DE2145635B2 - Vorrichtung zur fotoelektrischen Abtastung von Vorlagen - Google Patents

Description

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für Umrißlinien-Nachläufer von der Art, daß ein von F i g. 4 eine weitere vorteilhafte Abwandlung der

einer Lichtquelle emittierter Lichtstrahl eine halb- Ausführung nach F i g. 1,

reflektierende Oberfläche und danach durch eine Fig. 5 eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin-

Strahlablenkungseinrichtung läuft, um ihn eine Um- dung.

rißlinie abtasten zu lassen, wöbe* das von der die 5 Mit einer schematisch in F i g. 1 dargestellten Vor-Umrißlinie tragende Unterlage zerstreute und reflek- richtung soll eine dunkle Linie 4 auf einer hellen tierte Licht entlang derselben Achse zu der halb- Vorlage 3 fotoelektrisch abgetastet werden. Hierzu reflektierenden Oberfläche zurückgeworfen wird und benötigt man zwei Lichtempfänger la, Ib. Die Erwobei das reflektierte Licht von der halbreflektieren- findung eignet sich prinzipiell aber auch dazu, beiden Oberfläche auf ein fotosensitives Element gerich- io spielsweise eine Kante abzutasten, die einen Helltet wird. Hierbei ist ein erstes polarisierendes Filter, bereich 5 von einem schraffiert angedeuteten Dundurch das der Strahl auf dem Weg zur Unterlage kelbereich 6 trennt. Bei dieser Abtastung ist nur ein hindurchtritt, und ein zweites polarisierendes Filter, Lichtempfänger notwendig.

durch das das von der Unterlage zurückkehrende und Die Lichtempfänger 7 a, Ib sind über feste Lei-

von der halbreflektierenden Oberfläche reflektierte 15 tungsverbindungen 8 an eine Auswertschaltung 9 an-

Licht hindurchtritt, vorgesehen (Offenlegungsschrift geschlossen, die ihrerseits in an sich bekannter, hier

1 961 851). aber nicht interessierender Weise über angedeutete

Auch bei diesem optischen System sind halb- Leitungsanschlüsse nicht dargestellte Bearbeitungsreflektierende Flächen sowie optische Widerstände maschinen bzw. einen Stellmotor 10 steuert,
vorgesehen, die zu einer Einbuße an Licht führen, 20 Um die Nachreite bisheriger fotoelektrischer Ab-Die Erfahrung zeigt, daß halbdurchlässige Spiegel tastsysteme mit schweren verschwenkbaren Abtastveraiitwortlich dafür sind, daß sich auf dem Licht- köpfen sowie Schleifringen zu vermeiden, ist ein opempfängcr infolge großer Lichtverlustc nur kleine tischcs Schwenksystem 11 vorgesehen. Dieses enthält Helligkeitsunterschiede ergeben. verschwenkbare Lichtleiter 14 α bzw. 15 α und fest-

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe 25 stehende Lichtleiter 14 b, 15 b, die den Lichtempfän-

zugrunde, eine Vorrichtung zur fotoelektrischen Ab- gern la, 7b fest zugeteilt sind, wie sich dieses der

tastung von Vorlagen zu schaffen, durch die sich Fig. 1 entnehmen läßt.

sowohl ein Abtastkopf mit großem Schwungmoment Die verschwenkbaren Lichtleiter 14 a, 15 α sind

als auch aufwendige elektronische Schaltmittel in von den feststehenden Lichtleitern 14 b, 15 b und da-

Verbindung mit feststehenden Speziallichtempfän- 30 mit von den Lichtempfängern la, Ib mittels einer

gern vermeiden lassen. Zugleich sollte eine hohe die feste Zuteilung bewahrenden Trennstelle 17 ge-

Lichtausbeute des von der abzutastenden Kontur trennt und relativ zu ihnen verschwenkbar. Die

reflektierten Lichtes ermöglicht werden. Trennstelle 17 kann auf unterschiedliche Weise aus-

