DE1900247A1 - Kaskaden-Lichtstrahlablenksystem - Google Patents

Description

Western Electric Company, Incorporated H.J.Soll New York, V.St.A. Kaskaden-Lichtstrahlablenksystem

Die Erfindung betrifft «ine Lichtablenkeinrichtung» Der zunehmende Bedarf an optischer Abtastung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung für Radar, Fernsehen und optische Speicher hat au beträchtlichen Anstrengungen für die Entwicklung το* Liohtstrahlablenkeinriohtungen geführt. Ein grundsättlitfc·· ProkItB beeteht darin, data dar Liehtstrahl so abgtlinkt wird, da·· er leicht abgetastet werden kann. Da die Photonen im Lichtstrahl keine elektrische Ladung, keine «iaaee u*d kein Mtgnetiaahes Moment haben, können «it durch elektrische oder nagnetieohe Felder nicht wie ein Elektronenstrahl leioht abgelenkt werden, ötattdenen wird die Ablenkung typieeberweiee dadurch erzielt, da·» die fort« pilanrungigeachwindigkeit de· Liohtatrahls in eines Uediuak geändert wird.

Somit wird in einer Lichtetrahlablenkeinriehtung der digitalen Ablenkeinrichtung eim elektro-optische« Material verwendet, um die .Polarisationsebene des Lichtstrahls um.90 zu dreheu,¹ wobei die nachfolgende Änderung der dichtung dee Strahls durch ein passives tfollaaton-Prisma oder eine geeignet orientierte doppelbrechende Platte erfolgt, welche die Geschwindigkeit iiines 90 polarisierten Lichtstrahls mehr Rudert als die Geschwindigkeit eines Lichtstrahls, der nicht rolarisiert ist. wenn auch jede Ablenkeinheit, die aus dein elektro-Gj/tiscken jjle^jient und dem Prisma besteht, einen

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einfallenden Strahl nur in einem von zwei auflösbaren Strahlwegen auflösen kann, so gibt es doch für jeden einfallenden Strahl ein anderes Paar Ton Strahlwege*, die ν·η der Afclenk-

einheit ausgehen. Demnach kann eine Ge§a*ta»*ahl τοη η Einheiten, die so angeordnet sind, da·· sie eine lineare Darstellung ergeben, 2ⁿ auflösbare Punkt· auf einer geeigneten Auffangfläche erzeugen und bei geeigneter Synchronisierung dieae 2^a Punkt· afctMt·»*

Bei einer ««tieren **l«il*&ttiokt«l« UO «Ml·!·» 4*1·»·»* • inriohtmng wird Aas eletttreoptiseh* Material wer wendet, ms die eis· ieit· d«i Lient»tr»kla reUtif *** »■*«»·* au reraögern, ee 4··· di· gettMcite Ablenkuaf ttfilttnt» Die A*gahl der aufllebaren Punkte m_t die duroh ein« darartig·linriohtmng gebildet werden klanen, kann einfaek dadnreh wergrVBsert werden, da·· dar Betrag der T«?S§g*rufeg ig der ·Ι«·η Seite de« Lichtstrahls TtrgrVasert wir4» BiM* Ver|fÖBe*r«ni ist jedoch duroh di· Genauigkeit der A%ltM|s»inrieh|ung begrenzt, wie später g«i«igt wird. Dft «ealit «in· «ehr groise Anzahl τοη auillfsbaren Punkten in einee ^blenkvyste» notwendig ist, ist di· analeg· Ablenkeinrichtung eit ikr«r Ter-, . ^v gleiohiweise begrenxten Vergrösserung «Wir KapasitäVfc nicht so praktisch wie die digital« Ablenkeinriohtung mit ihrer ·χ~ ponentiellen Vergröeterung der Kapazität Je Einheit.

Dementsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine neuartige, analoge Ablenkeinrichtung τοη hoher Wirksamkeit zu schaffen.

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Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden dadurch erfüllt, dass zwei oder mehr analoge Ablenkeinrichtungen in Kaskade Angeordnet werden, um ihr Ablenkvermögen zu Tergrössern. Ein Lichtstrahl fällt auf eine Ablenkeinrichtung ein, die den Strahl in einen von U auflösbaren divergierenden Wegen ablenken kann, die jeweils auf eine der M Flächen eines Prisvas auftreffen. Gleichgültig, auf welche Fläche der Strahl auftrifft, das Prisma bricht seinerseits den Strahl in ^Atichtung auf eine zweite Ablenkeinrichtung, wobei wegen der optischen umd geometrischen Form der Anordnung der Winkel zwischen dent Strakl und jedem anderen Strahl vergrössert wird, der das Irisma auf einem anderen Weg durchläuft und auf die zweite Ablenkeinrichtung konvergiert. Die letztere Ablenkeinrichtung lenkt den einfallenden Strahl in einen von N auflösbaren Wegen ab, ven denen einige in den nochmals vergrößerten Winkeln zwischen den M Strahlwegen liegen. Weil für jede« durchlaufendem Weg M eine andere Gruppe von Wegen N verhanden ist, kann ein Strahl auf jeden ve* NM auflösbaren Punkten auf einer geeigneten Auffangfläche abgelenkt werden. Bei geeigneter Synchronisiereng der beiden Ableekelnrichtttagen kann der Strahl auf die NM auflösbare* Punkte abgetastet werden.

es»
us

Nachfolgend wird die Erfindung anhasd der beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen

