DE2004243C3

DE2004243C3 - Einrichtung zur Erzeugung eines Musters, Zeichens oder Bildes

Info

Publication number: DE2004243C3
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: 1974-04-25
Also published as: GB1259588A; US3573849A; CH518598A; FR2031275A5; DE2004243B2; IE33965L; ES376372A1; IE33965B1; DE2004243A1; BE745399A; JPS5324791B1; SE364784B; JPS515539B1; NL7001270A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung eines Musters, Zeichens oder Bilde.·., 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, wslclic ein Überstreichen des lichtempfindlichen Mediums durch den Schreibstrahl bewirkt, mehrere um eine Achse drehbar angeordnete reflektierende; Oberflächen und einen die rentierenden 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 Bearoeitung der Scheibe, z. B. durch Ätzen oder Diffusion, erlaubt.

Das photolithographische Maskenbild kann von einem Zeichner vorbereitet Und dann photographisch auf eine Größe verkleinert werden, die der tatsächlich herzustellenden Maske entspricht. Bei komplizierten Maskenbildern und engen Toleranzen ist ihre Erstellung schwierig und aufwendig, zumal komplizierte phoiographischc Verkleinerungscinrichtungen erforderlich sind, um die gewünschte Maske herzustellen.

Da photlithographische Masken in der Regel aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Zonen bestehen, erfolgt die Erzeugung eines Musters auf einem lichtempfindlichen Medium gemäß einer bekannten Methode durch Intensitätsmodulation des Schreibstrahls entsprechend digitalen Informationen, d. h. durch einen Zug von gespeicherten elektrischen Impulsen oder Bits, die jeweils aufeinanderfolgende Punkte auf einem Maskenbild darstellen. Diese Punkte sind entweder lichtdurchlässig oder -undurchlässig, je nachdem ob ein Impuls bzw. ein Bit 1 ansteht oder nicht. Die gespeicherte Information kann zur Steuerung irgendeiner Art von Faksimileaufzeichnern zur Wiedergabe eines gewünschten Maskenmusters benutzt werden. Nach Speicherung der dem Muster, Zeichen oder Bild entsprechenden digitalen Information kann das Muster bzw. Bild theoretisch auf verschiedene Weise wiedergegeben werden, z. B. durch Verwendung der Information zur Modulation eines abtastenden Elektronenstrahls, Jihnlich der herkömmlichen Fernsehwiedergabe.

Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß derartige bekannte Methoden nicht in der Lage sind, die hohe Auflösung und Genauigkeit zu liefern, die zur Wiedergabe der außerordentlich feinen Einzelheiten von Mustern oder Bildern gewisser photolithographi- $chcr Masken erforderlich sind.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 251 984 ist eine Abtasteinrichtung für mit Lochmarkierungen versehene Aufzeichnungsträger bekannt, bei der ein von einer stationären Lichtquelle kommender Lichtstrahl an einem umlaufenden Spiegel abgelenkt und auf einen Aufzeichnungsträger geworfen wird. Wenn ein Loch an der Licht-Auffallstelle des Aufzeichnungsträgers vorhanden ist, tritt der Strahl durch das Loch 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 ausgewertet.

Aus der USA.-Patentschrift 2 604 534 ist ferner eine Einrichtung zum Steuern der Abtastgenauigkeit einer Kathodenstrahlröhre bekannt, bei der das in der Röhre erzeugte Raster von einem Linsensystem auf eine mit einem Muster versehene Kodeplatte fokussWt und durch die Platte auf einen Photodetektor geworfen wird. Von dem Photodetektor wird ein !Korrektursignal erzeugt, mit dem das Ablenksystem der Röhre beeinflußt wird.

Ein optisches Hochgeschwindigkeits- und Hochintensitätsaufzeichnungssystem, das im Prinzip der Einrichtung der eingangs angegebenen Art entspricht, ist aus der USA.-Patentschrift 3 154 371 bekannt. Bei diesem bekannten System wird das von einem Laser erzeugte Lichtstr&hlenbündel von einer optischen Linsenanordnang über einen mehrkantigen, umlaufenden Drehspiegel auf der Oberfläche eines gekrümmten Films fokussiert. Die v>n einer Gegendruckplatte hervorgerufene Krümmung des lichtempfindlichen Films ist bei dem bekannten System notwendig, um die geometrischen Verzerrungen des Schreibstrahls zu korrigieren, für die die Drehbewegung des Drehspiegels ursächlich ist. Die Notwendigkeit der Verwendung einer gekrümmten Gegendruckplatte zur Halterung des Aufzeichnungsträgers macht das gesamte System relativ kostspielig und aufwendig.

