Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Erfassungsmechanismus für den Rotationswinkel eines Spiegels, der bei einer
Spurverfolgungsvorrichtung vom Typ mit einer Spiegelrotation
und anderen Antriebsvorrichtungen für photoelektromagnetische
Platten mit hoher Zugriffsgeschwindigkeit verwendet wird.
Verwandter Hintergrund der Technik
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In den letzten Jahren ist es zunehmend notwendig geworden,
genau mit geringen Kosten den Spiegelrotationswinkel einer
Spurverfolgungseinrichtung vom Typ mit Spiegelrotation zu
gewinnen, um die Zugriffsgeschwindigkeit der der
photoelektromagnetischen Plattenantriebsvorrichtung zu beschleunigen.
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Eine herkömmliche Vorrichtung der Art ist ausgestaltet, wie
es in Fig. 1 gezeigt ist. In Fig. 1 wird der Lichtstrahl 8
von einem optischen Kopf von einem Spiegel 1 reflektiert. Der
Spiegel 1, ein Spiegelhalter 2 und eine Spule 3 sind drehbar
von einem Halteteil (nicht gezeigt) gehalten, um sich
innerhalb des Raumes eines Blattes mit dem Reflexionspunkt C des
Lichtstrahls auf der Oberfläche des Spiegels 1 als sein
wesentliche Zentrum zu drehen. Die Spule 3 ist um den
Spiegelhalter 2 herum gewickelt. Ein Magnet 4 und ein Joch 5 bilden
einen Magnetkreis. Der Spiegel 1 wird angetrieben, sich
zusammen mit dem Spiegelhalter 2 und der Spule 3 zu drehen,
wenn ein Strom an die Spule 3 angelegt wird. Die Photokoppler
63 und 64 sind beide reflektierend und geben Signale gemäß
dem Abstand zu einer Reflexionsoberfläche 2a aus, die an dem
Spiegelhalter 2 angeordnet ist, indem die Eigenschaft
verwendet wird, daß sich die Reflexionsleuchtenergie mit dem
Abstand ändert. Der Reflexionsphotokoppler 63 und der
Reflexionsphotokoppler 64 befinden sich gegenüber dem Spiegel 1 an
zueinander gegenüberliegenden Positionen, und das
Ausgangssignal 63a und das Ausgangssignal 64a wird jeweils in einen
Differenzverstärker 7 eingegeben. Der Differenzverstärker 7
nimmt die Differenz zwischen dem Ausgangssignal 63a bzw. dem
Ausgangssignal 64a des Reflexionsphotokopplers 63 und des
Reflexionsphotokopplers 64 auf. Die genannte Differenz ist
die Differenz zwischen zwei Leuchtenergien, das heißt die
Differenz des Abstandes zwischen der Spiegeloberf läche 2a und
dem Reflexionskoppler 63 und dem Reflexionskoppler 64, und
ist das Rotationswinkelsignal des Spiegels, der mit einem
Punkt C innerhalb des Raumes eines Blattes als sein Zentrum
gedreht wird.
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Wie es das Obige beschreibt, werden gemäß der herkömmlichen
Ausgestaltung ein Vibrationsmodus, der bewirkt, daß der
Spiegelhalter 2 in der Verschiebungsbewegung in der durch den
Pfeil A angegebenen Richtung ist, wie es in Fig. 1 gezeigt
ist, ein Rotationsvibrationsmodus, wobei die Mittellinie B
des Spiegels 1 deren Zentrum ist, usw., erzeugt. Übrigens
erfassen der Reflexionsphotokoppler 63 und der
Reflexionsphotokoppler 64, die als Rotationswinkelsensoren arbeiten,
den Rotationswinkel des Spiegels 1 nicht unmittelbar. In der
Praxis erfassen die Reflexionsphotokoppler den Abstand
zwischen dem Spiegelhalter 2 und der Reflexionsoberfläche 2a,
und als solches kann beim Herstellen die Reflexionsoberfläche
2a nicht notwendigerweise parallel zu der
Reflexionsoberfläche des Spiegels 1 gemacht werden. Ferner können die
Empfindlichkeiten der Reflexionsphotokoppler 63 und 64 nicht
notwendigerweise die gleichen sein.
