DE1774418A1

DE1774418A1 - Datenaufzeichnungsvorrichtung mit einem optischen Sender

Info

Publication number: DE1774418A1
Application number: DE19681774418
Authority: DE
Inventors: Ives Henry Davis; Jones John Luther; Carlson Carl Oscar
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1967-06-16
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1972-01-05
Also published as: FR1582535A; GB1172333A; US3448458A; DE1774418C3; DE1774418B2

Description

THB IASIOlUL CASH REGISTER COMi³AM Dayfc on, OJiiο (V«St«A >)

Patentanmeldung ϊά',,ί
Unser As; c.: 10?5/(TeriäWiiy

.DAiENAuPZEICHNUliGSVOBRICIFfin:^ MI!·¹ f:IMESi 0.PI¹ISGHEN SENDER

Die Erfind IJi¹Jg betrifft eine Datari&uf zeichnung a* ichtung, bei. dor Date» biiS?« Informationen auf einsn Auf «eichnungaträger aufgezeichnet vsrdeja, indem'auf dieeem eine optisch, feats ball'bare Veräaderuag hervorgerufen wird. Eine solche Torrichtuiig findet öeittpielaweiae bei der Ver·* folgung der Flugbahnen von Plugopjektea Verwendung, die in beliebigem Positionen auf einem Schirm dargestellt werden können.

Bei einer bekaanten lufaeiohnungavorrichtung der genannten Art besteht daa Aufzeichnungsmedium aua einer undurnhsichtigen BeSchichtung auf eiinem durchsichtigen Träger, uad ein Schreibstift wird ^steuerbar über den Auf· ze ic hnungst rager geführt, wodurch ciie Beschichtung in den Bereichen entfernt wird, wo Daten r.ufKuaeiohnen sind» Auf diese Weise auf ge zeichnete Daten ktinnon durcii Projizieren von Licht auf das AufzeiohnUiigomedf.ma dargestellt werde η, V9obei daa Licht duioh die^enigeü Bereici:.e iiindurchdringt, voii äenen die undurchsichtige Betichiohtuag entferut worden ist. Diese bekannte Aufzeiohnun.^nYf^'richtim-? weist die Haöht'3ilo auf, daß sie verhältniijn^::i.3ig lans^am arbeitet, die aufgeaeichnetea Daten nicht ^ej.üaeht v/erden können und das Aufzeichnung ame diu.*n Ii ur eii.iaal ^erv/andet v/erden

Aufgabe der Erfindung ii.si; : ie Schai'fung einer Dat en aufzeichnung β ν or r ic htui\> die die ^enaanton Nachteile nicht aufwe igt«

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Gegenstand der Erfindung lat eine Datenatifsseioh* iiungsvorriohrtung mit einem optische.'* Sender·

Die BrfinduQg ist gekennzeichnet duroh einen Modulator zur Amplitudenmodulation eines optischen Strahls duroh von aufzuzeichnenden Daten abgeleitete Signale» eine Strahlpoaitionseinstellvorriohtung zum Bewegen des optischen Strahls in einer ersten und einer zweiten Koordinatenrichtung auf einen Funkt in einem ausgewählten Bereich eines Aufzeichnungsträgers, in dem der optieohe Strahl eine optisch feststellbare Veränderung hervorrufen kann, und durch eine Rastererzeugungsvorrichtung, mit der in dem ausgewählten Bereich durch aufeinanderfolgende Ablenkbewegungen auf dom Aufzeichnungsträger zeil&nf örmig Daten aufgezeichnet werden.

In der erfindungsgemäßen Da;enaufaeiohnungsvorrichtung braucht vorteilhafterweise nicht die ganze Ober* fläche des Aufzeichnungsträgers abgetastet werden, wenn eine einzelne Information aufgezeichnet wird*

Ein weiterer Torteil der erfindungagemaßen Vorrichtung entsteht duroh eine Vorrichtung) durch Ale der Strahl des optischen Senders, beispielsweise ein Laserstrahl; auf eine bestimmte Aufzeiohnungepositlon gerichtet werden kann, an der die sektorieile Abtastung erfolgt» Ua ein Überaohwingen des Laserstrahls bei der schnellen Bewegung von einer Position zur anderem in der Strahlafclenlcvorrlchtung so gering wie möglich zu halten» richtet die Strahlpoeitioniervorriohtung infolge von einer Steuerschaltung kommender Signale den Strahl zunächst auf eine PaeudOBie !position* die in jeder Koordinate ta icht tang In einem bestimmten Abntand vor der gewählten Position liegt« Dieser Abstand entspricht der Grtfßs der Oberschwingung des Strahle in der jeweiligen Koordimatenrichtung. Die Strahlpositioniervorrichtung wird infolge der von der genannten Steuerecheltung gelieferten Signale erneut wirk» aam geraucht und der Laserstrahl wirc\ dann auf die gewählte Position gebracht wenn er sß ^;ι tjnaxijaale Schwingung. auf der pHeudO2iülpojaitiOi:. au-ügaführt hac ·

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Ausführungebeispiele dar Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen baachrieben. In diesen 2JG igt !

Fig. 1 ein© echematisohe Darstellung einer Laserat.τahlaufzeichnungs- und Anzeigevorrichtung..

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Anzeigevorrichtung nach Pig. 1»

Pig. 3 eine Möglichkeit einer anderen Aueführungsform des in Fig· 1 gezeigten Ablenkspiegels 16,

Fig, 4 eine vergrößerte Ansicht eines Aufzeichnung aber eic he β auf einem Aufzeichnungsträger,

Fig, 5 eine vergrößerte Ansioht eines weiteren Aufzeiohnungebereiches des Aufzeichnungsträgers,

Fig. 6 eine schematieche Darstellung eines weite·» ren Ausfuhrungsbeispiels einer Läse rs t rahlauf ze ichn wägevorrichtung,

Fig. 7 ein Blooksohaltbild des Steuersyetema für die Spiegelbewegungen der Aufzeichnungsvorrichtung naoh Fig. 1,

Fig_e 8 ein Blookeohaltbild mit Einzelheiten des elektronischen Teiles dee Steuersystems nach Mg. 7_}

Figc 9 eine graphische Darstellung der Überschwingung, die durch eohnelle Poeitionoeinstellung der Spiegel entsteht,

Fig. IO eine vergrößerte Darstellung einee Teiles des Anfzeichnungsbereichee auf dem Aufzeichnungsträger.

