DE2004243B2

DE2004243B2 - Einrichtung zur Erzeugung eines Musters, Zeichens oder Bildes

Info

Publication number: DE2004243B2
Application number: DE2004243A
Authority: DE
Inventors: Donald Richard Morris Township Herriott; Kenneth Maxwell Bernardsville Poole; Alfred Plainfield Zacharias
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1969-02-04
Filing date: 1970-01-30
Publication date: 1973-09-20
Also published as: GB1259588A; US3573849A; CH518598A; FR2031275A5; IE33965L; ES376372A1; IE33965B1; DE2004243A1; BE745399A; JPS5324791B1; DE2004243C3; SE364784B; JPS515539B1; NL7001270A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung eines Musters, Zeichens oder Bildes, mit einer einen Schreibstrahl erzeugenden Lichtquelle zum Belichten vorgegebener Zonen eines lichtempfindlichen Mediums, einem optischen Modulator, der auf Signale anspricht, die dem der Intensitätsmodulation des Schreibstrahls zugrunde liegenden Muster, Zeichen oder Bild entsprechen, und mit einer Strahl-Ablenkeinrichtung, welche ein überstreichen des lichtempfindlichen Mediums durch den Schreibstrahl bewirkt, mehrere um eine Achse drehbar angeordnete reflektierende Oberflächen und einen die reflktierenden Oberflächen um die Achse mit konstanter Winkelgeschwindigkeit antreibenden Motor aufweist.

Die Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen erfordert die wiederholte Projektion von Licht durch verschiedene Masken auf eine Halbleiterscheibe, die mit einer lichtempfindlichen Schicht überzogen ist. Nach jeder Belichtung und geeigneten Entwicklung bildet dann die Schicht selbst eine Maske, die eine selektive Bearbeitung der Scheibe, z. B. durch Ätzen oder Diffusion, erlaubt.

Das photolithographische Maskenbild kann vor einem Zeichner vorbereitet und dann photographiscl auf eine Größe verkleinert werden, die der tatsäch Hch herzustellenden Maske entspricht. Bei kompli zierten Maskenbildern und engen Toleranzen ist ihn Erstellung schwierig und aufwendig, zumal kompli zierte photographische Verkleinerungseinrichtungei erforderlich sind, um die gewünschte Maske herzu stellen.

η* nhotlithographische Masken in der Regel aus hläieen und üchtundurchlässigen Zonen n Solgt die Erzeugung eines Musters auf lichtempfindlichen Medium semäß einer be- Sode durch Intensitätsmodulation des efbstSs entsprechend digitalen Information^, durch einen Zug von gespeicherten elektrischen t öS Bits, ^gdiejeweüs aufeinanderfolgende auf einem Maskenbild darstellen. Diese Sd entweder lichtdurchlässig oder -unje nachdem ob ein Impuls bzw. ein Bit 1 £2 Öde! nicht Die gespeicherte Information S ^zur Steuerung irgendeiner Art von Faksimilezur Wiedergabe eines gewünschten ^enutzt werden. Nach Spekhcung Da bei Einrichtungen der erfindungsgemäßen^ Art ein von einem Drehspiegel abgelenkter ScnreiDstrani ein ebenes, lichtempfindliches Medium zur Büdaufzeicnnung überstreichen soll, sind ^böOn.^de?; ™£Γ nahmen erforderlich, um die ^«i»J« des Schreibstrahls auf dem ebenen, ^p chen Medium möglichst konstant tu .machen Zur Konstanterhaltung der Linear*"*"*££»< ** Schreibstrahls beim überstreichen eines ebenen _A«ä » Zeichnungsmediums erschien es ^rno^ndig ak Strahl-Ablenkeinrichtung eine **™™& & krümmte Spiegeloberfläche zu verwende^deren Krümmungsmittelpunkt auf der Drenacnse aes y geh liegt.
Der Erfindung liegt die

eine

Moduation eines abtastenden Elektronenstrahls, _n 8«P«che^ elditnsch» tafo^uoj« ^

*T.\. A^ h-rVömmli-hen Fernseh wiedergabe. Muster, Zeichen oder Bilder mn ^nuuc' _de„

^-;;;:uchungenaben jedoch gezeigt, daß derer auf dem l.chtempfindl.chen Medium cuuig. ,erden

üge bekannte Methoden nicht in der Lage sind, die können.