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Deshalb werden, wenn der Vibrationsmodus auftritt, der eine
Verschiebungsbewegung in der Richtung A ergibt, und ferner
die Verschiebungsbewegung abweicht, werden die Wellenformen
der Ausgangssignale des Differenzverstärkers 7 beeinflußt;
somit wird es unmöglich gemacht, eine höchst genaue Erfassung
des Rotationswinkels auszuführen. Auch werden, wenn der
Rotationsvibrationsmodus mit der Mittellinie B als sein Zentrum
erzeugt wird, die Wellenformen der Ausgangssignale des
Photokopplers 63, des Photokopplers 64, usw. in gleicher Weise
beeinflußt, wenn die Herstellungsgenauigkeit der
Reflexionsoberfläche 2a des Spiegelhalters 2 oder die
Konstruktionsgenauigkeit des Halteteils nicht äußerst groß ist. Dann kann
eine äußerst genaue Erfassung der Rotationswinkel nicht
durchgeführt werden.
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Die Druckschrift FR-A-2618893 offenbart eine Vorrichtung, die
einen doppelseitigen Spiegel hat, wobei die Ausrichtung des
Spiegels mittels eines Strahls gemessen wird, der von der
Rückseite des Spiegels reflektiert wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird geschaffen eine
Erfassungsvorrichtung für den Rotationswinkel eines Spiegels,
umfassend: einen Spiegel, der eine Reflexionsoberfläche hat und
um eine Achse im wesentlichen innerhalb der Ebene der
Reflexionsoberfläche drehbar ist; eine Licht aussendende
Einrichtung zum Bestrahlen von Licht auf die Rückseite des Spiegels;
und eine Lichtempfangseinrichtung zum Empfangen des von dem
Spiegel reflektierten Lichts und zum Erzeugen eines Ausgangs,
der sich gemäß dem Rotationswinkel des Spiegels ändert;
dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsoberfläche eine dünne
Schicht aus einem reflektierenden Material umfaßt, das im
wesentlichen koplanare, reflektierende, gegenüberliegende
Seiten hat, daß die Seite des Spiegels in Gegenüberlage zu der
Reflexionsoberfläche Licht durchlassend ist, und daß die
Lichtempfangseinrichtung angeordnet ist, um von der Rückseite
der Reflexionsoberfläche reflektiertes Licht zu empfangen.
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Somit können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
einen äußerst genauen Erfassungsmechanismus für den
Drehwinkel des Spiegels schaffen.
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Auch kann eine Kondensorlinse 9 vorzugsweise zwischen dem
Licht aussendenden Element 61 und dem Spiegel 1 angeordnet
werden.
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Der Spiegel 1 wird um eine Achse auf dessen Oberfläche
gedreht, d.h., der Reflexionsoberfläche 1a, während das
steuernde Bündel von der Rückseite der Reflexionsoberfläche 1a
des Spiegels 1 reflektiert wird, d.h., der wesentlichen Mitte
der Drehung. Deshalb sind die Einflüsse des
Querbewegungsvibrationsmodus und des Rotationsvibrationsmodus aufgrund der
Dicke des Spiegels 1 wie bei dem herkömmlichen Stand der
Technik klein, so daß es möglich gemacht wird, den
Rotationswinkel des Spiegels äußerst genau zu erfassen und ihm zu
folgen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen
herkömmlichen Erfassungsmechanismus für den
Rotationswinkel eines Spiegels zeigt.
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine
Ausführungsform des Erfassungsmechanismus für den
Rotationswinkel des Spiegels gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Fig. 3A
bis 3C sind Ansichten, die die Arbeitsweise des
Erfassungsmechanismus für den Drehwinkel des Spiegels
darstellt, der in Fig. 2 gezeigt ist.
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Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere
Ausführungsform des Erfassungsmechanismus des
Drehwinkels
des Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die den optischen
Kopf einer optischen Informationsaufzeichnungs- und
Wiedergabevorrichtung zeigt, in die ein
Erfassungsmechanismus für den Rotationswinkel eines Spiegels
der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.
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Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die einen
Erfassungsmechanismus für den Drehwinkel eines Spiegels
zeigt, der ausgebildet ist, das Licht auf die
Reflexionsoberfläche des Spiegels von dessen vorderer
Seite zu strahlen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN IM EINZELNEN
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Fig. 2 ist eine Ansicht, die eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die gleichen
Bezugszeichen, wie jene in Fig. 1 auftretenden, die gleichen Teile
darstellen. In Fig. 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 61 ein
Licht aussendendes Element, um ein Steuerbündel auszusenden;
62 ein Lichtempfangselement zum Empfangen des genannten
Bündels; 1a die Reflexionsoberfläche eines Spiegels 1; und 1b
die Oberfläche der Rückseite der Reflexionsoberfläche 1a des
dicken Spiegels 1.
