JPH01503049A - レーザ・ビーム記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 レーザ・ビーム記録装置 技術分野 この発明は光ビームを発射するレーザ光源と、前記光ビームを変調ビームに変調 する音響−光学変調手段と、前記変調ビームを書込ビームと基準ビームとに分割 するビーム−スプリッタ手段と、前記基準ビームの強度に比例した強度信号を発 生する光感細手段とを含むレーザ・ビーム記録装置に関する。

この発明はコンビーータ出力マイクロフィルム（ＣＯＭ）ｆロックに特に応用が ある。

背景技術 この種のレーデ・ビーム記録装置は米国特許第４．４７７，８２１号によって公 知である。その装置は入力を情報信号で変調するために変調器に供給されるよう にした高周波発振器を含む、その変調された信号は音響−光学変調器を制御する 。基準ビームは書込ビーム信号のピーク値を保持又は維持するピーク保持回路に 供給される。ピーク保持信号の出力は基準信号との比較のためにコンビ、−夕に 供給される。コンビ、−夕の出力はループ利得制御回路に供給され、その出力は 高周波発振器の振幅を調節する位相補償回路に接続される。

発明の開示 この発明の目的は高分解能００Ｍプロ、りに適用される簡単、安価且つ適切なレ ーデ・ビーム記録装置を提供することである。

従って、この発明によると、前記強度信号と記録媒体によって異なる所定の信号 とを比較する比較手段と、記録媒体を横切りて前記書込ビームを走査する走査手 段と、前記書込ビ〒ムが前記記録媒体を横切って走査するとき走査信号を供給す る同期手段と、前記走査信号が発生しないとき前記比較手段の出力に応答して前 記所定の信号の値に従い強度レベル制御信号の調節を継続する保持回路手段と、 前記保持回路手段及び前記音響−光学変調手段に接続されたドライバ手段とを含 み、前記強度レベル制御信号は前記走査信号が発生したときに前記電流値に保持 され、前記ドライバ手段は前記強度レベル制度信号に従って前記光ビームの強度 を制御するようＫしたレーデ・ビーム記録装置を提供する。

図面の簡単な説明 次に、下記の添付図面を参照してその例によシこの発明の一実施例を説明する。

第１図は、光路の最終部のすべてを含むＣ０Ｍゾロツタの底部の斜視図である。

第２図は、第１図のプロッタの底部の平面図である。

第３図は、強度ピームースシリ、りが取付けられている強度センサ容器の部分切 欠図である。

第４図は、強度及びホーカス・ピームースプリ、りのための取付プロ、りの断面 図である。

第５図は、前記プロ、り上に取付けられた強度ビーム−スプリッタを例示するた めの第４図の５−５線から見た詳細図である。

第６図は、強度コントローラ電子回路機能のプロ。

り図である。

第７Ａ、７Ｂ、７Ｃ，７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ図は、第７図に示すように接続され、強 度コントローラ電子回路の詳細な回路図である。

発明を実施するための最良の形態 この発明はＣＯＭ有孔カードφグロ、りに関する。この型のゾロツタはＮＣＲＣ ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡され、１９８６年９月２３日に発行された米国特許 第４β１３β７６号に記載され、この特許は他のことと共に、均一な放射状ホー カル長を有する円走査路を提供するためにいかに有孔カードのフィルムか弓状面 に曲げることができるかについて記載されているが、マイクロフィルム支持有孔 カードが如何に保持されるかということの詳細については説明されていない。

第１図及び第２図はマイクロフィルム有孔カード・キャリヤの下の光路を例示し 、ＳｉｅｍｅｎｓモデルＬＧＲ７６４１のようなＨｅＮｅガス・レーザ１０が６ ３２ナノメートル、電力１．２５　ｍＷのコヒーレント光を発射する装置を例示 したものである。ビームはレーザ１０から短い距離横切って、ビームが変調され （下記する）強度が制御されたビームを供給する音響−光学変調器１２　（Ｓｉ ｅｍｅｎｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＤｉｖｉｓｉｏｎモデルＡ　３０８０−１６　）に入る。

変調された変調ビームは音響−光学変調器１２から発射され、第１の前面鏡１４ から第２の前面鏡１６に反射される。各鏡は入射ビームに対して４５°に向けら れ、公知の物理の原則に従って９０°だけ入射角を反射し、合計１８０°方向を 変えるように反射する。

