DE2305461A1

DE2305461A1 - Von hand gefuehrte optische abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2305461A1
Application number: DE2305461A
Authority: DE
Inventors: Jerome Danforth Harr; David Harwood Mcmurtry
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-02-04
Filing date: 1973-02-03
Publication date: 1973-08-09
Also published as: FR2170788A5; DE2305461C2; US3735142A; JPS5540905B2; GB1410112A; JPS4888828A

Description

Von Hand geführte optische Abtastvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine von Hand geführte optische Abtastvorrichtung, insbesondere für Strichcodierungen auf Aufzeichnungsträgern, wobei Glasfaserbündel zum Belichten und Abtasten der Strichcodierungen verwendet werden.

Eine Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Aufzeichnungsträgers ist beispielsweise in der Literaturstelle "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 8, Nr. 11, April 1966, Seite 1580 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung wird das von einer Lichtquelle ausgehende Licht über als Lichtleiter dienende Glasfaserbündel zu den abzutastenden Bereichen eines Aufzeichnungsträgers übertragen. Das in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit der einzelnen Bereiche des Aufzeichnungsträgers reflektierte oder gestreute Licht gelangt über andere Glasfaserbündel zu einer Reihe von lichtempfindlichen Elementen, die an ihren Ausgängen für die abgetasteten Aufzeichnungen charakteristische elektrische Signale erzeugen. Von Hand geführte optische Abtastvorrichtungen der eingangs genannten Art sind weiterhin

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aus einer Reihe von Patentschriften, wie beispielsweise den ÜS-PS 2 406 299_r 2 410 104, 2 420 716, 3 229 075, 3 278 754, 3 327 584, 3 359 405, 3 417 234 und 3 509 353 bekannt. Alle diese bekannten Anordnungen sind in ihrer Herstellung sehr aufwendig und besonders schwierig in richtiger Weise gegenüber Strichcodierungen auszurichten, so daß die Bedienung sehr schwierig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer relativ einfachen Abtastvorrichtung, die wenig toleranzempfindlich und daher einfacher herstellbar ist und die darüberhinaus durch"einfache und selbsttätige oder quasi selbsttätige Ausrichtung des Belichtungs- und Abtastfensters eine sichere Abtastung gewährleistet sowie die Bedienung wesentlich vereinfacht, so daß auch ungeübte ohne weiteres mit der Abtastvorrichtung umgehen können.

Diese Aufgabe wird bei der Abtastvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der einen Stirnfläche des Glasfaserbündels, die einer Lichtquelle und einem die reflektierten Lichtanteile aufnehmenden photoempfindlichen Element zugekehrt ist, eine Blendenöffnung angebracht ist und daß die andere Stirnfläche des Glasfaserbündels an der Spitze der Abtastvorrichtung gegenüber der ersten senkrecht zur Längsachse der Abtastvorrichtung in etwa parallel versetzt in einem nasenförmigen Teil angeordnet ist.

Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, daß die einzelnen Fasern des Glasfaserbündels sowie das gesamte Glasfaserbündel zur Abtastspitze hin verjüngt sind. Dadurch ist die Spitze der Abtastvorrichtung im allgemeinen nicht sehr Viel größer als eine normale abgestumpfte Bleistiftspitze. Die Blendenöffnung am größeren Teil des Glasfaserbündels kann jedoch mit einfacheren Mitteln hergestellt werden, weil dort die Fläche wesentlich größer ist.

