Claims (1)
**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **.
** WARNING ** Beginning of CLMS field could overlap end of DESC **.
Die Erfindung betrifft einen Positionsmelder für einen optischen Abtaster oder Aufzeichner, bei dem ein Lichtstrahl mit variabler Geschwindigkeit über eine abzutastende bzw.
The invention relates to a position indicator for an optical scanner or recorder, in which a light beam with variable speed over a to be scanned or
aufzuzeichnende Zeile läuft.
line to be recorded is running.
Optische Abtaster und/oder Aufzeichner stehen heute in grosser Zahl auf verschiedenen Gebieten im Einsatz. Soll ein Abtaster digitalisierte Signale abgeben, so wird der Wert des Abtastsignals durch einen Analog/Digital-Wandler zu festgesetzten Abtastzeitpunkten abgefragt, die dem verlangten Auflösungsmuster entsprechen und als Antwort ein Digitalwort abgeben, wobei im einfachsten Fall ein Digitalwort aus einem einzigen Bit besteht.
Optical scanners and / or recorders are used today in large numbers in various fields. If a scanner is to emit digitized signals, the value of the scanning signal is queried by an analog / digital converter at set scanning times that correspond to the required resolution pattern and emit a digital word as a response, whereby in the simplest case a digital word consists of a single bit.
Soll umgekehrt eine digital vorliegende Information optisch aufgezeichnet werden, so wird ein durch die Position des Aufzeichnungsstrahls festgelegter Takt verwendet, welcher ein Auslesen der Information auf den Modulator des Aufzeichnungsstrahles bewirkt so dass eine der Information entsprechende bildmässige Belichtung auf dem Aufzeichnungsträger erzeugt wird.
Conversely, if digital information is to be optically recorded, then a clock defined by the position of the recording beam is used, which causes the information to be read out on the modulator of the recording beam so that an image-wise exposure corresponding to the information is generated on the recording medium.
Bei gleichmässiger Abtastbewegung des Abtaststrahls kann der Takt zur Bestimmung der Abtastzeitpunkte einem freilaufenden Taktgenerator entnommen werden. Es ist auch bekannt, den Takt aus einem transparenten oder reflektierenden Strichmuster zu erzeugen, das mit Hilfe einer Lichtschranke oder sonstigen optischen Mitteln abgetastet wird.
With a uniform scanning movement of the scanning beam, the clock for determining the sampling times can be taken from a free-running clock generator. It is also known to generate the clock from a transparent or reflective line pattern that is scanned with the aid of a light barrier or other optical means.
Soll beispielsweise eine Vorlage zeilenweise durch einen Lichtstrahl abgetastet werden, der mit Hilfe eines bewegten, z. B. rotierenden Spiegels ausgelenkt wird, so bewegt sich der Lichtstrahl im allgemeinen mit variabler Geschwindigkeit über die Zeile. Die Erfindung gibt nun einen Positionsmelder an, der in diesem Fall Signale erzeugt, welche einem gleichmässigen Raster auf der Zeile entsprechen. Dieser Positionsmelder ist gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Hologrammen, die so gestaltet und angeordnet sind, dass ein in gleicher Weise wie der Abtaststrahl bewegter weiterer Lichtstrahl nacheinander alle Hologramme durchsetzt und von jedem dieser Hologramme jeweils auf wenigstens einen von mehreren Fotodetektoren abgelenkt wird, denen je eine Digitalisierstufe nachgeschaltet ist.
If, for example, an original is to be scanned line by line by a light beam that is moved with the help of a moving, z. B. rotating mirror is deflected, the light beam moves generally at a variable speed across the line. The invention now specifies a position indicator which in this case generates signals which correspond to a uniform grid on the line. This position indicator is characterized by a large number of holograms which are designed and arranged in such a way that a further light beam moved in the same way as the scanning beam passes through all the holograms one after the other and is deflected by each of these holograms onto at least one of several photodetectors, one of which each Digitizing stage is connected downstream.
Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Die Figur zeigt den schematischen Aufbau für eine Abtastvorrichtung. Die Lichtquelle 1, z. B. ein Laser, sendet einen Lichtstrahl 2 über die Fokussierungsoptik 3 auf einen Drehspiegel 4. Von hier aus gelangt der Strahl 2 über den Strahlteiler 5 auf die ebene abzutastende Vorlage 6. Durch Drehen des Drehspiegels 4 wird der Strahl so abgelenkt, dass er die Zeile 7 durchläuft. Die Optik, welche die von der Vorlage zurückgestreute oder durchgelassene Lichtmenge einsammelt und auf einen Fotodetektor projiziert, ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.