Da bei Einrichtungen der erfindungsgemäßea Art ein von einem Drehspiegel abgelenkter Schreibstrahl ein ebenes, lichtempfindliches Medium zur Bildaufzeichnung überstreichen soll, sind besondere Maßnahmen erforderlich, um die Lineargeschwindigkeit aes Schreibstrahls auf dem ebenen, lichtempfindlichen Medium möglichst konstant zu machen. Zur Konstanterhaltung der Lineargeschwindigkeit des Schreibstrahls beim Überstreichen eines ebenen Aufzeichnungsmediums erschien es bisher notwendig, als Strahl-Ablenkeinrichtung eine aufwendige gekrümmte Spiegeloberfläche zu verwenden, deren Krümmungsmittelpunkt auf der Drehachse des Spiegels liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß das lichtempfindliche Medium mit ebener Oberfläche von einem Schreibstrahl mit konstanter Lineargeschwindigkeit überstrichen wird, so daß von

so gespeicherten elektrischen Informationen dargestellte Muster, Zeichen oder Bilder mit hoher Auflösung auf dem lichtempfindlichen Medium erzeugt werden können.

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorge-

a5 schlagen, daß die Strahl-Ablenkeinrichtung eine in der Straßenbahn des Schreibstrahls zwischen den drehbar angeordneten, reflektierenden Oberflächen und dem lichtempfindlichen Medium angeordnete optische Liusenanordnung aufweist, deren Brennweite gleich k ί-λ/tan Θ ist, wobei k eine Konstante und Θ der Winkel zwischen dem Schreibstrahl 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. Mit Hilfe der erfindungsgemäß bemessenen und angeordneten optischen Linsenanordnung wird die Lineargeschwindigkeit des Schreibstrahls auf dem lichtempfindlichen Medium im wesentlichen konstant, obwohl das lichtempfindliche Medium die angestrebte ebene Oberflächenform hat.

Wird als Strahl-Ablenkeinrichtung ein aus mehreren ebenen Segmenten zusammengesetzter Spiegel verwendet, so sollten zur Erzielung der erforderlichen Auflösung die Flächensegmente genau symmetrisch sein. Mit zunehmend engeren Toleranten erhöhen sich die Kosten der Herstellung vieleckiger Spiegelanordnungen. Eine herstellungstechnisch einfache

Ausführung ist in Weiterbildung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jede der reflektierenden Oberflächen aus einem Dachkantprisma mit zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden reflektierenden Oberflächen besteht. Jedes Dachkantprisma kann getrennt hergestellt werden, so daß bei Herstellungsfehlern jeweils nur ein (fehlerhaftes) Prisma und nicht die gesamte Ablenkeinrichtung ausgewechselt zu werden braucht.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist

so ein Antrieb zum Verschieben des lichtempfindlichen Mediums in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Schrcibstrahls vorgesehen. Dabei ist vorzugsweise ein Interferometer zum Entwickeln eines die Regelabweichung zwischen dem Istwert und einem vorgegebenen Sollwert der Verschiebung des lichtempfindlichen Mediums darstellenden Korrektursignals und ein Strahlablcnkelement vorgesehen, das den Schreibstrahl in Abhängigkeit von dem vom

richtung 11 auf einem geeigneten Speichermedium, wie einen Magnetband gespeichert ist. Das zu erzeugende Bild besteh' nur aus lichtdurchlässigen und nicht lichtdurchlässigen Zonen, es kann daher durch digitale Daten dargestellt werden. Zum Beispiel stellt ein positiver Spannungsimpuls oder ein Bit »U einen wiederzugebenden lichtdurchlässigen Punkt o;ir. während ein Bit »0« oder das Nichtvorhandensein eines Impulses e'nen lichtundurchlässigen Punkt dar-