In Fig. 1 ist ein herkömmlicher optischer Sendor (Laser) 10 gezeigt« der querechwing:ndo, ungedämpfte Wellen erzeugt und einen Einphasenwellenfront-l&serstrahl mit einer bestimmten Divergenz ajsssndet, der vorzugsweise diffraktionsbegrenzt ist^ um sine optimale Ausnutzung der Laserleistung zu ermöglichen.

Der Laser 10 sendet einzn ■ Ί1 linierten, monoohro» matischen, linearpolarisicrten Lareratrahl 12 hoher Helligkeit r.ua. der in cinoit Moclulaijor i4 inte.-j.Biitfi^siDOdi.Oiert ν; ir el» Vom'Mottv-Ia^or 1·1 gelangt der uamur.rtieh?. darch eine

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Fokuesierlinse 16 auf ein rotierendes Spieglepolygon 18 und wird auf eine Feldlinse 20 reflektiert, auf der er punktförmig fokussiert wird. Danaoh. wird der laserstrahl 12 durch eine Relaislinse 22 auf einen Spiegel 24 gerichtet» der Ihn auf eine FeIdIinse 26 reflektiert· ton dieser ge* langt der Strahl durch eine Relaislinse 28 auf den Spiegel 30 und wird von diesem auf eine FqIdlinse 32 reflektiert und gelangt sohließlioh duroh eine Aufzeichnungsllnse 34 auf einen Aufzeichnungsträger 36* !Der duroh den Laserstrahl 12 auf dem Aufzeichnungsträger entstehende Punkt wird durch das Linsensystem stark verkleinert (auf 4 /Uffl oder noch kleiner).

Der Spiegel 24 ist so gelagert, daß er mittels eines Antriebsmotors 24a um eine vertikale Achse 38 schwenkbar ist, während der Spiegel 30 mitteIt eines Antriebsmotor s 30a um eine horizontale Achse 40 geschwenkt werden kann. Bei Drehung dee Spiegele 24 auf seiner Achse 38 wird der Laserstrahl 12 horizontal abgelenkt (durch Pfeil 42 angezeigt), während bei Drehung des Spiegels 30 auf seiner Achse 40 der Strahl eine vertikale Ablenkung erhält (wie durch Pfeil 44 angezeigt)· Bin Steuersystem fUr die Spiegel 24 und 30 wird später noch näher erläutert. Mit Hilfe von Signalen« z.B. von einem Computer, werden die Spiegel über ein Steuersystem so verschwenkt, daß der Strahl auf jeden beliebiger. Punkt auf dem Aufzeichnungsträger gerichtet werden kann·

Duroh Drehen des Spiegelpolygons 18 wird der Laserstrahl 12 in vertikaler Richtung abgelenkt· Xn den Fig· 4 und 5 ist in Vergrößerung ein optisohes Feld 80 des Aufzeichnungsträgers 36 von 6,4 mm Größe gezeigt· Der Weg, dem der Laserstrahl beim Aufzeichnen der Schriftzeichen L₉ I und D (Flg. 4) folgt, ist In strichpunktierten Linien 12· angedeutet« Zur besseren Veranoohauliohung sind diese Zeichen relativ eum Feld 80 stark vergrößert. Bei den beschriebenen AusfUhrungsbeieplel basltr.eu die Zeichen eine Höhe on 100 ab», so daß vier und sechzig Spalten und vier und *echi&i|iteihan t>öä Zeichen auf dem

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6,4 ffija «Paid untergebracht werden» wodurch 4096 adressierbare 3t ,y^Koordinatenpositioaen entstehen« Der laserstrahl v/ird zunächst auf eine den gewünschten Startpunkt S, darstellende adressierbare X₁, y^*Koordinatenposition gelenkt« rotes geschieht durch Anlegen von Signalen an die Motoren 24a und 30a, wodurch die Spiegel 24 und 30 entsprechend verschwenkt werden. Das rotierende Spiegelpoygon 18 re* flektiert so den Laserstrahl} daß eine kurze vertikale Ab~ lenkung erzeugt wird, die ausreicht, um die vertikale Höhe der Schriftzeicheη, beispielsweise etwa 100 /um, zu schreiben. Diese Abtastlinien sind ferner in der in Figo 10 ge» aeigtaajstark vergrößerten Teilansicht des Aufzeichnungsträgers veranschaulicht. Der Spiegel 24 wird 30 gesteuert, daß er den Strahl horizontal ablenkt, wodurch ein schmaler Raster entsprechend der Breite, in dem das Zeichen L abge» bllde-G werden soll, entsteht< Der Modulator 14 wird durch eine !bekannte Steuervorrichtung so beeinflußt_} daß er den leeerstrahl während der Abtastbewegung entsprechend dem Zeichen L ablenkt»

Nach dem Aufzeichnen des Zeichens L werden die Motoron für die Spiegel 24 und 30 so gesteuert, daß sie den Laserstrahl schnell in eine zweite adiessierbare Xp, Vg^Koordinatenposition lenken, die der gewünschte Außga/igepunkt S» zum Aufzeichnen des Zeichens Φ ist. Die Ablenkbswegung des Spiegelpolygons 18,zusammen mit einer vom Spiegel 24 erzeugten horizontalen Ablenkbewegung, er* zeugt den Abtastraeter für das Zeichen T, Nach der Auf· zeichnung dieses Zeichens werden die Spiegel 24 ur.d 30 ao gesteuert, daß sie den Laserstrahl auf den Punkt S^ einstellen am das nächste Zeichen D aufzuzeichnen·

In Fig. 5 ist eine Aufzeichnung in Zahlen- und ßuehstabanform veranaohaulicht. Hierbei wird dor Spiegel eo gesteuert, daß or automatisch die in einer Reihe liegenden, aufeinanderfolgenden ZeichanpoiEitioner» überstreicht und 0Ί.ΊΆ {-;ur ersten Ze iahenpor.itior der nächsten Reihe Ükul, , ua die !laterale f;e-Ae<.;ung &s,i laserstrahl. 8 no roh den

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Spiegel 24 entlang der Reihen und die vertikal· Bewegung duroh den Spiegel 30 entlang der Spalten des optischen Feldes verläuft, werden die Antriebsvorrichtungen für die Spiegel 24 und 30 im folgenden auch als Belhenantriebavorrichtungen bzw. Spaltenantriebsvorrichtungen mit entsprechender Bezeichnung der verschiedenen Komponenten für diese beiden Vorrichtungen benannt.

