DE2210310A1

DE2210310A1 - Reprografisches System

Info

Publication number: DE2210310A1
Application number: DE19722210310
Authority: DE
Inventors: Jean Edgar Saint Remyles-Cheuvreuses; Torguet Roger Meudon la-Foret; Picquendar (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-03-05
Filing date: 1972-03-03
Publication date: 1972-09-21
Also published as: BE780112A; JPS5416170B1; DE2210310C2; FR2127373A5; US3800303A; GB1388925A; NL7202836A

Description

Unser Zeichen; T 1157

THOMSON-GSP 173, Bd „Hau s s rna η η Paria 8e/Fran lere ich

Reprografisches System

Die Erfindung bezieht sich auf Systeme für die Reprografie (grafische Reproduktion)von optischen Signalen der Art, wie aie auf dem Bildschirm einer Katodenstrahlröhre erzeugt werden. Solche optischen Signale können in der einen oder der anderen von folgenden Formen erscheinen:

- Oszillograf)cn eines elektrischen Signals;

- Raster, aus dem sich eine beliebige grafische Darstellung zusammensetzt;

- Text mit in aufeinanderfolgenden Zeilen angeordneten Schriftzeichen.

Der für die grafische Reproduktion der optischen Signale dienende optische Detektor iat im allgemeinen durch eine Spule lichtempfindlichen Papiers gebildet, das auf Grund der elektrischen Signale bedruckt wird, die auf die Lichtstärke eines Licht flecks, der auch nur ein Lichtpunkt sein kann, und auf dessen Ort in einer Ebene oder auf einer Zeile einwirken.

Lei/Ba

Ea ist gebräuchlich, in Verbindung mit einem programmgesteuerten Rechengerät ein Bildaufrechterhaltungsi-Sichtgerät zu verwenden, dem ein reprografiachea System hinzugefügt sein kann, damit der Verlauf der sichtbar gemachten Information in Form eines Dokuments festgehalten wird. Bei einer bekannten Ausführungsform besteht das reprografische System aus einer Katodenstrahlröhre, dessen elektronisch erregter Leuchtstoff über optische Lichtleitfasern, die durch den Bildschirm der Röhre hindurchgehen, optisch mit einem lichtempfindlichen Papier gekoppelt ist. Mit dieser Technik können gute Ergebnisse erhalten werden, doch ist es damit nicht möglich, über einen sehr starken Lichtstrom zu\erfügen, denn dieser ist einerseits durch den energetischen Wirkungsgrad des Leuchtstoffs und andrerseits durch die Stärke und Stromdichte des Elektronenstrahls begrenzt. Dazu kommt, daß die Ablenkung eines Elektronenstrahls viel Energie erfordert, wenn die Beschleunigungsspannung und die Ablenkgeschwindigkeit groß sind.

Anstelle der Verwendung eines Elektronenstrahls kann man sich auch direkt eines sehr starken Lichtbündels bedienen, das mit großer Geschwindigkeit moduliert und abgelenkt wird. Wenn man jedoch Spiegelsysteme ausschließt, die zu langsam sind, stellt man fest, daß die Mehrzahl der bekannten elektro-optischen Modulatoren und Ablenksysteme eine Reihe von Nachteilen aufweisen, insbesondere einen unzureichenden Übertragunggwirkungsgrad, störende optische Aberrationen, einen beträchtlichen Raumbedarf und in gewissen Fällen eine schwierige Anwendung.

Angesichts dieser Tatsachen wird mit der Erfindung ein reprografisches System geschaffen, bei dem eine quasi-monochromatische Strahlungsenergiequelle verwendet wird, die

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beispielsweise durch einLaser gebildet sein kann, das eine blaue oder grüne Lichtstrahlung aussendet. Die Modulation und die Ablenkung der Strahlung beruhen vollkommen auf der Wechselwirkung des Lichts mit einem Ultraschallenergiebündel unter Bedingungen, wo damit ein optischer Wirkungsgrad erhalten werden kann, der in der Nähe von 1 liegt.

■Eire solche Vereinigung von opto-akustischen Mitteln ermöglicht die Herstellung von reprografischen Geräten, die zugleich einfach, genau und verhältnismäßig billig sind.

Nach der Erfindung ist ein reprografisches System mit einer Lichtquelle , die ein Strahlungsenergie bündel aussendet, einer Modulatoreinrichtung zur Modulation des Bündels, einer Ablenkeinrichtung zur Ablenkung des modulierten Bündels, einer optischenlstektoreinrichtung und einer Einrichtung zur Projektion des modulierten und abgelenkten Bündel3 auf einen beliebigen Bareich der Detektoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine quasimonochroraatische Lichtquelle ist, daß die Modulatoreinrichtung eine akusto-optische Modulatoreinrichtung ist, und daß die Ablenkeinrichtung eine akusto-optische Ablenkeinrichtung ist, die wenigstens einen Block aus einem durchlässigen elastischen Material und eine elektromechanische Wandlereinrichtung enthält, die in dem Block wenigstens eine ablenkende Ultraschallwelle erregt.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die optische Detektoreinrichtung eine auf einen Träger aufgebrachte lichtempfindliche Schicht enthält, sowie eine Einrichtung zur Entwicklung des latenten Bildes, das durch das projizierte Bündel in der Schicht gebildet wird.

