DE3807659A1 - Computergesteuerte laser-aufzeichnungsvorrichtung mit einer anordnung zur laserstrahleinschaltung am zeilenbeginn eines aufzeichnungsblattes - Google Patents
Computergesteuerte laser-aufzeichnungsvorrichtung mit einer anordnung zur laserstrahleinschaltung am zeilenbeginn eines aufzeichnungsblattesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine computergesteuerte
Laser-Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Anordnung zur
Einschaltung des Laser-Aufzeichnungsstrahles (S 1) am
Zeilenbeginn eines Aufzeichnungsblattes (F), wobei die
Aufzeichnungsvorrichtung einen Laser (L), eine diesem
nachgeschaltete Linse (L 1), in deren Brennebene ein
akusto-optischer Modulator (AOM), durch welchen der
Aufzeichnungsstrahl (S 1) entsprechend der gewünschten
Aufzeichnung moduliert wird, angeordnet ist, ein te
leskopisches Linsensystem (L 2) und einen Polygonspie
gel (A x ) zur Ablenkung des Aufzeichnungsstrah
les (S 1) in Zeilenrichtung (x), sowie nach diesem ein
weiteres Teleskopsystem (Relaylenssystem L 3) und zwi
schen letzterem und der Aufzeichnungsebene (F) eine Ab
bildungslinse (L 4) aufweist und wobei als Aufzeich
nungsstrahl (S 1) der im Modulator (AOM) erzeugte, mo
dulierte Strahl erster Beugungsordnung dient.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art mit einem Po
lygonspiegel als Zeilenablenkmodul sind allgemein ge
läufig. Die Ablenkung des Aufzeichnungs-Laserstrahles
senkrecht zur Zeilenrichtung x, also in y-Richtung, er
folgt beispielsweise über einen Schwingspiegel. Dabei
muß der Aufzeichnungsbeginn am jeweils auf dem Auf
zeichnungsblatt vorgegebenen Zeilenanfang besonders ge
steuert werden. Die geläufigste Anordnung hierfür ar
beitet derart, daß bei ausgeschaltetem Aufzeichnungsla
ser der Strahl eines Hilfslasers, dem Polygonspiegel
und dem Aufzeichnungslaserstrahl genau zugeordnet, pa
rallel zum Aufzeichnungslaserstrahl geführt wird. Der
Hilfslaserstrahl läuft anschließend im Flächenscan über
eine Platte mit aufgebrachtem optischem Gitter, dessen
Gitterstriche in vertikaler Richtung (y-Richtung) ver
laufen. Die durch dieses Gitter induzierte Intensitäts
modulation des Hilfslaserstrahles wird über einen
außerhalb des Strahlenganges des Aufzeichnungslaser
strahles angeordneten Fotodetektor in ein elektroni
sches Steuersignal umgewandelt. Der Fotodetektor ist so
angeordnet, daß der Polygonspiegel gerade die Stellung
einnimmt, in der der Aufzeichnungslaserstrahl auf den
Zeilenanfang am Aufzeichnungsträger gelenkt wird, wenn
der Hilfslaserstrahl vom Fotodetektor erfaßt wird und
das Einschaltsignal für den Aufzeichnungslaserstrahl
erzeugt. Gegebenenfalls können noch Zeitverzögerungsglieder zwi
schen dem Fotodetektor und der Einschaltelektronik für
den Aufzeichnungslaserstrahl vorgesehen sein. Diese
häufig gebrauchte Anordnung für den Aufzeichnungsbeginn
am jeweiligen Zeilenanfang ist wegen der Notwendigkeit
eines Hilfslasers und der zusätzlichen Gitterplatte
aufwendig.
