DE1269709B

DE1269709B - Device for increasing the sensitivity of probe heads

Info

Publication number: DE1269709B
Application number: DEP1269A
Authority: DE
Inventors: Robert Jerome Blackman
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1965-08-12
Filing date: 1966-08-11
Publication date: 1968-06-06

Description

Vorrichtung zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Tastköpfen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Tastköpfen mit mindestens einer Strahlen auf eine abzutastende Fläche werfenden Strahlenquelle und einem Empfänger, der von der Fläche reflektierte Strahlen empfängt und in elektrische Signale umsetzt, bestehend aus einem im Strahlengang zwischen der Strahlenquelle und dem Empfänger anzuordnenden Körper aus einem für die Strahlen durchlässigen Stoff.Device for increasing the sensitivity of probes The invention relates to a device for increasing the sensitivity of probes with at least a radiation source throwing rays onto a surface to be scanned and a receiver, which receives rays reflected from the surface and converts them into electrical signals, consisting of one in the beam path between the radiation source and the receiver to be arranged body made of a material permeable to the rays.

Tastköpfe der vorstehend genannten Art sind in der Regel als photoelektrische Aufnehmer ausgebildet und werden beispielsweise dazu verwendet, auf Grund der abgetasteten Informationen eine Sortiervorrichtung, ein Schneidegerät oder ähnliche Vorrichtungen zu steuern.Probe heads of the type mentioned above are usually considered to be photoelectric Formed transducers and are used, for example, on the basis of the scanned Information a sorting device, a cutting device or similar devices to control.

Zur Erhöhung der Empfindlichkeit photoelektrischer Abtastköpfe ist es bekannt, das von der Lichtquelle auf die abzutastende Fläche gerichtete Licht mittels einer Linse zu sammeln und das reflektierte, von der Photozelle aufzunehmende Licht durch dieselbe oder eine andere Linse zu. führen. Versuche, in solchen Abtastköpfen auf jegliche Linse zu verzichten, haben bisher stets zu dem Ergebnis geführt, daß sich die Empfindlichkeit des Tastkopfes vermindert hat.To increase the sensitivity of photoelectric scanning heads is it is known that the light directed from the light source onto the surface to be scanned to collect by means of a lens and the reflected, to be picked up by the photocell Light through the same or a different lens. to lead. Try in such readheads To do without any lens, have always led to the result that the sensitivity of the probe has decreased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erhöhung der Empfindlichkeit von Tastköpfen der eingangs genannten Art zu schaffen, die weder zwischen der Strahlenquelle und der abzutastenden Fläche noch zwischen letzterer und dem Empfänger eine Linse benötigt, um die Kosten zu senken, die aber trotzdem zumindest die gleiche Empfindlichkeitserhöhung ergibt wie ein Linsensystem.The invention is based on the object of a device for increasing to create the sensitivity of probes of the type mentioned, which neither between the radiation source and the surface to be scanned or between the latter and the recipient needed a lens to cut costs, but still gives at least the same increase in sensitivity as a lens system.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der im Strahlengang zwischen der Strahlenquelle und dem Empfänger anzuordnende Körper zumindest eine die Strahlen streuende Fläche zwischen der Strahlenquelle und der abzutastenden Fläche aufweist und mit einem Bereich versehen ist, der die refektierten Strahlen zum Empfänger durchtreten läßt.This object is achieved according to the invention in that the in the beam path at least one body to be arranged between the radiation source and the receiver the radiation-scattering surface between the radiation source and the one to be scanned Has surface and is provided with an area that the reflected rays can pass through to the recipient.