Pi£. 1 cine schematiεehe darstellung einer Ausführung

c er ->rfindun^; Pi;];. 2 eine achematische iiarstellung einer anderen Aus—

i^;:^:iruag der ^rfindtmgi · BAD 0RlG|f4AL

Pig. 3> 4 und 5 scheinatische Darstellungen von Abänderungen der in Fig.l dargestellten Ausführung·

Es sei nun auf Fig.l eingegangen. Dort ist eine Lichtquelle 11,eine erste Lichtstrahlablenkung 13_f ein mehrflächiges prisma 15, eine zweite Lichtstrahlablenkeinrichtung 18 und eine Auffangfläche 20 dargestellt. Typischerweise ist die Lichtquelle 11 ein Laser. Die Ablenkeinrichtungen 13 und 18 fc sind elektrooptische Prismen oder rotierende Spiegel, während

die Auffangfläche 20 ein -Aufzeichnungsmittel oder ein optischer Speicher ist. Es können auch zahlreiche andere lichtquellen, Ablenkeinrichtungen und Auffangflächen bekannter Art benutzt werden. In jedem Fall sind die Ablenkeinrichtungen und 16 jeweils in der Lage, einen einfallenden Strahl in einen der M auflösbaren Wege abzulenken, das Prisma 15 hat

M getrennte Flächen 16 und die Auffangfläche 20 kann M Lichtpunkte auflösen.

" Wie angegeben, können die Liehtstrahlablenkeinrichtungen 13

und 18 elektrooptische Prismen sein, z.B. das in *ig«3 dargestellte elektrooptische Prisma I3A· Wenn ein Lichtstrahl 12A auf das Prisma I3A auftrifft, wird es in einem der M Wege 14A abgelenkt, wobei der jeweilige Weg von der Spannung abhängt,

die die von der Spannungsquelle 23A an das elektrooptische (O
ο Prisma I3A angelegt ist. Weitere Jäinzelheiten über elektro-CD

^a> optische Prismen können «im allgemeinen leicht der Literatur co

„^ entnommen werden, z.B. F.S.Chen und anderen "Light Modulation to and Beam Deflection with Potassium Tantalate-Niobate Crystals",

απ

Journal of Applied Fhysics, 37, 388 (Januar I966). Sie werden

daher hier nicht angegeben.

BAD ORSGiNAL _₅_

* » fc * U t

Alternativ und vorzugsweise sind die Lichtstrahlablenkeinrichtungen 13 und 18 rotierende Spiegel, z.B. der in i"ig.4 dargestellte Spiegel I3B. Wenn in diesem Fall ein Lichtstrahl 12B auf dem rotierenden Spiegel I3B auffällt, wird er in einem von M //eg,en von 14B abgelenkt, wobei der jeweilige W_eg von der Orientierung des Spiegels abhängt. Wenn der Lichtstrahl durch iieflektion in einem Spiegel anstelle der Brechung in einem I'risma abgelenkt wird, wird selbstverständlich der Strahl auf sich selbst zuriickgeworfen, wodurch gewisse offensichtliche Änderungen der Anordnung der Teile der Fig.l notwendig werden,

I-'ür eine Erklärung der Arbeitsweise der JSrfindung wird wiederum auf i'i^.l hingewiesen. 'Zuerst wird ein Lichtstrahl 12 von der Lichtquelle 11 auf die Ablenkeinrichtung 13 gerichtet, v/o er in einea von V. v/s^en 14 abgelenkt wird. Daa Prisma 15 ist mit der ablenkeinrichtung 13 so ausgerichtet, daso jeder J-ieaer L \lege 14 auf eine der :.: flächen 16 des Priar-ias 15 trifft, ei omit f'illt der Lichtstrahl 12, der auf einen bestimmt en. V/eg· 14 a-tj.velenkt ist, nur auf eine !''lache l6 des ^riamas auf. Bas i-risma ist seinerseits so aufgebaut und angeordnet, dass, ^leicliyllltig auf welche flache der Strahl auftriift, or in eine.) von ^ -.iegen 17 gebrochen wird, die auf uie -ible/ikGinriehtun^; 18 konvergieren, wobei der jeweilige

CD i.e.: 17 von der u'lHche Ib abhLnjt, auf die der Strahl auf— ο

^c°^r triü't. üchliesalich lenkt die ^u lenke inr i clitunr 18 einen

_ öinl"i_llonden .sti'alil in einea vou 1.1 aufltiabaran V/egen 19 zur _». .-Uj.iuii.fj: 1 liehe '-'.:> ab.

5J BAD ORIGINAL

' -6-

* J * J

Bei einen geeigneten Prisma 15 und der riolitigen Anordnung der Teile vergrössert die Brechung durch daa Prisma den Winkel zwischen zwei Strahlen wesentlich, die auf verschiedenen Wegen das Prisma durchlaufen. So sei in ^'ig.l die Wirkung betrachtet, die die Lage des Prisinas 15 auf dem i'/inkel zwischen den Strahlen auf benachbarten ot-rah-lwegen 14 · —17' und 14"-17" hat. Der Tangens des Winkels (K. zwisehen dem IVe g 14' und dem "»'/eg 14" ist das Auf treffen auf das

ψ Prisma 15, annähernd definiert durch den Abstand zwischen den Auftreffpunkten dieser beiden »trahlwege auf das Prisiaa 15, dirigiert durch den abstand zwischen der Ablenkeinrichtung und dew Prisma 15t In gleicher i/eise ist der Tangens des Winkels β zwischen dem 'leg 17' und dem Weg 17" nach dem Austreten aus dem Prisma 15 annähernd definiert durch den Abstand zwischen den A_uftreffpunkten der ^trahlwege 14' und 14", dividiert durch den Abstand zwischen dem Prisma 15 und der Ablenkeinrichtung* 18. Vienn infolgedessen der Abstand zwischen

^ dem Prisma 15 und der Ablenkeinrichtung 18 geringer als der Abstand zwischen der Ablenkeinrichtung 13 und dem prisma 15 ist, dann ist der Viinkel/S zwischen den iitrahlwegen 17' und 17" grosser als der winkel CC zwischen den V/egen 14' und 14".

