DE2538383A1 - Verfahren und vorrichtung zum zentrieren einer kreisfoermigen platte - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum zentrieren einer kreisfoermigen platte

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Description

MCA Disco-Vision, Inc., Universal City/ C alif./USA
Verfahren und Vorrichtung zum Zentrieren einer kreisförmigen Platte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lokalisieren des Zentrums von konzentrischen, im wesentlichen kreisförmigen Informationsspuren auf der Oberfläche einer Videoplatte. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind insbesondere zur Anwendung bei der Herstellung von Platten bestimmt.
Videosignale, wie sie zur übertragung von Fernsehrundfunk übertragen werden, können auf einer Videoplatte zum späteren Abspielen gespeichert werden.
Eine bereits vorgeschlagene Videoplatte kann einen Durchmesser von 30,5 cm (12 Zoll) und einen mittleren informationsfreien Bereich von etwa 15,2 cm (6 Zoll) Durchmesser aufweisen. Zwischen dem mittleren freien Bereich und dem äußeren Rand ist die Videoinformation in Form einer kreisförmigen Spiralspur gespeichert, die aus etwa 40.000 Umdrehungen besteht. Die Breite der Spur beträgt, so wie sie zur Zeit geplant ist, ein Mikron, und aneinandergrenzende Spuren sind von Mitte zu Mitte durch einen Abstand von 2 Mikron getrennt.
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Die Verfahren zur Aufnahme der Information auf der Videoplatte, zu ihrer Wiedergabe und zum Reproduzieren der Platten sind in den folgenden US-Patentschriften beschrieben:
Nr. 3 349 273, "Photoelektrischer Wandlerkopf", vom 14. Oktober 1967 (David P. Gregg);
Nr. 3 430 966, "Lichtdurchlässige Aufnahmeplatte", vom 4. März 1969 (David P. Gregg);
Nr. 3 518 442, "Videoplattenspieleranordnung", vom 30. Juni 1970 (Keith O. Johnson);
Nr. 3 530 258, "Videosignalwandler ...", vom 22. September 197O (Gregg und Johnson);
Nr. 3 658 954, "Dopplungsverfahren für Videoplatten11, vom 25. April 1972 (Kent D. Broadbent);
Nr. 3 687 664, "Dopplungsverfahren für Videoplatten", vom 29. August 1972 (Kent D. Broadbent);
Nr. 3 794 410, "Gelenkspiegel", vom 26. Februar 1974 (James E. Elliott).
Bei den verschiedenen möglichen Verfahren zur Vervielfachung der Platten werden die Informationskanäle auf ein Blatt aus hellem Plastikmaterial aufgedruckt, das geometrische Zentrum der Platte wird jedoch nicht angezeichnet. Wegen der geringen Abmessungen der Informationsspuren ist es wesentlich, daß der Mittelpunkt der Videoplatte mit hoher Genauigkeit ermittelt und ausgestanzt wird.
Videoplatten bzw. Bildplatten werden in großer Zahl hergestellt ausgehend von einer "Musterplatte". Die abgezogenen Platten werden aus lichtdurchlässigem Material hergestellt und weisen bei einer bevorzugten Ausführungsform einen Außendurchmesser von etwa 30,5 cm (12 Zoll) und einen inneren freien Bereich in der Mitte von etwa 15,2 cm (6 Zoll) Durchmesser auf. Zwischen diesem freien mittleren Bereich und dem Umfang der Platte liegen
.6 0 9 8 U / 0 3 3 -1
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die Informationsspuren bzw. -kanäle, welche die Videoinformation enthalten. Diese Spuren sind sehr klein, in der Größenordnung von 1 Mikron Breite, und die Spuren sind voneinander durch einen Abstand von 2 Mikron zwischen ihren Mittelpunkten getrennt.
Insgesamt können auf einer Platte 40.000 Spuren bzw. Umdrehungen aufgenommen sein. Längs jeder Spur ist die Information in Form von Oberflächenungleichmäßigkeiten wie beispielsweise "Löcher" oder "Erhebungen" gespeichert, die durch Verfahren gebildet werden, wie sie in den oben genannten Druckschriften beschrieben sind. Der Abstand und die Größe dieser Ungleichmäßigkeiten stellen die auf der Platte gespeicherte Information dar.