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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:

Fig.1 eine schematische Darstellung eines reprografischen Systems nach der Erfindung,

Fig.2 und 3 Barstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise des reprografischen Systems nach der Erfindung,

Fig.4 eine erste Abwandlung des reprografischen Systems von Fig.1,

Fig.5 eine zweite Abwandlung des reprografischen Systems vo η F ig. 1,

Fig.6 , 7a, 7b , 7c, 7ä Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise des reprografischen Systems von Fig,5 und

Fig.8 eine dritte Abwandlung des reprografischen Systems vo η F ig. 1.

Rg.1 zeigt eine quasi-monochromatische Strahlungsenergiequelle 1, die beispielsweise durch ein Argon-Laser gebildet sein kann; das Licht dieser Quelle ist in der Lage, einen optischen Detektor 6 zu erregen. Das von der Quelle 1 in der Richtung der Z-Achse abgegebene Licht bündel wird von einem akusto-optischen,Modulator 2 empfangen, an den ein elektrischer Generator 8 eine Wechselspannung anlegt, deren frequenz sich unter Einwirkung eines elektrischen Modulationssignals S„ ändert. Das aus dem Modulator 2 austretende modulierte Lichtbündel 13 wird von einer akusto-optischen Ablenkvorrichtung 3 empfangen, deren Ablenkebene die XZ-Ebene ist .Die Ablenkvorrichtung e empfängt eine von einem elektrischen Generator 9 erzeugte

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Ablenk-Wechselspannung; die Frequenz dieser Wechsel spannung ändert sich in Abhängigkeit von einem dem Benerator 9 zugeführten elektrischen Signal Β_χ. In Fig,1 ist gestrichelt eine weitere akusto-optische Ablenkvorrichtung 4 dargestellt, deren Ablenkebene die YZ-Ebene ist. Sie empfängt das aus der Ablenkvorrichtung 3 austretende abgelenkte Lichtbündel sowie eine vomGenerator 9 kommende Wechselspannung, deren Frequenz in Abhängigkeit von einem dem Generator 9 zugeführten elektrischen Signal S^. veränderlich ist. Eine Projektionslinse 5 empföigt das entweder aus der Ablenkvorrichtung 3 oder aus der Ablenkanordnung 3, 4 austretende Licht und bildet auf einer lichtempfindlichen Fläche des optischen Detektors 6 einen Lichtfleck 11. Der Lichtfleck 11 nimmt auf der X-Achse einen Abszissenwert ein, der von dem Signal Sy abhängt. Dieser Lichtfleck 11 wird von dem aus der Linse 5 austretenden konvergierenden Bündel 16 erzeugt; er kann in Form eines Punktes oder in Form eines Schriftzeichens erscheinen.

Wenn die Ablenkvorrichtung 4 vorhanden ist, erfolgt die Ablenkung in zwei Richtungen; das aus der Linse 5 austretende üchtbündel 15 gelangt dann zu einem beliebigen Punkt M der XY-Ebene. In Fig.1 ist zu erkennen, daß der Detektor 6 durch ein Papierband gebildet ist. Dieses Papier wird von einem Vorrat 10 abgegeben und läuft in der XY-Ebene infolge der Wirkung eines Vorschubmechanismus 7 ab, dessen Bewegung vom Generator 9 gesteuert wird. Im Fall der Ablenkung in einer Richtung entlang der X-Achse ermöglicht der Vorschub des Papiers den zeilenweisen Abdruck oder auch die Aufzeichnung eines Oszillogramtns .

Die Wirkungsweise der Teile 2, 3 und 4 von Fig.1 beruht auf der optp-akuatischen Wechsel.wirkung von Lichtwellen und UItraschaHwelIeη In einem brechenden elastischen Medium.

O 7 S 3

Fig.2 zeigt einen Block 17 aus einem brechenden elastischen Medium, an dessen Unterseite ein elektro-mechanischer Wandler liegt, der ein piezoelektrisches Plättchen 22 und zwei Elektroden 21 und 23 aufweist. Ein mit den Elektroden 21 und 22 verbundenerWechselapannungsgenerator 24 erregt in dem Block ein Ultraschallbündel 18. Die Ultraschallwelle 18 moduliert den Brechungsindex des Blocks 17 und bildet bei hrer Ausbreitung zu der absorbierenden Fläche 20 ein Gitter 19t dessen Teilung gleich der Wellenlänge λ_ der Ultraschallwelle ist. Wenn keine Ultraschallwelle vorhanden ist, wird ein auf eine der Seitenflächen des Blocks 17 auftreffender Lichtstrahl R^ in Form eines lichtstrahls R^ übertragen. Wenn die Ultraschallwelle 18 erregt ist, wird die Energie des einfallenden lichtstrahls teilweise von dem Beugungsgitter 19 gebeugt. Der gebeugte Energieanteil tritt aus dem Block 17 in Form einer Strahlung R aus, die mit dem Lichtstrahl R_t den Winkel θ bildet. Der Winkel θ hängt von dem Verhältnis λ_/λ₀ ab, wobei λ_Λ die optisehe Wellenlänge des Lichtstrahls ist. Ferner besteht ein besonderer Einfallswinkel , genannt "Bragg'scher¹¹ Einfallswinkel, für den die Strahlungsenergie R einen Maximalwert erreicht, der sehr nahe bei der Energie des Lichtstrahls R^ liegt, falls die Ultraschallamplitude ausreichend groß ist. Die von der Ultraschallwelle nicht gebeugte Energie behält eine feste Richtung in Bezug auf den Lichtstrahl R^ bei; sie nimmt ab, wenn die Schwingungsamplitude erhöht wird, und sie breitet sich stets in der Richtung R. aus.