音響−光学変調器１２は音響−光学ドライバ１３によっで励起され、公知の方法 によりレーザ光線と振動する透明媒体との相互作用により、そのビームを０位ビ ーム、第１位ビーム及び高位ビームの混成ビームに変調する。各位のビームは変 調器１２からの距離の関数として他の各位のビームから離れる。従って、変調器 １２及び反射鏡１４．１６から進行した後、混成ビームはビーム−スプリッタ容 器１８上に１連のドツトとして示される１群の水平−空間ビームで構成されるよ うになる。第１位ビームは穴２２（第３図）を通して容器１８に入シうるように なシ、他のすべてのビームは入ることができない、従って、この容器１８及び穴 ２２は混成ビームの空間フィルタの作用を実行する。

次に、第３．４．５図をみてピームースプリ、りの動作を説明する。容器１８及 び取付ブロック２０は第３図のようにボルト２１で固定される。取付！ロック２ ０は第４図に示すように一端に１２度の傾斜面を有する。そこに強度ビーム−ス プリッタ２４が取付けられる。この実施例のピームースプリ、り２４は光ガラス であるが、他の透明媒体を使用することもできる。

穴２２を通して容器１８に入った光はピームースプリ、り２４の最初の面に当る 。ガラスは空気よシ高い屈折率をもつから、ビームが一部通過し、一部反射する 界面の存在によシビームを次のように分割する。それらはマイクロフィルムに情 報を書込むビームと、書込情報に比例した基準ビームである。基準ビームは強度 制御入力を与える。界面で反射するものと通過するビームの割合は物理学原理に 従い空気とガラスの屈折率及びビームの入射角の関数である。

ガラスのような等方性透明媒体は他の聾のビーム・スプリッタに比べて多くの利 点がある。〒般に使用されているものは外面に半透明コーティングが施こされて いる基本的には等方性透明媒体である半銀鏡と呼ばれる非等方性ピームースプリ 、りである１反射コーティングが効果的に入射ビームを反射する面にある場合及 び前述のように反射コーティングがない場合、透明媒体の界面は入射ビームを半 反射し半透過する。半反射鏡ピームースグリ、りの主な問題は高価であシ、書込 ビームの通過効率が悪く、ピームースシリツタ面に付着される反射コーティング が均一でないということである。これら問題のすべては簡単、安価且つ効率の良 い等方性ガラス・ビーム・スプリッタによって除去される。

等方性透明ピームースプリ、りが使用されたときに常に発生する第２の影響はフ レネルの方程式から知ることができる。フレネルの方程式は電界ベクトルの方向 の関数及びビーム−スプリッタ面上のビームの入射角の関数として入射成極光の 反射係数の説明を与える。

フレネルの方程式によると、ある成極光は反射するよシガラスを透過しやすい、 この実施例のレーデ１０は、特にターンオン後最初の数時間ランダムな成極光を 照射するので、この実施例はランダムな成極光とピームースプリ、り・ガラスの 成極依存係数との間の重要でない相互作用を減少する。７レネルの方程式による と、反射係数は主に入射角の関数であるため、第４図に示すように垂直方向から １２度の角度にビーム・スプリ、りを保持するよう設計することによって、ビー ム・スプリッタ上の最悪な場合のランダム成極の影響が通過ビーム強度に対する 反射光ビーム強度の比の３％の変化となるであろう、ランダム成極指向のための 最高３％の変動は実験によシ強度コントローラのビーム−スプリッタのために許 容されるように与えたものであるＯ ビーム・スプリ、り２４から反射したか発生した基準ビームはピームースプリ、 り取付ブロック１８（第３図）に取付けられているホ））ランジスタ２８の透明 体３０を照らす。

書込ビームは強度ビーム・スプリ、り２４を通して抗反射コーティング処理され た第２の面２６に存在する。コーティングは高屈折率ガラスから低い屈折率の空 気に書込ビームを通過させるよう反射を減少する。

第２の面２６からの反射は強度ホトトランジスタ２８における第１面ビームに対 する光界面のために虚偽の強度表示を与える。そのような界面はピームースシリ 、り・ガラスの厚さ及び入射角に臨界的に依存するため、製造段階で予測不能で ある。

強度ピームースシリ、り２４の第２の面２６から書込ビームが発射されると、光 路方向に平行に円断面通路３２に屈折される。書込ビームは通路３２の終シでホ ーカス・ピームースシリ、り３６の内面３４に入る。

内面３４は抗反射コーティングを持つ、ホーカス・ピームースプリ、り３６の外 面３５から発射した書込ビームは屈折してビーム−スプリッタ２４．３６がない 通路を進行する。そこで書込ビームは通路３８を通って容器１８から出る。