Durch die US-PS 43 37 994 ist eine ähnliche Laserauf
zeichnungsvorrichtung bekanntgeworden, bei der jedoch
anstelle eines Polygonspiegels als Zeilenablenkmodul
(in x-Richtung) eine Hologondisc verwendet wird. Im
Strahlengang des Aufzeichnungslaserstrahles ist nach
der Hologondisc ein Spiegel an einer Stelle angeordnet,
an der der Aufzeichnungslaserstrahl darauf trifft, wenn
er noch nicht in den Bereich des Aufzeichnungsblattes
gelenkt wird. Hinter dem einen Hilfsstrahlengang ab
zweigenden Spiegel ist ein Fotodetektor angeordnet, der
dem Laser bzw. dessen Steuervorrichtung Steuersignale
zuleitet. Beim Auftreffen des Laserstrahles auf den
Spiegel wird der Laserstrahl zunächst abgeschaltet,
während sich die Hologondisc weiterdreht. Mittels eines
Zeitsteuergliedes wird der Laserstrahl dann nach einer
bestimmten Zeit wieder eingeschaltet. Diese Zeitspanne
ist so bestimmt, daß die Hologondisc sich gerade um
einen solchen Betrag weiterdreht, daß der wieder einge
schaltete Laserstrahl auf den Zeilenanfang des Auf
zeichnungsblattes fällt. Diese Anordnung ist nicht für
Laseraufzeichnungsvorrichtungen brauchbar, die mit
einem Polygonspiegel ausgestattet sind, weil hierbei
die bei Polygonspiegeln auftretenden Fehler der Poly
gonfacetten oder geringfügige Schlagfehler bei der Dre
hung des Polygonspiegels bezüglich des jeweiligen Zei
lenanfanges nicht ausgeglichen werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art einfacher und
teilesparender auszugestalten und dabei trotz der Ein
fachheit als Zeilenablenkmodul in x-Richtung weiterhin
einen Polygonspiegel verwenden zu können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Haupt
anspruchs. Weitere vorteilhafte Merkmale sind den Un
teransprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläu
tert.
Die einzige Figur zeigt eine schematische, nicht
maßstabsgetreue Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
Die von einem Laser L (Gaslaser, Festkörperlaser) emit
tierte Strahlung wird mit Hilfe einer Linse L 1 in
einen akusto-optischen Modulator AOM fokussiert. Durch
eine am Modulatorkristall angelegte Hochfrequenzspan
nung wird eine laufende Ultraschallwelle im Modulator
kristall erzeugt, die eine periodische Brechungsindex
variation induziert (sog. Phasengitter). An diesem Pha
sengitter wird ein Teil eines einfallenden Laserstrah
les gebeugt, d. h. aus der ursprünglichen Ausbreitungs
richtung abgelenkt. Wird die angelegte Hochfrequenz mit
der zu übertragenden Datenrate moduliert, so tritt der
Beugungseffekt ebenfalls mit dieser Datenrate auf. Ver
wendet man im nachfolgenden optischen System nur den
abgelenkten Anteil des in den Modulator AOM einfallen
den Laserstrahles (sog. erste Ordnung) zum Schreiben
(Belichten), so erhält man einen Strahl S 1, dessen
Intensität mit der Datenrate moduliert ist. Die An
stiegszeit der durch die Intensitätsmodulation erzeug
ten Laserstrahlimpulse ist proportional zur Größe des
Laserstrahldurchmessers im Modulatorkristall, weshalb
in der Regel eine Fokussierung in den Modulator AOM
durch die Linse L 1 notwendig wird.
Bei dem hier beschriebenen Laserscanaufbau werden im
folgenden sowohl der modulierte Schreibstrahl S 1 (er
ste Beugungsordnung des AOM-Kristalls) als auch der
nichtmodulierte Anteil S 2 (0-te Ordnung des AOM-Kri
stalls) verwendet. Durch den bei der Beugung auftreten
den Ablenkwinkel (einige mrad) sind beide Strahlen S 1
und S 2 räumlich getrennt. Der nichtmodulierte Hilfs
strahl S 2 ist im Gegensatz zum eigentlichen Schreib
strahl immer eingeschaltet und wird im folgenden für
die Detektion des Zeilenanfangs verwendet. Dieses Ver
fahren bietet sich dann an, wenn bei leistungsbegrenz
tem Betrieb (d. h. die zur Verfügung stehende Laseraus
gangsleistung wird aus Empfindlichkeitsgründen des zu
beschreibenden Materials voll benötigt) keine Abspal
tung von Laserleistung direkt nach der Laserquelle
(z. B. durch eine Glasplatte) zur Erzeugung des Hilfs
strahls möglich ist. Die Abspaltung des Hilfsstrahles
nach der Laserquelle würde nämlich zu einer dreifachen
Aufspaltung führen, wobei die ohnehin anfallende 0-te
Ordnung ungenutzt bliebe.