Man kann also die Verrichtung von Fig.2 als akustooptischen Modulator verwenden, indem man den Anteil R^ der vom Block 17 übertragenen Strahlung verwendet; in dieaem Fall wird der Generator 24 durch eine ihm zugeführte Modulationsspannung S amplitudenraoduliert.

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Wenn nun die gebeugte Strahlung R_r betrachtet wird und die Strahlung R urterück sieht igt bleibt, kann man die Vorrichtung von Fig.2 als akusto-optische Ablenkvorrichtung verwenden. Bei einer im wesentlichen konstanten Ampliutde der Ultraschallwelle wird ein lichtstrahl R^ mit konstanter Richtung in Form einer Strahlung R_r gebeugt, deren Richtung sich in Abhängigkeit von der Frequenz der Ultraschallwelle ändert. Wenn der Generator 24 durch ein elektrisches Ablenksignal S frequenzmoduliert wird, bildet die Anordnung von Fig.2 eine akusto-optische Ablenkvorrichtung, deren Ablenkebene die Zeichenebene ist.

Bei der zuvor beschriebenen Anordnung ermöglicht die opto-akustische Wechselwirkung die Bildung eines Lichtmodulators, der die Intensität eines Licht bündeis unter der Steuerung eine3 elektrischen Signals modulieren kann, ohne die räumliche Verteilung der Lichtenergie in der Querrichtung zu verändern.

Fig.3 zeigt eine Vorrichtung, bei der die opto-akustische Wechselwirkung zwischen einer Lichtwelle . und einer Ultraschallwelle entsteht, die sich in entgegengesetzten Richtungen ausbreiten. Der Block 25 ist aus einem doppelbrechenden Material geschnitten, dessen neutrale Linien 25 und 27 entsprechend, dar Darstellung von &g.3 ausgerichtet sind. Die reflektierende Unterseite des Blocks 25 trägt einen elektro-mechanischen Wandler, der durch ein mit Elektroden 28 und 30 versehenes piezoelektrisches Plättchen 29 gebildet ist. An die Elektroden 28 und 30 ist ein Wechselspannungsgenerator 34· angeschlossen. Wenn die Oberseite des Blocks eine Lichtwelle 31 empfängt , deren elektrischer Vektor E^ parallel zu der neutralen Linie 26 liegt, geht diese Lichtwelle vertikal durch den Block 25, und sie steigt anschließend nach Reflexion an der Unterseite

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dee Blocke 25 Mieder nach oben. Wenn eine Ultraschallwelle erregt wird, entsteht eine Lichtwelle 32, deren elektrischer Vektor E*J" parallel zu der neutralen Linie 27 liegt; diese Lichtwelle wird an der Unterseite des Blocks 25 reflektiert und geht dann wieder zur Oberseite zurück, wobei sie den Weg 33 nimmt. Wenn die Lichtwelle E^" die Wellenzahl k^ hat, die Lichtwelle ST die Wellenzahl k_fl , und die Ultraschallwelle die Wellenzahl k"" , kann man zeigen, daß die Bedingung, der die Wechselwirkung genügt, folgendermaßen lautet :

Durch Anordnung eines Polarisations- Analysators am Austritt der Oberseite des Blocks 25 kann man die Welle mit dem elektrischen Vektor E^" auswählen, die nur beim Vorhandensein der Ultraschallwelle existiert. Wenn man durch den Analysator blickt, läuft alles so ab, als ob die Unterseite des Blocks 25 eine reflektierende Fläche wäre, deren Reflexionsfaktor beim !fehlen einer Ultraschallerregung den Wert Null hat und beim Vorhandensein einer Ultraschallerregung nahe bei 1 liegt. Wenn der Generator 34 so gesteuert wird, daß sich die Amplitude der Wechselspannung in Abhängigkeit von einem Modulationssignal S ändert, bildet die Vorrichtung von Fig.3 eine äkustooptische Modulationszelle.

Durch Vereinigung mehrerer Modulati ons zelleη erhält aan eben räumlichen akusto-optischen Modulator.