Ein solcher Körper ist sehr billig, da er die Form eines einfach herzustellenden Blockes aufweisen kann. Insbesondere dann, wenn der Bereich eine die Beaufschlagung des Empfängers mit unmittelbar von der Strahlenquelle oder der streuenden Fläche kommenden Strahlen verhindernde Abschirmung aufweist, läßt sich mit diesem Körper eine Empfindlichkeit des Tastkopfes erreichen, die höher ist als diejenige, die mit den bekannten Linsensystemen erzielbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bereich als Aussparung ausgebildet, die zu der abzutastenden Fläche hin offen ist und aus zwei Abschnitten besteht. Diese Aussparung erfüllt hier zwei Funktionen, nämlich eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beleuchtung auf der abzutastenden Fläche und die Bildung eines Strahlenkanals für die den Empfänger beaufschlagenden Strahlen. Die Aussparung kann einen oberen Abschnitt aufweisen, der ähnlich wie ein Senker, also kegelförmig ausgebildet ist und dessen Seitenflächen matiert sind, um die von der Strahlenquelle kommenden Strahlen zu zerstreuen. Der untere Abschnitt der Aussparung ist hierbei vorzugsweise von strahlenundurchlässigen Flächen begrenzt. Dieser Abschnitt kann zur Aufnahme des Empfängers dienen. Eine solche Aussparung läßt von der abgetasteten Fläche reflektierte Strahlen ungehindert auf den Empfänger auftreffen, verhindert aber, daß Strahlen von den streuenden Flächen oder der Strahlenquelle unmittelbar auf den Empfänger auftreffen können. Ein solcher Körper ersetzt zwei Linsensysteme und gibt dem Tastkopf eine Empfindlichkeit, die größer ist als diejenige der bekannten mit Linsen arbeitenden Tastköpfen.Such a body is very cheap because it is in the shape of an easy-to-make one May have block. In particular, if the area has an impact of the receiver with directly from the radiation source or the scattering surface Has shielding preventing coming rays, can be with this body achieve a sensitivity of the probe which is higher than that which can be achieved with the known lens systems. In a preferred embodiment the area is designed as a recess facing the surface to be scanned is open and consists of two sections. This recess fulfills two functions here, namely an improvement in the uniformity of the lighting on the scanned Area and the formation of a radiation channel for those impinging on the receiver Rays. The recess may have a top portion that is similar to a countersink, i.e. conical and whose side surfaces are matted, to disperse the rays coming from the radiation source. The lower section the recess is in this case preferably delimited by radio-opaque surfaces. This section can be used to record the recipient. Such a recess allows rays reflected from the scanned surface to reach the receiver unhindered impinge, but prevents rays from the scattering surfaces or the radiation source can hit the recipient directly. One such body replaces two Lens systems and gives the probe a sensitivity that is greater than that the well-known probe heads working with lenses.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem photoelektrischen Tastkopf im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt, F i g. 2 eine Draufsicht auf die der abzutastenden Fläche zugekehrte Seite.In the following the invention is shown on the basis of one in the drawing Embodiment of the device according to the invention in connection with a photoelectric Probe explained in detail. It shows F i g. 1 a longitudinal section, F i g. 2 is a plan view of the side facing the surface to be scanned.

