DE1803609C - Vorrichtung zum Zellenversatz bei opto elektronischen Abtastgeraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Zeilenversatz bei opto-elektronischen Abtastgeräten.

Opto-elektronische Abtastgeräte arbeiten meist mit zwei schwenkbaren Spiegeln, von denen einer die Abtastbewegung des Strahles in Längsrichtung einer Zeile erzeugt, während der zweite Spiegel den Übergai.g des Strahles von einer Zeile zur nächsten bewirkt. Die Abtastbewegung des Strahles verläuft hierbei auf zwei parallelen Geraden in entgegengesetzter Richtung. Auf diese Weise können mit einer vollen Schwenkbewegung des ersten Spiegels zwei Zeilen nacheinander abgetastet werden, wodurch die Abtastgeschwindigkeit bei gleichbleibender Frequenz auf das Doppelte erhöht wird.

Der Übergang von einer Zeile zur anderen wird durch eine Kippbewegung des zweiten Spiegels, des sogenannten Kippspiegels, hervorgerufen und vollzieht sich im wesentlichen in einer Richtung, senkrecht zur Längsrichtung der Zeilen. Die Bewegungen dieses Kippspiegels sind dabei ähnlich denen des die Zeilen in Längsrichtung abtastenden Spiegels. Da tich jedoch die Bewegungen beider Spiegel an dieser Stelle überlagern und die Weglänge beim Kippen wesentlich kürzer ist als beim Abtasten einer Zeile, beschreibt der Strahl mit seinem Endpjnkt eine gekrümmte Linie, die etwa der Form eines Ellipsenbogens entspricht. Dieser Übergang bedeutet für die Bewegung des Abtastspiegels einen Leerlauf, denn die Weglänge der Ahtastbewegung muß um die Strecken, auf denen der Strahl von der Geraden abweicht, größer sein als die Länge der Zt,/en.

Es ist Aufgabe der Erfindung, üic Vorrichtung für den Zeilenversatz so auszubilden, daß oeim Übergang von einer Zeile zur nächsten Lcerlaufwege weitgehend ausgeschaltet werden. Dazu ist es erforderlich, daß der Übergang von einer Zeile zur nächsten schlagartig erfolgt.

Für die Lösung dieser Maßnahme gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, daß in den Strahlengang zwischen Zeilenabtastspiegel und Empfiingselement eine schräg zur Strahlachse stehende, lichtempfindliche, rotierende Scheibe mit zwei Zonen verschiedener Strahlenbrechung geschaltet ist.

Die verschiedene Strahlenbrechung hat zur Folge, daß der Endpunkt eines von der Zelle ausgehenden schlagartig ein Versatz auf, der den Strahl von einer Brccluings/onc zur nächsten schlagartig um eine Zeile weiter- oder zurückspringt. Durch entsprechende Wahl der Brechung kann man somit erreichen, daß nacheinander verschiedene Zeilen abgetastet werden. Da dii: Scheibe eine rotierende Bewegung ausführt, treten außerdem keine Beschleunigungen und Verzögerungen auf wie bei der hin- und hergehenden Bewegung eines Schwenkspiegel, sondern jeder Punkt der Scheibe bewegt sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit.

An Stelle einer rotierenden Scheibe mit verschiedener Sirahlenbrechung könnte man auch einen Spie»'.·! mit verschiedener Reflexion verwenden. Bei einem solchen Spiegel tritt beim Übergang des Strahls von einer Spiegelfläche auf die andere gleichfalls schlagartig ein Versal/ auf, der den Strahl von einer Zeile auf die nächste überleitet.

Sowohl bei einem Zeilenversatz mit Hilfe verschiedener Strahlenbrechung als auch bei einem Zeilen /ersatz mittels verschiedener Reflexion werden die Lierlaufwcue an beiden Enden des Schwenk' weges des Zeilenabtastspiegels abgeschnitten, und der Schwenkweg kann nahezu vollständig für das Abtasten der Zeile ausgenutzt werden. Das hat zur Folge, daß entweder bei gleichbleibendem Sdnvenkweg die Bildbreite vergrößert oder bei gleichbleibender Bildbreite der Schwenkweg verkleinert werden kann.

Die Scheibe nach dem ersten Vorschlag kanr. in verschiedener Weise gestaltet sein. So kann beispielsweise die Scheibe aus zwei Teilen mit verschiedenem Brechungsindex bestehen. Statt dessen kann mam auch eine Scheibe aus durchgehend gleichem Material so schleifen, daß beide Teile verschieden dick sind, so dali eine der Durchtrittsflächen parallel zur benachbarten Durchtrittsfläche versetzt ist. Eine weitere Möglichkeit ist dadurch gegeben, daß man eine Hälfte der Scheibe als plane Fläche, die andere als Mantelfläche eines sehr niedrigen Kegels ausbildet, dessen Spitze in der Rotationsachse liegt. Die gleiche Wirkung kann durch zwei Halbkegel mit verschiedener Neigung erreicht werden. Durch die — wenn auch geringe — Wölbung der Mantelfläche tritt in den beiden letztgenannten Fällen allerdings eine kleine Verzerrung auf.

