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Die
Erfindung betrifft einen kompatiblen optischen Abtaster mit verbessertem
Lasermodulator für Aufzeichnungs-
oder Wiedergabegeräte
optischer Aufzeichnungsträger.
Obwohl sich die Eingangskennlinien älterer und neuerer optischer
Abtaster aufgrund unterschiedlicher Modulatorschaltungen grundsätzlich unterscheiden,
wird eine Schaltungsanordnung für
einen optischen Abtaster mit verbessertem Lasermodulator angegeben,
die zu bisher verwendeten optischen Abtastern vollständig kompatibel
ist.
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Aufzeichnungs-
oder Wiedergabegeräte
für optische
Aufzeichnungsträger
sind allgemein bekannt. Beispiele für derartige Aufzeichnungs-
oder Wiedergabegeräte
sind CD- oder DVD-Spieler, die mittels einer optischen Abtastvorrichtung,
einem sogenannten Pickup, ausgerüstet
sind, um Daten von einem optischen Aufzeichnungsträger, einer
Kompaktplatte – abgekürzt CD – oder einer
Digital Versatile Disc – abgekürzt DVD – zu lesen.
Mittels eines Spurregelkreises wird der Pickup so geführt, dass
der die Daten eines optischen Aufzeichnungsträgers lesende oder Daten auf
den optischen Aufzeichnungsträger
schreibende Lichtstrahl, ein Laserstrahl, auf der Datenspuren des
optischen Aufzeichnungsträgers
geführt
wird. Mittels eines Fokusregelkreises wird der Laserstrahl auf den
optischen Aufzeichnungsträger
fokussiert. Für
beide Regelkreise – Spurregelkreis
und Fokusregelkreis – ist
der Oberbegriff Servoregelkreis gebräuchlich. Auf dem Pickup sind
beispielsweise ein Zwillingslaser mit zwei Laserdioden oder zwei
Laserdioden zum Aufzeichnen oder Lesen von Daten auf einen oder
von einem optischen Aufzeichnungsträger angeordnet. Die Laserdioden sind
mittels eines flexiblen Leiterbandes mit den zur Regelung der Laserdioden
und zur Signalverarbeitung erforderlichen Schaltkreisen verbunden,
welche nicht auf dem Pickup angeordnet sind. Zur Reduktion des Rauschens,
das durch in den Laser eingekoppeltes Licht entsteht, werden die
Laserdioden mittels eines Modulators mit einem hochfrequenten Signal moduliert,
das den Laser ein- bzw. ausschaltet. Hierzu sind grundsätzlich zwei
unterschiedliche Verfahren bekannt geworden. Während in der Vergangenheit
der Vorstrom der Laser moduliert wurde, so dass der Laserstrom mit
der Modulation erhöht
und verringert wurde, sind zwischenzeitlich auch optische Abtaster
bekannt geworden, die den Laserstrom mindestens teilweise oder vollständig direkt
schalten. Derartige Modulatoren werden als verbesserte Lasermodulatoren
bezeichnet, da sie eine geringere Verlustleistung und eine Reihe
weiterer Vorteile aufweisen. Aufgrund des grundsätzlich unterschiedlichen Schaltungskonzepts
können
die verbesserten Lasermodulatoren jedoch nicht grundsätzlich in
Verbindung mit Hauptplatinen und Schaltungskonzepten verwendet werden,
die für
bekannte optische Abtaster entwickelt wurden, bei denen der Vorstrom
der Laser moduliert wird, obwohl die Eingänge des verbesserten Lasermodulators
mit den gleichen Ausgängen der
Hauptplatine verbunden werden können,
die den Vorstrom der Laser zum Regeln der Lichtleistung der Laser
bereitstellen. Es besteht keine vollständige Kompatibilität, da die
Ausgänge
der Hauptplatine trotz nahezu übereinstimmender
Regelung des Stromes zum Bereitstellen einer konstanten Lichtleistung des
Lasers unterschiedliches Potential führen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, mit geringem Aufwand einen optischen
Abtaster mit verbessertem Lasermodulator zu schaffen, der trotz