Für eine möglichst wirksame -^rbeitsweise der -ürfindung soll das ti-fläCiiige Prisma 15 in der .Lage sein, einen solcäen

°' .Vinkel zwischen zwei strahlen auf verschiedenen Stralilwefien CO

^ zu bilden, dass er gemessen in J-eraden oder liogenjeradeu

σ>

— k mal grosser als der "iinkel zwischen den selben Strahlen

**·> auf den Strahlwegen 14 ist. iiis sind derartige irisneii ercn

hätlich, die dreiasig faia vierzig Plü.chen aufweisen und die

-7-BAD ORIGINAL

den Winkel »riechen den auf verschiedenen Wegen durchlau fenden Strahlen vierzig- bis fünfzigfach vergrossern können.

Die Ablenkeinrichtung 18 verwendet diese Vergrösserung des Winkels mit Vorteil, um einen Strahl, der «-uf einem von M

M
Wegen 17 auftrifft, in einem von lösbaren Strahlwegen 19

abzulenken, von denen einige in den nochmals vergrosserten Winkeln liegen, die durch die M Wege 17 definiert sind. Wenn

ι auch die -Ablenkeinrichtung 18 einen einfallenden Strahl nur in U Wege ablenken kann, so gibt es doch eine weitere Gruppe von M Wegen für jeden der U Stralilwege 171 die auf die Ablenkeinrichtung 18 auftreffen. Vienu ferner die Ablenkein— richtungen 13 und 18 jeweils in ö.ev Lage sind, einen einfallenden Strahl in il auflösbare liege abzulenken , und wenn der Winkel zwischen den Strahlen auf den verschiedenen '.Vegen nach dem durchlaufen des Prismas 15 M-f&ch vergrössert wird, dann kann jeder der Strahlwege 19, die von der Ablenkeinrichtung ausgehen, aufgelöst werden. Demnach beträgt die Gesamtanzahl

2
der auflösbaren Wege 19 1>I · Daher beträgt auch die (iesamt— anzahl der auflösbaren Funkte, die auf der Auffangfläche 20

2 aufgezeichnet oder abgetastet werden können, M .

CO
O
CO
OO

to
er»

wenn auch — typischerweise 30 oder vierzig beträgt, so kann doch ein einfaches Beispiel für den i'all 1.1 = 3 für das Verständnis der Erfindung von .vutzeu sein. In diesem Falle kann die Ablenkeinx-ieatung IJ einen einfallenden Strahl in einen von drei .le^eii Id ablenken. *Jas Prisma 13 besitzt drei i'lL.cliea. '-ie -^jlenLcinri chtung LS Jcguii einen einfallenden strahl in einen von drei Jegeii in einer von drei ü-ruppen von

BAD ORIGINAL

Wegen ablenken. Wenn die Ablenkeinrichtung 13 einen einfallenden Strahl in einen W_eg ablenken kann, der um - 1 von der dichtung abweicht, in der der einfallende Strahl sich fortpflanzt, und wenn das Prisma 15 so augebaut und angeordnet ist, dass es den Winkel zwischen den Strahlen auf den verschiedenen Wegen um einen Paktor 3 vergrössern kann, dann beträgt der winkel O^ zwischen den benachbarten Strahl— wegen 14 1 , und der Winkel A zwischen den benachbarten

P Strahlwegeη 17, die auf die Ablenkeinrichtung 18 auftreffen,

3°. ienn ferner die Ablenkeinrichtung 18 der Ablenkeinrichtung 13 gleicht, kann sie ebenfalls einen einfallenden Strahl in einen tf_eg ablenken, der um - 1 von der dichtung abweicht, in der der einfallende Strahl sich fortpflanzte,und die Ablenkeinrichtungen 13 und 18 können zusammen einen einfallenden Strahl 12 in einen von neun verschiedenen Wegen 19 ablenken, wobei der '"inkel JT zwischen den benachbarten Wegen 19 1 beträgt. Infolgedessen beträgt die Gesamtanzahl der auflösbaren

k Punkte, die auf der Auffangfläche 20 aufgezeichnet oder abgetastet werden können, neu.

In i'ig.i? ist eine Alternative zu der in Fig.l dargestellten Ausführung gezeigt, ^iese Ausführung besteht aus ähnlichen Teilen, abgesehen von der Tatsache, dass ein mehrflächiger Spiegel das Prisma 15 der ^ig.l ersetzt, so dass die verschiedenen Strahlwege auf sich selbst zurückgeworfen werden. Die speziellen Teile der *ig.5 sind eine Lichtquelle 111, eine erste Lichtstrahlablenkung 113, ein mehr!lächiger Spiegel 115 mit M Flächen 116, eine zweite Lichtstrahlablenk, einrichtung 118 und eine ,jAuffangf lache 120. hie im Fall der

