DE2036516A1

DE2036516A1 - Zeichengenerator

Info

Publication number: DE2036516A1
Application number: DE19702036516
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Phys Dr 7030 Boblingen Schedewie
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1970-07-23
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1972-02-03
Also published as: FR2097968A5; DE2036516B2; US3692397A; GB1321539A; DE2036516C3; JPS5316654B1

Description

IBM Deutschland Internationale Bäro-MasAinen Geselhdiaft mbH

Böblingen, 13. Juli 1970 pr-hl

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket GE 969 047; GE 869 136

Zeichengenerator

Die Erfindung betrifft einen Zeichengenerator mit einer Zeichenmaske und einem einen Lichtstrahl steuerbar auf das jeweils wiederzugebende Zeichen der Zeichenmaske richtenden Lichtablenker.

Durch die ständige Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit moderner Rechenanlagen ist die Bedeutung optischer Ausgabeeinheiten in letzter Zeit stark gewachsen, nachdem die Arbeitsgeschwindigkeit der bisher fast ausschließlich verwendeten mechanischen Ausgabeeinheiten nicht mehr gesteigert werden konnte. Zu den wichtigsten Ausgabeeinheiten moderner Rechenanlagen gehören die. Drucker, deren Arbeitsgeschwindigkeit bei mechanischer Ausführung nicht mehr gesteigert werden kann. Eine wesentliche Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit ist nur durch optische Drucker möglich, bei denen die Zeichen durch sogenannte Zeichengeneratoren erzeugt und auf einen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger übertragen werden. In der deutschen Auslegeschrift 1 250 172 wird eine elektrooptische Druckeinrichtung mit einer Schriftzeichenschablone und einem die jeweils ausgewählten Zeichen der Schablone auf einen Aufzeichnungsträger abbildenden optischen System beschrieben, in dessen Strahlengang elektrooptische Mittel angeordnet sind, durch welche die zu druckenden Zeichen der Schablone ausgewählt und auf eine beliebige Stelle des Aufzeichnungsträgers übertragen werden. Dabei verschiebt ein erster elektro-

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optischer Lichtablenker das Bild einer alle zu druckenden Zeichen enthaltenden Maske über eine Blende mit einer jeweils nur ein Zeichen durchlassenden Ausnehmung. Die in dieser Ausnehmung erscheinende Abbildung des jeweils ausgewählten Zeichens wird durch einen zweiten elektrooptischen Lichtablenker auf die jeweils zu bedruckende Stelle eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers übertragen. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Abbildung einer eine Vielzahl von Einzelzeichen enthaltenden Zeichenschablone durch einen aus mehreren Ablenkstufen bestehenden Lichtablenker übertragen werden muß. Die Übertragung der Abbildung eines komplexen Objektes durch eine größere Anzahl von Ablenkstufen eines Liehtablenkers ist jedoch selbst bei großem technischen Aufwand nur möglich, wenn die Anforderungen an die Schärfe und an die Fehlerfreiheit der einzelnen Zeichen relativ gering sind. Deshalb ist schon vielfach vorgeschlagen worden, einen Lichtstrahl durch einen ersten Lichtablenker auf das jeweils gewünschte Zeichen zu richten, den die Form dieses Zeichens aufweisenden Lichtstrahl durch einen zweiten gleich ausgebildeten und komplementär gesteuerten Lichtablenker zu rezentrieren und den in dieser Ausgangslage befindlichen Strahl durch einen dritten Lichtablenker auf die jeweils zu bedruckende Stelle des lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers zu richten.

In der Literaturstelle "A High-Capacity Digital Light Deflector Using Woliaston Prisms" von W.J. Tabor, in the Bell Technical Journal 1967, Seiten 957 ff, wird eine Liehtablenkeranordnung zum Auslesen eines Speichers beschrieben, bei der der Lesestrahl durch einen Lichtablenker auf die jeweils ausgewählte Speicherstelle gerichtet wird und nach Reflexion den Lichtablenker auf demselben Weg jedoch in entgegengesetzter Richtung durchläuft. Mit der gleichen Anordnung kann auch bei optischen Druckern der zur Rezentrierung benötigte Lichtablenker eingespart werden. Da die Auskoppelung des die Information tragenden Strahles durch einen Strahlenteiler erfolgt, gehen 75 % der Strahlenergie verloren, was insbesondere bei Druckern sehr nachteilig ist.

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In der deutschen Patentschrift 1.288.829 wird ein Zeichengenerator beschrieben, bei dem der Strahl ebenfalls durch denselben Li cn tab lenker abgelenkt und rezentriert wird. Zur Vermeidung der hohen Verluste wird ein polarisationsabhängiger Strahlenteiler verwendet. Der Strahl durchläuft dabei' zweimal einen Faraday-Rotator, in dem seine Polarisationsebene beim Durchlauf in einer Richtung um 45° und beim Durchlauf in der entgegengesetzten Richtung um weitere 45° gedreht wird.

