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Patent Searching and Data


Title:
LIGHT BEAM DEFLECTION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/049345
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a light beam deflection device, consisting of a light deflector (2) which rotates about an optical axis (1) and which has a reflection surface (8) oriented crosswise to said optical axis (1), and a stationary protective housing (11) in the shape of a hollow cylinder. Said protective housing (11) surrounds the rotating light deflector (2) and has a light radiation entrance window (13) for an entering light beam (18) on the face (12) oriented away from the light deflector (2). Said light radiation entrance window (13) is oriented perpendicularly to the optical axis (1). A light radiation exit window (19) for the exiting light beam (18') reflected on the reflection surface (8) is provided in the outer surface of the protective housing (11). The light radiation exit window (19) is oriented with its longitudinal extension in the peripheral direction of the protective housing (11). The longitudinal extension of the light radiation exit window (19) is selected according to the used angle of deflection ($g(a)) of the exiting light beam (18'). The light radiation exit window (19) is also covered with a transparent glass film (21) in order to prevent dust from falling into the protective housing (11).

Inventors:
ZELENKA THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/000538
Publication Date:
September 30, 1999
Filing Date:
March 02, 1999
Export Citation:
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Assignee:
HEIDELBERGER DRUCKMASCH AG (DE)
ZELENKA THOMAS (DE)
International Classes:
G02B26/10; (IPC1-7): G02B7/182; G02B23/16; G02B26/10
Domestic Patent References:
WO1997038339A11997-10-16
Foreign References:
EP0683415A11995-11-22
EP0456110A21991-11-13
US4723833A1988-02-09
DE19624203A11998-01-02
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 095, no. 003 28 April 1995 (1995-04-28)
Attorney, Agent or Firm:
HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN AKTIENGESELLSCHAFT (Klaus TPT-R4 Siemenswall Kiel, DE)
HEIDELBERGER DRUCKMASCHINEN AKTIENGESELLSCHAFT (Klaus TPT-R4 Siemenswall Kiel, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahles, bestehend aus einem um eine optische Achse (1) rotierenden Lichtablenker (2) mit einer quer zu der optischen Achse (1) orientierten Reflexionsfläche (8) und einem den rotierenden Lichtablenker (2) umgebenden stationären Schutz gehäuse (11), wobei das Schutzgehäuse (11) an einer von dem Lichtablenker (2) abgewandten Stirnseite (12) ein im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (1) aus gerichtetes Lichteintrittsfenster (13) für einen im wesentlichen in Richtung der optischen Achse (1) einfallenden Eingangslichtstrahl (18) aufweist und in der Mantelfläche des Schutzgehäuses (11) ein Lichtaustrittsfenster (19) vorhanden ist, durch das der an der Reflexionsfläche (8) reflektierte und durch den rotierenden Lichtablenker (2) abgelenkte Eingangslichtstrahl (18) als Ausgangslichtstrahl (18') das Schutzgehäuse (11) verläßt, dadurch ge kennzeichnet, daß das Lichtaustrittsfenster (19) in der Mantelfläche des hohizylinderförmig ge stalteten Schutzgehäuses (11) mit seiner Längsausdehnung in Umfangs richtung des Schutzgehäuses (11) ausgerichtet ist, die Längsausdehnung des Lichtaustrittsfensters (19) entsprechend dem ge nutzten Ablenkungswinkel (a) des Ausgangslichtstrahles (18') gewähit ist und die Mantelfläche des Schutzgehäuses (11) mindestens im Bereich des Lichtaustrittsfensters (19) mit einem transparenten Material (21) versehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Schutzgehäuses (11) im Bereich des Lichtaustrittsfen sters (19) mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut (22) versehen ist, deren umfangsmäßige Länge und axiale Breite mindestens den entspre chenden Ausdehnungen des Lichtaustrittsfensters (19) entsprechen und das transparente Material (21) in die Nut (22) eingebracht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ctekennzeichnet, daß das transparente Material (21) streifenförmig ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch qekennzeichnet, daß das transparente Material (21) eine handelsübliche streifenförmige und biegsame Glasfolie ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch aekennzeichnet, daß der Querschnitt der Nut (22) mindestens gleich dem Querschnitt des streifenförmigen transparenten Materials (21) ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch qekennzeichnet, daß das transparente Material (21) in der Nut (22) verklebt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch qekennzeichnet, zur Korrektur von unterschiedlichen Weglängen des Ausgangslichtstrahles (18') durch das transparente Material (21) eine Korrekturlinse (23) in dem Strahlen gang des Eingangslichtstrahles (18) und/oder des Ausgangslichtstrahles an geordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch qekennzeichnet, daß die Korrekturlin se (21) eine Zylinderlinse ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch qekennzeichnet, daß die Kor rekturlinse (21) mit dem Lichtablenker (2) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch qekennzeichnet, daß der Lichtablenker (2) aus folgenden Komponenten besteht : : einem transparenten ersten Prisma (6) mit einer im wesentlichen senkrecht zu der optischen Achse (1) ausgerichteten Lichteintrittsfläche (9) und einer im wesentlichen parallel zu der optischen Achse (1) orientierten Licht austrittsfläche (10), einem zweiten Prisma (7), welches das erste Prisma (6) zu einer würfelför migen Einheit ergänzt und einerdurchdieGrenzflächenderbeidenPrismen (6,7) gebildete Refle xionsfläche (8), die quer zur optischen Achse (19) ausgerichtet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch qekennzeichnet, daß zur Korrektur von unterschiedlichen Weglängen des Ausgangslichtstrahles (18') durch das transparente Material (21) die Lichteintrittsfläche (9) und/oder die Licht austrittsfläche (10) des Lichtablenkers (2) zylindrisch ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ctekennzeichnet, daß der Lichtablenker (2) als Drehspiegel ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch qekennzeichnet, daß der Drehspie gel zur Korrektur von unterschiedlichen Weglängen des Ausgangslichtstrahles (18') durch das transparente Material (21) zylindrisch ausgebildet ist.
Description:
Lichtstrahl-Ablenkvorrichtunq Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstech- nik und betrifft eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahles für ein Abtast- oder Aufzeichnungsgerät.