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Fig.l ist die Lichtquelle 111 typischerweise ein Laser. Die Ablenkeinrichtungen 113 und 118 sind elektrooptische Prismen oder Spiegel, während die Auffangfläche 120 ein Aufzeichnungsmittel oder ein optischer Speicher ist. Für die Anordnung der i'eile in Fig.3 ist es vorzuziehen, daas die Ablenkeinrichtung 118 ein rotierender Spiegel ist, weil ein richtig orientierter Spiegel einfallende Strahlen aus der optischen Achse ablenken kann, die zwischen der Ablenke einrichtung 113 nnd dem Spiegel 115 definiert ist. Ferner ■ ist es erwünscht, dass die Ablenkeinrichtung 118 teilweise durchlässig ist, so dass sie den Lichtstrahl, der von der Ablenkeinrichtung 113 auf den Spiegel 115 gerichtet ist, nicht sperrt. iJiesen Forderungen wird genügt, wenn die Ablenkeinrichtung 118 ein rotierender utrab.le.ufSpalter ist. Andererseits kann der mehrflächige Spiegel 115 so orientiert werden, dass er einfallendes Licht auf einen Punkt reflektiert, der sicli nicht iw Konus der Lichtstrahlen befindet, der vom Reflektor 113 zum Spiegel 115 reicht. In einem derartigen Fall kann die Ablenkeinrichtung 118 entweder ein d^iegel oder ein elektrooptisches Prisma sein.

in ^x'i_o·.!) dargestellte Ausführung arbeitet in gleicher -eii-'e vie die Ausführung in Fi^-, 1. £io wird ein Lichtstrahl 11£ von der Lichtquelle 111 auf die Ablenkeinrichtung 113 gerichtet, wo ei" in einem von iu >/egen 114 abgelenkt wird, jjer r.iehrfliioxiige bpie_;;el 115 iet mit der Ablenkeinrichtung κ«) nu.Sf.-:ef.ίeiltet, dass jeder der h. >v'eji,e 114 auf eine der M i. 1! chen H6 des -Spiegels 115 auf trifft, äö füllt der Licht-

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strahl 112, der in einen 'bestimmten Heg 114 abgelenkt ist, nur auf eine !''lache 116 des Spiegels. Der o'yiegel ist seinerseits so aufgebaut und angeordnet, dass, gleichgültig auf welche !Flache der Strahl auftritt, er in einen der H Wege 117 abgelenkt■wird, die zur Ablenkeinrichtung 118 kovergieren, wobei der jeweilige VV'eg 117 von der Pliiche 11b abhängt, auf den der Strahl auftrifft, »-»cliliesslicli lenkt die Ablenkeinrichtung 118 einen einfallenden Strahl in einen von M auflösbaren hegen 119 auf die Auffangfläche 12Ü ab.

iv'ie bei der Brechung des Je'risma 13 der ^'ig.l vergrössert die iiellexioii durch den Spiegel 113 der i^pig»5 den r/inkel zwischen zwei Strahlen wesentlich, die auf den Spiegel auf verschiedenen Wegen auf treffen, überdies ist der iu-flächige opiegel 113 in der Lage, einen ί/inkel zwischen zwei »strahlen auf verschiedenen otrahlwegen 118 zu bilden, der, gemessen in ü-raden oder Jogengraden M mal grosser als der v/inkel

zwischen denselben strahlen auf den V/egen 114 ist» -uesi- , nach ist die Ablenkeinrichtung 118 in der Lage, einen auf -.-einem der il :/ege 117 einfallenden strahl in einem von M auflösbaren atrahlwegen 119 abzulenken, von denan einige in den nochmals vergrösserten v/inkeln liegen, die durch die ki. i.ege 117 definiert sind. Wie bei der 3?ig*l beträgt die ixe-

saiutanzahl der auflösbaren Wege 119 M . -^aher beträgt die Ire samt anzahl der auflösbaren Punkte ,die auf der Auf fang— fluche 12ö aufgezeichnet oder abgetastet werden können,

BAD ORIGINAL

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine genaue Ablenkung weder durch die Ablenkeinrichtungen 13 oder 18 noch durch die Ablenkeinrichtungen II3 oder 118 erforderlich ist, wie es beim Benutzen einer einzigen Ablenkeinrichtung erforderlich vi äre, die ein strahl in einen von

ο
M" auflösbaren Strahlenwegen ablenken würde. Insbesondere ändert sich die Ablenkgenauigkeit einer Ablenkeinrichtung umgekehrt mit dem Winkel, um den sie einen einfallenden Strahl ablenken kann, wobei dies ein I'aß der Anzahl der auflösbaren Strahlvfege ist, in die der Strahl abgelenkt werden kann. Somit braucht f'^:.r eine Ablenkeinrichtung zum Ablenken eines einfallenden .-trahls in einen von nur K auflösbaren Strahlwegen dieee Srenauijkeit nur besser .Is etwa ein l'eil in 2ΰΙ zu sein. Jedoch muss zum Ablenken einet einfallenden btrahls !

2
in einen von M auflösbaren .Strahlwegen die Genauigkeit \

2 - -¹

besser als ein Teil in 2Lf sein, '.l'enn z.B. IJ = 'yC ißt, er— [ fordert die -iinriclitun.g der Fig.l eine Winfcelnblenkgeiiauig- ;

keit, die etvas besser als 1,5 Prozent .ist, uti einen einfallenden Strahl in einen von dreissi.'· auflösbaren ütrahlivegen in einer von dreissig Gruppen von auflösbaren u'egen abzulenken, Im te.'rensatz dazu erfordexⁿt eine einzige Ablenkein— richtung· zu·¹ Ablenken eines Utrahls in einen von 9CÜ auf lös— baren ve,en eine bessere .Vinkeloblenkgenauigkeit als 0,05

I-rozeiit.