unterschiedlichem Schaltungskonzept vollständig zu einem optischen Abtaster
kompatibel ist, bei dem der Vorstrom des Lasers moduliert wird.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe dadurch, dass ein optischer Abtaster mit verbessertem
Lasermodulator vorgesehen ist, der eine Eingangskennlinie aufweist,
die der Eingangskennlinie eines Lasers entspricht. Dadurch, dass
die Eingangskennlinie des optischen Abtasters mit verbessertem Lasermodulator
die Charakteristik eines Lasers aufweist, unterscheidet sich der
optische Abtaster mit verbessertem Lasermodulator elektrisch betrachtet
hinsichtlich seines Eingangs nicht von einem optischen Abtaster,
bei dem der Vorstrom des Lasers moduliert wird, wodurch die erwünschte Kompatibilität des optischen Abtasters
mit verbessertem Lasermodulator erzielt wird. Der optische Abtaster
mit verbessertem Lasermodulator zeichnet sich durch eine Reihe an
Vorteilen aus, die neben der bereits erwähnten geringeren Verlustleistung
beispielsweise in einem besseren Schutz der Laserdiode und geringeren
Aufwendungen bei der Montage und zur Vermeidung von Hochfrequenzstörungen bestehen.
Da eine unmittelbare elektrische Verbindung zwischen dem flexiblen
Leiterband, über
das der optische Abtaster mit seiner Hauptplatine verbunden ist,
und den Laserdioden beim optischen Abtaster mit verbessertem Lasermodulator
nicht mehr gegeben ist, besteht nicht mehr die Gefahr, dass die
Laserdioden oder deren Anschlüsse
versehentlich berührt
und dadurch zerstört werden.
Zum Schutz der Laserdioden vorgesehene Kurzschlussbrücken sind
nicht mehr erforderlich. Weil dadurch das häufige und aufwändige An-
und Ablöten
der Kurzschlussbrücke
entfällt,
werden im Herstellungsprozess des optischen Abtasters weniger Laserdioden
zerstört.
Auch Beschädigungen
des flexiblen Leiterbandes infolge der Lötarbeiten werden vermieden.
Die Herstellung und Handhabung des optischen Abtasters wird vereinfacht,
was zu einer Kostenreduzierung führt.
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Als
weiterer Vorteil ist anzuführen,
dass die Laserdioden nicht mehr mit einem Vorspannstrom, einem sogenannten
Bias, zu beaufschlagen sind. Die Laserdioden sind deshalb weniger
gegen hohe Temperaturen empfindlich und die Verlustleistung wird verringert.
Weiterhin wird die Anzahl der Leitungen verringert, von denen durch
elektromagnetische Felder Störungen
verursacht werden können,
so dass sich die Anzahl erforderlicher Ferritperlen, die als Filter
verwendet werden, verringert.
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Obwohl
die Eingänge
des verbesserten Lasermodulators mit den gleichen Ausgängen der Hauptplatine
verbunden werden können,
die den Vorstrom der Laser zum Regeln der Lichtleistung der Laser
bereitstellen, besteht keine vollständige Kompatibilität, da die
Ausgänge
der Hauptplatine bei angeschlossenem Laser und bei Anschluss eines
verbesserten Lasermodulators, trotz nahezu übereinstimmender Regelung des
Stromes zum bereitstellen einer konstanten Lichtleistung des Lasers,
unterschiedliches Potential führen.
Dies führt
dazu dass optische Abtaster mit verbessertem Lasermodulator trotz
bereits bestehender, jedoch nicht vollständiger Kompatibilität, häufig nicht
verwendet werden können.
Dies ist insbesondere für
optische Abtaster mit Modulation des Vorstromes zutreffend, bei
denen das Potential auf der den Laser zum Regeln der Lichtleistung
des Lasers speisenden Leitung ausgewertet wird, um beispielsweise
die Empfindlichkeit einer Monitordiode, die gemeinsam für zwei unterschiedliche Laser
verwendet wird, umzuschalten.
