DE68921686T2

DE68921686T2 - Wiedergabegerät für ein Ladungslatentbildaufzeichnungsmedium.

Info

Publication number: DE68921686T2
Application number: DE68921686T
Authority: DE
Inventors: Tsutou Asakura; Masato Furuya; Shintaro Nakagaki; Hirohiko Shinonaga; Hiromichi Tai; Itsuo Takanashi
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1989-08-18
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2009-08-19
Also published as: KR920008475B1; EP0356174B1; US4945423A; EP0356174A2; KR900003953A; DE68921686D1; EP0356174A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wiedergabegerät für ein Ladungslatentbildaufzeichnungsmedium.
Gemäß einer steigenden Nachfrage nach einer Bildwiedergabe mit hoher Bildqualität und hoher Auflösung sind in den letzten Jahren, wie gut bekannt, unterschiedliche Systeme, wie das sogenannte EDTV(Extended Definition TV)-System oder HDTV (High Definition TV)-System als Televisionssysteme vorgeschlagen worden. Um eine Bildwiedergabe mit hoher Bildqualität und hoher Auflösung zu erhalten, ist es erforderlich, ein Bildaufnahmegerät bereitzustellen, das geeignet ist, ein Videosignal zu erzeugen, aus dem wieder ein Bild mit hoher Bildqualität und hoher Auflösung hergestellt werden kann. Für herkömmliche Bildaufnahmegeräte, die eine Bildaufnahmeröhre verwenden, ist es jedoch schwierig, ein derartiges Videosignal zu erzeugen. Die Gründe dafür sind folgende: Da es eine Grenze für die Reduzierung des Durch- messers des Elektronenstrahls in der Aufnahmeröhre gibt, kann keine hochaufgelöste Wiedergabe eines Bildes durch Reduzierung des Durchmesser des Elektronenstrahls erwartet werden. Wenn alternativ der Targetbereich der Aufnahmeröhre vergrößert wird, wird die Größe des Ausgangssignals wegen der vergrößerten Ausgangskapazität, die proportional dem Targetbereich ist, reduziert. Daher kann eine hochaufgelöste Wiedergabe des Bildes durch Vergrößerung des Targetbereiches nicht realistisch sein. Da ferner bei einem Bildaufnahmegerät für ein bewegliches Bild der Frequenzbereich eines derartigen Videosignals mehrere Zehnfache bis mehrere Hundertfache MHz beträgt, um ein hochaufgelösten Bild zu erzeugen, ist die Vergrößerung der Ausgangskapazität, d.h. die Vergrößerung des Targetbereiches, nicht bevorzugt.
Andererseits bereitet die Vergrößerung von Pixeln oder die Verkleinerung der Pixel eines Bildsensors im festen Zustand Schwierigkeiten, die der Industrie bekannt sind.
Wie oben ausgeführt, können herkömmliche Bildaufnahmegeräte, wobei es sich entweder um Aufnahmeröhren oder Sensoren im festen Zustand handelt, nicht befriedigend ein derartiges Videosignal erzeugen, um eine Bildwiedergabe mit hoher Bildqualität und hoher Auflösung zu erzeugen, da die Verwendung eines Bildsensors für ihren Aufbau unvermeidlich ist. Um dieses Problem zu lösen hat der Anmelder dieser Anmeldung bereits ein Bildsystem und Wiedergabesystem vorgeschlagen, so daß ein hochaufgelöstes optisches Bild durch ein Bildaufnahmegerät, das einen Photo-Photo-Wandler verwendet, erhalten wird und ein derartiges optisches Bild als Ladungsbild hoher Auflösung auf einer Ladungssammelschicht (oder einer Ladungsspeicherschicht) aufgezeichnet wird, indem ein Photo-Ladung-Wandler eingesetzt wird.
Die Europäische Patentanmeldung EP-A-0275601 offenbart eine Projektionsvorrichtung und eine daran angeschlossene Displayvorrichtung, in der Strahlung aus einer Strahlungsquelle in Licht mit der gewünschten Spektraleigenschaft umgewandelt wird, indem die Strahlung aus der Quelle dazu gebracht wird, Lumineszenzmaterial zu emittieren, das zwischen zwei Interferenzfiltern vorliegt. In Kombination mit optoelektronischen Elementen werden monochrome Bilder erhalten, die für die Projektionstelevision geeignet sind. Der Sandwich-artige Aufbau von Lumineszenzmaterial und Interferenzfiltern kann Teil einer Displayvorrichtung wie ein LCD bilden, kann jedoch alternativ auch integriert werden, zusammen mit der Strahlungsquelle, um eine getrennte Beleuchtungsquelle zu bilden.
Natürlich ist bei der Einführung derartiger Bildsysteme und Aufnahmesysteme, die von dem Anmelder dieser Anmeldung vorgeschlagen worden sind, ein vergleichbar geeignetes Auslesesystem erforderlich, das ein derartiges Ladungsbild wiedergibt, das auf dem Aufzeichnungsmedium als elektrisches Signal gespeichert ist. In dem Artikel mit dem Titel "Temporal Measurements in the Spatial Frequency Spectrum of Liquid Crystal Image Transducers", (Applied Optics, Vol. 18, pages 1895-1899) wird ein optisches System für derartige zeitliche Messungen beschrieben. Das Gerät weist einen Flüssigkristallwandler auf, der mit einem projizierten, weißen Lichtbild von einem Diapositiv beleuchtet wird, wobei eine Xenonlichtquelle verwendet wird. Ein linear polarisierter, gebündelter Laserstrahl wird durch doppelbrechende Eigenschaften des Wandlers als Antwort auf das projiziertes Bild räumlich moduliert. Ein Polarisationsanalysator überträgt diese Laserlichtkomponente, die in eine bestimmte Richtung polarisiert ist, wodurch die Polarisationsmodulation in eine Amplitudenmodulation umgewandelt wird. Das optische Fourierspektrum der räumlich modulierten Wellenfront wird in der rückwärtigen Ebene der Umwandlungslinsen erhalten. Die Xenonlichtquelle und die Laserlichtquelle werden als rechtwinklig zueinander in Bezug auf die optische Hauptachse des Gerätes dargestellt und müssen im allgemeinen an im wesentlichen unterschiedlichen Positionen in Bezug auf den Flüssigkristallwandler angeordnet sein, da die Xenonlichtquelle und die Laserlichtquelle zusammenarbeiten müssen, um die optische Information auf den Wandler zu schreiben bzw. die optische Information aus dem Wandler auszulesen. Es ist daher unmöglich, ein kompaktes Gerät für diese Wiedergabeart zu realisieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Wiedergabegerät bereitzustellen, das ein Ladungsbild, das auf ein Aufzeichnungsmedium aufgenommen ist, als elektrisches Signal auslesen kann.
Eine Ausführungsform dieser Erfindung beinhaltet einen Lesekopf, der fur ein derartiges Wiedergabegerät geeignet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zur Wiedergabe optischer Information als elektrisches Signal bereitgestellt, wobei die optische Information als latentes Ladungsbild auf einem Aufzeichnungsmedium vorgespeichert wird, aufweisend:
- eine elektromagnetische Strahlungsquelle;
- ein erstes optisches System zur Ausrichtung eines ersten elektromagnetischen Strahls, der von der elektromagnetischen Strahlungsquelle entlang einer ersten bestimmten, optischen Achse in Richtung des Aufzeichnungsmediums emittiert wird;
- ein Lesekopf, der auf der ersten bestimmten optischen Achse in einer Ausbreitungsbahn des ersten elektromagnetischen Strahls in Reihe geschaltet ist, wobei der Lesekopf eine mehrschichtige Struktur besitzt, die eine transparente Trägerbasis und eine transparente Elektrode, die es beide erlauben, daß der erste eletromagnetische Strahl hindurchtritt, eine Photomodulationsmaterialschicht und eine Ausgabefläche aufweist, wobei die Photomodulationsmaterialschicht eine optische Eigenschaft des ersten elektromagnetischen Strahls verändert, der durch die Trägerbasis und die Elektrode getreten ist, um einen zweiten elektromagnetischen Strahl einschließlich der veränderten optischen Eigenschaft über die Ausgabefläche auszugeben, der sich entlang der ersten bestimmten optischen Achse ausbreitet, in Abhängigkeit von der Stärke des elektrischen Feldes des latenten Ladungsbildes, das auf dem Aufzeichnungsmedium vorgespeichert ist, wobei das Aufzeichnungsmedium in Bezug auf die Vorrichtung dicht vor der Ausgabefläche des Lesekopfes und in Reihe in der Ausbreitungsbahn des ersten elektromagnetischen Strahls angeordnet ist;
- ein zweites optisches System, das auf den zweiten elektromagnetischen Strahl anspricht, um die veränderte, optische Eigenschaft, die in dem zweiten elektromagnetischen Strahl beinhaltet ist, zu ermitteln, um einen dritten elektromagnetischen Strahl auszusenden, dessen Intensitätsmuster dem gespeicherten Muster des latenten Ladungsbildes entspricht;
- und photoelektrische Transformationsvorrichtungen, um das Ausgangssignal des elektromagnetischen Strahls in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das dem latenten Ladungsbild entspricht; wobei das zweite optische System an derselben Seite des Aufzeichnungsmediums wie die elektromagnetische Strahlungsquelle angeordnet ist und direkt der Ausgabefläche gegenüberliegt, wobei der zweite elektromagnetische Strahl durch die Photomodulationsschicht tritt, in Richtung der Ausgabefläche reflektiert wird und sich in Richtung des zweiten optischen Systems ausbreitet, und daß das zweite optische System den zweiten elektromagnetischen Strahl in eine Richtung entlang einer zweiten bestimmten Achse, die sich von der ersten bestimmten optischen Achse unterscheidet, reflektiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen
Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das als Verständnishilfe für die Erfindung die Anordnung eines Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 2 ein Beispiel eines Lesekopfes im Schnitt, der in dem Gerät aus Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 3 ein weiteres Beispiel eines Lesekopfes im Schnitt, der in dem Gerät aus Fig. 1 verwendet wird,
Figuren 4, 5 und 6 schematische Diagramme, die ebenfalls als Verständnishilfe alternative Anordnungen eines Wiedergabegerätes zeigen,
Fig. 7 ein schematisches Diagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes,
Fig. 8 einen Grundriß, der eine Modifikation eines Metallspiegels zeigt,
Fig. 9 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht, die einen Reflexionsspiegel eines Lesekopfes der in Fig.9 gezeigten Anordnung zeigt,
Fig. 11 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 12 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 13 ein vergrößerter Querschnitt, der einen Lesekopfbereich einer Anordnung einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 14 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 15 eine erklärende Ansicht, die das Betriebsprinzip eines Lesekopfes zeigt, der in der in Fig. 14 dargestellten sechsten Ausführungsform verwendet wird,
Fig. 17 ein Graph, der die Empfindlichkeitseinstellung eines Lesekopfes zeigt,
Fig. 18 ein schematisches Diagramm, das einen dielektrischen, reflektierenden Film eines Lesekopfes in einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 19 ein Graph, der ein Antwortsignal des in Fig. 18 gezeigten, dielektrischen, reflektierenden Films zeigt,