hohe Auflösung und Genauigkeit zu liefern. d:o zur Zu diesem

Wiedergabe der außerordentlich feinen Einzelheiten ,5 £^ag^daB von Mistern oder Bildern gewisser photohthograph,- der SJj* vorge-

htug eine in _zwiJ_{hen den}

Oberflächen

It 1251

3=

von einer stationären LichtqueUe kommender Lichtstrahl an einem umlaufenden Spiegel abgelenkt und auf einen Aufzeichnungsträger geworfen wird Vvenn ein Loch an der Licht-Auffallstelle des Aufecichnungsträgers vorhanden ist, tritt der Strahl durch aas Locn und fällt auf einen gekrümmten Spiegel, der hinter dem Aufzeichnungsträger angeordnet ist Der vom Spiegel durch dasselbe Loch reflektierte Strahl wird auf den umlaufenden Spiegel zurückgeworfen und auf eine stationäre Photodiode reflektiert und

u ^

der optischen

_3S ist

Tt U_SA,Patentschrift2604534 ist ferner eine Einrichtung zum Steuern der Abtastgenauigkeit einer Kathodenstrahlröhre bekannt, bei der das in de Röhre erzeugte Raster von ^nem Lmsensy.tcm auf eine mit einem Muster versehene Kodep atte fokussiert und durch die Platte auf einen Photodetektor eeworfen wird. Von dem Photodetektor wird em Korrektursignal erzeugt, mit dem das Ablenksystem der Röhre beemflußt wird.

Ein optisches Hochgeschwindigkeits- und Hochintensitätsaufzeichnungssystem, das im Prinzip der Einrichtung der eingangs angegebenen,Art entspricht, ist aus der USA.-Patentschnft 3 154 371 be-X JAS

_{anordnung ist}, daß ^ _ebene

^^^ oberfläche ausgebildet

ist und J» d_ie Ubert _{nanordnung angeor}d-

zu opüsdien Achse _{erfindungsgemäß berne}s_Senen net >st M.t _tischen Linsenanordnung wird

™^dj;g°^hwindigkeit des Schreibstrahls auf dem ^α^"^_βη 4_{dium im} wesentlichen kon-40 hchumgnd.chm_{lichtempfindliche} Medium die an-

ren

45

5°

^ ein aus mehre_zusammengesetzter Spiegel Erzielung der erfordernFiachensegmente genau symme_hmend engeren Toleranten erho-Herstellung vieleckiger Spie_ine Stellung-technisch einfache ^^ Weiterbildung der Erfindung dalih gekennzeichnet, daß jede der .reflektierende" £^urc^f^eK _{aus dnem} Dachkantprisma mit zwei ^emaejen _verlaufenden reflektierenden

rech wmklig zue _Dachkantpnsmakann geOberflächen d _{so da}ß bei Herstellungsfeh-

_sform

_M _f

mpfindlichen Films ist bei dem bekannten Syiem notwendig, um die geometrischen Verzeming«. des Schreibstrahls zu korngieren fur die die Drchbc

Mcd.urns '" ^e vorgesehen. Dabei ist vor-

nmg « Sehr ^^^^^ zum Entw.cke η eines

g ^^^^^ zum Entw.cke η e

zugswe^ _{m zwischen} dem Istwert und

aufwendig.

Interferometer entwickelten Korrektursignal in einer richtung 11 auf einem geeigneten Speichermedium,

solchen Richtung ablenkt, daß die Regelabweichung wie einen Magnetband gespeichert ist. Das zu erzeu-

kompensiert wird. gende Bild besteht nur aus lichtdurchlässigen und

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung nicht lichtdurchlässigen Zonen, es kann daher durch

wird vorgeschlagen, daß zum Erzeugen eines Kodier- 5 digitale Daten dargestellt werden. Zum Beispiel stellt

Strahls aus der Strahlung der Lichtquelle ein Strahl- ein positiver Spannungsimpuls oder ein Bit »1« einen

aufteiler vorgesehen ist, daß die reflektierenden wiederzugebenden lichtdurchlässigen Punkt dar,

Oberflächen so angeordnet sind, daß sie eine syn- während ein Bit »0« oder das NichtVorhandensein

chrone Bewegung des Schreibstrahls und des Kodier- eines Impulses einen lichtundurchlässigen Punkt dar- I

Strahls hervorrufen, daß eine aus dem Kodierstrahl io stellt. Die Bilderzeugung erfolgt auf einem lichtun- j

bei dessen Bewegung ein Synchronisiersignal beein- empfindlichen Medium, im beschriebenen Ausfüh-

flussende Kodeplatte und eine auf das Synchronisier- rungsbeispiel einer photographischen Platte 12, die

signal ansprechende Steuerschaltung vorgesehen dem von einem Laser 13 erzeugten Licht ausgesetzt

sind, welche den optischen Modulator steuert. Der wird. Ein Strahlenaufteiler 15 teilt das Licht des La-

Lichtstrahl .vird dabei in zwei Komponenten aufge- 15 sers in einen Schreibstrahl 16 und einen Kodierstrahl

teilt, nämlich den Schreibstrahl, der die gewünschte 17, die beide durch eine optische Linsenanordnung

