DE4130977C2 - Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Reproduktionstechnik und betrifft eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahls in einer optischen Abtastein­ richtung, mit einem transparenten Körper, der eine Lichteintrittsfläche, eine hier­ zu schräg stehende reflektierende Fläche und eine Lichtaustrittsfläche aufweist und mit einem Trägerkörper, der an der reflektierenden Fläche mit dem trans­ parenten Körper verbunden ist, wobei die aus transparentem Körper und Trä­ gerkörper gebildete Einheit um eine zur Lichteintrittsfläche senkrecht stehende Achse drehbar gelagert ist und eine zumindest im Bezug auf die Achse gerun­ dete, rotationssymmetrische Außenkontur aufweist.

Lichtstrahl-Ablenkvorrichtungen finden beispielsweise in Abtastorganen für Vor­ lagen-Abtastgeräte oder in Aufzeichnungsorganen für Aufzeichnungsgeräte An­ wendung.

Bei einem Vorlagen-Abtastgerät, auch Eingabe-Scanner genannt, wird ein in ei­ nem Abtastorgan erzeugter Lichtstrahl punkt- und zeilenweise über eine abzu­ tastende Vorlage geführt, und das von der Vorlage reflektierte oder durchgelas­ sene Abtastlicht in einem optoelektronischen Wandler in ein Bildsignal umge­ wandelt. Bei einem Aufzeichnungsgerät, auch Recorder, Belichter oder Ausga­ be-Scanner genannt, wird der in einem Aufzeichnungsorgan gewonnene Licht­ strahl zur Aufzeichnung von Information von einem Bildsignal intensitätsmodul­ iert und punkt- und zeilenweise über ein lichtempfindliches Aufzeichnungsma­ terial geführt.

Im Falle eines Flachbett-Gerätes ist die Halterung für die Vorlage bzw. das Auf­ zeichnungsmaterial eine ebene Fläche, über die der Lichtstrahl punkt- und zei­ lenweise geführt wird und die sich relativ zum Abtastorgan bzw. Aufzeichnungs­ organ 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. Aufzeichnungsorgan bewegt sich parallel zur Längsachse der Halbschale oder Mulde, und der Lichtstrahl wird senkrecht zur Längsachse radial über die Vorlage bzw. das Aufzeichnungsma­ terial geführt.

Eine derartige Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung mit einem Prisma ist aus der DE-C-39 18 075 bekannt. Ein einfallender Lichtstrahl wird hier zunächst über ei­ ne Lichteintrittsfläche in das Prisma hineingeleitet und im Bereich einer Aus­ trittsfläche 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 unsym­ metrische Massenverteilung auf, die aufgrund der bei Rotation der Lichtstrahl Ablenkvorrichtung entstehenden Fliegkräfte nur einen begrenzten Drehzahlbe­ reich zuläßt. Aufgrund einer bezüglich der Drehachse unsymmetrischen Form­ gebung treten darüber hinaus bei höheren Drehzahlen erhebliche Luftturbulen­ zen auf, die Geräusche und Verschmutzungen verursachen können.

Eine andere Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung mit einem Prisma ist aus der US-A-4 878 720 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.

Aus der DE-A-40 14 837 ist eine weitere Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung in einem optischen Abtastgerät bekannt, die einen kreiszylindrischen, transparenten Kör­ per, eine schräg zu einer Zylinderachse stehende Reflexionsfläche sowie eine senkrecht zur Zylinderachse stehende Lichteintrittsfläche und eine durch den Zylindermantel gebildete Lichtaustrittsfläche aufweist. Der transparente Körper ist mit seiner Rückseite an einem ebenfalls kreiszylindrischen Trägerkörper ver­ klebt. Die Größe von transparentem Körper und Trägerkörper stimmen überein, so daß insgesamt eine vollzylindrische Einheit entsteht. Durch die bezüglich der Zylinderachse symmetrische Massenverteilung der Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung ist zwar schon ein Betrieb mit hohen Drehzahlen möglich, dennoch können Luft­ turbulenzen auftreten, die zu Geräuschen und Verschmutzungen führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß ein Betrieb bei hohen Drehzahlen gewähr­ leistet wird, bei dem Laufgeräusche und Verschmutzungen der Lichtstrahl-Ab­ lenkvorrichtung weitestgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der transparente Körper und der Trägerkörper im wesentlichen als Kugelsegmente mit gleichem Radius ausgebildet sind.