Fig. 20 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer achten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 21 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer neunten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 22 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer zehnten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 23 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer elften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 24 ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung einer zwölften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes zeigt,
Fig. 1 ist eine erklärende Darstellung, die ein Wiedergabegerät für ein Aufzeichnungsmedium eines latenten Ladungsbildes zeigt, das zum besseren Verständnis der Erfindung beschrieben wird. In dieser Figur bezeichnet PS eine Quelle zur Erzeugung eines Leselichtes RL, das heißt einer elektromagnetischen Strahlung oder eines radioaktiven Strahles zum Auslesen (zur Wiedergabe) von Information, die durch ein Aufzeichnungsmedium aufgenommen worden ist. In allen Ausführungsformen, die in dieser Erfindung beschrieben werden, wird eine Laserlichtquelle als Beispiel für eine elektromagnetische Strahlungsquelle verwendet. Es sollte angemerkt werden, daß die Bezeichnung "elektromagnetischer Strahl" in dieser Erfindung immer ein Licht im weiten Sinne bedeutet, d.h. ein Strahl einer Strahlung des gesamten Strahlungsbandes, die als elektromagnetische Welle bezeichnet wird (von dem Bereich der Gamma- Strahlung, oder Röntgenstrahlung bis zum Langwellenband der Radiowellen). Ein Polarisator PL ist in einer Ausbreitungsbahn des Leselichtes RL angeordnet. Wenn die Lichtquelle PS des Leselichtes jedoch ein bestimmtes linear polarisiertes Licht ausstrahlt, ist ein derartiger Polarisator unnötig. Ein optischer Lesekopf Hr und ein Aufzeichnungsmedium RM, auf dem Information als latentes Ladungsbild aufgezeichnet wird, sind in einer weiteren Ausbreitungsbahn des Leselichtes RL angeordnet. Das Aufzeichnungsmedium RM besitzt eine mehrschichtige Struktur, die eine transparente Elektrode Et aufweist, die es ermöglicht, daß das Leselicht durchgelassen wird (zum Beispiel eine transparente Elektrode, die z.B. aus einem ITO-(Indiumzinnoxid)-film besteht, und die ein transparentes Bildfangelement CHL für ein latentes Ladungsbild aufweist, das es ermöglicht, daß das Leselicht RL übermittelt wird. Als Bildfangelement CHL für das latente Ladungsbild in dem Aufzeichnungsmedium RM kann eine Materialschicht verwendet werden, die derartig hohe isolierende Eigenschaften besitzt, daß sie es möglich machen, daß ein darin erzeugtes latentes Ladungsbild über einen langen Zeitraum gehalten wird, und die es erlaubt, daß ein Licht in einem Wellenlängenbereich des Leselichtes übertragen wird. Zum Beispiel kann zu diesem Zweck eine isolierende Schicht, die durch ein hochmolekulares Material gebildet wird, verwendet werden.
Für ein derartiges Aufzeichnungsmedium RM kann ein Aufzeichnungsmedium in Form eines Bandes, einer Scheibe, eines Bleches, einer Karte oder ähnlichem verwendet werden, aber jegliche andere Form oder Konfiguration kann ebenfalls genommen werden. Ferner kann für das Aufzeichnungsmedium RM wahlweise sowohl ein starres als auch ein flexibles Aufzeichnungsmedium verwendet werden.
Außerdem sind eine Wellenplatte WP, ein Analysator AL und ein Photodetektor PD in Reihe in der Ausbreitungsbahn des Leselichtes RL vorgesehen. Ein Ausgabesignal des photodetektors PD wird von einem Ausgabeanschluß 1 ausgegeben. Die Wellenplatte WP ist vorgesehen, da eine optische Verschiebung an den Photodetektor PD übertragen werden muß.
Der optische Lesekopf, der in Fig. 2 gezeigt ist, besteht aus einer mehrschichtigen Struktur, die eine Grundplatte BP aufweist, die aus einem Material gefertigt ist, das das Leselicht RL durchläßt, die eine transparente Elektrode Etr aufweist, die das Leselicht RL durchläßt, und die ein Licht- -oder Photomodulationsschichtelement aufweist, das aus einem Material mit einem optischen Effekt besteht, so daß der Zustand des Lichtes als Antwort auf die angelegte Spannung verändert wird (z.B. ein Lithiumniobateinkristall, LiTaO&sub3;, BSO).
Der in Fig. 2 gezeigte optische Lesekopf ist nahe dem Aufzeichnungsmedium RM angeordnet, auf dem vorher ein Ladungslatentbild gebildet worden ist. Wenn ein elektrisches Feld eines latenten Ladungsbildes in dem Aufzeichnungsmedium RM an das Lichtmodulationsschichtelement PML übertragen wird, wird die Materialschicht mit dem optoelektronischen Effekt, die das Lichtmodulationsschichtelement PML bildet, aktiv, so daß der Zustand oder Modus, z.B. ein Phasenunterschied zwischen einem ordentlichen Licht und einem außerordentlichen Licht, das durch die Schicht tritt, als Antwort auf die Stärke des angelegten elektrischen Feldes verändert wird. Folglich wird ein Ausleselicht mit der Polarisationsebene des einfallenden Lichtes gebildet, das als Antwort auf das angelegte vorgegebene elektrische Feld gedreht (moduliert) wird. Indem es durch den Analysator AL tritt, wird demzufolge das Leselicht RL erhalten, das hintereinander durch den wie in Fig. 2 aufgebauten, optischen Lesekopf Hr und das Aufzeichnungsmedium tritt, wobei das Leselicht ein verändertes Lichtintensitätsmuster aufweist, das dem Ladungsmuster des latenten Ladungsbildes auf dem Aufzeichnungsmedium entspricht.
Wenn ein Flüssigkristall des Streu-Typs, dessen Streugrad für das einfallende Licht von der Stärke des angelegten elektrischen Feldes abhängt, oder ein PLZT des Streutyps verwendet wird, wird kein Analysator AL benötigt, da das Ausleselicht in der Stärke moduliert wird, wenn es von dem Material des Streu- Typs ausgegeben wird. Es gibt zwei Flüssigkristallarten des des Streu-Typs oder PLZT des Streu-Typs, zum Beispiel ein Typ, der in Anwesenheit eines elektrischen Feldes streut, und ein anderer, der streut, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist, und in Anwesenheit eines elektrischen Feldes nicht streut. Beide Arten können als Lichtmodulationsschicht PML verwendet werden.
Ferner besteht ein optischer Lesekopf, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, aus einer mehrschichtigen Struktur, die Grundplatten BP1 und BP2 aus einem Material , das es erlaubt, daß das Leselicht RL durchgelassen wird, eine transparente Elektrode Etr, die das Leselicht RL durchläßt, einen ausrichtenden Film 2, ein Photomodulationsschichtelement PML aufweist, das aus einem Flüssigkristall gebildet ist, der zwischen den Abstandhaltern 4 und 5 dicht eingeschlossen ist, die einen Streueffekt durch ein elektrisches Feld aufweisen, wie ein nematischer Flüssigkristall, und einen ausrichtenden Film 3 aufweist.
Der in Fig. 3 gezeigte, optische Lesekopf Hr ist nahe bei dem Aufzeichnungsmedium RM angeordnet, auf dem ein latentes Ladungs- bild erzeugt wird, und ein elektrisches Feld des latenten Ladungsbildes in dem Aufzeichnungsmedium RM wird erzeugt, das an das Lichtmodulationsschichtelement PML angelegt wird. Folglich wird die Materialschicht, die aus einer Flüssigkristallschicht besteht, wie ein nematischer Flüssigkristall, der optische Rotationseffekte in Abhängigkeit von der Stärke eines angelegten elektrischen Feldes zeigt, aktiv, um die optische Rotationskraft des Lichtes als Antwort auf das angelegte elektrische Feld zu verändern. Indem es durch den Analysator AL tritt, wird demzufolge das Leselicht RL, das hintereinander durch den wie in Fig. 2 aufgebauten optischen Lesekopf Hr und das Aufzeichnungsmedium RM tritt, erhalten, wobei das Leselicht ein durch die Lichtintensität verändertes Muster aufweist, das dem Ladungsmuster des latenten Ladungsbildes auf dem Aufzeichnungsmedium RM entspricht.
Im Hinblick darauf wird in dem Wiedergabegerät eine Versuchsanordnung für ein Aufzeichnungsmedium für ein latentes Ladungsbild, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, genommen, so daß der optische Lesekopf nahe bei dem Aufzeichnungsmedium RM, das das Bildfangelement CHL für das latente Ladungsbild beinhaltet, auf dem ein latentes Ladungsbild erzeugt wird, angeordnet ist, so daß die transparente Elektrode Et des Aufzeichnungsmediums RM und die transparente Elektrode Etr des optischen Lesekopfes Hr dieselbe Spannung haben können, um auf diese Weise ein Leselicht RL aus der Lichtquelle PS zu erregen, um das latente Ladungsbild auszulesen. Indem eine derartige Versuchsanordnung genommen wird, fällt das Leselicht RL auf den Photodetektor PD entlang einer optischen Bahn ein, die den Polarisator PL, den optischen Lesekopf Hr, das Aufzeichnungsmedium RM, die Wellenplatte WSP und den Analysator AL beinhaltet.
An das Lichtmodulationsschichtelement PML des optischen Lesekopfes Hr, der nahe bei dem Aufzeichnungsmedium RM angeordnet ist, wird ein elektrisches Feld eines latenten Ladungsbildes angelegt, das durch das Bildfangelement CHL des latenten Ladungsbildes aufgezeichnet ist, das in dem Aufzeichnungsmedium RM vorgesehen ist.
In dem Falle, in dem der in Fig. 1 verwendete Lesekopf Hr entweder die in Fig. 1 gezeigte Struktur oder die in Fig. 2 gezeigte struktur besitzt, wird das Leselicht, das nacheinander durch den optischen Lesekopf Hr und das Aufmahnemedium RM übertragen wird, wie kürzlich beschrieben, in der Polarisationsebene als Anwort auf das elektrische Feld entsprechend der Verteilung der Größe der Ladung des latenten Ladungsbildes, das in dem Aufzeichnungsmedium RM aufgezeichnet worden ist, moduliert. Daher tritt ein Lichtstrahl, der auf den Photodetektor PD auftrifft, derart durch den Analysator AL, daß die Lichtintensität in Abhängigkeit von dem latenten Ladungsbild, das durch das Aufzeichnungsmedium RM aufgenommen wird, verändert wird.
Demgemäß ist ein elektrisches Signal, das der Verteilung der Größe der Ladung des latenten Ladungsbildes entspricht, das in dem Aufzeichnungsmedium RM aufgezeichnet worden ist, ein Ausgabesignal des Photodetektors PD an den Anschluß 1.
Die aufeinanderfolgende Übertragungssequenz des Leselichtes RL kann entweder von dem optischen Lesekopf Hr auf das Aufzeichnungsmedium RM oder umgekehrt erfolgen.
Wenn das Leselicht für ein aufgenommenes Ladungsbild zweidi- mensional abtastet, entspricht ein Video-Ausgabesignal des Photodetektors PD der Ladungsintensitätsverteilung des zweidimensionalen latenten Ladungsbildes mit einer hohen Auflösung des latenten Ladungsbildes, das von dem Aufzeichnungsmedium RM aufgenommen worden ist. Wenn z.B. ein Laserstrahl einen Durchmesser von einem Millimeter (1 micron) als Leselicht verwendet wird, kann demgemäß ein Videosignal erzeugt werden, das einer Hochbildauflösung von 1000 Zeilen/1 mm entspricht.