Diese Aufgabe wird in einfacher Weise erfindungs- gebildet sein. Gemäß F i g. 1 sind im einzelnen zugemäß dadurch gelöst, daß das optische Schwenk- 35 sammengehörende Lichtleiter 14 a, 15 a, deren Absystem durch die Enden konzentrisch gebündelter tastenden 28 α und 28 b ebenfalls entsprechend der Lichtleiter gebildete Abtastenden einschließt, und Lichtempfänger la,7b zusammengefaßt sind, zu um daß die anderen Enden der Lichtleiter in jeder eine Schwenkachse 100 verschwenkbaren und recht-Schwenklage über eine Trennstelle mit den ihnen fest winklig da/u liegenden konzentrischen Kreis- und/ zugeordneten Lichtempfängern in Wirkverbindung 40 oder Kreisringflächen 18 a, 19 α gebündelt. Die in stehen. der Mitte liegende Kreisfläche 18 α ist dabei licht-

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich undurchlässig von der sie umgebenden Kreisring-

durch eine außerordentlich geringe Schwungmasse fläche 19 α getrennt.

aus, so daß man mit leistungsarmen Stellantrieben Diesen um die Schwenkachse 100 verschwenk-

arbeiten kann. Infolgedessen ergeben sich auch we- 45 baren Flächen 18 a, 19 α liegen in der Trennstelle 17

sentlich einfachere Eingriffs- bzw. Einstellmöglich- entsprechende, feststehende Kreis- und/oder Kreis-

keiten der Lichtempfänger bei der Einstellung von ringflächen 18 b, 19 b planparallel gegenüber, von

Vorhalt- und Werkzeugkompensation. denen die feststehenden Lichtleiter 14 b und 15 b zu

Beim Gegenstand der Erfindung sind konzentrisch den Lichtempfängern 7 a, Ib führen. Die Trennstelle

gebündelte Lichtleiter vorgesehen, deren Enden zu 50 17 ist lichtdicht ausgebildet, so daß kein von außen

Abtastenden zusammengefaßt sind. Diese Abtast- eindringendes Falschlicht die Abtastung stören kann,

enden sind gleichsam die verlängerten Augen der Dabei sind die Kreisringfläche 18 b und die sie um-

Lichtempfänger. Die anderen Enden der Lichtleiter gebende Kreisringfläche 19 b ebenfalls durch eine

sind Bestandteil einer Trennstelle, die in jeder lichtundurchlässige Schicht voneinander getrennt.

Schwenklage der Abtastenden stets eine korrekte Zu- 55 Die Abtastenden 28 α bzw. 28 b, die verschwenk-

ordnung zwischen diesen und den Lichtempfängern baren Lichtleiter 14 α und 15 α sowie ein Objektiv 27

gestattet. sind in einem Abtastkopf 21 zusammengefaßt, der

In der nachfolgenden Beschreibung werden Aus- mittels Lagern 25 und 26 verschwenkbar in einem

führungsbeispiele der Erfindung erläutert, wobei auf Gehäuse 22 angeordnet ist. Der Abtastkopf 21 ist mit

die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. Es 60 einem Zahnkranz 32 versehen, welcher über einen

zeigt Zahnriemen 31 an ein Ritzel 30 angeschlossen ist,

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines ersten welches auf einer Stellwelle 24 des Stellmotors 10

Ausführungsbeispiels der Erfindung, teilweise im sitzt. Das untere Ende der Stellwelle 24 ist mittels

Schnitt, eines Lagers 23 im Gehäuse 22 gelagert.

F i g. 2 ein abgewandeltes Detail des Ausführungs- 65 F i g. 1 läßt erkennen, daß der Abtastkopf 21 im

beispiels nach Fig. 1, Vergleich zu bisherigen Abtastköpfen außerordent-

F i g. 3 eine andere Abwandlung der Ausführung lieh leicht und damit ohne nennenswertes Schwung-

nach Fig. 1, moment ausgebildet werden kann. Der Bewegungs-

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antrieb in beiden Richtungen kann an Stelle vom die Verschwenkachse 100 in beiden Schwenkrichtun-