Ia Anwendungsfällen, In denen in erster Linie Aufzeichnungen von Daten in aohreibmasohinenartiger Weise durchgeführt werden, 1st es zweckmäßig, die drei Spiegel duroh eine Doppelspiegelpolygonanordnung zu ersetzen» wie sie In Fig. 6 veranschaulicht ist. In gleicher Weise wie bei der in Figo 1 gezeigton Anordnung sendet ein optischer Sender (Laser) 10 einen Laserstrahl 12 aus, der duroh einen Modulator 14 moduliert und duroh eine Linse 16 auf die Spiegelflächen eines Spiegelpolygons 150 gerlohtet wird, das drehbar auf einer horizontalen Achse 151 gelagert ist. Das Spiegelpolygon 150 kann beispielsweise zwanzig Spiegel» flächen besitzen und duroh einen niohtgezeigten Motor mit 180000 U/min rotieren, wodurch der Laserstrahl schnell vertikal abgelenkt wird. Der vertikal abgelenkte Strahl wird von dem Spiegelpolygon 150 durch die Linsen 152 und 153 auf ein zweites Spiegelpolygon 154 reflektiert· Letzteres sitzt drehbar auf einer vertikalen Achse 155 und erzeugt eine entsprechend langsamere Horizontalablenkung. Der Laserstrahl wird duroh eine Feldlinse 32 und eine Aufzeichnungelinse auf einen Aufzeichnungsträger 36 geworfen·

Die Flächen des zweiten Spiegelpolygone 154 beeinflussen den Laserstrahl so, daß auf dem optischen Feld 80 des Aufzeichnungsträgers 36 ein Abtastraster zum Aufzelohnen einer ganzen Reihe von Zeichen erzeugt wird* Durch Jede der aufeinanderfolgenden Spiegelflächen wird der Abtastraster in die nächste Reihe bewegt, z.B. duroh Anordnung einer niohtgeze igten., allgemein bekannten Vorrichtung zum Kippen oder Drehen der Aohae 150 oö3i durch eine Konstruktion des Spisgelpolygoiiü, die es ermöglicht* dafl jede der

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Bpiege!flächen ia einem bestimmten Winkel zur vorhergehenden Spiegelfläche stehen kann. Durch eine Umdrehung

dea zweiten Speigelpolygons 154 werden somit so viele ",eichonreihen erzeugt, als Spiegelflächen auf dem Polygon vorhanden sind. Diese sehreibmaschinenartise Auf zeichnungsart hat den Vorteil, daß sie sehr schnell arbeiten kann.

Die aufeinanderfolgenden Spiegelflächen des Spiegelpolygone 13 nach Fig. 1 erzeugen die gewünschten Abtast linien durcli Reflektieren dea Laserstrahls als eine Reihe kurzer Abwärtsbewegungen« Auf der Linse 20 ist eine LiohtfUhrungsvorriohtung 45 angebracht, die den Laserstrahl vom obersten Punkt jeder Abwärtsbewegung auf eine Photodiode 48 lenkt« Letztere erzeugt durch die Belichtung einen Ablenksynchronlsierlmpuls, der die Schreiboperation des Laserstrahls mit einem Zeichengenerator (Flg. 7)» der später noch näher beeohrieben wird« synchronisiert.

Es gibt eine Reihe von Anwendungamöglichkeiten für optische Sender, In denen die durch das Spiegelpolygon 18 erzeugten Abtaatbewegungen nicht benötigt werden» d.h. wo eine Linie zwisohen zwei Punkten auf der Anzeigevorrichtung erzeugt werden soll· Hierbei soll die Aufzeichnung durch einfachsL.Drehsteuerung von Vertikal- und Horizontalablenkspiegelmbo durchgeführt werden* Diese Steuerung wird später noch näher beschrieben· Für eine solche Projektion wird das Spiegelpolygon 18 überbrückt. Wie in Figo 3 gezeigt (siehe auch Fig. I)₁ wird der Laserstrahl durch einen eurüokaiehbaren Spiegel 50 unterbrochen} bevor er auf das Spiegelpoygon 18 auftrifft. Der Spiegel 50 reflektiert den Strahl auf einen Spiegel 52, der ihn auf einen ebenfalls surüokziehbaren Spiegel 54 reflektiert. Letzterer wirft den Strahl zurüok auf seine ursprüngliche Bahn. So wird der Lichtstrahl beispielsweise vom Spiegel 54 auf die Linoe 20 reflektiert. Ein sohno2.1e^B Einest ze» und Entfernen dar Spiegel iac in der

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einschlägigen Technik allgemein bekannt und kann z.B. durch die in Fig. 3 gezeigten Elektromagnete 56 und 57 erfolgen.