Information auf dein lichtempfindlichen Medium. 18 auf eine drehbare vieleckige Strahl-Ablenkein-

aufbringt und einen Kodierstrahl, der die Modulation richtung 19 gerichtet werden, die aus einer Vielzahl

des Schreibstrahls mit der Lage des Schreibstrahls von reflektierenden Oberflächen 20 besteht,

synchronisiert. Die das Synchronisiersignal beeinflus- 20 Eine Steuerschaltung 22 bewirkt eine periodische

sende Kodeplatte besteht vorzugsweise aus einer Übertragung der elektronischen Daten von der

Vielzahl von abwechselnd angeordneten lichtdurch- Speichereinrichtung 11 zu einem optischen Modula-

lässigen und lichtundurchlässigen, vom Kodierstrahl tor 23, in dem eine Intensitätsmodulation des

abgetasteten Zonen, und ein Photodetektor ist so an- Schreibstrahls 16 erfolgt. Da die modulierende Infor-

geordnet, daß er die durch die Kodeplatte durchge- as mation digital ist, kann sie einfach dazu benutzt wer-

lassene Kodierstrahlenergie zur Erzeugung eines Syn- den, den Strahl ein- und auszuschalten. Zum Beispiel

chronisiersignals bestimmt. kann ein Bit »1« bewirken, daß der Schreibstrahl ge-

Die Schreib- und Kodierstrahlen haben zweckmä- sperrt wird, während ein Bit »0« zuläßt, daß der

ßigerweise kreisförmigen Querschnitt. Es hat sich je- Schreibstrahl ohne Hindernis über den Modulator 23

doch gezeigt, daß bei hohen Anforderungen an die 30 übertragen wird.

Auflösung häufig eine Schwierigkeit darin besteht, Die drehbar angeordnete Strahl-Ablenkeinrichtung die Kodeplatte ausreichend frei von Fehlern herzu- 19 wird durch einen elektrischen Motor 25 angetriestellcn, da die Breiten der lichtundurchlässigen und ben, wobei dem Schreib- und dem Kodierstrahl auflichtdurchlässigen Zonen notwendigerweise klein einanderfolgende Spiegelflächen 20 ausgesetzt wersind. Jedoch wurde festgestellt, daß der ungünstige 35 den. Da sich jede Spiegelfläche um eine Drehachse Einfluß derartiger Kodeplattenfehler im wesentlichen dreht, ändert sich der Reflexionswinkel des Kodierdadurch beseitigt werden kann, daß eine dem Ko- und des Schreibstrahls konstant, wobei bewirkt wird, dierstrahl eine streifenförmige Querschnittsform ge- daß die reflektierten Strahlen um einen vorbestimmbende Linse vorgesehen ist und daß die abwechselnd ten Winkel abgelenkt werden, bis eine nachfolgende lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Zonen 40 Spiegelfläche den Lichtstrahlen ausgesetzt wird. Der der Kodeplatte streifenförmig ausgebildet sind, wobei Schreibstrahl 16 wird durch einen Schlitz 26 in einer die Streifen-Längsrichtungen parallel zu der längeren Maske 27 derart auf die photographische Platte 12 Querschnittsabmessung des Kodierstrahls verlaufen. gerichtet, daß er die photographische Platte perio-

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der diseh überstreicht. Der Kodierstrahl 17 wird anderer-

Zeichnungen beschrieben. Es zeigt 45 seits durch einen Spiegel 29 aufgefangen, der ihn auf

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Aus- einen Photodetektor 30 richtet,

führungsbeispiels der Erfindung, Ein Schrittmotor 31 bewegt die photographische

F i g. 2 eine graphische Darstellung der auf den Platte 12 periodisch relativ zum Schreibstrahl 16.

Photodetektor der F i g. 1 auffallenden Lichtintensi- Der Motor 31 wird vorzugsweise durch ein Signal

tat, abhängig von der Zeit, 50 von der Steuerschaltung 22 betätigt. Das heißt, nach-

F i g. 3 eine schematische Darstellung der opti- dem diejenige Informationsmenge, die zur Modulaschen Linsenanordnung der F i g. 1, tion des Lichtstrahls während eines einzigen Durch-

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Teils laufs erforderlich ist. durch die Steuerschaltung zum einer Kodeplatte, die bei der Einrichtung der F i g. 1 optischen Modulator 23 übertragen ist, wird die Abverwendet werden kann, 55 tastung beendet und ein Signal zum Motor 31 gege-

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines Inter- ben. das bewirkt, daß eine Führungsschraube 32 so

ferometer-Servomechanismus, das bei der Einrieb- gedreht wird, daß ein Tisch 33, der die photographi-

tung der F i g. 1 verwendet werden kann. sehe Platte 12 trägt, in eine Position weiterbewegt

