DE1572867A1

DE1572867A1 - Digitaler Lichtdeflektor

Info

Publication number: DE1572867A1
Application number: DE19671572867
Authority: DE
Inventors: Caulfield Henry John
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1967-02-01
Filing date: 1967-12-20
Publication date: 1970-08-20
Also published as: US3520590A; FR1562879A; DE1572867B2; GB1211360A; NL6717073A

Description

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH -

PATENTANWÄLTE

TELEFON: (0711)2415 35/56
TELESRAMME: CURA

7 STUTTaARTI, UHLANDSTR. 16

DRESDNER BANK A.-S. STUTTSART NR. 383743 POSTSCHECK STGT. 3Θ706

22. Dezember 1967
b - η

Patentanmeldung der Firma

Texas Instruments Inc., Dallas, Texas, V, St. A.

"Digitaler Lichtdeflektor"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf digitale Lichtdeflektoren.

Digitale Lichtdeflektoren mit elektro-optischen Schaltern sind bereits für die Programmierung von optischen Speichern hoher Dichte für Computer vorgeschlagen worden. Dabei wird das von einer geeigneten Quelle, beispielsweise einem Laser, ausgesandte, linear polarisierte Licht durch den digitalen Lichtdeflektor abgelenkt, um eine bistabile fotoempfindliche Fläche des Cosiputerspeichers zu aktivieren. Erst wegen der hohen Ablenkgeschwindigkeit von Lichtdeflektoren mit elektro-optischen Schaltern und des geringen Durchmessexe von Laserstrahlen werden optisch© Computerspeicher nunmehr für praktisch ausführbar gehalten» Di© Ausbreitungsriehtung eines Lichtstrahls oder Liohtbünda! .3 rlureli einen alöktro-optisehen Schalter kann unraXttalbar uj™qL· das £:>= legen eiiiGS» Spannung an einen solchen Schalter fe&cΛ■-?.£>aßt tmvd^:* '

BAD ORIGINAL

Die Grundelemente aller digitalen Lichtdeflektoren sind der elektro-optische Schalter und ein Prisma aus doppeltbrechendem Werkstoff. Ein linear polarisierter Lichtstrahl, der auf das aus doppeltbrechendem Werkstoff bestehende Prisma auftrifft, tritt aus dem Prisma an einer von zwei seitlich zueinander versetzten Stellen oder aber je nach dem Prisma unter verschiedenen Winkelrichtungen aus. Die Versetzung oder die Richtung des aus einem Prisma aus doppeltbrechendem Material austretenden Lichtstrahls wird durch die Polarisationsebene des einfallenden Lichts bestimmt. Um die Polarisationsebene des auf das Prisma treffenden Lichtes zu steuern, wird der Lichtstrahl zunächst durch einen elektro-optischen Schalter geleitet. Mit Hilfe einer von zwei verschiedenen,an den elektro-optischen Schalter angelegten elektrischen Spannungen ist einer von zwei zueinander orthogonalen Polarisationszuständen für den Lichtstrahl wählbar.

Um mehr als zwei Lichtstellungen zu erhalten, wird die Grund-Ablenkstufe, d.h. ein elektro-optischer Schalter mit einem nachgeschalteten Prisma aus doppeltbrechendem Werkstoff, in Reihen angeordnet. Jede Zahl solcher Stufen kann eingesetzt werden, um die gewünschten Lichteinstellungen zu erzeugen. Für N Stufen, ergeben sich 2 Lichtstellungen,

Bisher waren die Prismen jeder lOlgssvtufa ©ines mehrst figen Lichtdef3äctors notwendigerweise sswsiiaal so lang wiö Iss Pris:mi der vorhergehenden Stufe, Das führte zu unssuluä&ig iangsn Deflektoren, wenn eins große Aassahl Licht Stellungen geff-^.isr^. wurde,

'■ ' 009834/U33.