Durch die kugelförmige Ausbildung ist es möglich, die Lichtstrahl-Ablenkvorrich­ tung mit einer hohen Drehzahl rotieren zu lassen, ohne daß wesentliche Lufttur­ bulenzen entstehen, welche die Übertragung der optischen Lichtstrahlung im transparenten Körper beeinträchtigen. Die kugelförmige Kontur der Lichtstrahl- Ablenkvorrichtung vermeidet darüber hinaus das Entstehen von lauten Laufge­ räuschen. Durch die Ausbildung in Form von Kugelsegmenten wird eine sehr gleichmäßige Rotation gewährleistet, die insbesondere auch Verunreinigungen des transparenten Körpers durch Schwebeteilchen, die in der den Körper um­ strömenden Luft enthalten sind, vermeidet.

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

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in de­ nen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulicht sind.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Lichtstrahl-Ablenkvorrich­ tung, bei der der transparente Körper als Kugelsegment ausgebildet ist, der im Bereich eines im wesentlichen halbkugelförmigen Trägerkörpers angeordnet ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen als Kugelsegment ausgebildeten trans­ parenten Körper, der mit einer nach innen gewölbten Lichteintrittsfläche versehen ist, und

Fig. 3 in Anwendungsbeispiel für die Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Lichtstrahl-Ablenk­ vorrichtung, die im wesentlichen aus einem transparenten Körper (1), der be­ züglich einer Rotationsachse (2) drehbeweglich gelagert ist und mit einer min­ destens bereichsweise gerundeten Außenkontur (3) versehen ist. Der transpa­ rente Körper (1) ist als Kugelsegment ausgebildet, das mit einer Reflexionsflä­ che (5) versehen ist. Die Reflexionsfläche (5) ist im Bereich einer einem Träger­ körper (6) zugewandten Begrenzung des transparenten Körpers (1) angeordnet. Im Bereich seiner der Reflexionsfläche (5) abgewandten Ausdehnung weist der transparente Körper (1) eine Eintrittsfläche (7) auf, die sich im wesentlichen senkrecht zu einer Eintrittsrichtung (8) der optischen Strahlung (9) erstreckt.

Die Reflexionsfläche (5) ist geneigt zur Eintrittsrichtung (8) angeordnet. Insbe­ sondere ist daran gedacht, einen Neigungswinkel von etwa 45° vorzusehen. Hierdurch wird die optische Strahlung (9) relativ zur Eintrittsrichtung (8) mit ei­ nem Winkel von etwa 90° reflektiert und verläßt den transparenten Körper (1) durch eine Lichtaustrittsfläche (10) in einer Austrittsrichtung (11).