Fig.6 und7 schematische Darstellungen einer wird, in der sie beim nachfolgenden Durchlauf des Dachkantprismenanordnung, die an Stelle der ebe- 60 Schreibstrahls von letzterem überstrichen wird. Eine

nen Spiegelflächen der Einrichtung der Fig. 1 ver- geeignete Einrichtung hält die Maske 27 in einer sol-

wendet werden kann, und chen Lage, daß der Schreibschlitz 26 stets vom

Fi g. 8 eine graphische Darstellung eines typischen Schreibstrahl ausgeleuchtet wird. Teils des digitalen Ausgangssignals des Rechners der Im Betrieb werden serienmäßig gespeicherte Daten Fig. 1. 65 für die Intensitätsmodulation des Schreibstrshis 16 Die F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung beim einmaligen Überstreichen des lichtempfindli-

einer Einrichtung zur Erzeugung eines Bildes, das in chen Mediums zum optischen Modulator 23 geleitet.

Form von elektrischen Daten durch eine Speicherein- Nach Durchlauf des Schreibstrahls wird der Motor

31 betätigt, um die photographische Platte weiterzubewegen, wobei ein neuer Informationszug zum Modulator übertragen wird, wer.n der Schreibstrahl den nachfolgenden Durchlauf aufnimmt. Es ist selbstverständlich wichtig, daß die der Intensitätsmodulation des Schreibstrahls zugrunde liegende Information mit dem Schreibstrahldurchlaufstrahl synchronisiert ist, nicht nur um sicherzustellen, daß die Modulation zu Beginn jedes Durchlaufs anfängt, sondern auch um sicherzustellen, daß jedes Informationsbit den Schreibstrahl während des richtigen Teils der Schreibstrahlbewegung moduliert. Dies ist notwendig, weil unter anderem ungewollte Geschwindigkeitsänderungen der sich drehenden Strahl-Ablenkeinrichtung 19 bei einem System hoher Auflösung unzulässig groß werden können.

Der Zweck des Kodierstrahls besteht darin, den richtigen Synchronismus zwischen der Schreibstrahlrnodulation und der Schreibstrahlbewegung aufrechtzuerhalten, so daß jedes Informationsbit den Schreibstrahl in genau dem richtigen Zeitpunkt bezogen auf die Schreibstrahlbewegung moduliert. Der Kodierstrahl 17 und der Schreibstrahl 16 werden auf die drehbare Ablenkeinrichtung 19 in einer Ebene rung der beschriebenen Funktionen wird hier im einzelnen nicht beschrieben. Die Schaltung kann typischerweise aus einem Schieberegister bestehen, das einen Informationsimpulszug enthält, der durch jeden Impuls des Kodiersignal s ausgeblendet wird, um ein Informationsbit an den Modulator zu geben. Es !'innen geeignete Zähler und eine »Pufferspeicher«-Einrichtung verwendet werden, um die Übertragung der Information von der Speichereinrichtung

ίο II zum Schieberregister zu steuern. Die gespeicherte Information kann ein geeignetes Signal enthalten, das die Beendigung jeder Strahldurchlaufszeile anzeigt und das verwendet werden kann, um den Schrittmotor 31 in Tätigkeit zu setzen. Alternativ können geeignete Zähler benutzt werden, um nach dem Ende jedes Strahldurchlaufs ein Betätigungssignal zu erzeugen. Es kann ein Mehrzweckrechner in bekannter Weise so programmiert werden, daß die obigen Funktionen durchgeführt werden, wie auch andere Funktionen, z. B. die Fehlerfeststellung und Korrektur, wobei der Rechner eine sichtbare Darstellung liefern kann, nach der die Bilderzeugung überwacht werden kann.

Obwohl der Kodierstrahl die Modulation und die

projiziert die parallel zu deren Drehachse liegt, der- 25 Schreibstrahlbewegung synchronisiert, wird vorzugsart daß 'sie in jedem Augenblick unter einem ge- weise die Wirksamkeit des Betriebs des Systems vermeinsamen Winkel von einer Spiegelfäche reflektiert bessert indem die lineare Geschwindigkeit des werden und hierdurch eine synchrone Bewegung aus- Schreibstrahls auf dem lichtempfindlichen Medium führen Wenn der Schreibstrahl die photographische so gleichmäßig wie nur irgend möglich gemacht wird. Platte übersteigt, wird der Kodierstrahl vom Spiegel 30 Ohne die Linsenanordnung 18 wäre die Geschwin-29 reflektiert und überstreicht eine Kodepiaitc 34, die aus einer Folge von abwechselnd nicht lichtdurchlässigen und lichtdurchlässigen Zonen besteht. Der Kodierstrahl wird dann durch eine Linse 35. die eine Fresnel-Linse sein kann, auf den Photodetektor 35 lenkeinrichtung fokussiert. Bemessung der