Es ist leicht ersichtlich, daß, wenn das mittlere Loch, in das eine Welle zur Drehung während des Abspielvorganges eingesetzt wird, nicht ziemlich genau ausgerichtet ist, jegliche Exzentrizität bewirkt, daß die Informationsspuren unter dem Wiedergabewandler von einer Seite zur anderen schwingen, während sich die Platte dreht. Geringe Exzentrizitätsbeträge, die 12 Mikron nicht übersteigen, können zugelassen werden und von der Abspielvorrichtung ausgeglichen werden. Größere Exzentrizitäten können das Korrekturvermögen des Systems übersteigen und demzufolge die Wiedergabequalität beeinträchtigen.
Die zum Abziehen von Videoplatten verwendete Vorrichtung ist nicht dazu geeignet, das Zentrum der abgezogenen Platte zu markieren. Bei einem Verfahren zur Herstellung von Videoplatten wird ein Stanz-, Preß- oder Prägeverfahren angewendet, wobei einzelne Plastikplatten verwendet werden. Bei anderen Verfahren werden die im wesentlichen kreisförmigen Informationsmuster auf einer endlosen Bahn aufgebracht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur genauen Lokalisierung des Mittelpunktes von Informationsspuren auf einer Videoplatte anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Platte so angeordnet wird, daß sie Energie von einer Punktquelle auf einer Seite der Platte empfängt und Energie aus der Punktquelle durch die Informationsspuren gebeugt wird und von einer mit der Punktquelle senkrecht zur Ebene der Platte ausgerichteten Energiemessungseinrichtung empfangen wird und die Platte in Form einer Translationsbewegung in ihrer Ebene relativ zu einer die Punktquelle und die Energiemessungseinrichtung verbindenden Linie bewegt wird, bis die gemessene Energie maximal wird.
Die Vorrichtung zur Lokalisierung des Zentrums von konzentrischen, im wesentlichen kreisförmigen Informationsspuren auf der Oberfläche einer Videoplatte ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Lagerung der Platte in einer Ebene, eine punktförmige Energiequelle auf einer Seite der Plattenebene, eine auf einer Linie durch die Energiequelle rechtwinklig zur Ebene angeordnete Energiemessungseinrichtung zur Ermittlung von durch die Informationsspuren gebeugtem Licht aus der Energiequelle und eine Einrichtung zur Bewegung der Platte in Form einer Translationsbewegung in ihrer Ebene relativ zur Linie.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die kleinen Abmessungen der Informationsspur und die Regelmäßigkeit des Abstandes der Informationsspuren ausgenutzt, um ein optisches Verfahren zur Lokalisierung des Zentrums anzuwenden. Es hat sich herausgestellt, daß die Videoplatte als Beugungsgitter wirkt. Auf die Platte auftreffendes Licht aus einer Punktquelle wird in einem vorhersehbaren Muster entsprechend den Gesetzen der Optik gebeugt.
Die Einzelheiten der Beugungsmuster sind zwar kompliziert zu beschreiben, die wesentlichen Eigenschaften, die bei der Erfindung wirksam werden, sind jedoch relativ einfach zu verstehen.
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Die Stelle des mittleren Intensitatsmaximums eines Beugungsmusters hängt ab von der Symmetrie der Platte und der Stelle der beleuchtenden Punktlichtquelle, in Bezug auf den Mittelpunkt der Informationsspuren.
Genauer gesagt liegt das mittlere Maximum auf einer geraden Linie, die die Punktquelle und die Mitte der Platte verbindet. Ein mittleres Maximum kann unter jeglichem Abstand von der Platte ermittelt werden. Sobald das mittlere Maximum genau lokalisiert worden ist, schneidet eine die Punktlichtquelle und das mittlere Maximum verbindende Linie die Videoplatte im Mittelpunkt der Informationsspuren.
Wenn der Mittelpunkt einer lichtdurchlässigen Platte ermittelt werden soll, so wird ein Detektor auf der der Punktquelle gegenüberliegenden Seite der Platte angeordnet, und das durch die Platte hindurchtretende Licht wird ermittelt. Eine Abschirmung muß vorgesehen sein, um zu verhindern, daß nichtgebeugtes Licht, welches durch den freien Bereich in der Mitte der Platte hindurchgetreten ist, in den Detektor eintritt.
