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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtstrahlabtastvorrichtung
zum Aufzeichnen oder zum Lesen eines Bilds oder anderer Information
mit Hilfe eines Lichtstrahls nach Maßgabe eines synchronisierenden
Signals, welches von einem synchronisierenden Lichtstrahl erzeugt
wird.
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Beschreibung des Standes
der Technik:
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Es
sind unterschiedliche Apparate zum Abtasten eines Mediums mit einem
Laserstrahl zum Zweck der Aufzeichnung eines Bilds oder dergleichen
oder zum Lesen eines Bilds oder dergleichen von dem Medium vorgeschlagen
worden. Zum Aufzeichnen eines Bilds oder dergleichen auf einem Medium
mit hoher Genauigkeit ist es notwendig, einen Laserstrahl exakt
an der Stelle ein- und auszuschalten, an welcher das Medium von
dem Laserstrahl abgetastet wird.
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Ein
bekannter Mechanismus zum Erzeugen eines synchronisierenden Signals
zum Steuern der Einschalt- und Ausschaltzeiten eines Laserstrahls
ist in 8 der begleitenden Zeichnung dargestellt. Gemäß dem dargestellten
Mechanismus wird ein zum Abtasten eines Mediums vorgesehener Abtastlaserstrahl
von einer Abtastoptik geführt,
und außerdem wird
ein synchronisierender Laserstrahl S von derselben Abtastoptik in
Richtung auf ein Referenzgitter 2 geleitet. Wenn der synchronisierende
Laserstrahl S durch das Refe renzgitter 2 hindurchtritt,
wird er in einen gepulsten synchronisierenden Laserstrahl S umgewandelt,
der in einen zylindrischen Lichtleitstab 4 eingeleitet
wird. Der gepulste synchronisierende Laserstrahl S tritt von einer
Eintrittsseite des zylindrischen Lichtleitstabs 4 her ein
und wird durch eine Diffusionsfläche,
die der Eintrittsseite des zylindrischen Lichtleitstabs 4 gegenüberliegt,
diffus gemacht. Das diffuse Licht wird von einer Innenfläche des
zylindrischen Lichtleitstabs 4 in Richtung auf ein Paar
Photodioden 6a, 6b reflektiert, die an einander
abgewandten Enden des zylindrischen Lichtleitstabs 4 angebracht
sind. Ansprechend auf das zugeführte
diffuse Licht erzeugen die Photodioden 6a, 6b ein
Synchronisiersignal.
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Während der
Lichtleitstab 4 zylindrische Form hat, hat jede der Photodioden 6a, 6b normalerweise
quadratische Form. Im Ergebnis kommt es zu einem Lichtverlust dort,
wo die Photodioden 6a, 6b mit dem zylindrischen
Lichtleitstab 4 zusammengefügt sind, bedingt durch verschiedene
Formen des zylindrischen Lichtleitstabs 4 einerseits und
der quadratischen Photodioden 6a, 6b andererseits.
Außerdem
erleidet die Lichtenergie einen beträchtlichen Verlust aufgrund
der Reflexion an der Innenfläche des
zylindrischen Lichtleitstabs 4.
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Wie
in 9 und 10 der begleitenden Zeichnungen
dargestellt ist, bestand eine Lösung
darin, einen prismatischen Lichtleitstab 8 zu verwenden,
dessen Querschnittsform in Längsrichtung
zunehmend größer oder
kleiner wird. An einem längsseitigen
Ende des prismatischen Lichtleitstabs 8, welches eine größere Querschnittsform
besitzt, ist eine Photodiode 10 angebracht. Bezüglich Einzelheiten
sollte Bezug genommen werden auf die japanische offengelegte Gebrauchsmusteranmeldung
Nr. 3-20314.