Die Lichtaustrittsfläche (10) ist im wesentlichen gewölbt ausgebildet. Der Träger­ körper (6) ist ebenfalls als Kugelsegment ausgebildet und ergänzt den trans­ parenten Körper (1) zu einer im wesentlichen kugelförmigen Einheit. Ins­ besondere bei Ausbildung des transparenten Körpers (12) und des Trägerkör­ pers (6) aus Materialien mit einem gleichen spezifischen Gewicht kann hierdurch eine symmetrische Massenverteilung realisiert werden. Bei Verwendung von unterschiedlichen Materialien ist zumindest ein gleicher Temperaturausdeh­ nungskoeffizient zweckmäßig, um Scherkräfte im Bereich einer den transparen­ ten Körper (1) mit dem Trägerkörper (6) verbindenden Überleitung, beispiels­ weise einer Klebung, zu vermeiden. Der Trägerkörper (6) ist bereichsweise von einer Halterung (12) umfaßt, die eine im wesentlichen becherförmige Ausbildung aufweist. Im Bereich ihrer dem Trägerkörper (6) abgewandten Ausdehnung ist die Halterung (12) mit einer Welle (13) verbunden, welche die Halterung (12) mit einem nicht dargestellten Rotationsantrieb verbindet.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist die Lichteintrittsfläche (7) mit einer Innen­ wölbung versehen. Hierdurch ist es möglich, einen Linseneffekt zu erzeugen, der den durch die gewölbte Ausbildung der Lichtaustrittsfläche (10) verursach­ ten Linseneffekt kompensiert bzw. gemeinsam mit einem Linseneffekt eine vor­ gebbare Strahlfokussierung verursacht. Statt einer gewölbten Lichteintrittsfläche (7) ist es auch möglich, im Bereich einer im wesentlichen planen Lichtein­ trittsfläche (7) eine separate Linse anzuordnen. Durch die kugelförmige Ausbil­ dung der Außenkontur (3) und insbesondere bei einer Ausbildung des transpa­ renten Körpers (1) als Kugelsegment ist es möglich, hohe Umdrehungszahlen zu realisieren. Zur Anpassung der Temperaturkoeffizienten des Trägerkörpers (6) und des transparenten Körpers (1) ist es insbesondere denkbar, den Trägerkör­ per (6) aus einer Keramik oder einer speziellen Legierung aus Metall herzustel­ len. Bei Ausbildung des Trägerkörpers (6) aus einem zum Material des transpa­ renten Körpers (1) identischen Material kann die Reflexionsfläche (5) beispiels­ weise mit einer dielektrischen Reflexionsschicht versehen sein. Bei Ausbildung des transparenten Körpers (1) und des Trägerkörpers (6) aus unterschiedlichen Materialien können die aus dem Materialübergang resultierenden Reflexionsei­ genschaften zur Realisierung der Reflexionsfläche (5) verwendet werden.

Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtstrahl-Ablenk­ vorrichtung in einer Abtasteinrichtung eines nach dem Innentrommel-Prinzip ausgebildeten Aufzeichnungsgerätes. Bei einem solchen Innentrommel-Recor­ der 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 Zylin­ dersegmentes. Die Abtasteinrichtung weist die in Fig. 1 beschriebene und dar­ gestellte Lichtstrahl -Ablenkvorrichtung auf.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahles in einer optischen Abtastein­ richtung, mit

• - einem transparenten Körper (1), der eine Lichteintrittsfläche (7), eine hier­ zu schräg stehende, reflektierende Fläche (5) und eine Lichtaustrittsfläche (10) aufweist,
• - einem Trägerkörper (6), der an der reflektierenden Fläche (5) mit dem transparenten Körper (1) verbunden ist,
• - wobei die aus transparentem Körper (1) und Trägerkörper (6) gebildete Einheit um eine zur Lichteintrittsfläche (7) senkrecht stehende Achse (2) drehbar gelagert ist und eine zumindest im Bezug auf die Achse (2) ge­ rundete, rotationssymmetrische Außenkontur (3) aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der transparente Körper (1) und der Trägerkörper (6) im wesentlichen als Kugelsegmente mit gleichem Radius ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtein­ trittsfläche (7) mindestens bereichsweise mit einer in Richtung auf die reflek­ tierende Fläche (5) weisenden Innenwölbung versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die re­ flektierende Fläche (5) bezüglich einer Eintrittsrichtung (8) der optischen Strahlung (9) einen Neigungswinkel von etwa 45° aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (6) von einer im wesentlichen becherförmig ausgebil­ deten Halterung (12) mindestens bereichsweise aufgenommen ist, die im Be­ reich ihrer dem Trägerkörper (6) abgewandten Ausdehnung mit einer Rotati­ onsbewegungen übertragenden Welle (13) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (6) und die Halterung (12) aus einem einheitlichen Material besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (6) und der transparente Körper (1) einander im we­ sentlichen entsprechende Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Lichteintrittsfläche (7) eine Linse angeordnet ist.