Projektionsvorrichtung

Bei einer Aufzeiohnungsart dient der stark ge« bündelte Iaaerstrahl zur Erzeugung eines Zeichens auf einem Aufzeichnungetrager, der beispielsweise die Form einer 2 /um dicken Beschichtung auf einer durohsichtigen Unterlage hat» wobei die Beschichtung so beschaffen ist, daß das Zeichen ale dunkle oder helle Spur auf einem farbigen Hintergrund gebildet wird« Die Herstellung einer geeigneten Beschichtung wird später nooh näher beschrieben« Eine Projektionsvorrichtung zum Projizieren eines Zeichens auf einen Bildschirm ist in Fig« 1 gezeigt· Eine Lichtquelle 60 richtet ihren Lichtstrahl durch eine Gruppe abnehmbare Filter 62, um gegebenenfalls die Frequenzen der Lichtquelle auszufiltern, die den Aufzeichnungsträger 36 beschädigen könnten. Dann geht der Lichtstrahl durch eine Sammellinse 64» von wo er auf einen Spiegel 66 gerichtet wird, in dem er mit einem zweiten Strahl vereint werden kann und der ihn auf die Aufzeiohnungslinse 34 reflektiert* Das Projektionslicht wird durch den Aufzeichnungsträger geleitet und das auf diesem vorhandene Bild in eine Projektionslinse 67 geworfen, die den Lichtstrahl auf einen Anzeigeschirm 68 richtet. Es kann erwünscht sein, eine orte* feste Referenzlandkarte oder dergleichen auf den Bildschirm zu projizieren» um einen Hintergrund für die dargestellten Zeichen zu aohaffen. Ein solcher kann durch einen ein« Landkarte 71 tragenden durohsichtigen Träger 69 erzeugt werden, der unmittelbar nach der Linse 64 angeordnet wird, wie in Fig« 1 gezeigt·

Bei einer anderen LaseraufzelchnungsmOgllchkeit erfolgt eine Seformlerung der AufzeichnungsbeSchichtung. Eine solche Aufzeichnung wird aufgrund der Tatsache erzielt»

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daß ein energiereicher Laserabtaststrahl, geringen Durch» messers in der Lage let» eine Verformung/einor thermo· plastischen Beschichtung herbeizuführen* Gelöscht kann die durch die Deformierung herbeigeführte Aufzeichnung dadurch werden» daß man auf dem au löschenden Zeichen unter Verwendung eines gleichartigen Laserstrahle ein· weitere Aufzeichnung, jedoch mit geringerem Abtaetlinienabstand, durchführt; vorzugsweise so, daß aich dit Abtast linien überlappen. Dies wird durch Verlangeamen der Bewegung des Spiegels 24 erzielt. Eine Steuerung der drei Drehbewegungsarten dee Spiegele 24» d#h, der schnellen Positionseinstellbewegung.der langsameren Aufzeichnungs-· bewegung und der noch langsameren Lösehbewegung» wird durch Anlegen geeigneter Signale an den Antriebsmotor 24a ermöglicht»

Kine Anzeigevorrichtung für Aufzeichnungen mittels Deformierung der Beschichtung ist ia Fig. 2 gezeigt* Die Lichtquelle 60 wird auf einem verstellbaren Sohlitz 70 abgebildet. Das Bild des Sohlitzes 70 wird durch Sammellinsen 72, den Spiegel 66, die Aufzeichnungsiinse 34, den Aufzeichnungsträger 36 und die Projektionslinse 67 geleitet und auf eine undurchsichtige Linie auf einer unmittelbar nach der Projektionslinse 67 angeordneten trans·» parenten Maske 74 geworfen. Die die Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger 36 bildende! Deformierungen dienen zur Lichtrefraktion« so daß das Lioht nicht auf die undurchsichtige Linie der Maeke 74 fällt und die Deformierungen auf dem Schirm abbilden kann* Da die Aufzeichnungen die Form vertikaler Striche haben« die Licht im rechten Winkel au den Strichen brechen* ist die Kombination aus vertikalem Hchlitz und undurchsichtigen Linien optimal für das Leiten von refraktiertem Licht durch die Anordnung. Ein »eiterer Vorteil der vorstehend beschriebenen Anordnung besteht in ?!*)? zäumlichen Filterung, c!i& an der Masko 74 erfolgt. Da <J V-Uiβ fjl^rih an einer .t'owrio.».--rturnet 1 unfair·tr-iθ der : ··' Jen; If₁ b0f inde ■> i:i',M-h>: · '(X''- )' i''' .: ΐ£ΐϊ^:::^· Oh'UO tO

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dem Schirm 68 als eine Gruppe von Linien· Diese Erscheinung dient zur scheinbaren Unterdrückung der Linienetruktur des Bildes für den Betrachter» da jede Linie nun zu einer An* zahl von schmäleren Linien wird» d.h. ihre visuelle Auflösung wird besser.

Steuersystem

Pig. 7 zeigt eine sohematleche Darstellung eines Steuersystems für die Datenaufzeicbuungavorriohtung. Soll eine Aufzeichnung durchgeführt werden» dann liefert eine zentrale Steuereinheit 100 (z.B. ein Computer) Adressen*- und Steuersignale über Leitungen 100a an eine Zeichen* positionssteuereinheit 102, die entsprechende Signale über Leitungen 102a an Reihen- und Spaltenmotortreiber 24b und 30b der Spiegel 24 bzw· 30 gibt, so daß diese den Laserstrahl an den Ausgangspunkt eines bestimmten Bereichs des Aufzeichnungsträgers 36 bringen· Zeigt die Zeiohenpoeitions* Steuereinheit 102 der zentralen Steuereinheit 100 über Leitungen 102b an, daß der Laserstrahl ordnungsgemäß posi* tioniert 1st, dann wird die ZeiohenpoaitionseteuereInhalt 102 abgeschaltet· Sie zentrale Steuereinheit 100 liefert dann ein entsprechendes Raatersignal über die Leitungen 100b an den Reihenmotortreiber 24b, während sie ein bestimmtos Zeichen anzeigende Signale gleichzeitig über Leitungen 100c an einen Zeichengenerator 104 abgibt« Der Zeichengenerator 104 steuert, duroh die Photodiode 48 synchronisiert, den Modulator 14 während der Auslenkung in dem ausgewählten Rast erbe reioh. Bei einer Aufzeichnung mittels Be schichtung Eideformierung kann der ganze Rastarbereich oder ein Teil davon gelöscht werden oder ein Zeichen aufgezeichnet werden.» Bei einer Löachoperation würde die zentrale Steuereinheit 100 den Zeichengenerator 104 steuern und Signale zum Botätigen des Reihenmotortreibers 24b mit einer solchen Geschwindigkeit liefern, daß der Laser st r chi im Raaterbe·* raioh eino Löschung durchführt»

Die zentrale Steuereinheit 100, die Zeichunpositicns-Steuereinheit 102 und der Ze ions uge aerator 10'- der Pig* 7

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können aus bekannten Bauelementen aufgebaut werden. Um οine möglichst hohe Arbeitsgeschwindigkeit zu erzielen, ist es vorteilhaft, die in Fig. 8 gezeigte ZeichenpositionaSteuereinheit zu verwenden.