BAD ORIGINAL

Aufgabe vorliegender Erfindung ist daher die Schaffung eines Lichtdeflektors, bei dem einige der Prismen jeweils dieselbe Breite haben.

Zur Lösung einer solchen Aufgabe kennzeichnet sich ein digitaler Lichtdeflektor mit einer Quelle für linear polarisiertes Licht und einer Mehrzahl aufeinanderfolgender, zur wahlweisen Ablenkung des von der Quelle ausgesandten Lichtes dienender Stufen, die jeweils einen elektro-optischen Schalter für die Bestimmung der Polarisationsebene daraus austretenden Lichtes und ein Prisma für die wahlweise Ablenkung dadurch hindurchtretenden Lichtes entsprechend der Polarisationsebene von dem elektro-optisehen Schalter ausgesandten und auf das Prisma auftreffenden Lichtes aufweist, wobei das Prisma einer der Lichtablenkstufen ein Paar Teilprismen aus doppelbrechendem Material aufweist, erfindungsgemäß dadurch , daß das Prisma einer auf die eine Stufe folgenden Lichtablenkstufe zwei Paar Teilprismen aus doppeltbrechendem Material aufweist und daß von dem Prisma der einen Lichtablenkstufe austretendes Licht beim Durchtritt durch den elektro-optischen Schalter und das eine bzw. das andere Paar Teilprismen des Prismas der folgenden Lichtablenkstufe entsprechend der Polarisationsebene von dem elektro-optischen Schalter der folgenden Stufe ausgesandten Lichtes wahlweise ablenkbar ist. Die Ablenkung des Lichtstrahles oder Lichtbündels durch jede Folgestufe wird durch Anwendung des Prinzips des Wollaston-Prismas erzielt.

009834/U26

BAD ORlG¹NAL

Weitere Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung werden nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines dreistufigen digitalen Lichtdeflektors mit kovergierendem Lichtbündelj

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines dreistufigen digitalen Lichtdeflektors ähnlich dem Deflektor der Fig. 1, jedoch bei Verwendung eines dünnen Lichtbündels mit parallelen Lichtstrahlen;

Fig. 3 schematisch den Weg des Lichtes durch ein aus zwei Teilprismen zusammengesetztes Prisma;

Fig. 4 schematisch die Ablenkung des Lichtes durch ein aus vier Teilprismen zusammengesetztes Prisma;

Fig. 5 eine Tabelle der verschiedenen für die Erzeugung von Licht an den verschiedenen möglichen Stellen notwendigen Schalterzustände;

Fig. 6 schematisch eine Teilansicht eines dreistufigen digitalen Lichtdeflektors mit rechtwinkliger Anordnung; und

Fig. 7 schematisch den Aufbau einer optischen Reihe bei einer rechtwinkligen 2x4- Anordnung.

00983WU2R

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Lichtquelle 10, die einen linear polarisierten Lichtstrahl beliebiger Polarisationsrichtung erzeugt, der auf eine Sammellinse 15 fällt. Der von dem Ablenksystem der vorliegenden Erfindung abgelenkte Lichtstrahl kann entweder einen konvergierenden oder einen parallelen (collimated) Verlauf haben. Der in Fig. 1 von der Sammellinse 15 ausgehende konvergierende Lichtstrahl fällt auf die erste Stufe eines Dreistuf endeflektors. Die erste Stufe weist einen elektro-optischen Schalter 11 sowie ein Prisma 12 mit zwei keilförmigen Teilprismen aus einem doppelt^brechenden Werkstoff auf. Die zweite Stufe weist einen elektro-optischen Schalter 13 und ein Prisma 14 mit vier keilförmigen Teilprismen aus einem doppeltUsrechenden Werkstoff auf. In ähnlicher Weise sind für die dritte Stufe ein elektro-optischer Schalter 16 und ein Prisma 17 vorgesehen, das aus acht keilförmigen, ebenfalls aus einem doppeltv>brechenden Werkstoff bestehenden Teilprismen zusammengesetzt ist. Der elektro-optische Schalter 11 der ersten Stufe ist mit einer Gleichstromquelle 18 über einen Ein-Aus-Schalter 19 verbunden. In gleicher Weise sind die elektro-optischen Schalter 13 und 16 über Ein-Aus-Schalter 23 bzw. 24 an Gleichstromquellen 21 bzw. 22 angeschlossen.