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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsform, die das Ausrichten eier Beleuchtungs- und Abtastpupille parallel zu den Strichcodierungen auf dem Aufzeichnungsträger quasi automatisch durchführt, besteht darin, daß die ganze Spitze mit dem Glasfaserbündel drehbar um die Mittelachse der Abtastvorrichtung gelagert ist, und daß bei Bewegung des Abtaststiftes, wenn dieser auf den Aufzeichnungsträger aufgesetzt ist und in Abtastrichtung bewegt wird, automatisch richtig ausgerichtet wird. Dadurch können auch ungeübte ohne Schwierigkeiten und ohne die Möglichkeit der Falschbedienung mit dieser Abtastvorrichtung einwandfrei umgehen. Die Spitze mit der Abtastpupille im nasenförmigen Teil folgt der Bewegungsrichtung, die der Äbtastrichtung entspricht, der Abtastvorrichtung in der Art einer Nachlaufrolle nach, so daß die Ausrichtung immer korrekt ist. Weitere vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Abtastvorrichtung näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Querschnitt des Handabtasters für Strichcodierungen entsprechend der Erfindung, wobei der untere Teil vergrößert dargestellt ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Blende, die oberhalb

der Abtasterspitze gemäß der Erfindung angeordnet ist;

Fig. 3 eine graphische Darstellung,einer Strichcodierung sowie verschiedene Formen der Beleuchtungsund Abtastpupille der Abtastvorrichtung gemäß der Erfindung.

Eine von Hand geführte Abtastvorrichtung 10 wird mit der Spitze sä 971 020 309832/1011

auf den abzutastenden Aufzeichnungsträger aufgesetzt. Durch das Aufsetzen wird ein Betätigungsschalter geschlossen, der später noch näher beschrieben wird, um den Abtaster arbeitsbereit zu machen. Der Abtaster 10 enthält ein nasenförmiges Stück 20, das an einem zylindrischen Rohr 22 befestigt ist. Das obere Ende des Rohrs 22 hat eine Endverbindung 24. um das Rohr 22 ist ein rohrförmiger Führungskörper 26 angeordnet, der von dem den Abtaster Bedienenden von Hand erfaßt wird. Eine Feder 28 ist in dem Endverbindungsstück 24 angeordnet und drückt in einer Richtung gegen das Verbindungsstück 24 mit dem daran befestigten Rohr 22 und andererseits gegen einen Schalterbetätigungsstift 30. Dieser ist an einem Ring 32 befestigt, der das Rohr 22 -umschließt und durch einen Schlitz 34 im Rohr 22 hindurchgreift. Das obere Ende des Schlitzes 34 bestimmt die normale Lage des Rohres 22 und des Führungskörpers 26. Der Schlitz 34 begrenzt weiterhin die Bewegung des Stiftes 30 in vertikaler Richtung, während der Führungskörper 26 und der Ring 32 sich völlig frei in vertikaler Richtung und in Drehrichtung um das Rohr 22 bewegen können. Innerhalb des Rohres 22 ist an einer Seite des Schlitzes 34 eine Schaltkarte 36 bekannter Form angeordnet. Eine elektrische Schaltanordnung 40 arbeitet mit dem Stift 30 zusammen. Wenn der Bedienende bei Benutzung des Abtaststiftes 10 das nasenförmige Stück 20 gegen den abzutastenden Aufzeichnungsträger drückt, wird durch die Bewegung des Führungskörpers 26 der Schalter-Betätigungsstift 30 nach unten im Schlitz 34 verschoben. Diese Relativbewegung wird zur Betätigung der elektischen Schaltanordnung 40 benutzt.

Die elektrische Schaltanordnung 40 enthält einen magnetisch betätigbaren Schutzrohrkontakt 42. Der Schutzrohrkontakt 42 enthält eine Glasumhüllung 44 mit einem Paar elektrischer Zuleitungen 46 und 48 in den Wänden. Diese elektrischen Leitungen 46 und 48 sind mit einem Paar magnetischer Kontaktzungen im Inneren der Glashülle 44 verbunden. Ein Paar ringförmiger

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Magnete 62 und 64 ist um die Glaskapsel 44 verschiebbar angeordnet. Die gegenüberliegenden Ringflachen der ringförmigen Magnete sind gleichpolig. Die Magnete 62 und 64 stoßen einander ab, so daß in der unbetätigten Position diese Magnete gegen den Schalter-Betätigungsstift 30 einerseits und einen Anschlag 66 andererseits gedrückt werden. Wenn der Stift 30 relativ nach unten bewegt wird,- wird der Magnet 62 auf die Mitte des Schutzrohres 44 verschoben und das magnetische Feld bringt die magnetisch betätigbaren Kontakte im Schutzrohrkontakt zusammen, wodurch die elektrische Verbindung hergestellt und der Abtaststift 10 arbeitsbereit ist.