Bevor die Fig« θ näher beschrieben wird,' sei auf die Pig. 9 hingewiesen. Die Kurven 901 und 905 veranschaulichen jeweils Einschwingvorgänge von herkömmlichen Positlonssteuereyetemen mit zu großer oder zu kleiner Dämpfung» während die Kurve 906 die durch die Zeiohenpositionesteuereinheit 102 der Fig. 8 erzielte, verbesserte Positionseinstellung darstellt. Die horizontale Linie 902 in Fig. 9 ist die Ausgangsposition und die horizontale Linie 903 die ge* wünschte Position, in die der Laserstrahl bewegt werden Boll. Die Bewegung wird als beendet angesehen, wenn der Laserstrahl innerhalb des durch die Linien 904 dargestellten Bereiches bleibt. Für die zu wenig gedämpfte Kurve 901 wird die gewünschte Position zu ersten Mal zum Zeitpunkt Tuo erreicht. Aufgrund von Schwungmomenten in den Antriebs» mitteln verläßt der Laserstrahl den Toleranzbereioh $04 wieder, und zwar so lange, bis der Pendelvorgang abgeklungen ist. Erst zum Zeitpunkt Tuf pendelt der Laserstrahl innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches 904. Die Kurve 905 ve?« anschaulicht ein stark gedämpftes Positionssteuereystem. Die GesamtanSprechzeit ist hier etwas kurzer, doch erreicht der LaserstrahlVeum Zeitpunkt Tdο zum ersten Mal die gewünschte Position.

Die duroh die Zeichenpositionssteuerainheit 102 naoh Fig. 8 erzielte Kurve 906 vermeidet die Nachteile der Kurven 901 und 905 dadurch, daß sie in kurzer Zeit die gewünschte Position bei Tco erreicht, ohne anschließend übermäßig zu pendeln» so daß der Toleranzbereich 904 nicht mehr verlassen wird. Ein solches Verhalten wird von der Zeichen« positionsBteuerelnhelt 102 dadurch erzielt, daß sie eine Anfangspseudozielposition 907 ansteuert, die um einen bestimmten Betrag, Z₆B. 10?S vor der gsv/ünsohton Position 903

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liegt, wobei dieser Betrag etwa gleich dam Betrag ist» den der Strahl über die Psoudoposition 907 hinausschwingt. Wenn dann infolge des überschlagens der Laserstrahl die gewünaohtQ Position 903 zum Zeitpunkt fco erreicht, wird di© PßeudozieipoBition 907 für die Anordnung so geändert, daß sie der gewünschten Poaition 903 entspricht"» Dar Laserstrahl überquert ftie gewünschte Position zum Zeitpunkt Tco₅ und da das Schwmigmoment in den Antriebsmittel relativ klein ist, bawegen sich die? Pendelvorgänge innerhalb des zulässigen Bereiches 904*

Im folgenöen werden die Pes·'; Stellvorrichtungen 303 und 403 für die wirkliche Lassrstraiilposition beschrieben« Es wird hierzu die Position der Spiegel 24 und 30 bestimmt. Wie in Pig. 7 gezeigt, wird eins Lichtquelle 73 zum Fest* stellen der Position des Spiegelß 24 verwendet, woduroh die" tatsächliche Reihenposition festgestellt werden kann. Der von dieser Lichtquell© erzeugte Strahl wird vom Spiegel 24 in einem anderen Winkel reflektiert als der Laserstrahl 12; wodurch Interferenzen vermieden werden. Die Lichtquelle 73? eine Schlitzblende 74 und eine Linsa 75 projizieren den Lichtstrahl 76 auf den Spiegel 24* Dieser reflektiert ihn auf eine Binäreodemaake 78? auf der er eine vertikale Lichtlinie 77 erzeugt, die sich bei Drehung des Spiegels 24 hori· sonfcal bewegt. Acht öffnungen sind auf der Maske als hori* zontale Bänder mit durchsichtigen und undurchsichtigen Teilen ausgebildet, die so angeordnet sind, daß beim Ab* tasten der Maske der Strahl in einer bestimmten Reihenfolge duroh die einzelnen öffnungen hindurchgeht, duroh die ein Binärcode erzeugt wird. Das durch die Maske hindurchgehende Licht wird In jeder der öffnungen dirch eine Lic ht führung tsvorrichtnng 79 gesammelt, die es auf einen <?er Photodetektoren 81 richtet. Die Ausgänge der Photodetektoren werden verstärkt und in oin Entschlüaselun^snetzwerk 82 geleitet. Die Binäreodesignale vom Netzwerk 82, die die tatsächliche Position des Spiegels 24 a/isseigen, verden r'.'.nem Register 302 (PIg. 8) rsug^ührt. J)Ia Si.-aJi.tenooaitlon wird durch die

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Feststellvorrichtung 403 -ursieugt, die di.?. Position deo Spiegels 30 in dei³ gleichen Weiaa dsf iniori; _t wie im Zu« sammenhang mit de:<? fLeihenpositiousfeetstollung beschrieben wurde. Bio äquivalenten Bauteilebezsichnungeη üind in 3;'ig« 7 apostrophiert.

Ausführliche Informationen über die in der Erfindung verwendeten PositioneindikatoreK ο Lud in dan Artikeln "Logic for a Mgital Servo Syateir', Katchledge H.W», The Bell System Technical Journal, Januar 1959, Seiten 1-17» und ".Beam Positioning Servo System for the Plying Spot f;tore ", Cal 1 aher L♦ 33 *, The ^Bejy^JSjrsteJaJT eohnical^Jοujrnal. März 1959? Seiten 425-444 zu finden.