Der von der Linse 15 austretende, konvergierende Lichtstrahl gelangt durch das Prisma 12 je nach der durch den elektro-optischen Schalter 11 bestimmten Polarisationsebene entweder zu dem oberen oder zu dem unteren Abschnitt des Prismas 14. Wenn das

009834/1426

Licht auf den oberen Abschnitt des Prismas 14 fällt, wird es entsprechend der von dem elektro-optischen Schalter 13 bestimmten Polarisationsebene entweder zu dem ersten oder dem zweiten Abschnitt des Prismas 17 übertragen. Ein auf den ersten Abschnitt des Prismas 17 fallender Lichtstrahl wird so abgelenkt, daß er, je nach der von dem elektro-optischen Schalter 16 bestimmten Polarisationsebene, an den Stellen 1 oder 2 fokussiert. Wenn der Lichtstrahl auf den zweiten Abschnitt des Prismas 17 auftrifft, so fokussiert er, wiederum je nach der von dem elektro-optischen Schalter 16 bestimmten Polarisationsebene,entweder an der Stelle 3 oder 4. Wenn das Lichtbündel nicht auf den oberen Abschnitt des Prismas 14, sondern auf dessen unteren Abschnitt fällt, so fokussiert das von der Linse 15 austretende Licht, ebenfalls in Abhängigkeit von den durch die elektro-optischen Schalter 13 und 16 bestimmten Polarisationsebenen, an den Stellen 5,6,7 oder 8. Das von der Linse 15 austretende Lichtbündel kann somit durch wahlweise Aktivierung der elektro-optischen Schalter 11, und 16 an einer.von acht möglichen Stellen forkussieren.

Da sich die Ablenkung eines dünnen Strahlenbündels mit parallelen Strahlen durch die verschiedenen Ablenkstufen leichter erfassen und beschreiben läßt, wird in der weiteren Beschreibung auf einen digitalen Lichtdeflektor eines schmalen Lichtbündels mit zueinander parallelen Lichtstrahlen Bezug genommen. Die im Zusammenhang damit gemachten Ausführungen treffen analog jedoch in gleicher Weise für einen Lichtdeflektor eines konvergierenden

00983WU26

Lichtbündels zu. Im übrigen sind zum besseren Verständnis für identische Elemente der verschiedenen Figuren durchweg dieselben 3ezugszeichen verwendet worden.

Der mit Fig. 2 wiedergegebene Lichtdeflektor für ein Lichtbündel mit parallelen Lichtstrahlen weist wiederum eine Lichtquelle 10 sowie drei Licht-Ablenkstufen auf, die in der gleichen Weise aufgebaut sind wie die Ablenkstufen des in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Deflektors.

Bei einem typischen elektro-optischen Schalter, wie er in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird der longitudinale elektro-optische Effekt von Kaliumdideuteriumphosphat (KD*P)-Kristallen (Pockels-Effekt) ausgewertet. Diese Schalter können ebenfalls aus Kaliumtantalniobat (KTN) oder dem von N.F. Barrelli et al in Applied Physics, Bd. 7, S. 117 (1965) beschriebenen elektrisch-optischen Glas hergestellt sein. Mit diesen Werkstoffen ist es jeweils möglich, zwischen zwei orthogonalen Polarisationszuständen zu schalten, indem keine Spannung oder die Halbwellenspannung an die Kristalle angelegt wird. In Fig. 2 wird die Halbwellenspannung von den Gleichstromquellen 18, 21 bzw. 22 geliefert. Der Zustand "keine Spannung" der elektrooptischen Schalter 11, 13 bzw. 16 kann einfach durch Öffnen der Schalter 19, 23 bzw. 24 eingestellt werden.

