DE4130977A1 - Lichtstrahl-ablenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Reproduktionstechnik und betrifft eine Vorrichtung zur Ablenkung einer optischen Strahlung, die aus mindestens einem Prisma besteht, das mit mindestens einer Reflexionsfläche versehen und bezüglich einer Rotationsachse drehbeweglich gelagert ist.

Lichtstrahl-Ablenkvorrichtungen finden beispielsweise in Abtastorganen für Vorlagen-Abtastgeräte oder in Aufzeichnungsorganen für Aufzeichnungs­ geräte Anwendung.

Bei einem Vorlagen-Abtastgerät, auch Eingabe-Scanner genannt, wird ein in einem Abtastorgan erzeugter Lichtstrahl punkt- und zeilenweise über eine 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 in einem Aufzeichnungs­ organ gewonnene Lichtstrahl zur Aufzeichnung von Information von einem Bildsignal intensitätsmoduliert und punkt- und zeilenweise über ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial geführt.

Im Falle eines Flachbett-Gerätes ist die Halterung für die Vorlage bzw. das Aufzeichnungsmaterial eine ebene Fläche, über die der Lichtstrahl punkt- und zeilenweise geführt wird und die sich relativ zum Abtastorgan bzw. Aufzeichnungsorgan bewegt. Im Falle eines Innentrommel-Gerätes ist die Halterung für die Vorlage bzw. für das Aufzeichnungsmaterial als stationäre Halbschale oder Mulde ausgebildet. Das Abtastorgan bzw. Aufzeichnungs­ organ bewegt sich parallel zur Längsachse der Halbschale oder Mulde, und der Lichtstrahl wird senkrecht zur Längsachse radial über die Vorlage bzw. das Aufzeichnungsmaterial geführt.

Eine derartige Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung mit einem Prisma ist aus der DE-C-39 18 075 bekannt. Ein einfallender Lichtstrahl wird hier zunächst über eine Lichteintrittsfläche in das Prisma hineingeleitet und im Bereich einer Austrittsfläche einwärts reflektiert. An einer weiteren Begrenzungsfläche erfolgt eine nochmalige Reflexion, und bei Austritt des Lichtstrahls aus dem Prisma wird dieser gebrochen. Das Prisma weist bezüglich der Rotationsachse eine unsymmetrische Massenverteilung auf, die aufgrund der bei Rotation der Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung entstehenden Fliegkräfte nur einen begrenzten Drehzahlbereich zuläßt. Aufgrund einer bezüglich der Drehachse unsym­ metrischen Formgebung treten darüber hinaus bei höheren Drehzahlen erhebliche Luftturbulenzen auf, die Geräusche und Verschmutzungen verursachen können.

Eine andere Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung mit einem Prisma ist aus der US-A-48 78 720 bekannt. Auch hier weist das Prisma eine Formgebung sowie eine Massenverteilung bezüglich der Rotationsachse auf, die zu erheblichen unsymmetrischen Fliehkräften sowie zu einer Geräuschbildung führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß ein Betrieb bei hohen Drehzahlen gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Prisma mindestens bereichsweise mit einer im wesentlichen gerundet ausgebildeten Außenkontur versehen ist.

Durch diese gerundete Ausbildung ist es möglich, die Vorrichtung mit einer hohen Drehzahl rotieren zu lassen, ohne daß wesentliche Luftturbulenzen entstehen. Derartige Luftturbulenzen und Luftschlieren können nämlich die Übertragung der optischen Lichtstrahlung im Prisma beeinträchtigen. Die gerundete Kontur der Vorrichtung vermeidet darüber hinaus das Entstehen von lauten Geräuschen.