Alternativ kann derselbe Effekt erzielt werden, indem die Strahlbreite des Leselichtes ausreichend groß gemacht wird, um das latente Ladungsbild gleichzeitig mit der Verwendung eines Photodetektors mit einem zweidimensionalen Feld, der eine Hochauflösungsfähigkeit besitzt, zu erzeugen.
Die Figuren 4 und 5 sind schematische Diagramme, die zum besseren Verständnis vergleichbarer Varianten des erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes für ein Aufzeichnungsmedium eines latenten Ladungsbildes Varianten des in Fig. 1 gezeigten Gerätes zeigen, die später in bezug auf die Figuren 21 bis 25 beschrieben werden. In jedem Falle sind der optische Lesekopf und das Aufzeichnungsmedium RM nah beieinander angeordnet.
In Fig. 4 wird zunächst ein Wiedergabegrät fur ein Aufzeichnungsmedium für ein latentes Ladungsbild gezeigt. Dieses Wiedergabegerät ist derart aufgebaut, daß es ein Leselicht RL, das von der Lichtquelle PS ausgestrahlt wird, durch einen Analysator PL geschickt wird, der wahlweise vorgesehen sein kann, um es zu ermöglichen, daß es auf einen Licht- oder Photodeflektor PDFE einfällt, anschließend von dem Lichtdeflektor PDFE zu dem optischen Lesekopf Hr und dann auf das Aufzeichnungsmedium RM übertragen wird, wo das hindurchtretende Licht in Form eines vorbestimmten Polarisationsmodus polarisiert wird.
Wenn der Photodetektor PD, der in dem Wiedergabegerät als Aufzeichnungsmedium für das latente Ladungsbild verwendet wird, ein Zeilensensor ist, kann als Lichtdeflektor PDFE ein Deflektor mit einer Struktur verwendet werden, die es erlaubt, daß das Leselicht RL in nur eine Richtung abgelenkt wird, so daß es auf den Zeilensensor einfällt. Wenn der Photodetektor PD, der in dem Wiedergabegerät als Aufzeichnungsmedium für das latente Ladungsbild verwendet wird, ein zweidimensionaler Sensor ist, kann als Lichtdeflektor PDFE ein Deflektor mit einer Struktur verwendet werden, die es erlaubt, daß das Leselicht RL in zwei zueinander senkrechten Richtungen abgelenkt wird, so daß es auf den zweidimensionalen Sensor einfällt.
Das Leselicht, das in einer vorbestimmten Ablenkungsform in dem Photodeflektor PDFE abgelenkt wird, fällt derart ein, daß es den optischen Lesekopf Hr durch die Linse 6 abtastet. Das Photomodulationsschichtelement PML in dem optischen Lese- kopf Hr strahlt ein Leselicht RL aus, dessen Polarisationsebene sich in Abhängigkeit von einer elektrischen Feldverteilung verändert, entsprechend einer Ladungsgrößenverteilung in dem latenten Ladungsbild, das in dem Aufzeichnungsmedium RM aufgenommen ist. Das Leselicht RL, das demzufolge emittiert wird, wird durch das transparente Aufzeichnungsmedium RM übertragen und trifft dann durch die Linse 7 auf den Analysator AL.
Der Analysator AL übertragt ein Licht mit einer Intensitätsvariation, die sich in Übereinstimmung mit dem Rotationszustand der Polarisationsebene des auf den Analysator AL einfallenden Leselichtes RL verändert, auf den Photodetektor PD. Folglich ist ein elektrisches Signal einer Zeitsequenz, das einer Größenverteilung der Ladung des latenten Ladungsbildes, das in dem Aufzeichnungsmedium RM aufgenommen worden ist, und dem oben erwähnten Abtastvorgang entspricht, ein Ausgabesignal des Photodetektors PD an den Ausgabeanschluß 1.
In diesem Gerät wird das Aufzeichnungsmedium RM ebenfalls einem Vorabtast- oder Zuführ-Vorgang unterzogen, in Abhängigkeit von der Form der Lichtablenkung in dem Photodeflektor PDFE.
Ferner kann das Wiedergabegerät für ein Aufzeichnungsmedium eines latenten Ladungsbildes, das in Fig. 4 dargestellt ist, derart aufgebaut sein, daß das Photodeflektor PDFE in einen Zustand versetzt wird, der einen zweidimensionalen Photoablenkvorgang bewirkt, um anschließend ein Leselicht zu projizieren, das von dem Aufzeichnungsmedium auf einen Schirm als optisches Projektionssystem emittiert wird, um es auf diese Weise zu ermöglichen, ein zeidimensionales optisches Bild darzustellen.
Für ein derartiges Photodeflektor PDFE können elektrische Photoablenkvorrichtungen und mechanische Ablenkvorrichtungen, die einen Polygon-Spiegel oder einen Schwing-Spiegel verwenden, eingesetzt werden.
In Fig. 5 ist ein weiteres Wiedergabegerät fur ein Aufzeichnungsmedium eines latenten Ladungsbildes gezeigt, das mit dem Gerät aus Fig. 2 vergleichbar ist. Gemäß diesem Wiedergabegerät wird ein Leselicht RL, das von der Lichtquelle PS erzeugt ist, linearen polarisiert, so daß es durch den wahlweise vorgesehenen Polarisator PL eine bestimmte Polarisationsebene besitzt. Anschließend fällt das polarisierte Licht, das demzufolge erhalten wird, als einzelner Strahl des Leselichtes RL auf den optischen Lesekopf Hr ein, wobei der Strahl einen Querschnitt hat, der sich durch eine zylindrische Linse 11 in eine Richtung ausbreitet.
Das Photomodulationsschichtelement PML in dem optischen Lesekopf Hr emittiert einen einzigen Strahl des Leselichtes RL mit einem linearen Querschnitt in einem Zustand, in dem seine Polarisationsebene als Antwort auf eine elektrische Feldverteilung moduliert worden ist, die auf einer Ladungsgrößenverteilung eines latenten Ladungsbildes, das in dem Aufzeichnungsmedium RM aufgenommen worden ist, beruht. Das Leselicht RL, das demzufolge emittiert wird, wird durch das transparente Aufzeichnungsmedium RM übertragen und fällt dann in den Analysator AL ein.
Der Analysator AL überträgt den Lichtstrahl, dessen Intensität als Antwort auf die Rotation der Polarisationsebene des einzelnen Strahls des auf den Analysator AL einfallenden Leselichtes RL, der einen linearen Querschnitt hat, moduliert worden ist, auf den Zeilensensor 12. Folglich wird ein Größe der Ladung des latenten Ladungsbildes, das in dem Aufzeichnungsmedium RM aufgenommen worden ist, entspricht, von dem Zeilensensor 12 an den Ausgabeanschluß 1 ausgegeben.
Das Aufzeichnungsmedium RM wird einem Vorabtast- oder Zuführ-Vorgang unterzogen, wobei es sich mit Hilfe eines beweglichen Gestells 13 in einem vorbestimmten Bewegungsmodus in eine Richtung 16 senkrecht zu der Ausbreitungsrichtung des einzelnen Strahl des Leselichtes RL mit linearem Querschnitt bewegt. Demzufolge wandelt sich das zweidimensionale Ladungsbild, das auf dem Aufzeichnungsmedium RM aufgenommen worden ist, in ein elektrisches Signal in der Zeitdomäne um, das als Ergebnis des Abtastens des Zeilensensors 12 des des Vorabtastens des Aufzeichnungsmediums RM erhalten wird. Das auf diese Weise erhaltene elektrische Signal wird an den Ausgabeanschluß 1 üertragen.
In den jeweiligen Ausführungsformen, die beschrieben werden, kann eine Signalausgabe des Photodetektors PD in verschiedenen Ausnutzungsformen genutzt werden, z.B. kann das verarbeitete Signal nach der geeigneten Signalverarbeitung an einen Drucker übertragen werden, um eine Hard-Copy herzustellen oder zu einer Bildschirmeinheit übertragen werden, um eine Soft-Copy herzustellen, oder es kann zu einem elektronischen Datensystem übertragen werden, um eine Datei zu erzeugen; oder die Ausnutzung kann auch die Speicherung eines Aufzeichnungsmediums RM, wenn es sich in den Zustand befindet, wo Information auf dem Bildfangelement CHL des latenten Ladungsbildes aufgezeichnet wird, und die spätere Wiedergabe eines derartigen Aufzeichnungsmediums RM sein. Zusätzlich kann ein optisches Signal, das als optische Information ausgelesen worden ist, in Form einer optischen Information einer optischen Signalverarbeitung unterzogen werden, ohne es zur weiteren optischen Verwendung in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
In Fig. 6 ist ein weiterer Typ eines Wiedergabegerätes für ein Aufzeichnungsmedium eines latenten Ladungsbildes gezeigt, das auf dem aus Fig. 8 mit dem Lesekopf aus Fig. 3 basiert.
Ein Lesekopf 20, der in diesem Gerät verwendet wird, beinhaltet eine transparente Trägerbasisplatte BP, eine transparente Elektrode Etr, die unter der Basisplatte BP vorgesehen ist und Flüssigkristallschichten PML, die jeweils zwischen der transparenten Elektrode Etr, den Abstandhaltern 4 und 5 und einer Trägerbasisplatte BP3 mit einer hohen Dielektrizitätskonstante eingeschlossen sind. Die transparente Elektrode Etr ist elektrisch mit der transparenten Elektrode Et des Aufzeichnungsmediums RM verbunden.
Die Trägerbasisplatte BP3 mit der hohen Dielektrizitätskonstante besteht aus einem Material eines ferroelektrischen Kristalls wie Lithiumniobat, das eine spezifische dielektrische Konstante von 80 hat, oder aus Bariumtitanat, das eine spezifische dielektrische Konstante von 5000 hat, oder aus organischem Material. Bei der Verwendung eines derartigen ferroelektrischen Materials wird die Stärke eines Feldes, das an den Flussigkristall angelegt worden ist, vergrößert, und die äquivalente Luftdicke der Trägerbasisplatte BP3 mit der hohen Dielektrizitätskonstante wird vernachlässigbar klein.
In diesem Gerät fällt ein Licht, das von der Lichtquelle PS emittiert wird,durch die Linse 21, den Polarisator PL, die transparente Trägerbasisplatte BP1 und die transparente Elektrode Etr des Lesekopfes 20 auf die Flüssigkristallschicht PML ein.
Das Licht, das auf den Flüssigkristall PML einfällt, wird mit der Drehung der Polarisation durch ein elektrisches Feld eines elektrostatischen latenten Bildes LI moduliert, das auf der Oberfläche des das Medium isalierenden Films CHL erscheint. Ein derartig moduliertes Licht tritt durch die Trägerbasisplatte BP3 mit der hohen Dielektrizitätskonstante, den das Medium isolierenden Film CHL, die Mediumelektrode Et, den polarisator AL und die Linse 22 und wird dann durch einen Photodetektor PD als ein Wechsel der Intensität des Lichtes, das einem elektrostatischen latenten Bild LI entspricht, ermittelt.
Für ein hochaufgelöstes Bild ist es wünschenswert, eine Laserlichtquelle als Lichtquelle PS zu verwenden.
Ferner kann ein Polygonspiegel, ein Galvanospiegel oder vergleichbares dazu verwendet werden, das Leselicht abzulenken, um das Bild LI abzutasten, um ein Signal von dem Detektor PD zu erzeugen und eine zweidimensionale bildliche Darstellung wiederzugeben.
Indem die transparente Elektrode Etr und die Mediumelektrode Et verbunden werden, so daß beide Elektroden dasselbe Potential haben können, wird zusätzlich ein elektrisches Feld des latenten Ladungsbildes genau ermittelt.