Ein photoelektrischer Tastkopf weist in einem Gehäuse 9 eine Photozelle 1, Lichtquellen 2 und einen transparenten Block 3 auf, die auf einem Träger 8 angeordnet sind. Das Gehäuse ist mit einer Öffnung 7 versehen, über die sich die abzutastende Fläche 6 bewegen muß. Der transparente Block 3 weist eine als Kanal ausgebildete Aussparung auf, deren oberer Endabschnitt 4 konisch ausgebildet ist. Dieser Endabschnitt, der sich zur Öffnung 7 des Gehäuses 9 hin erweitert, schließt sich unmittelbar an die Öffnung 7 an. Die den konischen Endabschnitt 4 begrenzende Oberfläche 11 des Blockes 3 ist matiert, um das von den Lichtquellen 2 kommende und auf die abzutastende Fläche 6 gerichtete Licht zu zerstreuen, damit die abzutastende Fläche möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Auch die den Lichtquellen 2 zugekehrte Fläche 10 des Blockes 3 ist im Ausführungsbeispiel matiert. Die kanalförmige Aussparung des Blockes 3 weist einen unteren Abschnitt 5 auf, der im Querschnitt etwa die Form eines Langloches besitzt und der ein Fenster für die Photozelle 1 bildet. Die Innenfläche 12 des Blockes im Bereich des Abschnittes 5 der Aussparung ist lichtundurchlässig ausgebildet, um zu verhindern, daß Lichtstrahlen die Photozelle beaufschlagen können, die unmittelbar von den Lichtquellen oder den matierten Flächen kommen. Wie F i g. 1 zeigt, ist die Photozelle 1 in eine sich an den Abschnitt 5 anschließende Erweiterung der Aussparung eingesetzt, deren Innenflächen aus dem gleichen Grund ebenfalls lichtundurchlässig ausgebildet sind. Natürlich könnte die Photozelle 1 auch in anderer Weise davor geschützt werden, daß sie von anderen als den reflektierten Lichtstrahlen beaufschlagt wird.A photoelectric probe head has a photocell in a housing 9 1, light sources 2 and a transparent block 3, which are arranged on a carrier 8 are. The housing is provided with an opening 7 through which the to be scanned Surface 6 must move. The transparent block 3 has a channel designed as a channel Recess, the upper end portion 4 of which is conical. This end section, which widens towards the opening 7 of the housing 9, immediately follows the opening 7 on. The surface 11 of the delimiting the conical end section 4 Block 3 is mated to the coming from the light sources 2 and the one to be scanned Surface 6 to diffuse directed light, so that the surface to be scanned as possible is evenly illuminated. Also the surface 10 facing the light sources 2 of the block 3 is matted in the exemplary embodiment. The channel-shaped recess of the Block 3 has a lower portion 5, which in cross section has approximately the shape has an elongated hole and forms a window for the photocell 1. The inner surface 12 of the block in the area of section 5 of the recess is opaque designed to prevent light rays from striking the photocell, that come directly from the light sources or the matted surfaces. Like F i G. 1 shows, the photocell 1 is in an extension following the section 5 the recess is used, the inner surfaces of which are also opaque for the same reason are trained. Of course, the photocell 1 could also be in front of it in another way be protected from being acted upon by other than the reflected light rays will.

Das von den Lichtquellen 2 kommende Licht wird durch die Flächen 10 und 11 zerstreut, wodurch eine gleichmäßige Beleuchtung der abzutastenden Fläche 6 erzielt wird. Zumindest ein Teil des von der Fläche 6 reflektierten Lichtes fällt durch den Abschnitt 5 der Aussparung hindurch auf die Photozelle 1. Die Ausgestaltung der großen Aussparung im Block 3, die durch die beiden kleineren Abschnitte 4 und 5 gebildet ist, ermöglicht es, sowohl die Photozelle 1 als auch die Lichtquellen 2 sehr dicht an die abzutastende Fläche heranzubringen. Außerdem stellt sie gleichzeitig sicher, daß die Photozelle nur von Licht beaufschlagt wird, das von der abzutastenden Fläche reflektiert worden ist. Der transparente Block 3 stellt damit eine sehr billige Vorrichtung zur Erhöhung der Empfindlichkeit eines photoelektrischen Tast kopfes dar.The light coming from the light sources 2 is scattered by the surfaces 10 and 11, as a result of which a uniform illumination of the surface 6 to be scanned is achieved. At least part of the light reflected by the surface 6 falls through the section 5 of the recess onto the photocell 1. The design of the large recess in block 3, which is formed by the two smaller sections 4 and 5, enables both the photocell 1 and bring the light sources 2 very close to the surface to be scanned. It also ensures at the same time that the photocell is only exposed to light that has been reflected from the surface to be scanned. The transparent block 3 thus represents a very cheap device for increasing the sensitivity of a photoelectric probe head.

Bei der in den F i g.1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Abschnitte der Aussparung konisch bzw. langgestreckt ausgebildet. Diese Formen sind besonders vorteilhaft bei Verwendung einer Photozelle mit einem langen, dünnen, sensitiven Bereich. Andere Querschnittsformen der Aussparungsabschnitte können für andere sensitive Bereiche vorteilhafter sein.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the both sections of the recess are conical or elongated. These forms are particularly advantageous when using a photocell with a long, thin, sensitive area. Other cross-sectional shapes of the recess sections can be used for other sensitive areas may be more beneficial.