Eine Halterung in Form einer rohrförmigen Fassung 67 ist am Rohr 22 und am unteren Ende des Abtaststiftes 10 angeordnet. Die Halterung 67 ist konzentrisch um das Rohr 22 angeordnet, und trägt eine metallische Schutzhülse 68 und ein Glasfaserbündel 70. Dieses wird innerhalb der Halterung 67 mittels einer Zementanordnung 72 gehalten. Die Halterung 67 selbst ist durch ein Paar herkömmlicher Kugellaufringe 74 und 76 auf dem Rohr 22 gehalten, womit die gesamte Anordnung der Halterung 67, der Schutzhülse 68 und des Glasfaserbündels 70 in axialer Richtung festgehalten wird, wobei gleichzeitig eine Drehbewegung von 360° um die mittlere Längsachse 78 erlaubt ist. Die untere Spitze 80 des Glasfaserbündel 70 ist senkrecht zur Längsachse 78 um einen Abstand D versetzt, wie dies zwischen den strichpunktierten Linien 78 und 82 angedeutet ist. Bei Betrieb wird die Fläche der Abtastspitze 80 fest auf den abzutastenden Aufzeichnungsträger gedruckt, wobei genügend Druck auf den Führungskörper 26 ausgeübt werden muß, um den elektrischen Schalter 40 gegen die Spannung der Feder 28 zu betätigen. Diese Feder 28 bewirkt weiterhin eine Reibungsbelastung zwischen der Spitzenfläche 80 und dem darunterliegenden Aufzeichnungsträger, die groß genug ist, damit die Spitze 80 des Glasfaserbündels 70 hinter dem Abtaster 10 herläuft, nach Art einer Nachlaufrolle, wenn der Abtaster 10 in Abtastrichtung 91 (Fig. 2) über den Aufzeichnungsträger bewegt

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Oberhalb aes Glasfaserbündels 70 ist eine Blendenplatte ö4 angebracht. Diese Platte ö4 wird durch geeignete Mittel, wie beispielsweise drei Federn, von denen eine, 86, gezeigt ist, festgehalten sowie durch einen Anschlag b8 in seiner Lage orientiert. Eine längliche Blendenöffnung 90 ist zentral in der Blendenplatte Ö4 angeordnet. Wie besser aus der Draufsicht in Fig. 2 zu ersehen, verläuft die Längsachse der rechteckigen öffnung 90 in einer Richtung, die senkrecht zur Linie 91 steht, welche zwischen der Spitze des Glasfaserbündels 7O und der Mitte der Platte Ö4 gezogen ist. Diese Linie 91 stellt auch die Äbtastrichtung dar, sobald die Spitze dem Abtaststift nachfolgt. Die Blendenplatte 84 kann bei der dargestellten Ausführungsform des Abtaststiftes auf einfache Weise ausgetauscht werden, so daß in gewünschter Weise andere Blendenplatten verwendet werden können. Die Flächen der Blendenplatte 84, die dem Licht ausgesetzt sind, sind lichtabsorbierend beschichtet. Wenn keine Austauschbarkeit der Blenden erforderlich ist, kann die obere Fläche des Glasfaserbündels 70 mit einer lichtabsorbierenden Beschichtung versehen werden, mit Ausnahme der gewünschten Blende. Auf jeden Fall ist es günstig, wenn die obere Fläche des Glasfaserbündels 70 mit antireflektierendem Material beschichtet sind, um den Lichtverlust durch innere Reflexion verursacht, zu reduzieren.