Bei einem Abtastgerät für Vorlagen wird ein in einer Lichtquelle erzeugte Licht- strahl mittels eines rotierenden Lichtablenkers punkt-und zeilenweise über die Vorlage geführt, und das von der Vorlage reflektierte oder durchgelassene Ab- tastlicht in einem optoelektronischen Wandler in ein Bildsignal umgewandelt. Bei einem Aufzeichnungsgerät wird der in einer Lichtquelle erzeugte und durch ein Bildsignal intensitätsmodulierte Lichtstrahl mittels des rotierenden Lichtablenkers punkt-und zeilenweise über ein lichtempfindliches Aufzeichnungsmaterial geführt.

Abtastgerät und Aufzeichnungsgerät können als Flachbett-Typ oder als Innen- trommel-Typ ausgebildet sein.

Im Fall eines Gerätes vom Flachbett-Typ ist die Halterung für das abzutastende Material eine ebene Fläche, über die der abtastende Lichtstrahl mittels des rotie- renden Lichtablenkers geführt wird, und die sich relativ zu diesem bewegt. Im Fall eines Gerätes vom Innentrommel-Typ ist die Halterung für das abzutastende Ma- terial als stationäre Halbschale oder Mulde ausgebildet. Der rotierende Lichtablen- ker bewegt sich parallel zur Längsachse der Halterung, und der abtastende Licht- strahl wird senkrecht zur Längsachse radial über das abzutastende Material ge- führt.

Ein Aufzeichnungsgerät vom Innentrommel-Typ ist beispielsweise aus der EP-A-0 354 028 bekannt. Die Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung weist als Lichtablenker eine quer zur optischen Achse des Lichtstrahls angeordnete Spiegelfläche auf, die mit einer sich um die optische Achse drehende Welle verbunden ist. Der rotieren- de Lichtablenker lenkt den belichtenden Lichtstrahl punkt-und zeilenweise über das Aufzeichnungsmaterial ab.

Bei einer Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung, die nicht von einem Schutzgehäuse um- geben ist, können sich während des Betriebes Verunreinigungen an den Spiegel- flächen des Lichtablenkers ansammeln, die zu optischen Verlusten und damit zur Minderung der Reproduktionsqualität führen. Bei hohen Drehzahlen entstehen aufgrund der bezüglich der Rotationsachse unsymmetrischen Gestaltung des Lichtablenkers Luftturbulenzen, welche störenden Geräuschen und zusätzliche Verschmutzungen im Bereich der Spiegelfläche verursachen können.

Aus der DE-OS 196 24 203 ist eine Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung mit einem rotie- renden Drehspiegel als Lichtablenker bekannt, die zur Vermeidung von Ver- schmutzungen und Laufgeräuschen bereits eine den rotierenden Drehspiegel um- gebende halbkugelförmigen Schutzgehäuse aus einem transparenten Material wie Glas oder Kunststoff aufweist, wobei die Symmetrieachse des Schutzgehäuses mit der Drehachse des Drehspiegels zusammenfällt. Zur Fokussierung des in die Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung einfallenden Lichstrahis ist eine Sammellinse vorge- sehen, die auf der Symmetrie-bez. Drehachse angeordnet und beispielsweise in das Schutzgehäuse integriert ist.