Im folgenden werden dor Aufbau und die Arbo it anweise der Saiohenpositionssteuerijinheit I02 nach Fig* O beschrieben«

Das Arbeiten der Zeichesip ο sit ions Steuereinheit nach i'ig,. 8 wird durch die zentrale Steuereinheit 100 über eine Leitung 10Oe (eine der leitungen 100a) eingeleitet j wodurch die angewählten Itei'aen* und Spaltenpositionsregister 301 p.nd 401 entsprechend der Reihen- und Sp.-ilteiapoait ionen eingestellt werden, in die der Laser-Btrah:i bewegt werden soll, ^ie echten Reihen- und Spaltenpositionen werden dann durch die Pestotollvorrichtungen 303 luid 403 in den Registern .102 und 402 emgoatollt»

Gleichzeitig mit dem iiinstellon der Hfclhen- und Spaliianpositionsrogister 301 und 401 auf din gewünschten Reihöu- und Spaltenpositionen steuert die :vjntrale Steuereinheit lOO über eine Leitung 10Of (eine der Leitungen 100a) Monoflops 305 und 405? die ihrerseits üilü-Gliedar 306 langj durchschalten, bis der anfängliche Unterschied zwischen den tataächlicheη und den gewünschten Reihen- und Spalten» poeitionen_; die duroh Difffrenzschaltungen in den Positions* festetellvorrichtungen 304 und 404 festgestellt werden, in Hegietern 307 und 407 eingestellt wird. Vervielfacher und 408 führen 1/10 der anfänglichen Reiher^und Spalten* difforenaen Differensäechaltuivjon 309 und 409 aur Sub* trakrjio« von den dy-twä Diffeionaechaltungea 304 und 404

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festgestellten Differenzen zn. Die Ausgänge der Differenz·» schaltungen 309 und 409 aind somit um 10jS kleiner ale die tatsächlichen Reihen- und Spaltendifferenzen !zwischen den vorhandenen Reihen- und Spaltenpositionen und den gewünschten Reihen- und Spaltenposifcionen. Demzufolge alnd die Aue·- gänga der DifferenasohalbuiigyjOg und 409 PseUdodifferenzsignale» die beim Durchschalten durch entsprechende Übertragungesehaltungen 310 und 410 an die Reihen- und Spalten· motortreiber 24b und 30b (Fig. 7) eine Bewegung dee Laserstrahle in Richtung auf eine Zielposition bewirken, die 10$ vor der gewünschten Position liegt, wie durch die Kurve in Figo 9 veranschaulicht. Die Übertragungsglieder 310 und 410 werden zu Beginn der Positionseinstellung durch die zentrale Steuereinheit 100 über die leitung 100g (eine der leitungen 100a) aufgetastet.

Wenn der Laserstrahl die Pseudozielpoaition er« reicht, erzeugen die Differenzschaltung7jO9 oder 409 ein O-Ausgangssignal und der Reihen- oder Spaltenmotortreiber 24b oder 30b werden abgeschaltet«

Wenn der Laserstrahl die Position» die in den entsprechenden Registern 301 und 401 eingestellt ist, erreicht hat (die Steuerung in der Reihen» und Spaltenrichtung kann parallel verlaufen), erzeugen die Differenzschaltungen 304 und 404 ein "O"-Signal, wodurch Nuildetektortn 311 und 411 angesteuert werden, die ihrerseits die Register 307 und für die anfängliche Reihen- und Spaltendifferenz nullstellen. Demzufolge werden die Ausgangssignale der Vervielfacher und 408 "0". so daß die Ausgänge der Differenzechaltungen 309 und 409 nunmehr die wirklichen Differenzeignale dar· stellen. Daraus ergibt sioh, daß, wenn die gewünschte Position von der einen oder der anderen Koordinatenriohtung in umgekehrter Riohtung (Punkt 908) überlaufen wird, die zugehörige Differenzsohaltung 309 oder 409 wieder ein positives Ausgangssignal erzeugt und der entsprechende Motor« treiber 24b cder 30b kurz eingeschaltet wird, um den Spiegel 24 oder 30 in die gewünschte Position au drehen.

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I)Ie zentrale Steuereinheit 100 wird von der Anlr.iin.fi· cee Laserstrahls innerhalb des Toleranzbereiche der gewünschten Position, wie z.3. durch den Earaich 904 in .!Mg₆ 9 veranschaulicht _t durch ein Signal von den Kulldo· "ookto.r'en 311 und 411 über Leitungen 102c (bestimmte der Leitungen ¹02b) aowio durch die Auesangasignale der Detektoraπ 312 und 4-12 über Leitungen *02d (bestimmte der Leitungen 102b) in Kenntnis gesetzt, wobei letztere dann Signale erzeugen» wenn die Reihen- und Spaltenposition des Laserotrahls innerhalb des Toler&n&bereichs erreicht ist· Infolge der Signale von den Nulldetektoren 311 und 411 und von den Detektoren 312 und 412 leitet die zentrale Steuereinheit 100 die Auf zeiohnu;ig in deJa ausgewählten Ras to.ibe reich und daa Arbeiten dee Zeichengeneratore 104 (Figo 7) ein. Die zentrale Steuereinheit 100 kann die Auf* κβ leimung infolge des ereten Durchgangs des Laserstrahle innerhelb des Toleran3bereicha_} die durch die Detektoren 312 und 412 angezeigt wird_s einleiten« Each Einleitung der Aufzeichnung wird die Zoiohenpoaitionseteuerung 102 dad ure; h abgeschaltet, daß ein von dar zentralen Steuereinheit erzeugtes Signal über Leitungen 100g die tJbertragungßglieder 3''O und 410 abschaltet.

Ein Aufzeic im ungsträger 36 kann mehrere tausend Bildbereioh« 80 der in den Pig« 4 und 5 gezeigten Art enthalten* Es ist somit zweckmäßig, eine schnelle elektrische Leeeanordnung vorauseilen, durch die auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnete Informationen eohnell gefunden und gelegen werden können, so daß eia Zusarncienarbeiten mit oinor elektronl30üen Eeche.natilage sinnvoll wird.

