DE2210310C2

DE2210310C2 - Reprografisches System

Info

Publication number: DE2210310C2
Application number: DE2210310A
Authority: DE
Inventors: Jean Edgar Saint Remyles-Cheuvreuses Picquendar; Roger Meudon-la-Foret Torguet
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-03-05
Filing date: 1972-03-03
Publication date: 1983-10-27
Also published as: US3800303A; NL7202836A; GB1388925A; JPS5416170B1; FR2127373A5; BE780112A; DE2210310A1

Description

Die Erfindung betrifft ein reprografisches System nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges reprografisches System ist aus der DE-AS 1263091 bekannt.

Reprografische Systeme werden zur grafischen Reproduktion von optischen Signalen benötigt, wie sie z.B. auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre erscheinen.

Diese optischen Signale können z.B. Oszillogramme eines elektrischen Signals, gerasterte grafische Darstellungen oder Textnachrichlen sein, die in aufeinanderfolgenden Zeilen angeordnet sind.

Für die grafische Reproduktion der optischen Signale kann z. B. lichtempfindliches Papier verwendet werden, das mittels eines modulierten, abgelenkten Laserstrahls bedruckt wird. Zur Ablenkung des Laserstrahls wird bei dem reprografischen System nach der DE-AS 1263091 ein Drehspiegel verwendet. Mit einem solchen Drehspiegel kann zwar eine zeilenweise Ablenkung erreicht werden, nicht jedoch eine rasterförmige Ablenkung in Abhängigkeil von einem angelegten elektrischen Steuersignal. Ferner sind bei Verwendung eines Drehspiegels als Ablenkelement die Ablenkgeschwindigkeit und die erreichbare Ablenklinearität unbefriedigend. Aus der US-PS 3514 534 ist eine für die Fernsehprojektion bestimmte akusto-optische Zelle bekannt, durch die ein Laserstrahl abgelenkt wird.

Es ist aber bekannt, daß akuslo-optische Ablenkzellen bei größerem Ablenkwinkel eine störende Intensitätsmodulation des Lichtstrahls und optische Verzerrungen hervorrufen. Die Verwendung einer solchen akustooptischen Ablenkzelle anstelle eines Drehspiegels würde daher entweder zu einem unzureichenden Ablenkwinkel oder aber zu einer störenden Intensitätsmodulation und optischen Verzerrungen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem reprographischen System der eingangs genannten Art die Ablenkeinrichtung so auszubilden, daß bei geringen optischen Verzerrungen und geringen Lichtverlusten ein vergrößerter Ablenkbereich erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen reprografischen System wird zwar eine akusto-optische Ablenkzelle verwendet, jedoch in Kombination mit zwei anamorphotischen, jeweils ein Prisma enthaltenden optischen Elementen, zwischen denen sie angeordnet ist. Durch die Verwendung dieser anamorphotischen Elemente wird der Ablenkwinkel der Ablenkzelle vergrößert. Durch die Verwendung von zwei auf dem Lichtweg hintereinander angeordneten anamorphotischen Elementen wird deren anamorphoiischer Effekt kompensiert. Die Ablenkzelle kann somit in einem Ablenkbereich von nur einigen Grad arbeilen, so daß die Intensitätsmodulation des Lichtstrahls und optische Verzerrungen nicht störend in Erscheinung treten.

Aus »Applied Optics«, Vol. 5, Nr. 10, Oktober 1966, Seiten 1629 bis 1639 ist es an sich bereits bekannt, ein Prisma in Verbindung einer akusto-optischen Zelle zu verwenden, jedoch zur Intensitätsmodulation des Licht-Strahls, nicht zu seiner Ablenkung.

Die ablenkende Wirkung von Prismen bzw. anamorphotischen Abbildungselementen ist an sich bereits aus »ABC der Optik«, Mütze, Edition Leipzig, Nachdruck 1961, Seile 50, bekannt, nicht jedoch in Verbindung mit akusto-optischen Ablenkzellen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines reprografischen Systems,

Fig. 2 und 3 Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise des reprografischen Systems nach Fig. 1,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen reprografischen Systems,

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des reprografischen Systems,

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

Fig. 8 eine dritte Ausführungsform des reprografischen Systems.