Rotatoren, die die Polarisationsebene eines Strahls unabhängig von dessen Fortpflanzungsrichtung im gleichen Sinne drehen, sind aber sehr aufwendig und arbeiten nicht mit der bei den meisten ™ Anwendungen erforderlichen Präzision.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, einen Zeichengenerator mit nur zwei Lichtablenkern anzugeben, mit dem es bei relativ geringem technischen Aufwand möglich ist. Zeichen von sehr guter Qualität unter optimaler Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Lichtquelle auf den jeweils gewünschten Stellen eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Zeichengenerator mit einer Zeichenmaske und einem einen Lichtstrahl steuerbar auf das jeweils wiederzugebende Zeichen der Zeichenmaske % richtenden Lichtablenker gelöst, der gekennzeichnet ist durch einen ersten polarisationsabhängigen Strahlenteiler, einen den ihn durchsetzenden Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Lage seiner Polarisationsrichtung steuerbar ablenkenden Lichtablenker, einen am Ausgang des Liehtablenkers angeordneten elektrooptischen Rotator, durch den die Polarisationsebene eines den Lichtablenker verlassenden Strahls unabhängig von dessen Schaltzustand jeweils um 90° gegenüber der Polarisationsebene des dem Lichtablenker zugeführten Strahls gedreht wird, einen zweiten polarisationsabhängigen Strahlenteiler mit einer parallel zur Durchlaßrichtung des ersten Strahlenteilers liegenden Durchläßrichtung, zwei den vom zweiten Strahlteiler abgelenkten Strahl

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nach Passieren einer Zeichenmaske der Rückseite des ersten Strahlenteilers zuführende Umlenkelemente, die gemeinsam mit dem ersten Strahlteiler den nunmehr die gewünschte Zeicheninformation enthaltenden Strahl der Lichtablenker ein zweites Mal durchsetzen lassen, wobei die Lage seiner Polarisationsebene senkrecht zur Lage der Polarisationsebene des den Lichtablenker zum ersten Mal durchsetzenden Strahls liegt, so daß er den Lichtablenker auf einem komplementär zum Weg des ersten Strahls verlaufenden Weg durchsetzt und den zweiten polarisationsabhängigen Strahlenteiler unabhängig vom Schaltzustand des Liehtablenkers stets entlang des gleichen Weges: unabgelenkt verläßt.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß die polarisationsabhängigen Strahlenteiler aus Wollaston-, Rochon- oder Senarmont-Prismen und/oder Mehrschichtelementen bestehen.

Eine andere Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen der umlenkelemente totalreflektierende Prismenflächen sind, die entweder zu einem einzigen oder zu zwei Prismen gehören.

Ein weiteres besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schließlich dadurch gekennzeichnet, daß der Licht- ; ablenker aus mehreren Stufen besteht, die jeweils ein steuerbares elektrooptisches Element zur Drehung der Polarisationsebene um 90° und ein nachgeschaltetes, den Strahl in Abhängigkeit von der. Lage seiner Polarisationsebene auf einem von zwei Wegen weiterleitendes Element umfassen.

Da die Erfindung die Verwendung polarisationsabhängiger Strahlenteiler ermöglicht, treten an den Strahlenteilern im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, bei denen die Verluste 75 % betragen, keine Verluste auf.

Da bei den hohen Arbeitsgeschwindigkeiten von optischen Druckern

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extrem hohe Lichtintensitäten benötigt werden, ist die erreichte Erhöhung des Wirkungsgrades von großer Bedeutung.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fign. 1 und 2 schematische Darstellungen zweier bekannter

Lichtzeichengeneratoren

Fig. 3 die schematische Darstellung eines Auführungs-

beispiels der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung durchsetzt ein Lichtstrahl 1 einen aus mehreren jeweils einzeln ansteuerbaren Ablenkstufen bestehenden Lichtablenker 2. Ein derartiger Lichtablenker ist beispielsweise in der britischen Patentschrift 967 610 beschrieben. Der den Lichtablenker 2 verlassende Strahl durchsetzt eine Maske 3 und gelangt in einen zweiten» in gleicher Weise wie der erste Lichtablenker ausgebildeten Lichtablenker 4, von wo er durch eine Linse 5 auf einen beispielsweise in einer Bildebene 6 liegenden Aufzeichnungsträger abgebildet wird.

