DE2014678A1 - Li entübertragungsanordnung - Google Patents
Li entübertragungsanordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von
Licht einer einzigen Lichtquelle nach einer Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen, die voneinander getrennt
sind mittels Faseroptik.
Derartige Anordnungen sind z.B. in Kartenlochern-bzw. Lesern
verwendbar. Hierbei treten Schwierigkeiten durch die an den verschiedenen Ablesestellen auftretende unterschiedliche
Lichtintensität auf. Diese Lichtintensitätsunterschiede sind eine Folge von Schattenbildung der Lichtquelle. Um
die Wirkung der Schatten auszuschließen, ist es natürlich möglich, besondere lichtempfindliche Elemente oder aufwendige,
schattenfreie Lichtquellen zu verwenden.
PO 968 049
009841/1680
BAD ORIGINAL
201A678
Es ist die Aufgabe der Erfindung, unter Verwendung der bekannten Faseroptik eine Lichtübertragungsanordnung zu
schaffen, welche trotz der genannten Schattenbildung der Lichtquelle die Verwendung normaler lichtempfindlicher
Elemente erlaubt, d.h. trotz der Erzeugung eines eine bestimmte Fläche nicht gleichförmig ausleuchtenden Lichtes
eine einheitliche Ausleuchtung sämtlicher lichtempfindlicher Elemente ergibt.
Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß in einem Block ein der Lichtquelle benachbarter Eingangskanal angeordnet
ist, der sich in eine der Anzahl der lichtempfindlichen Elemente entsprechende Anzahl von Ausgangskanäle
verzweigt, und daß in dem Eingangskanal ein Lichtfaserbündel eingesetzt ist^ das in Unterbündel unterteilt ist,
die beliebig verteilt in die Ausgangskanäle eingesetzt sind. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden auf das
fc Eingangsende der Lichtfaserbündel geworfene Schatten auf die Unterbündel verstreut, wodurch aus jedem,Ausgangskanal
eine im wesentlichen gleiche Lichtmenge austritt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
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Fig.t''""eine-.vereinfachte perspektivische Darstellung in
■vteilweise "schematiEcher Form der erfindungsgemäßen
'Anordnung in Verbindung mit einem digitalen Däten- * Atofühlgerät, "^- ■ - -
Fig.2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung,
O eine vergrößerte Frontansicht entlang der Linie 3-in
Fig.2,
Fig.4 eine vergrößerte Frontansicht entlang der Linie 4-4
■'-■ in"Fig.2, ! ■- l ■ ""■'■ ■'.'■ '■ - ' · ·- · ■■.'■'■·■■■■
Pig.5 ■■ ·. - ;:- ^- ■: ^ ■■
und 6 ,ein AusfUhrungsbeispiel für die Herstellung der
erfindungsgemäßen Anordnung und
Fig.7 .
und 8 in vereinfachter Darstellung den Effekt des .von-
• ! ·'-■ -einer Quelle Übertragenen Lichtes, welches Schatten
erzeugt bei Verwendung von bisher bekannten anlagen (Fig.7) und bei Verwendung der erfindungsgemäßen
'-■'"-- Anordnung (Fig.8). ■ ' ·-.·.·,
Das digitale Daten-Lesegerät 10 weist die Programmeinheit 12
auf zur Steuerung des Betriebs- einer Maschine., wie: z.B. eines·
'Lochers oder einer anderen■-Eing-atoci-tastatur.· Die teilweise . .-perforierte
Trommel 1- der Programmeinheit 1^ ist auf der
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Welle 16 befestigt und von dieser mit Hilfe des Befestigungsringes 18 abnehmbar. Die Welle 16 ist durch den Schrittmotor
unter Steuerung der Motorsteuerschaltung 22 schrittweise antreibbar. In der Trommel 14 sind mehrere Reihen öffnungen 24
angeordnet, deren Anordnung und Anzahl sämtlichen möglichen Lochungen 26 einer Lochkarte 28 entspricht. Die Lochkarte 28
wird normalerweise auf der Trommel 14 durch geeignete Vor-
k richtungen befestigt. Das Daten-Lesegerät 10 ist genauer im
IBM Technical Disclosure Bulletin,Vol.11, No. 1 vom Juni I968
auf Seite 81 beschrieben. Dort ist auch beschrieben, wie jede Zeile mit Lochungen 26 in der Lochkarte 28 eine Maschineninstruktion
darstellt, die über die Leitung yd zu Maschinensteuerschaltungen
>■> übertragen werden. Die Motorsteuerschaltung
d'd und die Kaschinensteuerschaltung 34 können natürlich
verschiedene Formen annehmen und die Lochungen 26 in der Lochkarte
28 können den Betrieb einer Maschine steuern oder die
perforierte Trommel 1-t kann auch zum Lesen oder Prüfen der
" Information in der Lochkarte 2ö benutzt werden, wie z.B. in
einem Kartenleser oder Prüfer.