Wegen der veränderlichen Übertragung durch mc Kodeplatte ändert sich die auf den Photodetektor auffallende Lichtintensität mit der Zeit, wie es durch die Kurve 37 der F i g. 2 dargestellt ist. Der Photode- 40 tektor gibt ein elektrisches Kodesignal zur Steuerschaltung 22, das im wesentlichen die gleiche Form hat wie das durch die Kurve 37 dargestellte Signal. Die Breite der nicht lichtdurchlässigen und der lichtdurchlässigen Zonen der Kodeplatte 34 ist so bemes- 45 streicht der Schreibstrahl die photographische Platte sen daß sie jeweils einem Ort entsprechen, an dem 12 m der Richtung. d:e durch den geraden Pfeil anein einzelnes Bit der Schreibstrahlinformation durch gegeben ist. Es kann gezeigt werden, daß bei kondcn Schreibstrahl zur photographischen Platte übertragen wird. Dementsprechend ist die Steuerschal-

digkeit des Schreibstrahls auf der photographischen Platte 12 nur dann im wesentlichen konstant, wenn die Platte eine gekrümmte Oberfläche hätte, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Drehachse der Ab-19 liegt. Jedoch ist bei geeigneter vorgesehenen Linsenanordnung 18 die lineare Geschwindigkeit des Schreibstrahls auf der photographischen Platte im wesentlichen konstant, auch wenn diese Platte eben ist.

In F i g. 3 bezeichnet θ den Winkel zwischen dem reflektierten Schreibstrahl 16 und der optischen Achse OA der Linse. Wenn sich die vieleckige Strahl-Ablenkeinrichtung 19 in der Richtung dreht, die durch den gebogenen Pfeil angegeben ist. über-

tung 22 so aufgebaut, daß ein einzelnes Informaüonsbit unter dem Einfluß eines einzigen Spannungsimpulses des Photodetektors zum optischen Modulator 23 gegeben wird.

Diese Funktion wird durch die graphische Darstellung der Fig.8 erläutert, die den zeitlichen Zusam- 55 ändert, »obuA. menhang der Informationsimpulse 38 zu den Kodierimpulsen der Ku. ve 37 darstellt. Zum Beispiel gibt der erste positive Impuls der Kurve 37 ein Bit »0« zum optischen Modulator, während der nachfolgende negative Impuls ein Bit »1« zum Modulator gibt. Wenn somit irgendeine Änderung der Schreibgeschwindigkeit des Schreibstrahls auftritt, ändert sich die Geschwindigkeit des Kodierstrahls in gleicher Weise. Damit wird die Kurve 37 der F i g. 2 geändert, und die zum Schreibstrahlmodulator übertragene In- 6₅ formation bleibt in Synchronismus mit der Schreib-

stanter Winkelgeschwindigkeit der Ablenkeinrichtung die lineare Geschwindigkeit des Schreibstrahl? konstant ist, wenn die Linsenanordnung 18 eine Brennweite F.L. hat, die sich mit H nach der Beziehung

F.L. = k θ/tan θ (i;

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strahlbewegung.
Der Aufbau der Steuerschaltung 22 zur Durchfuneine Konstante ist. Es können zahlreiche andere Linsenanordnungen, die alle innerhall: der Kenntnis eines Fachmannes liegen, benutzt werden, um die Beendigung der Gleichung (1) zu erfül len.

Die Linsenanordnung 18 soll entweder ein Linsensystem oder eine optisch dicke Linse sein. In jeden Fall ist bekanntlich die Brennweite der Linse als Abstand zwischen der Linsenbrennebene und dem hin teren Knotenpunkt der Linse definiert. Eine gleichmäßige Fokussierung kann dadurch sichre: »elli werden, daß das optische System so aufgebaut wird, daß das die vieleckigen Ablenkeinrichtung zuitreffende Schreibstrahllicht kolliniert wird und daß die

