DE2058266A1

DE2058266A1 - Zeichengenerator

Info

Publication number: DE2058266A1
Application number: DE19702058266
Authority: DE
Inventors: Banks Willard King
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1969-12-03
Filing date: 1970-11-26
Publication date: 1971-06-09
Also published as: US3666358A; FR8436E; FR355780A; GB1319502A; FR2071922A5

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gegellschaft mbH

Anmelderin:

Amtliches Aktenzeichen: Aktenzeichen der Anmelderin:

Böblingen, den 25. November 1970 pr-rz

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10504 Neuanmeldung
Docket SA 969 014

Zeichengenerator

Die Erfindung betrifft einen Zeichengenerator mit einem einen Strahl auf das jeweils ausgewählte Zeichen einer Zeichenmaske richtenden steuerbaren Liehtablenker, der vom Strahl nach Verlassen der Zeichenmaske ein zweites Mal zwecks Rezentrierung durchsetzt wird.

Die Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit moderner Computer macht auch eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit der als Ausgabeeinheiten verwendeten Drucker erforderlich. Nachdem die mechanischen Drucker die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit erreicht haben, werden in letzter Zeit in immer größerem Umfang sogenannte optische Drucker entwickelt. Bei diesen Druckern werden die zu druckenden Zeichen beispielsweise auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre erzeugt und durch geeignete Mittel auf einen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger übertragen. Es sind auch elektro-optische Anordnungen vorgeschlagen worden, bei denen ein Lichtstrahl mit Hilfe eines Lichtablenkers steuerbar jeweils auf einen Bereich einer alle zu druckenden Zeichen enthaltenden Maske gerichtet wird. Der die Maske verlassende, nunmehr die Zeicheninformation tragende Strahl wird zuerst rezentriert und dann mittels eines weiteren Lichtablenkers auf jeweils zum Druck vorgesehene Stellen eines lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers gerichtet. Diese auch als Zeichengeneratoren bezeichneten Anordnungen bestehen im allgemeinen aus drei Lichtablenkern, von denen der erste den Strahl auf das jeweils

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gewünschte Zeichen richtet, der zweite den die Zeicheninformation tragenden Strahl unabhängig von der Lage des jeweils ausgewählten Zeichens in jeweils ein und dieselbe Ausgangslage bringt und der dritte den rezentrierten Strahl auf die jeweils gewünschte Stelle des zu bedruckenden lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers richtet. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Zeichenmaske reflektierend auszubilden und den reflektierten, die Zeicheninformation tragenden Strahl den Lichtablenker ein zweites Mal durchlaufen zu lassen, so daß er diesen auf dem gleichen Wege, jedoch in entgegengesetzter Richtung wie der ursprünglich eingetretende Strahl durchsetzt. Diese ψ Anordnungen sind entweder sehr kompliziert oder weisen einen sehr schlechten Wirkungsgrad auf. Zum Stand der Technik wird auf die US-Patentschriften 3 182 574 und 3 220 013 hingewiesen.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, einen Zeichengenerator anzugeben, bei dem die Ausrichtung des Strahls auf das jeweils zu druckende Zeichen auf der Zeichenmaske und die Rezentrierung des die Zeichenmaske verlassenden Strahles in ein und denselben Lichtablenker in einfacher Weise und ohne nennenswerte Lichtverluste erfolgt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Zeichengenefc rator mit einem einen Strahl auf das jeweils ausgewählte Zeichen einer Zeichenmaske richtetenden steuerbaren Lichtablenker, der vom Strahl nach Verlassen der Zeichenmaske zwecks Rezentrierung ein zweites Mal durchsetzt wird gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zeichenmaske oder dahinter angeordnete reflektierende Elemente unter einem von 90° abweichenden Winkel zum auffallenden Strahl angeordnet sind, derart, daß der den Lichtablenker ein zweites Mal durchsetzende, nunmehr die Zeicheninformation tragende Strahl diesen auf einem Weg durchsetzt, der gegenüber dem Weg des den Lichtablenker zum ersten Mal durchsetzenden Strahl so versetzt ist, daß er außerhalb der die Zuführung des einfallenden Strahls bewirkenden Elemente liegt.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher er-Docket SA969 014 109824/1730

läutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines bekannten Zeichengenerators, Fign. 2a u. 2b verschiedene Ansichten eines Ausführungsbeispiels