Auch die Längsschnittform der Aussparung kann bei anderen Ausführungsformen anders ausgebildet sein. Wesentlich ist lediglich eine solche Form, bei der die das Licht streuende Fläche, aus der das Licht austritt, nahe an der abzutastenden Fläche angeordnet ist, daß aber gleichzeitig verhindert ist, daß die Photozelle von Strahlen beaufschlagt wird, die unmittelbar von der streuenden Fläche kommen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß sich die strahlenstreuende und eine strahlenundurchlässige Fläche unter Bildung einer von der Aussparung aus gesehen konvexen Kante schneiden.The shape of the longitudinal section of the recess can also be used in other embodiments be trained differently. What is essential is only such a form in which the the light-scattering surface from which the light emerges, close to the one to be scanned Area is arranged, but at the same time prevents the photocell is acted upon by rays that come directly from the scattering surface. This can be achieved by the fact that the radiation-scattering and one radio-opaque one Cut the surface to form a convex edge as seen from the recess.

In dem die erfindungsgemäße Vorrichtung aufweisenden Tastkopf kann die Zahl der Lichtquellen beliebig gewählt werden. Bei vier Lichtquellen wird beispielsweise der Block vorteilhafterweise mit quadratischer Grundfläche ausgebildet. Es sind dann vier Außenflächen 10 vorhanden, neben denen je eine der vier Lichtquellen angeordnet wird.In which the inventive device having probe head can the number of light sources can be chosen arbitrarily. With four light sources, for example the block is advantageously designed with a square base. There are then four outer surfaces 10 are present, next to which one of the four light sources is arranged will.

Selbstverständlich braucht nicht wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Strahlungsquelle eine Quelle sichtbaren Lichtes und der Empfänger eine Photozelle zu sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich ebenso vorteilhaft auch bei Tastköpfen anwenden, deren Strahlen nicht für das menschliche Auge sichtbares Licht ist.Needless to say, does not need to be as with the one described above Embodiment the radiation source a source of visible light and the Receiver to be a photocell. The device according to the invention can also It is also advantageous to use probes whose rays are not suitable for humans Eye is visible light.

Claims

Claims: 1. Device for increasing the sensitivity of Throwing probes with at least one beam onto a surface to be scanned Radiation source and a receiver that receives rays reflected from the surface and converts them into electrical signals, consisting of one in the beam path between the radiation source and the receiver to be arranged from one body for the rays permeable fabric, d a -characterized in that the body (3) at least one the radiation-scattering surface (11) between the radiation source (2) and the one to be scanned Has surface (6) and is provided with an area (4,5) which-the reflected Can pass rays to the receiver (1).

2. Device according to claim 1, characterized in that the region has a shielding (12, 13) which prevents exposure of the receiver (1) with rays coming directly from the radiation source (2) or the scattering surface (11).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the body (3) for using the probe head with several radiation sources (2) has several radiation-scattering surfaces (11) , one of which is between each radiation source (2) and the surface to be scanned (6) is arranged.

4. Device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the area is designed as a recess (4, 5) is.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the formed as a channel Recess (4, 5) at one end has a larger cross-sectional area than at its has the other end and that at least a part (11) of the recess delimiting Inner surface is designed as a radiation-scattering surface.

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that at least a part (5) of the recess for Forming the shield has a radiopaque inner surface (12).

7th Device according to claim 6, characterized in that the inner surface (11) of the Recess in the area of the end with the larger one Beam-scattering cross-section and the remaining part (12) of the inner surface is made radio-opaque. B.

Device according to Claim 7, characterized in that the radiation-scattering and the radio-opaque partial surface (11 or 12) to form one of the Cut the recess as seen from the convex edge.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the body (3) has at least one radiation-scattering surface (10) outside the recess.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the body (3) for use in photoelectric probes made of a translucent material.