DE1240674B

DE1240674B - Vorrichtung zur lichtelektrischen Erzeugung elektrischer Impulse durch einen Abtaststrahl

Info

Publication number: DE1240674B
Application number: DEU8517A
Authority: DE
Inventors: Orville V Greunke
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1960-12-08
Filing date: 1961-12-06
Publication date: 1967-05-18
Also published as: US3060319A; GB942227A

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT G08c

Deutsche Kl.: 42 d -1/15

Nummer: 1240 674

Aktenzeichen: U 8517 IX b/42 d

1 240 674 Anmeldetag: 6. Dezember 1961

Auslegetag: 18. Mai 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lichtelektrischen Erzeugung elektrischer Impulse durch einen Abtaststrahl, die zur digitalen Bestimmung der Stellung eines zweiten Abtaststrahles dienen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann vornehmlich dazu verwendet werden, um Objekte, die Informationen tragen, abzutasten und entsprechende Signale zu erzeugen, die die Informationen darstellen. Dabei wird beispielsweise in einem automatischen System für das Einschneiden von Versuchspapieren bzw. Prüfpapieren oder zum Auswerten von Wahlzetteln od. dgl. eine Linie oder eine Reihe von örtlichen Markierungen auf dem Objekt, welches die Information trägt, mit dem Lichtstrahl abgetastet, um die Stelle oder die Stellen zu bestimmen, an denen die Markierungen auf dem Papier vorgesehen sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nur eine einzige Aufnahmeeinrichtang zur Lieferang der Anzeige der Strahlstellung benötigt und die in einfacher und schneller Weise Impulse erzeugt, welche für die Stellung des Abtaststrahls kennzeichnend sind. Dabei ist die Anzeige der Strahlstellung unabhängig von der Geschwindigkeit und Linearität der Abtastbewegung.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung zur lichtelektrischen Erzeugung elektrischer Impulse durch einen Abtaststrahl, die zur digitalen Bestimmung der Stellung eines zweiten Abtaststrahles dienen, dadurch gelöst, daß eine oder mehrere Lichtquellen durch eine geeignete optische Einrichtung zwei Lichtstrahlen erzeugen, die auf eine weitere optische Einrichtung zur Erzeugung einer symmetrischen Abtastbewegung der beiden Lichtstrahlen geworfen werden, und daß die Strahlen so geführt werden, daß der eine Abtaststrahl ein Informationen tragendes Objekt abtastet und der andere Abtaststrahl einen mit Markierungen in vorbestimmter Folge versehenen, im wesentlichen strahlendurchlässigen, langgestreckten Körper durchdringt, der an einem Ende einen lichtelektrischen Empfänger aufweist, der stets bei Auftreffen des Abtaststrahls auf eine Markierung und der dadurch bewirkten Umlenkung des Strahls zum lichtelektrischen Empfänger hin ein elektrisches Signal abgibt.

In den Zeichnungen soll am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung zur lichtelektrischen Erzeugung elektrischer Impulse in einem optischen Abtastsystem und

Vorrichtung zur lichtelektrischen Erzeugung
elektrischer Impulse durch einen Abtaststrahl

Anmelder:

United Aircraft Corporation,
East Hartford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. K. Th. Hegel, Patentanwalt,
Hamburg 36, Esplanade 36 a

Als Erfinder benannt:

Orville V. Greunke, Westport, Conn. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. Dezember 1960 (74 509)

F i g. 2 eine Teilansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

In einer in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung kommt ein Lichtstrahl, der durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, von einer geeigneten Lichtquelle 12. Er tritt durch eine Öffnung 14 in einer Blende 16 und durch eine Kollektivlinse 18 zu einem Galvanometerspiegel 20. Eine Spule 22, die mechanisch mit dem Spiegel 20 verbunden ist, ist zwischen den Polen 24 einer Baugruppe mit Permanentmagneten vorgesehen. Die Aufhängung des Spiegels 20 enthält ein Bauelement 28 zur Erzeugung einer Rückstellkraft. Wenn ein passender elektrischer Strom durch die Spule 22 geführt wird, schwingt der Spiegel 20 um eine Achse, die durch die Spiegelaufhängung in bekannter Weise bestimmt ist.