Nach Verlassen des Modulators AOM wird die zum Schrei
ben verwendete erste Ordnung des Laserstrahles S 1
durch ein Teleskopsystem L 2 aufgeweitet und parallel
gemacht. Die Aufweitung dient dabei der Erzeugung eines
Laserstrahldurchmessers, mit dem später der gewünschte
Spotdurchmesser in der Bildebene erzeugt werden kann.
Durch eine Prismen- oder Spiegelanordnung P wird auch
der Hilfsstrahl S 2 durch das Teleskopsystem L 2 ge
führt und auf dem nachfolgenden x-Ablenkelement, näm
lich dem Polygonspiegel A x , mit dem Schreibstrahl
S 1 zur Deckung gebracht. Letzteres dient dazu, etwai
ge Ablenkwinkelinhomogenitäten zwischen Schreib- und
Hilfsstrahl S 1 und S 2, bedingt durch Flächenuneben
heiten der Polygonfacetten zu verhindern. Danach läuft
der Hilfsstrahl S 2 infolge seines anderen Einfalls
winkels wieder in der y-Ebene weg.
Hinter dem Polygonspiegel A x befindet sich ein zwei
tes Teleskopsystem L 3 (sog. Relaylens-System), das
die Aufgabe hat, den auf dem ersten Scanelement A x
ruhenden Eingangsstrahl S 1 von diesem Scanele
ment A x aus wieder auf einen ruhenden Punkt abzubil
den. Dieser ist der Brennpunkt der zweiten Linse des
zweiten Teleskopsystems L 3. In der hierdurch beding
ten Brennebene kann dann ggf. das y-Ablenkelement (z. B.
Schwingspiegel A y ) placiert werden. Zusätzlich kann
durch geeignete Wahl des Aufweitungsverhältnisses des
Relaylens-Systems L 3 die Scanwinkelbelastung auf der
abbildenden Linse L 4 sowie die Eingangsspotgröße auf
dem ersten Scanelement A x genügend klein gehalten
werden. Als letztes optisches Element folgt dann, ggf.
nach dem zweiten Scanelement, die abbildende Lin
se L 4, die den scannenden Eingangsstrahl S 1 auf die
Filmebene F fokussiert.
Bei einem Zweiachsen-Scansystem erfolgt sowohl die
x- als auch die y-Ablenkung des Laserstrahles über
Scanelemente, d. h. es kann bei feststehender Filmbühne
belichtet werden. Dies ist bei kleinen Formaten, bei
denen die Spotplaciergenauigkeiten im 1 bzw. 2 µm-Be
reich liegen, von Vorteil gegenüber einer entsprechen
den y-Bewegung der Filmbühne, insbesondere wenn zu
sätzlich hohe Geschwindigkeiten erforderlich sind.
Zur Bestimmung des Aufzeichnungsbeginns am Zeilenanfang
kann bei zweidimensionaler Aufzeichnung bei feststehen
der Filmbühne keine Fotozelle in der Bildebene placiert
werden, da der Strahl S 1 dabei auch in y-Richtung ab
gelenkt wird. Auch bei Strahlablenkung nur in x-Rich
tung bei Mikrofilmanwendung ergäben sich entsprechende
Platzprobleme für die Aufstellung der Fotozelle wegen
der geringen Bildformatgröße von nur etwa 7 mm × 5 mm.