Stellmotor 10 auch von einer andnren Antriebsvor- gen, wie dieses durch einen Doppelpfeil angedeutet

richtung abgenommen werden, die besonders dem ist.

geringen Schwungmoment und der leichten Ver- Eine weitere mögliche Ausbildung einer Trenn-

schwenkbarkeit des Abtastkopfes 21 entgegenkommt. 5 stelle 17 c ist in F i g. 4 angedeutet. Die entsprechen-

Konstruktiv kann der feststehende Teil der Trenn- den Enden der verschwenkbaren Lichtleiter 14 α bzw.

stelle 17 als Steckende 33 ausgebildet werden, das in 15 α sind in zylindermantelähnlichen Flächen 1800 a

den oberen Teil des Abtastkopfes 21 hineingesteckt bzw. 1900 α gebündelt. Innerhalb der übereinander-

wird, ohne dadurch seine leichte Verschwenkbarkeit liegenden Zylindermantelflächen sind Lichtempfän-

zu beeinträchtigen. io ger 700 α bzw. 700 b angeordnet, die über feste Lei-

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Treunstelle 17 α tungsverbindungen 8 mit der Auswertschaltung 9 ver-

innerhalb eines Abtastkopfes 21. Gemäß F i g. 2 sind bunden sind. Die Zylindermantelflächen 1800 α bzw.

im Steckende 33 Lichtempfänger 70 α bzw. 70 b an- 1900 α lassen sich mit Hilfe des Abtastkopfes 21 um

geordnet, die den entsprechenden verschwenkbaren die Schwenkachse 100 verschwenken, auf der auch

Kreis- und/oder Kreisringflächen 18 b, 19 b plan- 15 die Lichtempfänger 700 α bzw. 700 b angeordnet sind,

parallel gegenüberliegen. Die Lichtempfänger 70 a, F i g. 5 zeigt eine Weiterbildung der Ausführungs-

70 b stehen wiederum über feste Leitungsverbindun- formen nach den F i g. 1 bis 4. Im Abtastkopf 21

gen 8 mit der Auswertschaltung 9 in Verbindung. Sie können zusätzliche Lichtleiter 16 α vorgesehen wer-

sind ebenfalls durch lichtundurchlässige Schichten den, die in einem Endring 29 a zusammengefaßt sind,

voneinander getrennt. 20 welcher konzentrisch um die Abtastenden 28 α bzw.

Sowohl die Ausführungsform nach F i g. 1 als auch 28 b der Lichtleiter 14 a, 15 α herum unter Zwischen-

die abgeänderte Ausbildung nach F i g. 2 sind nicht fügung einer lichtundurchlässigen Schicht angeordnet

auf die in F i g. 1 dargestellten verschwenkbaren Flä- ist. Zur Trennstelle 17 hin sind die Lichtleiter 16 a

chen 18 α und 19 α angewiesen. Diese können bei- zu einer Kreisringfläche 34 α gebündelt, die konzen-

spielsweise durch in Fig. 3 dargestellte Flächen 25 trisch zu den entsprechenden Flächen der Fig. 1

180 α bzw. 190 α in einer entsprechend ausgebildeten bis 4 angeordnet ist.

Trennstelle 17 b ersetzt werden. Die Fläche 180 α Der verschwenkbaren Kreisringfläche 34 α liegt

wird dabei in vorteilhafter Weise als Kreisfläche aus- eine feststehende Kreisringfläche 34 b gegenüber,

gebildet. Sie enthält die gebündelten Enden der be- von der feststehende Lichtleiter 16 b wegführen, die

weglichen Lichtleiter 15 a. Sie wird um die konzen- 30 über einen Kondensor 52 mit einer feststehenden

trisch durch sie hindurchgehende Schwenkachse 100 Lichtquelle 20 in Wirkverbindung stehen,