Die beiden Lichtablenker 2 und 4 werden durch ein Steuergerät 7 so gesteuert, daß die im Lichtablenker 2 bewirkte Ablenkung im Lichtablenker 4 rückgängig gemacht wird und der Strahl 1 immer auf die gleiche Stelle der Bildebene 6 fällt. Die Maske 3 besteht aus einer undurchsichtigen Schicht in der 8x8 Zeichen in Form von durchsichtigen Ausnehmungen matrixartig angeordnet sind. Zur Auswahl eines Zeichens bewirkt das Steuergerät 7 eine derartige Ablenkung des den Lichtablenker 2 durchsetzenden Strahls, daß dieser den das ausgewählte Zeichen enthaltenden Bereich der Maske 3 durchsetzt. Der die Form des ausgewählten Zeichens aufweisende Strahl durchsetzt anschließend den Lichtablenker 4, der durch das Steuergerät 7 so erregt wird, daß die

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im ersten Lichtablenker eingetretene Ablenkung rückgängig gemacht wird.

In der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird ein linear polarisierter Lichtstrahl 11 an einem Strahlenteiler 9 nach rechts reflektiert und gelangt durch eine Linse 5 zu einem Lichtablenker 8, der in gleicher Weise wie die in Fig. 1 schematisch dargestellten Lichtablenker 2 und 4 ausgebildet ist. Die einzelnen Stufen des Liehtablenkers 8 werden durch ein Steuergerät 7 derartig erregt, daß der Strahl auf das jeweils ausgewählte Zeichen einer Maske 12 auftrifft. Auf dieser Maske sind beispielsweise 8x8 Zeichen in Form von spiegelnden Bereichen matrixartig angeordnet. Der an der Maske reflektierte Strahl weist die Form des jeweils ausgewählten Zeichens auf und durchsetzt, da er in gleicher Weise wie der auftreffende Strahl polarisiert ist, den Lichtablenker 8 auf dem gleichen Wege wie der von links nach rechts verlaufende Strahl. Das hat zur Folge, daß der nunmehr die Form des ausgewählten Zeichens aufweisende Strahl den Lichtablenker 8 stets an der gleichen Stelle und mit der gleichen Richtung verläßt. Nachdem der Strahl die Linse 5 und den Strahlenteiler 9 durchsetzt,, fällt er immer auf den gleichen Punkt einer Bildebene 10.

Die die in den Fign. 1 und 2 dargestellten Anordnungen verlassenden Strahlen werden entweder auf einen von Druckstelle zu Druckstelle verschiebbaren lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger gerichtet oder gelangen in einen weiteren, nicht dargestellten Lichtablenker, durch den der Strahl auf die jeweils gewünschte Stelle eines feststehenden lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers gerichtet wird. Im Falle der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind dann insgesamt drei Lichtablenker erforderlich. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung sind zwar nur zwei Lichtablenker erforderlich, die am Strahlenteiler 9 auftretenden Verluste betragen jedoch 75 %.

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Bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung wird durch einen Laser L ein linear polarisierter Strahl 13 erzeugt, der zunächst einen polarisationsabhängigen Strahlenteiler 14 durchsetzt. Dieser Strahlenteiler besteht vorzugsweise aus einer auf einem durchsichtigen Träger aufgedampften Vielfachschicht mit abwechselnd hohem und niedrigem Brechungsindex. Der Strahlenteiler ist so justiert, daß seine Flächennormale mit der Richtung des einfallenden Lichtes den Brewster-Winkel ß einschließt, der durch die Differenz der Brechungsindizes der Aufdampfschichten definiert ist. Die Schichtdicken sind so gewählt, daß sich eine Verstärkung der reflektierten Komponente _ä durch Interferenz ergibt. Die Richtung der Polarisationsebene des Laserstrahls liegt so, daß er den Strahlenteiler 14 ungeschwächt durchsetzt. In einem im weiteren Verlauf des Lichtstrahles angeordneten Lichtablenker 15 wird der Strahl entsprechend dem Schaltzustand dieses Liehtablenkers parallel zu sich selbst steuerbar so versetzt, daß er das jeweils ausgewählte Zeichen einer Maske 20 durchsetzt. Am Ausgang des Lichtablenkers ist ein elektrooptischer Rotator 16 angeordnet, der beispielsweise aus einem zwischen zwei durchsichtigen Elektroden angeordneten Kaliumdihydrogenphosphat (KDP)-Kristall besteht. Der Rotator 16 wird durch eine Steueranordnung 27, die gleichzeitig den Lichtablenker 15 erregt, so gesteuert, daß der ihn verlassende Strahl unabhängig vom Erregungszustand des Lichtab- ™ lenkers 15 stets senkrecht zur Lage der Polarisationsebene des vom Laser L ausgehenden Strahls 13 polarisiert ist. Ein zweiter im Strahlengang angeordneter polarisationsabhängiger Strahlenteiler 17, der ebenso wie der bereits beschriebene Strahlenteiler 14 ausgebildet ist, liegt mit seiner Durchlaßrichtung parallel zur Durchlaßrichtung des Strahlenteilers 14, so daß der den Rotator 16 verlassende Strahl an ihn nach oben in Richtung auf einen Spiegel 18 reflektiert wird, von v/o er über einen zweiten Spiegel 19 in den Bereich der Maske 20 gelangt, die beispielsweise 8x8 aus durchlässigen Bereichen bestehende, matrixförmig angeordnete Zeichen enthält. Der die Maske 20 verlassende Strahl 23 weist die Form des jeweils ausgewählten Zeichens auf und