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Wie
in 9 und 10 dargestellt ist, wird ein
synchronisierender Laserstrahl S, der über ein Referenzgitter 2 in
den Lichtleitstab 8 von dessen Eintrittsseite her eingeleitet
wird, von einer der Eintrittsseite gegenüberliegenden Diffusionsfläche 14 diffus
gemacht. Das diffuse Licht wird dann von der Innenfläche des
Lichtleitstabs 8 progressiv in Richtung des Endes der größeren Querschnittsform
reflektiert, wo das Licht auf die Photodiode 10 gelangt und
dann ein Synchronisiersignal erzeugt. Bei der in den 9 und 10 darge stellten
Anordnung läßt sich
die Form des Endes des Lichtleitstabs 8 sowie die Form
der Photodiode 10 in zueinander gleiche Form bringen, und
ein möglicher
Energieverlust aufgrund der Reflexion an der Innenfläche des
Lichtleitstabs 8 wird auf einem Minimalwert gehalten. Daher ist
es möglich,
daß der
Lichtleitstab 8 den synchronisierenden Laserstrahl S effizient
leitet.
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Wenn
allerdings die Temperatur der Abtastvorrichtung schwankt oder die
Abtastoptik an einer Lageveränderung
leidet, kann der synchronisierende Laserstrahl S möglicherweise
an einer versetzten Stelle auf das Referenzgitter 2 gelangen.
Wenn beispielsweise gemäß 10 der
synchronisierende Laserstrahl S gegenüber einer durch die ausgezogene
Linie angedeuteten Normalstellung hin zu einer Stelle verlagert
ist, die durch die gestrichelte Linie S' angedeutet ist, verfehlt der synchronisierende
Laserstrahl S die Diffusionsfläche 14 und
läuft größtenteils durch
den Lichtleitstab 8. Folglich wird die die Photodiode 10 erreichende
Lichtmenge stark verringert, so daß die Photodiode 10 nicht
mehr in der Lage ist, ein genaues Synchronisiersignal zu erzeugen.
Eine Vergrößerung der
Breite der Diffusionsfläche 14 würde das
obige Problem nicht lösen,
sondern würde
zu einem erhöhten
Energieverlust deshalb führen,
weil der von der Diffusionsfläche 14 diffus
gemachte synchronisierende Laserstrahl S an der Innenfläche des Lichtleitstabs 8 reflektiert
wird und in erhöhtem
Maß auf
die Diffusionsfläche 14 zurückgelangen
würde, bevor
die Photodiode 10 am Ende des Lichtleitstabs 8 erreicht
wird.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Hauptziel der Erfindung ist die Schaffung einer Lichtstrahlabtastvorrichtung,
die in der Lage ist, ein hochgenaues Synchronisiersignal zu erzeugen, ohne
abträglich
beeinflußt
zu werden durch eine Lageänderung
eines synchronisierenden Lichtstrahls aufgrund von Temperaturschwankungen,
Vibrationen, einem Lageversatz eines optischen Elements etc.