der Erfindung,

Fig. 3 die isometrische Darstellung des in den Fign. 2a

und 2b dargestellten Zeichengenerators,

Fign. 4a u. 4b verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen

Zeichengenerators mit einer stufenförmigen Zeichenmaske ,

Fig. 5 die isometrische Ansicht des in den Fign. 4a und

4b dargestellten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 wird ein zum Stande der Technik gehörender Zeichengenerator mit einem steuerbaren Lichtablenker mit innerer Totalreflektion wiedergegeben. Derartige Lichtablenker werden beispielsweise in den Patentanmeldungen P 18 06 762.4, P 18 06 763.6 und P 20 11 864.3 beschrieben.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besteht aus einem ersten Lichtablenker 100, einer Zeichenmaske 102 und einer Lichtquelle 103. Der ansich bekannte Lichtablenker besteht aus einem durchsichtigen Körper mit totalreflektierenden Flächen auf denen Elemente 104, 105, 106 und 107 im Abstand von wenigen Wellenlängen der zu beeinflussenden Strahlung angeordnet sind. In diesem Zustand wird ein in den durchsichtigen Körper 112 eintretender Lichtstrahl 114 an den totalreflektierenden Flächen dieses Körpers reflektiert und verläßt ihn an seiner rechten senkrechten Fläch·· Wird eines der Elenente 104 bis 107 durch nichtdargeetellte Mittel steuerbar an die ihm zugeordnete totalreflektierende Fläche des Körpers 112 gebracht, so wird die Totalreflexion in diese» Bereich gestört und der Strahl tritt Docket SA 969 014 10 9 8 2 4/1730

in das betreffende Element ein um nach einer Totalreflexion an seiner äußeren Fläche erneut in den Körper einzutreten und ihn nunmehr auf einem anderen Weg zu durchsetzen und zu verlassen. Je nach der Kombination der an die ihnen zugeordneten totalreflektierenden Flächen angenäherten Elemente 104 bis 107

4 verläßt der Strahl den Körper 112 jeweils an einer von 2 verschiedenen Stellen.

Die Elemente 104 bis 107 sind beispielsweise als peizoelektrische Elemente ausgebildet, die durch Anlegen einer Spannung an die ihnen zugeordneten totalreflektierenden Flächen des durchsichtigen Körpers 112 angenähert oder von ihnen entfernt werden können.

Der von der Lichtquelle 103 erzeugte Strahl 114 kann durch den Lichtablenker 100 beispielsweise in eine der mit 115, 116, 117 und 118 bezeichneten Lagen gebracht werden, je nachdem welche Kombination von Elementen 104 bis 107 betätigt wird. Die hinter der Austrittsfläche des durchsichtigen Körpers 112 angeordnete Zeichenmaske 102 besteht aus einer undurchsichtigen Scheibe in der die Zeichen durch durchsichtige Bereiche dargestellt sind. Nach seinem Durchtritt durch diese Maske gelangt der nunmehr die Zeicheninformation tragende Lichtstrahl in den Lichtablenker 101, der komplementär zum Lichtablenker 100 gesteuert wird, so daß der Lichtstrahl unabhängig von seinem Eintrittsort den durchsichtigen Körper 113 immer an der gleichen Stelle verläßt. Der aus dem Lichtablenker 101 austretende, die Form des jeweils ausgewählten Zeichens aufweisende Strahl 119 kann entweder unmittelbar auf einen lichtempfindlichen Aufzeichnungsträger gerichtet werden, der in diesem Fall von Druckstelle zu Druckstelle und von Zeile zu Zeile zu bewegen ist, oder einem dritten Lichtablenker zugeführt werden, der den Lichtstrahl auf die jeweils gewünschte Stelle eines während des Druckes einer ganzen Zeile oder einer ganzen Seite unbeweglich angeordneten lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers richtet.

