DE2610027A1

DE2610027A1 - Optische druck- und/oder setzmaschine fuer ideographische schriftsysteme

Info

Publication number: DE2610027A1
Application number: DE19762610027
Authority: DE
Inventors: Peter Holt Nancarrow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1976-09-23
Also published as: CA1064293A; AU1181976A; FR2303666A1; FR2303666B1; JPS51135531A; US4358185A

Description

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D-8023 München-Pullach, Wiener Str. 2; Tel. iO89i 7 9J30 /I; Tnlex 5212147 brosu. Cables: ~Patentibus» München

Diplom Ingenieure

Ihr Zeichen: 10024/75, 40902/75 Tag: 10. März 1976

Your ref.: Date:

Peter Holt Nancarrow, 1 Oakington Road, Girton, Cambridge, CB3 OQH, England

und/

Optische Druck-/oder Setzmaschine für ideographische Schriftsysterne

Es ist für derartige Systeme charakteristisch, daß sie ein sehr großes Vokabular von bestimmten Schriftzeichen erfordern, wobei die Herstellung einer automatischen Anlage zum Handhaben eines derart großen Vokabulars ein beträchtliches technisches Problem darstellt. Im Fall der chinesischen Sprache, die im vorliegenden als Beispiel verwendet wird, beträgt das minimale Vokabular etwa 2000 Zeichen bei einem Gesamtrepertoir von etwa 40 000 Zeichen, von denen einige zugegebenermaßen sehr selten vorkommen. Es ist ein rotierender stroboskopischer Drucker für 5000 Schriftzeichen bekannt, bei dem jedoch komplizierte Anordnungen zum Korrigieren der Lage der Schriftzeichen benötigt werden, die in unterschiedlichen kreisförmigen Bändern auf einer rotierenden Scheibe liegen, wobei der Ausstoß bezüglich der Typenart begrenzt ist. Andere Techniken beinhalten eine Computer-

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speicherung von zeichnerischen Angaben für einen Satz von chinesischen Schriftzeichen. Dies erfordert jedoch eine sehr große digitale Speicherung für sogar eine einzige sehr primitive Schriftzeichenart.

Eine sehr neue Entwicklung in der Informationsspeicherung ist die Verwendung von Hologrammen, in welchen eine Information in Form eines optischen Beugungsmusters gespeichert wird. Einige wenige versuchsweise Vorschläge wurden in Richtung einer Speicherung alphanumerischer Symbole auf diese Weise gemacht und in Richtung ihrer Rekonstruktion durch Beleuchten mit monochromatischer Strahlung, z.B. Laserbeleuchtung. Die vorgeschlagenen Anordnungen eigneten sich jedoch weder zum Handhaben eines sehr großen Vokabulars, wie es für ideographische Schriften benötigt wird, noch für ein Vorsehen des erforderlichen Auflösungsgrads für den Setzvorgang.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung holographischer Speicherverfahren zum Erzeugen von Bildern hoher Auflösung aus einem Vorrat von der Größenordnung, die zum Handhaben ideographischer Schreibsysteme benötigt wird. Bei der Durchführung dieses Ziels der Erfindung bezieht sich die Erfindung sowohl auf optische Druck- und Setzmaschinen als auch auf in derartigen Maschinen verwendete holographische Schriftzeichenmatrizen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine optische Druck- und Setzmaschine für ideographische Schriftsysteme eine im wesentlichen monochromatische Strahlungsquelle, ein Ablenksystem, das so angeordnet ist, daß es die von der Strahlungsquelle ausgehende Strahlung ablenkt, eine Schriftzeichenmatrize, die gegenüber der Strahlungsquelle und dem Ablenksystem eine feste Lage einnimmt und eine Vielzahl von Hologrammen enthält, von denen jedes bei Beleuchtung mit einer vom Ablenksystem ausgehenden Strahlung eine Rekonstruk-

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tion eines Schriftzeichenbilds an einem gemeinsamen Bildfeld bewirkt, und einen Empfänger, der die am Bildfeld erzeugten Bilder empfängt und wie benötigt anordnet zur Erzeugung eines gewünschten gedruckten Ausgangs.