In Fig. 7 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die Erfindung betrifft ein Auslesegerät des Reflektionstyps für ein elektrostatisches latentes Bild, und in dieser Ausführungsform wird ein Lesekopf 23 eingesetzt, der eine Spiegelschicht 24, um ein Leselicht zu reflektieren, besitzt, die sich zwischen der Flüssigkristallschicht PML mit den Abstandhaltern 4 und 5 und der Trägerbasisplatte BP3 befindet, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, und einen Halbspiegel 25 besitzt, um die Richtung des reflektierten Licht zu ändern.
Ein Licht, das von der Lichtquelle PS emittiert wird und durch die Linse 21, den Polarisator PL, den halbtransparenten Spiegel 25 auf den Lesekopf 23 trifft, erreicht durch eine transparente Trägerbasisplatte BP1, die transparente Elektrodenschicht Etr und die Flüssigkristallschicht PML eine Spiegelschicht 24. Dieses Licht wird dann auf der Spiegelschicht 24 reflektiert und kehrt durch die Flüssigkristallschicht PML und die transparente Schicht Etr zu der transparenten Trägerbasisplatte BP1 zurück.
Das Licht wird einem Wechsel der optischen Rotation untergen, der in der Flüssigkristallschicht PML durch ein elektrihes Feld des latenten Ladungsbildes auf dem Aufzeichnungsmedium RM bewirkt wird.
Ferner ändert ein Licht, das von dem Lesekopf 23 emittiert wird, durch den halbdurchlässigen Spiegel 25 seine Richtung und trifft dann durch einen Polarisator 26 und eine Linse 27 auf den photodetektor PD.
Für den halbdurchlassigen Spiegel 25 kann eine andere Art Strahlteiler verwendet werden.
Außerdem kann als Spiegelschicht 24, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, ein dielektrischer Spiegel oder ein Metallspiegel verwendet werden. Der dielektrische Spiegel besteht aus einer Schichtung mehrschichtiger Filme und der Metallspiegel besteht aus einem Aluminiumfilm, der durch das Vakuum-Abscheideverfahren hergestellt ist.
Sogar wenn ein Laserstrahl mit einem kleinen Strahldurchmesser auf den Lesekopf auftrifft, ist es im Hinblick auf die Detektion einer Oberflächenspannung mit hoher Auflösung schwierig, ein Oberflächensignal mit hoher Auflösung zu ermitteln, da ein elektrischer Widerstand in Ausdehnungsrichtung der Spiegelschicht 24 herkömmlicher Bauart nicht adäquat groß ist.
Insbesondere in dem Fall, bei dem die Spiegelschicht 24 in dem Lesekopf 23 aus einem sich zweidimensional erstreckenden, dünnen Aluminiumfilm mit guten optischen Eigenschaften besteht, der durch das Vakuumabscheideverfahren hergestellt ist, wird das an die Flüssigkristallschicht PML angelegte elektrische Feld unvermeidbar gleichmäßig, was dazu führt, daß es unmöglich ist, ein latentes Ladungsbild in hoher Auflösung zu erzeugen, sogar, wenn das Ladungsmuster, das sich auf der Oberfläche eines Aufzeichnungskörpers bildet, mit einer feinen Ladungsverteilung gebildet wird, da eine Spannung auf dem dünnen Film aus Aluminiumleitern, die die Spiegelschicht bilden, die der feinen Ladungsverteilung gegenüberliegt, über die gesamte Oberfläche einheitlich ist. Welchen minimierten Durchmesser der Laserstrahl, der für die Detektion eingesetzt wird, auch immer hat, die Auflösung der Detektion der Oberflächenspannungsverteilung wird durch die Fläche der Spiegelschicht 24 bestimmt. Wo z.B. ferner ein dielektrischer Spiegel, der aus einem sich zweidimensional erstreckenden mehrschichtigen Film besteht, als Spiegelschicht 24 in dem in dem Wiedergabegerät verwendeten Lesekopf verwendet wird, ist ein elektrischer Widerstandswert in einer sich zweidimensional erstreckenden Richtung in dem dielektrischen Spiegel nicht unendlich, obwohl der elektrische Widerstandswert größer ist als der des dünnen Aluminiumfilms. Dies bedeutet, daß eine Oberflächenspannung des dielektrischen Spiegels sich graduell ausgleicht, in Übereinstimmung mit einer Zeitkonstante, die durch den elektrischen Widerstand R in einer Ausbreitungsrichtung des dielektrischen Spiegelfilms und einer elektrostatischen Kapazität C des Photomodulationsmaterialschichtelementes PML des Lesekopfes bestimmt wird, wobei die Auflösung der Detektion einer Oberflächenspannungsverteilung mit dem Zeitverlauf abnimmt.
Wenn der Detektionsvorgang eines Ladungsbildes kontinuierlich über eine lange Zeitdauer erfolgt, wie im Falle der Wiedergabe eines Standphotos, passiert es folglich leicht, daß sich eine wiedergegebene bildliche Darstellung verdunkelt.
Um dies zu vermeiden ist der Metallspiegel, wie in Fig. 8 gezeigt, in Segmente 28 geteilt, die der Pixelgröße des latenten Ladungsbildes entsprechen, um auf diese Weise ein Feld aus kleinen Spiegeln aufzubauen, die elektrisch unabhängig voneinander sind, so daß die kleinen Metallspiegel nicht miteinander in Kontakt stehen.
Bei der Verwendung einer derartigen Technik ist es möglich, ein latentes Ladungsbild mit einer Auflösung jedes abgeteilten Metallspiegels auszulesen. Dieselbe Technik kann ebenfalls bei einer dielektrischen Spiegelschicht angewendet werden.
In den Ausführungsformen, die in den Figuren 6 und 7 gezeigt sind, wird ein Photodetektor PD verwendet, um ein Licht, dessen Intensität moduliert ist und das von einem elektrostatischen latenten Bild LI erhalten wird, in ein elektrisches Signal umzuwandeln, um es auszugeben.
In Fig. 9 ist eine zweite Ausführungsform dieser Erfindung gezeigt, die der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform entspricht. Da diese Ausführungsform im wesentlichen denselben Aufbau wie die Ausführungsform aus Fig. 7 hat, mit der Ausnahme, daß der Lesekopf Hr nicht ein Flüssigkristalltyp ist und nicht mit einer dielektrischen Basisplatte BP3 ausgestattet ist, werden die gleichen Bauteile wie jene in Fig. 7 jeweils mit denselben Verweiszahlen bezeichnet und ihre Erklärung wird weggelassen.
In dieser Ausführungsform werden mehrere Reflexionsspiegel Md auf der Oberfläche des Photomodulationsmaterialschichtelementes PML des Lesekopfes Hr gegenüber dem Bildfangelement des Aufzeichnungsmediums RM angeordnet. Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie derartige Reflexionsspiegel in Feldern angeordnet sind.
Mehrere Reflexionsspiegel Md können z.B. derartige angeordnet sein, daß durch dünne Filme aus leitfähigem Material, wie Aluminium, ein bestimmtes Muster gebildet wird, oder daß durch dielektrische Spiegel, die aus einem mehrschichtigen Film bestehen, ein bestimmtes Muster gebildet wird. Einzelne der Vielzahl von Reflexionsspiegeln Md, Md, die in Fig. 10 gezeigt sind, können eine willkürliche Form annehmen, und sind nicht auf ein Rechteck beschränkt, und die einzelnen Reflexionsspiegel Md sollten eine Größe und eine Zeichendichte in einer Anordnung haben, die fein genug ist, so daß die Ermittlung einer Spannungsverteilung befriedigend mit hoher Auflösung erfolgen kann.
Mehrere Reflexionsspiegel Md mit sehr kleiner Abmessung in dem Lesekopf Hr werden leicht auf der Endfläche des Photomodulationsmaterialschichtelementes PML des Detektionskopfes hergestellt, indem ein gut bekanntes Herstellungsverfahren für dunne Filmmuster angewendet wird. Wo zum Beispiel mehrere Reflexionsspiegel Md, Md, ... auf eine Weise angeordnet sind, daß jedes Zeichen des Feldes aus den jeweiligen Reflexionsschichten Md, Md, ... 4 um beträgt, kann demzufolge ein Gerät zur Ermittlung einer Oberflächenspannungsverteilung mit 250 Zeilen/mm konstruiert werden.
Ferner wird bei der Herstellung des Lesekopfes Hr bevorzugt ein Maskenmuster bereitgestellt, das aus einem lichtabschirmenden Material mit einem extrem großen elektrischen Widerstand zwischen den jeweiligen Spiegeln Md und Md besteht. Dadurch kann vermieden werden, daß ein Laserstrahl, der zum Beispiel durch einen Photodeflektor abgelenkt wird, von Bereichen zwischen den jeweiligen Spiegeln Md, Md, ... nach außen streuen kann. Es wird demzufolge vermieden, daß der Laserstrahl, der aus dem Lesekopf austritt, erneut auftrifft, wodurch die Genauigkeit des Lesevorgangs abnimmt.
In der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform wird das Licht, nachdem es von dem Lesekopf Hr emittiert und durch den Strahlteiler 25 reflektiert worden ist, durch eine Wellenplatte 33 zur Festsetzung eines optischen Nullabgleichs geschickt und trifft dann auf den Analysator 34. Das durch den Analysator 34 übermittelte Licht wird durch einen Photodetektor PD in ein elektrisches Signal umgewandelt. Ein derartiges elektrisches Signal kann eine wiedergegebene bildliche Darstellung mit hoher Auflösung bereitstellen oder schaffen.
In Fig. 11 ist eine Anordnung einer dritten erfindungsmäßen Ausführungsform dargestellt. Da der Aufbau des optischen Systems mit dem in Fig. 9 gezeigten vergleichbar ist, werden die gleichen Bauelemente wie in Fig. 9 jeweils mit denselben Verweiszahlen bezeichnet und ihre Eläuterung wird weggelassen.
Das in dieser Ausführungsform verwendete Aufzeichnungsmedium RM besteht aus einer mehrschichtigen Struktur, die eine Basisplatte BL, eine Elektrode CL, die aus leitfähigem Material besteht, wobei ihre Oberfläche dazu dient, eine Reflexionsfläche für Licht zu bilden, und eine Ladungsspeicherschicht CHL aufweist, die von einem Material gebildet wird, das dazu dient, ein Ladungsbild zu speichern, und das es möglich macht, daß ein Leselicht hindurch geschickt wird, um dadurch das Ladungsbild auszulesen.
Die Ladungsspeicherungsschicht CHL kann hergestellt werden, indem zum Beispiel ein Silikonharz verwendet wird, und die Elektrode CL kann zum Beispiel aus einem im Vakuum abgeschiedenen Aluminiumfilm gebildet sein.
Der Grund, warum eine derartige Reflexionselektrode in dem Aufzeichnungsmedium vorgesehen ist, besteht darin, daß die Herstellung des dielektrischen Spiegels nicht einfach ist, da er als ein dielektrischer Spiegel mit einer mehrschichtigen Filmstruktur aufgebaut ist, und daß es schwierig ist, einen Detektorkopf mit hoher Empfindlichkeit zu bauen, da ein Teil des Lichtes, das auf den den dielektrischen Spiegel auftrifft, durchgelassen wird, wodurch kein Reflexionsfaktor von 100% erreicht wird.
Die Arbeitsweise der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform wird nun beschrieben. Angenommen, daß ein elektrostatisches latentes Bild IL auf der Ladungsspeicherschicht CHL gebildet wird, dann wird durch das von der Ladungsspeicherschicht IL des Aufzeichnungsmediums RM gespeicherte Ladungsbild ein elektrisches Feld an das Photomodulationsmaterialschichtelement PML des Lesekopfes Hr angelegt. Ein Laserstrahl, der auf das Photomodulationsmaterialschichtelement PML in dem Lesekopf Hr trifft, nimmt entweder den Zustand des ordentlichen Lichtes oder den Zustand des außerordentlichen Lichtes (ein Winkel der Polarisationsebene in dieser Ausführungsform) in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld an, das durch das Ladungsbild erzeugt wird.