Die akusto-optischen Vorrichtungen von Fig.2 und 3 können zur Bildung des Modulators 2 und der Ablenkvorrichtungen 3 und 4 von Fig.1 verwendet werden. Sie ergeben den Vorteil, daß sie außerordentlich stabile Eigenschaften haben; sie können das Licht sehr schnell

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modulieren oder ablenken, denn die Modulation wirkt auf die Amplitude oder die Frequenz einer Ultraschallwelle ein, die eine Frequenz von mehreren 100 MHz hat; ferner können die elektromechanischen Wandler durch Wechselspannungen von einigen Volt erregt werden, was die Steuerung mit Hilfe von Transistorgeneratoren ermöglicht. Weitere Vorteile werden im Verlauf der folgenden Beschreibung in Erscheinung treten·

Fig. 4 zeigt eine erste Abwandlung des -re pro grafischen Systems von Fig.1. Dieses System enthält eine monochromatische Lichtquelle 35, die ein Lichtbündel liefert, dessen Weg durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Das Licht bündel geht zunächst durch einen akustooptischen Modulator 36» der eine von einem Generator abgegebene Wechselspannung empfängt; die Amplitude dieser Wechselspannung wird durch ein dem Generator 57 zugeführtes Modulationssignal S„ gesteuert. Das aus dem Modulator-36 austretende modulierte Bündel wird über einPaar Prismen und 38 zu einer ersten Ablenkanordnung geschickt, die eine mit einem elektromechanischen Wandler 44 versehene akusbooptische Ablenkzelle 41 und zwei Prismenketten 39, 40 und 42, 43 aufweist. Der Wandler 44 wird durch eine Wechselspannung erregt, die von einem Generator 56 geliefert wird; die Frequenz dieser Wechselspannung wird durch ein elektrisches Ablenksignal S_Y sogesteuert, daß die Ablenkung des

Si.

aus dem Prisma 38 austretenden Lichtbündels in einer Ablenkebene erfolgt, die parallel zu den Dreiecksflächen der Prismen 39, 40 , 42 und 43 liegt. Eine zweite Ablenkanordnung, die der ersten ähnlich ist, empfängt das aus dem Prisma austretende modulierte und abgelenkte Lichtbündel; sie enthält eine Ablenkzelle 47 mit einem Wandler 50 und Prismen 45, 46, 48 und 49. Ein Generator 58 liefert zu dem Wandler

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eine Erregungswechselspannung, deren Frequenz durch das elektrische Ablenksignal Sy gesteuert wird. Die Ablenkebene der von den Teilen 45 bis 50 gebildeten Anordnung liegt parallel zu den Dreiecksflächeη der Prismen 45t 46, 48, 49. Sie steht beispielsweise senkrecht zu der Ablenkebene der anderen Ablenkanordnung. Das aus dem Prisma 49 austretende Lichtbündel wird von einer Projektionslinse 51 empfangen, die einen Lichtpunkt auf eine Mattscheibe projiziert. Eine haIbreflektierende Platte 52 entnimmt einen beträchtlichen Bruchteil der von der Linse 51 geleferten Lichtenergie und projiziert ihn auf ein lichtempfindliches Papier 54, dessen Bereich 55 die gleiche Belichtung wie die Mattscheibe 53 empfängt.

Die Wirkungsweise des reprografischen Systems von Pig.4 läßt sich direkt aus derjenigen des Systems von Pig.1 ableiten. Die Signale Sy, Sy und S„ sind die Signale, die normalerweise an den Elektroden einer Katodenstrahlröhre vorzufinden sind, wenn diese Elektroden an einen Horizontalablenkverstärker, einen Vertikalablenkverstärker bzw. an einen Modulationsverstärker für die Intensität des Elektronenstrahls angeschlossen sind. Das System kann also eine grafische Reproduktion eines Osziliogramms liefern , das außerdem auf der Mattscheibe 53 beobachtet werden kann, bevor die Fläche 55 des lichtempfindlichen Papiers 54 be lichtet wird. Der geringe Raumbedarf der Vorrichtung von Fig.4 ergibt sich zum großen Teil aus der Verwendung der Prismenketten 39, 40, 42, 43, und 45, 46, 48, 49. Diese Prismen erfüllen zwei wichtige Punktionen, und sie verursachen dabei keine Verzerrung und keinen Verlust in dem Licht bund el.

Die akuato-optioche Äblenkzelle 51 erzeugt, wie ihre Entsprechung von Fig.2, eine Winkelablenkung , die von einer geringfügigen Intensitätsänderung der abgelenkten

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Strahlung begleitet ist. Biese Intensitätsänderung ist ohne Bedeutung, vorausgesetzt, daß die Ausdehnung des Ablenkbereichs auf einige Grad beschränkt wird. Wenn man auf die Ablenkzelle 41 ein anaraorphotisches System folgen läßt, das durch die Prismentebte 42, 43 gebildet ist, erhält man eine beträchtliche Vergrößerung des Ablenkbereichs. Eine Prismen kette 39, 40, die der Pr is me n kette 42, 43 gleich ist, wird vor der Ablenkzelle 41 angeordnet, damit der anamorphotische Effekt kompensiert wird, ohne daß dadurch die hinter der Ablenkzelle erhaltene Vergrös-' serung der Ablenkung verlorengeht.