Fig. 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 Lichtbündel 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_z 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 Ablenk-Wechselspannung; die Frequenz dieser Wechselspannung ändert sich in Abhängigkeit von einem dem Generator 9 zugeführten elektrischen Signal S_x. In Fig. 1 ist gestrichelt eine weitere akuslo-optische Ablenkvorrichtung 4 dargestellt, deren Ablenkebene die >'Z-Ebene ist. Sie empfängt das aus der Ablenkvorrichtung 3 austretende abgelenkte Lichtbündel 14 sowie eine vom Generator 9 kommende Wechselspannung, deren Frequenz in Abhängigkeit von einem dem Generator 9 zugeführten elektrischen Signal S_Y veränderlich ist. Eine Projektionslinse 5 emfängt 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 S_x 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 Lichtbündel 15 gelangt dann zu einem beliebigen Punkt M der AT-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 A'K-Ebene infolge der Wirkung eines Vorschubmechanismus 7 ab, dessen Bewegung vom Generator 9 gesteuert wird. Im Fall der Ablenkung in einer Richtung entlang der .Y-Achse ermöglicht der Vorschub des Papiers den zeilenweisen Abdruck oder auch die Aufzeichnung eines Oszillogranims.

Die Wirkungsweise der Teile 2, 3 und 4 von Fig. 1 beruht auf der opto-akustischen Wechselwirkung von Lichtwellen und Ultraschallwellen in einem brechenden elastischen Medium.

Fig. 2 zeigt einen Block 17 aus einem brechenden elastischen Medium, an dessen Unterseite ein elektromechanischer Wandler liegt, der ein piezoelektrisches Plättchen 22 und zwei Elektroden 21 und 23 aufweist.

Ein mit den Elektroden 21 und 22 verbundener Wechselspannungsgenerator 24 erregt in dem Block 17 ein Ultraschallbündel 18. Die Ultraschallwelle 18 moduliert den Brechungsindex des Blocks 17 und bildet bei ihrer Ausbreitung zu der absorbierenden Fläche 20 ein Gitter 19, dessen Teilung gleich der Wellenlänge λ_α 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_r aus, die mit dem Lichtstrahl R, den Winkel θ bildet. Der Winkel 0 hängt von dem Verhältnis /„//.„ ab, wobei k_o die optische Wellenlänge des Lichtstrahls ist. Ferner besteht ein besonderer Einfallswinkel, genannt »Bragg'scher« Einfallswinkel, für den die Strahlungsenergie R_r einen Maximalwert erreicht, der sehr nahe bei der Energie des Lichtstrahls Λ, liegt, falls die Ultraschallamplitude ausreichend groß ist. Die von der Ultraschallwelle nicht gebeugte Energie behält eine feste Richtung in Bezug auf den Lichtstrahl Ä, bei; sie nimmt ab, wenn die Schwingungsamplitude erhöht wird, und sie breitet sich stets in der Richtung R, aus.

Man kann also die Vorrichtung von Fig. 2 als akustooptischen Modulator verwenden, indem man den Anteil R₁ der vom Block 17 übertragenen Strahlung verwendet; in diesem Fall wird der Generator 24 durch eine ihm zugeführte Modulalionsspannung S amplitudenmoduliert.