Mit Fig. 3 ist das Prisma 12 gesondert wiedergegeben. Es besteht aus zwei gleichen, die Form rechtwinkliger Dreiecke aufweisenden

009834/U26

Teilprismen aus einem doppeItv/brechenden Werkstoff wie Kalkspat, Natriumnitrat (NaNO₃) oder Quarz, wobei die beiden Teilprismen längs ihrer beiden Hypotenusenflächen zu einem einzelnen Block zusammengeschlossen sind. Die brechende Kante des ersten Teilprismas 12a verläuft senkrecht zu der optischen Achse des Kristalls, während die brechende Kante des anderen Teilprismas 12b sich parallel zu der optischen Achse erstreckt. In Fig. 3 ist die Richtung der optischen Achse in dem ersten Teilprisma mit einem Pfeil und in dem zweiten Teilprisma mit einem eingekreisten Kreuz angegeben. Die optische Achse des ersten Teilprisraas 12a verläuft somit in der Zeichnungsebene, während die optische Achse des zweiten Teilprismas 12b senkrecht zur Zeichenebene gerichtet ist.

Es seien zwei ebene, linear polarisierte Lichtquellen betrachtet , die zueinander orthogonal ausgerichtet sind und normal auf die Fläche des Teilprismas 12a auftreffen. Die beiden Wellen treten längs genau des selben Pfades durch das erste Teilprisma 12a hindurch, wobei die]jiur parallel zu ihrer optischen Achse polarisierte und damit langsamere Lichtwelle im Verhältnis zu der senkrecht zu ihrer optischen Achse polarisierten Lichtwelle verzögert wird. Da die optische Achse des zweiten Teilprismas 12b senkrecht zu der optischen Achse des ersten Teilprismas 12a verläuft, treten die beiden Wellen in umgekehrter Reihenfolge durch das zweite Teilpristna 12b. Das bedeutet, daß die senkrecht zur Seichenebene polarisierte Welle in dem zweiten Teilprisras 12b im Verhältnis zu der parallel zu der·

009834/1426

BAD ORIGINAL

Zeichenebene polarisierten Welle eine Verzögerung erfährt. Die Welle, die das erste Teilprisma 12a schneller durchlaufen hat, gelangt daher nach ihrer Brechung langsamer durch das zweite Teilprisma 12b als die orthogonal dazu ausgerichtete Welle. Die beiden Wellen treten daher weit voneinander getrennt in divergierenden Richtungen aus. Der in der Zeichnung angedeutete Divergenz-Winkel ist zum besseren Verständnis stark übertrieben worden. Bei einem praktisch ausgeführten Prisma wird der Abstand zwischen den beiden davon ausgesandten Lichtstrahlen in keinem Fall die Breite eines Lichtbündels übersteigen.

Der Divergenz- bzw. Öffnungs-Winkel zwischen den beiden aus dem Prisma 12 austretenden Wellen ist annähernd:

θ - Ci₁ + 0₂*i2(n_e - n_Q) tg α

worin η und η die Brechungsindizes des doppelt^brechenden Werkstoffes sind, GL und 0₂ den Winkeln entsprechen , den die Lichtstrahlen mit einer normal zur Oberfläche des Teilprismas 12b verlaufenden Achse einschließen und Oc der Keilwinkel der Teilprismen 12a bzw. 12b ist. Sofern die Welle nicht normal auf die Fläche des Teilprismas 12a auftrifft, bleibt der Öffnungswinkel der beiden Lichtbündel derselbe, jedoch haben die Winkel, die die Lichtstrahlen mit der Senkrechten zu der Fläche des Teilprismas 12b einschließen, in diesem Fall den Wert:

worin 0, der Einfallswinkel ist. Es sei in diesem Zusammenhang

¹ 0Q9834/U2S

BAD

ID //CÖD

ausdrücklich darauf hingewiesen, daß der Divergenzwinkel des Teilprismas 12b dein Einfallswinkel des Prismas der folgenden Stufe entspricht.