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Das
obige Ziel sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den
begleitenden Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht einer Lichtstrahlabtastvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Synchronisiersignalgenerators
der in 1 gezeigten Lichtstrahlabtastvorrichtung;
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3A ist
eine Querschnittansicht des Synchronisiersignalgenerators, welche
die Art und Weise zeigt, auf die ein synchronisierender Laserstrahl
auf den in einer Normalstellung befindlichen Synchronisiersignalgenerator
aufgebracht wird;
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3B ist
eine Querschnittansicht des Synchronisiersignalgenerators, welche
die Art und Weise zeigt, auf die ein synchronisierender Laserstrahl
auf den in einer versetzten Stellung befindlichen Synchronisiersignalgenerator
aufgebracht wird;
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4 ist
ein Diagramm, welches zu Vergleichszwecken Synchronisiersignal-Ausgangspegel eines
herkömmlichen
Lichtleitstabs und eines Lichtleitstabs gemäß der Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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5 ist
eine Frontansicht einer Diffusionsfläche des Lichtleitstabs gemäß der Ausführungsform
der Erfindung;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht eines Lichtleitstabs gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ist
eine perspektivische Ansicht eines Lichtleitstabs gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ist
eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Synchronisiersignalgenerators;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht eines weiteren herkömmlichen Synchronisiersignalgenerators;
und
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10 ist
eine Seitenansicht des in 9 gezeigten
herkömmlichen
Synchronisiersignalgenerators und zeigt die Art und Weise, auf die
ein synchronisierender Laserstrahl auf einen Lichtleitstab in einer
versetzten Stellung aufgebracht wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie
in 1 gezeigt ist, besitzt eine Lichtstrahlabtastvorrichtung 20 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung eine Aufzeichnungslichtquelle 22 zum Emittieren
eines Aufzeichnungslaserstrahls L, der abhängig von aufzuzeichnender Bildinformation
ein- und ausgeschaltet, das heißt
moduliert wird, und eine Synchronisierlichtquelle 24 zum
Emittieren eines synchronisierenden Laserstrahls S zum Erzeugen
eines Synchronisiersignals bezüglich
einer Abtaststelle des Aufzeichnungslaserstrahls L.
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Der
Aufzeichnungslaserstrahl L wird über
einen Lichtdeflektor 26, der den Aufzeichnungslaserstrahl
L in einer Hauptabtastrichtung ablenkt, eine fθ-Linse (Abtastlinse) 28,
die eine Abtastgeschwindigkeit des abgelenkten Aufzeichnungslaserstrahls
L einstellt, und reflektierende Spiegel 30, 32 auf
einen photoempfindlichen Film F geleitet. Der photoempfindliche
Film F wird in Hilfs- oder Nebenabtastrichtung rechtwinklig zur
Hauptabtastrichtung transportiert, während er zwischen einer Belichtungstrommel 34 und
einem Paar Andruckwalzen 36, 38 eingeschlossen
ist.
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Der
synchronisierende Laserstrahl S wird über den Lichtdeflektor 26,
die fθ-Linse 28,
den reflektierenden Spiegel 30 und einen reflektierenden Spiegel 40 dem
Synchronisiersignalgenerator 42 zugeleitet. Wie in 2 gezeigt
ist, enthält
der Synchronisiersignalgenerator 42 ein Referenzgitter 44,
welches sich in der Hauptabtastrichtung länglich erstreckt, einen länglichen
Lichtführungsstab 46,
der parallel zu und hinter dem Referenzgitter 44 verläuft, und
ein Paar Photodioden 48a, 48b, die als photoelektrische
Wandler an einander abgewandten Enden des Lichtleitstabs 46 angebracht
sind. Jede der Photodioden 48a, 48b hat quadratische
Form.
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Das
Referenzgitter 44 besitzt ein Array von Schlitzen 50 in
gegebenen Intervallen in seiner Längsrichtung. Der synchronisierende
Laserstrahl S, der auf das Referenzgitter 44 gelenkt wird,
durchläuft die
Schlitze 50 als gepulster synchronisierender Laserstrahl
S in den Lichtleitstab 46 hinein.
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Der
Lichtleitstab 46 hat eine teilweise zylindrische, konvexe
Eintrittsfläche 52,
die dem Referenzgitter 44 gegenüberliegt, und eine im wesentlichen planare
Rückseite 54 (siehe 3A und 3B), die
der Eintrittsfläche 52 gegenüberliegt
und von dieser zunehmend weiter in Richtungen ausgehend von der
Längsmitte
des Lichtleitstabs 46 zu dessen einander abgewandten Enden
hin beabstandet ist. Wie in 3A und 3B gezeigt
ist, ist eine Diffusionsfläche 56 in
Form einer weißen
Beschichtung oder dergleichen auf der Rückseite 54 aufgebracht
und erstreckt sich in Längsrichtung
entlang der Rückseite 54.