The invention is explained in more detail below, for example. The figure shows the schematic structure for a scanning device. The light source 1, e.g. B. a laser, sends a light beam 2 via the focusing optics 3 to a rotating mirror 4. From here, the beam 2 passes via the beam splitter 5 to the flat original to be scanned 6. By rotating the rotating mirror 4, the beam is deflected so that it does Line 7 runs through. The optics, which collect the amount of light scattered back or transmitted by the original and project it onto a photodetector, is not shown for reasons of clarity.
Der Strahlteiler 5 zweigt einen Teil der Intensität des Abtaststrahls 2 als Lichtstrahl 8 ab. Dieser weitere Lichtstrahl 8 ist daher bezüglich des Ablenkwinkels starr mit dem Abtaststrahl 2 gekoppelt. Der Lichtstrahl 8 durchsetzt während der Bewegung des Drehspiegels 4 nacheinander die Hologramme 9, die zeilenmässig dicht nebeneinander angeordnet sind. Jedes Hologramm ist so gestaltet,dass es den Lichtstrahl 8 in einen, mehrere oder alle gezeigten Teilstrahlen 8.1, 8.2.. .8.5 aufteilt. Jeder dieser Teilstrahlen wird jeweils ohne zusätzliche Abbildungsoptik auf jeweils einen einzigen, und zwar den zugeordneten der Fotodetektoren 10, 20 . . .50 abgelenkt, sobald das Hologramm vom Lichtstrahl 8 mittig durchsetzt wird. Hierdurch lässt sich die Ansteuerung der Fotodetektoren 10, 20 . . 50 in Art eines Digitalcodes erreichen.
The beam splitter 5 branches off part of the intensity of the scanning beam 2 as a light beam 8. This further light beam 8 is therefore rigidly coupled to the scanning beam 2 with regard to the deflection angle. During the movement of the rotating mirror 4, the light beam 8 successively passes through the holograms 9, which are arranged close to one another in lines. Each hologram is designed in such a way that it divides the light beam 8 into one, several or all of the partial beams 8.1, 8.2.. .8.5 shown. Each of these partial beams is in each case, without additional imaging optics, on a single one, specifically the associated one of the photodetectors 10, 20. . .50 deflected as soon as the hologram is centrally penetrated by the light beam 8. This makes it possible to control the photodetectors 10, 20. . Reach 50 in the form of a digital code.
Den Fotodetektoren nachgeschaltet sind daher je eine Digitalisierstufe 11, 21, 51 und eine gemeinsame Decodierschlatung 15, an der der Digitalcode in bekannter Weise abgegriffen oder abgelesen werden kann. Die Vorrichtung ermöglicht damit bei Verwendung einer geeigneten Codierung eine eindeutige Angabe über die jeweilige Strahlposition.
A digitizing stage 11, 21, 51 and a common decoding circuit 15, from which the digital code can be tapped or read in a known manner, are therefore connected downstream of the photodetectors. The device thus enables a clear indication of the respective beam position when using a suitable coding.
Die Anordnung der Hologramme kann so sein, dass jedem Abtast- oder Aufzeichnungspunkt auf der Zeile 7 jeweils ein Hologramm 9 zugeordnet ist. Bei sehr feiner Unterteilung der Zeilenpunkte, d. h. bei grossem Auflösungsvermögen, kann dagegen für jeweils ein Intervall aus mehreren Punkten ein Hologramm vorgesehen sein, wenn innerhalb dieses Intervalls durch Interpolation zusätzliche Positionsangaben erzeugt werden.
The arrangement of the holograms can be such that a hologram 9 is assigned to each scanning or recording point on the line 7. With a very fine subdivision of the line points, i. H. in the case of high resolution, on the other hand, a hologram can be provided for an interval of several points each time if additional position information is generated by interpolation within this interval.