Fig. 4 zeigt gesondert das Prisma 14 mit vier keilförmigen Teilprismen aus doppeIt^brechendem Werkstoff. Man erkennt, daß die Welle nicht normal zu den Grenzflächen der Teilprismen 14a und 14c auftrifft. Vielmehr ist der Einfallswinkel hier gleich dem Winkel, den eine zu der Grenzfläche des Teilprismas 12b senkrechte Linie mit den einlaufenden Wellen einschließt. Der Winkel, mit dem die Lichtstrahlen von den Teilprismen 14b und 14d aus divergieren, ist jedoch trotzdem derselbe wie der Winkel, mit dem die Lichtstrahlen von dem Teilprisma 12b aus divergieren, wenn die Länge des optischen Weges durch die Prismen 12 und 14

den jeweils gleich sind. Der Austrittswinkel,/die Wellen mit der Grenzfläche des Prismas 14 einschließen, ändert sich um den Wert des Einfallwinkels. Der Einfallswinkel jedes folgenden Prismas weicht daher von demjenigen der vorhergehenden Stufe um einen Wert ab, der dem Einfallswinkel der vorhergehenden Stufe gleich ist. Wie bei bekannten Lichtdef lektoren kann der Divergen::winkel θ durch Vergrößerung der optischen Länge des Prismas vergröiäert werden.

lifi sei angenommen, daß an der Stelle 1 der Fig. 2 ein Lichtstrahl

erscheinen soll. Die Zustände der £ in-Aus -Scha Lter Ii), 23 und

sind mit der Tabelle der Fig. 5 angegeben. Wie aus der Tabelle

der Fig. 5 ersichtlich, sind, damit an der Ste 1 Le L ein Licht-

009834/U28

BAD ORIGINAL

j tr aiii erscheint, die Schalter 19, 23 und 24 jeweils geöffnet. Der Lichtstrahl verläuft von der Lichtquelle IO aus auf seinem liege zu der Stelle 1 zunächst durch den elektro-optischen Schalter 11, ohne die von der Quelle bestimmte Polarisationsebene zu ändern. Das auf das Prisma 12 auftreffende und von diesem austretende Licht wird ebenfalls längs der von der Lichtquelle 10 bestimmten Achse polarisiert. Da der elektro-optische Schalter 13 mit keiner Spannung beaufschlagt ist, überträgt er das Licht längs der von dem Prisma 12 ausgehenden Achse. Das Prisma 14 überträgt das darauf auftreffende Licht zu dem elektro-optischen Schalter 16 längs der durch die Lichtquelle 10 bestimmten iübene. Durch den elektro-optisclien Schalter 16 wird das Licht längs der von der Lichtquelle 10 bestimmten Achse übertragen, da der Ein-Aus-Schalter 24 geöffnet ist und an dem Schalter keine Spannung ansteht. Schließlich tritt der Lichtstrahl durch das Prisma 17 hindurch und tritt aus diesem längs eines Weges aus, so daß es die Stelle 1 erreicht.

Um den Lichtstrahl zu der Stelle 2 gelangen zu lassen, werden die Hin-Aus-Schalter 19 und 23 geöffnet und der Ein-Aus-Schalter 24 geschlossen, wie das in der Tabelle der Fig. 5 für die Stelle 2 angegeben ist. Der Lichtstrahl tritt dann zunächst durch die beiden ersten Stufen des Systems der Fig. 2 längs eines Weges hindurch, der insoweit der gleiche ist wie bei dem zu der Stelle 1 geführten Lichtstrahl. Durch Schließung des Ein-Aus-Schalters 24 wird der elektro-optische Schalter 16 je~ doch mit der Halbwellenspannung der Gleichstromquelle 22 ver-

009834/1426

_BAD

bunden, so daß der elektro-optische Schalter den hindurch «•laufenden Lichtstrahl orthogonal dreht. Der auf das Prisma 17 auftreffende Lichtstrahl ist daher bezüglich der von der Lichtquelle IO bestimmten Achse orthogonal gedreht, so daß der Lichtstrahl in diesem Fall an der Stelle 2 erscheint.