Diese Kombination weist noch zwei wichtige Vorteile auf: Das aus dem Prisma 38 austretende Lichtbündel ist nämlich einacbna· les kreisrundes Licht bündel, das in der Richtung der Ultraschallwelle verbreitert werden muß, damit eine gute Winkelauf lösung in der Ablenkebene erhalten wird; dies ist genau die Wirkung der Prismen 39 und 40, wobei aber diese Verbreiterung in der Richtung senkrecht zue Ablenkebene nicht stattfindet, wodurch vermieden wird, daß eine große Ultraschalleistung geliefert werden muß. Die Prismen 39 und sind vorzugsweise so geschnitten, daß ihre Eintrittsflächen das Lichtbündel unter dem Brewster'sehen Einfallswinkel & empfangen, und ihre Aüstrittsflachen liegen senkrecht zu dem Austrittsbündel. Man kann zeigen, daß der von den Eintritts- und Austrittsflächen jedes Prismas gebildete Winkel gleich dem Komplement des Brewster-Winkels θ ist, der durch die folgende Beziehung gegeben ist:

tg θ = η

Darin ist η der Brechungsindex des Mediums, aus dem die Prismen geschnitten «Jind.

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Die Prismen ketten 39» 40 und 42, 43 liegen bei dieser AusfUhrungsform symmetrisch in Bezug auf die Achse der Ablenkzelle 41; die einzigen Lichtverluste entstehen beim Durchqueren der Flächen, die senkrecht zum Lichtbündel liegen. Man kann diese Verluste durch eine An ti reflex be hand lung dieser Flächen verringern.

Da die Ablenkanordnungen von Fig.4 frei von Aberrationen sind, können sie Licht bündel, die Träger eines optischen Bildes sind, ohne Verzerrung ablenken.

Bei dem System von Fig.4 kann eine Vereinfachung vorgenommen werden. Sie besteht darin, (faß die Modulations funktion, die von dem mit dem Generator 57 verbundenen Element 36 ausgeführt wird, wenigstens einer der beiden akusto-optischen Ablenkanordnungen übertragen wird. Bei der Beschreibung von Fig.2 war zu erkennen, daß die Austrittsrichtung der von der Ultraschallwelle gebeugten Strahlung R_r von der Frequenz der Ultraschallwelle abhing. Durch Änderung der Amplitude der Ultraschallwelle kann man auch auf die Intensität der gebeugten Strahlung einwirken. Wenn die Ablenkzelle 50 von Fig.4 von einem Wechselspannungsgenerator gespeist wird, dessen Frequenz durch das Ablenksignal Sy gesteuert wird, und dessen Amplitude durch das Modulationssignal S^ gesteuert wird, erreicht man gleichzeitig die Ablenkung und die Modulation des Lichtbündels·

Fig.5 zeigt eine zweite Abwandlung des reprografischen Systems von Fig.1. Bei dieser Ausführungsform wird eine Ablenkvorrichtung verwendet, die derjenigen von Fig.4 analog ist; es ist daher überflüssig, nochmals auf die

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Wirkungsweise der akusto-optischen Zelle 66, 69 einzugehen. Dagegen werden die Prismen 64 und 65. dazu verwendet, das Licht bund el in der Richtung senkrecht zu der Ablenkebene der Ablenkzelle zu verschmälern, damit das Lichtbündel auf das vom Wandler 69 stammende Ultraschallbündel der Ablenkzelle 66 konzentriert wird· Die Prismen 67 und 68 stellen die ursprüngliche Form des Sündeis wieder her. Dieses System hat den Vorteil des Fehlens von Aberrationen. Da ferner das Lichtbündel über eine sehr kleine Strecke verschmälert ist, sind die Wirkungen der Beugung vernachlässigter. Wie bei der Ausführungsform von Fig.4 nimmt das Lichtbündel den gestrichelt dargestellten Weg, dessen Abschnitte 95f 96 und 97 dem Durchgang durch die Ablenkvorrichtung entsprechen. Die Ablenksteuerung erfolgt mit Hilfe des Generators 91» der den Wandler 69 mit einer Wechselspannung erregt, deren Frequenz mit der Amplitude des elektrischen Ablenksignals S_x verknüpft ist.

Der akusto-optische Modulator von Fig.5 ist ein räumlicher Modulator mit einem doppelbrechenden Block 62, der eine schräge Unterseite hat, und dessen Oberseite mit mehreren elektromechanischen Wandlern 63 versehen ist.

Die schräge Unterseite des Blocks 62 empfängt über einen Spiegel 61 ein monochromatisches Lichtbündel 94; dieses wird auf Grund eines parallelen Lichtbündels 93 geliefert,das von einer Lichtquelle 59 kämmt, der ein afokales System 60 zugeordnet ist. Der elektrische Vektor des Lichtbündels 94 liegt in der Einfalls ebene; das Bündel wird im Innern des Blocks 63 gebrochen und geht senkrecht zu der die Wandler 63 tragenden Fläche nach oben. Ein elektrischer Mehrfachgenerator ist über eine Anzahl von Verbindungen mit dem Wandler 63 verbunden. Diese Wandler empfangen