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Das Lichtempfangselement 62 ist eine zweiteilige Photodiode
oder ein ähnliches Element, und, wie es in den Fig. 3A bis 3C
gezeigt ist, ist deren Empfangsteil in zwei Teile 62A und 62B
unterteilt, wodurch ermöglicht wird, den Unterschied der
Leuchtenergien dieser Teile zu messen.
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Der Lichtstrahl 8 von einem optischen Kopf wird durch den
Spiegel 1 reflektiert. Der Spiegel 1 wird drehbar von einem
Halteteil (nicht gezeigt) zusammen mit einem Spiegelhalter 2
und einer Spule 3 gehalten, die um einen Punkt C als ihre
Mitte innerhalb eines Raumes eines Blattes gedreht werden
soll. Die Spule 3 ist in einem Magnetkreis angeordnet, der
einen Magnet 4 und ein Joch 5 umfaßt, damit sich der Spiegel
1, der Spiegelhalter 2 und die Spule 3 durch einen
elektrischen Strom drehen können, der an die Spule 3 angelegt wird.
Das Bestrahlungslicht für das Steuerbündel von dem Licht
aussendenden Element 61 wird durch die durchlassende Oberfläche
1b des Spiegels 1 hindurchgelassen und durch die Rückseite
der Reflexionsoberfläche la des Spiegels 1 reflektiert. Somit
wird das Bestrahlungslicht von dem Lichtempfangselement 62
empfangen. Die Reflexionsoberfläche wird erhalten, indem ein
Material zum Verstärken der Reflexionsleistung fest mit der
Oberfläche des Basismaterials des Spiegels 1 verbunden wird.
Da jedoch die Dicke eines solchen Materials zum Verstärken
der Reflexionsleistung im allgemeinen ungefähr 0,1 mm oder
weniger ist, sind die Reflexionsoberfläche 1a und die
Oberfläche der Rückseite der genannten Reflexionsoberfläche 1a im
wesentlichen auf ein und der gleichen Oberfläche, und die
Mitte C der Rotation ist im wesentlichen auf dieser
Oberfläche angeordnet. Die Ausgänge des Lichtempfangsteils 62a
und des Lichtempfangsteils 62b des Lichtempfangselements 62
werden in eine Winkelerfassungsschaltung 7 eingegeben.
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Das Bündel auf dem Lichtempfangselement 62 wird in
Übereinstimmung mit den Winkeln des Spiegels 1 bewegt, die sich
durch die Drehung des Spiegels 1 ändern. Deshalb werden die
Rotationswinkelsignale des Spiegels 1 ausgegeben, indem die
Differenz zwischen den Ausgängen des Lichtempfangsteils 62a
und des Lichtempfangsteils 62b der zweiteiligen Photodiode in
der Winkelerfassungsschaltung 7 erhalten werden.
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Die Fig. 3A bis 3C zeigen Ansichten, die die Arbeitsweise der
vorliegenden Ausführungsform darstellen, wobei die gleichen
Bezugszeichen, die in Fig. 2 auftreten, die gleichen Teile
darstellen. Fig. 3A stellt den Fall dar, wo der
Lichtempfangsteil
62a und der Lichtempfangsteil 62b der zweiteiligen
Photodiode des Lichtempfangselements 62 an der Grenzfläche in
der Richtung senkrecht zu dem Raum eines Blattes in Berührung
sind. Fig. 38 stellt den Fall dar, wo das Lichtempfangsteil
62a und das Lichtempfangsteil 62b der zweiteiligen Photodiode
des Lichtempfangseleinents 62 an der Grenzfläche innerhalb des
Raumes des Blattes in Berührung sind. Fig. 3C stellt den Fall
dar, der in Fig. 3A dargestellt ist, aber zeigt noch einen
Zustand, bei dem der Spiegel 1 in der Verschiebungsbewegung
in der Richtung A ist.