In ähnlicher Weise läßt sich der Verlauf des Lichtstrahles von der Lichtquelle 10 her und durch das System der Fig. 2 hindurch für die übrigen sechs Stellen verfolgen. Die entsprechenden Zustände der Ein-Aus-Schalter 19, 23 und 24 sind mit der Tabelle der Fig. 5 angegeben. Wenn beispielsweise das Licht an der Stelle 6 erscheinen sollte, so müßten sämtliche Ein-Aus-Schalter 19, 23 und 24 sich im geschlossenen Zustand befinden. Das führt dazu, daß die Ebene des polarisierten Lichtes bei jedem Durchtritt durch einen elektro-optischen Schalter orthogonal gedreht wird.

Das mit Fig. 2 gezeigte System erzeugt mit einer einzelnen Säule Licht an acht möglichen Stellen. Um eine rechtwinklige Anordnung zu erhalten, braucht das System der Fig. 2 nur parallelgeschaltet zu werden. Für eine rechteckige Matrix mit 64 möglichen Stellungen würde man acht der in Fig. 2 gezeigten Systeme nebeneinander anordnen.

Fig. 6 zeigt eine elektro-optische Schalteranordnung für die Erzeugung eines Lichtpunktes an einer beliebigen Stelle unter 64 möglichen Stellungen einer 8 χ 8 - Anordnung. Die Gleich-

0Q9834/U26

ßAD ORIGINAL

Stromquellen 18, 21 und 22 sind mit einer Anordnung von Ein-Aus-Sehaltern 19, einer Anordnung von Ein-Aus-Schaltern 23 bv/zw. einer Anordnung von Ein-Aus-Schaltern 24 verbunden. Jeder der Ein-Aus-Schalter 19 ist mit einem elektro-optischen Schalter ! 11 verbunden, wie in Fig. 2 beschrieben. In ähnlicher Weise sind !

sämtliche Ein-Aus-Schalter 23 mit einem elektro-optischen Schalter 13 und sämtliche Ein-Aus-Schalter 24 mit einem elektro-optischen Schalter 16 verbunden. Um die Übersichtlichkeit der Zeichnung nicht unnötig zu beeinträchtigen, sind die Prismen 12, 14 und 17 in die Fig. 6 nicht eingezeichnet worden, wenngleich diese Prismen naturgemäß notwendig sind. So muß an sich eine Reihe von 8 Prismen 12 mit zwei keilförmigen Teilprismen aus doppelt^brechendem Werkstoff zwischen den Reihen der elektro-optischen Schalter 11 und 13 angeordnet sein. In ähnlicher Weise gehört zwischen die Reihender elektro-optischen Schalter 13 und 16 eine Reihe von Prismen 14 mit jeweils 4 keilförmigen Teilprismen aus doppeIt^brechendem Material. Entsprechend muß der Reihe 16 eine Reihe mit Prismen 17, die jeweils 8 keilförmige Teilprismen aus doppelt^brechendem Werkstoff aufweisen, nachgeschaltet sein. Analog muß auch jeder Prismenfolge eine Lichtquelle zugeordnet sein, die einen linear-polarisierten Strahl parallellaufenden Lichtes aussendet. Diese Lichtquellen sind der Einfachheit halber ebenfalls nicht in die Fig. 6 miteingezeichnet worden.

