hierdurch die Geräuschentwicklung reduziert wird. Ein zylin­ drischer Körper ist darüber hinaus besonders gut dafür geeignet, bezüglich seiner Längsachse rotationsfähig gelagert zu werden. Es ist ebenfalls ohne wesentlichen Aufwand möglich, über entsprechende Kopplungssysteme Ar­ beitsenergie und Videosignale auf den zylindrischen Körper zu übertragen. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß für eine rotatorische Beaufschlagung des Gehäuses ein elektromagnetischer An­ trieb vorgesehen ist, der einen mit dem Gehäuse verbundenen Rotor sowie einen durch einen Luftspalt vom Rotor getrennten Stator aufweist. Dieser be­ rührungslose Antrieb vermeidet mechanische Verbindungselemente, die den Gleichlauf des Gehäuses beeinträchtigen würden. Darüber hinaus kann das Gehäuse durch seine Lager exakt ausgerichtet werden und eine Beeinträch­ tigung dieser Ausrichtung durch mechanische Antriebselemente wird vermie­ den.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vor­ geschlagen, im Bereich einer Austrittsöffnung für den Lichtstrahl eine transparente Abdeckung anzuordnen. Durch diese Abdeckung wird das Ein­ dringen von Schmutzpartikeln in den Innenraum des Gehäuses vermieden. Darüber hinaus werden Luftturbulenzen vermieden, die zum einen Verun­ reinigungen im Gehäuse zur Folge haben können und zum anderen eine Geräuschentwicklung nach sich ziehen. Bei unregelmäßigen Lufturbulenzen wäre darüber hinaus eine ungleichförmige Rotationsbewegung des Gehäuses zu befürchten.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielshaft veran­ schaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen;

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Lichtstrahl-Abtastvorrichtung für ein Aufzeichnungsgerät im Schnittbild, und

Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel für für eine Lichtstrahl-Abtasteinrichtung in einem nach dem Innentrommel-Prinzip ausgebildeten Aufzeich­ nungsgerät.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lichtstrahl-Abtastvorrichtung für ein Aufzeichnungsgerät im Schnittbild. Die Lichtstrahl-Abtasteinrichtung (1) besteht im wesentlichen aus einer Lichtquelle (2), einer Ablenkeinheit (3) sowie einem Gehäuse (4). Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das Gehäuse (4) als ein im wesentlichen zylindrischer Körper ausgebildet, der mittels Lager (5, 6) rotationsfähig geführt ist. Insbesondere ist daran gedacht, die Lager (5, 6) als Luftlager auszubilden. Die Ablenkeinheit (3) ist bei dieser Ausführungsform als Spiegel (7) ausgebildet, der die von der Lichtquelle (2) emittierte Lichtstrahlung (8) in Richtung auf eine Austrittsöffnung (9) im Gehäuse (4) leitet. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, als Ablenkeinheit (3) ein Prisma oder ein spezielles Linsensystem zu verwenden. Die Lichtquelle (2) ist derart angeordnet, daß die Lichtstrahlung (8) in Richtung der Gehäuselängsachse (10) emittiert wird.

Zwischen der Lichtquelle (2) und der Ablenkeinheit (3) ist ein Linsensystem (11) angeordnet, das zur Beeinflussung der Lichtstrahlung (8) verwendet wird. Das Linsensystem (11) besteht aus Linsen (12, 13, 14). Nach Durchlauf des Linsen­ systems (11) und Umlenkung in der Ablenkeinheit (3) verläßt die Licht­ strahlung (8) das Gehäuse (4) durch die Austrittsöffnung (9). Die Austritts­ richtung (15) der Lichtstrahlung (8) erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zur Gehäuselängsachse (10). Statt einer Lichtemission in Richtung der Gehäuselängsachse (10) ist es auch möglich, eine Lichtemission in anderen Richtungen vorzusehen und geeignete Umlenkungen vorzunehmen. Insbeson­ dere ist es auch denkbar, die Lichtstrahlung (8) unmittelbar in Richtung auf die Austrittsöffnung (9) zu emittieren und mit Hilfe der Ablenkeinheit (3) lediglich eine Fokussierung vorzunehmen.