Im Datenlesegerät 10 ist die Lichtquelle J6 so angeordnet,
daß die Abfühleinrichtung 38 belichtbar ist. Die Lichtquelle
36 und die Abfühleinrichtung J8 befinden sich an der Innenbzw.
Außenseite der Trommel I4 derart, daß Licht von der Lichtquelle
36 durch die aufeinander ausgerichteten Lochungen 26
und öffnungen 2-+ in Lochkarte cb und Trommel I4 fällt und
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die Abfühleinrichtung 38 betätigt. Die Lichtquelle 36 wird
in der Praxis durch eine Wolframdrahtlampe und die Abfühleinriehtung
38 durch eine Zeile von Phototransistoren gebildet, von denen einjeder je einer öffnung 24 in der Trommel 14 zugeordnet
ist. Die Lichtquelle 26 kann natürlich Energie im sichtbaren oder im unsichtbaren Bereich abstrahlen. Die Lochkarte
28 und die Trommel 14 haben bekanntlich dreizehn Lochungen 26 bzw. öffnungen 24 in jeder Zeile, die in Längsrichtung der
Trommel 14 bzw. Lochkarte 28 verlaufen. Hinter jeder öffnung
24 befindet sich ein Phototransistor.
Die Lichtübertragungseinheit 40 überträgt erfindungsgemäß die gleiche Lichtmenge an verschiedene Stellen, von denen eine
jede in je einer Reihe von öffnungen 24 in der Trommel 14 enthalten
ist. Die Lichtübertragungseinheit 40 dient also dazu.
Licht von der Lichtquelle 36 zur Abfühleinrichtung 38 zu
leiten. Die Lichtquelle 36 umfaßt einen Heizfaden 37, Befestigungsstifte
39 und 41 für den Heizfaden und den Reflektor 43. Bei dieser Lampenart wirft der Reflektor 43 das Licht hinter
den Heizfaden 37 und seine Befestigungsstifte 39*41 zurück
und erzeugt dadurch verlängerte Schatten. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel
werden die Schatten vertikal geworfen. Selbstverständlich können andere Lampenarten horizontale oder.schräge
Schatten werfen. Ein Hauptzweck der gezeigten Lichtübertragungseinheit
40 ist, wie bereits gesagt,, der Ausgleich der Schatten, um sicherzustellen, daß. jeder Phototransistor in der Abfühlein-.
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richtung 38 eine im wesentlichen gleiche Lichtmenge von der
Lichtquelle 36 empfängt.
Nachfolgend werden Einzelheiten der LichtUbertragungseinheit im Zusammenhang mit den Fig.1 - 4 beschrieben. Die Lichtübertragungseinheit
40 besteht aus einem Halteblock 42 mit rechteckigem Querschnitt, der aus einem starren Material wie Phenol-
k harz oder dergl. hergestellt sein kann und die der Lichtquelle
36 benachbarte Eingangsseite 44 (Fig.2) und die der Trommel 14
benachbarte Ausgangsseite 46 aufweist. Die öffnung an der Eingangsseite
44 des Halteblocks 42 ist der Eingangskanal 48 (Fig.3). Im Eingangskanal 48 ist eine Vielzahl von Ljchtfaserbündeln
50 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel wurden hierfür umhüllte Lichtfaserbündel mit 0,125 mm äußerem Durchmesser
verwendet. Wie besonders aus den Fig.2 und 3 zu ersehen ist,
bestehen die Lichtfaserbündel 50 aus horizontalen Unterbündeln,
die von oben nach unten mit 52a - 52m bezeichnet sind. Jedes
W Unterbündel enthält im Ausführungsbeispiel I5OO - 2000 Fasern.