Interferometer entwickelten Korrektursignal in einer solchen Richtung ablenkt, daß die Regelabweichung kompensiert wird.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung
wird vorgeschlagen, daß zum Erzeugen eines Kodierstrahls aus der Strahlung der Lichtquelle ein Strahlaufteiler vorgesehen ist, daß die reflektierenden
Oberflächen so angeordnet sind, daß sie eine synchrone Bewegung des Schreibstrahls und des Kodierstrahls hervorrutcii, daß eine aus dem Kodierstrahl io stellt. Die Bilderzeugung erfolgt auf einem lichtunbei dessen Bewegung ein Synchronisiersignal beein- empfindlichen Medium, im beschriebenen Ausfühflussendc Kodeplatte und eine auf das Synchronisier- ι ungsbeispicl einer photographischen P'atte 12. die signal ansprechende Steuerschaltung vorgesehen dem von einem Laser 13 erzeugten Licht ausgesetzt sind, welche den optischen Modulator stoert. Der wird. Ein Sirahlenaufteiler 15 teilt das Licht des La-Lichtstrahl wird 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 Linsenanordnmi;:

18 auf eine drehbare vicleckige ^trahl-Ablcnkcinrichtung \9 gerichtet werden, die aus einer Vii-l/ah! von reflektierenden Oberflächen 20 besteht.

Eine Steuerschaltung 22 bewirkt eine periodische Übertragung der elektronischen Daten von der Speichereinrichtung 11 zu einem optischen Modulator 23, in dem eine Intensitätsmodulation des Schrcibstrahls 16 erfolct Da die modulierende Infor-

Information auf dem lichtempfindlichen Medium aufbringt und einen Kodierstrahl, der die Modulation des Schreibstrahls mit der Lage des Schreibstrahls synchronisiert. Die das Synchronisiersignal beeinflussende Kodeplatte besteht vorzugsweise aus einer Vielzahl von abwechselnd angeordneten liuildurchlässigen und lichtundurchlässigen, vom Kodic-istrahl abgetasteten Zonen, und ein Photodetektor ist ^r.o angeordnet, daß er die durch die Kodeplatte durc'melassene Kodierstrahlcnergie zur Erzeugung eines Synchronisiersignals bestimmt.

Die Schreib- und Kodierslrahlcn haben zweck mäßigerweise kreisförmigen Querschnitt Is hat sich jedoch gezeigt, daß bei hohen Anforderungen ar, die Auflösung häufig eine Schwierigkeit darin bestellt. die Kodeplatte ausreichend frei von Fehlern herzustellen, da die Breiten der liü.tv.ndurchlässigen ;.:id lichtdurchlässigen Zonen notwendigerweise klein sind Jedi-ch wurde festgestellt, daß der ungünstige Einfluß derartiger Kodeplattenfehler im wesentlichen dadurch beseitigt werden kann, daß eine dem Kodierstrahl eine streifenförmige Querschnittsform gebende Linse vorgesehen ist und daß die abwechselnd -nation digital ist. kan.i sie einfach dazu benutzt weri'en. den Strahl ein- und auszuschalten Zum Beispiel kann e^;r Bi; »1« bew^ken, ilaß der Schreibstrahl gesperrt ..ird. wi^.rcr.d ein Bit »0« zuläßt, daß Schreibstrahl ohne Hindernis über den Modular.

übertragen wird.

Die drehbar angeordnete Strahl-Ablcnkcinrichlur;: 19 wird durch men elektrischen Motor 25 angetrieben, w-jbiri dem Schreib- und dem Kodierstrah' τ ' cinnndcrfoleende Spiegelfläjhen 20 ausgesetzt w;· den. Da sich jede Spiegelfläche um eine Drehach dreht, linden sich der Reflexionswinkel des Kmii·:· und des Sch reibst rahh konstant, wobei bewirkt w.v daß die reflektierten Strahlen um einen vorbes'.imr ien Winkel abgelenkt werden, bis eine nachfoleer.^;.

lichtdurchlässigen und licluundurchlassigen Zonen 40 Spiegelfläche den Lichtstrahlen ausgesetzt wird ! · der Kodeplatte"streifenförmig ausgebildet sind, wobei Schreibstrahl Ϊ6 v.ird durch einen Schlitz 26 in c-r die Streifen-Längsrichtungen parallel zu der Hingeren Maske 27 derart auf die photographische Platte II

— -■ · · ' gerichtet, daß er die photographische Platte perio

disch übe;streicht. Der Kodierstrahl 17 wird andere'· seits durch einen Spiegel 29 aufgefangen, der ihn a'.i. einen Photodetektor 30 richtet.