Zur Drehung des Gehäuses (4) ist ein Antrieb (16) vorgesehen, der im wesent­ lichen aus einem mit dem Gehäuse (4) verbundenen Rotor (17) sowie einem ortsfesten Stator (18) besteht. Zwischen dem Rotor (17) und dem Stator (18) erstreckt sich ein Luftspalt (19). Insbesondere ist daran gedacht, den Stator (18) als eine von einem Strom durchflossene Wicklung und den Rotor (17) als einen Magnetring auszubilden, der an der äußeren Mantelfläche (20) des Gehäuses (4) angeordnet ist.

Eine Energieübertragungseinrichtung zur Übertragung von Energie von einer ortsfesten Versorgungseinheit auf elektrische Verbraucher innerhalb der rotierenden Lichtstrahl- Abtastvorrichtung (1) ist als Hochfrequenz-Übertrager (21) ausgebildet. Bei niedrigen und mittleren Drehzahlbereichen ist es auch möglich, statt des Hochfrequenz-Übertragers (21) eine Schleifringanordnung zu verwenden. Die Übertragung von Videosignalen auf die rotierende Licht­ strahl-Abtastvorrichtung zur Helligkeitsmodulation der Lichtquelle (2) erfolgt mit Hilfe einer anderen Energieübertragungseinrichtung. Prinzipiell sind auch hier Schleifringanordnungen verwendbar, insbesondere bei höheren Drehzah­ len ist jedoch eine Ausbildung als kapazitive Elektroden (22) zweckmäßig. Es sind jeweils Rotorelektrodenelemente (23) und Statorelektrodenelemente (24) vorgesehen, die von einem Luftspalt (25) getrennt sind. Prinzipiell ist es jedoch auch denkbar, eine magnetische oder eine optische Signalübertragung zu rea­ lisieren. Ebenfalls ist es möglich, die Versorgungsenergie und die Videosignale über eine gemeinsame Übertragungseinrichtung zu übertragen und eine Unterscheidung beispielsweise durch unterschiedliche Frequenzen oder durch eine geeignete Codierung der Videosignale vorzunehmen. Zur Gewährlei­ stung einer ausreichenden Störungsfreiheit ist jedoch insbesondere eine getrennte Ausbildung der Leistungsübertragung und der Videosignal Übertragung zweckmäßig. Bei der codierten Übertragung von digitalen Video­ signalen ist es zur Vermeidung von Gleichtaktanteilen möglich, eine Impuls­ codierung zu verwenden, durch die jeweils Flankenübergänge zwischen unter­ schiedlichen Signalpegeln gekennzeichnet werden.

Zur Vermeidung von Verunreinigungen im Innenraum (26) des Gehäuses (4) ist im Bereich der Austrittsöffnung (9) eine Abdeckung (27) angeordnet, die aus einem transparenten Material besteht. Bei Ausbildung der Ablenkeinheit (3) als Spiegel (7) ist es insbesondere möglich, den Spiegel (7) als Grenzfläche eines Prismas auszubilden, das gleichzeitig als Abdeckung (27) verwendet wird. Als Lichtquelle (2) kann in vorteilhafter Weise eine mehrkanalige Laser­ diode verwendet werden. Derartige Laserdioden zeichnen sich durch eine äußerst kompakte Bauweise aus und sind mit geringen Massen behaftet.

Bei einer mehrkanaliger Ausbildung der Lichtquelle (2) aus Laserdioden ist insbesondere daran gedacht, zur Gewährleistung einer optimalen Abbildung eine Verdrehung der von den Laserdioden ausgebildeten Laserzeile vorzuneh­ men. Hierdurch wird berücksichtigt, daß die einzelnen Laserkanäle einen Abstand von etwa 100 Mikrometern aufweisen, bzw. mit größeren Abständen versehen sind.

Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine Lichtstrahl-Abtastvorrichtung in einem nach dem Innentrommel-Prinzip ausgebildeten Aufzeichnungsgerät. Bei einem solchen Innentrommel-Recorder oder -Belichter ist das Aufzeich­ nungsmaterial (28) an der Innenwand einer halbschalenförmigen bzw. zylindersegmentartigen Halterung (29) befestigt. Die Lichtstrahl-Abtastvor­ richtung (1) rotiert um die Längsachse (30) der Halbschale bzw. des Zylinder­ segments. Die in der Lichtstrahl-Abtastvorrichtung (1) erzeugte und durch das Videosignal helligkeitsmodulierte Lichtstrahlung (8) wird mittels des Spiegels (7) durch die Austrittsöffnung (9) im Gehäuse (4) radial auf das Aufzeichnungs­ medium (28) gelenkt und nimmt die punkt- und zeilenweise Belichtung des Aufzeichnungsmediums (28) vor. Dazu bewegt sich die Lichtstrahl-Abtastvor­ richtung (1) entlang der Längsachse (30) mittels eines geeigneten, nicht darge­ stellten Antriebs.

Die erfindungsgemäße Lichtstrahl-Abtastvorrichtung kann in vorteilhafter Weise sowohl bei Innentrommel-Geräten als auch bei Flachbett-Geräten verwendet werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Lichtstrahl-Abtast­ vorrichtung auch bei Vorlagen-Abtastern einzusetzen. In diesem Falle dient die nicht modulierte Lichtquelle (2) zur punkt- und zeilenweisen Beleuchtung der abzutastenden Vorlage.

Claims (16)

1. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung mit mindestens einem Lichtstrahl, die min­ destens eine Lichtquelle, eine Ablenkeinheit für den Lichtstrahl sowie einen die Ablenkeinheit rotatorisch beaufschlagenden Antrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit (3) und die Lichtquel­ le (2) in einem gemeinsamen Gehäuse (4) angeordnet und relativ zu diesem ortsfest installiert sind und daß das Gehäuse (4) rotationsfähig von mindestens einem Lager (5, 6) geführt ist.

2. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) mindestens bereichsweise als ein zylindrischer Hohl­ körper ausgebildet ist.

3. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (4) mindestens eine Austrittsöffnung (9) für den Lichtstrahl aufweist.

4. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (15) durch ein mindestens bereichsweise trans­ parentes Material (27) abgedeckt ist.

5. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Energie von einer ortsfesten Einheit auf das rotierende Gehäuse (4) mindestens eine Energieüber­ tragungseinrichtung vorgesehen ist.

6. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragungseinrichtung als eine Schleifringeinrichtung ausgebildet ist.

7. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragungseinrichtung als magnetische Kopplung ausgebildet ist.

8. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragungseinrichtung als Kopplung mit Hilfe eines elektrischen Feldes ausgebildet ist.

9. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung von Versorgungsenergie ein Hochfrequenzübertrager (21) vorgesehen ist.

10. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung mindestens eines Videosignales eine Anordnung aus kapazitiven Elektroden (22) vorgesehen ist.

11. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung mindestens eines Videosignals eine optische Koppelvorrichtung vorgesehen ist.

12. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (2) als eine Mehrkanal-Licht­ quelle ausgebildet ist.

13. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lichtquelle (2) als eine Mehrkanal-Laserdiode ausgebildet ist.

14. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der Antrieb (16) zur rotatorischen Beauf­ schlagung des Gehäuses (4) als ein mit dem Gehäuse (4) verbundener Rotor (17) sowie ein durch einen Luftspalt (19) vom Rotor (17) getrennter Stator (18) ausgebildet ist.

15. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit (3) als Spiegel (7) ausge­ bildet ist.

16. Lichtstrahl-Abtastvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der Spiegel (7) als Grenzfläche eines im Bereich der Austritts­ öffnung (9) angeordneten Prismas ausgebildet ist.