Ejn zylindrischer Teil.92 ist im unteren Ende des Rohres 22 für die Aufnahme eines ersten optischen Systems angeordnet. Das untere Ende des zylindrischen Teils 92 weist eine Ausnehmung 4 für die Aufnahme eines halbdurchlässigen Spiegels 96 unter einem Winkel von im wesentlichen 45° zur Mittellinie 78 auf. Der Spiegel 96 ist durch geeignete Mittel, wie beispielsweise eine Feder 98, fest verankert. Eine Lichtquelle, hier als lichtaussendende Diode 100 dargestellt, ist in der Ausnehmung 94 auf einer Tragplatte 102 befestigt. Als Lichtquelle kann an dieser Stelle auch das Ende eines weiteren langen Glasfaser-

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bündeis verwendet werden, womit unter Vermeidung erhöhter Wärmebelastung die Lichtintensität erhöht werden kann. In den zylindrischen Teil 92 ist eine Vertiefung eingearbeitet, die für die Aufnahme elektrischer Leiter 104 und 106 dient, die von der Schaltkarte 36 zu der lichtemittierenden Diode führen. Licht von der Diode 100 wird durch den halbverspiegelten Spiegel 96 über die Blendenöffnung 90 in das Glasfaserbündel 70 gelenkt, um den abzutastenden Aufzeichnungsträger zu beleuchten. Der zylindrische Teil 92 weist eine zentrale Bohrung auf, aurch die reflektiertes Licht von der Blendenöffnung 90 durch den halbverspiegelten Spiegel 96 zu einem optischen Linsensystem 110 gelangen kann. Ein zylindrischer Einschub 112 mit einer photoempfindlichen Diode 114, die elektrische Leitungen 116 und 118 aufweist, die mit entsprechenden Kontakten auf der Schaltkarte 36 verbunden sind, ist in den Träger 92 eingebaut. Auf dieser Schaltkarte 36 können günstigerweise Vorverstärker-Schaltkreise angeordnet sein. Der zylindrische Träger 92 und der Einschub 112 weisen zweckmäßigerweise einen Schlitz auf,- in dem die Schaltkarte 36 mit ihrem unteren Ende innerhalb des Rohres 22 befestigt ist, und womit auch die Kontakte und Anschlüsse aer elektrischen Leitungen 104 _f 106 sowie 116 und 118 fest angeordnet sind und keine Möglichkeit der Verwirrung besteht.

Das Glasfaserbündel 70 kann aus einzelnen diskreten optischen Glasfasern hergestellt sein, die einen gleichförmigen Querschnitt aufweisen. Zweckmäßig ist jedoch das Glasfaserbündel 70 aus einer Anzahl diskreter optischer Glasfasern hergestellt, die in ihrer Längserstreckung eine konisch verlaufende erhebliche Verringerung inres Querschnitts aufweisen. Wenn das Glasfaserbündel 70 aus üiesen in sich einzeln schon zugespitzten Glasfasern zusammengesetzt wird, wird es weiterhin insgesamt im letzten üiehvor9ang bei gesteuerter Wärmeeinwirkung nach vorne üur Spitze ou hin zugespitzt unci mit der in Fig. 1 gezeigten Versetzung versehen, ijiese Versetzung wird auch bei einem

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Glasfaserbündel vorgenommen, das aus einzelnen Fasern mit gleichem Querschnitt besteht. Die im dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten Fasern des Bündels haben am größeren Ende einen Durchmesser von je etwa 0,00127 cm und an der Spitze einen Durchmesser von etwa 0,00042 cm. Dies entspricht einer Durchraesserreduktion von Ende zu Ende von 4:1. Obwohl nur das zentrale Mittelstück des Bündels 70 für die Lichtführung benutzt wird, wird durch den Rest des Bündels die notwendige Festigkeit erzielt, um Schock- und Vibrationseinflüsse auszuhalten. Durch diese Konstruktion werden an die Toleranzen bei der Formung des Lichtführungskanals keine so hohen Anforderungen gestellt, weil die Abmessungstoleranzen der Blendenöffnung 90 durch den Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsfaktor des zulaufenden Bündels 70 vermindert werden. Durch die Blendenöffnung 90 erhält der Lichtkanal im Glasfaserbündel 70 eine rechtwinklige Form, die in einer Pupille 90' an der Spitze 80 erscheint (Fig. 3) . An der Spitze 80 wird Licht von dem Aufzeichnungsträger entsprechend dem Vorhandensein oder der Abwesenheit von Markierungen reflektiert.