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"ίο

Brennebene der Linse 18 mit der Oberfläche des F i g. 1 eingebaut werden kann, um ungewollte Ablichtempfindlichen Mediums 12 zusammenfällt. Un- weichungen beim Weiterbewegen der photographiter diesen Bedingungen wird das Schreibstrahllicht sehen Platte 12 durch den Motor 31 zu kompensiegleichmäßig auf die ebene Oberfläche des lichtemp- ren. Die periodische Weiterbewegung des Tischs 33, findlichen Mediums fokussiert, obwohl sich der Ab- 5 der die photographische Platte 12 trägt, wird durch stand zwischen der reflektierenden Oberfläche 20 ein Interferometer 46 festgestellt, das in bekannter und dem lichtempfindlichen Medium ändert, wenn Weise einen Lichtstrahl 47 von dem sich bewegenden sich der Spiegel dreht. Die Gleichung (1) besagt, daß Tisch reflektiert. Das Interferometer erzeugt ein Korder Ort des Knotenpunkts der Linsenanordnung und rektursignal, das die Strecke der Bewegung des nicht die Brennebene sich als Funktion von Θ ändert. io Tischs anzeigt und das zu einer Steuerschaltung 48 Der Schreibstrahl kann zweckmäßigerweise da- übertragen wird, die unter dem Einfluß von Regelabdurch kollimiert werden, daß sisine Strahlenbahn vor weichungen eine Spannung erzeugt. Wenn der Tisch seiner Reflexion durch die Lknsenanordnung ver- die Soll-Lage überschritten hat, wird eine Spannung läuft, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, und daß mit einer Polarität erzeugt, während eine Spannung der Schreibstrahl in einer Ebene fokussiert wird, die 15 der entgegengesetzten Polarität erzeugt wird, wenn er mit der Brennebene der Linsenanordnung zusam- sich nicht genügend weit bewegt hat, wobei die Spanmenfällt. Das aus der Linsenanordnung 18 austre- nungsamplitude in jedem Fall eine Funktion der Retende und auf die reflektierende Oberfläche der Ab- gelabweichung ist. Die Steuerspannung betätigt ein lenkeinrichtung geleitete Lichtstrahlbündel wird Galvanometer 49, das die Brechungsplatte 45 in der dann gesammelt, wobei die genaue senkrechte Lage 20 einen oder der anderen Richtung bewegt, je nach der der reflektierenden Oberfläche verhältnismäßig un- Polarität der erhaltenen Spannung. Wenn keine Rewichtig ist. Diese Anordnung kann ferner benutzt gelabweichung vorhanden ist, wird kein Steuersignal werden, um Zeichen auf dem lichtempfindlichen Me- erzeugt, die Brechungsplatte wird nicht gedreht und dkm richtig abzubilden. Wenn z.B. der Schreib- der Schreibstrahl 16 bleibt unbeeinflußt. Wenn ein strahl so geformt ist, daß der Buchstabe »A« in einer 25 Steuersignal erzeugt wird, lenkt die gedrehte Bre-Ebene abgebildet wird, die mit der Brennebene der chungsplatte 45 den Schreibstrahl 16 in der einen Linsenanordnung zusammenfällt, und in einer oder der anderen Richtung ab, um die fehlerhafte Ebene, die durch die Oberfläche des lichtempfindli- Lage der photographischen Platte 12 zu kompensiechen Mediums verläuft, wird dieser Buchstabe nach ren.

seiner Ablenkung auf das lichtempfindliche Medium 30 Interferometer, die in der Lage sind, die beschrie-

in einem Punkt abgebildet, der nur durch den Winkel benen Funktionen durchzuführen, sind handelsüblich

der reflektierenden Oberfläche bestimmt ist und der und werden daher nicht im einzelnen beschrieben,

von der senkrechten Lage der sich drehenden reflek- Grundsätzlich interferiert der reflektierte Strahl 47

tierenden Oberfläche unabhängig ist. mit einem Referenzstrahl, um ein Interferenzgebiet

In Fig. 1 haben der Schreibstrahl und der Kodier- 35 jedesmal zu erzeugen, wenn sich die Weglänge des

strahl zweckmäßigerweise kreisförmigen Querschnitt. Strahls 47 um eine halbe Wellenlänge ändert. Durch

Wenn eine ausreichend hohe Auflösung gefordert Einfügen einer Phasenverschiebung zwischen den

wird, ist es jedoch vorteilhaft, eine zylindrische Linse beiden Strahlen und durch Vergleichen der Phasen-

39 in den Weg des Kodierstrahls 17 einzufügen, um differenzen ist das Interferometer ferner in der Lage, den Kodierstrahl so zu verformen, daß er bandförmig 40 festzustellen und anzuzeigen, ob die Weglänge des ist. Diese Anordnung ist nützlich, weil bei zuneh- Strahls 47 kürzer oder länger geworden ist. Wenn es menden Anforderungen an die Auflösung die Breite z. B. erwünscht ist, daß sich der Tisch um sieben Mider Kodeplatten-Zonen kleiner wird und weil es krometer nach links bewegt, wird die Weglänge des wahrscheinlicher wird, daß irgendein Fehler in der Strahls 47 um etwa 14 Wellenlängen verringert. Kodeplatte ein unrichtiges Ausgangskodiersignal des 45 Wenn alles in Ordnung ist, stellt das Interferometer Photodetektors ergibt. 28 aufeinanderfolgende Interferenzgebiete fest und

In F i g. 4 ist ein Teil der Kodeplatte 34 darge- zählt sie. Diese Zahl wird von der Steuerschaltung stellt, die aus abwechselnd lichtdurchlässigen Zonen als richtige Zahl festgestellt, wobei kein Steuersignal