Nachdem der Laserstrahl, der auf die transparente Elektrode Etr des Lesekopfes Hr trifft, durch das Photomodulationsmaterialschichtelement PML geschickt worden ist, wird er von dem Lesekopf Hr emittiert und trifft dann auf das Aufzeichnungsmedium RM auf. Nachdem der Strahl durch die Ladungsspeicherschicht CHL in das Aufzeichnungsmedium RM gewandert ist, wird er durch die Elektrode CL, die eine Reflexionsebene des Lichtes bildet, reflektiert. Das auf diese Weise erhaltene reflektierte Licht tritt erneut durch die Ladungsspeicherschicht CHL und das Photomodulationsmaterialschichtelement PML des Lesekopfes Hr und wird dann von der Oberfläche der transparenten Elektrode Etr emittiert. Der Modus dieses Lichtes wird entsprechend der Ladungsverteilung des Ladungsbildes des Aufzeichnungsmediums RM moduliert.
Da der Reflexionsfaktor des Lichtes in einer derartigen Anordnung im wesentlichen 100% entspricht, kann eine Oberflächenladungsspannung des Aufzeichnungsmediums RM mit großer Empfindlichkeit detektiert werden.
In Fig. 12 ist eine Anordnung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes gezeigt. Da diese Ausführungsform mit der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform vergleichbar ist, werden die gleichen Bauelemente wie in Fig. 9 jeweils mit denselben Verweiszahlen bezeichnet und ihre Erläuterung wird weggelassen.
Die Ausführungsform aus Fig. 12 unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 9 in dem Aufbau des Lesekopfes Hr. Der Lesekopf Hr in dieser Ausführungsform besitzt eine mehrschichtige Struktur, die eine transparente Elektrode Etr, eine Photomodulationsmaterialschicht PML und einen Reflexionsspiegel MM aus leitfähigem Material aufweist. Der Reflexionsspiegel MM aus leitfähigem Material ist auf eine Weise angeordnet, daß er der Fläche der Ladungsspeicherungsschicht CHL des zu detektierenden Mediums nah gegenübersteht. In diesem Fall ist die Größe des Reflexionsspiegels MM verglichen mit der minimalen aus zulesenden Pixelgröße ausreichend klein. Da ein elektrisches Feld durch eine Ladung, die durch die Ladungsspeicherungsschicht CHL gespeichert wird, durch den Reflexionsspiegel MM aus leitfähigern Material an das Photomodulationsmaterialschichtelement PML in dem Lesekopf angelegt wird, wird ein Laserstrahl, der aus das Photomodulationsschichtelement PML trifft, auf eine Weise moduliert, daß die Phasendifferenz zwischen dem ordentlichen Licht und dem außerordentlichen Licht (das der Polarisationsebene des durchgehenden Lichtes entspricht) als Antwort auf das elektrische Feld moduliert, das durch den Reflexionsspiegel MM aus leitfähigem Material des Lesekopfes Hr angelegt wird. Der Auslesevorgang in dieser Ausführungsform ist derselbe wie jener in den Ausführungsformen der Figuren 9 und 11.
In dieser Ausführungsform wird der auftreffende Strahl durch den Reflexionsspiegel aus leitfähigem Material mit einer Rate von 100% reflektiert. Folglich kann eine Oberflächenspannung der zu detektierenden Ladungsspeicherschicht CHL mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden. Ferner kann der Reflexionsspiegel MM aus leitfähigem Material leicht hergestellt werden, indem die Vakuumabscheideverfahren angewendet wird.
Inzwischen wird die Auflösung bei der Ermittlung der Oberflächenspannung durch den Lesekopf durch die Abmessung des Reflexionsspiegels MM aus leitfähigem Material und den Abstand zwischen der Oberfläche des CHL und dem Reflexions- spiegel MM aus leitfähigem Material in dem Lesekopf bestimmt. Um die Auflösung der Detektion der Oberflächenspannungsverteilung auf der Ladungsspeicherungsschicht CHL, die ermittelt werden soll, zu verbessern, ist es daher erforderlich, daß der Abstand zwischen der Oberfläche der Ladungsspeicherungsschicht CHL und dem Reflexionsspiegel MM sehr klein gehalten wird, und daß die Abmessung des Reflexionsschirmes MM aus leitfähigem Material in dem Lesekopf sehr klein gemacht wird. In der Praxis ist es jedoch schwierig, sie in derartig kleinen Abmessungen herzustellen, um einen Detektionsvorgang durchzuführen.
In Fig. 13 ist eine fünfte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die zum Zwecke der Lösung dieser Probleme entwickelt worden ist, wobei nur der Lesekopf Hr zur Darstellung von Details vergrößert worden ist. In dieser Auführungsform wird eine Anordnung verwendet, in der eine Nadel-ähnliche Elektrode ED eines leitfähigen Materials vorgesehen ist, die von dem Reflexionsspiegel MM aus leitfähigem Material vorsteht, und in der ein elektrostatischer Abschirmungskörper S mit einem durchgehenden Loch 40 versehen ist, durch das die Nadel- ähnliche Elektrode ED aus leitfähigem Material vorsteht.
Der Lesekopf Hr, der in Fig. 13 gezeigt ist, kann eine Oberflächenspannungsverteilung auf der Ladungsspeicherungsschicht CHL über die Nadel-Elektrode ED, die durch das in dem elektrostatischen Abschirmungskörper S vorgesehene Loch 40 hervorsteht, mit hoher Auflösung ermitteln.
In den Ausführungsformen 12 und 13 ist der Lesekopf derart aufgebaut, daß er eine gesteuerte Abtastung mit einer hohen Stellungsprazision durchführt, so daß ein latentes Ladungsbild des Aufzeichnungsmediums exakt erhalten werden kann.
Indem ein kleiner leitfähiger Spiegel MM oder nadelförmige Elektroden ED verwendet werden, kann eine ausreichende Auflösung erhalten werden.
In Fig. 14 ist eine Seitenansicht einer Anordnung einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform dargestellt. Da der Aufbau aus Fig. 14 demjenigen der Ausführungsform aus Fig. 9 entspricht, mit alleiniger Ausnahme des Lesekopfes, werden die gleichen Bauteile wie in Fig. 9 mit jeweils denselben Verweiszahlen bezeichnet und ihre Erläuterung wird weggelassen.
Der Lesekopf Hr besteht aus einer vielschichtigen Struktur, die eine transparente Elektrode Etr, ein Photomodulationsmaterialschichtelement PML und einen dielektrischen Spiegel DML beinhaltet. Das Photomodulationsmaterialschichtelement PML in dem Lesekopf Hr hat eine Dicke, die sich von einem Ende zum anderen fortwährend vergrößert, wie es in Fig. 14 gezeigt ist.
Ferner ist eine Antriebsvorrichtung M vorgesehen, um den Lesekopf in horizontaler Richtung in Fig. 14 zu bewegen. Als Antriebsvorrichtung M kann entweder eine bekannte Vorrichtung wie ein Zahnstangengetriebe, ein Nockenmechanismus oder ein Linearmotor verwendet werden.
Wenn die relative Position des Lesekopfes Hr und eines Laserstrahles P1, der auf ihn trifft, in eine Richtung verschoben ist, wie sie durch den Pfeil X in der Figur dargestellt ist, und die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des auftreffenden Laserstrahls steht, tritt der Laserstrahl an Stellen unterschiedlicher Dicke des Photomodulationsmaterialschichtelemetes PML hindurch.
Der oben erwähnte Aufbau erfolgt aus den unten beschriebenen Gründen. Wenn der Abstand zwischen dem Lesekopf und der Ladungsspeicherschicht CHL sich nämlich verändert, verändert sich die Ausgabespannung des Detektors dementsprechend. Ferner variiert die Intensität des elektrischen Feldes gemäß einer Oberflächenspannung der zu ermittelnden Ladungsspeicherungsschicht. Und wenn die Intensität die Halbwellenspannung des Photomodulationsmaterialschichtelementes des Lesekopfes übersteigt, wird die Ausgabespannung des Detektors erniedrigt. Ein Gerät nach dem Stand der Technik, das keine derartige einstellbare Funktion der Empfindlichkeit besitzt, ist für den Bediener unbequem, da es erforderlich ist, vorher eine Messung durchzuführen. Die Halbwellen-Spannung bedeutet einen Intensitätsgrad eines elektrischen Feldes, das eine Phasendifferenz von Pi (π) zwischen dem ordentlichen Licht und dem außerordentlichen Licht erzeugt, das durch das Photomodulationsschichtteil tritt.
In dieser Ausführungsform ist ein elektrostatischer Abschirmungskörper S, der eine Öffnung 41 besitzt, in der Ausbreitungsbahn des Laserstrahls P1 angeordnet.
In einem Fall ist die relative Position zwischen dem Lesekopf Hr und dem auftreffenden Laserstrahl P1 in eine Richtung verschoben, die durch den Pfeil X in der Figur dargestellt ist. Wie in einem derartigen Fall eine zu ermittelnde Spannung als ein Ergebnis der Tatsache, daß der Laserstrahl durch Bereiche unterschiedlicher Dicke t des Photomodulationsmaterialschichtelementes PML des Lesekopfes Hr tritt, wird unter Bezug auf Fig. 15 beschrieben.
Eine Oberflächenspannung der Ladungsspeicherungsschicht CHL des Aufzeichnungsmediums wird mit Vf bezeichnet. Die transparente Elektrode Etr in dem Lesekopf Hr ist geerdet. In Fig. 15 bezeichnen C1 und C2 elektrostatische Eigenschaften der jeweils gezeigten Bereiche. Demzufolge entspricht eine Spannung Vd, die durch den Lesekopf Hr ermittelt worden ist, einem Wert, der durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt wird, die erhalten wird, indem die Oberflächenspannung Vf der Ladungsspeicherschicht CHL durch die elektrostatischen Kapazitäten C1 und C2 geteilt werden.
Vd = C2 * Vf/(C1 + C2) ... (1)
Der Wert für die elektrostatische Kapazität C1 in der obigen Gleichung (1) ist umgekehrt proportional zu der Dicke t des Photomodulationsschichtelementes PML.
Indem die relative Position des Lesekopfes Hr und des darauf auftreffenden Laserstrahls P1 durch die Antriebsvorrichtung in eine Richtung verschoben wird, wie sie durch den Pfeil X in der Figur dargestellt ist, ist es demzufolge möglich, die Empfindlichkeit des Lesekopfes Hr einzustellen. Wie die Empfindlichkeit eingestellt wird, ist in Fig. 16 gezeigt.
In Fig. 16 gibt die Abszisse V eine Feldspannung an, die an das Photomodulationsschichtelement angelegt ist. Die Feldspannung nimmt einen Wert an, der proportional zu der Oberflächenspannung Vf ist, wenn der Abstand zwischen dem Photomodulationsschichtelement PML und der Ladungsspeicherschicht CHL konstant gehalten wird.
Ferner beschreibt die Kurve, die in Fig. 16 mit "C1 klein" bezeichnet ist, die Ausgabecharakteristik, wenn der Laserstrahl durch den Bereich mit einer großen Dicke t des Photomodulationsschichtelementes PML tritt. Die Kurve, die in Fig. 16 mit "C1 groß" bezeichnet ist, beschreibt die Ausgabecharakteristik, wenn der Laserstrahl durch den Bereich mit einer kleinen Dicke t des Photomodulationsschichtelementes PML tritt.