Holographische Schriftzeichenmatrizen nach der vorliegenden Erfindung können mehr als ein Bild je einzelnem Hologramm und Lagesteuersignale sowie eine Belichtungssteuereinrichtung enthalten. Es ist eine Vorrichtung nach der Erfindung beschrieben, bei der eine Bildwähl- und Rückkopplungssteuereinrichtung zur Auswertung derartiger Matrizen vorgesehen ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Grundbestandteile einer optischen Setzmaschine nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Plan des in einem einzelnen Hologramm einer Schriftzeichenmatrize nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gespeichertes Bild;

Fig. 3 ein Blockdiagramm des Steuerkreises der Maschine von Fig. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Maschine enthält einen in einer festen Lage angeordneten Laser 1, der einen Strahl aus kohärentem Licht mit einem Durchmesser von 2 mm zu einem aus zwei Spiegeln 2, 3 bestehenden X-, Y-Ablenksystern projiziert. Eine Schriftzeichenmatrize 4. nimmt in der Maschine eine feste Lage ein, die so gewählt wird, daß von den Spiegeln 2, 3 ausgehendes Licht durch Bewegen dieser Spiegel abtastend über die gesamte Matrize geführt werden kann.

Die Schriftzeichenmatrize besteht aus einer rechteckigen Anordnung einzelner Hologramme, von denen sich jedes auf ein

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entsprechendes Schriftzeichen bezieht. Der Bildungsvorgang dieser Hologramme umfaßt die Darstellung der zu speichernden Bilder an einem festen Ort und in jedem Fall das Aufzeichnen des holographischen Musters an einer entsprechenden Stelle in der Anordnung. Die Geometrie des Aufzeichnungsvorgangs ist somit so auf das Ablenksystem von Fig. 1 bezogen, daß bei wie dargestellt eingesetzter Matrize, die Beleuchtung irgendeines einzelnen Hologramms die Rekonstruktion eines unverzerrten tatsächlichen Bilds an einem gemeinsamen Bildfeld ergibt, dessen Lage bezüglich der Matrize derjenigen des ursprünglichen Bilds während des Aufzeichnungsvorgangs entspricht. Auf diese Weise wird die Linien- und Winkelbeziehung zwischen jedem originalen Bild und seinem Hologramm im letzteren konserviert. Die Tatsache, daß der vom Laser 1 ausgehende Strahl um einen großen räumlichen Winkel abgelenkt werden muß, ergibt keine Verzerrung oder Defokussierung. In der dargestellten Maschine ist ein fotografischer Film 5 in der Ebene des gemeinsamen Bildfelds angeordnet. Eine Gruppe von lichtempfindlichen Ablenkern 6 ist an einer Seite des Bildfelds angeordnet und nimmt, wie weiter unten im einzelnen beschrieben,.Steuersignale auf. Ein schematisch dargestellter Verschluß 7 ermöglicht ein gesteuertes Belichten des Films an einem bestimmten Bildfeld, während eine geschwärzte Oberfläche 8 von der Matrize 4 ausgehendes ungebeugtes/Licht 9 absorbiert.

Der Film 5 wird in üblicher Weise für eine zusammengesetzte Bewegung gelagert und es ist ersichtlich, daß er daher Bilder aufnehmen kann, die selektiv durch Einstellen der Spiegel 2 und 3 erzeugt werden, um irgendein die Matrize bildendes ein- I zelnes Hologramm zu beleuchten, wodurch ein Filmoriginal zusammengestellt wird.

Die oben beschriebene Anordnung ist als Setzmaschine für chinesische Schriftzeichen mit einem Vokabular von 10 000 Schriftzeichen ausgelegt, die in fünf Typenarten und fünf Punkt größen dargestellt sind. Die Gesamtzahl der aufgezeichneten \

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Symbole beträgt somit 250 000. Die Matrize besteht aus

10 000 einzelnen quadratisch angeordneten Hologrammen. Jedes einzelne Hologramm ist in einem kreisförmigen Bereich mit einem Durchmesser von 2 mm aufgezeichnet, während der Mittelpunktsabstand benachbarter Reihen und Kolonnen von Hologrammen 3 mm beträgt.

Ein typisches Beispiel für ein in einem einzelnen Hologramm gespeichertes Bild ist in Fig. 2 dargestellt. Dieses Hologramm stellt das im Hinblick auf das Schriftzeichen J^, aufgezeichnete Bild dar. Das Bild 11 enthält die 25 Versionen dieses Schriftzeichens in einer genormten 5 χ 5-Anordnung, bei der jede Reihe eine gegebene Punktgröße und jede Kolonne eine gegebene Typenart darstellt. An der linken Seite des Bilds befindet sich ein Kodesymbolbereich 12, der die wie folgend bestimmten Kodesymbole enthält. Die oberen siebenstelligen Felder 12a, 12b stellen die X- und Y-Koordinaten des Orts auf der Matrize 4 des Hologramms dar, das das Bild

11 speichert. Die unteren siebenstelligen Felder 12c, 12d stellen Zahlen dar, die um einen gegebenen Betrag kleiner als die entsprechenden X- und Y-Koordinaten sind. In der Zeichnung betragen die X- und Y-Koordinaten 13, 63 in dezimaler Darstellung, während die Zahlen in 12c und 12d 10, 60 betragen. Ein freier Bereich 12e kann zur Belichtungsbestimmung verwendet werden.

