DE3007794A1

DE3007794A1 - Optische abtasteinrichtung

Info

Publication number: DE3007794A1
Application number: DE19803007794
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Funato
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1980-09-11
Also published as: US4325601A; JPS55117122A

Description

DR. BERG DIPL.-iNG. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE _r.

Postfach 86 02 45-8000 München 86 -¹UU/ / Ό Η

Anwaltsakte: 3.0 746 X

Ricoh Company,Ltd. Tokyo / Japan

Optische Abtasteinrichtung

VII/XX/Ktζ

»(0*9)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swin Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: - ^a ~ fe / -^ 15/ »5 B«ye£ Vereinsbtnk München 453100(BLZ 70020270) 983310 0524560BEROd OjWVV tlvTO T Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

ORIGINAL INSPECTED

Anwaltsakte: 30 746

Beschreibung ,

Die Erfindung betrifft eine optische Abtasteinrichtung, in welcher ein Hologramm-Aufzeichnungsteil gedreht wird, um einen optischen Lichtpunkt durch Beugung auf der Abtastfläche zu bewegen.

Im allgemeinen wird bei einer optischen Abtasteinrichtung dieser Art ein Hologramm-Aufzeichnungsteil oder ein Drehteil verwendet, an dessen Umfang eine Anzahl Interferenzstreifen, die durch eine Interferenz zwischen Kugelwellen oder durch eine Interferenz zwischen einer Kugelwelle und einer ebenen Welle gebildet sind, aufgezeichnet werden. Während ein Laserstrahl in einer vorbestimmten Richtung auf das Aufzeichnungsteil aufgebracht wird, Wird dieses gedreht, wodurch ein optischer Punkt auf der Abtastfläche durch eine Hologrammbeugung verschoben wird.

Um mit der optischen Abtasteinrichtung einen optischen Punkt an einer vorbestimmten Stelle in der Hilfsabtastrichtung auf der Abtastfläche zu schaffen, muß der Einfallswinkel des Laserstrahls bezüglich der Hologrammflächen des Hologramm-Aufzeichnungsteils immer unverändert beibehalten sein. In diesem Fall ergeben sich durch die Lichtquelle keine Schwierigkeiten, da sie feststeht. Das Hologramm-Aufzeichnungsteil

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OBlQlNAL INSPECTED

neigt dazu, bezüglich seiner Drehachse zu schwingen, da es in Form eines rotierenden Mechanismus ausgeführt ist. Folglich kann das Hologramm-Aufzeichnungsteil eine Störung hervorrufen, durch die der Einfallswinkel des Bestrahlungsstrahls bezüglich der Hologrammfläche abgelenkt wird, wodurch dann die Lage des optischen Punktes in der Hilfsabtastrichtung verschoben wird.

Der folgende technische Vorschlag ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 15155/1978 beschrieben. Wenn gemäß diesem Vorschlag die Hologrammfläche um die Einfalls- bzw. Auftreffstelle eines aufgebrachten Strahls geneigt ist, wird die Bedingung, daß der Winkel des Beugungsstrahls unverändert erhalten bleibt, durch eine Analysis erhalten. Entsprechend der auf diese Weise erhaltenen Bedingung wird der Winkel des Bestrahlungsstrahls bezüglich der Hologrammfläche gleich dem Winkel des Beugungsstrahls gemacht, so daß, selbst wenn die Hologrammfläche geneigt ist, der Winkel des reproduzierten Beugungsstrahls unverändert erhalten bleibt.

Wenn jedoch dieser Vorschlag bei der vorbeschriebenen optischen Abtasteinrichtung angewendet wird, ergeben sich folgende Schwierigkeiten: In diesem Fall erfolgt die Neigung bzw. Schrägstellung der Hologrammfläche nicht bezüglich der Hologrammoberfläche selbst.sondern bezüglich der Drehwelle des Hologramm-Aufzeichnungsteils. Folglich kann der vorstehend angeführten Bedingung nicht genügt werden, und ein Verschieben der Abtast-

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'OR!GÜÄ£? INSPECTED

τ-

- y-

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teilung des

strahlenlage infolge einer Neigung oder Schrägstellung des Hologramm-Aufzeichnungsteils kann nicht überall verhindert werden.