Der Bereich, der durch den doppelköpfigen Pfeil in der Abszisse in Fig. 17 dargestellt ist, entspricht dem Bereich einer Oberflächenspannungsverteilung auf der Ladungsspeicherschicht CHL. Ferner beschreiben die Kurve, die durch die durchgehende Linie dargestellt ist, und die Kurve, die durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, jeweils die Halbwellen-Spannungscharakteristika der beiden unterschiedlich dicken Bereiche des Photomodulationsschichtelements PML.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren durchgeführt, bei dem die relative Position zwischen dem Lesekopf Hr und dem darauf auftreffenden Laserstrahl P1 in eine Richtung verschoben wird, wie es durch den Pfeil X in der Figur dargestellt ist, so daß der Laserstrahl durch Bereiche unterschiedlicher Dicke t des Photomodulationsmaterialschichtelementes PML tritt. Dadurch ist eine Einstellung derart möglich, daß eine Charakteristik, wie sie durch die Kurve repräsentiert wird, die durch die gestrichelte Linie in der Figur dargestellt ist, in Übereinstimmung mit dem Verteilungsbereich der Oberflächenspannung der Ladungsspeicherschicht CHL, der durch den durch den doppelköpfigen Pfeil in der Abszisse dargestellten Bereich repräsentiert wird, bereitgestellt wird.
In Fig. 18 ist als Modell ein verbessertes Beispiel des dielektrischen Spiegels DML in dem Lesekopf, der in dem erfindungsgemäßen Gerät verwendet wird, gezeigt.
Gemäß diesem in Fig. 18 gezeigten Beispiel gemäß weist der dielektrische Spiegel DML eine Schichtstruktur auf, die aus einer Anzahl von M Schichten besteht, die auf dem Photomodulationsschichtelement PML als Substrat mit einem Brechungsindex ns und einer zusatzlichen Schicht über der Anzahl der M Schichten als äußerste Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex nl und einem hohen elektrischen, spezifischen Widerstand (z.B. SiO&sub2;) besteht. Die Dicke allein dieser äußersten Schicht beträgt die Hälfte der Wellenlänge des durchtretenden Lichtstrahls. Die Anzahl der M aufeinandergeschichteten Schichten weist Materialien mit einem niedrigen Brechungsindex nl und einem hohen Brechungsindex nh auf, die abwechselnd aufeinander geschichtet sind, wobei jede der aufeinandergeschichteten Schichten eine Dicke einer viertel Wellenlänge des durchtretenden Laserlichtes hat.
Der dielektrische Spiegel in dieser siebten Ausführungsform unterscheidet sich in folgendem Punkt von den herkömmlichen. Eine herkömmliche Form eines dielektrischen Spiegels besitzt eine Struktur, die aus einer Anzahl von M aufeinandergeschichteten Schichten besteht, die Materialien aufweisen, die einen niedrigen Brechungsindex nl und einen hohen Brechungsindex nh haben, und die abwechselnd aufeinander geschichtet sind, wobei jede der aufeinandergeschichteten Schichten eine Dicke von einer Viertelwellenlänge des Lichtstrahls hat. Die andere Form eines herkömmlichen dielektrischen Spiegels besitzt dieselbe, soeben oben erwähnte Struktur und eine zusätzliche äußerste Schicht mit einem niedrigen Brechungsindex, die über der Struktur gebildet ist. Die Dicke dieser äußersten Schicht beträgt ein Viertel der Wellenlänge des Lichtstrahl, im Gegensatz zu der äußersten Schicht der Erfindung, die eine Dicke von der Hälfte der Wellenlänge des Lichtstrahls besitzt.
Wenn das Wiedergabegerät von Luft umgeben ist (Brechungsindex no=1) zeigt ein herkömmlicher Spiegel mit einer äußersten Schicht mit einem hohen Brechungsindex (z.B. TiO&sub2; mit nh=2,3) einen hohen Reflexionskoeffizienten. Bei einer derartigen äußeren Schicht aus einem Material mit einem hohen Brechungsindex und kleinem elektrischen Widerstand kann jedoch es vorkommen, daß das Ladungsbild, das auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums RM gebildet ist, durch die äußerste Schicht des dielektrischen Spiegels DML mit dem niedrigen elektrischen Widerstand erzeugt wird, wenn der dielektrische Spiegel DML in dem Lesekopf Hr sich in Kontakt mit der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums RM befindet, um das Ladungsbild, das auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums gebildet ist, auszulesen. Wenn andererseits eine Schicht einer Viertelwellenlänge mit hohem elektrischen Widerstand (z.B. SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, usw. mit einem Widerstand von 1*10¹&sup5; cm) auf der äußersten Schicht des dielektrischen Spiegels DML verwendet wird, wird der Reflexionskoeffizient verkleinert (nl = 1,46 für SiO&sub2;).
Um das obige Problem zu lösen, ist es nach der in Fig. 18 Anordnung beabsichtigt, einen dielektrischen Spiegel bereitzustellen, bei dem die äußerste Schicht aus einem Material mit einem hohen elektrischen Widerstand und einer Dicke von der Hälfte der Wellenlänge des Lichtstrahls gefertigt ist.
Diese Struktur realisiert einen Lesekopf mit einem dielektrischen Spiegel, der ein hohes Reflexionsvermögen besitzt, das an das Wiedergabegerät für ein Ladungslatentbildaufzeichnungsmedium angepaßt ist.
Da der elektrische Spiegel DML mit der Struktur, die in Fig. 18 gezeigt ist, derartig ist, daß eine Schicht, die aus einem Material mit einem niedrigen Brechungsindex nl (das Material besitzt einen hohen elektrischen Widerstand) besteht und eine Dicke von der Hälfte der Wellenlänge des Lichtstrahls hat, zusätzlich als äußerste Schicht vorgesehen ist, kann es einen hohen Reflexionskoeffizienten in bezug auf den Lichtstrahl aufweisen, indem die äußerste Schicht, die sich in Kontakt mit dem Aufzeichnungsmedium RM befindet, einen hohen elektrischen Widerstand beibehält.
Sogar wenn die äußerste Schicht einen niedrigen Brechungsindex nl hat, ist der Reflexionskoeffizient identisch wie in dem Fall, wenn die äußerste Schicht einen hohen Brechungsindex nh hat.
Fig. 19 ist eine graphische Darstellung, die erläutert, daß sogar, wenn das wesentliche Material der äußersten Schicht ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex nl ist, der reflexionskoeffizient vergrößert wird, indem die Dicke der äußersten Schicht auf ein ganzzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge des durchtretenden Lichtstrahls eingestellt wird.
Fig. 19 zeigt die Beziehung zwischen der optischen Filmdicke nl x dl (Abszisse) und den Reflexionskoeffizienten (Ordinate) in dem Fall, in dem ein Brechungsindex ns der Grundplatte 1,5 beträgt, ein Brechungsindex der umgebenden Luft 1,0 beträgt, und ein dielektrischer Film, der eine einzelne Schicht mit einem Brechungsindex von nl und einer Dicke von dl besitzt, auf der Grundplatte vorgesehen ist.
Wie in Fig. 19 zu sehen ist, nimmt der Reflexionskoeffizient Extremwerte an, wenn die optische Filmdicke nl x dl des elektrischen Film ein ganzzahliges Vielfaches einer Viertelwellenlänge des Lichtstrahls entspricht. Wenn nl = ns ist, dann tritt keine Veränderung des Reflexionskoeffizienten auf. Wenn ferner no < nl < ns gilt, dann nimmt der Wert für den Reflexionskoeffizienten ein Minimum an, wenn die optische Filmdicke nl.dl des aus einer Schicht bestehenden dielektrischen Films 1/4, 3/4 ... der Wellenlänge des Lichtstrahls entspricht, und der Wert für den Reflexionskoeffizienten ein Maximum an, wenn die optische Filmdicke nl.dl des aus einer Schicht bestehenden dielektrischen Films 1/2, 1 ... der Wellenlänge des Lichtstrahls entspricht. Wenn ferner ns < nl gilt, dann nimmt der Wert für den Reflexionskoeffizienten ein Maximum an, wenn die optische Filmdicke nl.dl des aus einer Schicht bestehenden dielektrischen Films 1/4, 3/4 ... der Wellenlänge des Lichtstrahls entspricht, und der Wert für den Reflexionskoeffizienten ein Minimum an, wenn die optische Filmdicke nl.dl des aus einer Schicht bestehenden dielektrischen Films 1/2, 1 ... der Wellenlänge des Lichtstrahls entspricht.
Aus der Kurve für die Reflexionscharakteristika, die in Fig. 19 gezeigt ist, wird, da der wie in Fig. 18 aufgebaute Spiegel dem Fall entspricht, in dem die Beziehung no< nl < ns gilt, deutlich, daß der Reflexionskoeffizient vergößert werden kann, indem die optische Filmdicke nl*dl der äußersten Schicht als ein ganzzahliges Vielfaches einer halben Wellenlänge des Lichtstrahls ausgewählt werden kann.
In Fig. 20 ist eine Anordnung einer elften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes gezeigt.
Gemäß der in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform wird ein Laserstrahl, der von einer Laserstrahlquelle PS erzeugt worden ist, durch eine Linse 21, die, wenn erforderlich, vorgesehen ist, in einen geraden Lichtstrahl verändert und wird dann in linear polarisiertes Licht zurückverändert, das durch den wahlweise eingebauten Polarisator PL eine bestimmte Polarisationsebene hat. Anschließend trifft das polarisierte Licht auf den Strahlteiler 25.
Der Laserstrahl, der durch einen Strahlteiler 25 geführt worden ist, wird durch einen Kondensor 51 gesammelt und trifft auf den Lesekopf Hr. Demzufolge befindet sich ein Brennpunkt des einfallenden Lichtes auf der Reflexionsebene des dielektrischen Spiegels DML in dem Lesekopf Hr. Der Aufbau und der Betrieb des Lesekopfes Hr, der einen dielektrischen Spiegel DML besitzt, sind wie oben aufgeführt. Durch das Ladungsmuster des Aufzeichnungsmediums RM wird der Modus eines ordentlichen Lichtes und eines außerordentlichen Lichtes (ein Winkel der Lichtpolarisation im Falle dieser Ausführungsform), der in dem Photomodulationsschichtelement PML erzeugt ist, moduliert.
Nachdem ein Licht von dem Lesekopf Hr durch den Strahlteiler 25 reflektiert worden ist, wird es optisch verarbeitet, so daß eine P-Welle und eine S-Welle dieselbe Intensität haben, und trifft dann auf den Polarisationsstrahlteiler 52.
Ein Licht, das durch den Polarisationsstrahlteiler 52 übermittelt worden ist, wird durch einen Kondensor 53 auf der photoelektrischen Transformationsfläche des photoelektrischen Wandlers (Photodetektors) PD1 gesammelt und durch den photoelektrischen Wandler PD1 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Ferner wird ein Licht, das durch den Polarisationsstrahlteiler 52 reflektiert worden ist, durch einen Kondensor 54 auf einer photoelektrischen Transformationsfläche des photoelektrischen Wandlers PD2 gesammelt und durch den photoelektrischen Wandler PD2 in ein elektrisches Signal umgewandelt.
Ausgabesignale von den photoelektrischen Wandlern PD1 und PD2 werden an die jeweiligen Eingangsanschlüsse eines Differentialverstärkers 55 übertragen. Demzufolge wird ein Ausgabesignal, das für den Unterschied bezeichnend ist, an den Ausgabeanschluß 56 ausgegeben.
Nach dem Stand der Technik ist ein Gerät vorgeschlagen worden, das aufgebaut ist, um als Ausgabesignal ein Ausgabesignal weiterzuentwickeln, das für den Unterschied zwischen den elektrischen Signalen bezeichnend ist, die erhalten werden, indem die P-Welle und die S-Welle in einem ordentlichen und außerordentlichen Licht umgewandelt werden, das von der durchlässigen Elektrode emittiert wird, nachdem es durch den dielektrischen Spiegel des Lesekopfes Hr jeweils durch die einzelnen photoelektrischen Wandler reflektiert worden ist.