Wie oben angegeben, ergibt das Belichten irgendeines einzelnen Hologramms durch unter dem richtigen Winkel von den ablenkenden Spiegeln 2, 3 ausgehendes Licht, daß das gesamte entsprechende Bild in der Ebene des Films 5 rekonstruiert wird. Eine Verschiebung des Filmtransportmechanismus kann dann zum Lokalisieren des Verschlusses vex*wendet werden, der irgendeine Zelle der 5 χ 5-Anordnung von Schriftzeichen annimmt und auf diese Weise die entsprechende Schriftzeichenart und -größe für einen Druckvorgang auswählt. Eine strichpunktierte Linie 13 in Fig. 2 gibt die relative Lage des Verschlusses 7 an,

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der die mittlere Punktgröße und die dritte Typenart durchläßt. Fotodetektoren 6, die die Kodebereiche 12 ermitteln, müssen sich während einer derartigen Auswahl offensichtlich nicht bewegen, da das Bildfeld nicht verschoben wird. Zur Vermeidung von Schwierigkeiten bei der Verschiebung des Films 5 kann eine derartige Anordnung getroffen werden, daß dessen Kodesymbol eine Ebene einnimmt, die der Matrize 4 näher gelegen ist als dem die Schriftzeichen enthaltenden Teil.

Es wird nun die Steuerung der Schriftzeichenwahl in der in Fig. 1 gezeigten Maschine erläutert, wobei der Steuerkreis in Fig. 3 schematisch erläutert ist. Die Steuerung wird ausgehend^ von einer in einem geeigneten Tastenfeld erzeugten Lochstreifenabfzeichnung von X-, Y-Koordinaten ausgeführt, wobei der Lochstreifen durch einen Leser 14 geführt wird. Im Bedarfsfall ermöglicht eine zusätzliche Binärziffer im Kodiersystem die Ausführung einer Paritätsprüfung an dieser Stelle. Der Ausgang aus dem Leser 14 löst zuerst einen Taktimpulsgenerator 15 aus, der zeitlich gesteuerte Impulse zu X- und Y-Motorantrieben 16X, 16Y liefert, die ihrerseits mit den Spiegeln 2, 3 verbundene Schrittschaltmotoren 17X bzw. 17Y antreiben.

Die X- und Y-Signale aus dem Leser 14 gelangen zu entsprechenden Speichern 18X und 18Y, deren Inhalte mit den Inhalten weiterer Speicher 19X, 19Y, 2OX und 2OY verglichen werden, die die Signale 12c, 12d, 12a, 12b aus den Detektoren 6c, 6d, 6a bzw. 6b an entsprechenden Nulltetektoren 21X, 21Y, 22X und 22Y enthalten. Die Ausgänge aus den Nulldetektoren 2IX und 21Y dienen zum Inbetriebsetzen von Frequenzteilerkreisen in den entsprechenden Antrieben 16X und 16Y zum Vermindern der Schaltgeschwindigkeit und hierdurch zum Verlangsamen der Motoren im Vorgriff auf ihre endgültige Haltestellung. Die Ausgänge aus den Nulldetektoren 22X und 22Y dienen dann zum Anhalten des Antriebs, so daß die Motoren zum Stillstand kommen, wobei die Spiegel 2 und 3 so eingestellt sind, daß die

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Koordinaten des beleuchteten Hologramms diejeniqen sind, die vom Leser 14 vom Lochstreifen abgelesen wurden. Der Verschluß 7 wird von einem Verschlußantrieb 23 angetrieben und kommt zur Deckung, wenn beide Motortriebe angehalten sind. Die Belichtungszeit wird vom Ausgang eines Fotodetektors 6e gesteuert, der die Intensität des Felds 12e des gewählten Bilds mißt. Wenn der Verschluß 7 geschlossen ist, gelangt ein Signal vom Verschlußantrieb 23 zu einem Rückstellkreis 24, der die Antriebe 16X, 16Y veranlaßt, die Motoren 17X, 17Y in ihre Startstellungen zu bringen und der den Leser 14 weiterschaltet. Ein Ausgang 25 aus dem L_eser 14 liefert zum übertragen von kodierten typographischen Informationen Zum Filmtransportmechanismus sowohl zum Wählen der benötigten Größe und Art des Schriftzeichens als auch zum Zusammenfassen von Informationen.