Wenn die Platte metallisiert worden ist, wie dies in einem späteren Stadium des Herstellungsverfahrens der Fall ist, so ist sie lichtundurchlässig und stark reflektierend. Dadurch ist zwar die Verwendung von durchscheinendem Licht nicht möglich, es kann jedoch ein Verfahren, bei dem reflektiertes Licht verwendet wird, zur Lokalisierung des Zentrums angewendet werden. Die Lichtquelle und der Detektor müssen auf der die Spuren enthaltenden Seite der Platte angeordnet sein. Licht aus der Punktquelle wird gebeugt, während es von den Spuren auf der Platte reflektiert wird. Wie bei der lichtdurchlässigen Platte ist eine Abschirmung zweckmäßig, um zu verhindern, daß nichtgebeugtes, vom mittleren Bereich der Platte reflektiertes Licht den Detektor erreicht.
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In der Praxis sind eine Stanze und eine Form in geeigneter Weise angeordnet, um ein Loch zu stanzen, dessen Mittelpunkt auf der die Punktquelle und eine Lochöffnung des Detektors verbindenden Linie liegt. In der Praxis wird diese Linie so gezogen, daß sie senkrecht zur Ebene der Platte liegt. Während des Aufsuchens des mittleren Maximums kann die Platte relativ zu der ortsfesten Punktquelle, dem Detektor, der Stanze und der Form bewegt werden.
Stattdessen kann die Platte ortsfest gehalten werden,und die Quelle, der Detektor, die Stanze und die Form können in Form einer Einheit bewegt werden. Ersteres Verfahren ist vorzuziehen, wenn die Platten einzeln manipuliert werden können, d.h. wenn sie einzeln durch ein Stanz-, Preß- oder Prägeverfahren hergestellt worden sind. Wenn die Platten andererseits mittels eines Verfahrens unter Verwendung einer kontinuierlichen Bahn hergestellt werden, so ist es nicht möglich, sie einzeln zu bewegen, und es ist vorzuziehen, die Platte festzuhalten und die Vorrichtung relativ zur Platte zu bewegen.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Gerätes, bei dem die optische Zentriertechnik in Verbindung mit einer lichtdurchlässigen Videoplatte verwendet wird; und
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Gerätes nach einer anderen Ausführungsform zur Verwendung mit einer Videoplatte, die metallisiert worden ist.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung, die zur Verwendung mit einer lichtdurchlässigen Videoplatte bestimmt ist. Die Platte 12 wird auf eine lichtdurchlässige ebene Oberfläche 13 gelegt. Eine Bogenlampe mit kurzem Bogen dient als
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Punktquelle 14. Auf der der Punktquelle gegenüberliegenden Seite der Platte ist eine Lichtmessungseinrichtung 15 in vorbestimmtem Abstand von der Platte angeordnet.
Die Lichtinessungseinrichtung 15 umfaßt eine Lochöffnung 16, durch die Licht gelangen muß, um eine Photozelle 17 zu erreichen. Die empfindliche Richtung der Lichtmessungseinrichtung ist durch den Pfeil 25 angezeigt. Typische Lichtwege sind durch Strahlen 14, 23, 16 und 14, 24, 16 angezeigt. Das elektrische Ausgangssignal der Photozelle kann mittels eines Voltmeters (nicht dargestellt) nach geeigneter Verstärkung abgelesen werden. Wenn sich Schwierigkeiten durch Licht aus der Umgebung ergeben, so ist es möglich, das Licht in der Nähe der Quelle zu zerhacken und anschließend ein elektronisches Signalverarbeitungsverfahren zu verwenden, das nur auf die Wechselstromkomponente des Ausgangssignals anspricht.
Eine Abschirmeinrichtung in Form einer Abschirmwand 18 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß nichtgebeugtes Licht, welches durch den hellen Mittelpunktsbereich der Platte gelangt ist, in den Detektor eintritt. Die Platte kann durch Haltestifte 19 und 20 während des Stanzverfahrens in Stellung gehalten werden, bei dem eine Stanze 21 in eine Form 22 gedrückt wird.
Durch Experimente wurde festgestellt, daß wenn die Punktquelle aus einer Bogenlampe mit kurzem Bogen gebildet ist, der bevorzugte Abstand der Lichtquelle von der Platte ungefähr 63,5 cm (25 Zoll) beträgt. Je weiter die Lampe von der Platte entfernt ist, desto ungenauer kann die Toleranz ihrer Stellung in der Ebene parallel zur Platte sein. Je weiter die Lichtquelle entfernt ist, desto geringer ist jedoch die Intensität, die auf die Platte auftrifft, und folglich besitzt das ermittelte Signal eine geringere Amplitude.