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Das
unterschiedliche Potential an den Ausgängen der Hauptplatine beziehungsweise
auf den Leitungen, die den Strom zum Regeln der Lichtleistung des
Lasers bereitstellen, ist auf die unterschiedliche Charakteristik
zurückzuführen, die
der verbesserte Lasermodulator trotz übereinstimmender Regelung des
Stromes von der Hauptplatine für
eine konstante Lichtleistung der Laser im Vergleich zu einer Laserdiode
aufweist. Um die Eingangskennlinie des optischen Abtasters mit verbessertem
Lasermodulator vollständig
beziehungsweise auch hinsichtlich des Potentials an die Eingangskennlinie
eines optischen Abtasters anzupassen, bei dem der Vorstrom des Lasers
moduliert wird, sind am Eingang des optischen Abtasters mit verbessertem
Lasermodulator Mittel vorgesehen, mit denen im Zusammenwirken mit
einem Stromspiegel die Eingangskennlinie eines Lasers simuliert
wird. Da ein optischer Abtaster mit verbessertem Lasermodulator
in der Regel an seinem Steuereingang bereits einen Stromspiegel
aufweist, sind bereits wenige in Durchlassrichtung angeordnete Dioden
oder eine Zenerdiode zum Herstellen der vollständigen Kompatibilität ausreichend.
Der den Eingang des optischen Abtasters mit verbessertem Lasermodulator
bildende Stromspiegel ist insbesondere zum Gewährleisten einer Kompatibilität mit der
Stromsteuerung zum Regeln der Lichtleistung des Lasers und zum Vermeiden
von Rückwirkungen auf
eine Stromquelle vorgesehen, die den verbesserten Lasermodulator
speist.
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Am
Eingang des optischen Abtasters mit verbessertem Lasermodulator
ist eine Reihenschaltung von Dioden oder eine Zenerdiode vorgesehen,
deren Durchlassspannung der Betriebsspannung an einem Laser entspricht.
Die Betriebsspannung des Lasers ist die Spannung, die der Laser
bei Überschreiten des
Schwell- beziehungsweise Durchlassstromes, ab dem die Lasertätigkeit
einsetzt, aufweist.
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Bei
einem optischen Abtaster mit verbessertem Lasermodulator verändert sich
die Eingangsspannung annähernd
proportional mit dem Strom, der dem verbesserten Lasermodulator
zum Regeln der Lichtleistung des Lasers zugeführt wird. Die Eingangsspannung
weist dabei einen relativ geringen Anstieg auf. Bei einem Laser
steigt die Spannung bereits bei geringem Strom stark an, so dass
die Spannung beziehungsweise das Potential an den Ausgängen der
Hauptplatine beziehungsweise auf den Leitungen, die den Strom zum
Regeln der Lichtleistung des Lasers bereitstellen, häufig zum
Schalten der Empfindlichkeit der Monitordiode verwendet wird. Dadurch
wird sichergestellt, dass die Monitordiode eine der einzustellenden
Laserleistung entsprechende Empfindlichkeit aufweist und eine Zerstörung des Lasers
infolge falscher Zuordnung verhindert. Um dieses Verhalten und damit
eine vollständige
Kompatibilität
auch für
einen optischen Abtaster mit verbessertem Lasermodulator zu gewährleisten,
sind am Eingang des optischen Abtaster mit verbessertem Lasermodulator
eine oder mehrere Dioden in Reihenschaltung mit einer Durchlassspannung
beziehungsweise eine Zenerdiode in Sperrrichtung mit einer Zenerspannung
vorgesehen, die der Betriebsspannung eines Lasers entspricht. Dadurch
wird erreicht, dass sich die Spannung beziehungsweise das Potential
an den Ausgängen
der Hauptplatine beziehungsweise auf den Leitungen, die den Strom
zum Regeln der Lichtleistung des Lasers bereitstellen, auch bei
einem optischen Abtaster mit verbessertem Lasermodulator in Analogie
zu einer angeschlossenen Laserdiode verändert. Aufgrund der somit vollständig hergestellten
Kompatibilität,
können
optische Abtaster mit verbessertem Lasermodulator auch im Zusammenhang
mit Schaltungskonzepten für
optische Aufzeichnungs- oder Wiedergabegeräte verwendet werden, die für optische
Abtaster mit Modulation des Vorstromes der Laserdiode entwickelt
wurden und werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen in Figuren
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze zum Anschluss eines optischen Abtasters mit verbessertem
Lasermodulator an eine Hauptplatine,
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2 eine
Prinzipskizze zum Anschluss eines optischen Abtasters mit Modulation
des Vorstromes an eine Hauptplatine,
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3 eine
Schaltungsanordnung eines optischen Abtasters mit Vorstrommodulation,
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4 eine
Schaltungsanordnung eines optischen Abtasters mit verbessertem Lasermodulator,
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5 eine
Schaltungsanordnung zum Simulieren der Eingangskennlinie eines Lasers,
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6 Strom-Spannungskennlinie
des Eingangs eines verbesserten Lasermodulators und
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7 eine
einem Laser ähnliche Strom-Spannungskennlinie.