ael ^rtui-,mi-'iuiiiwn j :"f'O. Jar M. :h t i; . = i: i -.νκ· ölarm SsIiIe¹M So an

vierten Reihe mit der fünften Spalte gebildet wird. Gemäß der

7-Tabelle der Fig. 5 müssen, damit der Stahl in die vierte Reihe abgelenkt wird, die Schalter 19 und 24 geöffnet und der Schalter 23 geschlossen sein. Damit der Lichtstrahl dabei in der fünften Spalte erscheint, werden jeweils die fünften Schalter der Schalteranordnungen 19, 23, 24 in diese Stellungen gebracht. Alle übrigen Schalter der Anordnung 19 sowie der Schalterreichen 23 und 24 bleiben geöffnet.

Durch Projektion eines Lichtstrahls mittels jeder der 8 Reihen auf einen geeigneten Schirm wie etwa den Schirm 26 der Fig. 6 ist es möglich, eine visuelle Abbildung vorzunehmen. Wenngleich Fig. 6 ein System mit einfachen Ein-Aus-Schaltern für die Ablenkung des Lichtstrahls zu den gewünschten Stellen zeigt, könnten die Schaltvorgänge stattdessen in gleicher Weise auch durch von einem Computer gesteuerte Halbleiter-Elemente ausgeführt werden, was dann auch eine dynamische visuelle Aufzeichnung auf einem Bildschirm mit Hilfe des in Fig. 6 gezeigten Systems ermöglichen würde.

Es ist ebenfalls möglich, eine rechteckige Anordnung dadurch zu erzeugen, daß die Prismen in optischen Reihen (optical series) angeordnet werden. Mit Fig. 7 ist ein System für die Erzeugung einer rechteckigen 2 χ 4-Anordnung gezeigt. Mit Fig. 7 sind nur die Prismen wiedergegeben, wobei an sich in die Strahlengänge von einem Prisma zum nächsten zu schaltende elektro-optische Schalter der Einfachheit halber fortgelassen wurden. Ein Prisma

BAD ORIGINAL

27 mit zwei keilförmigen Teilprismen aus einem doppeIt^rechenden Werkstoff empfängt einen linear-polarisierten Lichtstrahl von einer Lichtquelle (nicht dargestellt), der aus dem Prisma 27 je nach seiner Polarisationsebene in einer von zwei möglichen Richtungen austritt.

Ein von dem Prisma 27 ausgesandter Lichtstrahl wird durch einen elektro-optischen Schalter (nicht dargestellt) der in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Art übertragen und fällt auf ein Prisma 28 mit zwei keilförmigen Teilprismen aus doppeltJorechendem Material. Die Teilprismen des Prismas 28 sind im Verhältnis zu dem Prisma 27 um 90° gedreht. Abhängig von der Polarisationsebene des auf das Prisma 28 auftreffenden Lichtes tritt der Lichtstrahl bzw. das Lichtbündel in einer von vier möglichen Richtungen wieder aus dem Prisma 28 aus. Ein von dem Prisma 28 in einer der beiden nach rechts weisenden Richtungen austretender Lichtstahl wird durch einen elektro-optischen Schalter (nicht dargestellt) übertragen und fällt dann auf ein Prisma 29, das vier doppelt„brechende Teilprismen hat. Ein von dem Prisma 28 in ,einer der beiden nach links zeigenden Richtungen austretender Lichtstrahl wird über einen weiteren elektrooptischen Schalter (nicht dargestellt) übertragen und fällt auf ein Prisma 23, das ebenfalls vier doppelt^brechende Teilprismen besitzt. Die Teilprismen der Prismen 29 und 31 sind in derselben Richtung wie die Teilprismen des Prismas 28 angeordnet, jedoch im Verhältnis zu diesem um 90 gedreht.