Die oben beschriebene Ausführungsform ist nur ein Beispiel für die Anwendung der vorliegenden Erfindung in der Praxis, wobei viele weitere Anordnungen getroffen werden können. Wenn auch ein optisches Rückkopplungssystem mit wahlweiser Paritätsprüfung für eine fehlerfreie Strahlablenkung beschrieben wurde, kann somit auch ein einfacher Antriebskreis ohne Rückkopplung in Verbindung mit genügend genau angetriebenen Motoren verwendet werden, wobei die Belichtungssteuerung weggelassen werden kann. Obwohl in diesem Zusammenhang Schrittschal tmotoren die Vorschubbewegung liefern, können in ähnlicher Weise andere Motorarten verwendet werden, wenn eine Rückkopplung angewendet wird. Wahlweise kann eine akustischoptische Ablenkung angewendet werden.

Obwohl die beschriebene Ausführungsform eine völlig feststehende Matrize aufweist, kann die Anordnung der Matrize an einem feststehenden Ort auch dadurch ausgeführt werden, daß die Matrize um eine feststehende Mitte drehbar befestigt ist und daß die einzelnen Hologramme unter Bezug auf Polarkoordinaten angeordnet sind. Zum Wählen der Koordinate r

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ist dann nur ein einziger Spiegel erforderlich, da die Koordinate θ in dem Augenblick stroboskopisch bestimmt wird, wenn die benötigte radiale Linie der Hologramme beim ersten Mal nach der Einstellung des Spiegels eine Bezugsstellung durchlaufen hat. Diese Technik benützt nach wie vor die eigene Geometrie der Hologramme zum genauen Rekonstruieren ihrer Bilder am gegebenen Bildfeld und verwendet eine kontinuierliche Drehung, um die der intermittierenden Bewegung einer großen Matrize eigenen Nachteile der Trägheit zu vermeiden. Die Steueranordnung des stroboskopischen Systems wird natürlich bei Verwendung einer Rückkopplungssteuerung nach wie vor eine gewisse Verschlußtätigkeit benötigen, da die Rückkopplungssignale ohne Belichten des Films 5 gelesen werden müssen.

Das beschriebene Aufzeichnungssystem ist dasjenige einer Transportanordnung für einen fotografischen Film. Es gibt aber auch andere Systeme, die verwendet werden können. So kann z.B. die Bildebene- an der Oberfläche eines Selentrommeldruckers oder am Schirm einer Vidiconröhre angeordnet werden. Letzteres ermöglicht nicht nur ein Drucken von einer geeigneten Hochleistungskathodenstrahlröhre, sondern ermöglicht auch eine LaufZeilenanzeige (running line display) des Ausgangs für Uberwachungszwecke oder zur Verwendung in telegrafischen Übertragungssystemen.

Es ist auch zu beobachten, daß die- dargestellte Ausführungsform die Speicherung von 250 OOO Symbolen für ein Ausdrucken mit direktem Zugriff (Random-Access) innerhalb der schlechtesten Einsteilzeit für eine Koordinate ermöglicht. Die Schaffung dieser Fähigkeit durch digitale Steuerung von graphischen Bildern würde eine Speicherfähigkeit in der Größenordnung von 1000 Megabytes für die meisten grundlegenden Schriftzeichenformer, und für ein Repertoire an akzeptablen Druckarten eine Zunahme um wenigstens eine und möglicherweise zwei Größenordnungen erfordern und somit einen Bedarf von wenigstens 10.000 und möglicherweise

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100.000 Megabytes an Speicherfähigkeit ergeben. Entsprechend der beschriebenen Ausführungsform kann ein 10 - oder 10 Byte-Speicher durch einen einzigen mit siebenstelligen Binärzahlen arbeitenden optischen Speicher ersetzt werden und kann jede benötigte graphische Form gehandhabt werden, die nur durch künstlerische Überlegungen bestimmt ist.

Die vom Bildformat gemachte Verwendung hängt von der Anwendung der besonderen Maschine ab, wobei die folgenden Möglichkeiten existieren:

1. Umsetzung vom "unteren Fall" zum "oberen Fall". Dies könnte nicht nur die normalerweise akzeptierte Funktion für eine derartige Umsetzung bezüglich irgendeiner verwendeten alphabetischen Schrift, sondern auch eine Umsetzung von der alten Schriftart zu vereinfachten chinesischen Schriftzeichen oder von der japanischen Katakana- zur entsprechenden Hirugana-Silbentabelle umfassen.