第１図及び第２図に戻シ、ピームースプリ、り容器１８を離れた書込ビームは有 孔カード面に対し５ミクロン直径の点にビームをホーカスするレンズを持つホー カス管４４に入る。ホーカス管４４から発射した書込ビームは一定速度で３６０ 度回転する走査鏡４６に当る。走査鏡４６は反射ビームを一定に３６０度円に掃 引する。有孔カードを保持する鏡の上の部分はそこに有孔カードがない光ビーム の走査中シャッタ（第１図、第２図）で遮断され、露光が必要になるまでマイク ロフィルム有孔カードに光ビームが当らないようにする。

走査鏡４６は無ブラシＤＣモ〒り／軸−ポジシ、ンーエンコーダ５２０回転軸に 取付けられる。モータ／エンコ〒〆５２は走査鏡の回転のだめの電力を供給しな いだけでなく、書込ビームの走査と電子強度制御回路（第６図、第７Ａ図乃至第 ７Ｆ図）とを調整するために反射される場所を明確にするパルス出力も供給し危 い。

第６図は強度コントローラ回路１００（この−実旅例は第７Ａ図、第７Ｂ図、第 ７Ｃ、７Ｄ　、　７Ｅ　、　７Ｆ図に示す）を形成するプロ、り図である。強度 コントローラ１００はそこに照射される基準ビームの強度に比例した電気信号を 供給するホトトランジスタ形０Ｐ−５００のような強度ホトトランジスタ２８に 接続される０強度センサ２８の出力はＬＭ３３９のような多数の露光制御比較器 １０４，１０６，１０８，１１０，１１２゜１１４．１１６，１１８に平行に接 続される。各露光制御比較器はセンサ信号をゾリセ、）ＤＣレベルと比較する。

各プリセット・レベルは異なシ、対応する型の有孔カード・マイクロフィルムに 記録する正しい露光を発生する書込ビームの強度に対応する。各露光制御演算増 幅器の出力はモトロラＭＣ１４５２９Ｂのようなロジック１０”か“１”か又は 入力ロジック・レベルに対応する高順位インピーダンスを供給することができる トライステート出力を有する８−１マルチプレクサ１４０の１人力に入る。３本 の露光選択線ＥＸＰＯ，ＥＸＰＩ及びＥＰＰ２は露光制御増幅器のどれが選択さ れてマルチプレクサの出力を供給するかを決定する。

マルチプレクサ１４０の出力は保持回路１４２に接続され、光ビームが有孔カー ド−マイクロフィルムに記録されない３６０°回転する走査鏡の約３３８度回転 中、その強度を選ばれた露光比較器によって決定される固定値に継続調節される 。約３３８度の終シで最終値がその後強度動作点として残シの約２２６の間保持 される。この方法は、画面領域を表わす２２度のだめの走査時間は約１ミリ秒で あシ、レーデ出力強度変動の期間は１５ミリ秒の程度であるため許容できるもの である。約３３８度の非記録部中、保持回路１４２の最終値は出力ドライバ１４ ４を通して音響光学ドライバ１３及び音響光学変調器アセンブリ１２に接続され る。

これは強度ビーム・レベルがホトトランジスターセンサ２８で感知され、基準レ ベルと比較されて明る過ぎるか暗すぎるかが確認され、変調器１２をドライブす る比較の結果として強度を上げ又は下げるようにするため、レーデ・ビームがオ ンのときに閉ループ制御系を与える。

有孔カード・マイクロフィルムの２２度書込走査中、この保持回路の値は基本的 にマルチプレクサ出力を切ることによって保持される。これは夫々アンド・グー ）１３９，１４１（第７Ｄ図）の入力にロジ、り＠０′を入力し、その後ＭＵＸ １４０の両出力を高順位インピーダンス状態に透導する同期回路１５２によって 達成される。保持の値は出力ドライバ１４４の動作点を指定するのに使用される １人力である。出力ドライノ々１４４の第２の入力は走査エネーブル線１４５か らのパルスを使用するＣ　Ａ　Ｄ　／　ＣＡ　Ｍシステムのようなコンビ、−タ から１クロ、クアウト１されるピクセル・データである。ピクセル・データは、 又アンド・ゲート１５１及び同期回路１５２を介してモータ／エンコーダ５２の エンコーダ部からの線１４７，１４９（第７Ｆ図）のタイミング・パルスによっ て回転鏡４６の回転と同期する。エンコーダ信号から発生した信号の１つはドラ イバ１３及び音響−光学変調器１２を瞬間的に力、トオフするようドライブする ブランキングｅノやルスであシ、そのため各走査のためのマイクロフィルム像の 初端はマイクロフィルムの他のすべての走査の初端と同期される。ブランキング ・パルスが消えた後、この走査のピクセル・データがマイクロフィルムに書込ま れる。