■ ■ ■ -

.ΐϊη zveiter Vorteil der Erfindung oesteht darin, dass jedes elektroo ti^cLe lris;na oder jeder rotierende S^ie^el eine exx-onentielle Ver^rösseruiiii der -Uizahl aei" auflösbaren

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ütrahlivege ergibt. Da ferner die Anzahl der auflösbaren Strahlwege, die je Weg gebildet werden, der auf ein elektro— optisches Prisma oder einen rotierenden Spiegel auftreffen., bis zu dreissig oder vierzig betragen kann, kann eine sehr grosse Anzahl von auslösbaren Strahlwegen mit sehr wenigen Ablenkeinrichtungen erzielt werden. Im Gegensatz dazu, er— fordert die oben angegebene digitale Ablenkeinrichtung zehn Sätze von Folarisafcren und VYollaston-Prismen, um 1024 auflösbare Strahlwege zu bilden.

In i'ig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, die eine qua-

2 2
dratische Anordnung von M χ M auflösbaren Strahlwegen ergibt. Die Teile sind eine Lichtquelle 211, eine erste ablenkeinrichtung 213, eine zweite Lichtablenkeinrichtung 215, ein erstes mehrflächiges Prisma 217, ein zweites mehrflächiges Prisma 220, eine dritte J-dchtablenkeinrichtung 223, eine vierte Lichtäblenkeinrichtung 225 und eine Auffangfläche 227. Wie in "¹Ig. 1 ist die Lichtquelle 211 typischerweise ein Laser. i>ie Ablenkeinrichtungen 213, 215, 223 und sind elektrooptische Prismen oder rotierende Spiegel, während die Auffangflache 227 ein Aufzeichnungsmittel oder ein optischer Speicher ist; die Ablenkeinrichtungen 213, 215, und 225 sind jeweils in der Lage, einen einfallenden Strahl in einen von M auslösbaren Wegen abz-lenken. Die Prismen und 220 haben jeweils M getrennte Flächen 218 und 221, wäh-

4
rend-die-Auf fangfläche- 227 M Lichtpunkte auflösen kann.

Wenn somit ein Lichtstrahl 212 von der Lichtquelle 211 zur Ablenkeinrichtung 213 gerichtet wird, wird er in einen von

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M Y/egen 214 zur Ablenkeinrichtung 215 abgelenkt. Für die weitere Schilderung sei angenommen, dass die ^blenkrichtung der Ablenkeinrichtung 213 die senkrechte Ebene ist, d.h. die Ebene parallel zum Zeichenpapier der ΐ'ΐ£»2. Offensichtlich kann es jedoch auch anders sein. Die Ablenkeinrichtung 215 ist so ausgerichtet, dass ihre AMenkriehtung senkrecht zu derjenigen der Ablenkeinrichtung 213 steht, und zwar in der wagerechteK jJ'taie bei der obigen annähme. Infolgedessen lenkt sie einen einfallenden Strahl Iu einen von U sieben 216 ab, die in einer quadratischen Latrix angeordnet 3ind, deren -leihen aieli in magerecliter dichtung und deren spalten sich in senkrechter -lic^tun^ erstrecken« ../or jeweilige -./eg 216, in den der -^iclifcstraUl i\l',l abgelenkt wird, Ii ^;:i_t t von der Abi-i.ikeinricivfcuii-en ueic-BA' -ils lenkung en i;lj) und ;-^:lf> o.o.

.^e -'Iu treffeu aai atis ^risiaa yi? auf. «/eil jede . i:c:.ie i'.Id ueü tii'iaiüaö .-jl? ty£:ischerweise eine u'iime i'l vcl;e i»t, uie uich ganz «ber das i-risua la .cic'.tuja^ ox'strec^rO, kana aas i-risma 21"/ so ausgerichtet werden, und Lüt es auch, dass jede -„eihe der iuatrix aus ° brahlwegen :.-.u! einer anderen !■'lache auf trifft, -Ci3 I^Jrisiaa 217 ist so .•.uJ''i.Ci3aut "and angeordnet, u;isa es einen einfallenden ütra-il i»i eiiieia vn.i j.i" .e«ea 219 der Matrix bricht, die auf riie iLiile.i^Ti3iiiric"..ituri_o .1'Sj ii.'iivür.-i.creu, >"obei der jeweilige. w'e^' .-.19 voa i-er ^ Irc.e ülö cajViiijt, auf uie der U tr ah L auf trifft, \Luil i'oa .'er Lo.^e, des ^truuls in der i-eiiie des iitruhlv/egea, Ai'i ϊ·α1' -icsex· w'L'Acbe atit treii'eu,

BAD

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'Vie aus ^ί·χ,2 hervorgeht, besteht .die Wirkung des Prismas 217 darin, die Strahlen in den verschiedenen _^.aihen der Strahlwege 216 in eine wagerechte -ieihe von I" Spalten auf der Ablenkeinrichtung 223 konvertieren zu lassen, ferner verwässert bei einem geeigneten irisr.a 217 und der richtigen Anorduung der Seile in Fig,2 die 3recluing durch 'las l'riama den »inkel zwischen zwei ätrahlen wesentlich, die -iaa Prisma

ο :il7 in verschiedenen ^leihen der s atrix aus \.T wegen durch— .

eueren, -Jas ortische I^jrinzip ist genau das "jloicie wie es bei eier -j'rklärung der i'ig.l beschrieben wurde, .!enn der Ab— stand zwischen d.eu .. risma 217 und der ablenkeinrichtung i-23 geringer als der Abstant zwischen der Ablenkeinrichtung 213 and de?d Jrrisma 217 ist, dann ist der ..inkel zv/iscLen jedeju ■u-eihenpatir üer atrahlv/ege 219 grosser als der winkel zwischen dem zugehörigen Λ-eihenpaar der Jtralilwege 215, die auf dein ■ jr'risraEi 217 auf treffen. Ferner können Prismen wie das in i'iy.l verwendete, in Fi^j,2 dazu benutzt τ/erdei¹., ilen ./inkel dreisaig- bis vierzignal zu vergi'b'sseru.