Dies wird nachstehend anhand der Fig. 1 erläutert. Hierbei soll ein konisches Hologramm-Aufzeichnungsteil 1 um den WinkelΑΘ bezüglich dessen Drehachse 2 geneigt sein. In diesem Fall ist die Hologrammfläche 3 auch unter dem Winkel Δ. θ geneigt, und gleichzeitig wird eine Stelle 0, an welcher der Hauptstrahl eines Objektlichtes aufgezeichnet wird, (bzw. werden soll) zu einer Stelle 0* verschoben. Wenn in diesem Fall das Hologramm so eingestellt ist, daßjwie bei dem Vorschlag) der Einfallswinkel des Bestrahlungsstrahls gleich dem Winkel des Beugungsstrahls ist (d.h. der Einfallswinkel eines Gegenstandslichtes und der Einfallswinkel eines Bezugslichtes zum Aufzeichnen eines Hologramms sind einander gleich und bilden auf beiden Seiten eine Senkrechte zu der Belichtungsfläche) dann wird, selbst wenn die Hologrammflache 3 umA® geneigt ist, der Winkel des durch die Schrägstellung gebeugten Hauptstrahls unverändert gehalten, und folglich sind die Linie PO und P¹O parallel zueinander. Folglich wird der optische Abtastpunkt von der Stelle P zu der Stelle P¹ verschoben.

Wenn, wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, das Hologramm-Aufzeichnungsteil bezüglich seiner Drehachse durch mechanische Erschütterungen u.a. schräg gestellt wird, dann wird der optische Punkt in der Hilfsabtastrichtung ver-

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- Y-

schoben, mit dem Ergebnis, daß der Abtastlinienabstand ungleichmäßig ist.

Die Erfindung soll daher eine optische Abtasteinrichtung schaffen, in welcher eine Hologramm-Aufzeichnung so durchgeführt wird, daß, selbst wenn das Hologramm-Aufzeichnungsteil bezüglich seiner Drehwelle geneigt oder schräggestellt ist, der optische Abtastpunkt nicht verschoben oder versetzt wird. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer optischen Abtasteinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung ist eine optische Abtasteinrichtung ,bei welcher ein optischer Punkt auf der Abtastfläche durch Drehen eines Hologramm-Aufzeichnungsteils, auf welchem ein Hologramm aufgezeichnet wird, in der Weise verbessert, daß zum Aufzeichnen eines Hologramms der Einfallwinkel des Hauptstrahls eines Objektlichts und der Einfallswinkel des Hauptstrahls eines Bezugslichts so festgelegt sind, daß sie einer ganz bestimmten, im Anspruch 1 angegebenen Bedingung genügen, wodurch dann, selbst wenn das Hologramm-Aufzeichnungsteil schräggestellt ist, der optische Punkt nicht verschoben wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

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Fig.1 zur Erläuterung eine Darstellung, in

welcher die Verschiebung eines optischen Abtastpunktes aufgrund der Neigung oder Schrägstellung eines Hologramm-Aufzeichnungsteils in einer herkömmlichen optischen Abtasteinrichtung dargestellt ist;

Fig.2 zur Erläuterung eine Darstellung/ in

welcher die Anordnung einer Ausführungsform einer optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist, mit welcher ein Hologramm aufgenommen wird;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teils

eines Hologramm-Aufzeichnungsteils;

Fig.4 zur Erläuterung eine Darstellung _f in wel

cher die Verschiebung eines optischen Abtastpunktes aufgrund der Schrägstellung des Hologramm-Aufzeichnungsteils während der optischen Abtastung mit einer so wie in Fig.2 angeordneten Einrichtung dargestellt ist;

Fig.5 eine Kurvendarstellung, in welcher ver-

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schiedene Kennlinien dargestellt sind, welche die Verschiebungen des optischen Punkts darstellen, wenn das Hologramm-Aufzeichnungsteil geneigt oder schräggestellt ist.

In Fig.2 ist die Anordnung einer Ausführungsform einer optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, welche ein Hologramm auf ein Hologramm-Aufzeichnungsteil aufzeichnet.

In Fig.2 ist ein rotierendes Teil 1 transparent bzw. durchsichtig, hohl und kegelstumpfförmig ausgebildet und weist eine Drehachse 3 auf. Die Innenseite (oder die Außenseite) des rotierenden Teils 1 ist mit einem photoempfindlichen Teil 2 versehen. Ein Objektlicht L_n und ein Bezugslicht L_n werden gleichzeitig in der Weise aufgebracht, daß '.die Hauptstrahlen vorbestimmte Winkel α' und ß¹ bezüglich einer Senkrechten an demselben Punkt O an der Innenwand des rotierenden Teils 1 bilden, um dadurch eine Hologramm-Aufzeichnung durchzuführen. In diesem Fall ist das Objektlicht L_n eine Kugelwelle, welche an dem Mittelpunkt P einer Abtastfläche 4 konvergiert, und das Bezugslicht L ist eine Kugelwelle, welche von einem Punkt Q an der Drehachse des rotierenden Teils 1 emittiert wird. In Fig.2 sind das Objektlicht L_n und das Bezugslicht L_n nur mit ihren Hauptstrahlen wiedergegeben.