verschwenkt. Bisher mußte, da bei Kontrastabtastung sich wäh-

Außerhalb der Fläche 180 α ist eine weitere Fläche rend des Schwenkens die Beleuchtungsstärke nicht 190 α angeordnet, die durch die Bündelung der ent- ändern durfte, eine entsprechende Lampe im Abtastsprechenden Enden der beweglichen Lichtleiter 14 a 35 kopf mitgeschwenkt werden. Gemäß F i g. 5 kann entsteht. In F i g. 3 ist diese Fläche 190 α als Kreis- diese Gewichtserhöhung des Abtastkopfes unterbleifläche dargestellt. Sie kann jedoch auch jede beliebige ben. Dadurch, daß die Lichtleiter 16 α mitgeschwenkt andere sinnvolle Gestalt annehmen. Sie ist relativ zur werden, bleibt die Beleuchtungsstärke auf der VorKreisfläche 180 α fest im Abtastkopf 21 angeordnet lage konstant, da sich beim Verschwenken des Ab- und verschwenkt zusammen mit der Fläche 180 α um 40 tastkopfes auch die Lichtaustrittsfläche mitdreht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

1 2 Patentansprüche· Linien und Kanten, Konturen od. dgl. mit über ' schleifringlose feste Leitungsverbindungen an eine

1. Vorrichtung zur fotoelektrischen Abtastung elektronische Auswertschaltung angeschlossenen von Vorlagen aus Linien, Kanten, Konturen Lichtempfängern, zwischen denen und der abzuod. dgl. mit über schleifringlose feste Leitungs- 5 tastenden Vorlage ein von einem Stellmotor nachverbindungen an eine elektronische Auswert- stellbares optisches Schwenksystem vorgesehen ist.
schaltung angeschlossenen Lichtempfängern, zwi- Derartige, von einem Stellmotor nachstellbare opschen denen und der abzutastenden Vorlage ein tische Schwenksysteme werden verwendet, um elekvon einem Stellmotor nachstellbares optisches irische Leitungsverbindungen zu vermeiden, die mit Schwenksystem vorgesehen ist, dadurch ge- ίο Schleifkontakten versehen sind. Derartige aus Schleifkennzeichnet, daß das optische Schwenk- ringen und Stromabnehmern bestehende Schleifkonsystem (11) durch die Enden konzentrisch gebün- takte sind mit ständig wechselnden Übergangswiderdelter Lichtleiter (14 a, 15 a) gebildtte Abtast- ständen behaftet, welche die Übertragung der gerinenden (28 a, 28 b) einschließt, und daß die ande- gen Signalspannungen von den Lichtempfängern zur ren Enden der Lichtleiter (14 a, 15 a) in jeder 15 Auswertschaltung stören. Hinzu kommt die große Schwenklage über eine Trennstelle (17,17 a, YIb, Schwungmasse derartiger Vorrichtungen, welche die 17 c) mit den ihnen fest zugeordneten Lichtemp- Winkelbeschleunigung der Schwenkeinrichtung und fängern(7a, 7 b; 70 a, 70 ft; 700 α, 700 ί>) in Wirk- damit die Abtastgeschwindigkeit des Systems beverbindung stehen. grenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 Bei einem bekanntgewordenen fotoelektrischen kennzeichnet, daß zusammengehörende Licht- Tastkopf für Kurvensteuergeräte ist das Bild des leiter (14 a, 15 α) in der Trennstelle (17, 17 α, abgetasteten Kurvenstückes relativ zu einer foto-17 b) zu um eine Schwenkachse (100) verschwenk- elektrischen Empfängeranordnung durch Verdrehen baren und rechtwinklig dazu liegenden Flächen eines von einem verdrehbaren Dachkantenspiegel (180 a, 190 a) bzw. konzentrischen Kreis- und/ as oder Prisma gebildeten Systems reflektierender Flä- oder Kreisringflächen (18 a, 19 α) gebündelt sind. chen im Strahlengang drehbar. Im einzelnen ist der