Ein Schrittmotor 31 bewegt die photographic¹ ^ Platte 12 periodisch relativ zum Schreibstrahl 16. Der Motor 31 wird vorzugsweise durch ein Sicr,;¹! von der Steuerschaltung 22 betätiat. Das heißt, nachdem diejenige Informationsmenge, die zur Moduia-

Querschnittsabmessung des Kodierstrahls verlaufen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Ausfühningsbeispiels der Erfindung.

F i g. 2 eine graphische Darstellung der auf den Photodetektor der Fig. 1 auffallenden Lichtintensität, abhängig von der Zeit.

F i g. 3 eine schematische Darstellung der optischen Linsenanordnung der Fig. 1,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines Teils, einer Kodeplatte, die bei der Einrichtung der Fig.! verwendet werden kann,

Fig.5 eine schematische Darstellung eines Interferometer-Servomechanismus. das bei der Einrichtung der F i g. I verwendet werden kann,

Fig.6 und7 schematische Darstellungen einer tion des Lichtstrahls wahrend eines einzigen Durch laufs erforderlich ist, durch die Steuerschaltung /um optischen Modulator 23 übertragen ist, wird die Abtastung beendet und ein Sicnal zum Motor 31 eeiieben. das bewirkt, daß eine Führungsschraube 32 so gedreht wird, daß ein Tisch 33. der die photogrsphischc Platte 12 tragt, in eine Position weiterbewept wird, in der sie beim nachfolgenden Durchlauf des

Dachkantprismenanordnung, die an Stelle der ebc- 60 Schreibstrahls von letzterem überstrichen wird. Fine nen Spiegelflächen der Einrichtung der Fig. 1 vcr- geeignete Einrichtung halt die Maske 27 in emer <ol-

-' ^T daß

wendet werden kann, und

Fig. 8 eine graphische Darstellung eines typischen Teils des digitalen Ausgangssignals des Rechners der Fig. 1.

Die F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Erzeugung eines Bildes, das in Form von elektrischen Daten durch eine Speichcreinchen Lage, daß der Schreibschlitz 26 sicts vom Schreibstrahl ausgeleuchtet wird.

Im Betrieb werden serienmäßig gespeicherte Daten

für die Intensitätsmodulatinn deVSchrdbsirahls 16 beim einmaligen Überstreichen des 'ichtempiiiKiiilicn Mediums zum optischen Modi;:a;rr 25 is.-leiici.

Nach Durchlauf des Schieibstrahls wird iK·:' Mo:or

Jl betätigt, um die photographische Platte weiterzubewegen, wobei ein neuer Informationszug zum Modulator übertragen wird, wenn der Schreibstrahl den nachfolgenden Durchlauf aufnimmt. Es ist selbstver- »tändlich wichtig, daß die der Intensitätsmodulation des Schreibstrahls zugrunde Hegende Information mit dem Schreibstrahldurchlaufstrahl synchronisiert ist. nicht nur um sicherzustellen, daß die Modulation zu Beginn jedes Durchlaufs anfängt, sondern auch um »kherzustellen, daß jedes Informationsbit den Schreibstrahl während des richtigen Teils der Schreibstrahlbewegung moduliert. Dies ist notwendig, weil unter anderem ungewollte Geschwindigleitsänderungen der sich drehenden Strahl-Ablenk-♦inrichtung 19 bei einem System hoher Auflösung Unzulässig groß werden können.

Der Zweck des Kodierstrahls besteht darin, den richtigen Synchronismus zwischen der Schreibstrahlmodulation und der Schreibstrahlbewegung aufrechttuerhalten. so daß jedes Informationsbit den Schreibstrahl in genau dem richtigen Zeitpunkt bezoicn auf die Schreibstrahlbewegung moduliert. Der Lodierstrahl 17 und der Schreib^rahl 16 werden auf die drehbare Ablenkeinrichtung 19 in einer Ebene Iwojiz'ert. <*·ζ parallel zu deren Drehachse liegt, dertrt, daß sie in jedem Augenblick unter einem gemeinsamen Winkel von einer Spiegclfäche reflektiert Herden und hierdurch eine synchrone Bewegung auslühren Wenn der Schreibstrahl die photographische flaue übersteigt, wird der Kodierstrahl vom Spiegel t9 reflektiert und überstreicht eine Kodeplatte 34. die aus einer Folge von abwechselnd nicht lichtdurchlässigen und lichtdurchlässigen Zonen besteht. Der Kodierstrahl wird dann durch eine Linse 35. die tine Fresnel-Linse sein kann, auf den Photodetektor fokussiert