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wird, da er senkrecht zur Richtung des ursprünglich in den Lichtablenker 15 eintretenden Strahles 13 polarisiert ist, am polarisationsabhängigen Strahlenteiler 14 reflektiert. Aus d.§m gleichen Qrunde durchsetzt er den Lichtablenker 15 diesmal auf einem Weg, der komplementär zum Weg des zuerst genannten Strahls verläuft. Der den Lichtablenker 15 zum zweitenmal durchsetzende und nunmehr die Form des ausgewählten Zeichens aufweisende Strahl ist beim Verlassen des Rotators 16 so polarisiert, daß er den polarisationsabhängigen Strahlenteiler 17 ungeschwächt durchsetzt und durch eine Linse 21 auf einer Bildebene 22 fokussiert wird* Der auf der Bildebene 22 fokusierte, die Form des jeweils ausgewählten Zeichens aufweisende Strahl wird entweder durch einen weiteren, nicht dargestellten Lichtablenker auf die jeweils zum Druck vorgesehene Stelle eines lichtempfindlichen Aufzeichnungeträgers gerichtet oder fällt unmittelbar auf einen von Druckstelle zu Druckstelle bewegten lichtempfindlichen Auf-* zeichnungsträger. ..-......,-

Ss ist selbstverständlich auch möglich, die beiden Strahlenteiler 14 und 17 mit zueinander senkrechten Durchlaßrichtungen anzuordnen und den unabgelenkten Strahl durch ein Spiegelsystem der Zeichenmaske 20 und dem Lichtablenker 15 für einen zweiten Durchlauf zuzuführen.

GB ₉₆₉ 047; G_E 86^J₈₆, , ₅₄₇

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Zeichengenerator mit einer Zeichenmaske und einem einen Lichtstrahl steuerbar auf das jeweils wiederzugebende Zeichen der Zeichenmaske richtenden Lichtablenker, gekennzeichnet durch einen ersten polarisationsabhängigen Strahlenteiler (14), einen einen Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Lage seiner Polarisationsebene steuerbar ablenkenden Lichtablenker (15), einen am Ausgang des Liehtablenkers angeordneten steuerbaren elektrooptischen Rotator (16), durch den die Polarisationsebene des den Lichtablenker verlassenden Strahls unabhängig vom Schaltzustand des Lichtablenkers jeweils um gegenüber der Polarisationsebene des dem Lichtablenker zugeführten Strahls gedreht wird, einen zweiten polarisationsabhängigen Strahlenteiler (17) mit einer parallel zur Durchlaßrichtung des ersten Strahlenteilers (14) liegenden Durchlaßrichtung, zwei den vom zweiten Strahlenteiler (17) abgelenkten Strahl nach Passieren einer Zeichenmaske (20) der Rückseite des ersten Strahlenteilers (14) zuführende Umlenkelemente (18, 19), die gemeinsam mit dem ersten Strahlenteiler den nunmehr die gewünschte Zeicheninformation enthaltene Strahl (23) dem Lichtablenker ein zweitesmal durchsetzen lassen, wobei die Lage seiner Polarisationsebene senkrecht zur Lage der Polarisationsebene des den Lichtablenker zum ersten Mal durchsetzenden Strahls (13) liegt, so daß er den Lichtablenker auf einem komplementär zum Weg des ersten Strahls (13) verlaufenden Weg durchsetzt und den zweiten Strahlenteiler (17) unabhängig vom Erregungszustand des Liehtablenkers stets entlang des gleichen Weges unabgelenkt verlässt.
2. Zeichengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polarisationsabhängigen Strahlenteiler (14, 17) aus doppelbrechenden Kristallen/ Wollaston-, Rochon- oder Senarmont-Prismen und/oder Mehrschichtelementen bestehen.
3. Zeichengenerator nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch Docket GE 969 047} GE 869 136

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gekennzeichnet, daß die reflektierenden Flächen der Umlenkelemente (18, 19) totalreflektierende Prismenflächen sind.
4. Zeichengenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Liehtablenker (15) aus mehreren, jeweils ein steuerbares elektrooptisches Element zur Drehung der Polarisationsebene um 90° und ein nachgeschaltetes, den Strahl in Abhängigkeit von der Lage seiner Polarisationsebene auf einem von zwei Wegen weiterleitendes Element umfassenden Stufen besteht.

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