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Fotoelektrische Abtasteinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine
fotoelektrische Einrichtung zum Abtasten von diffus reflektierenden Aufzeichnungsträgern,
insbesondere an Buchungsmaschinen, unter Verwendung mindestens einer Lichtquelle
und eines lichtempfindlichen Elements.
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Bekannt sind Abtasteinrichtungen, bei denen die Fotozelle senkrecht
über der Abtastfläche unter Zwischenschaltung von Linsen, Ablenk- oder Streuplatten
angeordnet ist. Dabei ist auch vorgesehen, eine Lichtquelle in einem spitzen Winkel
zur Abtastfläche unter Zwischenschaltung einer Optik seitlich der Fotozelle anzubringen.
Da das von einem Aufzeichnungsträger reflektierte Licht bei diffuser Reflexion vorwiegend
senkrecht zur Aufzeichnungsebene abgestrahlt wird, wird zwar die senkrechte Anordnung
der Fotozelle über der Abtastzelle in gewissem Umfang verbessert.
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Bei der bekannten räumlichen Verteilung diffus reflektierter Lichtstrahlung
geht aber trotzdem ein erheblicher Strahlungsanteil für den angestrebten Zweck verloren.
Außerdem ist bei den bekannten Anordnungen nicht berücksichtigt, daß die Lichtintensität
mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt; denn die Fotozelle ist häufig unter Zwischenschaltung
von Linsen, Ablenk- oder Streuplatten, die außerdem noch zusätzliche Reflexions-
und Absorptionsverluste mit sich bringen, verhältnismäßig weit von der Abtaststelle
entfernt angeordnet.
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Weiter sind Abtasteinrichtungen bekannt, bei denen eine ringförmige
Fotozelle so nahe wie möglich über der Abtaststelle angebracht ist, wobei die Lichtquelle
verhältnismäßig weit von der Abtaststelle angeordnet ist und unter Vorschaltung
einer Linse ihr Licht senkrecht einstrahlt. Von entscheidendem Nachteil bei diesen
bekannten Anordnungen ist es jedoch, daß bei senkrechter Einstrahlung des Lichtes
und ebenfalls senkrechter Abtastung des reflektierten Teiles für den Lichtstrahl
stets eine Durchtrittsöffnung bestimmten Durchmessers, der von der Größe der Markierung
abhängt, im lichtelektrischen Element vorhanden sein muß. Derartige Sonderbauformen
von Fotozellen sind nicht allein deswegen ungünstig, weil dadurch ein gewisser Anteil
des im Bereich der zentralen COffnung der Fotozelle reflektierten Strahlenbündels
für die lichtelektrische Auslösung des Fotostromes an sich schon unwirksam wird
und verlorengeht, sondern gemäß der bekannten Intensitätsverteilung von diffus reflektierter
Strahlung tritt im Raumwinkelbereich um die Normale zur rückstrahlenden Fläche ein
prozentual größerer reflektierter Anteil auf als in einem gleich großen Raumwinkel
der anderen Zonen. Somit wird der entscheidend wichtige zentrale Anteil der reflektierten
Strahlung überhaupt nicht erfaßt.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und sieht eine
Anordnung vor, bei der das großflächige lichtelektrische Organ mit seinem voll wirksamen
Durchmesser ohne Verwendung einer die reflektierte Strahlung beeinflussenden Einrichtung
so nahe an der Abtaststelle angeordnet ist, daß der Öffnungskegel der noch erfaßten
reflektierten Strahlung den Maximalwert annimmt und es aus einem weiten, zentralen
Winkelbereich reflektierte Strahlung empfängt, während eine fadenförmige Lichtquelle
in an sich bekannter Weise mit einem Einfallwinkel (a) kleiner als 45° zur Aufzeichnungsfläche
vorgesehen ist, die unter Zwischenschaltung einer Optik die die abzutastende Markierung
beleuchtende Lichtmarke unterhalb des lichtelektrischen Organs projiziert.
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Dabei ist zweckmäßigerweise der der Abtaststelle abgewandte Teil der
Wandung der Lichtquelle mit einer Schwärzung versehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel
sind bei senkrecht über der Abtaststelle angeordnetem Element zwei oder mehrere
eine entsprechend gestaltete Abtaststelle von verschiedenen Seiten beleuchtende
Lichtquellen und Linsenanordnungen od: dgl. vorgesehen.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 die Einrichtung im Seitenriß, Fig. 2 die Einrichtung
im Grundriß.
In einem Gehäuse 1 ist eine Lichtquelle 2 mit langgestrecktem
Glühfaden 2 a angebracht. Sie ist mit Haltestangen 3 am oberen Deckel la des Gehäuses
1 justierbar befestigt. Die elektrisch leitenden Halterungen 3 sind am Gehäuse 1
isoliert befestigt, so daß sie als Stromzuführung für die Lichtquelle 2 dienen.
Seitlich von der Lichtquelle 2 ist ein mit der Grundplatte 1 a des Gehäuses verbundenes
Blech 4 zur Aufnahme eines lichtempfindlichen Elementes 5 und einer zylinderförmigen
Linse 6 vorgesehen. An der der Linse 6 gegenüberliegenden Seite ist die Lichtquelle
2 an dejr Glasfassung mit einer Schwärzung 2b versehen, um durch unerwünschte Reflexion
innerhalb des Glaskörpers der Lichtquelle eine unscharfe Abbildung des Glühfadens
2a auf einem Aufzeichnungsträger 7 zu verhindern.