Wegen der veränderlichen Übertragung durch die Kodeplatte ändert sich die auf den Photodetektor auffallende Lichtintensität mit der Zeit, wie es durch tie. Kurve 37 der F i g 2 dargestellt ist Der Photodetektor gibt ein elektrisches Kodesignal zur Steuerlchaltung 22. das im wesentlichen die gleiche Form hat wie das durch die Kurve 37 dargestellte Signal Die Breite der nicht lichtdurchlässigen und der lichtdurchlassigen Zonen der Kodeplatte 34 ist so bemeslen. daß sie jeweils einem Ort entsprechen, an dem ein einzelnes Bit der Schreibstrahlinformation durch 4en Schreibstrahl zur photographischen Platte übertragen wird. Dementsprechend ist die Steuerschaltung 22 so aufgebaut, daß ein einzelnes Informaüonsbii unter dem Einfluß eines einzigen Spannungsimpulses des Photodetcktors zum optischen Modulator 23 gegeben wird.

Diese Funktion wird durch die graphische Darstellung der F ι g. H erläutert, die den zeitlichen Zusaminenhane der Fnformationsimpulse 38 zu den Kodierimpulsen der Kurve 37 darstellt. Zum Beispiel gibt der erste positive Impuls der Kurve 37 ein Bit »0* mm optischen Modulator, während der nachfolgende negative Impuls ein Bit »1* zum Modulator gibt. Wenn somit irgendeine Änderung der Schreibgeschwindiekeit des Schreibstrahls auftritt, ändert sich die Geschwindigkeit des Kodierstrahls in gleicher Weise. Damit wird die Kurve 37 der F i g. 2 geändert, «nd die zum Schreibstrahlmodulator übertragene Information bleibt in Synchronismus mit der Schreib- »trahlbewcgung.

Der Aufbau der Steuerschaltung 22 zur Durchführung 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 Kodiersignals ausgeblendet wird, um ein Informationsbit an den Modulator zu geben. Es können geeignete Zähler und eine »Pufferspeicher«-Einrichtung verwendet werden, um die Übertragung der Information von der Speichereinrichtung

ίο 11 zum Schieberegister 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

so Funktionen, z. D. 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 Schreibstrahlbewegung synchronisiert, wi-d vorzugsweise die Wirksamkeit des Betriebs des Systems verbessert, indem die lineare Geschwindigkeit des Schreibstrahls auf dem lichtempfindlichen Medium so gleichmäßig wie nur irgend möglich gemacht wird.

Ohne die Linsenanordnung 18 wäre die Geschwindigkeit 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 Ablenkeinrichtung 19 Hegt. Jedoch ist bei eeeignete^r Bemessung der vorgesehenen Linsenanordnung 18 die lineare Geschwindigkeit des Schreibstrahls" auf der photographischen Platte im wesentlichen konstant, auch wenn diese Platte eben ist.

In Fig. 3 bezeichnet θ den Winkel zwischen dem reflektierten Schreibstrahl 16 und der optischen Achse OA der Linse. Wenn sich die vieleckise Strahl-Ablenkeinrichtung 19 in der Richtung dreht, die durch den gebogenen Pfeil angegeben ist. überstreicht der Schreibstrahl die photographische Platte 12 in der Richtung, die durch den geraden Pfeil angegeben ist. Es kann gezeigt werden, daß bei konstanter Winkelgeschwindigkeit der Ablenkeinrichtung die lineare Geschwindigkeit des Schreibstrahls konstant ist. wenn die Linsenanordnung 18 eine Brennweite F.L. hat die sich mit θ nach der Beziehung

F.L. = ke tan θ

ändert, wobei k eine Konstante ist. Es können zahlreiche andere Linsenanordnungen, die alle innerhalb der Kenntnis eines Fachmannes liegen, benutzt werden, um die Beendigung der Gleichung (I) zu erfüllen.