Man kann die Scheibe auch so ausbilden, daß sie in einer Hälfte eine öffnung in Form eines Ringsegments aufweist. Durch dieses Ringsegment können die ankommenden Strahlen ungehindert hindurchtreten, während sie im anderen Teil der Scheibe gebrochen und damit gegenüber ihrer ursprünglichen Richtung parallel versetzt werden. Solche Scheiben sind an sich bekannt. In vorliegendem Fall bieten sie ein einfaches Mittel zum Zeilenversatz. An Stelle der Aussparung in der Scheibe könnte auch so verfahren werden, daß man nur eine halbe Scheibe umlaufen läßt.

Bei Verwendung eines Spiegels gsmäß Vorschlag 2 kann die Trennungslinie zwischen den beiden Spiegelebenen sowohl als Bogen als auch als Gerade ausgebildet werden. Am zweckmäßigsten wird als Trennungslinie ein Durchmesser der Spiegelscheibe gewählt. Soll ein paralleler Versatz von einer Zeile auf die nächste erfolgen, so wird der Spiegel mit zwei ebenen Spiegelflächen versehen, die stufenartig gegeneinander versetzt sind. Beide Spiegelflächen liegen dabei in parallelen Ebenen. Statt zwei parallel gegeneinander versetzter Spiegelflächen kann man auch in an sich bekannter Weise die eine Spiegelfläche als plane Fläche, die andere als Kegelmantel ausbilden, wobei der Kegel sehr niedrig gewählt wird und die Kegelspitze in der Rotationsachse des Spiegels liegt. Bei einem derartigen Spiegel wird zwar der reflektierende Strahl nicht parallel zu dem von der anderen Fläche reflektierten Strahl verschoben,

5.5 sondern gegen diesen geneigt. Im Endeffekt kommt jedoch dieselbe Wirkung zustande wie bei einer Parallel verschiebung.

Die gleichzeitige Anwendung eines dicken kegeligen Teils mit einem dünneren planen Teil, wie für

fio andere Zwecke bekannt, empfiehlt sich nicht, weil dadurch die Einhaltung des Zeilenabstandes erschwert und der Spiegel selbst kompliziert wird.

Es sind auch rotierende Spiegel mit 2 und 4 ebenen, schrägen Flächen bekannt. Da die Neigungen aller

6;·, Flächen gegenüber der Drehachse hier gleich sind, tritt kein Zeilenversalz ein. Derartige Spiegel sind also für den vorliegenden Zweck nicht geeignet.
Die Größe der zwischen Zeilcnabtastspicgel und

Empfangselement angeordneten lichtdurchlässigen Scheibe bzw. des an deren Stelle vorgesehenen rotierenden Spiegels ist von dem Strahldurchmesser abhängig. Ein besonders günstiges Größenverhältnis zwischen Scheiben- bzw. Spiegel- und Strahldiirchmesser ergibt sich, wenn man den Durchmesser der Scheibe bzw. des Spiegels so wählt, daß die an den Rand des Strahlquerschnittes gelegten Radien der Scheibe oder des Spiegels bei der normalen Lage des ,trahles einen Winkel von nicht mehr als 30° einschließen.

In den Figuren sind verschiedene Ausführungs-■.eispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine rotierende Scheibe mit parallel versetzten Austrittsflächen, Fig. 2 eine rotierende Scheibe, bei der die eine ■iilfte durch zwei plangeschliffene Flächen begrenzt

it, während die zweite Hälfte an der Vorderseite ihifch eine plangeschliffene Fläche, an der Rückseite ;:.i ch eine kegelige geschliffene Fläche begrenzt ist,

F i g. 3 und 4 zeigen eine Scheibe mit Durchtrittsöffnung in verschiedenen Stellungen,

F i g. 5 und 6 einen Spiegel mit parallel versetzten Spiegelflächen,

F i g. 7 eine Draufsicht auf den Spiegel nach F i g. 6 in Richtung der Drehachse gesehen,

F i g. 8 einen Spiegel, dessen eine Hälfte aus einer senkrecht zur Drehachse stehenden ebenen Fläche und dessen andere Hälfte aus einem Kegelmantel besteht, F i g. 9 denselben Spiegel um 180° gedreht.

Die Scheibe 1 in F i g. 1 rotiert um eine Achse 3. Ls handelt sich um eine runde Scheibe, die auf beiden Seiten von ebenen Flächen begrenzt wird, die senkrecht zur Achse stehen. Während jedoch die Fläche 11, durch welche der Strahl 4 eintritt, eine einzige ebene Fläche darstellt, ist die Fläche der Scheibe, durch die der Strahl austritt, stufenweise abgesetzt und bildet zwei parallele Ebenen 2 und 12. Durch diese Parallelverschiebung der Strahlennustrittsfläche tritt eine parallele Versetzung des Strahles ein, so daß der Strahl 4 einmal als Strahl 14 und einmal als Strahl 24 die Scheibe verläßt. Durch entsprechende Wahl der Stufenhöhe 9 kann der Abstand der Strahlen 14 und 24 beliebig festgelegt werden.