Wenn nun die gebeugte Strahlung R_r betrachtet wird und die Strahlung R, unberücksichtigt bleibt, kann man die Vorrichtung von Fig. 2 als akusto-optische Ablenkvorrichtung verwenden. Bei einer im wesentlichen konstanten Amplitude der Ultraschallwelle wird ein Lichtstrahl Rj 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 5 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 Lichtbündels unter der Steuerung eines 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 der Darstellung von F i g. 3 ausgerichtet sind. Die reflektierende Unterseite des Blocks 25 trag! einen elektro-mechanischen Wandler, der durch ein mit Elektroden 28 und 30 versehene piezoelektrisches Plättchen 29 gebildet ist. An die Elektroden 28 und 30 ist ein Wechselspannungsgenerator 34 angeschlossen. Wenn die Oberseite des Blocks eiije Lichtwelle 31 empfängt, deren elektrischer Vektor E₁ parallel zu der neutralen Linie 26 liegt, geht diese Lichtwelle vertikal durch den Block 25. und sie steigt anschließend nach Reflexion an der Unterseite des Blocks 25 wieder nach oben. Wenn eine Ultraschallwelle erregt wird^entsteht eine Lichtwelle 32, deren elektrischer Vektor E_d 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 deij Weg 33 nimmt. Wennjhe Lichtwelle E₁ die Wellenzahl k, hat, die Lichtwelle E_d die_Wellenzahl k_d, und die Ultraschallwelle die Wellenzahl k , kann man zeigen, daß die Bedingung, der die Wechselwirkung genügt, folgendermaßen lautet:

k_t = k_d ± k

Durch Anordnung eines Polarisations-Analysators am Austritt der Oberseite des Blocjcs 25 kann man die Welle

ίο mit dem elektrischen Vektor E_d 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 Ultraschall-

!5 erregung den Wert Null hai 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 5 ändert, bildet die Vorrichtung von Fig. 3 eine akusto-oplische Modulationszelle.

Durch Vereinigung mehrerer Modulationszellen erhält man einen 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 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 Ausführungsform des erfindungsgemäßen reprografischen Systems. Dieses System enthält eine monochromatische Lichtquelle 35. die ein Lichtbündel liefert, dessen Weg durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Das Lichtbündel gehl zunächst durch einen akusto-optischen Modulator 36, der eine von einem Generator 57 abgegebene Wechselspannung empfängt ; die Amplitude dieser Wechselspannung wird durch ein dem Generator 57 zugeführtes Modulationssignal S_z gesteuert. Das aus dem Modulator 36 austretende modulierte Bündel wird über ein Paar Prismen 37 und 38 zu einer ersten Ablenkanordnung geschickt, die eine mit einem elektromechanischen Wandler 44 versehene akusto-optische Ablenkzelle 41 und zwei Prismenketten 39, 40 und 42. 43 aufweist. Der Wandler 44 wird durch eine Wechselspannung erregi. die von einem Generator 56 geliefert wird; die Frequenz dieser Wechselspannung wird durch ein elektrisches Ablenksignal S_x so gesteuert, daß die Ablenkung des 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 43 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 50 eine Erregungswechselspannung, deren Frequenz durch das elektrische Ablenksignal 5, gesteuert wird. Die Ablenkebene der von den Teilen 45 bis 50 gebildeten An-Ordnung liegt parallel zu den Dreiecksflächen der Prismen 45, 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 53 projiziert. Eine halbreflektierende Platte 52 entnimmt einen beträchtlichen Bruchteil der von der Linse 51 gelieferten 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 Fig. 4 läßt sich direkt aus derjenigen des Systems von Fig. 1 ableiten. Die Signale S_x, S_Y und S_z 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 belichtet 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 Funktionen, und sie verursachen dabei keine Verzerrung und keinen Verlust in dem Lichtbündel.

Die akusto-oplische Ablenkzelle 41 erzeugt, wie ihre Entsprechung von Fig. 2, eine Winkelablenkung, die von einer geringfügigen Intensitätsänderung der abgelenkten Strahlung begleitet ist. Diese Intensitätsänderung ist ohne Bedeutung, vorausgesetzt, daß die Ausdehnung des Ablenkbereichs auf einige Grad beschränkt wird. Wenn man auf die Ablenkzelle 41 ein anamorphotisches System folgen läßt, das durch die Prismenkette 42, 43 gebildet ist, erhält man eine beträchtliche Vergrößerung des Ablenkbireichs. Eine Prismenkette 39, 40, die der Prismenkeue 42,43 gleich ist, wird vor der Ablenkzelle 41 angeordnet, damit der anamorphotisch^ Effekt kompensiert wird, ohne daß dadurch die hinter der Ablenkzelle erhaltene Vergrößerung der Ablenkung verlorengeht.