So Die Linsenanordnung 18 soll entweder ein Linsensystem oder eine optisch dicke Linse sein. In jedem Fall ist bekanntlich die Brennweite der Linse als Abstand zwischen der Linsenbrennebene und dem hinteren Knotenpunkt der Linse definiert. Eine gleich-

maßige Fokussierung kann dadurch sichergestellt werden, daß das optische System so aufgebaut wird, daß das die vieleckigen Ablenkeinrichtung auftreffende Schreibstrahllicht kollmiert wird und daß die

fcrennebene der Linse 18 mit der Oberfläche des Fig. 1 eingebaut werden kann, um ungewollte Ab-

iichtempfindlichen Mediums 12 zusammenfällt. Un- weichungen beim Weiterbewegen der photograph^

ler diesen Bedingungen wird das Schreibstrahllicht sehen Platte 12 durch den Motor 31 zu kompensie-

tleichmäßig auf die ebene Oberfläche des lichtemp- ren. Die periodische Weilerbewegung des Tischs 33.

lindlichen Mediums fokussiert, obwohl sich der Ab- 5 der die photographische Platte 12 trägt, wird durch

itand zwischen der reflektierenden Oberfläche 20 ein Interferometer 46 festgestellt, das in bekannter

lind dem lichtempfindlichen Medium ändert, wenn Weise einen Lichtstrahl 47 von dem sich bewegenden

lieh der Spiegel dreht. Die Gleichung (1) besagt, daß Tisch reflektiert. Das Interferometer erzeugt ein Kor-

der Ort des Knotenpunkts der Linsenanordnung und rektursignal, das die Strecke der Bewegung des

eicht die Bienne'uene 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 Regekibdurch kollimiert werden, daß seine Strahlenbahn vor weichungen eine Spannung erzeugt. Wenn der Tisch seiner Reflexion durch die Linsenanordnung 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 emit 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 k 1 Rewichtig ist. Diese Anordnung kann ferner benutzt gelabweichung vorhanden ist, wird kein Steu·. Mina! werden, um Zeichen auf dem lichtempfindlichen Mc- erzeugt, die Brechungsplatte wird nicht gedr^u und dium richtig abzubilden. Wenn z.B. der Schreib- der Schreibstrahl 16 bleibt unbeeinflußt. Wuin cm strahl so geformt ist, daß der Buchstabe »A« in einer 25 Steuersignal erzeugt wird, lenkt die gedrelne Bu Ebene abgebildet wird, die mit der Brennebene der chungsplatte 45 den Schreibstrahl 16 in der eine-Linsenanordnung zusammenfällt, und in einer oder der anderen Richtung ab, um die fehlerhaft^ Ebene, die durch die Oberfläche des lichtempfindli- Lage der photographischen Platte 12 zu kompensiL chen Mediums verläuft, wird dieser Buchstabe nach ren.

seiner Ablenkung auf das lichtempfindliche Medium 30 interferometer, die in der Lage sind, die beschne-

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

der reflektieren ":n 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

tierenötn 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 de

sirahi 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 kurzer oder langer 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 de? 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 Interferometei Photodetektors ergibt. 28 aufeinanderfolgende Interferenzgebiete fest unc

In F i g. 4 ist ein Teil der Kodeplatte 34 darge- zäWt sie. Diese Zahl wird von der Steuerschaltung 4?

stellt, die aus abwechselnd lichtdurchlässigen Zonen ais richtige Zahl festgestellt, wobei kein Steuersigna

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 cn eingefügt ist, wird der Kodierstrahl 17 bandförmig. Steuersignal erzeugt und der Schreibstrahl entspre hat in der dargestellten Weise einen langgestreckten chend abgelenkt. Wenn der Tisch zeitweise um sei™ Querschnitt und tastet die Kodeplatte in der durch Soll-Lage schwingt, schwankt die Steuerspannung ii den Pfeil dargestellten Weise ab. Diese Form des gleicher Weise, um eine kompensierende Ablenkuni 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 Äosgangssignal insbesondere geeignet, eine stetige Bewegung de

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

Kenntnisbereich des Fachmannes. Servomotor geringer Geschwindigkeit sein, der durc

Fig.5 zeigt, wie Strahl-Ablenfceleiöent in Form das Ausgtaigssignal der Steuerschaltung 48 gesteuei