Nachdem der Strahl von dem Spiegel 20 reflektiert ist, kehrt er durch die Kollektivlinse 18 zurück und trifft auf die reflektierende Oberfläche eines Spiegels 30. Da der Spiegel 20 schwingt, tastet der Strahl 10, der von dem Spiegel 30 reflektiert wird, längs einer Linie auf einem Papierblatt 32 hin und her. Das Papier 32" trägt mehrere in Abstand voneinander angeordnete Markierungen 34 längs der Abtastlinie des Strahles 10, die jeweils einer bestimmten Information entsprechen.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung kann das Blatt 32 innerhalb eines Gehäuses oder eines

709 580/120

Claims

Kastens (nicht gezeigt) angeordnet werden, so daß das Licht von dem Papier reflektiert wird, wenn dei darüberwandernde Strahl 10 auf eine Stelle trifft, an welcher kein Material für eine Markierung aufgebracht worden ist. Wenn der StrahllO jedoch eine Stelle trifft, an welcher eine Markierung vorgesehen ist, wird weitaus weniger Licht reflektiert. Eine geeignete lichtempfindliche Einrichtung, wie beispielsweise eine Fotozelle 36, kann für die Anzeige, ob die Stelle, auf welche der Strahl geworfen wird, mit einer Markierung versehen ist oder nicht, vorgesehen sein. Das soweit beschriebene System liefert eine Information, die anzeigt, ob eine Markierung an der Stelle, auf welche der Strahl gerade gelenkt wird, angeordnet ist oder nicht. Wie oben dargelegt worden ist, ist es auch notwendig, die Stelle zu kennen, welche durch den Strahl in einem besonderen Augenblick geprüft wird. Ein zweiter Lichtstrahl 38 von der Quelle 12 wird von einem Spiegel 40 durch eine zweite Öffnung 42 in der Blende 16 reflektiert. Der Strahl 38 trifft durch die Kollektivlinse 18 auf den Spiegel 20, an welchem er durch die Kollektivlinse zurück auf einen Spiegel 44 reflektiert wird. Der Spiegel 44 reflektiert dann ebenfalls den Strahl 38 und lenkt ihn auf eine optische Synchronisiereinrichtung, die durch das Bezugszeichen 46 bezeichnet ist. Die Synchronisiereinrichtung 46 enthält eine Stange 48 aus einem transparenten Material mit einem verhältnismäßig hohen Brechungsindex, beispielsweise kann die Stange aus einem farblosen transparenten Akrylharz, Glas od. dgl. hergestellt sein. Aus diesem beschriebenen Aufbau ist leicht ersichtlich, daß der schwingende Spiegel 20 bewirkt, daß sich der Strahl 38 entlang der Längserstreckung des Stabes 48 der Synchronisiereinrichtung hin- und herbewegt. Die in der Längserstreckung des Stabes 48 mit Abstand voneinander angeordneten Markierungen, welche den mit Abstand voneinander angeordneten Markierungen 34 auf dem Blatt 32 entsprechen, sind verhältnismäßig schmale, eingravierte oder in anderer Weise gebildete Linien oder Nuten 50, die senkrecht zur Achse des Stabes 48 verlaufen. Die Linien oder Nuten SO sind so angelegt, daß sie von dem sich entlang der Längserstreckung des Stabes hin- und herbewegenden Strahl 38 an bestimmten Stellen getroffen werden. An dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, daß der zwischen zwei benachbarten Marken 50 auftreffende Lichtstrahl 38 direkt durch die Stange 48 hindurchgeht. Wenn der Lichtstrahl 38 jedoch auf eine Marke 50 trifft, wird das Licht gestreut und in Längserstreckung des Stabes 48 zu den Enden des Stabes reflektiert, wie durch gebrochene Linien in der F i g. 2 gezeigt ist. An einem Ende des Stabes ist eine geeignete fotoempfindliche Vorrichtung, beispielsweise ein Fotoverstärker 52, angeordnet. In Abhängigkeit von dem Licht, das in Längserstreckung des Stabes übertragen wird, wenn der Strahl 38 auf eine Marke 50 trifft, wird der Fotoverstärker 52 erregt und damit ein