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Wechselspannungen, welche die Aus Sendung von Ultra ecaallbündeln verursachen, welche der von der schrägen Fläche des Blocks 62 gebrochenen llchtenergie entgegenlaufen. Dem Generator 88 werden elektrische Modulationssignale 87 zugeführt, damit die Intensität der Ultraschallbündel getrennt gesteuert werden. Sie optο-akustische Wechselwirkung läßt in dem Block 62 Licht bündel entstehen, deren elektrischer Vektor senkrecht zu der Einfallsebene des Bündele 94 liegt; nach Reflexinn an der die Wandler tragenden Fläche fallen diese Licht bundel an der schrägen Unterseite mit einem Einfallswinkel ein, der so groß ist, daQ sie an dieser Fläche total reflektiert werden. Dies hat zur Folge, daß diese gebeugte Energie den Block 62 in der Richtung 95 verlast. Dies gilt nicht für den nicht gebeugten Anteil der Lichtenergie, der den Block 62 so verläßt, wie er in ihn eingetreten 1st. Die Wirkungsweise des räumlichen Modulators 62, 63 ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige der Vorrichtung von Fig.3· Wie zuvor erläutert worden ist, verursachen die Wandler 63 je nachdem, ob sie erregt sind oder nicht, die Reflexion odfr Nichtreflexion der Licht bündel. Das Licht bündel 95 1st also räumlich bo moduliert, als ob es von einen Lichtquellenmosaik käme.

Fig.6 zeigt den Block 62 in Oberansicht; die Oberseite des Blocks 62 üt eine reflektierende leitenden Fläche, an der ein piezoelektrisches Plättchen 99 angelötet ist. Die Oberseite d#s Plattehens 99 trägt ein Mosaik von Elektroden 63. Wenn man die in FIg.6 nicht schraffierten Elektroden 63 erregt, ist aus der vorstehenden Beschreibung zu erkennen, da3 das aus dem Modulator austretende Lichtbündel eine räuiliche Modulation aufweist, die dem Buchstaben R entspricht, der sich von einem hellen Hintergrund abhebt. Durch Änderung der Erregungsart der Elektroden 63

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unter der Einwirkung der elektrischen Signale 87 kann man die Synthese einer großen Anzahl von verschiedenen grafischen Symbolen durchführen.

Das aus dem Prisma 68 austretende Lichtbündel 97 1st räumlich moduliert und in einer Ablenkebene abgelenkt, die senkrecht zu den Dreiecksseiten der Prismen 64» 65, 67 und 68 steht. Die Projektionslinse 70 und der Spiegel71 projizieren in der Richtung 98 ein Bild des Querschnitts des Bündels 97; dieses Bild formt sich auf einer Schriftzeile 75 des optischen Detektors 72·

Der bei dem System von Fig.5 verwendete optische Detektor ist ein lichtempfindliches Papier, dessen Struktur und Verwendungaart an Hand von Fig.7a, 7b 7c und 7d ins Gedächtnis gerufen werden sollen. Dieses Papier erscheint in Fig.7a in Form eines Isolierenden Substrats 100, das auf seiner Oberseite eine Metallisierung 101 trägt. Auf die Oberseite dieser Metallisierung 101 1st eine Halbleiterschicht 102 aufgebracht, beispielsweise aus Zinkoxid ZnO.

In FIg.7a wiiadas Papier elektrostatisch mit Hilfe einer Sensibilisierungselektrode 103 aufgeladen, die auf ein hohes negatives Potential in Bezug auf eine Bürste 104 gebracht ist, welche die Metallisierung 101 auf Massepotential legt. An der Oberfläche des Halbleiters 102 werden positive Ladungen induziert, die dort bleiben, solange wie der Halbleiter im Dunkeln gehalten wird. In Fig.7b wird das sensibillsierte Papier durch ein Lichtbündel 105 angestrahlt, so daß die positiven Ladungen in der angestrahlten Zone verschwinden. In Fjg.7c wird

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das belichtete Papier einer Teilchenwolke 106 ausgesetzt, deren Teilchen negativ aufgeladen sind und sich an den geladenen Bereichen des Papiers niederschlagen. In Fig.7d wird die Teilchenachicht mit Hilfe einer Infrarotstrahlungsquelle 107 geschmolzen, wodurch das Bild fixiert wird. Die geschmolzenen Zonen 108 umgeben die angestrahlten Zonen.

Wenn wieder auf Fig.5 Bezug genommen wird, so ist zu erkennen, dass das lichtempfindliche Papier 72 von einem V_orrat 73 abgegeben wird. Es bewegt sich in der Richtung76 und trifft nacheinander auf eine Sonsibilisierungselektrode 74 und einen Belichtungsschlitz 75. Transportrolle η 77 und 78 lassen das belichtete Papier nach oben gehen, wobei es einem nach unten gehenden Strom von pigmentierten Teilchen ausgesetzt ist, die von einem Behälter 8$ abgegeben und in einem Trichter 85 aufgefangen werden; die Teilchen werden auf dem Weg 86 zu dem Behälter 84 zurückgeschickt. Nachdem sich das Papier mit Teilchen beladen hat, wird es mit Hilfe einer Wärmequelle 83 fixiert. Es geht dann zwischen den Walzen 18 und 79 des Antriebsmechanismus 80 hindurch, und das mit der grafischen Reproduktion versehene Dokument ist bei 82 verfügbar. Da bei dem System von Fig.5 nur eine einzige Ablenkanordnung verwendet wird, wird jeweils eine Schriftzeichenzeile beschrieben, und man geht infolge des mit langsamer Geschwindigkeit erfolgenden Vorschubs des Papiera 72 zu der folgenden Zeile über; dieser Vorschub erfolgt durch die Wirkung der Vorrichtung 80. Die Papiervorschubsteuerung erfolgt durch einen Generator 92, der ein Signal S_y am Ende jeder Schriftzeile empfängt. Die Signale 87, S^ und S_x werden von einer Datenquelle geliefert, an die das reprografische System angeschlossen ist; die Lichtquelle 59 kann auch durch ein Signal Sj gesteuert werden, das auf den Stromversorgungs-

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generator 90 dieser Lichtquelle einwirkt, sobald die Adressierung des Modulators 62-63, der Ablenkvorrichtung 64 bis 68 und der Vorrichtung 80 erfolg^ ist.