Aus der in Fig. 3 gezeigten Darstellung wird klar, daß ein Tintenfleck oder eine andere große Verschmutzung 120 auf dem Aufzeichnungsträger, die einen wesentlichen Bereich der Pupille 90· bedeckt, toleriert werden kann, ohne daß ein Falschlesen auftritt. Die Strichcodierung ist durch die Striche 121, 122, 123 und 124 in sehr vergrößertem Maßstab dargestellt. Der Verunreinigungsfleck 120 ist groß in bezug auf die Striche und die Zwischenräume zwischen den Strichen dargestellt, was normalerweise Falschlesungen mit einer runden Pupille verursachen würde. Durch die längliche Pupille 90", die sich über den Verunreinigungsfleck 120 weit genug erstreckt, wird ein fehlerfreies Lesen ermöglicht. Dieses fehlerfreie Lesen wird weiterhin ganz wesentlich durch das Schwenkvermögen des Nasenstückes 20 des Abtasters 10 verbessert, weil erfindungsgemäß die Pupille 90' parallel zu den Strichen der Strichcodierung

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verläuft, wenn der Abtaster in Abtastrichtung senkrecht zu den Strichen über den Aufzeichnungsträger geführt wird.

Eine andere Blendenform, nämlich beispielsweise die eines Rhombus in der Blendenplatte Ö4, kann eine Pupille 90" auf dem Aufzeichnungsträger generieren, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Schwenkbewegung bei der anfänglichen Tastbewegung langsam ist und somit die Ausrichtung der Pupille parallel zur Strichcodierung längere Zeit in Anspruch nimmt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Ii Von Hand geführte optische Abtastvorrichtung insbesondere "■-— für Strichcodierungen auf Aufzeichnungsträgern, wobei Glasfaserbündel zum Belichten und Abtasten der Strichcodierung verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Stirnfläche des Glasfaserbündels (70), die einer Lichtquelle (100) und einem die reflektierten Lichtanteile aufnehmenden photoempfindlichen Element (114) zugekehrt ist, eine Blendenöffnung (90) angebracht ist und daß die andere Stirnfläche des Glasfaserbündels (7O) an der Spitze (80) der Abtastvorrichtung (10) gegenüber der ersten Stirnfläche senkrecht zur Längsachse (78) der Abtastvorrichtung (10) in etwa parallel versetzt in einem nasenförmigen Teil (20) angeordnet ist.
2. Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Fasern des Glasfaserbündels (70) von ■der Blenden-Stirnfläche zur Spitze (80) 4ain in ihrem Durchmesser konisch verjüngt sind und daß das gesamte Glasfaserbündel (70) ebenfalls zur Spitze (80) hin verjüngt ist.
3. Abtastvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasfaserbündel (70) mit der Blendenöffnung (90) um die Längsachse (78) der Abtastvorrichtung (10) drehbar ist.
4. Abtastvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnung (90) in einer separaten festen oder austauschbaren Blendenplatte (84) vorgesehen ist.
5. Abtastvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, uaß die Blendenöffnung (90). längliche Form aufweist und beim Abtasten parallel zu der Strichcodierung (121 bis 124) ausgerichtet ist.

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6. Äbtastvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet- daß das Glasfaserbündel (70) mit seiner Halterung (20, 67, 22) zusammen bei Aufsetzen
auf aen Aufzeichnungsträger in Längsrichtung (78) der
Abtastvorrichtung (10) zur Betätigung einer Schalteranordnung (40), welche die Abtastvorrichtung (10) betriebsbereit macht, verschiebbar ist.

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L e e r s e i t e