DE1286078B - Drehspiegelanordnung zur periodischen Auslenkung eines Leuchtflecks entlang derselben Zeile unter Eliminierung der zwischen Zeilenende und Zeilenanfang auftretenden Totzeit - Google Patents

Drehspiegelanordnung zur periodischen Auslenkung eines Leuchtflecks entlang derselben Zeile unter Eliminierung der zwischen Zeilenende und Zeilenanfang auftretenden Totzeit

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DE1286078B
DE1286078B DE1966J0031714 DEJ0031714A DE1286078B DE 1286078 B DE1286078 B DE 1286078B DE 1966J0031714 DE1966J0031714 DE 1966J0031714 DE J0031714 A DEJ0031714 A DE J0031714A DE 1286078 B DE1286078 B DE 1286078B
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Dipl-Phys Dr Erhard
Kulcke
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Max
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/02Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only
    • H04N3/08Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Drehspiegelanordnung zur periodischen Auslenkung eines Leuchtflecks entlang derselben Zeile unter Eliminierung der zwischen Zeilenende und Zeilenanfang auftretenden Totzeit mittels zweier koaxial und um den halben Flächenwinkel gegeneinander versetzt angeordneter Polygonspiegel.
  • An sich ist es bekannt, einen Lichtstrahl durch Reflexion an einem rotierenden Polygonspiegel entlang einer Zeile auszulenken. Derartige Anordnungen sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß zwischen der Stellung mit der größten Ablenkung und der nächstfolgenden Anfangsstellung einer Zeile eine Totzeit auftritt, die dadurch entsteht, daß eine gewisse Zeitspanne verstreicht, bis sich die nächste Spiegelfläche in der Zeilenanfangsposition befindet. Dieser Nachteil macht sich besonders bei schnell arbeitenden optischen Druckern, bei denen die Zeichen auf elektrooptischem Wege erzeugt oder aus einer Schablone ausgewählt und mittels eines Drehspiegels auf die Zeile der Abbildungsfläche gelenkt werden, bemerkbar, da die erzielbare Druckgeschwindigkeit hierdurch beeinträchtigt wird.
  • Durch die britische Patentschrift 885 606 ist ein derartiges Druckwerk bekannt, das zur Lichtablenkung entlang der Schreibzeile ein sägezahnförmig ausgebildetes Spiegelrad besitzt, dessen Zahnflanken die den Lichtstrahl ablenkenden, reflektierenden Flächen bilden. Wird zu diesem Zweck ein Rad mit großer Zähnezahl verwendet, so kann man erreichen, daß ein Lichtstrahl von punktförmigem Querschnitt nach dem Überstreichen der Druckzeile ohne nennenswerte Totzeit wieder am Zeilenanfang erscheint. Das ein Schriftzeichen abbildende Lichtbündel ist jedoch nicht von punktförmigem Querschnitt, sondern besitzt eine endliche Breite, die bedingt, daß beim Vorüberlaufen der Kanten der Spiegelflächen dennoch eine Totzeit entsteht, die groß genug ist, um die erzielbare Arbeitsgeschwindigkeit derartiger Druckwerke; die beispielsweise etwa 40 000 Zeichen pro Sekunde betragen kann, zu beeinträchtigen.
  • Es ist ferner eine Drehspiegelanordnung bekannt, bei der auf einer Achse zwei um den halben Flächenwinkel gegeneinander versetzte Polygonspiegel angeordnet sind. Durch geeignete Neigung der einzelnen Spiegelflächen zur Lenkung des Lichtbündels in ein und dieselbe Zeile kann mit Hilfe dieser Anordnung zwar erreicht werden, daß die zwischen dem Zeilenende und dem Zeilenanfang auftretende Totzeit praktisch eliminiert wird. Es müssen jedoch bei dieser Anordnung beide Spiegel gleichzeitig ausgeleuchtet werden. Das bedeutet aber eine Verschlechterung des Auflösungsvermögens und eine Reduzierung der an der Auftreffstelle des Lichtbündels wirksamen Energie um mindestens die Hälfte. Für das Arbeiten eines optischen Druckers mit Belichtungszeiten in der Größenordnung von Mikrosekunden ist jedoch die Stärke der in einem Bildbereich wirksamen Intensität von ausschlaggebender Bedeutung.