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In Fig.3 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils des rotierenden Teils (in Fig.2) wiedergegeben, auf welchem ein Hologramm aufgezeichnet wird. In Fig.3 ist mit n~ der Brechungsindex in Luft, mit n₁ der Brechungsindex des photoempfindlichen Teils 2, und mit n~ der Brechungsindex -des rotierenden Teils 1 bezeichnet. Die Brechungswinkel α und β der Hauptstrahlen des Objektlichts L_ und des Bezugslichts L_R an dem photoempfindlichen Teil 2 lassen sich durch die folgenden Gl.'en (1) bzw. (2) darstellen:

-1 ⁿ0
α = sin" '( — sin α¹) (1)

ⁿ1

-1 ⁿ0
β = sin '(— sin ß¹) (2)

ⁿ1

wobei α¹ und ß¹ die Einfallswinkel des Objektlichts bzw. des Bezugslichts an dem photoempfindlichen Teil 2 sind.

Bei der optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung wird eine Hologramm-Aufzeichnung bei der vorbeschriebenen Hologramm-Auf Zeichnungsanordnung auf derselben ümfangsflache des rotierenden Teils 1 durchgeführt, um dadurch ein Hologramm-Aufzeichnungsteil oder -medium zu schaffen.

Bei einer optischen Abtastung mit dem auf diese Weise ausgebildeten Hologramm-Aufzeichnungsteil wird, während das rotierende Teil durch einen (nicht dargestellten) Antriebsmotor fortlaufend um seine Drehachse 3 gedreht wird, ein reprodu-

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zierender Strahl B (der nur durch seinen Hauptstrahl wiedergegeben ist) in derselben Richtung wie die des vorerwähnten Bezugslichts L_, und um die Hologrammstelle O herum aufgebracht (wobei der Strahl B kleiner als das Lichtbündel des Bezugslichts L₀ ist). Folglich wird ein Teil des Objektlichts L_n zum Zeitpunkt einer Hologramm-Aufzeichnung reproduziert bzw. wiedergegeben, wodurch ein optischer Punkt P auf der Abtastfläche gebildet ist. Wenn das rotierende Teil 1 gedreht wird, wird der optische Punkt P ständig auf der Abtastfläche 4 in der Hauptabtastrichtung bewegt.

Es wird nun angenommen, daß, während das rotierende Teil 1 angetrieben wird, dieses rotierende Teil 1 um einen WinkelAe bezüglich seiner Drehachse aufgrund der mechanischem Schwingung des rotierenden' Teils 1 oder eines Halterungsfehlers geneigt bzw. schräggestellt ist. In diesem Fall wird dann die Stelle auf dem Hologramm, an welcher der Strahl B aufgebracht ist, zu einerm Punkt O" verschoben, mit der Folge, daß der wiedergegebene optische Punkt von einer Stelle P zu einer Stelle P¹ oder um einen Strecke Ah in der Unterabtastrichtung verschoben wird. Die Beziehung zwischen den Werten -Δθ und Δ h lautet dann:

cos α

wobei r der Abstand zwischen der Stelle O,an welcher der Hauptstrahl des Hologramm-Objektlichts aufgezeichnet wird,

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und der Drehachse 3 ist und f der Abstand zwischen der Stelle O und der Abtastfläche 4 ist.

Mit der optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung kann durch Anwenden der Beziehung (3) eine Hologramm-Aufzeichnung in der Weise durchgeführt werden, daß, selbst wenn das rotierende Teil 1 um einen Winkel A θ geneigt ist, die Hologramm-Aufzeichnung kaum beeinflußt wird und die Verschiebung A ⁿ des optischen Punktes null wird.

Damit die Verschiebung Ah immer null wird, sollte, wenn der Winkel A θ ist, der sich nicht auf Δ θ beziehendeAusdruck in ( ) der Beziehung (3) null sein. Das heißt:

_r+f . ₌
cos α

Folglich ist dann:

r 2
cosß = cosa(1 + -ψ cos α) (5)

Wenn somit der Einfallswinkel α des Hauptstrahls des Objektlichts L₀ und der Einfallswinkel β des Hauptstrahls des Bezugslichts L_x, während der Hologramm-Aufzeichnung so eingestellt werden, daß der Bedinung (5) genügt ist, dann kann die Verschiebung des optischen Punktes P auf der Abtastfläche auf ein Minimum eingestellt werden, selbst wenn das rotierende Teil während der Wiedergabe schräggestellt ist.