Die Scheibe nach Fig 2 ist an ihrer Rückseite, der Eintrittsfläche U und an der einen Hälfte 2 der Austrittsfläche genau so ausgebildet wie die Scheibe 1 nach Fig. I. Während jedoch bei Fig. I die Austrittsfläche 12 gegenüber der Austrittsfläche 2 parallel versetzt ist, ist die Fläche 12 in Fig. 2 als Mantel eines sehr flachen Halbkegels ausgebildet, dessen Mantellinien mit der Achse 3 einen stumpfen Winkel bilden. Das hat zur Folge, daß auch die Strahlen 14 und 24 einen Winkel 8 miteinander bilden. Durch entsprechende Wahl der Neigung des Kegels kann dieser Winkel 8 so beeinflußt werden, daß die Endpunkte der Strahlen gerade um eine Zeilenhöhe versetzt sind. Eine andere Form der Scheibe 1 ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Hier ist die Scheibe 1 mit einer Ausnehmung 5 versehen, durch die der Strahl 4 bei der in F i g. 4 oben dargestellten Stellung ungehindert durchtreten kann, während er bei der in F i g. 3 dargestellten Stellung durch die 6s Scheibe gebrachen und gegenüber der Strahlrichtung 4 bei seinem Austritt als Strahl 14 parallel vpr«et7f wird.

Die gleiche Wirkung kann man durch entsprechend gestaltete Spiegel erzielen. Fig. 5 zeigt einen Spiegel 6, der am Ende einer Welle 13 angebracht ist und mit dieser rotiert. Die Spiegelflächen 16 und 26 sind als zur Rotationsachse senkrechte, ebene Flächen ausgebildet und gegeneinander parallel versetzt. Bei Fig. 5 wird die Fläche 16 vom Strahl 4 getroffen, bei Fig. 6 die Fläche 26. Als Trennlinie der beiden Flächen 16 und 26 ist ein Durchmesser 7 gewählt, wie aus F i g. 7 ersichtlich.

Ähnlich wie bei der lichtdurchlässigen Scheibe nach Fig. 2 kann man auch bei einem reflektierenden Spiegel die eine Hälfte 16 der spiegelnden Fläche als senkrecht zur Rotationsachse stehende ebene Fläche ausbilden und die andere Hälfte 26 als Mantelfläche eines flachen Kegels. Bei Auftreffen des Strahles 4 auf die Fläche 16 wird der Strahl in Richtung 14 reflektiert (Fig. 8), bei Auftreffen auf die Fläche 26 als Strahl 24. Die beiden Strahlen 14 und schließen einen Winkel 8 ein, dessen Größe von der Neigung des Kegelmantels abhängig ist und durch entsprechende Wahl des Neigungswinkels beeinflußt werden kann.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichiung zum Zeilenversatz bei optoelektronischen Abtastgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang zwischen Zeilenabtastspiegel und Empfangselement eine schräg zur Strahlachse (4) stehende, rotierende Scheibe (1) mit Zonen verschiedener Strahlenbrechung (2, 12) geschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) aus zwei Teilen mit verschiedenem Brechungsindex besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1) in zwei planparallele Teile verschiedener Dicke unterteilt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte der Scheibenaustrittsfläche als plane Fläche (2) und die andere Hälfte als Mantelfläche (12) eines sehr niedrigen Kegels mit ir der Rotationsachse (3) liegender Spitze ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Scheibe (1) aus zwei Halbkegdn mi' verschiedener Neigung besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte der Scheibe (1) eine öffnung (5) in Form eines Ringsegments aufweist, welche das ankommende Strahlenbündel ungebrochen di.rchläßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe zur Hälfte weggeschnitten ist.

8. Vorrichtung zum Zeilenversatz bei optoelektronischen Abtastgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang zwischen dem Zeilenabtastspiegel und dem Empfangsclemcnt ein schräg zur Strahlachse (4) stehender rotierender Spiegel (<) mit Zonen verschiedener Reflexion (16, 26) geschaltet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (6) in der Mitte

unterteilt ist und daß die Spiegelebenen (16, 26) der beiden Teile parallel gegeneinander versetzt sind.

10. Scheibe bzw. Spiegel für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein solches Verhältnis Strahldurchmesser/Durchmesser der rotierenden Scheibe bzw. Strahldurchmesser/Durchmesser des rotierenden Spiegels, daß die an den Rand des Strahlquerschnittes gelegten Radien der Scheibe bzw. des rotierenden Spiegels bei seiner normalen Lage einen Winkel von nicht mehr als 30° einschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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