/or tieiu Auftreffen der Ablenkeinrichtung 223 trifft die iuatrix auu den strahlen 219 jedoch auf dem .--'riama 22o auf, vas irisma SL:t /leicht dem Prisma 217, doch i"s"t es so cmsgei'ichtet, dass seine Flächen 221 senkrecht zu ctar Fläche 218 des Prismas 217 stehen. J>aa Prisma 22Ü ist so aufgebaut und angeordnet, ilasa es einen .einfallenden strahl in einen· von ■■

Λ Vvegen 222 einer iiiatrix bricht, die auf die Ablenkeinrichtung 223 konvertieren, wobei der jeweilige .-.eg '-- von der Fläche 221 abhdugt, auf die der dtru.nl auf traf, und von der

914,836^12 5 8 , ., ,- ^BA°

y t t

Lage des Strahls in der Spalte aus Strahlwegen, die auf diese Fläche auftreffen.

Wie sich aus l^rig,,2 ergibt, besteht die ,/ir.kung des Prismas 220 darin, die ütrahlen iu den verschiedenen tipalten der katrix aus den btrahlwegen 219 in eine senkrechte spalte auf der Ablenkezurichtung 225 konvergieren zu lassen, wieder verwässert bei einem geeigneten Prisma 22u und der richtigen Anordnung der 'feile die "Jrechuiiv durch das I-risma den Winkel zwischen zwei strahlen wesentlich, die das j.^Jrisma 220 in verschiedenen galten der natrix aus Ii .,egen durchqueren, „ier muss jeiloch ucr Abstand zwii-elien dein -risnip, £2C und der Ä-blenkeinrichtuii;j 225 kleiner Ie; der -iä>i3t;<nd zvischen der ü.blenkeinrichturifc. 215 U-nd dem i-rispa 2£„ sein, damit der «inlcel zwischen je dein j aar von Spalten der ütrahlwege ;ϊ!Γ«^: yröüser als dtr -.inliel zvriKchen dei;¹ zugehörigen lacr λ^γο.ι ^palteu der ^e ^19 ist, die auf das l^;risma 220 auf treffen.

ΐ" die I-!i:irix aus ctrahlv/egen 222 auf der-Ablenkeiiiric ls2J aultrifft, konA^er^iert sie zu einer einzigen -'veihe von M uralten au:¹ «.-.er Ablenkeinrichtung 22J, Die Ablenkeinrichtung :i:--'j leu!·., einen, einfallen otraLl in senkrechter ^i in einen vom '.. .ie^en £'.24 zur -iblenkeinrichtung 22jj ab, wobei

2 je\¥eils eine aut'.ere ürun-e von .. liejen für jeden der Ii Strahl.:e_; ο -'■ 2 auf der Ablenkeinrichtung 22j "auftrifft, iciva die -i.jleu^einrielituiuen .-1J-_f i-1^ und 22j jeiveils in der Lage sind, üi-ie:t eini';. 11 enden jtrohl in einen von I auflösbaren

α·;2ΐ:1ίΐ

an α

cuf ver ;c.:i3üeueu .l

u ·. a:-- /inkel zv.'ischen den btraalen in derselben J/-alte der .uatrix aus

909836/1258 BAD ORIGINAL

-j ύ-

den Strahlwegen 2l6 nach Durchlaufen des Prismas 217 M-fach» vergrössert wird, dann kann jeder der Strahlwege 224, die aus der Ablenkeinrichtung 223 austreten, aufgelöst werden.

Demnach beträgt die Gresamtanzahl der auflösbaren Wege 224

3 2

M , angeordnet in einer Matrix aus M Spalten und M Reihen.

Wie oben erklärt wurde, besteht die Wirkung des Prismas 220 ■■ darin, dass die Strahlen in den verschiedenen Spalten der B^: Matrix der Strahlwege konvergieren. Diese Wirkung wird selbstverständlich durch die senkrechte Ablenkeinrichtung.223 nicht geändert. Infolgedessen bilden die Strahlwege 224 auf der

2 Ablenkeinrichtung 225 eine einzige Spalte mit M Reihen.

Die Ablenkeinrichtung 225 lenkt ihrerseits einen einfallenden Strähl in wagerechter dichtung in einen von M Wegen 226 auf

die Auffangfläche 227 ab, wobei für jeden der M Strahlwege 224,die auf die Ablenkeinrichtung 225 auftreffen, eine jtndere Gruppe von M Wegen vorhanden ist. Wenn somit die Ablenkeinrichtungen 213, 215, 223 und 225 gleich sind, wenn W ferner die Priemen 217 und 22o gleich sind, und wenn der Winkel zwischen den Strahlen auf den verschiedenen Wegen in derselben Beihe der Matrix aus den Strahlwegen 2Ij? nach Durchqueren des Prismas 220 M-fach vergrössert wird, dann kann jeder Strahlwege 226, die aus der Ablenkeinrichtung 218;,,, austreten, aufgelöst werden» D_eatnach beträgt die Gesatatanaahl der auflösbaren Wege 226 U , abgeordnet in einer Matrix H² ι M², Daher beträft die GesamtanzahJ. der auflösbaren Punkte, die auf der Auff«ngflache 227 aufgezeichnet

; , oder abgetastet werden können, M . Die Übersichtlichkeit erfordert, daes nur einige der M Wege 226 in ¹Ig,2 gezeigt