Ausgangssignal erzeugt. Es ist erkennbar, daß der Fotoverstärker 52 durch den längs des Stabes wandernden Lichtstrahl 38 eine mit der Anzahl der am Stab eingeätzten Marken oder Linien gleiche Anzahl von Impulsen 50 ergibt. Wie oben erläutert worden ist, sind die Marken 50 so in gegenseitigem Abstand längs des Stabes 48 angeordnet, daß immer, wenn der Strahl 10 auf eine Markierung 34 trifft, der Fotoverstärker 52 einen Ausgangsimpuls erzeugt. Es können geeignete, an sich bekannte Mittel verwendet werden, um die Impulse zu zählen, welche mit Beginn des Abtastdurchlaufs erzeugt werden, so daß stets bestimmt werden kann, welche Markierung gerade vom Strahl 10 geprüft wird. Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Verwendung von sichtbarer Strahlung, die von den Linien oder Einschnitten 50 reflektiert wird, beschrieben worden ist, sei darauf hingewiesen, daß sie auch auf einen Elektronenstrahl ansprechend ausgeführt werden kann, indem nur die Einschnitte mit einem fluoreszierenden Material gefüllt werden, das geeignet ist, in Abhängigkeit von einem Elektronenstrahl, der auf das Material auf trifft, sichtbares Licht zu erzeugen. Es wird weiter darauf hingewiesen, daß die Linien oder Marken 50 regelmäßig oder unregelmäßig voneinander entfernt sein können. Sie können entsprechend irgendeiner mathematischen Funktion ao verteilt werden, oder sie können vollständig unregelmäßig sein. Die Dauer der Impulse, die sich aus dem Auftreffen des Strahles 38 auf eine Marke ergeben, kann durch Veränderung der Breite der Linien reguliert werden. Es ist auch leicht ersichtlich, daß einStab 48 mit einer Anzahl verschiedener Muster von Markierungslinien versehen werden und das Muster geändert werden kann, indem der Zylinder oder der Stab nur um seine Achse gedreht wird. In dem in F i g. 1 gezeigten System gelangen diebeiden Strahlen 10 und 38 von der Quelle 12 durch die öffnungen 14 und 42, welche einstellbar gemacht werden können, und dann durch die Kollektivlinse 18 auf den Spiegel 20 und von diesem zurück durch die Linse 18. Der reflektierende Strahl 10 wird von dem Spiegel 30 auf die Oberfläche des Papiers 32 geworfen, und infolge der Oszillation des Spiegels 20 tastet er längs der Markierungen 34 hin und her ab. Der reflektierte Strahl 38 wird durch den Spiegel 44 zu dem Stab 48gelenkt und wandert entlang der Längserstreckung des Stabes 48 in der gleichen Weise hin und her, wie sich der Strahl 10 längs der Markierungen 34 hin- und herbewegt. Wenn der Strahl 10 auf eine der verschiedenen Markierungen 34 auftrifft, trifft auch derStrahl 38 auf eine entsprechende Marke 50. Die Anzeigevorrichtung 52 erzeugt so eine Reihe von Impulsen, die gezählt werden können, um die Stellung des Strahles 10 anzuzeigen. Wenn der Strahl 10 auf eine Markierung 34 trifft, zeigt das Ausgangssignaleiner Anzeigevorrichtung, beispielsweise eine Fotozelle 36, daß eine Markierung vorhanden ist. Die Anzahl der Impulse, welche durch die Anzeigevorrichtung 52 erzeugt worden ist, gibt die Stelle an, an welcher die Markierung angeordnet war. Es ist ersichtlich, daß die gestellten Aufgaben durch die Erfindung gelöst worden sind. Es ist eine optische Synchronisiereinrichtung zur Erzeugung von Impulsen geschaffen worden, die zu der Stellung de« Abtast-Energiestrahles in Bezug stehen. Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur lichtelektrischen Erzeugung elektrischer Impulse durch einen Abtaststrahl, die zur digitalen Bestimmung der Stellung eines zweiten Abtaststrahles dienen, dadurchgekennzeichnet, daß eine oder mehrere Lichtquellen durch eine geeignete optische Einrichtung (16,