  • Derselbe Nachteil trifft auch für eine weitere, in der Zeitschrift »Electronic News« vom 25. Juli 1966, S. 36, veröffentlichte Anordnung zu, bei der ebenfalls zwei um den halben Flächenwinkel gegeneinander versetzte und auf derselben Drehachse angeordnete Polygonspiegel verwendet werden und denen das Licht über einen Strahlenteiler zugeführt wird. Auch bei dieser Anordnung wird jeweils nur die Hälfte der Lichtenergie in der Bildspur wirksam.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei welcher die gesamte Energie eines scharf gebündelten, informationführenden Lichtstrahls auf die Bildfläche konzentriert wird.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jeweils einem der Polygonspiegel ein linear polarisierter Lichtstrahl über einen in an sich bekannter Weise aus einem steuerbaren, die Polarisationsebene des Lichts um 90° drehenden elektrooptischen Element und einem doppelbrechenden Element bestehenden Lichtablenker zugeführt wird, der mittels eines synchron mit der Drehbewegung der Polygonspiegel betätigten Schalters den Lichtstrahl am Ende einer Zeile jeweils von dem einen auf den anderen Polygonspiegel umschaltet.
  • Elektrooptische Einrichtungen zur Lichtablenkung sind an sich bekannt. Für die bei der erfindungsgemäßen Anordnung erforderliche Umschaltung können in vorteilhafter Weise jedoch nur Einrichtungen mit außerordentlich kurzen Schaltzeiten und geringen Intensitätsverlusten Verwendung finden. Eine bekannte Einrichtung zur Lichtablenkung, die aus gekreuzten, keilförmigen, flüssigkeitsgefüllten Kerr-Zellen aufgebaut ist, könnte wegen der infolge der zweimaligen Selektion auftretenden Intensitätsverluste und auch wegen der durch den allmählichen Übergang der elliptischen Polarisation bedingten Unschärfe des Strahlenbündels nicht mit Vorteil angewendet werden.
  • Bei Verwendung von Polygonspiegeln mit parallelen Flächen wird in vorteilhafter Weise der elektrooptisch gesteuerte Lichtablenker aus Kombinationen von doppelbrechenden Elementen gebildet, die sowohl die Richtung des ordentlichen als auch des außerordentlichen Strahls ändern, derart, daß die an den beiden Polygonspiegeln reflektierten Strahlen gegeneinander geneigt sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß die beiden Strahlen nach Reflexion an den Polygonspiegeln auf dieselbe Druckzeile auftreffen. Eine solche Kombination kann beispielsweise ein doppelbrechendes Element nach Art eines Wollastonprismas mit nachgeschalteten Umlenkprismen enthalten.
  • Die Erfindung wird an Hand eines durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt F i g. 1 das Drehspiegelprinzip gemäß der Erfindung in einer schaubildlichen Darstellung, F i g. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der in F i g. 1 dargestellten Drehspiegelanordnung, F i g. 3 in schematischer Darstellung einen optischen Drucker, der mit dem erfindungsgemäßen Drehspiegelprinzip arbeitet, und F i g. 4 eine Zeichenschablone für den in F i g. 3 dargestellten optischen Drucker.
  • In F i g. 1 ist eine Drehspiegelanordnung im Prinzip dargestellt, bei der auf der Welle 1, die sich in Richtung des Pfeils 2 dreht, die beiden sechsflächigen Polygonspiegel 3 und 4 befestigt sind.
  • Der Spiegel 4 ist gegenüber dem Spiegel 3 um den halben Flächenwinkel verdreht angeordnet, so daß seine Kanten 5 über der Mitte der Flächen 6 des Spiegels 3 liegen.