2. Dort wo alphabetische Schriften die Auswahl von Textverbindungen umfaßt, kann eine einfache Berechnung angewendet werden, um automatisch die richtige Variante aus einer Anzahl in einem gegebenen Bildfeld auszuwählen.

3. Im Fall des ein großes Repertoire aufweisenden chinesischen Werks kann jedes beliebige Bildfeld für zwei oder mehr unterschiedliche Schriftzeichen verwendet werden (in einem entsprechend eingeschränkten Bereich von Variationen), wodurch das Repertoire auf 20 000 gesonderte Schriftzeichen oder mehr vervielfacht wird. Der Eingang wird dann offensichtlich speziell kodiert, um in diesem Fall die richtigen Umsetzungen zu gewährleisten.

Obwohl die Hauptanwendung der vorliegenden Erfindung bei ideographischen Systemen liegt, kann sie bei jedem beliebigen Schriftsystem angewendet werden, bei dem es unbequem ist, eine Matrize zu bewegen, um gesonderte unmittelbare optische

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Bilder auszuwählen.

Die zum Herstellen von Hologrammen der oben beschriebenen Art erforderlichen Techniken sind bekannt und werden hier nicht weiter beschrieben mit der Ausnahme der Feststellung, daß die höchstmögliche Auflösung gesucht werden sollte z.B. durch Verwenden von thermischer oder elektrostatischer Verformung zur Erzeugung von Hochleistungs-Phasenhologrammen und durch Verwendung der besten bekannten Einrichtung zum Beseitigen des Verfleckens bei ihrer Herstellung.

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Claims

Patentansprüche

Optische Druck- und Setzmaschine für ideographische Schriftsysteme, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen monochromatische Strahlungsquelle (1), durch ein Ablenksystem (2, 3), das so angeordnet ist, daß es die von der Strahlungsquelle (1) ausgehende Strahlung ablenkt, durch eine Schriftzeichenmatrize (4), die gegenüber der Strahlungsquelle (1) und dem Ablenksystem {2, 3) eine feste Lage einnimmt und eine Vielzahl von Hologrammen enthält, von denen jedes bei Beleuchtung mit einer vom Ablenksystem (2, 3) ausgehenden Strahlung eine Rekonstruktion eines Schriftzeichenbilds an einem gemeinsamen Bildfeld bewirkt, und durch einen Empfänger, der die am Bildfeld erzeugten Bilder empfängt und wie benötigt anordnet zur Erzeugung eines gewünschten gedruckten Ausgangs .
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (4) im Betrieb feststeht.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (4) um eine feste Mitte drehbar angeordnet ist.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einstellbar ist zum Empfangen einer Bildinformation an unterschiedlichen Stellen im gemeinsamen Bildfeld.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede gegebene Einstellung dem Betrieb mit einer gegebenen Symbolart und -größe entspricht.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Umsetzung zwischen einem unteren und einem oberen Fall erlaubt.

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7. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung eine Änderung von einem ersten Satz von Schriftzeichen zu einem zweiten Satz von Schriftzeichen darstellt-
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger mit einer Transportanordnung für einen fotografischen Film/versehen ist.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektoreinrichtung/im gemeinsamen Bildfeld angeordnet ist, die Lagesteuersignale in den rekonstruierten Bildern ermittelt und an eine Steuereinrichtung angeschlossen ist, die das Ablenksystem (2, 3) steuert.
10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die

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Detektoreinrichtung/so angeordnet ist, daß sie Paritätssignale ermittelt, und daß die Steuereinrichtung eine Paritätsprüfung enthält zur Bestätigung der Systemgenauigkeit.
11. Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung mehr als eine Steuerstufe am Ablenksystem (2, 3) ausübt.
12. Schriftzeichenmatrize für eine optische Druck- oder Setzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schriftzeichenbilder in Hologrammform gespeichert sind.
13. Schriftzeichenmatrize nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das in jedem Hologramm gespeicherte Bild eine Vielzahl von Symbolen¹ enthält.
14. Schriftzeichenmatrize nach Anspruch 13,.dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Symbolen verschiedene graphische Versionen eines gegebenen Schriftzeichens darstellt.

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15. Schriftzeichenmatrize nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen graphischen Versionen Versionen für einen oberen und unteren Fall enthalten.
16. Schriftzeichenraatrize nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Symbole in irgendeinem Bild mehr als einem Schriftzeichen entsprechen.
17. Schriftzeichenmatrize nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das in jedem Hologramm gespeicherte Bild Lagesteuersignale enthält.
18. Schriftzeichenmatrize nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale mehr als eine Steuerstufe darstellen.
19. Schriftzeichenmatrize nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale Paritätsbits enthalten.

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