Bei einer bezüglich einer Rotationsachse symmetrischen Anordnung ist es darüber hinaus möglich, eine gleichmäßige Massenverteilung zu erreichen, die dynamische Belastungen bei hohen Drehzahlen reduziert. Es können hierdurch insbesondere auch Schwingungen und Schwebungen vermieden werden, die aus Resonanzeffekten resultieren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Prisma als Kugelsegment ausgebildet ist. Insbesondere bei einer Anordnung des Kugelsegmentes derart, daß bezüglich der Drehachse symmetrische Krümmungsradien vorliegen, kann eine sehr gleichmäßige Rotation des Prismas gewährleistet werden, die insbesondere auch Ver­ unreinigungen des Prismas durch Schwebeteilchen, die in der das Prisma umströmenden Luft enthalten sind, vermeidet.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das als Kugelsegment ausgebildete Prisma mit seiner Reflexionsfläche einer Auflage zugewandt angeordnet ist, die im wesentlichen als Halbkugel ausgebildet ist. Durch eine derartige Ausbildung wird die Herstellung des Prismas vereinfacht und eine frei vorgebbare Orientierung der Reflexionsfläche im Bereich eines Übergangs des Prismas zur Auflage ermöglicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Prisma im Bereich seiner Lichteintrittsfläche mit einer Abflachung versehen ist. Die Größe dieser Abflachung kann an den Strahldurchmesser der das Prisma beaufschlagenden optischen Strahlung angepaßt werden. Neben einer planen Ausbildung der Eintrittsfläche ist es auch möglich, beispielsweise eine nach innen gewölbte Eintrittsfläche vorzusehen.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung, bei der das Prisma als Kugelsegment ausgebildet ist, das im Bereich einer im wesentlichen halbkugelförmigen Auflage angeordnet ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein als Kugelsegment ausgebildetes Prisma, das mit einer nach innen gewölbten Lichteintrittsfläche versehen ist, und

Fig. 3 ein Anwendungsbeispiel für die Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Vorrichtung zur Ablenkung einer optischen Strahlung, die im wesentlichen aus einem Prisma (1), das bezüglich einer Rotationsachse (2) drehbeweglich gelagert ist und mit einer mindestens bereichsweise gerundeten Außenkontur (3) versehen ist. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das Prisma (1) als Kugel­ segment ausgebildet, das mit einer Reflexionsfläche (5) versehen ist. Die Reflexionsfläche (5) ist im Bereich einer einer Auflage (6) zugewandten Begrenzung des Prismas (1) angeordnet. Im Bereich seiner der Reflexions­ fläche (5) abgewandten Ausdehnung weist das Prisma (1) eine Eintritts­ fläche (7) auf, die sich im wesentlichen senkrecht zu einer Eintritts­ richtung (8) der optischen Strahlung (9) erstreckt.

Die Reflexionsfläche (5) ist geneigt zur Eintrittsrichtung (8) angeordnet. Insbesondere ist daran gedacht, einen Neigungswinkel von etwa 45° vorzusehen. Hierdurch wird die optische Strahlung (9) relativ zur Eintritts­ richtung (8) mit einem Winkel von etwa 90° reflektiert und verläßt das Prisma (1) durch eine Lichtaustrittsfläche (10) in einer Austrittsrichtung (11). Die Lichtaustrittsfläche (10) ist im wesentlichen gewölbt ausgebildet.

Die Auflage (6) ist im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet und ergänzt das Prisma (1) bezüglich der Rotationsachse (2) zu einem rotations­ symmetrischen Körper. Inbesondere bei Ausbildung der Auflage (6) und des Prismas (1) aus Materialien mit einem gleichen spezifischen Gewicht kann hierdurch eine symmetrische Massenverteilung realisiert werden. Bei Verwendung von unterschiedlichen Materialien ist zumindest ein gleicher Temperaturausdehnungskoeffizient zweckmäßig, um Scherkräfte im Bereich einer das Prisma (1) mit der Auflage (6) verbindenden Überleitung, beispielsweise einer Klebung, zu vermeiden.

Die Auflage (6) ist bereichsweise von einer Halterung (12) umfaßt, die eine im wesentlichen becherförmige Ausbildung aufweist. Im Bereich ihrer der Auflage (6) abgewandten Ausdehnung ist die Halterung (12) mit einer Welle (13) verbunden, welche die Halterung (12) mit einem nicht dargestellten Rotationsantrieb verbindet.

