DE2833974A1 - Geraet zum abtasten und aufzeichnen eines bildumrisses - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

K. SIEBERT G. GRÄTTINGER Dipl.-Ing.

Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing.

81SG Starnberg bei München Postfach 1649. Almeidaweg 35 Telefon (08151) 41 15 u. 1 66 40 Telegr.-Adr.: STARPAT Starnbero. Telex: 526 422 star d

den

Anwaltsakte: 7262/6

Dainippon Screen Seizo Kabushiki Kaisha 1-1 Tenjin-kitamachi, Teranouchi-agaru 4-chome, Horikawa-dorl, Mamigyo-ku, Kyoto-shi, Japan

Gerät zum Abtasten und Aufzeichnen eines Bildumrisses

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Abtasten des Umrisses eines Originalbildes und zur Aufzeichnung eines Bildes mit demselben Umriß, wie das Original, um die Erstellung einer Schneidmaske zur Verwendung in einem fotomechanischen Druckverfahren zu erleichtern.

Schneidmasken werden auf vielfältige Weise verwendet. Wenn beispielsweise ein Warenkatalog gedruckt wird, wird in den meisten Fällen der Hintergrund von den Warenbildern entfernt, um lediglich ein Bild der Waren selbst abzudrukken. Eine Reproduktion wird dadurch erzielt, daß ein Film, dessen notwendiger Teil transparent und dessen anderer Teil undurchsichtig ist, auf das Originalbild gelegt und dieses dann fotografisch reproduziert wird, wodurch eine Reproduktion erzielbar ist, in welcher der nicht erforderliche Teil ausgelassen ist. Je nach den Umständen kann andererseits notwendig sein, eine Maske zu erzeugen, in welcher der erforderliche Teil undurchsichtig und der nicht erforderliche Teil durchsichtig ist.

Derartige Schnittmasken sind bislang von Hand angefertigt worden. Beispielsweise wird in derselben Weise, wie wenn eine Zeichnung abgetastet wird, ein transparenter Film auf das Original qplegt und der Umriß des im Bild abzudeckenden Objekts gezeichnet. Das Äußere oder Innere des

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Umrisses wird dann mit undurchsichtiger Tinte bemalt, um die Schneidmaske zu erzielen.

Eine derartige Handarbeit· ist unproblematisch

falls das zu maskierende Objekt eine einfache Umrißlinie aufweist, falls aber das Objekt eine kompliziertere Kontur besitzt, wird ein großes Geschick und eine Menge an Zeit benötigt. Dennoch ist es außerordentlich schwierig, in schneller Weise für ein foto— mechanisches Druckverfahren eine genaue Schnittmaske zu erhalten.

Alternativ dazu kann bei einem Fotofilm der gewünschten Größe, reproduziert durch Drucken, der Hintergrund zur Erzielung der Schnittmaske durch undurchsichtige Tinte gelöscht werden. Dieses Verfahren ermöglicht die Erstellung einer genauen Maske, allerdings bedingt dies auch aufwendige manuelle Verfahren, was mit sehr hohen Kosten verbunden ist.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist vor geschlagen worden, daß ein Abzieh-Schichtfilm, welcher einen farblosen transparenten Film und einen transparenten Farbfilm mit einer sicheren Lichtfarbe, wie etwa rot aufweist, auf das Originalbild gelegt wird und der transparente Farbfilm entlang der Umrißlinie des Bildobjekts geschnitten wird. Der nicht erforderliche Teil des geschnittenen transpa-

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rennten Farbfilms wird dann abgezogen, um die Schnittmaske zu erhalten. Dieses Verfahren umgeht zwar das Verfahren der Ausmalung mit undurchsichtiger Tinte, jedoch erfolgt der Schneidvorgang von Hand über ein scharfes Schneidmesser, so daß demzufolge dieses Verfahren Schwierigkeiten hinsichtlich einer komplizierten Umrißlinie bereitet.