第７Ａ、７Ｂ、７Ｃ，７Ｄ、７Ｅ及び７Ｆ図はこの強度制御回路１００の１実施 例を示す、第７Ａ図の強度ホトトランジスタ２８は負温度係数（ＮＴＣ）サーミ スタ１０１と並列に接続された２に抵抗１０２の組合わせから成る出力抵抗を有 する共通コレクタ・モードに接続される。ＮＴＣサーミスタ１０１はホトトラン ジスタ２８近くに取付けられ、温度が上昇したときのホトトランジスタ２８のダ インの増加を補償する０強度ホトトランジスタ２８の出力は比較器１０４，１０ ６゜１０８．１１０，１１２，１１４，１１６，１１８の非反転入力に接続され る。各比較器の反転入力はポテンシ、メータ１２０及びキヤ／４’シタ１２２に よって一定基準ＤＣレベルが供給される夫々の電圧ドライバ１２４，１２６゜１ ２８．１３０，１３２，１３４，１３６，１３８に接続される。

各電圧ドライバ１２４〜１２８は記録媒体として使用される有孔カード・マイク ロフィルムの１つの型の露光係数に対応して調節される。各比較器１０４〜１１ ８の出力は分圧器の基準が強度ホ））ランジスタの電圧より大のときは″０′が ルトであシ、強度ホトトランジスタの電圧が分圧器基準値よシ大のときは“５＃ ボルトである。

Ｏボルトか５ボルトの８演算増幅器の出力は単一８−１マルチプレクサとして接 続されているモトロラＭＣ１４５２９Ｂのようなデュアル４−１マルチゾレクサ １４０に供給される０選択線ＥＸＰＯ及びＥＸＰｌはワイヤオア接続の夫々出力 １及び出力２にスイッチされるよう一？ユアル部の各々から４出力の１つを選択 する。

ダート１３７，１３９，１４１を使用する選択線ＥＸＰ２は、これら２つの出力 のどちらがグー）　１３９，１４１に接続されているエネーブル入力ＥＮＩ、Ｅ Ｎ２のロジック・レベルによって高インピーダンス状態にならないだろうかに従 って出力“工１か′″２”を選択する。８人力の１つのみが比較器を含む保持回 路１４２に対し入力として選択される。

保持回路の出力は第７Ｃ図に表わすようなダーリントン接続のモトロラＭＰ　３ ４２８５のような２つのトランジスタ１４６，１４８を含む出力ドライバ１４４ ０ベースに供給される。出力ドライバは保持期間がちょうど１ミリ秒越えた間、 保持値が認められる種下がらないように保持回路を緩衝する。前述のように、こ の保持値はそこからピクセル・データが走査ごとに希望する像を記録するべき強 度を変調する動作強度基準点である。

カスケード接続出力ドライバは他の２人力を供給するモトロラＭＰ８４２８５の ような第３のトランジスタ１５０である。トランジスタ１５０はオア接続電流ス イッチとしで使用される。調節サイクルの最初の入力は各回転の３３８度非ｉイ クロフィルム走査部の強度調節のために連続してレーザ１０をターンオンすると とに使用される。クロ、りされたピクセル・データは強度制御システムの最終目 的である記録像の構築のため、音響−光学変調器１２によって純粋なバイナリ値 でビームをターン１オン′か１オアーにするのに使用される。ターン１オン”の 場合の変調された書込ビームの強度は前の３３８度回転の調節サイクルで設定さ れた保持回路１４２に保持された値で規定される。

第７Ａ図の上部にはホーカス・ホトトランジスタ４０が示しである。走査回転鏡 ４６の上にあるマイクロフィルム・シートに対してビームｔ−設定中、　ビーム はホーカス管４４を通シ、ホーカス−ビーム・スプリ、り３６で分割され、回転 鏡４６にマイクロフィルムから反射されず、同様に書込ビームが強度スゾリ、り ２４でホーカス・ビーム及び放散ビーム如分割される。