Ein derartiges herkömmliches Gerät ist für denselben Zweck wie das erfindungsgemäße Gerät vorgesehen, um eine Rauschentwicklung in dem Ausgabesignal zu unterdrücken, die von Unebenheiten, Kratzern oder Staub auf der Reflexionsebene des dielektrischen Spiegels DML in dem Lesekopf HR oder Schwankungen eines Laserstrahls usw. herrührt.
Dies kann jedoch nur getan werden, wenn die P-Welle und die S-Welle in dem Ausgabesignal des ordentlichen und des außerordentlichen Lichts des Lesekopfes dieselbe Intensität haben.
Wenn die P-Welle und die S-Welle in dem Ausgabesignal des ordentlichen und des außerordentlichen Lichts des Lesekopfes sich in der Intensität nämlich unterscheiden, kann das Rauschen aus dem obigen Grund nicht unterdrückt werden.
Aus diesem Grund wird zum Beispiel eine Wellenplatte verwendet, um die Intensität abzugleichen, so daß die P-Welle und die S-Welle in dem Ausgabesignal des ordentlichen und des außerordentlichen Lichts von dem Lesekopf dieselbe Intensität haben.
Wenn ein Einfallswinkel des Lichtstrahls, der auf den Polarisationsstrahlteiler trifft, aus einem Grunde verschoben ist, wobei der Einfallswinkel des Lichtstrahls, der auf den Polarisationsstrahlteiler trifft, zum Beispiel durch eine Neigung des Ladungsspeicherungsschichtelementes, eine Neigung der Reflexionsebene des dielektrischen Lesekopfes Hr oder andere Gründe verändert werden kann, verursacht dies ein Rauschen, das in dem Ausgabesignal erzeugt wird.
Das Wiedergabegerät der vorliegenden Erfindung ist dafür vorgesehen, derartige Probleme zu lösen, und unterscheidet sich von dem herkömmlichen Gerät dahingehend, daß ein Schema verwendet wird, um den Laserstrahl durch eine fokussierende Linse 51 auf einen einzigen Punkt auf dem dielektrischen Spiegel DML in dem Lesekopf Hr zu fokussieren, um es auf diese Weise zu ermöglichen, daß ein Licht, das von der transparenten Elektrode Etr emittiert worden ist, als Licht mit einem festen Winkel in Bezug auf eine oder parallel zu einer optischen Achse der optischen Bauteile durch eine Linse 51 auf sich anschließende, optische Bauteile trifft.
Wenn der dielektrische Spiegel DML im Winkel bezüglich des Aufnahmemediums RM, das ausgelesen wird, steht, wie durch die gebrochene Linie in Fig. 20 dargestellt ist, trifft bei einer derartigen Anordnung ein reflektierter Lichtstrahl von dem dielektrischen Spiegel DML an einem Reflexionspunkt des Brennpunktes der Linse 51 durch die Linse 51 als Lichtstrahl mit einem festgelegten Winkel oder parallel zu der optischen Achse auf einen Strahlteiler 25 auf. Ferner trifft ein Lichtstrahl, der durch den Strahlteiler 25 reflektiert worden ist, als parallel zu der optischen Achse verlaufendes Licht auf den Polarisationsstrahlteiler 52 auf. Daher besteht nicht die Möglichkeit, daß sich ein Einfallswinkel des Lichtstrahls, der auf dem Polarisationsstrahlteiler 52 trifft, ändert, sogar wenn der dielektrische Spiegel DML in dem Lesekopf Hr geneigt wird.
Wenn der Betriebszustand der optischen Bauteile, die das Gerät bilden, vorher festgelegt werden, so daß die P-Welle und die S-Welle in ordentlichem und außerordentlichem Licht, das auf den Polarisationsstrahlteiler 52 auftrifft, dieselbe Lichtintensität haben, wird ein Ausgabesignal von einem Differentialverstärker 55, wobei es sich um ein Signal handelt, das die Differenz zwischen den Ausgabesignalen der beiden photoelektrischen Wandlern PD1 und PD2 angibt, in einen Zustand gebracht, in dem eine d.c.-Signalkomponente des Rauschens jederzeit befriedigend eliminiert wird.
In den oben beschriebenen Ausführungs formen erfolgt eine Annäherung, um ein übermitteltes Licht und ein reflektierten Lichtstrahl von dem Polarisationsstrahlteiler 52 auf die jeweiligen fokussierenden Linsen 53 und 54 zu richten und ferner auf die jeweiligen photoelektrischen Wandlern PD1 und PD2, um sie in die jeweiligen elektrischen Signale umzuwandeln. Wenn jeder der photoelektrischen Wandler PD1 und PD2 jedoch einen genügend großen Aufnahmeberich hat, müssen die fokussierenden Linsen 53 und 54 nicht notwendig sein. Wenn ferner eine solche Anordnung verwendet wird, daß eine optische Computerverarbeitung, um die Differenz zu ermitteln, auf die Lichtstrahlen von dem Polarisationsstrahlteiler 52 übertragen werden, können die photoelektrischen Wandler PD1 und PD2 weggelassen werden.
In den Figuren 21 und 24 sind jeweils die neunte bis zwölfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wiedergabegerätes gezeigt.
Alle diese Geräte sind Reflexionsgeräte und die Elementarstruktur ist mit der von Fig. 9 vergleichbar. Folglich sind dieselben Teile wie jene in Fig. 9 mit jeweils denselben Referenzzahlen bezeichnet und ihre Erläuterung wird weggelassen.
Die in Fig. 21 gezeigte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das Licht in einem bestimmten Winkelbereich durch einen Polygonspiegel 61 abgelenkt wird und dann auf eine doppelsphärische Linse 62 trifft, nachdem ein Laserstrahl, der von der Lichtquelle PS ausgesendet worden ist, in linear polarisiertes Licht umgewandelt worden ist, das durch einen Polarisator PL eine vorbestimmte Polarisationsebene besitzt.
Da ein Laserstrahl, der von der doppelsphärischen Linse 62 abgestrahlt wird, durch den Strahlteiler 25 übertragen wird und dann auf den Lesekopf Hr trifft, tastet der Laserstrahl mit einer festgelegten Lineargeschwindigkeit dieselbe Zeile in dem Lesekopf Hr ab.
Um den Laserstrahl abzulenken, kann anstelle einer mechanischen Lichtablenkvorrichtung wie einem Polygonspiegel 61 einen elektrischen Lichtdeflektor verwendet werden.
In dieser Ausführungsform die Anordnung derart, daß, nachdem der Lichtstrahl, der von dem Lesekopf emittiert worden ist, durch den Strahlteiler 25 reflektiert worden ist, er durch eine Wellenatte 33 tritt, um eine Intensität des Lichtes einzustellen, und durch einen Analysator 34 tritt, um eine Veränderung in der Rotation der Polarisationsebene des Lichtes in eine Veränderung der Helligkeit umzuwandeln, und trifft dann auf einen Kondensor 63, einen photoelektrischen Wandler, der im Brennpunkt des Kondensors 63 angeordnet ist.
In der zehnten Ausführungsform, die in Fig. 22 gezeigt ist, wird das Licht durch eine zylindrische Linse 64 in einen Strahl mit einem linearen Querschnitt umgewandelt und trifft auf eine Linse 62, nachdem der Laserstrahl, der von der Lichtquelle PS abgestrahlt worden ist, durch einen Polarisator PL, der nach Bedarf vorgesehen ist, zu linear polarisiertem Licht mit einer bestimmten Polarisationsebene geformt worden ist.
Der von der Linse 62 emittierte Laserstrahl titt durch einen Strahlteiler 25 und trifft als einzelner linearer Strahl auf den Lesekopf Hr.
Anschließend wird ein Licht, das von dem Lesekopf Hr emittiert worden ist, durch einen Strahlteiler 25 reflektiert und trifft dann durch eine Wellenplatte 33 und einen Analysator 34 auf den Zeilenbildsensor 66. Wenn das Aufnahmemedium RM relativ im Hinblick auf den Lesekopf in einer Richtung senkrecht zu der Zeichenebene bewegt wird, wird ein elektrisches Signal (Videosignal) mit einer Amplitude, die als Antwort auf die elektrische Ladung des bewegten zweidimensionalen Ladungsbildes auf dem Aufnahmemedium RM verändert wird, von dem Zeilenbildsensor erhalten.
Es sollte angemerkt werden, daß ein Schema verwendet werden kann, um den Zeilenbildsensor 66 schrittweise um einen sehr kleinen Betrag gemäß der Feineinstellung in einer Richtung des Pixelfeldes des Sensors zu versetzen und Lesevorgänge auf demselben Ladungsbild bei jedem Versetzen des Sensors auszuführen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das in ein hochaufgelöstes Videosignal resultiert.
In einer elften Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 23 gezeigt ist, und einer zwölften Ausführungsform, die in Fig. 24 gezeigt ist, wird der Strahl durch einen Strahlverbreiterer 65 zu einem Laserstrahl mit einem großen Querschnittsdurchmesser aufgeweitet und trifft auf einen Strahlteiler 25, nachdem der Laserstrahl, der von der Laserlichtquelle PS abgestrahlt worden ist, durch Polarisation durch einen Polarisator PL, der nach Bedarf vorgesehen ist, zu linear polarisiertem Licht mit einer bestimmten Polarisationsebene geformt worden ist.
Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen ist folgender: Im Falle der Ausführungsform, die in Fig. 23 gezeigt ist, trifft ein Licht, das von dem Lesekopf Hr emittiert wird, schließlich auf den Zeilenbildsensor 66. Andererseits trifft ein Licht im Falle der in Fig. 24 gezeigten Ausführungsform schließlich auf den zweidimensionalen Bildsensor 67 auf.
Im Falle des Zeilenbildsensors wird ein zweidimensionales Ladungsbild auf dem Aufzeichnungsmedium RM dadurch abgetastet, daß der Zeilenbildsensor in Richtung des Pfeiles versetzt wird. Im Falle des zweidimensionalen Bildsensors wird dagegen ein zweidimensionales Ladungsbild leicht von dem Sensor ausgelesen, ohne daß er versetzt wird.
Es sollte angemerkt werden, daß die Bezeichnung "Transparenz" der transparenten Elektrodenschicht Etr, die in den jeweiligen Ausführungsformen verwendet wird, mit der Bedeutung verwendet wird, daß das Material für das eintreffende Ausgabesignal des Leselichtes von der Lichtquelle PS durchlässig ist, und daß es nicht notwendigerweise für das menschliche Auge durchsichtig ist.
Ferner kann eine Lichtquelle, wie eine Halogenlampe, für die Ausgabe von inkohärentem Licht als Lichtquelle PS zusammen mit einem Polarisationselement verwendet werden.
Weiterhin kann ein Flussigkristall oder PLZT, bei denen es sich jeweils um den Streutyp handelt, als Lichtmodulationselement verwendet werden. Der erstere ist aufgebaut, indem Flüssigkristallteilchen in ein hochmolekulares Material gestreut werden, das als Bindemittel dient. Wenn ein derartiger Flüssigkristall des Streutyps verwendet wird, kann, ohne daß ein Analysator vorhanden ist, direkt ein Bild beobachtet werden, da die Umwandlung in eine Intensitätsvariation des Lichts in dem Material durchgeführt wird. Da kein Analysator zur Umwandlung von Licht in eine Intensitätsmodulation verwendet wird, wird ferner die Ausnutzung des Lichts verbessert, so daß Leistung gespart werden kann.
Zusätzlich können die Verfahren, die an einer anderen Stelle der Beschreibung offenbart sind, als optischer Prozeß in einem optischen Computer auf einen Computer anwendbar sein.