Bei einem zweiten bekannten Verfahren wird für eine Plattenerstellung ein elektronischer Earbtrennscanner oder ein Farbscanner verwendet (japanische Patentanmeldung Nr. 46-4149). In diesem Fall wird der Hintergrund des im Bild abzudeckenden Gegenstands auf eine spezifische Farbe vor Abfotografieren des Bildes gebracht. Wenn das Originalbild für die Farbtrennung durch den Farbabtaster abgetastet wird, wird lediglich die spezifische Farbe des Hintergrundes abgefühlt und auf einen Film abgelichtet, um die Schnittmaske zu erzeugen.

Durch dieses Verfahren kann in automatischer Weise eine genaue Schnittmaske erzielt werden, jedoch ist dieses Verfahren lediglich auf ein Originalbild anwendbar, dessen Hintergrund auf eine spezifische Farbe gebracht worden ist, es kann jedoch nicht bei einem gewöhnlichen Bild angewendet werden. Des weiteren erfordert

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dieses Verfahren die Verwendung eines sehr teuren Farbabfcasters.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät zur Abtastung und Aufzeichnung eines Bildumrisses für die Erstellung einer Schnittmaske zu schaffen, welches die oben angegebenen Nachteile behebt und eine schnelle und genaue Erstellung einer solchen Schnittmaske ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Bildrahmen zur Halterung eines Origi'nalbildes, einen Rahmen zur Halterung eines Aufzeichnungsmaterials, einen Projektor zum Projizieren eines Lichtflecks auf das Original, einen das Licht vom Lichtfleck aufnehmenden optischen Kopf welcher relativ zur Oberfläche des Originals bewegbar ist, Triebglieder zur Bewegung des Bildrahmens relativ zum optischen Kopf, im optischen Kopf angeordnete Detektorelemente, welche eine Umrißlinie des Originales abfühlen und Ausgangssignale zur Steuerung der Triebglieder erzeugen, sowie durch einen Bearbeitungskopf zur Aufzeichnung einer Ortskurve des Umrisses auf das Aufzeichnungsmaterial, wobei der Bearbeitungskopf dieselbe Bewegung relativ zum Aufzeichnungsmaterial ausführt, wie etwa der optische Kopf relativ zum Original. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 10 zu entnehmen.

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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts,

Fig. 2 eine Schemaansicht einer optischen Einrichtung für das erfindungsgemäße Gerät, .

Fig. 3

bis 7 Schemaansichten von Detektorelementen, welche im erfindungsgemäßen Gerät verwendet werden, in welcher ein Umriß eines zu maskierenden Gegenstands in verschiedenen Positionen gegeben ist,

Fig. 8 eine Schemaansicht einer Schaltung zur Bestimmung der Orientierung des Umrisses des Gegenstands,

Fig 9 eine Schemaansicht einer Schaltung zur Bestimmung eines Maximalwertes,

Fig. 10 eine Schemaansicht einer Steuerschaltung zur Abgabe von Steuersignalen zur Regelung des Umrißgegenstands auf den zentralen Punkt eines optischen Kopfes, abhängig von den Ausganssignalen der Fühler oder Detektorelemente,

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- ίο -

Fig. 11 eine Schemaansicht einer Schaltung zur Bestimmung eines Maximalwertes, verwendbar in der Steuerschaltung von Fig. 10,

Fig. 12 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts,

Fig. 13 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Geräts nach Fig. 12,

Fig. 14

bis 19 weitere Detektorelemente, welche in

einem erfindungsgemäßen Gerät verwendbar sind sowie

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht eines

weiteren Detektorelements unter Verwendung von optischen Fibern.

In Fig. 1 ist ein Gerät zum Abtasten und Aufzeichnen eines Bildumrisses oder einer Bildaußenlinie dargestellt, in welcher ein Original 1 und ein Abdeck- oder Maskiermaterial 2 auf eine durchscheinende Platte 3 aus einem Material, wie etwa Glas, gelegt sind, wobei die Platte 3 auf einen Rahmen 4 angeordnet ist. Das Abdeckmaterial 2 ist ein Abziehschichtfilm mit einem farblosen transparenten Film und einem gefärbten transparenten film, welcher durch .punktuelle Erwärmung geschnitten werden kann.