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In Verlängerung der durch die Achsen der Linse 6 und der Lichtquelle
2 gebildeten Ebene ist die Grundplatte 1 a des Gehäuses 1 für den Durchtritt des
von der Lichtquelle 2 erzeugten und von der Linse 6 gesammelten Lichtbündels mit
einem Schlitz 1 b versehen. Der Winkel dieser Ebene mit der Ebene der Grundplatte
la ist mit a bezeichnet. Das Lichtbündel wird von dem Aufzeichnungsträger 7 reflektiert,
der in einem von der Grundplatte 1 a und einem unterhalb der Grundplatte liegenden
Blech 8 gebildeten Schlitz 9 geführt wird. Oberhalb der Abtaststelle 7 a ist das
lichtempfindliche Element 5 angebracht. Falls eine Fotozelle als lichtempfindliches
Element verwendet wird, liegt die lichtempfindliche Schicht derselben an der der
Abtaststelle 7a gegenüberliegenden Wandung.
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Der Winkel, den die Abtaststelle 7 a mit der Mitte des lichtempfindlichen
Elementes 5 einerseits und mit der Ebene des Aufzeichnungsträgers 7 andererseits
bildet, ist ß genannt. Der Winkel, der von der Abtaststelle 7a aus das lichtempfindliche
Element 5 zu beiden Seiten tangiert, ist mit y bezeichnet.
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Eine große Empfindlichkeit ist daher nur bei einer relativ großen
Stromänderung der Fotozelle, d. h. aber bei einer großen Beleuchtungsänderung derselben
erzielbar. Eine große .Änderung der Lichtintensität beim Auffallen des Lichtbündels
auf einen schwarzen Strich des Aufzeichnungsträgers ist nur möglich bei einer guten
Ausnutzung der reflektierten Intensität, d. h. aber nur bei möglichst großen Winkeln
ß und y. Um die auf die Fotozelle fallende Lichtmenge zu erhöhen, ist statt der
Anordnung nur einer Lichtquelle 2 auf einer Seite der Fotozelle 5 bei senkrechter
Anordnung der Fotozelle auch noch die Anordnung von zwei Lichtquellen zu beiden
Seiten der Fotozelle mit je einer Sammellinse 6 möglich. Die auf dem Aufzeichnungsträger
abgebildeten Lichtstriche müssen dann zusammenfallen. Im besonderen Bedarfsfalle
kann auch von mehreren um eine vertikal über der Abtaststelle angeordnete Fotozelle
verteilten Lichtquellen und Linsen oder von einer ringförmigen Lichtquelle und einer
entsprechenden Ringlinse Licht auf die Abtaststelle eingestrahlt und dort mit Figuren
oder auch mit einer Fläche bzw. einem Punkt zur Deckung gebracht werden.
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An Stelle der Fotozelle kann auch ein Fotowiderstand verwendet werden;
der unter Umständen den Vorteil hat, näher an der Abtaststelle angebracht zu werden.
Auch kann die Lichtquelle durch ein totalreflektierendes Prisma oder eine Spiegelanordnung
wegen der Verwendung einer größeren und stärkeren Lichtquelle ersetzt werden. Die
Lichtquelle kann auch in diesem Falle eine Lampe mit langgestre.cktem Glühfaden
sein. Es ist aber auch möglich, einen mit Ausnahme eines langgestreckten Spaltes
spiegelnd metallisierten Glaszylinder zu verwenden, der von mindestens einer Stirnseite
aus beleuchtet wird, wobei der Schlitz als Lichtquelle dient. In diesem Falle ist
die Schwärzung einer Fassung überflüsig.
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Ein an sich bekannter Haltemagnet 11 ist in einer seitlichen Kammer
10 des Gehäuses 1 angeordnet und hält über eine nicht näher dargestellte Schaltung
den Aufzeichnungsträger 7 an seiner jeweiligen Abtaststelle fest. Zu diesem Zweck
ist der Haltemagnet in üblicher Weise mit einem axial verschiebbaren Stempel 12
versehen.
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Die als Beispiel dargestellte Einrichtung arbeitet wie folgt: Ein
von der Lichtquelle 2 erzeugtes Lichtbündel wird durch die Linse 6 gesammelt und
auf den Aufzeichnungsträger 7 als Lichtstrich abgebildet. Fällt das als Lichtstrich
abgebildete Lichtbündel auf einen dunklen Strich des Aufzeichnungsträgers 7, so
ändert sich die reflektierte Lichtintensität und daher der Strom in der Fotozelle.
Diese Stromänderung bewirkt in an sich bekannter Weise die Einschaltung eines Haltemagneten,
dessen Haltestempel den abgetasteten Papierbogen unmittelbar festhält.
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Die Abtasteinrichtung ist keinesfalls auf Buchungsmaschinen beschränkt,
sondern kann überall bei solchen Einrichtungen verwendet werden, bei denen mit reflektierenden
Programmträgern irgendwelche Steuervorgänge ausgelöst werden.