An der Ausgangsseite 46 der Lichtübertragungseinheit 40 befinden sich Ausgangskanäle 54a - 54m entsprechend der Anzahl der
Unterbündel 52a - 52m, was gleichbedeutend ist mit der Anzahl der Phototransistoren in der Abfühleinrichtung j58. In jedem
Ausgangskanal 54 befindet sich ein Unterbündel 52· Die Fasern
eines jeden UnterbundeIs sind willkürlich oder nicht kohärent
zwischen dem Eingangskanal 48 und den verschiedenen Ausgangs-
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kanälen 5^a - 54m zugeordnet, um die gleichmäßige Übertragung
von Licht an Jede Abfühlstation zu ermöglichen, um die dunklen
Stellen oder Schatten zwischen den Unterbündeln ausblenden zu können, führen die Unterbündel nebeneinanderliegende Schichten
nach Möglichkeit zu dicht nebeneinanderliegenden Ausgangskanälen·
Kohärente Bündel von Lichtfasern, wie sie z.B. auch in den
US-Patenten > 125 603,^3.379 89Ο und.3 255 280 gezeigt sind,
dienen der Übertragung von Bildern, da eine Punkt-zu-Punkt-Beziehung
in der Anordnung der Eingangsfasern und der Ausgangsfasern besteht. Wenn umgekehrt Lichtfasern inkohärent angeordnet
sind, ist zwar eine Lichtübertragung, jedoch keine Bildübertragung möglich. Die vorliegende Anordnung arbeitet mit
einer Kombination von kohärenten und nichtkohärenten Anordnungen. iDas Eingangsende des Liähtfaserbündels, welches die
Eingangsfläche 58 bildet, ist in Unterbündel geordnet und jede Schicht als Ganzes genommen kohärent. Die einzelnen Lichtfasern
innerhalb eines Unterbündels sind jedoch inkohärent, da die Lage der Lichtfasern eines jeden Unterbündels zwischen Eingangs-
und Ausgangsende nicht übereinstimmt. Die Bedeutung dieser Anordnung ist genauer aus den Fig. 7 und 8 zu ersehen.
In Fig.7 sind dreizehn Ausgangsflächen 60a-m dargestellt, die
Lichtfaserbündel enthalten, wie sie in den Ausgangskanälen 54a - 54m liegen. Wenn angenommen wird, daß die einzelnen
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Lichtfasern des Lichtfaserbündels im Eingangskanal 48 gemäß der Darstellung in Fig.7 wahlfrei verstreut und nicht in Unterbündel
geordnet angeordnet sind, so wie in den Fig.3 und 8 dargestellt, so wird weniger Licht von der Ausgangsfläche 60a
als von den übrigen Ausgangsflächen übertragen, wenn ein von
der Lichtquelle J56 geworfener Schatten auf einen Teil der
Eingangsfläche 58 fällt, welcher alle oder fast alle Licht-.
fasern umfaßt, welche die Ausgangsfläche 60a bilden. Aus Fig.7 geht somit hervor, daß die Ausgangsflächen 60e und 6Of überhaupt
kein Licht übertragen. In einem solchen Fall werden die zu . diesen Ausgangsflächen gehörigen Phototransistoren nicnt geschaltet.
Andererseits ist aus Fig.8 zu ersehen, daß bei Einfall eines vertikalen Schattens auf die geschichtete Eingangsfläche
58 jede der dreizehn Ausgangsflächen 60 teilweise abgedunkelt wird, da die durch jedes der Unterbündel von jeder
Ausgangsfläche übertragene durchschnittliche Lichtmenge im wesentlichen dieselbe ist.