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Bezugszeichen
sind in den Figuren übereinstimmend
verwendet. In 1 sind eine Hauptplatine H und
der auch als Pickup bezeichnete optische Abtaster PU mit verbessertem
Lasermodulator in einer Prinzipskizze dargestellt. Auf der Hauptplatine
H, die häufig
auch als Mainboard bezeichnet wird, sind Schaltkreise S zur Regelung
und Steuerung der Laserdioden beziehungsweise Laser LD1 und LD2
des optischen Abtasters PU sowie zur Signalverarbeitung angeordnet. Über ein
flexibles Leiterband F, das hier nur mit den für die Laserregelung erforderlichen
fünf Leitungen
angegeben ist, sind diese Schaltkreise S mit dem optischen Abtaster
PU verbunden, der einen verbesserten Lasermodulator M2 aufweist.
Im Prinzip ist ein derartiger optischer Abtaster PU bereits kompatibel
zu einem in 2 dargestellten optischen Abtaster
PU mit Modulation des Vorstromes, da sowohl die Lichtleistung der
Laserdioden LD1, LD2 des optischen Abtasters PU mit verbessertem Lasermodulator
M2 gemäß 1 als
auch die Lichtleistung der Laserdioden LD1, LD2 des optischen Abtaster
PU mit Modulation des Vorstromes gemäß 2 mit einem
Strom geregelt wird, der über
das flexible Leiterband F bereitgestellt wird. Dennoch besteht keine
vollständige
Kompatibilität,
da die Ausgänge
der Hauptplatine H und Leitungen des flexiblen Leiterbandes F trotz übereinstimmender
Regelung des Stromes zum Bereitstellen einer konstanten Lichtleistung
der Laser LD1, LD2 unterschiedliches Potential führen. Dies hat dazu geführt, dass
optische Abtaster PU mit verbessertem Lasermodulator M2 trotz bereits
bestehender, jedoch nicht vollständiger Kompatibilität, häufig nicht
verwendet werden können.
Dies ist insbesondere für
Hauptplatinen H und optische Abtaster PU zutreffend, bei denen das
Potential auf einer den Laser LD1 oder LD2 speisenden Leitung ausgewertet
wird, um beispielsweise die Empfindlichkeit einer Monitordiode MTD,
die gemeinsam für
zwei unterschiedliche Laser LD1, LD2 verwendet wird, umzuschalten.