In diesen Fällen wird gemäß dem gezeigten Beispiel die
Erzeugung des Zeilenanfangssignals wie folgt gelöst:
Die Bestimmung des Schreibzeilenanfangs wird über ein Signal eines Fotodetektors D, der in der Brennebene nach der ersten Relaylinse angeordnet ist, bewirkt. Da zu werden der Schreib- und der Hilfsstrahl S 1 und S 2 nach Reflexion am Polygonspiegel A x in einem Winkel auseinander geführt und dadurch wieder vertikal getrennt, um die räumliche Positionierung des Fotode tektors D zu erleichtern. Durch die Positionierung des Fotodetektors D in der bildseitigen Brennebene der er sten Relaylinse wird erreicht, daß der Hilfsstrahl S 2 immer beim gleichen Polygondrehwinkel detektiert wird, unabhängig von der räumlichen Entfernung der Polygon facette von der Relaylinse, d. h. unabhängig von Poly gonradialschlag und radialer Ortsschwankung des Strahl auftreffpunktes auf der Polygonfacette bei der Drehbe wegung. Da die Position des Schreibstrahles S 1 auf der Filmbühne bei einem Relaylenssystem nur vom Dreh winkel des Polygonspiegels A x abhängt, erfolgt der Schreibbeginn immer an der gleichen horizontalen Posi tion ohne zusätzlich erforderliche elektronische Kor rektur. Der elektronische Aufbau sieht zwischen Fotode tektorsignal und Modulator-Eingang eine konstante Zeit verzögerungsschaltung T vor, die den festen Zeitunter schied zwischen der Detektion des Hilfsstrahles S 2 durch den Fotodetektor D und dem gewünschten Schreibbe ginn des Schreibstrahles S 1 auf der Filmbühne F aus gleicht. Die einzustellende Zeitverzögerung hängt dabei von der jeweils gewählten räumlichen Position des Foto detektors ab. Wenn der Hilfsstrahl S 2 ständig einge schaltet und nicht nach Zeilenbeginn schon im Modulator abgeschaltet wird, ist es notwendig, neben dem Fotode tektor D oberhalb des Aufzeichnungsstrahlenganges S 1 eine Blende B für den Hilfsstrahl S 2 anzuordnen, da mit dieser beim Weiterdrehen des Polygonspiegels A x und Drehung des Schwingspiegels A y nicht auf das Auf zeichnungsblatt F gelangen kann.
Die Bestimmung des Schreibzeilenanfangs wird über ein Signal eines Fotodetektors D, der in der Brennebene nach der ersten Relaylinse angeordnet ist, bewirkt. Da zu werden der Schreib- und der Hilfsstrahl S 1 und S 2 nach Reflexion am Polygonspiegel A x in einem Winkel auseinander geführt und dadurch wieder vertikal getrennt, um die räumliche Positionierung des Fotode tektors D zu erleichtern. Durch die Positionierung des Fotodetektors D in der bildseitigen Brennebene der er sten Relaylinse wird erreicht, daß der Hilfsstrahl S 2 immer beim gleichen Polygondrehwinkel detektiert wird, unabhängig von der räumlichen Entfernung der Polygon facette von der Relaylinse, d. h. unabhängig von Poly gonradialschlag und radialer Ortsschwankung des Strahl auftreffpunktes auf der Polygonfacette bei der Drehbe wegung. Da die Position des Schreibstrahles S 1 auf der Filmbühne bei einem Relaylenssystem nur vom Dreh winkel des Polygonspiegels A x abhängt, erfolgt der Schreibbeginn immer an der gleichen horizontalen Posi tion ohne zusätzlich erforderliche elektronische Kor rektur. Der elektronische Aufbau sieht zwischen Fotode tektorsignal und Modulator-Eingang eine konstante Zeit verzögerungsschaltung T vor, die den festen Zeitunter schied zwischen der Detektion des Hilfsstrahles S 2 durch den Fotodetektor D und dem gewünschten Schreibbe ginn des Schreibstrahles S 1 auf der Filmbühne F aus gleicht. Die einzustellende Zeitverzögerung hängt dabei von der jeweils gewählten räumlichen Position des Foto detektors ab. Wenn der Hilfsstrahl S 2 ständig einge schaltet und nicht nach Zeilenbeginn schon im Modulator abgeschaltet wird, ist es notwendig, neben dem Fotode tektor D oberhalb des Aufzeichnungsstrahlenganges S 1 eine Blende B für den Hilfsstrahl S 2 anzuordnen, da mit dieser beim Weiterdrehen des Polygonspiegels A x und Drehung des Schwingspiegels A y nicht auf das Auf zeichnungsblatt F gelangen kann.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß
einerseits kein zusätzlicher Hilfslaser erforderlich
ist und andererseits trotz Verwendung eines Hilfsstrah
les S 2 zur Bestimmung des Zeilenanfanges keine Schwä
chung des Aufzeichnungsstrahles S 1 stattfindet, weil
der Hilfsstrahl S 2 bei der Modulation des Schreib
strahles S 1 ohnehin abgespaltet wird.