Ein einfaches Auf'Eeichniingsschema ist in Fig* iO goBeigt, in dem jadeβ Zeichen durch eia Godostriohmustor dargeotellt ist, "Dieses besteht aus einem Doppelstrich κum Anzeigen dea Beginns jedes Zeichens und einem Einzelatricli sum Anzeigen den Beglr/is ae.r. ^oichei^eldea. Wird

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der Zeichengenerator 104 auf "Lesen" eingestellt» dann wird die Iaserstrahlintensität unter den Schreibsohwellwert reduziert. Die Fositionsateuerschaltung stellt den Laaerstrahl auf die ^ewünsohto Position ein j in der das Zeichen rasterförraig abgetastet wird. Bei der Aufzeichnungs« anordnung« wo die BiIdbereiche durchsichtig auf einem undurchsichtigen Hintergrund dargestellt sind, wird das durch den Aufzeichnungsträger hindurchgehende Lieht durch die Pro^ektionslinse 67 (Fig* 1) gesammelt und ein Seil davon ron einem strahionteiler 86 la eine Vexvielfacherphotoröhre 90 geworfen« Auf eine in der einschlägigen Technik allgemein bekannte Y/oise verarbeitet eine Zeichenentsehlüose~ !ungeschältung das elektrische Signal von der Photoröhre 90 sowie die Abtastinformation vom Zeichengenerator« Durch eine interne logik kann die Entochlüsselungeschaltung nur solche Signale prüfen, die vom Codestriohmuster 84 erzeugt wurden_s während sie den Rest der SeioJieninformation nicht berücksichtigt. Die Codestriche werden auf Redundanz und Parität geprüfte Die entschlüsselten Zeichen werden dann in einem Zeichenregister gespeichert, das einen !Teil des Zeichen·* generators 104 bildet«

Der Aufzeiohnungsträger

Wie bereits ausgeführt* wird bei einem der geeigneten Aufzeichnungsträger die Aufzeichnung von Informationon in Form von Defornierungan dargestellt« Ein weiterer goeig« neter Auf zeichnungnt rager erciößlicht die Auf Zeichnungen auf Grund unterschiedlicher Ubertragungsverhältnisse vom Hintergrund des Aufzeichnungsträgers, (Unter dem Begriff «über« traguttgsverhältßis eines Bereichs" versteht man das Verhältnis des vom Aufzeichnungsbereich übertragenen Licht«· flusstts su dem auf den Aufzelchngungebereicli auffallenden Lichtfluß). Mit derartigem Aufzeichnungsmaterial tvird die Aufzeichnung von dunklen und auch hellen Aufzeichnungen auf farbigem Hintergrund ermöglicht. Ob dunkel oder hell aufge-Beiohnet wird, wird durch ?5ii'.BtelIung dor Laserstiahlintensität besuisnmt. Geeignete BeFchioht«ngen ffir Aufaeiohnuiigs* träger worden in den folgenden Boievielan angegeben

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-177 A41

Beata.ndtell £S?JEi£&tL

Malachitgrün l·^

Diootylphthalat 1

Allylacetat

Äthanol ' 46$

Diöae Miαοhung v/irö auf einD göoig/iete Unterlage, beispielsweise Mylr.r, aufgebracht;, ου daß a-.loh nach dom *TOQlü.i3n eine 2 /um clicko ruL-.ihi.^htanö ftrgibb* Oie txockenti UsBOiiichtung dieser Iiüauiig absorbiavt V/ellenlängen von 6.,323 S. Pur helle Aufacichnungou iab eine ?'chroibgeschwincligkeifc dos Iiassratrehls von 2,4 m/ieo itiit einov Tat^iujität von ¹I? Milliwatt mit einem auf 2 /um .ColruBsinrt.an Utt'ahl an der Oberflächo den AufsiGiohniiti^Mtra.jQra ^oeignet» Tune V©roindexung der Strahlenintanaitat an der Oberfläche des Auf* zelchrungsträgei'o auf 9 Milliwat-t bol gleicher Abt-ietgenohwindi^keit und PokUßoiöi'Uiiü ijr&jfnigfc eins duxikls Aufzeichnung.

BoBtarjätgil

Kriatallviolf;t"(;--^Qvbßtoff

Cellulosenitrab 5¹^

Dioctylplrbha-lat, 1?'

Amylacetat 47¹^

Äthanol 4ό,596

Dieoe Mischung v/ird ebenfalls auf eine £ Unterlage aufgebracht, 00 daß aich lach dem Trooknen ein® 2 /um dicks j3e schichtung ergibt. Di^so ermöglicht ο ine halle Aufzeichnung mit einer Geaohaindigbsit, von 2,4 Ev/aac mit 24 Milliwatt; mit einem e.uf 2 /um fckuasiertan Strahl an der Oberfläche des Aufzeichnungaträgere. Eine dunkle Aufzeichnung let mit 12 Milliwatt bei gleicher Fakuseiarung und gesohwlndlgkeit

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Claims

• 13 *

Patentansprüche s

Datenaufaeichnungsvorrichtuag axt einem optischen _t gekennzeichnet, duroh einen Modulator (14) säur fmplitudenmodulation eine3 optlachen Strahls durch von auf- ζ uze lohnenden Daten abgeleitete Signale» ein« S-fcrahlposi«- ■'6ionaeinstellvorrichtung (PA₁, 24a; 30, 30a) gum Belogen des optischen Strahls in einer eraten uad einer swaiten Koordinaten! ic htung auf einen Punkt in ei.iem ausgewählten Bare id βίηββ AufzeichnungBtrügero (3δ), in dem der optisch«? Strahl eine optieoh feet«teilbare Veränderung harvorruian kann, und durch eine RairfcererKe übungsvorrichtung (18; 24, 24a)? mit der in dein auagowählten Bereich durch aufainaiiderfolsen·" de Ablenkbewegungon auf dem Auf aeiclinungstrager (36) aeilgn«- förmig Daten aufgezeichnet werden*

2-, Datenauf«eichnungovorrichtung nach Anopruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpositionaeinstellvorrichtung einen ersten und einen zweiten bev/egliohen Spiegel (24» 30) enthält»