40 und nicht lichtdurchlässigen Zonen 41 besteht. zum Galvanometer übertragen wird. Wenn anderer-Wenn eine geeignete Linse in den Kodierstrahlweg 50 seits 30 Interferenzgebiete gezählt werden, wird eil eingefügt ist, wird der Kodierstrahl 17 bandförmig. Steuersignal erzeugt und der Schreibstrahl entsprehat in der dargestellten Weise einen langgestreckten chend abgelenkt. Wenn der Tisch zeitweise um seine Querschnitt und tastet die Kodeplatte in der durch Soll-Lage schwingt, schwankt die Steuerspannung « den Pfeil dargestellten Weise ab. Diese Form des gleicher Weise, um eine kompensierende Ablenkunj Strahls erhöht die Auftreff-Fläche der Kodeplatte 55 des Schreibstrahls hervorzurufen. Ein Interferometer und verringert die Wirkung kleinflächiger Fehler. das von der Perkin-Elmer Company als INF-I -Fero Zum Beispiel kann ein typischer Fehler 42 die ge- meter kommerziell erhältlich ist, kann die beschrie wünschte Lichtübertragung durch die Kodeplatte stö- benen Funktionen durchführen. Dies Interferomete ren, doch ergibt er kein unrichtiges Kodeausgangssi- ist so aufgebaut, daß vier Impulse oder Zählungen ji gnal, weil seine Fläche klein ist im Verhältnis zur Auf- 60 Interferenzgebiet erzeugt werden oder acht Zählun treff-Fläche des Kodierstrahls ist. Wenn andererseits gen je Wellenlänge.

der Kodierstrahl einen kreisförmigen Querschnitt Ein Interferometerzähler der beschriebenen Art is

hat, kann der Fehler ein unrichtiges Ausgangssignal insbesondere geeignet, eine stetige Bewegung dt

ergeben. Der geeignete Aufbau der Linse 39 zur Er- photographischen Platte zu steuern, wenn dies g<-" zeugung eines bandförmigen Kodestrahls liegt im 65 wünscht wird. Der Motor 31 kann ein Schmalband

Kenntnisbereich des Fachmannes. Servomotor geringer Geschwindigkeit sein, der durcl

F i g. 5 zeigt, wie Strahl-Ablenkelement in Form das Ausgangssignal der Steuerschaltung 48 gesteuei

einer Brechungsplatte 45 in die Einrichtung der wird. Zusätzlich zum Antrieb der Brechungsplatte 4i

11 12

steuert das Steuersignal dann auch die Geschwindig- Die Anordnung der F i g. 6 und 7 hat jedoch dei

keit des Motors 31, um eine gleichmäßige, stetige Vorteil, daß jedes Prisma 51 unabhängig hergestell

Weiterbewegung des Tischs zu ergeben. Die stetige werden kann, wobei nur ein einziges Prisma unc

und nicht die schrittweise Weiterbewegung der pho- nicht die ganze vieleckige Spiegelanordnung ausge

tographischen Platte ergibt eine Schreibstrahlbewe- 5 wechselt werden kann, wenn ein unzulässiger Fehlei

gung, die der Rasterabtastung des herkömmlichen auftritt. Die verschiedenen Prismen können dann au!

Fernsehens und der Faksimiletechnik verwandt ist. einer gemeinsamen Unterlage 53 angeordnet werden

Es ist selbstverständlich wichtig, daß die vieleckige wobei gezeigt werden kann, daß die Toleranz dei Ablenkeinrichtung 19 mit Präzision hergestellt wird Prismen für eine Fehl ausrichtung größer als diejenige und daß Exzentrizitäten bei der Drehung oder ein io ebener Spiegelflächen ist. Ferner kann gezeigt wer- »Schlagen« vermieden werden, damit der Schreib- den, daß die Prismenanordnung in der Lage ist, gröstrahl 16 während jeder Bewegungszeile genau durch ßere Drehabweichungen oder ein »Schlagen« in geden Schreibschlitz 26 projiziert wird. Die Erfahrung wissen Richtungen zuzulassen als die vielflächige hat gezeigt, daß diese Anordnung am besten dadurch ebene Spiegelanordnung der Fig. 1. Die Bedingung hergestellt werden kann, daß alle Spiegelflächen 20 15 der Gleichung (1) ist auch gültig, wenn das beschrieauf einem einzigen Stück aus geschmolzener Kiesel- bene Dachkantprisma benutzt wird,
erde angeordnet werden. Eine derartige Technik hat Wenn auch die bilderzeugende Einrichtung für dijedoch den Nachteil, daß die ganze Anordnung un- gitale Signale beschrieben wurde, so kann sie doch brauchbar werden kann, wenn nur eine der Spiegel- auch auf gespeicherte analoge Signale der normalerflächen fehlerhaft ist. 20 weise bei der Faksimilewiedergabe benutzien Art an-