Die grafische .Wiedergabe eines Textes, wie sie von dem System von Pig.5 durchgeführt wird, setzt voraus, daß die sich auf den Druck des Textes beziehenden Daten die Art der Schriftzeichen und ihre Stellung im Text betreffen. Wenn der grafisch wiederzugebende Text bereits auf dem Bildschirm einer Bildaufrechterhaltungs-Katodenstrahlröhre sichtbar gemacht ist, kann man das reprografische System dadurch vereinfachen, daß die Technik der Abtastung eines Rasters angewendet wird.

Pig.8 zeigt ein besonders einfaches und kompaktes reprografisches System. Es enthält eine akusto-optische Ablenkvorrichtung, deren Bestandteile 112, 113, 114, 115, 116, und 118 bereits beschrieben worden sind; eine monochromatische Lichtquelle 109 liefert ein Bündel, dessen Weg gestrichelt dargestellt ist. Ein akusto-optischer Modulator, der einen doppelbrechenden Block 110 enthält, überträgt das intensitätsmodulierte Lichtbündel 132. An der einen Seitenfläche des Blocks 110 ist ein elektromechanischer Wandler 111 angebracht, der eine Ultraschallwelle schräg auf das Licht bündel richtet. Die Ultraschallwelle wird dadurch erzeugt, daß dem Wandler 111 eine vom Generator erzeugte Wechselspannung zugeführt wird, die durch ein elektrisches Signal S₂, das den grafisch wiederzugebenden Text oder die sonstige grafische Darstellung kennzeichnet, amplitudenmoduliert ist. Unter derEinwirkung der Ultraschallwelle teilt sich die von Block 110 empfangene Lichtenergie, auf eine Strahlung 132 der Ordnung Null und eine gebeugte Strahlung 131 auf, wobei die gebeugte Strahlung

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außerhalb der Ablenkanordnung vorbeigeht. Nur die Energie des LlchtbUndels 132 wird abgelenkt, und da sie abnimmt, wenn die Amplitude der Ultraschallwelle vergrößert wird, erhält man am Ausgang des Prismas 116 ein abgelenktes Licht bündel, das die vom Signal S₂ erzwungene Amplitudenmodulation trägt. Eine Projektionslinse 118 projiziert in Verbindung mit einem Totalreflexionsprisma 119 das Licht bündel 134 in Form eines Lichtbündels 135, das an einem Punkt der Schriftzeile 121 eines optischen Detektors 120 konvergiert. Der optische Detektor 120 ist beispielsweise durch ein Trocken kopierpapier gebildet, in dem sich ein latentes Bild unter der Einwirkung einer Wärmestrahlung in ein sichtbares Bild umwandelt. Das Papier 120 wird von einem Vorrat 122 abgegeben und bewegt sich vorwärts, wobei es über die Druckzeile läuft; eine mit einem Antriebsmechanismus 123 verbundene Trommel 124 bewirkt den Vorschub des Papiers, das nach der Belichtung durch einen Wärmeentwicklungsofen 125 geht. Der Papiervorschub wird durch ein Signal Sy gesteuert, das auf die Energiequelle 129 einwirkt, die den Vorschubmechanismus 123 betätigt. Infolge der opto-akuatisehen Abtastung der Druckzeile 121 und der Vorschubbewegung des Papiers kann ein Raster gedruckt werden, das die Gradationen des vom Signal S„ übertragenen Bildes getreu wiedergibt.

Es kann natürlich auch ein reprografisches System vorgesehen werden, bei dem das Papier feststeht; die Ablenkvorrichtung kann in eine langsame Drehbewegung um eine Achse versetzt werden, die senkrecht zur Papierebene steht, wobei die akusto-optische Ablenkung eine radiale Verstellung des Auftreffpunktes des abgelenkten Bündels verursacht. Ein solches System kann eine grafische Wiedergabe in Polarkoordinaten liefern. Andrerseits kann das

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reprografische System mit einer xerografischeη Kopiermaschine vereinigt werden, damit Kopien in beliebiger Anzahl erhalten werden können; in diesem Pail ist der optische Detektor durch eine Halbleiterschicht gebildet, die als elektrostatische Matrize dient, welche die elektrische Ladung auf irgendeinen beliebigen Isolierträger überträgt·

Patentansprüche

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Claims

Patentanaprüche

1.jReprografisches System mit einer lichtquelle, die ein Strahlungsenergiebündel aussendet, einer Modulatoreinrichtung zur Modulation des Bündels, eine Ablenkeinrichtung zur Ablenkung des modulierten Bündels, eiiier optischen Detektoreinrichtung und einer Einrichtung zur Projektion des modulierten und abgelenkten Bündels auf einen beliebigen Bereich der Detektoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine quasi-monochromatische Lichtquelle ist, daß die Modulatoreinrichtung eine akusto-optische Modulstoreinrichtung ist, und daß die Ablenkeinrichtung eine akusto-optische Ablenkeinrichtung ist, die wenigstens einen Block aus einem durchlässigen elastischen Material und eine elektromechanisch^ Wandlereinrichtung enthält, die in dem Block wenigstens eine ablenkende Ultraschallwelle erregt.

2. Reprografisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die akusto-optische Modulatoreinrichtung gleichfalls einen Block aus einem für die Strahlungsenergie durchlässigen elastischen Material und eine elektro-mechanische Wandlereinrichtung enthält, die in dem Block wenigstens eine lierende Ultraschallwelle erzeugt.

3. Reprografisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Detektoreinrichtung eine auf einen Träger aufgebrachte lichtempfindliche Schicht enthält, sowie eine Einrichtung zur Entwicklung des latenten Bildes, das durch das projizierte Bündel in der Schicht gebildet wird.

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4. Reprograflaches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoreinrichtung die Lichtintensität des Bündels gleichförmig moduliert, daß eine elektrische Anordnung zur Änderung der Amplitude der modulierenden Ultraschallwelle vorgesehen ist, und daß die von der modulierenden Ultraschallwelle gebeugte Lichtenergie so abgelenkt wird, daß sie nicht auf die Ablenkeinrichtung trifft.

5. Reprografisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung wenig-

. stens eine Ablenkanordnung enthält, die aus einer akustooptischen Ablenkzelle besteht, die zwischen einer ersten und einer zweiten anamorphotischen Einrichtung angeordnet ist, von denen jede wenigstens ein Prisma enthält.

6. Reprografisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- und Austrittsflächen des Prismas zueinander in einem Winkel stehen, der gleich dem Komplement des Brewster-Winkels O ist, dessen Tangens gleich dem Brechungsindex η des Mediums ist, aus dem das Prisma geformt ist.

7. Reprografisches System nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die anamorphotischen Einrichtungen durch Prismen kette η gebildet sind.

8. Reprografisches System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prisraenketten symmetrisch in Bezug auf die Ultraschall-Ausbreitungsachse derAblenkzelle angeordnet sind.

9. Reprografisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoreinrichtung einen räumlichen akusto-optischen Modulator enthält, der durch einen Block aus einem doppelbrechenden Material gebildet ist, der eine

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schräg zu dem einfallenden Licht bündel angeordnete Eintritts* fläche sowie eine ein Mosaik von elektromechanischen Wandlerelementen aufweisende reflektierende Fläche hat.

10. Reprografisches System nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente durch ein einziges piezoelektrisches Plättchen gebildet sind, das auf der einen Fläche eine gemeinsame Gegenelektrode und auf der anderen Fläche eine Anzahl von getrennten Elektroden trägt.

11. Reprogra fische s System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Detektoreinrichtung eine auf ein Leitersubstrat aufgebrachte Halbleiterschicht und eine sensibilisierende Elektrode zur elektrostatischen Aufladung der Halbleiterschicht enthält, daß eine Einrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektrode vorgesehen ist, und daß das modulierte und abgelenkte Bündel auf die Schicht gerichtet wird, nachdem diese unter der Elektrode hindurchgegangen ist.

12. Reprografisches System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Bündel angestrahlte Schicht elektrisch aufgeladenen pigmentierten Teilchen ausgesetzt wird, und daß thermische Einrichtungen vorgesehen sind, um die auf die Schicht niedergeschlagenen Teilchen zu schmelzen.

13. Reprogra fisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Detektoreinrichtung ein Trocken kopierpapier und eine thermische Einrichtung zur Umwandlung des in dem Papier gebildeten latenten Bildes in ein sichtbares Bild aufweist.

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14. Reprografisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine mechanische Vorschubeinrichtung zum Verschieben der Detektoreinrichtung in einer Richtung, die einen Winkel mit der Ablenkrichtung des Bündels am Austritt der akusto-optischen Ablenkeinrichtung bildet.

15. Reprografisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte und abgelenkte Bündel die Detektoreinrichtung in einem Raster anstrahlt, das mehrere getrennte Abtastzeile η enthält.

16. Reprogra fisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine optische Einrichtung zur Beob achtung des modulierten und abgelenkten Bündels.

17. Reprografisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Projektionsobjektiv zwischen der optischen Detektoreinrichtung und der akusto-optischen Ablenkeinrichtung angeordnet ist»

18. Reprografisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanische Wandlereinrichtung elektrisch mit einem Wechselspannungsgenerator verbunden ist, und daß eine Einrichtung zur gleichzeitigen Modulation der Amplitude und der Frequenz der Wechselspannung vorgesehen ist.

19. Reprografisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkebene der Ablenkzelle parallel zu der Ebene liegt, die senkrecht zu den Eintritts- undAustrittsflächendes Prismas steht.

20. Reprografisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkebene der Ablenkzelle senkrecht zu den Eintritts- und Austrittsflächen des Prismas steht.

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