3a Datenaufzeiehnungavorriohttng nach Anspruch 1_f

dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpositionooinstellvorriohbung ein Spiegelpolygon (154) anthält, an doaaen Spiegelflächen duroh Bewegungen um 3eine Achse der op* tische Strahl in der ersten Koorclinvtemriohtung abgelenkt wird, und dessen Achoe zur Eraeugunri einer Ablenkung in vier zweiten Koordinatenrichtung verschwenkt werden kann«

4» Datenauf ze ichnungsvorrichtu:ag naoh einem oder

mehreren der vorangehenden Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastererzengungavorrichtung ein rotierendes Spiegelpolygon (18) enthält,

5. Datenaufz«ichnungavorriohtu:ng naoh Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet;, daß dar Modulator (14) mit der

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_ 1 ο „

Rotation.dGa Spießelpolygons (18) durch eine Photozelle (43) nynchronisiert wird, die üo angeordnet iat, daS sie durch den optischen Strahl am Ende jeder Abtastbewegung belichtet wird und einen Synchronieierimpule an einen mit dem Modulator (14) gekoppelten Zeichengenerator (104) liefert.

C>, DatönaufaüiohnungavoiTiohtujQg nach einem oder

mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet üaß die 3ateererzeugung durch Einfügung von Spiegeln {50j fj2, 54) in die Bahn des op'üiacheri Strahle unterbrochen worden kann.

7c Datenaufznichnungsvorrichtung nach einem odar

mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet t daß der optische Strahl eine Aufzeichnung erzeugt, die ein unterschiedliches Übertrt.gungeverhältnie zum Hintergrund des Aufzeichnungsträgers besitzt.

8c Datenaufzeichnungsvorrichtung naoh Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet» daß zur Darstellung von auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnfiten Daten eine Anzeige* vorrichtung vorgesehen ist, die eine Lichtquelle (60) und einen Etrahloneumnierer (66) enthält» und daß der Strahlenaummierer.so in der Bahn dee optischen Strahls angeordnet ist, daS von der !lichtquelle (60) kommendes Lioht in die Bahn dee optischen Strahls reflektiert wird und ebenfalls durch den Aufzeichnungsträger (36) und durch eine Fro;jektionslinae (67) auf einen Bildschirm (68) geworfen wird*

9. Datenaufaeichnungevorrichtung nach einem oder

mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der optieohe Strahl ein© Aufzeichnung in Form einer thermoplastischen Deformieruung auf dem Aufzeichnungsträger (36) erzeugt.

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10c Datenaufsaichnuiigavorrichtung nach Anspruch 9, dad Ui¹Gh -ge keanse ic haet, daß zur Darstellung von auf dam ^ufzeicimungsträgor aufgezeichneten Baten eine Anzeige« vorrichtung vorgesehen ist, die eine Lichtquelle (60), eine Schiitgfelenfle (70) und einen Strahlensumraierei· (66) enthält, und daß der Strahl®astinmierer bo in der Bahn dee optischen Strahls angeordnet ißt, daß er von der licht« quelle (60) komme jiögs Lioht in die Bahn des opt i so he a Strahls reflektiert und boide durch eine Projektionslinse (67) und eine durchsichtige Kaβke (74) mit einer undurohsiohtigen Linie auf dom Bildschirm (68} geworfen werden, wobei die Anordnung eo getroffen ist} caß oine Abbildung des Schlitzes der Schlitzblende (70) auf dqr undurchsichtigen Maske .(74) erzeugt wird, unot daß die auf dem Aufzeiehnungsträger (36) aufgezeichneten Datea durch Irioiitdiffraktion auf dGm Bild« schirm (68) angezeigt werden»

11« Datenaufzeiohnungsvorrichtung naoh einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche? dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpositionaeinatellvorriohtung durch Signale von einer Zelehenpositionsatsuereinheit (102) so gesteuert wird, daß der Strahl zuerst auf eine Peeudoaielposition (907) gelenkt wird, die in jeder Koordinaten·^ richtung um einen.bestimmtοκ Abstand vor der gewählten Position (903) liaßt, und daß der Abstand etwa die Größe des Überschwingtetrageο dea optischen Strahle in der ent* sprechenden Koordinatenrichtung beeitst, und daß die StrahXpoeitionssteuervorriohtuGij (102) erheut wirksam wird, um den optischen Strahl auf die ausgewählte Zielposition in der einen oder anderen der beiden Koordinaten-^ richtungen zu lenken_s wenn sich der optische Strahl in der Nähe der maximalen Über schwingung hinter der Peeudozie Imposition befindet*

12 ο DatenaufzeichnungsvorriclrUiig nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet. daß dit Seicftenpositionaeteuer-

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~ 21 -

einheit (102) folgenden Aufbau besitztt Detektoren (303_r 403) zum Feststellen der tatsächlichen Position des optischen Strahls_y Register (301, 401) zum Speichern der gewünschten Position dee optiaohen "fcrahls, Differenzschaltungen (304, 404) Elina ^zeugen 3 Ines Differenz* Bignalß zwischen den tatsächlichen und den gewünschten Positionen* AnfangsfliffexenEregiater (307, 407) zum Speichern der Werte der Anfangadifferenzen, Vervielfacher schaltungen (308, 408) aum Erzeugen einer Spannung in der Größe eines bestimmten Bruchteils der Anfangadifferenz, Differenzschaltungen (309, 409) zur Bildung einer Differenz zwischen der tatsächlichen Differenz und dem den bestimmten Druehteil darstellenden Ausgangssignal, (wobei die Auagangssignale dor genannten zweiten Diffe·* renzsehaltungen die Strahlpositionseinstellvorrichtung so steuern> daß der Strahl auf eins Pseudozielposition gerichtet wird), und Nulldetektoran (311» 411) aum Feststellen * wann die tatsächliche Differenz zum ersten Mal Null wird undTanschlieSenden Nullstellen der Anfange» differenzregister (307, 407), wodurch die Strahlpositionseinstellvorrichtung den optischen Strahl in die gewünschte Position bringt.

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