Mit der in den Fign. 2a, 2b und 3 dargestellten Anordnung wird Docket SA 969 014 10 9 8 2 4/1730

ein besonderer Lichtablenker für die Rezentrierung des die Zeichenmaske verlassenden Lichtstrahles, im Falle der in Fig. dargestellten Anordnung der Lichtablenker 101/ unnötig gemacht. Die Anordnung besteht aus einer Lichtquelle 200, einem mit piezoelektrisch steuerbaren Elementen 202, 203, 204 und 205 versehenen Lichtablenker 201 und einer reflektierenden Zeichenmaske 206, die im Wege des durch den Lichtablenker 201 abgelenkten Strahles angeordnet ist. Die spiegelnde Zeichenmaske 206 enthält beispielsweise Buchstaben, Ziffern oder andere codierte Informationen. Die einzelnen Zeichen sind jeweils im Bereich einer der möglichen Strahllagen angeordnet, in die der Strahl durch Betätigung beliebiger Kombinationen von Elementen 202 bis 205 gebracht werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen die Zeichen aus spiegelnden Bereichen, die beispielsweise durch eine Silber- oder Aluminiumschicht gebildet werden. Der dem Lichtablenker 201 zugeführte Strahl 207 wird an einem der Zeichen der Zeichenmaske 206 reflektiert und gelangt wieder in den Lichtablenker 201 zurück. Bei einer senkrecht zur Lage des den Lichtablenker 201 verlassenden Strahls angeordneten Zeichenmaske 206 würde der Strahl in sich selbst reflektiert und den Lichtablenker 206 auf dem gleichen Wege jedoch in entgegengesetzter Richtung wie der einfallende Strahl durchsetzen. In diesem Fall würden zum Auskoppeln des Strahles besondere Mittel, wie Strahlenteiler oder halbdurchlässige Spiegel erforderlich,sein, die zu unerwünschten Lichtverlusten führen. Wie aus Fig. 2a ersichtlich, ist die Zeichenmaske 206 so in bezug auf den Strahl 207 angeordnet, daß er mit dem reflektierten Strahl 208 einen Winkel einschließt. Auf diese Weise kann der an der Zeichenmaske 206 reflektierte und die jeweils gewünschte Zeicheninformation tragende Strahl 208 nach Verlassen des Lichtablenkers 201 ohne Behinderung durch die Lichtquelle 200 und ohne Verlust den weiteren Elementen eines Zeichengenerators oder optischen Druckers zugeführt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel tritt der Lichtstrahl 207 in den Lichtablenker 201 unter einem Winkel ein, der von der Größe des dem Lichtablenker zugeführten Lichtkegels abhängt.

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Es ist leicht einzusehen, daß konvergente, divergente oder parallele Lichtstrahlen verwendet werden können. Wird konvergentes Licht verwendet, so soll der Konvergenzpunkt des Strahles in einer Entfernung liegen, die größer als die Entfernung von der Lichtquelle 200 zu der Zeichenmaske 206 ist. Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht des in den Fign. 2a und 2b dargestellten Zeichengenerators. Dabei sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auf der Zeichenmaske sind die Buchstaben A, B, C und D mit gleichen Abständen voneinander angeordnet. Die Zeichenmaske 206 kann auch aus auf einer durchsichtigen oder einer lichtabsorbierenden Unterlage angeordneten reflektierenden Zeichen bestehen. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Zeichen aus halbdurchlässigen reflektierenden Elementen herzustellen. Bei den in den Fign. 1, 2 und 3 dargestellten Zeichengenerator ist es erforderlich, daß das Licht in allen Ablenklagen des Strahls die gleiche optische Weglänge durchläuft. Zur Lösung dieser Aufgabe sind eine ganze Reihe von mehr oder weniger aufwendigen Anordnungen bekannt. In den Fign. 4a, 4b und 5 wird ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, bei dem die Konstanz der Weglängen in einfacher Weise sichergestellt wird. In diesem Ausführungsbeispiel erzeugt eine Lichtquelle 400 einen Lichtstrahl 401 der in den die beiden elektro-optischen Elemente 403 und 404 aufweisenden Lichtablenker 402 eintritt. Durch die

Betätigung jeweils eines oder gleichzeitig beider Elemente 403 und 404 kann der Strahl in vier verschiedene Lagen 405, 406, oder 408 gebracht werden. Am Ausgang des Lichtablenkers ist eine treppenförmig ausgebildete Zeichenmaske 409 angeordnet und mit ihm fest verbunden. Die Höhen der einzelnen Treppen sind gleich d. Soll die optische Weglänge bei jeder Lage des den Lichtablenker verlassenden Strahles gleich sein, so muß d = tcos (a), wobei t die Dicke der dünnsten elektro-optischen Platte 403 und (a) der Winkel zwischen der Richtung des einfallenden Strahles und der ersten reflektierenden Fläche des Körpers 410 ist. Sind die Brechungsindizes der Körper 409 und 410 nahezu gleich so wird beim übergang des Strahles vom Körper 10 in die treppenförmige

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Maske 409 keine oder nur eine geringfügige Ablenkung erfolgen.