Claims

1. Gerät zur Wiedergabe optischer Information als elektrisches Signal, wobei die optische Information als latentes Ladungsbild (LI) auf einem Aufzeichnungsmedium (RM) vorgespeichert wird, aufweisend:

- eine elektromagnetische Strahlungsquelle (PS);

- ein erstes optisches System (PL) zur Ausrichtung eines ersten elektromagnetischen Strahls (RL), der von der elektromagnetischen Strahlungsquelle (PS) entlang einer ersten bestimmten, optischen Achse in Richtung des Aufzeichnungsmediums (RM) emittiert wird;

- ein Lesekopf (Hr), der auf der ersten bestimmten optischen Achse in einer Ausbreitungsbahn des ersten elektromagnetischen Strahls (RL) in Reihe geschaltet ist, wobei der Lesekopf (Hr) eine mehrschichtige Struktur besitzt, die eine transparente Trägerbasis (BP) und eine transparente Elektrode (Etr), die es beide erlauben, daß der erste eletromagnetische Strahl (RL) hindurchtritt, eine Photomodulationsmaterialschicht (PML) und eine Ausgabefläche aufweist, wobei die Photomodulationsmaterialschicht (PML) eine optische Eigenschaft des ersten elektromagnetischen Strahls (RL) verändert, der durch die Trägerbasis (BP) und die Elektrode getreten ist, um einen zweiten elektromagnetischen Strahl (RL) einschließlich der veränderten optischen Eigenschaft über die Ausgabefläche auszugeben, der sich entlang der ersten bestimmten optischen Achse ausbreitet, in Abhängigkeit von der Stärke des elektrischen Feldes des latenten Ladungsbildes, das auf dem Aufzeichnungsmedium (RM) vorgespeichert ist, wobei das Aufzeichnungsmedium in Bezug auf die Vorrichtung dicht vor der Ausgabefläche des Lesekopfes und in Reihe in der Ausbreitungsbahn des ersten elektromagnetischen Strahls angeordnet ist;

- ein zweites optisches System (WP,AL,25,26,27,33,34), das auf den zweiten elektromagnetischen Strahl anspricht, um die veränderte, optische Eigenschaft, die in dem zweiten elektromagnetischen Strahl beinhaltet ist, zu ermitteln, um einen dritten elektromagnetischen Strahl auszusenden, dessen Intensitätsmuster dem gespeicherten Muster des latenten Ladungsbildes entspricht;

- und photoelektrische Transformationsvorrichtungen (PD), um das Ausgangssignal des elektromagnetischen Strahls in ein elektrisches Signal umzuwandeln, das dem latenten Ladungsbild entspricht;

dadurch gekennzeichnet, daß das zweite optische System (25,26,27,33,34) an derselben Seite des Aufzeichnungsmediums (RM) wie die elektromagnetische Strahlungsquelle (PS) angeordnet ist und direkt der Ausgabefläche gegenüberliegt, wobei der zweite elektromagnetische Strahl durch die Photomodulationsschicht tritt, in Richtung der Ausgabefläche reflektiert wird und sich in Richtung des zweiten optischen Systems ausbreitet, und daß das zweite optische System den zweiten elektromagnetischen Strahl in eine Richtung entlang einer zweiten bestimmten Achse, die sich von der ersten bestimmten optischen Achse unterscheidet, reflektiert.

2. Wiedergabegerät nach Anspruch 1, wobei der Lesekopf (Hr) außerdem eine Reflexionsvorrichtung (24) aufweist, die zwischen der Photomodulationsschicht (PML) und dem Aufzeichnungsmedium angeordnet ist, um den zweiten elektromagnetischen Strahl in Richtung der Ausgabefläche zu reflektieren.

3. Wiedergabegerät nach Anspruch 2, wobei die Reflexionsvorrichtung (24) ausreichend klein in Bezug auf die Pixelgröße des latenten Ladungsbildes ausgebildet ist, wobei die Reflexionsvorrichtung aus leitfähigem Material gefertigt ist.

4. Wiedergabegerät nach Anspruch 2, wobei die Reflexionsvorrichtung (24,MM) aus leitfähigem Material gefertigt ist, das eine kleine nadelförmige Elektrode (ED) aufweist, die in Richtung des Aufzeichnungsmediums (RM) vorsteht.

5. Wiedergabegerät nach Anspruch 2, wobei die Reflexionsvorrichtung (24 ,MM) aus einer Vielzahl reflektierender Spiegel (28,Md) besteht, die in Bezug auf die Pixel eines auszulesenden latenten Ladungsbildes verteilt sind.

6. Wiedergabegerät nach Anspruch 5, wobei die reflektierenden Spiegel (28) aus einem hochleitfähigen Material gefertigt sind.

7. Wiedergabegerät nach Anspruch 5, wobei die reflektierenden Spiegel (Md) aus einem dielektrischen Kristallmaterial gefertigt sind.

8. Wiedergabegerät nach Anspruch 1, wobei die Photomodulationsschicht (PML) auf eine Weise ausgebildet ist, daß sich ihre Dicke von einem zum anderen Ende des Lesekopfes (Hr) fortschreitend verändert, so daß ein Abstand zwischen der Reflexionsvorrichtung (24) und der Elektrode (Etr) resultiert, der sich fortschreitend verändert, und das Wiedergabegerät ferner eine Bewegungsvorrichtung (M) aufweist, um den Lesekopf (Hr) entlang einer Linie zu bewegen, die senkrecht zu der Ausbreitungsbahn des elektromagnetischen Strahls (RL) angeordnet ist, und die sich von einem Ende zu dem anderen Ende erstreckt, so daß ein optimaler Betriebspunkt ausgewählt werden kann.

9. Wiedergabegerät nach Anspruch 2, wobei die Reflexionsvorrichtung (24) eine dielektrische Reflexionsschicht (DML) ist und die Reflexionsschicht eine mehrschichtige Struktur besitzt, die erste Schichten aufweist, die aus einem Material mit einem niedrigen Brechungsindex und einer Dicke eines Viertels der Wellenlänge des zweiten elektromagnetischen Strahls bestehen, und zweite Schichten aufweist, die aus einem Material mit einem hohen Brechungindex und einer Dicke eines Viertels der Wellenlänge des zweiten elektromagnetischen Strahls bestehen, wobei beide Schichten im Wechsel aufeinandergeschichtet sind und die mehrschichtige Struktur ferner eine Schicht aufweist, die aus einem Material besteht, das einen niedrigen Brechungsindex und eine Dicke von der Hälfte der Wellenlänge des zweiten elektromagnetischen Strahls besitzt, wobei diese Schicht als äußerste Schicht dem Aufzeichnungsmedium gegenüberliegt.

10. Wiedergabegerät nach Anspruch 1, wobei das Aufzeichnungsmedium eine Reflexionsvorrichtung (CL) aufweist, um den zweiten Strahl, der durch die Photomodulationsschicht getreten ist, in Richtung der Ausgabefläche zu reflektieren.

11. Wiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Photomodulationsschicht (PML) aus einem Material mit einem elektrooptischen Effekt besteht.

12. Wiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Photomodulationsschicht aus einem Streumaterial besteht, das den Streugrad des ersten elektromagnetischen Einfallsstrahls in Abhängigkeit von der Stärke eines angelegten elektromagnetischen Feldes verändert.

13. Wiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wiedergabegerät ferner eine Ablenkelektrode (PDFE,61) aufweist, um den ersten elektromagnetischen Strahl (RL), der von der Strahlungsquelle (PS) erzeugt worden ist, abzulenken und auf den Lesekopf (Hr) zu übertragen, wobei ein Ausgangssignal, das von dem Lesekopf ausgegeben wird, zu der photoelektrischen Transformationsvorrichtung (PD) übertragen wird.

14. Wiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die photoelektrische Transformationsvorrichtung einen Liniensensor (66) besitzt und das Wiedergabegerät ferner Haltevorrichtungen (64) aufweist, um einen Querschnitt des ersten elektromagnetischen Strahls, der von der elektromagnetischen Strahlungsquelle (PS) gebildet ist, in lineare Form zu bringen und an den Lesekopf (Hr) zu übermitteln, wobei der zweite elektromagnetische Strahl, der von dem Lesekopf ausgegeben wird, zu dem Liniensensor übertragen wird, der entsprechend der linearen Form des Querschnitts des elektromagnetischen Strahls angeordnet ist.

15. Wiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wiedergabegerät ferner Vorrichtungen (65) enthält, um den Querschnitt des elektromagnetischen Strahls, der von der elektromagnetischen Strahlungsquelle ausgesendet wird, zu vergrößern.

16. Wiedergabegerät nach Anspruch 15, wobei die photoelektrische Transformationsvorrichtung (PD) einen Liniensensor (66) besitzt.

17. Wiedergabegerät nach Anspruch 15, wobei die photoelektrische Transformationsvorrichtung einen zweidimensionalen Bildsensor (67) besitzt.

18. Wiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Photomodulationsschicht (PML) aus Flüssigkristall besteht.

19. Wiedergabegerät nach Anspruch 18, wobei der Lesekopf (Hr) zumindest eine Basisplatte (BP,BP1) besitzt, die aus ferroelektrischem Material gebildet ist, wobei die Platte sich in der Nähe des Aufzeichnungsmediums (RM) befindet.

20. Wiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite optische System einen Polarisationsstrahlteiler (52) aufweist, mit dem das zweite elektromagnetische Strahlausgangssignal aus dem Lesekopf (Hr) synchron ist und Vorrichtungen für Differenzkomponentenausgangssignale (55,56) zur Erzeugung von Differenzkomponenten zwischen einem abgegebenen Lichtstrahl des zweiten elektromagnetischen Strahls aus dem Polarisationsstrahlteiler und einem reflektierten Lichtstrahl des zweiten elektromagnetischen Strahls aus dem Polarisationsstrahlteiler.

21. Wiedergabegerät nach Anspruch 20, wobei die Vorrichtungen für die Differenzkomponentenausgangssignale (55,56) einen ersten und zweiten Wandler (PD1,PD2) zur Umwandlung des abgegebenen Lichtstrahles und des reflektierten Lichtstrahles in elektrische Signale und einen Komparator (55) aufweist, der die Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten Wandlers und des zweiten Wandlers ermittelt.