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In dem Fall der Fig. 3A, wo die Drehung innerhalb des Raumes
eines Blattes mit dem Punkt C als ihre Mitte ist, ändern sich
die Leuchtenergien des Lichtempfangsteils 62a und des
Lichtempfangsteils 62b durch die Drehung. Deshalb ist es möglich,
die Drehung innerhalb des Raumes eines Blattes mit dem Punkt
C als seine Mitte zu messen. Selbst wenn der
Rotationsvibrationsmodus mit der Linie B senkrecht zu der
Reflexionsoberfläche des Spiegels 1 als seine Mitte erzeugt wird, wird das
reflektierte Licht von dem Spiegel 1 auf der Grenze des
Lichtempfangsteils 62a und des Lichtempfangsteils 62b in
Schwingung versetzt. Als ein Ergebnis gibt es auf den Ausgang
keinen Einfluß durch die Drehung innerhalb des Raumes eines
Blattes mit dem Punkt C als ihre Mitte ausgeübt wird. Wenn
jedoch der Vibrationsmodus erzeugt wird, der einen
Verschiebungsmodus in den Richtungen A ergeben kann, gibt es einen
geringen Einfluß, der auf den Ausgang durch die Drehung
innerhalb des Raumes eines Blattes mit dem Punkt C als seine
Mitte ausgeübt wird, weil die Schwingung in der Richtung
auftritt, die eine Differenz zwischen dem Lichtempfangsteil
62a und dem Lichtempfangsteil 62b zeigt, wie es in Fig. 3C
gezeigt ist. Nichtsdestotrotz kann der vorgenannte Einfluß
vernachlässigt werden, wenn nur der Abstand zwischen dem
Licht aussendenden Element 61 und dem Lichteinpfangselement 62
ausreichend klein gemacht wird.
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In dem Fall der Fig. 38 ändern sich die Leuchtenergien des
Lichtempfangsteils 62a und des Lichtempfangsteils 62b nicht
durch die Drehung, wenn die Drehung innerhalb eines Raumes
eines Blattes mit dem Punkt C als seine Mitte ist.
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Fig. 4 ist eine Ansicht, die eine andere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt, und die gleichen Bezugszeichen,
die in Fig. 1 auftreten, stellen die gleichen Teile dar. Hier
bezeichnet ein Bezugszeichen 9 eine Kondensorlinse.
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Durch die Kondensorlinse 9 wird das Bestrahlungslicht von dem
Licht aussendenden Element 61 ein paralleler Leuchtfluß, der
durch die andere Oberfläche 1b hindurchgeht und an dem Punkt
C auf der Rückseite der Reflexionsoberfläche des Spiegels 1
reflektiert wird. Dann wird der reflektierte, parallele
Leuchtfluß zu dem Lichtempfangselement durch die
Kondensorlinse 9 konvergent gemacht. Die zwei jeweiligen Ausgänge von
dem zweiteiligen Lichtempfangsteil 62a und Lichtempfangsteil
62b des Lichtempfangselements 62 werden in die
Winkelerfassungsschaltung 7 eingegeben. Das Bündel wird auf dem
Lichtempfangselement 62 durch die Rotationswinkel innerhalb des
Raumes eines Blattes mit dem Punkt C des Spiegels 1 als seine
Mitte bewegt, während die Anordnung des Lichtempfangselements
in einer solchen Form ist, daß der Lichtempfangsteil 62a und
der Lichtempfangsteil 62b der zweiteiligen Photodiode des
Lichtempfangselements 62, die in Fig. 3A gezeigt ist, an der
Grenzfläche in der Richtung senkrecht zu dem Raum eines
Blattes in Berührung sind. Infolgedessen wird das
Drehwinkelsignal ausgegeben, indem ein Unterschied zwischen den der
Ausgängen der zweiteiligen Photodiode bei der
Rotationswinkelerfassungsschaltung 7 ausgegeben wird.
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Zu dem Zeitpunkt des Rotationsvibrationsmodus mit der Linie
B senkrecht zu der Reflexionsoberfläche des Spiegels 1 als
seine Mitte, wird das reflektierte Licht von dem Spiegel 1 in
der Richtung zu der Grenzlinie des Lichtempfangsteils 62a und
des Lichtempfangsteils 62b in Schwingungen versetzt. Als ein
Ergebnis wird der Ausgang durch die Drehung innerhalb des
Raumes eines Blattes mit dem Punkt C als seine Mitte
überhaupt nicht beeinflußt.
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Ferner wird auch zu dem Zeitpunkt des Vibrationsmodus, der
eine Verschiebungsbewegung in der Richtung A ergibt, der
Ausgang durch die Drehung innerhalb des Raumes eines Blattes mit
dem Punkt C als seine Mitte überhaupt nicht beeinflußt, weil
das Licht ein paralleler Leuchtfluß zwischen der
Kondensorlinse 9 und dem Spiegel 1 wird.