Bei einem größeren Unterschied der Brechungsindizes der beiden Körper muß bei der Berechnung der Höhe d das Snell'sche Gesetz berücksichtigt werden.

In den Bereichen 411, 412, 413, 414 der treppenförmigen Zeichenmaske 409 sind die einzelnen Zeichen angeordnet, die in gleicher Weise wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 2 angegeben, ausgebildet sein können. Kommt es auf eine Gleichheit der optischen Weglänge bei den einzelnen möglichen Lagen des abgelenkten Strahles nicht an, so können die Zeichen unmittelbar auf der Ausgangsfläche des Körpers 410 angeordnet werden. Auch in diesen Fällen fällt der Strahl 401 unter einen solchen Winkel auf die treppenförmige Zeichenmaske 409 auf, daß der austretende Strahl 420 mit dem eintretenden Strahl 401 einen Winkel einschließt, der groß genug ist, um eine Trennung beider Strahlen zu ermöglichen. Fig. 5 ist eine isometrische Darstellung des in den Fign. 4a und 4b in verschiedenen Ansichten dargestellten Zeichengenerators. ι

Für den Fall, daß die einzelnen Zeichen als Hologramme ausgebildet sind, ist eine treppenförmige Maske nicht erforderlich, da die unterschiedlichen Weglängen durch entsprechende Ausgestaltung der holographischen Aufzeichnungen berücksichtigt werden können.

Anstelle der in den AusfUhrungsbeispielen dargestellten Lichtablenker können auch andere Arten von Lieh tab lenkern im Rahmen des Erfindungsgedankens verwendet werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

JL Zeichengenerator mit einem einen Strahl auf das jeweils ausgewählte Zeichen einer Zeichenmaske richtenden steuerbaren Liehtablenker, der vom Strahl nach Verlassen der Zeichenmaske zwecks Rezentrierung ein zweites Mal durchsetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeichenmaske oder dahinter angeordnete reflektierende Elemente unter einem von 9o abweichenden Winkel zum einfallendei Strahl angeordnet sind, derart, daß der den Lichtab-

t lenker ein zweites Mal durchsetzende, die Zeicheninformation enthaltende Strahl (208) diesen auf einem Weg durchsetzt, der gegenüber dem Weg des den Lichtablenker zum ersten Mal durchsetzenden Strahles (207) so versetzt ist, daß er außerhalb der die Zuführung des eintretenden Strahls (207) bewirkenden Elemente liegt.
2. Zeichengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Weglängen in allen Ablenklagen des Strahls gleich sind.
3. Zeichengenerator nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine treppenförmig ausgebildete Zeichenmaske (409) deren

P Treppenhöhen so bemessen sind, daß die optischen Weglängen in allen Ablenklagen des Strahles gleich sind.
4. Zeichengenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die treppenförmig ausgebildete Maske (409) mit dem Lichtablenker fest verbunden ist.
5. Zeichengenerator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abzulenkende Strahl divergent ist.
6. Zeichengenerator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der abzulenkende Strahl konvergent ist.
7. Zeichengenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, Docket SA 969 014 109824/1730

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daß der Abstand zwischen der Lichtquelle (200) und dem Konvergenzpunkt größer ist als der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Zeichenmaske (206).
8. Zeichengenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Elementes zur steuerbaren Drehung der Polarisationsebene des abzulenkenden Strahles und doppelbrechende Kristalle, doppelbrechende Prismen oder polarisationsabhängige Strahlenteiler enthaltenden Lichtablenker.
9. Zeichengenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Lichtablenker mit innerer Totalreflexion.
10. Zeichengenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine totalreflektierende Zeichenbereiche aufweisen Zeichenmaske (206).
11. Zeichengenerator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch auf einer lichtabsorbierenden Unterlage angeordnete teildurchlässige Zeichenelemente aufweisende Zeichenmaske (206).

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