  • Der von diesen Drehspiegeln auf die Bildfläche 7 gelenkte Lichtstrahl 8 wird über den Polarisator 9 zugeführt und ist nach dem Verlassen des Polarisators, wie durch den horizontalen Strich 10 angedeutet, in horizontaler Richtung polarisiert. Anschließend tritt der Lichtstrahl durch das elektrooptische Element 11 hindurch, durch das beim Anlegen einer bestimmten Spannung an die Elektroden 12 und 13 die Polarisationsebene des Lichtstrahls um 90° gedreht wird. Der nunmehr entsprechend der Betätigung des elektrooptischen Elements entweder in waagerechter oder in senkrechter Richtung polarisierte Lichtstrahl durchsetzt den doppelbrechenden Kristall 14, der mit seinen optischen Achsen so orientiert ist, daß der horizontal polarisierte Lichtstrahl als ordentlicher Strahl ohne Ablenkung hindurchtritt, während der, wie durch den senkrechten Strich 15 angedeutet, vertikal polarisierte Strahl den Kristall unter Ablenkung als außerordentlicher Strahl durchsetzt.
  • Aus den Elementen 9,11 und 14 wird somit ein Lichtschalter gebildet, der bezüglich der Drehspiegel 3 und 4 so angeordnet ist, daß der nicht abgelenkte, ordentliche Lichtstrahl 16 auf den Polygonspiegel3 auftrifft, während der abgelenkte, außerordentliche Strahl 17 auf den Polygonspiegel4 gelangt. Die Spiegelflächen der Spiegel 3 und 4 sind leicht gegeneinander geneigt, so daß sowohl der am Spiegel 3 reflektierte Lichtstrahl 16 als auch der am Spiegel 4 reflektierte Lichtstrahl auf dieselbe Schreibzeile treffen.
  • Das elektrooptische Element 11 ist über die Steuerleitung 18 mit dem Kontakt 19 verbunden, der auf einer auf der Drehspiegelwelle 2 befestigten Scheibe 20 gleitet und während des Überstreichens der Kontaktflächen 21 geschlossen ist.
  • Zur Erläuterung der Steuerung des elektrooptischen Elements 11 sei nunmehr auf F i g. 2 Bezug genommen, in welcher der zeitliche Verlauf der Betätigung dieses Elements im Zusammenhang mit der Drehlage der Polygonspiegel3 und 4 dargestellt ist. Die nicht nutzbaren Flächenteile der Spiegel, die etwas mehr als eine Zeichenbreite vor dem Erreichen der Flächenkante beginnen und sich nahezu bis zur Mitte der nächsten Spiegelfläche erstrecken, sind durch kreuzschraffierte Bereiche 31 und 32 dargestellt. Die Umschaltung des elektrooptischen Elements 11 erfolgt, gesteuert von der auf der Drehspiegelwelle befindlichen Kontaktscheibe 20, jeweils kurz vor dem Erreichen des nächsten nicht nutzbaren Bereiches, so daß sich die nutzbaren Bereiche 33 und 34 wegen der hohen Schaltgeschwindigkeit der elektrooptischen Elemente praktisch aneinanderreihen, während der Lichtstrahl vom Ende einer Zeile zum Anfang der nächsten Zeile springt. Die der Anschaulichkeit halber als mechanischer Schalter dargestellten Elemente 19, 20 und 21 sind dabei in Wirklichkeit durch elektronische Schalter ersetzt.