00883 W1426

Ein auf das Prisma 27 auftreffender Lichtstrahl tritt aus den Prismen 29 und 31 in einer von 8 möglichen Richtungen aus. Während bei Fig. 2 die 8 möglichen Lagen mittels einer einzelnen Säule erhalten wurden, lassen sich die 8 möglichen Zustände gemäß Fig. 7 mit einem rechtwinkligen 2 χ 4 - Aufbau erzielen. Um einen 8 χ 8 - Aufbau zu erhalten, wie er im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben wurde, brauchen dem System der Fig. 7 nur weitere Stufen hinzugefügt zu werden.

Die Wirkungsweise des Systems der Fig. 6 ist derjenigen des Systems der Fig, 2 sehr ähnlich. Die elektro-optischen Schalter (nicht dargestellt) müßten dazu mit einer Halbwellen-Spannungsquelle verbunden werden, um die Polarisationsebene des auf die verschiedenen Prismen auftreffenden Lichtes zu steuern. Wenn dann der Lichtstrahl von der Lichtquelle aus zu einer der 8 möglichen Stellen des Systems der Fig. 7 gerichtet werden soll, so müssen dazu die elektro-optischen Schalter entsprechend einem vorgegebenen Schema aktiviert werden.

Patentansprüche;

00983A/U26

Claims

Patentansprüche

1. Digitaler Lichtdetektor mit einer Quelle für linear polarisiertes Licht und einer Mehrzahl aufeinanderfolgender, zur wahlweisen Ablenkung des von der Quelle ausgesandten Lichtes dienender Stufen, die jeweils einen elektro-optischen Schalter für die Bestimmung der Polarisationsebene daraus austretenden Lichtes und ein Prisma für die wahlweise Ablenkung dadurch hindurchtretenden Lichtes entsprechend der Polarisationsebene von dem elektro-optischen Schalter ausgesandten und auf das Prisma auftreffenden Lichtes aufweist, wobei das Prisma einer der Lichtablenkstufen ein Paar Teilprismen aus doppeltjbrechendem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (14) einer

folgenden auf die eine Stufe (11, 12)/Lichtablenkstufe (13, 14) zwei Paar Teilprismen aus doppelt^brechendera Material aufweist und.daß von dem Prisma (12) der einen Lichtablenkstufe (11, 12) austretendes Licht beim Durchtritt durch den elektrooptischen Schalter (13) und das eine bzw. das andere Paar Teilprismen des Prismas (14) der folgenden Lichtablenkstufe (13, 14) entsprechend der Polarisationsebene von dem elektro-optischen Schalter (13) der folgenden Stufe (13, 134) ausgesandten Lichtes wahlweise ablenkbar ist.

2. Lichtdeflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stufe (11, 12) die erste hinter der Quelle (10) linear polarisierten Lichts angeordnete Lichtablenkstufe ist.

Ö09834/U26

BAD OFttG^lNAL

3. Lichtdeflektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der folgenden Ablenkstufe (13, 14) weitere Lichtablenkstufen (16, 17) nacligeschaltet sind und daß das Prisma (12; 14; 17) einer jeden Lieh tab lenkstufe (11, 12; 13, 14; 16, 17) jeweils die doppelte Anzahl Paare Teilprismen aus doppeltbrechendem Werkstoff aufweist wie die unmittelbar vorhergehende Lichtablenkstufe.

4. Lichtdeflektor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen der einen Lichtablenkstufe (11, 12) und der Quelle (10) linear polarisierten Lichts eine weitere lichtablenkende Stufe angeordnet ist und daß von der Quelle (10) ausgesandtes Licht durch das Prisma der zusätzlichen Lichtablenkstufe wahlweise in Richtungen parallel zu einer ersten Ebene ablenkbar ist und daß von dem Prisma der zusätzlichen Lichtablenkstufe ausgesandtes Licht durch das Prisma der einen Lichtablenkstufe (11, 12) in Richtungen parallel ζμ einer zweiten Ebene ablenkbar ist und daß die erste und die zweite Ebene zueinander senkrecht verlaufen.

006834/1426

Leerse i te