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fit

In der folgenden Tabelle sind die Einfallswinkel der Hauptstrahlen des Objektlichts L₀ und Bezugslichts L angegeben, welche aus der Gl.(5) mit r 50mm und f = 500mm erhalten werden :

α	11	ß
25,0°	ι 21	,26°
30,0°	; 29	,41°
35,0°	35	,06°
40,0°	42	,81°
45,0°	47	,06°
50,0°	53	,98°
55,0°	59	,67°
60,0°	,17°

Fig.5 zeigt die Verschiebungen des optischen Punktes, wenn das Hologramm-Aufzeichnungsteil (das rotierende Teil 1) in der optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung schräggestellt ist. Insbesondere stellt die Kurve A eine (Δθ-ah)-Kennlinie bei α = 45,0° und β = 42,6° in der Hologramm-Aufzeichnungsanordnung.,.für r=50mm und fi=500mm dar, während die Kurve B eine (Δθ-ah)-Kennlinie bei α = 25,0° und β = 11,26° in derselben Hologramm-Aufzeichnungsanordnung darstellt. In Fig.5 gibt ferner die Kennlinie C die Verschiebungen des op-

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tischen Punktes bei α = 45,0° und β = 45,0° wieder, wenn eine Hologramm-Aufzeichnung mit α = β in herkömmlicher Weise durchgeführt wird.

Wie aus Fig.5 zu ersehen^ist, derEinfluß der Verschiebung des optischen Abtastpunktes infolge der Schräg§tellung des Hologramm-Aufzeichnungsteils in der optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung viel geringer als die bei der herkömmlichen Einrichtung.

Obwohl die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausfürhungsform beschrieben worden ist, ist sie selbstverständlich hierauf nicht beschränkt. Das heißt, statt des konischen bzw. kegel stumpfförmigen Hologramm-AufZeichnungsteils kann genauso gut auch ein konkaves oder konvexes Hologramm-Aufzeichnungsteil oder ein scheiben- oder trommeiförmiges Aufzeichnungsteil verwendet werden. Außerdem kann statt des lichtdurchlässigen Hologramms genauso gut auch ein lichtreflektierendes Hologramm verwendet werden.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, wird bei der optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung ein Hologramm-Aufzeichnungsteil verwendet, auf welchem ein Hologramm aufgezeichnet wird, wobei die Einfallswinkel (bezüglich der Hologramm-Aufzeichnungsfläche) der Hauptstrahlen des Objekt- und des Bezugslichts der Gl.(5) genügen. Selbst wenn das Hologramm-Aufzeichungsteil aus irgendwelchen Gründen ge-

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neigt oder schräggestellt ist, während es gedreht wird, wird der optische Abtastpunkt kaum verschoben, so daß die optische Abtastung mit hoher Genauigkeit durchgeführt wird.

Ende der Beschreibung

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Leerseite

Claims

DR. BERG DIPL -ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DK. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE
Postfach 86 02 45-8000 München 86 oQU/ /9h

Anwaltsakte: 30 746

Patentansprüche

1J Optische Abtasteinrichtung, bei welcher, während ein wiederzugebender Lichtstrahl auf die Hologrammflache eines Hologramm-Aufzeichnungsteils aufgebracht wird, an dessen Umfang ständig ein Hologramm aufgezeichnet wird, das Hologramm-Aufzeichnungsteil gedreht wird, um einen auf der Abtastfläche ausgebildeten, optischen Punkt zu verschieben, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufzeichnen eines Hologramms der Einfallswinkel (α) des Hauptstrahls eines Objektlichts {L_Q) bezüglich eines photoempfindlichen Teils (2) und der Einfallswinkel (ß) des Hauptstrahls eines Bezugslichts (L_R} bezüglich des photoempfindlichen Teils

¹ INSPECTED - 2 -

• (019) M12 72 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Btnk Manchen 4410122 850

911273 BEROSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

MU74 TELEX: »λλΛλ« innrtll ***^a Vetetasbuik München 453100(BLZ 70020270)

913310 0524560 BERO d 030037/0/ β/ Posticheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

so eingestellt werden, daß sie der folgenden Gleichung genügen, so daß, selbst wenn das Hologramm-Aufzeichnungsteil (1) bezüglich seiner Drehachse (3) geneigt ist, der optische Punkt nicht verschoben wird:

cos3 = cosa(1 + §· cos α)

wobei r der Abstand zwischen der Drehachse (3) des Hologramm-Auf zeichnungsteils (1) und dessen Hologramm-Fläche ist und f der Abstand zwischen der Abtastfläche (4) und der Hologramm-Fläche ist.
2. Optische Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm-Aufzeichnungsteil konisch oder kegelstumpfförmig ist.
3. Optische Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm-Aufzeichnungsteil konkav oder konvex ist.
4. Optische Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm-Aufzeichnungsteil scheibenförmig ist.
5. Optische Abtssteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm-Aufzeichnungsteil trommelförmig ist.

030037/076?
ORIGINAL INSPECTED
6. Optische Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichnet, daß das Hologramm-Aufzeichnungsteil lichtdurchlässig ist.
7. Optische Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm-Aufzeichnungsteil lichtreflektierend ist.

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