Eine Vereinfachung der Anordnung entsteht, wenn jedes Holgramm 9 den Lichtstrahl 8 jeweils nur auf einen einzigen Fotodetektor, z.B. den Detektor 10 ablenkt. In diesem Fall wird diesem einzigen Fotodetektor zweckmässigerweise ein Taktgenerator und ein Zähler nachgeschaltet, aus dessen Zählerstand wiederum die Strahlposition entnommen werden kann.
A simplification of the arrangement arises if each hologram 9 only directs the light beam 8 to a single photodetector, e.g. the detector 10 deflects. In this case, this single photodetector is expediently followed by a clock generator and a counter, from the count of which the beam position can in turn be taken.
In dieser einfachen Ausbildung der Erfindung kann der Takt dieses Taktgenerators auch zum Regeln der Phasenlage eines freilaufenden Oszillators dienen. Wenn der Oszillator eine höhere Taktfrequenz als der Taktgenerator besitzt, so lässt sich mit dieser Taktfrequenz eine entsprechende feine Punktauflösung auf der Zeile 7 erreichen.
In this simple embodiment of the invention, the clock of this clock generator can also be used to regulate the phase position of a free-running oscillator. If the oscillator has a higher clock frequency than the clock generator, a corresponding fine point resolution on line 7 can be achieved with this clock frequency.
Soll anstelle einer Abtastvorrichtung eine Aufzeichnungsvorrichtung betrieben werden, so ist prinzipiell eine sehr ähnliche Anordnung vorzusehen. In diesem Fall kann durch den Taktgenerator, oder die Decodierschaltung 15 eine nicht gezeigte Modulatorschaltung getriggert werden, die den Lichtstrahl 2 in der Helligkeit moduliert.
If a recording device is to be operated instead of a scanning device, a very similar arrangement must in principle be provided. In this case, the clock generator or the decoding circuit 15 can trigger a modulator circuit (not shown) which modulates the light beam 2 in terms of brightness.
Der Strahlteiler 5 kann als Variante zur gezeigten Anordnung auch zwischen die Lichtquelle 1 und den Drehspiegel 4 gelegt werden, wodurch bereits vor dem Drehspiegel 4 zwei Teilstrahlen entstehen, die gleichzeitig durch diesen Drehspiegel abgelenkt werden. Weiter ist es möglich, auf den Strahltei ler 5 ganz zu verzichten und statt dessen eine zweite Lichtquelle einzuführen, die einen Lichtstrahl auf den Drehspiegel 4 aussendet dergestalt, dass dieser neue Lichtstrahl nach Reflexion durch den Drehspiegel 4 die Hologramme 9 durchsetzt.
As a variant of the arrangement shown, the beam splitter 5 can also be placed between the light source 1 and the rotating mirror 4, whereby two partial beams arise in front of the rotating mirror 4, which are deflected simultaneously by this rotating mirror. It is also possible to dispense with the beam splitter 5 entirely and instead introduce a second light source which emits a light beam onto the rotating mirror 4 in such a way that this new light beam passes through the holograms 9 after being reflected by the rotating mirror 4.
Die Herstellung der Hologramme erfordert einen einmaligen, wesentlichen Aufwand, indem sie entweder rechnerisch ermittelt und automatisch gezeichnet werden, oder indem sie in einer einmaligen Aktion auf fotografischem Wege hergestellt werden. Aus den so gewonnenen Master-Hologrammen können dann eine beliebige Anzahl billiger fotografischer Kopien hergestellt werden.
The production of the holograms requires a one-time, substantial effort in that they are either determined computationally and automatically drawn, or in that they are produced in a one-time action by photographic means. Any number of inexpensive photographic copies can then be made from the master holograms obtained in this way.
In der gezeigten Figur liegen die Hologramme 9 zeilenförmig, geradlinig nebeneinander. Diese Anordnung entspricht der ebenfalls geradlinig gezeichneten Zeile 7. Für anders geformte Abtast- bzw. Aufzeichnungszeilen 7 kann es jedoch zweckmässig sein, auch anders geformte Anordnungen der Vielzahl von Hologrammen vorzusehen, z. B. kreisförmig gebogene.
In the figure shown, the holograms 9 lie next to one another in a straight line. This arrangement corresponds to the line 7, which is also drawn in a straight line. For differently shaped scanning or recording lines 7, however, it can be expedient to also provide differently shaped arrangements of the plurality of holograms, e.g. B. circularly curved.