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

IgO = I,

Darin ist n der Brechungsindex des Mediums, aus dem die Prismen geschnitten sind.

Die Prismenketten 39, 40 und 42, 43 liegen bei dieser Ausführungsform symmetrisch in Bezug auf die Achse der Ablenkzelle 41; die einzigen Lichtverluste entstehen beim Druchqueren der Flächen, die senkrecht zum Lichtbündel liegen. Man kann diese Verluste durch eine Antireflexbehandlung dieser Flächen verringern.

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

Bei dem System von Fig. 4 kann eine Vereinfachung vorgenommen werden. Sie besteht darin, daß die Modulationsfunktion, 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 Austrittsrichlung der von der Ultraschallwelle gebeugten Strahlung 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 S₇ gesteuert wird, erreicht man gleichzeitig die Ablenkung und die Modulation des Lichtbündcls.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform des reprografischen Systems. Bei dieser Ausführungsform wird eine Ablenkvorrichtung verwendet, die derjenigen von Fig. 4 analog ist; es ist daher überflüssig, nochmals auf die Wirkungsweise der akusto-optische Zelle 66, 69 einzugehen. Dagegen werden die Prismen 64 und 65 dazu verwendet, das Lichtbündel 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 Bündels 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 vernachlässigbar. Wie bei der Ausführungsform von Fig. 4 nimmt das Lichtbündel den gestrichelt dargestellten Weg, dessen Abschnitte 95, 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 kommt, der ein afokales System 60 zugeordnet ist. Der elektrische Vektor des Licht bündeis 94 liegt in der Einfallsebene; 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 89 mit dem Wandler 63 verbunden. Diese Wandler empfangen Wechselspannungen, welche die Aussendung von Ultraschallbündeln verursachen, welche der von der schrägen Fläche des Blocks 62 gebrochenen Lichtenergie entgegenlaufen. Dem Generator 88 werden elektrische Modulationssignale 87 zugeführt, damit die Intensität der Ultraschallbündel getrennt gesteuert wird. Die opto-akustische Wechselwirkung läßt in dem Block 62 Lichtbündel entstehen, deren elektrischer Vektor senkrecht zu der Einfallsebene des Bündels 94 liegt; nach Reflexion an der die Wandler^63 tragenden Fläche fallen diese Lichtbündel an der schrägen Unterseite mit einem Einfallswinkel ein, der so groß ist, daß sie an dieser Fläche total reflektiert werden. Dies hat zur Folge, daß diese gebeugte Energie den Block 62 in der Richtung 95 verläßt. Dies gilt nicht für den nicht

gebeugten Anteil der Lichtenergie, der den Block 62 so verläßt, wie er in ihn eingetreten ist. 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 oder Nichtreflexion der Lichtbündel. Das Lichtbündel 95 ist also räumlich so moduliert, als ob es von einem Lichtquellenmosaik käme.

Fig. 6 zeigt den Block 62 in Oberansichl; die Oberseite des Blocks 62 ist eine reflektierende leitende Fläche, an der eine piezoelektrisches Plättchen 99 angelötet ist. Die Oberseite des Plättchens 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, daß das aus dem Modulator austretende Lichtbündel eine räumliche Modulation aufweist, die dem Buchstaben R entspricht, der sich von einem hellen Hintergrund abhebt. Durch Änderung der Erregungsart der Elektroden 63 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 ist 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 Spiegel 71 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 Verwendungsart 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 ist eine Halbleiterschicht 102 aufgebracht, beispielsweise aus Zinkoxid ZnO.