Der Lichtleitstab 46 hat einen im wesentlichen quadratischen
Querschnitt, so daß die
Photodioden 48a, 48b sich im wesentlichen in der
gleichen Weise erstrecken wie die einander abgewandten Enden des Lichtleitstabs 46.
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Die
in den 1, 2, 3A und 3B dargestellte
Lichtstrahlabtastvorrichtung 20 arbeitet folgendermaßen und
besitzt die folgenden erläuterten
Vorteile: Der von der synchronisierenden Lichtquelle 54 emittierte
synchronisierende Laserstrahl S wird von dem Lichtdeflektor 26 abgelenkt
und anschließend
bezüglich
seiner Abtastgeschwindigkeit von der fθ-Linse 28 justiert.
Anschließend
wird der synchronisierende La serstrahl S von den reflektierenden
Spiegeln 30, 40 zu dem Synchronisiersignalgenerator 42 hin
reflektiert.
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Der
dem Synchronisiersignalgenerator 42 zugeführte synchronisierende
Laserstrahl S läuft durch
die Schlitze 50 des Referenzgitters 44 als gepulster
synchronisierender Laserstrahl S, der von der teilweise zylindrischen,
konvexen Eintrittsfläche 52 gebündelt und
auf die flache Rückseite 54 gelenkt wird.
Anschließend
wird der synchronisierende Laserstrahl S von der Diffusionsfläche 56 auf
der flachen Rückseite 54 diffus
gemacht und reflektiert, und er wird in dem Lichtleitstab 46 wiederholt
reflektiert, bis er schließlich
die Photodioden 48a, 48b erreicht, die den synchronisierenden
Laserstrahl S umwandeln in ein elektrisches Synchronisiersignal.
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Der
von der Aufzeichnungslichtquelle 22 emittierte Aufzeichnungslaserstrahl
S wird von dem Synchronisiersignal ein- und ausgeschaltet und gelangt
durch den Lichtdeflektor 26 und die fθ-Linse 28. Anschließend wird
der Aufzeichnungslaserstrahl L von den reflektierenden Spiegeln 30, 32 zu
dem photoempfindlichen Film F hin reflektiert. Da nun der photoempfindliche
Film F von der Belichtungstrommel 34 und den Walzen 36, 38 in
der Nebenabtastrichtung transportiert wird, wird auf dem photoempfindlichen
Film F zweidimensional ein Bild aufgezeichnet, während der Film von dem Aufzeichnungslaserstrahl
L in Hauptabtastrichtung abgetastet wird.
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Während auf
dem photoempfindlichen Film F das Bild aufgezeichnet wird und dabei
die Umgebungstemperatur im Bereich der Lichtstrahlabtastvorrichtung 20 schwankt,
oder die reflektierenden Spiegel 30, 40 oder andere
optische Elemente der Abtastoptik in ihrer Lage durch Vibrationen
und dergleichen versetzt werden, wird der synchronisierende Laserstrahl
S in seiner Lage gegenüber
dem Synchronisiersignalgenerator 42 verlagert.
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Weil
allerdings die Eintrittsfläche 52 des Lichtleitstabs 46 konvexe
Form hat, wird der ihr zugeleitete synchronisierende Laserstrahl
S unabhängig von
der Stelle, an der der synchronisierende Laserstrahl S auf die Eintrittsfläche 52 fällt, wie
in 3B gezeigt ist, auf die Diffusionsfläche 54 gebündelt.
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4 zeigt
zum Vergleich den Synchronisiersignal-Ausgangspegel (angedeutet
durch die gestrichelte Linie) des herkömmlichen Lichtleitstabs 8 aus 9 und
den Synchronisiersignal-Ausgangspegel (angedeutet durch die ausgezogene
Linie) des in 2 dargestellten Lichtleitstabs 46 als
Funktion der Stelle in Richtung einer y-Achse rechtwinklig zur Längserstreckung
des Referenzgitters. Eine Betrachtung der 4 zeigt,
daß der
Lichtleitstab 46 einen Synchronisiersignal-Ausgangspegel
erzeugen kann, der in einem breiteren Bereich in Richtung der y-Achse
rechtwinklig zur Längserstreckung
des Referenzgitters 44 konstant ist, als dies bei dem in 9 gezeigten
herkömmlichen
Lichtleitstab 8 möglich
ist.