Weiter ist es möglich, mehrere der beschriebenen, eindimensional arbeitenden Positionsmelder so zu kombimeren, dass mehrdimensionale Gebilde, z. B. Flächen oder Räume positionsmässig erfasst werden können.
It is also possible to combine several of the described, one-dimensional position indicators so that multi-dimensional structures such. B. Areas or rooms can be recorded in terms of position.
PATENTANSPRUCH
PATENT CLAIM
Positionsmelder für einen optischen Abtaster oder Aufzeichner, bei dem ein Lichtstrahl mit variabler Geschwindigkeit über eine abzutastende bzw. aufzuzeichnende Zeile läuft, gekennzeichmet durch eine Vielzahl von Hologrammen (9), die so gestaltet und angeordnet sind, dass ein in gleicher Weise wie der genannte Lichtstrahl (2) bewegter Lichtstrahl (8) nacheinander alle Hologramme (9) durchsetzt und von jedem dieser Hologramme (9) jeweils auf wenigstens einen von mehreren Fotodetektoren (10, 20 . . .50) abgelenkt wird, denen je eine Digitalisierstufe (11, 21 . . .51) nachgeschaltet ist.
Position indicator for an optical scanner or recorder, in which a light beam runs at variable speed over a line to be scanned or recorded, characterized by a large number of holograms (9), which are designed and arranged so that a light beam in the same way as said light beam (2) moving light beam (8) successively penetrates all holograms (9) and is deflected by each of these holograms (9) onto at least one of several photodetectors (10, 20... 50), each of which has a digitizing stage (11, 21 . .51) is connected downstream.
UNTERANSPRÜCHE
1. Positionsmelder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Abtast- bzw. Aufzeichnungspunkt auf der Zeile (7) je ein Hologramm (9) zugeteilt ist.
SUBCLAIMS
1. Position indicator according to claim, characterized in that each scanning or recording point on the line (7) is assigned a hologram (9).
2. Positionsmelder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einem Intervall aus mehreren nebeneinanderliegenden Punkten auf der Zeile (7) je ein Hologramm (9) zugeteilt ist und dass die zu den Punkten eines Intervalls gehörenden Positionsangaben interpoliert werden.
2. Position indicator according to claim, characterized in that an interval of several adjacent points on the line (7) is assigned a hologram (9) and that the position information belonging to the points of an interval is interpolated.
3. Positionsmelder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der die Hologramme (9) durchsetzende weitere Lichtstrahl (8) durch einen Strahlteiler (5) vom ersten Lichtstrahl (2) abgezweigt ist.
3. Position indicator according to claim, characterized in that the further light beam (8) penetrating the holograms (9) is branched off from the first light beam (2) by a beam splitter (5).
4. Positionsmelder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der die Hologramme (9) durchsetzende Lichtstrahl (8) von einer zweiten Lichtquelle stammt.
4. Position indicator according to claim, characterized in that the light beam (8) passing through the holograms (9) originates from a second light source.
5. Positionsmelder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass den Digitalisierstufen (11, 21 . . .51) eine Decodierschaltung (15) nachgeschaltet ist.
5. Position indicator according to claim, characterized in that the digitizing stages (11, 21.. .51) is followed by a decoding circuit (15).
6. Positionsmelder nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hologramme (9) so gestaltet sind, dass der weitere Lichtstrahl (8) jeweils auf einen einzigen Fotodetektor (10) abgelenkt wird, dem ein Taktgenerator und ein Zähler nachgeschaltet sind.
6. Position indicator according to claim, characterized in that the holograms (9) are designed so that the further light beam (8) is deflected onto a single photodetector (10), which is followed by a clock generator and a counter.
7. Positionsmelder nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass einem Intervall aus mehreren nebeneinanderliegenden Punkten auf der Zeile (7) je ein Hologramm (9) zugeteilt ist und dass die zu den Punkten eines Intervalls gehörenden Taktimpulse aus einem freilaufenden Takt entnommen werden, dessen Phasenlage durch den von den Hologrammen (9) stammenden Takt geregelt wird.
7. Position detector according to dependent claim 6, characterized in that an interval of several adjacent points on the line (7) is assigned a hologram (9) and that the clock pulses belonging to the points of an interval are taken from a free-running clock whose phase position is regulated by the clock coming from the holograms (9).