Ein bevorzugter Abstand zwischen der Lochöffnung und der Platte wurde gleichfalls durch Experiment ermittelt. Mit einer Bogen-
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lampe mit kurzem Bogen als Lichtquelle beträgt der optimale Abstand der öffnung zur Platte 11,4 cm (4,5 Zoll). Je näher die öffnung an der Platte ist, desto genauer kann ihre Stellung in einer Ebene parallel zur Platte bestimmt werden, wenn die Öffnung näher an die Platte herangebracht wird, so verringert sich jedoch die Intensität des durch sie gesammelten Lichtes, und der optimale Abstand stellt einen Kompromiß zwischen diesen gegensätzlichen Erfordernissen dar.
Figur 2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform für den Fall, wo die Platte metallisiert worden ist, d.h. die Oberfläche der Platte, welche die Informationsspuren trägt, wurde mit einer dünnen, mittels Vakuum aufgetragenen Schicht eines reflektierenden Stoffes wie beispielsweise Aluminium überzogen. In diesem Falle wird die Platte 31 auf irgendeiner lichtundurchlässigen flachen Oberfläche getragen, wie beispielsweise die Oberseite eines Tisches, und die Punktquelle des Lichtes 32 und die Lichtmessungseinrichtung 33 sind beide auf derselben Seite der Platte angeordnet, welche die Informationskanäle trägt, wie in Figur dargestellt. Typische Lichtwege sind erneut durch Strahlen 32, 34, 33 und 32, 35, 33 bezeichnet, und die empfindliche Richtung der Lichtmessungseinrichtung ist durch den Pfeil 36 angezeigt.
Eine Anzahl von Verfeinerungen kann vorgenommen werden. Beispielsweise kann statt einer einzelnen bewegbaren Punktlichtquelle eine Mehrzahl von festen Lichtquellen verwendet werden, wobei jeweils nur ein Licht in einem bestimmten Zeitpunkt angeschaltet wird. In gleicher Weise kann statt eines einzelnen Photodetektors ein Mosaik von lichtempfindlichen Elementen verwendet werden, um die automatische Lokalisierung des mittleren Intensitätsmaximums zu erleichtern.
Da das System ferner zur Verwendung beim Herstellungsverfahren von Abdruckplatten bestimmt ist, besteht ein starkes Bedürfnis danach, das Verfahren zur Lokalisierung des Intensitätsmaximums automatisch durchzuführen.
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Dies kann durch Verwendung eines Servosystems zum Aufsuchen und zum Konvergieren auf das Maximum erreicht werden, durch Versetzen der Platte oder des Gerätes in Abhängigkeit von der gemessenen Lichtintensität.
Unabhängig davon, ob die Platte metallisiert ist und unabhängig von den Verfeinerungen des Gerätes ist das Verfahren zur Lokalisierung des Zentrums im wesentlichen dasselbe. Die Platte wird mit Licht aus einer Punktquelle beleuchtet, die ungefähr auf der Achse der Platte angeordnet ist. Durch die Platte gebeugtes Licht wird durch einen Detektor ermittelt, der eine sehr kleine Lochöffnung aufweist, die ebenfalls ungefähr auf der Achse der Platte angeordnet ist.
Daraufhin wird entweder die Quelle und der Detektor in Form einer Einheit oder die Platte in Form eines Suchmusters bewegt, bis das ermittelte Licht maximal wird. Wenn das Maximum aufgefunden worden ist, so liegt das gemeinsame Zentrum der Informationsspuren, welches definitionsgemäß das Zentrum der Platte ist, auf einer geraden Linie, welche die Punktquelle mit der Lochöffnung verbindet. Danach kann das Zentrum angezeichnet werden, oder es kann ein zentriertes Loch in die Platte gestanzt werden.
An den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden.