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Wie
in 5 dargestellt ist, besitzt die Diffusionsfläche 56 eine
Breite, die in Richtung der Längsmitte
des Lichtleitstabs 46, wo die Rückseite 54 näher an der
Eintrittsfläche 52 liegt,
zunehmend größer ist,
und die in Richtung der einander abgewandten Enden des Lichtleitstabs 46,
wo die Rückseite 54 von der
Eintrittsfläche 52 weiter
entfernt ist, zunehmend kleiner ist. Die so geformte Diffusionsfläche 56 erlaubt
es also dem synchronisierenden Laserstrahl S, in effizienter Weise
abhängig
von der Stellung, in welcher der synchronisierende Laserstrahl S
in den Lichtleitstab 46 eingeleitet wird, zu der Diffusionsfläche 56 geleitet
zu werden. Folglich kann der synchronisierende Laserstrahl S in
wirksamer Weise den Photodioden 48a, 48b an den
einander abgewandten Enden des Lichtleitstabs 46 zugeleitet
werden.
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6 zeigt
einen Lichtleitstab gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der Erfindung. In 6 ist eine Rückseite 54 des länglichen
Lichtleitstabs 58 derart geneigt, daß sie von der Eintrittsfläche 52 in Richtungen
ausgehend von der Längsmitte
des Lichtleitstabs 58 hin zu dessen einander abgewandten
Enden zunehmend mehr beabstandet ist. Darüber hinaus besitzt der Lichtleitstab 58 eine
Oberseite 60, die sich entlang einer Abtastebene erstreckt,
in welcher der synchronisierende Laserstrahl S das Referenzgitter
abtastet, wobei die Oberseite 60 zunehmend von einer Unterseite
des Lichtleitstabs 58 in Richtungen weg von der Längsmitte
des Lichtleitstabs 58 hin zu dessen einander abgewandten
Enden beabstandet ist. Der Lichtleitstab 58 bringt in wirksamer
Weise den synchronisierenden Laserstrahl S auf die Photodioden an
den einander abgewandten Enden des Lichtleitstabs 58. Dessen
Unterseite kann ebenfalls in der gleichen Weise geneigt sein wie
die Oberseite 60.
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Gemäß einer
noch weiteren Ausführungsform
der Erfindung hat ein in 7 gezeigter Lichtleitstab 62 im
wesentlichen die Form eines länglichen Prismas
mit einer teilweise zylindrischen, konvexen Eintrittsfläche 52,
einer flachen Rückseite 59 gegenüber der
Eintrittsfläche 52,
und einer flachen oberen und einer flachen unteren Seite. Der Lichtleitstab 62 eignet
sich in Situationen, in denen die Lichtmenge des synchronisierenden
Laserstrahls S erhöht
werden kann.
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Bei
den dargestellten Ausführungsformen
ist die Erfindung beschrieben als Anwendung in einer Lichtstrahlabtastvorrichtung 20,
die Bilder oder dergleichen entsprechend einem Synchronisiersignal aufzeichnet.
Die Prinzipien der Erfindung sind aber auch anwendbar bei einer
Lichtstrahlabtastvorrichtung, die Bilder oder dergleichen abhängig vom
Synchronisiersignal liest, welches von dem Synchronisiersignalgenerator 52 erzeugt
wird. Wenngleich gewisse bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hier
im einzelnen dargestellt und beschrieben wurden, so versteht sich
doch, daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang
der beigefügten Patentansprüche abzuweichen.