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Fig. 5 ist eine Ansicht, die die Arbeitsweise einer
Spiegelrotationsbetätigungseinrichtung darstellt, die die
vorliegende Erfindung einschließt und schematisch den Zustand
zeigt, wo ein Erfassungsmechanismus den Rotationswinkel des
Spiegels gemäß der vorliegenden Erfindung in eine optische
Informationsaufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung
eingebaut ist. Hier stellen die gleichen Bezugszeichen, die in
Fig. 2 auftreten, die gleichen Teile dar.
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In Fig. 5 bezeichnet ein Bezugszeichen 11 eine Lichtquelle
für einen Laser, usw.; 8 ein Bündel, das durch die
Lichtquelle 11 erzeugt worden ist; 12 eine Zwischenlinse, um das
Bündel 8 konvergent zu machen; 13 einen polarisierten
Strahlteiler; 14 eine Phasenplatte; 1 einen Spiegel in einer
Spiegelrotationsbetätigungseinrichtung; 16 eine Objektivlinse, um
das von dem Spiegel 1 reflektierte Bündel 8 konvergent zu
machen; und 17 eine Informationsplatte. Das Bezugszeichen 18
bezeichnet ein Lichtempfangselement, das das von der
Informationsplatte 17 reflektierte Licht empfängt. Auch bezeichnet
ein Bezugszeichen 8a das Steuerbündel von der
Spiegelrotationsbetätigungseinrichtung, das bei der ersten, bereits
beschriebenen Ausführungsform gezeigt ist, und ein
Bezugszeichen 62 bezeichnet das Lichtempfangselement, das das von dem
Spiegel der Spiegelrotationsbetätigungseinrichtung
reflektierte
Licht als das Steuerbündel 8a empfängt, das in der
ersten Ausführungsform gezeigt ist.
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Das durch die Lichtquelle 11 erzeugte Bündel wird durch die
Zwischenlinse 12 konvergent gemacht und durch den Spiegel 1
der Spiegelrotationsbetätigungseinrichtungreflektiert,
nachdem es durch den polarisierten Strahlteiler 13 und die
Phasenplatte 14 hindurchgegangen ist, und wird durch die
Objektivlinse 16 konvergent gemacht, um die Informationsplatte
17 zu bestrahlen. Das von der Informationsplatte 17
reflektierte Bündel 8 wird auf dem gleichen Weg zurückgeführt, von
dem polarisierten Strahlteiler 13 reflektiert und in ein
elektrisches Signal durch das Lichtempfangselement 18
umgewandelt. Bei dieser Ausgestaltung wird der Spiegel 1 der
Spiegelrotationsbetätigungseinrichtung gesteuert, daß er sich
durch das System dreht, das wie bei der ersten
Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform ausgestaltet ist, so
daß der Bündelfleck des Bündels 8 genau der Informationsspur
der Informationsplatte 17 folgen kann. Mit anderen Worten
ist, wenn der Spiegel 1 gesteuert wird, dem Steuerbündel 8a
zu ermöglichen, daß es stets gleichmäßig auf die zwei
Lichtempfangsteile 62a und 62b des Lichtempfangselements 62
gestrahlt wird, der Spiegel 1 an einer gegebenen Position
unabhängig von vorhandenem Winddruck und mechanischer Vibration
festgelegt. Daher kann die Aufzeichnung genau wiedergegeben
werden.
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Die Objektivlinse 16 ist vertikal durch die bekannte Technik
bewegbar, um das Fokussieren des Bündelflecks auf der
Informationsplatte 17 zu korrigieren.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Licht
aussendende Element 61 und das Lichtempfangselement 62 auf der
Rückseite der Reflexionsoberfläche des Spiegels 1 angeordnet,
wie es in Fig. 2 und Fig. 4 gezeigt ist.
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Fig. 6 stellt einen Fall dar, wo das Licht aussendende
Element 61 und das Lichtempfangselement 62 auf der vorderen
Seite des Spiegels 1 angeordnet sind, was aber nicht Teil der
vorliegenden Erfindung bildet. In der Fig. 6 stellen die
gleichen Bezugszeichen, die in Fig. 1 auftreten, die gleichen
Teile dar. In diesem Fall wird das Bestrahlungslicht von dem
Licht aussendenden Element 61 für das Steuerbündel auf
derselben Oberfläche wie der Lichtstrahl 8 von einem optischen
Kopf reflektiert.