Fig.6 und7 zeigen eine alternative, vieleckige sprechen. Die Steuerschaltung 22 der Fig. 1 wird Spiegelanordnung 50, die aus einer Vielzahl von dann so aufgebaut, daß jeder Kodierstrahlimpuls der Dachkantprismen 51 besteht Jedes Prisma hat re- Kurve 37, die in F i g. 2 dargestellt ist, eine Zunahme flektierende Oberflächen 50, die im rechten Winkel des analogen Spannungssignals und nicht einen einangeordnet sind, derart, daß einfallendes Licht 16 25 zelnen Informationsimpuls abgibt. Während der Kovon beiden Oberflächen in der schematisch angege- dierstrahl so dargestellt ist, daß er von derselben benen Art reflektiert wird. Die vieleckige Spiegelan- Spiegelfläche wie der Schreibstrahl reflektiert wird, Ordnung 50 führt dieselbe Funktion durch wie die so kann er doch auch von einem anderen Teil der Spiegelanordnung 19 der Fig. 1, d.h., sie reflektiert Ablenkeinrichtung reflektiert werden. Ein sich beim Drehen sowohl den Schreibstrahl als auch den 30 drehender Spiegel kann selbstverständlich an Kodierstrahl derart, daß sie lineare Bewegungen aus- Stelle der Brechungsplatte 45 der Fig. 5 verwendet führen. werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung eines Musien», Zeichens oder Bildes, mit einer einen Schreibstrahl erzeugenden Lichtquelle zum Belichten vorgegebener Zonen eines lichtempfindlichen Mediums, einem optischen Modulator, der auf Signale anspricht, die dem der Intensitätsmodulation des Schreibstrahls zugrunde liegenden Muster, Zeichen oder Bild entsprechen, und mit einer Strahl-Ablenkeinrichtung, welche ein Überstreichen des lichtempfindlichen Mediums durch den Scbreibstrahl bewirkt, mehrere um eine Achse drehbar angeordnete reflektierende Oberflächen und einen die reflektierenden Oberflächen um die Achse mit konstanter Winkelgeschwindigkeit antreibenden Motor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahl-Ablenkeinrichtung eine in der Strahlenbahn des ao Schreibstrahls zwischen den drehbar angeordneten reflektierenden Oberflächen und dem lichtempfindlichen Medium angeordnete optische Linsenanordnung (18) aufweist, deren Brennweite gleich k θ tan θ ist, wobei k eine Konstante und θ der Winkel zwischen dem Schreibstrah! und der optischen Achse der Linsenanordnung ist, daß das lichtempfindliche Medium mit ebener, vom Schreibstrahl überstrichener Oberfläche ausgebildet ist und daß die Oberfläche des Mediums senkrecht zur optischen Achse der Linsenanordnung angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der reflektierenden Oberflächen (20) aus einem Dachkantprisma mit zwei, rechtwinklig zueinander verlaufenden reflektierenden Oberflächen besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb (31) zum Verschieben des lichtempfindlichen Mediums in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Schreibstrahls vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Interferometer (46) zum Entwickeln eines die Regelabweichung zwischen dem Istwert und einem vorgegebenen Sollwert der Verschiebung des lichtempfindlichen Mediums darstellenden Korrektursignals und ein Strahl-Ablenkelement (45) vorgesehen ist. das den Schreibstrahl in Abhängigkeit von dem vom Interferometer entwickelten Korrektursignal in einer solchen Richtung ablenkt, daß die Regelabweichung kompensiert vird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen eines Kodierstrahls aus der Strahlung der Lichtquelle ein Strahlaufteiler (15) vorgesehen ist, daß die reflektierenden Oberflächen (20) so angeordnet sind, daß sie eine synchrone Bewegung des Schreibstrahls und des Kodierstrahls So hervorrufen, daß eine aus dem Kodierstrahl bei dessen Bewegung ein Synchronisiersignal beeinflussende Kodeplatte (34) und eine auf das Synchronisiersignal ansprechende Steuerschaltung (22) vorgesehen sind, welche den optischen Modulator steuert.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kodeplatte aus einer Vielzahl von abwechselnd angeordneten lichtdurchlässigen und üchtundurchlässigen, vom Kodierstrahl abgetasteten Zonen besteht und ein Photodetektor (30) so angeordnet ist, daß er die durch die Kodeplatte durchgelassene Kodierstrahlenergie zur Erzeugung des Synchronisiersignals bestimmt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Kodierstrahl eine streifenförmige Querschnittsform gebende Linse (39) vorgesehen ist und daß die abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Zonen der Kodeplatte streifenförmig ausgebildet sind, wobei die Streifen-Längsrichtungen parallel zu der längeren Querschnittsabmessung des Kodierstrahls verlaufen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Modulator (23) in der Strahlenbahn zwischen dem Laser und den reflektierenden Oberflächen angeordnet ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstrahl kollimiert wird.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Linsenanordnung zum Kollimieren des Schreibstrahls geeignet ausgebildet ist.