Das unterschiedliche Potential an den Ausgängen der Hauptplatine H beziehungsweise
auf den Leitungen der Hauptplatine H, die den Strom zum Regeln der
Lichtleistung der Laser LD1, LD2 bereitstellen, ist auf die unterschiedlichen
Schaltungskonzepte zurückzuführen, die
den optischen Abtastern PU bzw. der Steuerung der Laser LD1, LD2
zugrunde liegen. Die unterschiedlichen Schaltungskonzepte sind in
den 3 und 4 dargestellt, wobei 3 eine
Schaltungsanordnung eines optischen Abtasters PU mit Vorstrommodulation
und 4 eine Schaltungsanordnung eines optischen Abtasters
PU mit verbessertem Lasermodulator M2 zeigt. Obwohl den unterschiedlichen
optischen Abtastern PU übereinstimmend
von der Hauptplatine H Ströme
IL1 bzw. IL12 und IL2 bzw. IL22 zum Regeln der Lichtleistung der
Laserdioden LD1 und LD2 bereitgestellt werden, weisen sie unterschiedliches
Potential auf. Das unterschiedliche Potential resultiert daraus,
dass der von der Hauptplatine H zum Regeln der Lichtleistung der
Laserdioden LD1, LD2 bereitgestellte Strom, beim Abtaster PU mit Vorstrommodulation
den Laserdioden LD1, LD2 direkt und beim Abtaster PU mit verbessertem
Lasermodulator M2 dem Lasermodulator M2 zugeführt wird. Beim optischen Abtaster
PU mit Vorstrommodulation wird der Laserstrom IL1, IL2 zum Verringern des
Rauschens mit einem hochfrequenten Signal moduliert, dass ein Modulator
M1 bereitgestellt, während
der verbesserte Lasermodulator M2 den Laserstrom mit dem Lasermodulator
M2 mindestens teilweise oder vollständig direkt schaltet. Dadurch,
dass die Anschlussleitungen zum Regeln der Lichtleistung der Laser
LD1 und LD2 beim optischen Abtaster PU mit verbessertem Lasermodulator
M2 nicht direkt an den Laserdioden LD1 und LD2 angeschlossen sind, unterscheidet
sich das Potential dieser Leitungen, wie die in den 6 und 7 dargestellten
Kennlinien zeigen, in denen der Verlauf des Strom I über der
Spannung U dargestellt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Charakteristik,
welche die Eingänge
der optischen Abtaster PU aufweisen, führt der gleiche Strom IL11
bzw. IL1, mit dem die Lichtleistung des Lasers LD1 geregelt wird,
zu unterschiedlichen Potentialen bzw. zu einer wesentlich geringeren
Spannung U11 beim optischen Abtaster PU mit verbessertem Lasermodulator
M2 im Vergleich zur Spannung U1 beim optischen Abtaster PU mit Vorstrommodulation.
Der Anstieg der Spannung U beim optischen Abtaster PU mit verbessertem
Lasermodulator M2 ist zu gering, als das er beispielsweise zum Umschalten der
Empfindlichkeit der Monitordiode MTD verwendet werden kann. Um dennoch
die zahlreichen Vorteile eines optischen Abtasters PU mit verbessertem
Lasermodulator M2 nutzen zu können,
die neben einer geringeren Verlustleistung in einem besseren Schutz der
Laserdioden LD1, LD2 und geringeren Aufwendungen bei der Montage
und zur Vermeidung von Hochfrequenzstörungen bestehen, sind Mittel
vorgesehen, mit denen eine vollständige Kompatibilität erreicht
wird. Ein Vergleich der in den 4 und 5 dargestellten
Schaltungsanordnungen der optischen Abtaster PU zeigt bereits, dass
sich die Anzahl der Ferritperlen P verringert, die beim optischen
Abtasters PU mit verbessertem Lasermodulator M2 zur Abschirmung
gegen Hochfrequenzstörungen
erforderlich ist. Optische Abtaster PU mit verbessertem Lasermodulator
M2 weisen an den Eingängen,
denen der Strom IL11 bzw. IL21 zugeführt wird, in der Regel einen
Stromspiegel auf, so dass bereits mit geringem Aufwand eine vollständige Kompatibilität hergestellt werden
kann. Hierzu ist, wie anhand eines in 5 dargestellten
Ausführungsbeispiels
gezeigt ist, eine Reihenschaltung von Dioden D1...Dn vorgesehen, die
dem Stromspiegel vorgeschaltet ist. Der Stromspiegel ist beispielsweise
mit einem Operationsverstärker
OPV und einem Feldeffekttransistor FET gebildet, wobei der nicht-invertierende
Eingang + des Operationsverstärker
OPV üblicher
Weise den Eingang E des verbesserten Lasermodulators M2 bildet, dem
der Strom IL11 bzw. IL22 zum Regeln der Lichtleistung des Lasers
LD1 bzw. LD2 zugeführt
wird. Diesem Eingang E, der mit einem ersten Widerstand R1 gegen
eine Bezugspotential GD führende
Leitung abgeschlossen ist, ist die Reihenschaltung der Dioden D1...Dn
vorgeschaltet, die einen Eingang In des vollständig kompatiblen optischen
Abtasters PU mit verbessertem Lasermodulator M2 gebildet.