Aus den Flg.2 bis 6 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur
Erzeugung der Lichtübertragungseinheit 40 zu ersehen. Es wird von einem leeren Halteblock 42 in der in den Fig.5 und 6 gezeigten
Form ausgegangen. Der Halteblock 42 weist einen ausgehöhlten Mittelbereich 53 auf, so daß der Eingangskanal 4 8
mit dreizehn Ausgangskanälen 54a - 54m in Verbindung steht.
Ein erstes Unterbündel von Lichtfasern wird in den Halteblock *+2 eingelegt, wobei eines seiner Enden das Unterbündel 52m im
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Eingangskanal 48 bildet und das andere Ende beliebig in den
Ausgangskanal 54g eingesetzt wird. Diese wahlfreie oder inkohärente
Anordnung wird durch Versetzen des Unterbündels am Ausgangsende und Einsetzen in den Kanal 54g erreicht.
Das erste oder unterste Unterbündel ist am kürzesten, da es zwischen dem Eingangskanal 48 und dem Ausgangskanal 54g liegt,
welcher dem Eingangskanal am nächsten ist. Da jedes Unterbündel im wesentlichen die gleiche Liehtmenge übertragen soll, muß
in jedes Unterbündel eine Biegung eingeführt werden. Die Lichtübertragung mittels Faseroptik hängt von der Länge des Liehtfaserbündels
ab, da das Licht pro 30,48cm Länge des Lichtfaserbündels um ungefähr 10$ gedämpft wird. Um eine Biegung im untersten
Unterbündel zu erhalten, sind die Ausgangskanäle 54a - 54m
etwas hoher in dem HaIM)IoCk 42 angeordnet als der Eingangs-·
kanal 48, was aus einem Vergleich der Fig.3 und 4 miteinander
hervorgeht. Aus Fig.6 ist natürlich zu sehen, daß die zu den
Ausgangskanälen 54a, 54b, 54m führenden Unterbündel wegen der seitlichen Biegung etwas größer sind als die mittleren Unterbündel,
Nach Einsetzen des ersten Unterbündels 52 in den Halteblock 42
wird ein Kunststoffblatt 61 (Fig.6)'auf das Unterbündel'52m
in den Eingangskanal gelegt, wobei ein Teil dieses Blattes über die Eingangsseite 44 nach außen ragt. Danach werden die anderen
Unterbündel 52a - 521 und weitere Kunststoffblätter 61 in den
Eingangskanal 48 eingesetzt, bis der in Fig.6 gezeigte Aufbau
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erreicht ist. Die Kunststoffblätter 61 gestatten eine dichte
Packung der Unterbündel im Eingangskanal, bei der die Unterbündel
trotzdem voneinander getrennt beliben. Nachdem alle Unterbündel 52 im Halteblock 42 in "ihrer richtigen Lage sind,
werden die Kunststoffblätter 61 zwischen den verschiedenen Unterbündeln herausgezogen und eine geeignete Gießmasse wird
In den Mittelbereich 53* den Eingangskanal 48 und die Ausgangskanäle
54a - 54m des Halteblocks 42 gegossen. Als Gieß-
W masse kann Phenolharz verwendet werden, wenn es schwarz ist
oder eine so dunkle Farbe hat, daß ein Lichtverlust in den Lichtfaserbündeln vermieden wird. Durch dieses Ausfüllen des
Hohlraums mit einer Gießmasse werden die Lichtfaserbündel fest
an ihrer Stelle im Halteblock 42 gehalten und ist die Lichtübertragungseinheit 40 unempfindlich gegen mechanische Beanspruchung.