Claims (5)
1. Computergesteuerte Laser-Aufzeichnungsvorrich
tung mit einer Anordnung zur Einschaltung eines
Laser-Aufzeichnungsstrahles (S 1) am Zeilenbe
ginn eines Aufzeichnungsblattes (F), wobei die
Aufzeichnungsvorrichtung einen Laser (L), eine
diesem nachgeschaltete Linse (L 1), in deren
Brennebene ein akusto-optischer Modulator
(AOM), durch welchen der Aufzeichnungs
strahl (S 1) entsprechend der gewünschten Auf
zeichnung moduliert wird, angeordnet ist, ein
teleskopisches Linsensystem (L 2) und einen
Polygonspiegel (A x ) zur Ablenkung des Auf
zeichnungsstrahles (S 1) in Zeilenrich
tung (x), sowie nach diesem ein weiteres Te
leskopsystem (Relaylenssystem L 3) und zwi
schen letzterem und der Aufzeichnungsebene (F)
eine Abbildungslinse (L 4) aufweist und wobei
als Aufzeichnungsstrahl (S 1) der im Modulator
(AOM) erzeugte, modulierte Strahl erster Beu
gungsordnung dient, dadurch gekennzeichnet, daß
ein im Modulator (AOM) erzeugter, unmodulierter
Beugungsstrahl 0-ter Ordnung (S 2), der in zur
Zeilenrichtung (x) senkrechter Richtung (y) vom
Aufzeichnungsstrahl (S 1) abgelenkt wird, als
Hilfsstrahl (S 2) für die Bestimmung des Zei
lenanfangs dient, daß der Hilfsstrahl (S 2)
mittels eines Prismen- oder Spiegelsystems (P)
durch das erste teleskopische System (L 2)
hindurch auf dieselbe Stelle des Polygonspie
gels (A x ) gelenkt wird, auf die der Aufzeich
nungsstrahl (S 1) auftrifft, so daß der Hilfs
strahl (S 2) auf dem Polygonspiegel (A x ) den
Aufzeichnungsstrahl (S 1) kreuzt, daß zwischen
der ersten und der zweiten Linse des weiteren
Teleskopsystems (L 3) im Weg des Hilfsstrah
les (S 2) ein Fotodetektor (D) an einer Stelle
angeordnet ist, die einer Stellung des Auf
zeichnungsstrahles (S 1) zugeordnet ist, in
der dieser am oder kurz vor dem Zeilenanfang
auf dem Aufzeichnungsblatt (F) auftreffen wür
de, und daß beim Auftreffen des Hilfsstrah
les (S 2) auf dem Fotodetektor (D) durch letz
teren ein Signal zur Einschaltung bzw. Modula
tion des Aufzeichnungsstrahles (S 1) an den
Modulator (AOM) abgegeben wird.
2. Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der Fotodetektor (D)
an einer Stelle angeordnet ist, die einer Stel
lung des Aufzeichnungsstrahles (S 1) kurz vor
dem Zeilenanfang auf dem Aufzeichnungsblatt (F)
entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Zeitverschiebungsglied (T) vorgesehen ist,
durch welches die Einschaltung der Modulation
des Aufzeichnungsstrahles (S 1) entsprechend
der Differenz der Lage des Aufzeichnungsstrah
les (S 1) gegenüber dem Zeilenanfang bei Auf
treffen des Hilfsstrahles (S 2) auf den Foto
detektor (D) verzögert wird.
3. Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Fotodetektor (D) in der Brennebene der er
sten Linse des weiteren Teleskopsystems (L 3)
angeordnet ist.
4. Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Brennebene des weiteren Teleskopsy
stems (L 3) ein weiteres Ablenkelement (A y )
zur Ablenkung des Aufzeichnungsstrahles (S 1)
senkrecht zur Zeilenrichtung (x) in y-Richtung
vorgesehen ist.
5. Aufzeichnungsvorrichtung nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hilfsstrahl (S 2) entweder nach Beginn der
Zeilenaufzeichnung am Zeilenanfang abschaltbar
ist oder durch eine neben dem Fotodetektor (D)
außerhalb des Aufzeichnungsstrahlengan
ges (S 1) angeordnete Blende (B) abgedeckt
wird.
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Family
ID=6349205
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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