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bekannte Tastkopf so ausgebildet, daß zwischen Obdadurch gekennzeichnet, daß den um die jekt und Dachkantenspiegel ein zur optischen Achse Schwenkachse (100) verschwenkbaren Flächen des Abbildungssystems geneigter teildurchlässiger (18 a, 19 a; 180 a, 190 a) in der Trennstelle (17, 30 Spiegel angeordnet ist, wobei derAbbildungsstrahlen-17 a, 17 b) entsprechende, feststehende Kreis- gang vom Objekt durch den geneigten teildurchlässi- und/oder Kreisringflächen (18 b, 19 b) planpar- gen Spiegel hindurch über den Dachkantenspiegel allel gegenüberliegen, von denen feststehende läuft und dann an dem teildurchlässigen Spiegel reLichtleiter (14 b, 15 b) zu den Lichtempfängern flektiert wird. In der Bildebene ist weiter eine um-(7 a, 7 b) führen. 35 laufende Lochscheibe mit einer Mehrzahl von in

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, regelmäßigen Abständen voneinander auf einem Kreis dadurch gekennzeichnet, daß den um die um die Umlaufachse angeordneten Löchern vorge-Schwenkachse (100) verschtvenkbaren Flächen sehen. Der längs der Drehachse des Dachkanten- (18 a, 19 a; 180 a, 190 a) der Trennstelle (17,17 a, spiegeis oder -prismas zurückgeworfene Strahl fällt 17 b) entsprechend geformte feststehende Licht- 40 über den teildurchlässigen Spiegel auf den besagten empfänger (70 α, 70 b) planparallel gegenüber- Kreis. Hinter der Lochscheibe ist eine Sektorblende liegen. angeordnet, welche zwei symmetrisch zur Umlauf-

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- achse diametral einander gegenüberliegende, dem kennzeichnet, daß zusammengehörende Licht- Winkelabstand zwischen benachbarten Löchern entleiter (14 α, 15 α) in der Trennstelle (17 c) zu Zy- 45 sprechende Sektoren freigibt, wobei hinter jedem der lindermantelflächen (1800 a, 1900 α) gebündelt Sektoren ein fotoelektrischer Empfänger angeordnet sind, welche um auf der Schwenkachse (100) sit- ist (deutsches Gebrauchsmuster 1 975 784).

zende feststehende Lichtemplänger (700 a, 700 b) Obzwar ein solcher Dachkantenspiegel bzw. ein

verschwenkbar sind. Dachkantenprisma in ähnlicher Weise eine Bilddre-

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, 5° hung wie ein Dove-Prisma bewirkt, ergeben sich gekennzeichnet durch zusätzliche, mit einer fest- Nachteile dadurch, daß die Abbildung über einen stehenden Lichtquelle (20) in Wirkverbindung teildurchlässigen Spiegel erfolgt, der das rücklaufende stehende, in der Trennstelle (17, 17 a, 17 b, 17 c) Licht seitlich auf die Empfängeranordnung lenk*, ebenfalls aufgetrennte und zu Flächen (34 α, 34 b) Hinzu kommt, daß der eine Empfänger Impulse gebündelte Lichtleiter (16 α, 16 b) zur Beleuch- 55 liefert, deren Phasenlage von der Ablage der Pristung der Vorlage (3). mendrehachse von der abzutastenden Kurve abhängt,

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, während der andere Empfänger Impulse liefert, deren dadurch gekennzeichnet, daß die verschwenk- Phasenlage ein Maß für den Winkelfehler des Prisbaren Lichtleiter (14 α, 15 α, 16 α) und Flächen mas relativ zu der Kurventangente ergibt. Die Loch- (18 a, 19 a; 180 a, 190 a; 1800 a, 1900 a) der 60 scheibe wird mit radialen Flügeln versehen, welche Trennstelle (17, 17 a, 17 b, 17 c) in einem ver- in eine Lichtschranke zur Erzeugung von Referenzschwenkbar gelagerten Abtastkopf (21) für die Signalen eintauchen.

Vorlage (3) zusammengefaßt sind, der mit dem Um aus diesen Maßnahmen verwertbare Signale zu Stellmotor (10) in Wirkverbindung steht. ermitteln, sind relativ aufwendige elektronische 65 Schaltungen erforderlich. Hinzu kommt, daß es wünschenswert ist, die Masse des Tastkopfes weiter her-Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung abzusetzen,
zur fotoelektrischen Abtastung von Vorlagen aus Bekanntgeworden ist ferner ein optisches System