In Fig. 7a wird das 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 sensibilisierte Papier durch ein Lichtbündel 105 angestrahlt, so daß die positiven Ladungen in der angestrahlten Zone verschwinden. In Fig. 7c wird das belichtete Papier einer Teilchenwolke 106 ausgesetzt, derer. Teilchen negativ aufgeladen sind und sich an den geladenen Bereichen des Papiers niederschlagen. In Fig. 7d wird die Teilchenschient 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 Vorrat 73 abgegeben wird. Es bewegt sich in der Richtung 76 und trifft nacheinander auf eine Sensibilisierungselektrode 74 und einen Belichtungsschlitz 75. Transportrollen 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 84 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 Papiers 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_Y und S_x werden von einer Datenquelle geliefert, an die das reprografische System angeschlossen ist; die Lichtquelle 59 kann auch durch ein Signal 5, gesteuert werden, das auf den Stromversorgungsgenerator 90 dieser Lichtquelle einwirkt, sobald die Adressierung des Modulators 62 — 63, der Ablenkvorrichtung 64 bis 68 und der Vorrichtung 80 erfolgt ist.

Die grafische Wiedergabe eines Textes, wie sie von dem System von Fig. 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-Kaihodenstrahlröhre sichtbar gemacht ist, kann man das reprografische System dadurch vereinfachen, daß die Technik der Abtastung eines Rasters angewendet wird.

Fig. 8 zeigt ein besonders einfaches und kompaktes reprografisches System. Es enthält eine akusto-optische Ablenkvorrichtung, deren Bestndteile 112, 113, 114, 115. 116, 117 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 Lichlbündel 132. An der einen Seitenfläche des Blocks 110 ist ein elektromechanischer Wandler 111 angebracht, der eine Ultraschallwelle schräg auf das Lichtbündel richtet. Die Ultraschallwelle wird dadurch erzeugt, daß dem Wandler 111 eine vom Generator 127 erzeugte Wechselspannung zugeführt wird, die durch ein elektrisches Signal 5_Z, das den grafisch wiederzugebenden Text oder die sonstige grafische Darstellung kennzeichnet, amplitudenmoduliert ist. Unter der Einwirkung der Ultraschallwelle teilt sich die von Block 110 empfangene Lichlenergis auf eine Strahlung 132 der Ordnung Null und eine gebeugte Strahlung 131 auf, wobei die gebeugte Strahlung 131 außerhalb der Ablenkanordnung vorbeigehl. Nur die Energie des Lichtbündels 132 wird abgelenkt, und dn sie abnimmt, wenn die Amplitude der Ultraschallwelle vergrößert wird, erhält man am Ausgang des Prismas 116 ein abgelenktes Lichtbündel, das die vom Signal S₇ er-

' zwungene Amplitudenmodulation trägt. Eine Projektionslinse 118 projiziert in Verbindung mit einem Tolalreflexionsprisma 119 das Lichtbündel 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 Trockenkopierpapier 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 Druckzelle 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 5,· gesteuert, das auf die Energiequelle

129 einwirkt, die den Vorschubmechanismus 123 betätigt. Infolge der opto-akustischen Abtastung der Druckzeile 121 und der Vorschubbewegung des Papiers kann ein Raster gedruckt werden, das die Gradationen des vom Signal S_x 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 reprografische System mit einer xerografischen Kopiermaschine vereinigt werden,' damit Kopien in beliebiger Anzahl erhalten werden können; in diesem Fall ist der optische Detektor durch eine Halbleiterschicht gebildet, die als elektrostatische Matrize dient, welche die elektrische Ladung auf irgendeinen beliebigen Isolierträger überträgt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Reprographisches System mit einer quasi-monochromatischen Lichtquelle, die ein Strahlungsenergiebündel aussendet, einer Modulatoreinrichtung zur Modulation des Bündels, einer Ablenkeinrichtung zur Ablenkung des modulierten Bündels und einer Einrichtung zur Projektion des modulierten und abgelenkten Bündels auf einen beliebigen Bereich einer optischen Detektoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtung eine akustooptische Ablenkzelle (41, 47; 66; 114) umfaßt, die wenigstens einen Block aus einem lichtdurchlässigen elastischen Material und eine elektromechanische Wandlereinrichtung (44, 50; 69; 117) enthält, die in dem Block wenigstens eine ahlenkende Ultraschallwelle erregt, und daß die akusto-optische Zelle (41, 47; 66; 114) zwischen zwei anamorphotischen, jeweils mindestens ein Prisma (37. 38; 42, 43; 112, 113; 115, 116) enthaltenden optischen Elementen angeordnet ist.

2. Reprographisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoreinrichtung (36; 62; 110) gleichfalls einen Block aus lichtdurchlässigem elastischen Material und eine elektromechanische Wandlereinrichtung enthält, die in dem Block wenigstens eine modulierende Ultraschallwelle erzeugt.

3. Reprographisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Detektoreinrichtung (6, 54) eine auf einen Träger aufgebrachte lichtempfindliche Schicht sowie eine Einrichtung zur Entwicklung des latenten Bildes, das durch das projizierte Bündel in der Schicht gebildet wird, enthält.

4. Reprographisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoreinrichtung (36; 62; 110) 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. Reprographisches System nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts- und Auslritlflächen der Prismen zueinander in einem Winkel stehen, der gleich dem Komplement des Brewster-Winkel 0 ist, dessen Tangens gleich dem Brechungsindex η des Mediums ist, aus dem das Prisma geformt ist.

6. Reprographisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die anamorphotischen optischen Elemente durch Prismenketten gebildet sind.

7. Reprographisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismenketten symmetrisch in bezug auf die Ultraschall-Ausbreitungsachse der Ablenkzelle angeordnet sind.

8. Reprographisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulatoreinrichtung einen räumlichen akusto-optischen Modulator (62) enthält, der durch einen Block aus einem doppelbrechenden Material gebildet ist, der eine schräg zu dem einfallenden Lichtbündel angeordnete Eintrittsfläche sowie eine ein Mosaik von elektromechanischen Wandlerelementen (63) aufweisende reflektierende Fläche hat.

9. Reprographisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerelemente (63) durch ein einziges piezoelektriscftes Plättchen gebildet sind, das auf der einen Fläche eine gemeinsame Gegenelektrode und auf der anderen Fläche eine Anzahl von getrennten Elektroden trägt.

10. Reprographisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 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.

11. Reprographisches System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Bündel angestrahlte Schicht elektrisch aufgeladenen pigrneniierten Teilchen ausgesetzt wird, und daß thermische Einrichtungen vorgesehen sind, um die auf die Schicht niedergeschlagenen Teilchen zu schmelzen.

12. Reprographisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Detektoreinrichtung ein T.ockenkopierpapier und eine thermische Einrichtung zur Umwandlung des in dem Papier gebildeten latenten Bildes in ein sichtbares Bild aufweist.

13. Reprographisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine mechanische Vorschubeinrichtung zum Verschieben der optischen Detekloreinrichtung in einer Richtung, die einen Winkel mit der Ablenkeinrichtung des Bündels am Austritt der akusto-optischen Ablenkeinrichtung bildet.

14. Reprographisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das modulierte und abgelenkte Bündel die Detekloreinrichtung in einem Raster anstrahlt, das mehrere gelrennte Abtastzeilen enthält.

15. Reprographisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine optische Einrichtung (53) zur Beobachtung des modulierten und abgelenkten Bündels.

16. Reprographisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Projektionsobjektiv zwischen der optischen Delektoreinrichtung und der akusto-optischen Ablenkeinrichtung angeordnet ist.

17. Reprographisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, 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.

18. Reprographisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkebene der Ablenkzelle parallel zu der Ebene liegt, die senkrecht zu den Eintritts- und Austrittsflächen des Prismas steht.

19. Reprographisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkebene der Ablenkzelle senkrecht zu den Eintritts- und Austrittsflächen des Prismas steht.