  • In F i g. 3 ist schematisch ein optischer Drucker dargestellt, bei dem das erfindungsgemäße Drehspiegelprinzip verwendet wird. Ein von der durch einen Laser gebildeten Lichtquelle 41 ausgehender Lichtstrahl gelangt durch den steuerbaren Verschluß 42 zu einer ersten, aus elektrooptischen und doppelbrechenden Kristallen bestehenden Ablenkeinheit 43, von der nur der in vertikaler Richtung wirkende Teil dargestellt ist, und durchstrahlt das abzubildende Zeichen der Zeichenschablone 44. Durch die weitere Ablenkeinheit 45, von der ebenfalls nur der vertikale Teil dargestellt ist, wird der das Zeichen führende Lichtstrahl auf einen einheitlichen Ausgangspunkt gelenkt und mittels der Linse 46 auf die Bildebene 47 geworfen. Das auf diese Weise erhaltene Bild des Zeichens wird mittels der Linse 48 auf die Bildebene 49 projiziert. Die Ablenkung des Lichtstrahls auf die jeweilige Druckstelle der Druckzeile erfolgt sodann durch die um den halben Flächenwinkel gegeneinander verdreht angeordneten Polygonspiege150, 51, deren Wirksamwerden in der beschriebenen Weise durch den Lichtschalter 52 gesteuert wird. Der Einfachheit halber sind sechsflächige Spiegel dargestellt; in Wirklichkeit werden beispielsweise Spiegel mit 20 Flächen auf dem Umfang verwendet werden. Die Drehbewegungen der Polygonspiegel beeinflussen über die Leitung 53 den Lichtschalter 52, über die Leitung 54 einen Rechner 55, der seinerseits wiederum die Steuereinheit 56 der Ablenkeinheiten 43 und 45 betätigt, und über die Leitung 57 die Steuereinheit 58 für den Verschluß 42. Die durch diesen Verschluß bewirkte Belichtungszeit beträgt bei derartigen Druckwerken etwa eine Mikrosekunde.
  • Wie bereits erwähnt, erfolgt die Ablenkung in den Einheiten 43 und 45 zweidimensional, um ein Zeichen der in F i g. 4 dargestellten Zeichenschablone zu beleuchten. Durch den dargestellten vertikalen Teil werden die Zeichen einer Spalte und durch den nicht dargestellten horizontalen Teil die Zeichen einer Zeile ausgewählt. Die einzelnen Ablenkeinheiten bestehen jeweils aus drei Stufen, und die optischen Dicken der doppelbrechenden Elemente sind jeweils gegenüber der vorhergehenden Stufe verdoppelt, so daß die Steuerung der Ablenkung in ihrer Kodierung direkt den den einzelnen Zeichen zugeordneten binären Kodewörtern entspricht.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Drehspiegelanordnung zur periodischen Auslenkung eines Leuchtflecks entlang derselben Zeile unter Eliminierung der zwischen Zeilenende und Zeilenanfang auftretenden Totzeit mittels zweier koaxial und um den halben Flächenwinkel gegeneinander versetzt angeordneter Polygonspiegel, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einem der Polygonspiegel (3, 4) ein linear polarisierter Lichtstrahl (10) über einen in an sich bekannter Weise aus einem steuerbaren, die Polarisationsebene des Lichts um 90° drehenden, elektrooptischen Element (11) und einem doppelbrechenden Element (14) bestehenden Lichtablenker zugeführt wird, der mittels eines synchron mit der Drehbewegung der Polygonspiegel betätigten Schalters (20) den Lichtstrahl am Ende einer Zeile jeweils von dem einen auf den anderen Polygonspiegel (3 bzw. 4) umschaltet.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrooptisch gesteuerte Lichtablenker doppelbrechende Elemente (14) enthält, die sowohl die Richtung des ordentlichen (16) als auch des außerordentlichen Strahls (17) ändern, derart, daß die an den beiden Polygonspiegeln (3, 4) reflektierten Lichtstrahlen gegeneinander geneigt sind.
DE1966J0031714 1966-09-06 1966-09-06 Drehspiegelanordnung zur periodischen Auslenkung eines Leuchtflecks entlang derselben Zeile unter Eliminierung der zwischen Zeilenende und Zeilenanfang auftretenden Totzeit Withdrawn DE1286078B (de)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR737940A (fr) * 1931-09-25 1932-12-19 Cfcmug Perfectionnements aux dispositifs d'analyse de télévision ou télécinématographie
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