Neben der Ausbildung des Prismas (1) als Kugelsegment ist es prinzipiell auch denkbar, andere gerundete Ausbildungen vorzusehen. Insbesondere ist es möglich, bezüglich der Rotationsachse (2) beispielsweise eine Ausbildung entsprechend einem Zylindersegment vorzusehen und durch die Auflage (6) eine Ergänzung der Zylinderkontur vorzunehmen. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Halterung (12) und die Auflage (6) aus einem einheitlichen Material und beispielsweise einteilig auszubilden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist die Lichteintrittsfläche (7) mit einer Innenwölbung versehen. Hierdurch ist es möglich, einen Linseneffekt zu erzeugen, der den durch die gewölbte Ausbildung der Lichtaustrittsfläche (10) verursachten Linseneffekt kompensiert bzw. gemeinsam mit einem Linseneffekt eine vorgebbare Strahlfokussierung verursacht. Statt einer gewölbten Lichteintrittsfläche (7) ist es auch möglich, im Bereich einer im wesentlichen planen Lichteintrittsfläche (7) eine separate Linse anzuordnen. Durch die gerundete Ausbildung der Außenkontur (3) und insbesondere bei einer Ausbildung des Prismas (1) als Kugelsegment ist es möglich, hohe Umdrehungszahlen zu realisieren. Zur Anpassung der Temperatur­ koeffizienten der Auflage (6) und des Prismas (1) ist es insbesondere denkbar, die Auflage (6) aus einer Keramik oder einer speziellen Legierung aus Metall herzustellen. Bei Ausbildung der Auflage (6) aus einem zum Material des Prismas (1) identischen Material kann die Reflexionsfläche (5) beispielsweise mit einer dielektrischen Reflexionsschicht versehen sein. Bei Ausbildung des Prismas (1) und der Auflage (6) aus unterschiedlichen Materialien können die aus dem Materialübergang resultierenden Reflexionseigenschaften zur Realisierung der Reflexionsfläche (5) verwendet werden.

Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtstrahl- Ablenkvorrichtung in einer Abtasteinrichtung eines nach dem Innentrommel- Prinzip ausgebildeten Aufzeichnungsgerätes. Bei einem solchen Innen­ trommel-Recorder oder -Belichter ist das Aufzeichnungsmaterial (15) an der Innenwand einer halbschalenförmigen bzw. zylindersegmentartigen Halterung (16) befestigt. Die Abtasteinrichtung rotiert um die Längsachse (17) der Halbschale bzw. des Zylindersegmentes. Die Abtasteinrichtung weist die in Fig. 1 beschriebene und dargestellte Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung auf.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Ablenkung einer optischen Strahlung, die aus mindestens einem Prisma besteht, das mit mindestens einer Reflexionsfläche versehen ist und bezüglich einer Rotationsachse drehbeweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (1) mindestens bereichsweise mit einer im wesentlichen gerundet ausgebildeten Außenkontur (3) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (1) als ein Kugelsegment ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (1) bezüglich der Rotationsachse (2) einen symmetrischen Krümmungsradiusverlauf im Bereich der Außenkontur (3) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Prisma (1) tragende Auflage (6) im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer der Auflage (6) zugewandten Begrenzung des Prismas (1) eine die optische Strahlung (9) reflektierende Reflexions­ fläche (5) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (1) mit einer mindestens bereichsweise abgeflacht ausgebildeten Lichteintrittsfläche (7) versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche (7) mindestens bereichsweise mit einer in Richtung auf die Reflexionsfläche (5) weisenden Innenwölbung versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (5) bezüglich einer Eintrittsrichtung (8) der optischen Strahlung (9) einen Neigungswinkel von etwa 45° aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (6) von einer im wesentlichen becherförmig ausgebildeten Halterung (12) mindestens bereichsweise aufgenommen ist, die im Bereich ihrer der Auflage (6) abgewandten Ausdehnung mit einer Rotationsbewegungen übertragenden Welle (13) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (6) und die Halterung (12) aus einem einheitlichen Material besteht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Auflage (6) und das Prisma (1) einander im wesentlichen entsprechende Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lichteintrittsfläche (7) eine Linse angeordnet ist.