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werden. Jedoch ist verständlich, dass die Ablenkeinrichtung

4
225 M Strahlwege erzeugt*

Ein einfaches Beispiel mit M « 3 kann "beim Verständnis dieser Ausführung von Nutzen sein» In diesem ialle kann die Ablenkeinrichtung 213 einen einfallenden Strahl in einen von· drei Wegen 214 ablenken» Die Ablenkeinrichtung 215 kann einen einfallenden Strahl wagerecht in einen von drei Wegen in einer von drei Gruppen νοη Wegen ablenken* Das frisaia 21? hat drei wagerscht angeordnete Flächen 218, während das Prisma 220 drei senkrecht angeordnete flächen 221 hat« Die Ablenkein-» tficlitung 223 kann einen einfallenden* strahl senkrecht in einen von drei #egen in einef von neun Gruppe» iron Wegen ablenken* itie Ab lenkeinrichtung 225 kann einen einfallenden Strahl wagereciit in einen von drei fliegen in einen? von ai von Wegen ablenken»

die iblenkeinrichtung 213 einen einfallenden Strahl senk recht*in einen 'Weg ablenken kann, der um - 1 GFäd von des?

abweicht, in der der einfallende Strahl fortschi?eitet₍ und wenn das irisma 217 so aufgebaut und angeordnet ist} dass ös den winkel zwischen den Strahlen auf verschiedenen ättahl»- wegen. uia einen Faktor 3 vergrb'ssern kannj dann beträgt döi? v/inkelÖC zv/iachen benachbarten Stiiahlwegen 214 1 , wEhiettd der "'infcel A szwiaohen benaöhbaiiten Btiahlwegen 2Ö2 in der« aölbon äxmlte 3° beträgt. Wenn die Ablenkeinriöhtung 215 einta einfallenden Strahl wageiecht auf einen Weg ablenken kann» *4* fk

um *>-1 von der Dichtung abweiehtj in der der einfallönde -.itrahl iertäöhreitetj und wemi das friaina 220 so aufgebaut .._:

9Οββ3Β/12!« ^^Dmi&m- -ie.

und angeordnet ist, dass es den Winkel zwischen den Strahlen auf verschiedenen Strahlwegen in derselben Reihe "tun einen Faktor 3 vergiöasern kann, dann beträgt der Winkel V~ zwischen benachbarten Strahlwegen 216 in derselben Eeihe 1 , und der Winkel Cl zwischen benachbarten Strahlwegen 224 in derselben iieihe 3 * Wenn überdies die Ablenkeinrichtung 223 der Ablenkeinrichtung 213 gleicht, kann sie ebenfalls einen einfallenden Strahl senkrecht in einen Weg ablenken, der um - 1 von der Richtung abweicht, in der der einfallende Strahl fortschritt* Die Ablenkeinrichtungen 213 und 223 können dann zusammen einen einfallenden Strahl 212 in eine von neun verschiedenen iteihen ablenken, wobei der Winkel £ zwischen benachbarten Reihen 1 bettffigt» Wenn die Ablenkeinrichtung 225 der Ablenkeinrichtung 215 gleicht, dann kann sie ebenfalls einen einfallenden otfähl in einen Weg ablenken, der um - 1 von der Richtung abweicht, in der der einfallende Strahl fortsöhritt. Die Ablenkeinrich"* tungen 215 und 223 können daher gemeinsam einen einfallenden Strahl in eine von neun verschiedenen ^öjpaltett ablenken, wobei der Winkel ξ zwischen benachbarten Spalten 1 beträgt* Infolgedessen ist die Gesamtanzahl von auslösbaren Punktea, die auf der Auffangfläche 22? aufgezeichnet öder abgezaiöhnet werden können, einundachtzig»

Dieses System kann so erweitert werden, dass es noch eine grosser^ Anzahl von Ablenkeinrichtungen und Prismen umfasst, jedoch mit abnehmender Wirksamkeit» iiibenso ist zwar die Anordnung de*? optischen Einrichtungen in ^ig.S vörzuzieheaj doöh isisie nur ein Beispiel für die Anordnung, die vor» BAD ORlGfHAL wendet werden kann, um eine Matrix M χ M aus auflösbaren 909836/1218

Sirahlwegen hervorzubringen» Z.B. kann bei abnehmender Wirksamkeit des Systems die Ablenkeinrichtung 215 der ^ig.2 von der Stelle, an der sie reohts von der Ablenkeinrichtung 213 dargestellt ist, in eine Stelle rechte von der Ablenkeinrichtung 223 versetzt werden. Selbstverständlich müssten geeignete Änderungen in der Lage des Prismas 220 der Ablenkeinrichtung 225 und der Auffangfläche 227 vorgenommen werden.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahls, wenigstens bestehend aus einer Lichtstrahleinrichtung, die einen einfallenden Lichtstrahl in einen einer Vielzahl von ütraklwegeii ablenkt,

gekennzeichnet durch ein erstes und ein zweites Lichtstrahl- _ ablenkinittel (13 und 18), die jeweils einen einfallenden

Strahl in einen einer Vielzahl von Strahlwegen (14 und 19) ablenkt, und ein drittes Lichtstrahlablenkmittel (15), das * zwischen dem ersten und dein zweiten Ablenkmittel (13 und 18) angeordnet ist, und zwar näher dem zweiten (18) als dem ersten (l3) und in einer Vielzahl von Strahlwegen (l4) vom ersten Strahlablenkmittel (l3), wobei das dritte Ab— lenkmittel (l5) Lichtstrahlen,- die auf das dritte Ablenklaittel (l5) von dem ersten Ablenkmittel (l3) abgelenkt sind, auf das zweite Ablenkmittel (l8) konvergieren lässt, so

P dass der Winkel zwischen den beiden Strahlen auf den ver

schiedenen Strahlwegen vergrössert wird.