Die bekannte Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung hat den Nachteil, daß die Barbeitung der Flächen des halbkugelförmigen Schutzgehäuses in optisch einwandfreier Qua- lität relativ aufwendig ist und daß die Entspiegelung, insbesondere der Innenfläche des Schutzgehäuses erhebliche Probleme bereiten kann.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahles derart zu verbessern, daß Laufge- räusche und Verschmutzungen der optischen Elemente mit einfachen Mitteln ver- mieden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für einer Vorrichtung zur Ablenkung eines Licht- strahles im Längsschnitt und Fig. 2 eine Darstellung der Vorrichtung zur Ablenkung eines Lichtstrahles im Querschnitt.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Licht- strahles, nachfolgend Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung genannt, im Längsschnitt bei- spielsweise für ein Abtast-oder Aufzeichnungsgerät.

Die Lichtstrahl-Ablenkvorrichtung weist im wesentlichen einen um eine optische Achse (1) rotierenden Lichtablenker (2) auf. Der Lichtablenker (2) ist mit einer Welle (3) verbunden, die in einem Luftlager (4) gelagert ist und von einem Motor (5) rotatorisch angetrieben wird.

Der Lichtablenker (2) besteht im Ausführungsbeispiel aus einem transparenten Ablenkprisma (6) und einem Trägerprisma (7), das an der Welle (3) befestigt ist.

Ablenkprisma (6) und Trägerprisma (7) ergänzen sich zu einer würfelförmigen Ein- heit. Die aneinanderstoßenden Fläche von Ablenkprisma (6) und Trägerprisma (7) sind beispielsweise durch Klebung miteinander verbunden. Die Grenzfläche zwi- schen Ablenkprisma (6) und Trägerprisma (7) ist als Reflexionsfläche (8) ausgebil- det, die einen Neigungswinkel von ca. 45° zur optischen Achse (1) aufweist. Der Lichtablenker (2) weist eine im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (1) ausgerichtete Lichteintrittsfläche (9) und eine im wesentlichen parallel zur opti- schen Achse (1) verlaufende Lichtaustrittsfläche (10) auf. Die Ausbildung des Lichtablenkers (2) ist nicht auf das beschriebene Ausführungselement als würfel- förmige Einheit beschränkt. Der Lichtablenker (2) kann beispielsweise auch ein einfacher Drehspiegel sein.

Zur Vermeidung von Verschmutzung und Laufgeräuschen ist der Lichtablenker (2) von der Umgebung durch ein stationäres, hohizylinderförmiges Schutzgehäuse

(11) abgekapselt, dessen Zylinderachse mit der optischen Achse (1) des Lichtab- lenkers (2) zusammenfällt.

Das Schutzgehäuse (11) ist mit seiner dem Luftlager (4) zugewandten Stirnseite (12), die eine Öffnung (13) für die Welle (3) aufweist, an dem Luftlager (4) befe- stigt. Die einer stationären Lichtquelle (15) zugewandte Stirnseite (14) des Schutz- gehäuses (11) weist ein im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (1) lie- gendes Lichteintrittsfenster (16) auf.

Die Lichtquelle (15) erzeugt einen Eingangslichtstrahl (18), das durch ein Objektiv (17) in Richtung der optischen Achse (1) aus der Lichtquelle (15) austritt. Der Raum zwischen der Lichtquelle (15) und dem Schutzgehäuse (11) ist z. B. durch eine nicht dargestellte Dichtungsmanschette von der Umgebung staubdicht abge- schirmt.

Der durch das Lichteintrittsfenster (16) des Schutzgehäuses (11) in die Lichtstrahl- Ablenkvorrichtung einfallende Eingangslichtstrahl (18) wird an der Reflexionsfläche (8) des Lichtablenkers (2) im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (1) als Ausgangslichtstrahl (18') reflektiert. Der Ausgangslichtstrahl (18') verläßt die Licht- strahl-Ablenkvorrichtung durch ein in der Mantelfläche des Schutzgehäuses (11) befindliches Lichtaustrittsfenster (19).

Der durch das Lichtaustrittsfenster (19) austretende Ausgangslichtstrahl (18') wird auf eine Objektfläche (20) fokussiert und durch die Rotation des Lichtablenkers (2) in einer zur Zeichnungsebene senkrechten Ablenkebene über die Objekffläche (20) abgelenkt. Auf der Objekffläche (20) kann beispielsweise eine abzutastende Vorlage oder ein zu belichtendes Aufzeichnungsmedium angeordnet sein.