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Claims (21)

  1. Patentansprüche
    ) Verfahren zur Lokalisierung des Zentrums von konzentrischen, im wesentlichen kreisförmigen Informationsspuren, auf der Oberfläche einer Videoplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12, 31) so angeordnet wird, daß sie Energie von einer Punktquelle (14) auf einer Seite der Platte (12, 31) empfängt und Energie aus der Punktquelle (14) durch die Informationsspuren gebeugt wird und von einer mit der Punktquelle (14) senkrecht zur Ebene der Platte (12, 31) ausgerichteter Energiemessungseinrichtung (15, 33) empfangen wird und die Platte (12, 31) in Form einer Translationsbewegung in ihrer Ebene relativ zu einer die Punktquelle (14) und die Energiemeßeinrichtung (15, 33) verbindenden Linie bewegt wird, bis die gemessene Energie maximal wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte mit dem Zentrum ihrer Informationsspuren auf der die Punktquelle und die Energiemessungseinrichtung verbindenden geraden Linie angeordnet ist, wenn das gemessene Licht maximal ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie Licht ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den Informationsspuren nichtgebeugte Energie von der Energiemessungseinrichtung abgeschirmt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte für die Energie durchlässig ist und die Punktquelle und die Energiemessungseinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der Platte angeordnet sind.
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    /hi H383
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiemessungseinrichtung mit ihrem, empfindlichen Bereich auf die Punktquelle ausgerichtet ist.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte für die Energie undurchlässig ist und die Punktquelle und die Energiemessungseinrichtung auf derselben Seite der Platte angeordnet sind.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiemessungseinrichtung mit ihrem empfindlichen Bereich senkrecht zur Platte und von der Punktquelle weg ausgerichtet ist.
  9. 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Punktquelle und die Energiemessungseinrichtung in Form einer Einheit relativ zur Platte in einer Richtung parallel zur Ebene der Platte bewegt werden.
  10. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte an dem Punkt markiert ist, wo die Linie die Platte schneidet.
  11. 11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Platte ein Loch konzentrisch zu dem Punkt, wo die Linie die Platte schneidet, eingestanzt wird.
  12. 12. Vorrichtung zur Lokalisierung des Zentrums konzentrischer, im wesentlichen kreisförmiger Informationsspuren auf der Oberfläche einer Videoplatte, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Lagerung der Platte (12, 31) in einer Ebene,
    eine punktförmige Energiequelle (14) auf einer Seite der Plattenebene ,
    eine auf einer Linie durch die Energiequelle (14) rechtwinklig zur Ebene angeordnete Energiemessungseinrichtung (15, 33) zur
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    ORIGINAL INSPECTED
    - 12 - /ti.iHiV-i
    Ermittlung von durch die Informationsspuren gebeugtem Licht aus der Energiequelle (14) und
    eine Einrichtung zur Bewegung der Platte (12, 31) in Form einer Translationsbewegung in ihrer Ebene relativ zur Linie.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum der Informationsspuren auf einer die Energiequelle (14) und die Energiemessungseinrichtung (15, 33) verbindenden geraden Linie liegt, wenn die Platte in eine Stellung bewegt worden ist, in der die Intensität des gemessenen Lichtes maximal ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (14) eine Lichtquelle ist.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schirm (18) zur Abschirmung der Energiemessungseinrichtung (15, 33) für nicht durch die Informationsspuren gebeugte Energie vorgesehen ist.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (14) und die Energiemessungseinrichtung (15, 33) auf gegenüberliegenden Seiten der Plattenebene angeordnet sind.
  17. 17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (14) und die Energiemessungseinrichtung (15, 33) auf der selben Seite der Plattenebene angeordnet sind.
  18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bewegung der Energiequelle (14) und der Energiemessungseinrichtung (15, 33) in Form einer Einheit in Bezug auf die Linie parallel zur Plattenebene.
    609814/0331
    ORIGINAL INSPECTED
    2518383
  19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch eine Markierungseinrichtung zum Markieren des Punktes, wo die Linie die Plattenebene schneidet.
  20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, gekennzeichnet durch eine Stanzeinrichtung zum Stanzen eines Loches in der Platte konzentrisch zu dem Punkt, wo die Linie die Plattenebene schneidet.
  21. 21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die punktförmige Energiequelle (14) eine Bogenlampe mit kurzem Bogen ist,
    der Abstand der punktförmigen Energiequelle (14) von der Ebene der Platte (12, 31) ungefähr 63,5 cm (25 Zoll) beträgt, der Abstand der Energiemessungseinrichtung (15, 33) von der Plattenebene ungefähr 11,4 cm (4,5 Zoll) beträgt und die Energiemessungseinrichtung (15, 33) eine Eintrittslochöffnung mit 0,254 mm (0,01 Zoll) Durchmesser aufweist.
    6098U/0331
    ff.
    Leerseite
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