2. Einrichtung nach -"-nspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Licbtablenkuiittel rotierende Spiegel sind, und dass das dritte l ein mehrflüchiges —risina ist.

3. JJinriclttiuif. na el: Anspruch 2, ._.-_......

dadurch nasii^.'cichnet,, Anns jetler ο iajel einen einfi Ui f*-in<ja. νου. ]ϊί αιι,ί lösbaren ..liver aereiiceu ^tx'a.a

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ablenkt,

das Prisma l± Flächen Hat, wobei jeder der M Strahlwege vom ersten Spiegel auf eine andere der M Flächen des Prisinas auf tr if ft, die Brechung des Prismas den ^inkel in Graden zwischen den Strahlen in den verschiedenen Strahlwegen etwa ü-faeh vergrössert.

4. Einrichtung nach -Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass einige der M auflösbaren ätrahlwege,in die der zweite Spiegel jeden einfallenden Strahl ablenkt, in den vergrösserten i/inkeln liegen, die durch die M ätrahlwege vora Prisma definiert sind.

5. iiinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasa das erste und das zweite Lichtstrahlablenkmittel rotierende Spiegel sind, und dass das dritte -"ichtstrahlablenkmittel ein raehrflächiger Spiegel ist.

ü, Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Lichtstrahlablenkmittel, die so angeordnet sind, dass das erste und das dritte ^blenkmittel jeweils einen einfallenden Strahl in im wesentlichen derselben ersten "iehtung in einen einer Vielzahl von Strahlwegen ablenken, und das zweite, und das vierte Ablenkinittel jeweils einen einfallenden Strahl in im wesentlichen derselben zweiten ^iclitung senkrecht zur ersten ^xiichtung in einen einer Vielzahl von Strahlwegen

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ablenken, . BAD ORIGINAL -3-

9 W

wobei eine Vielzahl von Strahlwegen vom ersten Ablenk— mittel auf das zweite Ablenkinittel auftrifft, wobei ferner ein fünftes und ein sechtes Lichtabienk<* mittel zwischen dem zweiten und dem dritten Ablenkmittel liegt, und zwar das fünfte Mittel näher dem dritten als dem ersten und ein einer Vielzahl von Strahlwegen von dem ersten Ablenkniittel, und das sechste Mittel näher dem vierten als dem zweiten und in einer Vielzahl von Strahl— wegen von des zraiten Ablenkmittel, wobei"weiterhin das fünfte Ablenkmittel Lichtstrahlen, die auf das fünfte Ableixkaittel von dem ersten Ablenknittel abgelenkt sind, auf das dritte Ablenkmittel konvergieren -" lassen, so dass der Winkel zwischen wenigstens zwei Strahlen auf verschiedenen Strahlwegen durch das fünfte Ablenkmittel vergrössert wird, > ' und wobei schliesslich das sechste Ablenkuittel Lichtstrahlen, die auf das sechste Ablenkmittel in zwei oder mehr liegen von dem zweiten Ablenkmittel abgelenkt wurden, auf das vierte Ablenkaittel konvergieren lässt, so dass der i'/inkel zwischen wenigstens zyei Strahlen auf verschiedenen ötrahlwegen durch das sechste Ablenkmittel vergrössert wird.

7. Einrichtung nach -Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass das erste, das zweite und das vierte Lichtablenkmittel rotierende Spiegel sind , und dass das fünfte und das sechste iiichtablenkmittel mehr— f1äohige Prismen sind,

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«1 · 11

f r r t « *

8. Einrichtung nach -ii-nspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Spiegel einen einfallenden Strahl in einen von Il auflösbaren divergierenden Strahlen al)lenkt, wobei

2 der erste und der zweite Spiegel insgesamt H auflösbare Strahltinte hervorbringt, die in einer Matrix M χ Ii angeordnet sind,

jedes Prisma Ii Flächen hat, v/obei die Piachen eines Prismas mit den LI verschiedenen Spalten der liatrix Ii χ M aus Strahlwegen ausgerichtet sind, so dass jede der M verschiedenen Spalten auf einer anderen der II Flächen des Prismas auf— trifft und die Flächen des anderen jfrismas mit den L-I verschiedenen ileihen der «iatrix :» χ Ii. aus Strahlwegen so ausgerichtet sind, dass jede der i\i verschiedenen -ieihen auf einer anderen der II Flächen dieses Prismas auftrifft, die brechung des einen l-risiuaa den rfinkel in Graden zwischen den Strahlen auf verschiedenen Spalten aus Ütrahlwegen annähernd uiii das ..—fache vergröösert und die ürecbung des anderen l^Jriönas deu Vtinkel iu Graden zwischen, den Strahlen auf verschiedenen .ieihen aus otrahlwegen annähernd um das .t—fache vcr.vrössert.

liiiri cuiiiii nach -"-us^ruch 8,

dadurc; e.\c-:mzeiehnet, dnss einige der Ii auslüsbareii otrahl- -.ve.'re, i.: '^;ic der dritte und eier vierte Spiegel jeden ein-. Aiii ι (,:·;".(· - . rahl able-I¹^t, i:·. den verbesserten 'Vinlreln

'.ic c>, - ^;e L 1 ύ .

die .j.altei. jad de j-eihen der ".a

'-s'-e.·! von de.', oeiden ^'riHraeii üefiniert

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