Das schlitzförmig ausgebildete Lichtaustrittsfenster (19) mit der Krümmung der Mantelfläche des Schutzgehäuses (11) ist mit seiner Längsausdehnung in Um- fangsrichtung des hohlzylindrischen Schutzgehäuses (11) angeordnet. Die axiale Breite des Lichtaustrittsfensters (19) richtet sich nach dem Durchmesser des Aus- gangslichtstrahles (18'). Die umfangsmäßige Länge des Lichtaustrittsfensters (19)

ist von dem benötigten Ablenkungswinkel (a) des Ausgangslichtstrahles (18') über die Objektfläche (20) abhängig. Bei einem Ablenkungswinkel von beispielsweise <BR> <BR> <BR> 90° erstreckt sich das Lichtaustrittsfenster (19) über VA des Umfangs des Schutz- gehäuses (11).

Zur Vermeidung von Staubeinfall wird das Lichtaustrittsfenster (19) erfindungsge- mäß durch einen rechteckförmiges Streifen aus einem biegsamen transparenten Material (21) verschlossen. In vorteilhafter Weise eignet sich dafür eine handels- übliche biegsame Glasfolie, beispielsweise vom Typ D263 der Firma DESAG AG, Grüneplan, DE.

Die entsprechend kreisförmig gekrümmte Streifen der Glasfolie (21) wird in eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (22), die sich in der Mantelfläche des Schutzge- häuses (11) befindet, eingebracht und dort mit der Nut (22) beispielsweise durch Klebung verbunden.

Um eine sichere Abdeckung des Lichtaustrittsfensters (19) zu erreichen, ist die axiale Breite der Nut (22) bzw. der streifenförmigen Glasfolie (21) entsprechend breiter als die Fensterbreite und die umfangsmäßige Lange der Nut (22) bzw. der streifenförmigen Glasfolie (21) entsprechend länger als die Fensterlänge.

Auch ein maximaler Ablenkungswinkel von 360° ist möglich. In diesem Fall verläuft die Nut (22) um die gesamte Mantelfläche des Schutzgehäuses (11). Das Schutz- gehäuse (11) besteht dann aus zwei Teilen, die durch die streifenförmige Glasfolie (21) miteinander beispielsweise durch Klebung miteinander verbunden sind. Die mit den Gehäuseteilen verklebte Glasfolie (21) sorgt für eine gute Stabilität des gesamten Schutzgehäuses (11).

Die Glasfolie (21) hat zwar einen konstanten radialen Abstand zu der optischen Achse (1), dennoch haben die Einzelstrahlen des Ausgangslichtstrahles (18') im Bereich des Lichtaustrittsfensters (19) unterschiedliche Weglängen durch die Glasfolie (21) zurückzulegen, die zu störenden optischen Fehlern führen. Diese optischen Fehler werden durch eine Korrekturlinse in Form einer Zylinderlinse (23)

im Strahlengang des Eingangslichtstrahls (18) und/oder des Ausgangslichtstrahles (18') korrigiert. Im Ausführungsbeispiel befindet sich die Zylinderlinse (23) vor der Lichteintrittsfläche (9) des Lichtablenkers (2), wobei entweder die plane oder die zylindrische Seite der Zylinderlinse (23) mit der Lichteintrittsfläche (9) beispielswei- se durch Klebung verbunden ist. Falls die zylindrische Seite der Zylinderlinse (23) mit der Lichteintrittsfläche (9) des Lichtablenkers (2) verbunden werden soll, muß der Brechunngsindex des verwendeten Klebstoffs berücksichtigt werden. Alternativ zu einer Korrekturlinse kann auch die Lichteintrittsfläche (9) und/oder die Licht- austrittsfläche (10) des Lichtablenkers (2) oder im Fall, daß anstelle des prismati- schen Lichtablenkers (2) ein einfacher Drehspiegel verwendet wird, die Spiegelflä- che selbst zur Korrektur der optischen Fehler zylindrisch ausgebildet werden.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt A-A durch die Lichtstrahlablenk-Vorrichtung im Be- reich des Lichtaustrittsfensters (19) im Schutzgehäuse (11). Das in Richtung der optischen Achse (1) eintretende Eingangslichtbüdel (18) wird an dem um die opti- sche Achse (1) rotierenden Lichtablenker (2) als Ausgangslichtbündel (18') über die Objektfläche (20) mit einem Ablenkungswinkel (a) abgelenkt. Das Licht- austrittsfenster (19) und die Nut (22) mit der eingebrachten Glasfolie (21) in der Mantelfläche des Schutzgehäuses (11) haben eine dem benutzen Ablenkungswin- kel (a) entsprechende Umfangslängen.