ホーカス−ビーム中スプリッタ３６は反射ビームのホーカス吻ビーム部をホーカ ス拳ホトトランジスタ４０のホトトランジスタ体４２に反射して電気信号を発生 させる。この出力を最大にすることはフィルムに完全なホーカスを生じさせるも のではないが、完全ホーカスに極く近づけることができるため、初期設定中にホ ーカス働トランジスタ４０の最大出力が得られるようホーカス管４４を調節して ほぼ最終設定に対するホーカス管４４のすばやい調節方法を与える。これは十分 な設定及び追加の製造コストを正当化するだけテスト時間を節約する。

以上、フィルム・タイプに対する所定の露光レベルと対比して書込ビームの動作 点を維持する有孔カードＣ０Ｍプロ、り用強度コントローラについて説明した。

国際調査報告 国際調査報告 ＵＳ８ε００８４５ ＳＡ　２１５７０

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．光ビームを発射するレーザ光源（１０）と、前記光ビームを変調ビームに変 調する音響−光学変調手段（１２）と、前記変調ビームを書込ビームと基準ビー ムに分割するビームースプリッタ手段（２４）と、前記基準ビーム強度に比例し た強度信号を発生する光感知手段（２８）とを含むレーザ・ビーム記録装置であ って、前記強度信号を記録媒体による所定の信号と比較する比較手段（１０４〜 １１８）と、前記書込ビームが前記記録媒体を走査しているときに走査信号を発 生する同期手段（１５２）と、前記走査信号を発生しない時間中前記比較手段（ １０４〜１１８）の出力に応答して前記所定の信号の値による強度レベル制御信 号を連続調節する保持回路手段（１４２）と、前記保持回路手段（１４２）及び 前記音響−光学変調手段（１２）に接続され前記強度レベル制御信号に従い前記 光ビームの強度を制御するドライバ手段（１４４）とから成り、前記強度レベル 制御信号は前記走査信号の発生中その電流値に保持されるようにしたレーザ・ビ ーム記録装置。
2. ２．前記ビーム・スプリッタ手段は等方性ビーム・スプリッタ（２４）を含む請 求の範囲１項記載の装置。
3. ３．前記光ビームはランダムに変化する成極方向を有する請求の範囲２項記載の 装置。
4. ４．前記等方性ビーム・スプリッタ（２４）は前記変調ビームがそこから反射さ れる前記基準ビームと前記透明体を通過する前記書込ビームに分割されるように した第１の面（２５）と、前記書込ビームが前記透明体から発射する第２の面（ ２６）とを有する平坦な透明体を含む請求の範囲２項記載の装置。
5. ５．前記変調ビームは約１２度の入射角で前記第１の面に投射されるようにした 請求の範囲４項記載の装置。
6. ６．前記第２の面（２６）は前記書込ビームが前記第２の面（２６）から侵入す るとき反射を減少する抗反射コーティングを有する請求の範囲４項記載の装置。
7. ７．前記変調ビームは０位ビーム，１位ビーム及び高位ビームを含み、前記装置 は他の位のすべてのビームを通さず前記第１位ビームのみを通す空間フィルタ手 段（１８，２２）を含む請求の範囲１項記載の装置。
8. ８．前記ビーム・スプリッタ手段の後に置かれ、前記書込ビームを前記記録媒体 にホーカスするホーカス手段（４４）を含む請求の範囲４項記載の装置。
9. ９．前記書込ビームを前記記録媒体から前記書込ビームが反射された後の放散ビ ームとホーカス・ビームとに分割する第２のビーム・スプリッタ（３６）と、前 記ホーカス・ビームの通路に設けられ前記ホーカス手段（４４）がほぼホーカス されたとき最大センサ信号を供給するホーカス強度センサ手段（４０）とを含む 請求の範囲８項記載の装置。
10. １０．前記比較手段は前記強度信号を異なる記録媒体の特性による複数の所定の 信号と比較する複数の個々の比較装置（１０４〜１１８）を含み、前記比較装置 （１０４〜１１８）の出力に接続されたマルチプレクサ手段（１４０）と、前記 マルチプレクサ手段（１４０）に接続され前記保持回路手段（１４２）に供給す るために前記比較手段（１０４〜１１８）の選ばれた１つの出力を選択する選択 手段（ＥＸＰ０，ＥＸＰ１，ＥＸＰ２）とを含む請求の範囲１項記載の装置。
11. １１．前記記録媒体は有孔カードに含まれているマイクロフィルムであり、前記 書込ビームは前記マイクロフイルムにコンピュータ出力をプロットするようにし た請求の範囲１項記載の装置。