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

U 12

steuert das Steuersignal dann auch die Geschwindig- Die Anordnung der F i g. 6 und 7 hat jedoch den keit des Motors 31, um eine gleichmäßige, stetige Vorteil, daß jedes Prisma 51 unabhängig hergestellt Weiterbewegung des Tischs zu ergeben. Die stetige werden kann, wobei nur ein einziges Prisma und und nicht die schrittweise Weiterbewegung der pho- nicht die ganze viereckige Spiegelanordnung ausgetographischen Platte ergibt eine Schreibstrahlbewe- 0 wechselt werden kann, wenn ein unzulässiger Fehler gung, die der Rasterabtastung des herkömmlichen auftritt. Die verschiedenen Prismen können dann auf Fernsehens und der Faksimiletechnik verwandt ist. einer gemeinsamen Unterlage S3 angeordnet werden, Es ist selbstverständlich wichtig, daß die vieleckige wobei gezeigt werden kann, daß die Toleranz der Ablenkeinrichtung 19 mit Präzision hergestellt wird Prismen für eine Fehlausrichtung größer als diejenige #nd daß Exzentrizitäten bei der Drehung oder ein io ebener Spiegelflächen ist. Ferner kann gezeigt werkSchlagen« vermieden werden, damit der Schreib- den. daß die Prismenanordnung in der Lage ist, grö-Hrahl 16 während jeder Bewegungszeile genau durch ßere Drehabweichungen oder ein »Schlagen« in gellen Schreibschlitz 26 projiziert wi^d. Die Erfahrung wissen Richtungen zuzulassen als die vielflächige tat gezeigt, daß diese Anordnung am besten dadurch ebene Spiegelanordnung der Fig. 1. Die Bedingung ergestellt werden kann, daß alle Spiegelflächen 20 15 der Gleichung (1) ist auch gültig, wenn das beschrieteuf einem einzigen Stück aus geschmolzener Kiesel- bene Dachkantprisma benutzt wird.
Itrde angeordnet werden. Eine derartige Technik hat Wenn auch die bilderzeugende Einrichtung tür di-

t:doch den Nachteil, daß die ganze Anordnung un- gitale Signale beschrieben wurde, so kann sie doch

rauchbar werden kann, wenn nur eine der Spiegel- auch auf gespeicherte analoge Signale der normaler-

tflächen fehlerhaft ist. ao weise bei der Faksimilewiedergabe benutzten Art an-

F i g. 6 und 7 zeigen eine alternative, vieleckige sprechen. Die Steuerschaltung 22 der F i g. 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 Zunahmt-

flektierende Oberflächen 50, die im rechten Winkel des analogen Spannungssignals und nicht einen ein

angeordnet sind, derart, daß einfallendes Licht 16 25 zelnen Informationsimpuls abgibt. Während der Ko

von beiden Oberflächen in der schematisch angege- dierstrahl so dargestellt ist, daß er von derselber

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 dei

Spiegelanordnung 19 der Fig. 1, d.h., sie reflektiert Ablenkeinrichtung reflektiert werden. Ein sie!

beim Drehen sowohl den Schreibstrahl als auch den 30 drehender Spiegel kann selbstverständlich ar

Kodierslrahl derart, daß sie lineare Bewegungen aus- Stelle der Brechungsplatte 45 der F i g. 5 verwende

führen. werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 reflektierenden Oberflächen um die Achse mit konstanter Winkelgeschwindigkeit antreibenden Motor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahl-Ablenkeinrichtung eine in der Strahlenbahn des Schreibstrahls zwischen den drehbar angeordneten reflektierenden Oberflächen und dem lichtempfindlichen Medium angeordnete optische Linsenanordnung (18) aufweist, deren Brennweite gleich k 6>/tan Θ ist, wobei A- eine Konstante und Θ der Winkel zwischen dem Schreibstrahl und der optischen Achse der Linsenanordnung ist, daß das lichtempfindliche Medium mit ebener, vom Schreibstrahl überstrichener Oberfläche ausgebildet ist und daß die Oberfläche des Modiums senkrecht zur optischen Achse der Linsenuiordnung 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. Hinrichtung 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 wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum F.rzeugen 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 Kodicrstrahls 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 uen optischen Modulator steuert.

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

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Kodierstrahl eine streifenförmige Querschnittsfonn 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.