Nach dem Vergießen wird der Haiteblock auf die
gewünschten Abmessungen zurechtgeschnitten, wobei man an jeder
Seite eine Toleranz von etwa 0,5 nun für Schleifen und Polleren
t übrig läßt. Danach werden die Eingangsfläche 58 und die Ausgangsfläche
60 für eine maximale Lichtübertragung durch die Lichtübertragungseinheit 40 geschliffen und poliert. Die
Eingangsfläche muß rechtwinklig zur optischen Achse verlaufen oder Innerhalb eines Neigungswinkels von J>Q° dazu, damit die
optische Achse des Halteblocks 42 festgelegt und der Wirkungsgrad so groß wie möglich gehalten werden kann. Die verschiedenen
Ausgangsflächen 60 sollten außerdem aus denselben Gründen so dicht wie möglich an der Senkrechten zur optischen Achse liegen.
Da auch hier der Eintrittswinkel des Lichtes gleich dem Aus-PO 968 0,9 009841/1880
. 20ΤΛ678
trittswinkel ist, ist mit zunehmender Schräglage der interne
Lichtverlust im Lichtfaserbündel immer größer. Daher sollte bei der Herstellung der Lichtübertragungseinheit 40 darauf
geachtet werden, daß die Eingangsfläche 58 parallel zur Eingangsseite
44 und die Ausgangsflächen 60 parallel zu den Eingangs-
und Ausgangsseiten 44 und 46 verlaufen, um den Lichtverlust so klein wie möglich zu halten und das durch die Licht-Übertragungseinheit
40 tretende Licht in die gewünschte Richtung lenken zu können.
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Claims (1)
- 20H678Böblingen, 24. März I97O ki-skPatentansprüche1. Anordnung zur Übertragung von Licht einer einzigen Lichtquelle nach einer Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen, die voneinander getrennt sind, mittels Faseroptik, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Block (42) ein der Lichtquelle (j?6) benachbarter Eingangskanal (48) angeordnet ist, der sich in eine .der Anzahl der lichtempfindlichen Elemente (in yd enthalten) entsprechende Anzahl von Ausgangskanäle (54) verzweigt, und daß in dem Eingangskanal (48) ein Lichtfaserbündel (50) eingesetzt ist, das in Unterbündel (52) unterteilt ist, die beliebig verteilt in die Ausgangsl-canäle (5'0 eingesetzt sind.c.. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Lichtquelle längliehe Schatten erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das Lichtfaserbündel (50) in einer Richtung in Unterb.ündel (52) unterteilt ist, die im wesentlichen rechtwinklig zu den länglichen Schatten verläuft.y. /-.nordnung nach dtn nnsprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dau di-j Lnterbündel (5^; derart gekrümmt angeordnet "ind, daß sämtliche Unt^rbundel (5^) im wesentlichen rleiohe Ldn^e aufweisen.pc xe .-,-, 0098A 1/1 680BAD ORIGINAL2QU6784. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingangskanal (48) in jedem Unterbündel (50) die einzelnen Lichtfasern vertikal oder horizontal angeordnet sind und im Ausgangskanal (54) die Lichtfasern beliebig verteilt angeordnet sind.5· Verfahren zur Erzeugung der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des ersten Unterbündels (52) in den Eingangskanal (48) bündig mit seinem Ende eingelegt wird und das andere Ende in den ersten Ausgangskanal (5^) bündig eingelegt wird, ein Kunststoffblatt (6.1 ) über die gesamte Länge des Eingangskanales (48) gelegt wird, worauf das eine Ende des zweiten Unterbündels (52) gelegt wird, dessen anderes Ende in den zweiten Ausgangskanal (54) eingelegt wird, worauf wiederum ein Kunststoffblatt (61) in der genannten Weise eingelegt wird, und so weiterverfahren wird, bis das letzte Unterbündel (52) mit seinem einen Ende in den Eingangskanal (48) und mit seinem anderen Ende in den letzten Ausgangskanal (54) eingelegt ist, ■worauf sämtliche Kunststoffblätter (61) entfernt werden und sämtliche Lichtfaserbündel durch Vergießen der restlichen Hohlräume in den Halteblock (4-2) eingebettet werden.PO 968 04^ 0 Q 9 8 4 1/16 8 0BAD ORIGINAL
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