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Die
Dioden D1...Dn sind in Durchlassrichtung geschaltet und ihre Reihenschaltung
ist derart gewählt,
dass die Durchlassspannung DD der Dioden D1...Dn der Betriebsspannung
des Lasers LD1 bzw. LD2 entspricht. Mit dem Operationsverstärker OPV
wird ein Feldeffekttransistor FET angesteuert, dessen Source mit
dem invertierenden Eingang – des Operationsverstärkers OPV
und über
einen zweiten Widerstand R2 mit der Bezugspotential GD führenden
Leitung verbunden ist. Der Drain des Feldeffekttransistors FET bildet
den Ausgang Out des Stromspiegels, der zum Steuern der Lichtleistung
eines Lasers LD1 bzw. LD2 vorgesehen ist. Mit den am Eingang des
Stromspiegels vorgesehenen Dioden D1...Dn wird erreicht, dass ebenfalls
bei einem optischen Abtaster PU mit verbessertem Lasermodulator M2
das Potential bzw. die Spannung U auf der den Strom zum Steuern
der Lichtleistung eines Lasers LD1 bzw. LD2 vorgesehenen Leitung
sich ähnlich verhält, als
ob ein Laser LD1 bzw. LD2 angeschlossen wäre. Am Eingang In des optischen
Abtasters PU mit verbessertem Lasermodulator M2 wird mit geringem
Aufwand die Kennlinie eines Lasers LD1 bzw. LD2 simuliert. Hierzu
trägt insbesondere
die in 7 angegebene Durchlassspannung DD der Dioden D1...Dn
bei, die der Betriebsspannung eines Lasers LD1 bzw. LD2 entsprechend
gewählt
ist, wobei die Betriebsspannung eine Spannung ist, die der Laser bei Überschreiten
des Schwell- bzw. Durchlassstromes, ab dem Lasertätigkeit
einsetzt, aufweist. Die Dioden D1...Dn können auf dem optischen Abtaster PU,
in den verbessertem Lasermodulator M2 integriert oder auch auf der
Hauptplatine H des Aufzeichnungs- oder Wiedergabegerätes für optische
Aufzeichnungsträger
angeordnet werden. Auf der Hauptplatine H angeordnete Schaltkreise
S sehen elektrisch betrachtet wegen des die Lasereingangskennlinie
simulierenden Einganges In einen Laser, obwohl es sich tatsächlich um
den verbessertem Lasermodulator M2 handelt. Der erfindungsgemäße optische
Abtaster PU ist daher mit allen gebräuchlichen Aufzeichnungs- und
Wiedergabegeräten
kompatibel. Das häufige
An- und Ablöten
der Kurzschlussbrücke entfällt und
es werden weniger Laserdioden LD1, LD2 bei der Montage und Handhabung
des optischen Abtaster PU zerstört.
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Die
hier beschriebene Ausführungsform
ist nur als Beispiel angegeben und ein Fachmann kann andere Ausführungsformen
der Erfindung realisieren, die im Bereich der Erfindung bleiben,
da in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, die Dioden D1...Dn
durch eine Zenerdiode ersetzt werden oder eine von einem Stromspiegel
abweichende Schaltungsanordnung zum Simulieren der Eingangskennlinie
eines Lasers LD1 oder LD2 am Eingang des verbesserten Lasermodulators
M2 verwendet werden kann.