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Der obere Rahmen 4 ist oberhalb eines unteren Schlittens angeordnet und ist vorwärts und rückwärts entlang eines Schienenpaares 6 bewegbar, welches auf dem unteren Schlitten 5 angeordnet'ist. Der obere Rahmen 4 kann durch Drehen einer Schraube 8 bewegt werden, welche mit einer an der rechten Seite (bezogen auf Fig. 1) des oberen Rahmens 4 angeordneten Mutter 7 über einen am unteren Schlitten 5 angeordneten Motor bewegbar ist.

Der untere Schlitten 5 ist auf einem oberen Schlitten

10 angeordnet und nach rechts und links entlang eines am oberen Schlitten - 10 montierten Schienenpaares 11 durch Drehen einer Schraube 13 bewegbar, welche mit einer am hinteren Ende des unteren Schlitten.5 angeordneten Mutter 12 zusammenwirkt. Der Antrieb erfolgt über einen Motor 14, welcher am oberen Schlitten - 10 angeordnet ist.

Der obere Schlitten 10 ist auf einem unteren Schlitten 16 angeordnet und vorwärts und rückwärts über ein Paar von Schienen 17 bewegbar, welche auf dem unteren Schlitten 16 angeordnet sind. Ein Handgriff 15 ist am vorderen Ende des oberen Schlittens 10 angeordnet.

Der untere Schlitten 16 ist auf einem Stützrahmen 18 angeordnet und nach links und rechts über ein Paar von Schienen 19 bewegbar, welche auf den Stützrahmen 18 angeordnet sind.

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Weiter ist am Stützrahmen 18 ein Stützglied 20 für einen optischen Kopf 21 zum Austasten der Umrißlinie des Gegenstands im Originalbild 1 und ein Bearbeitungskopf 22 zum Bearbeiten des Abdeckmaterials 2 angeordnet. Der optische Kopf 21 und der Bearbeitungskopf 22 sind gerade oberhalb des Originalbildes 1 und des Maskiermaterials 2 angeordnet, wobei der Abstand zwischen den beiden Köpfen 21 und 22 der Abstand zwischen einem Punkt auf dem Original 1 und dem entsprechenden Punkt auf dem Abdeckmaterial 2 bestimmt sein soll.

Ein in Fig. 2 dargestellter Projektor 25 ist innerhalb des Stützrahmens 18 unterhalb des optischen Kopfes 21 und der transparenten Platte 3 angeordnet und projiziert einen Lichtfleck 23 auf das Originalbild 1, von wo er auf den optischen Kopf 21 fällt. Zusätzlich kann eine Lichtquelle zur Beleuchtung des gesamten Bildes 1 vorzugsweise innerhalb des Stützrahmens 18 angeordnet sein.

Der Bearbeitungskopf 22 weist eine Heiznadel 24 auf, welche nach unten abragt. Das untere Ende der Nadel 24 gelangt in Kontakt mit dem transparenten Farbfilm des Maskiermaterials 2, wodurch der transparente Farbfilm durch Bewegung des Maskiermaterials 2 geschnitten wird.

Die beiden Schlitten 10 und 16 können von Hand über den Handgriff 15 bewegt werden, jedoch auch

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über andere Triebglieder, wie etwa eine Kombination einer Spindel und einer Mutter, eines Drehgriffs und eines Motors od.·dgl.

Im nachfolgenden wird die Arbeitsweise zur Erstellung einer Schneidmaske unter Verwendung des. in Fig. 1 dargestellten Geräts beschrieben.

Der obere Schlitten 4 wird durch Bewegen des Schlittens 10 und 16 über den Handgriff 15 bewegt, SD daß der Umriß des Gegenstands im Originalbild den Lichtpunkt 23 kreuzt. Diese Einregelung der Position des oberen Schlittens 4 resultiert zwangsläufig in einer geringen Versetzung

des Umrisses vom Zentrum des Lichtflecks 23. Wenn dies erfolgt, fällt das Licht des Lichtfleckes 23 auf den optischen Kopf 21. Wenn die Versetzung des Umrisses des Gegenstands aus dem Zentrum des Lichtflecks 23 durch den optischen Kopf gefühlt wird, wird das Originalbild 1 durch die Motoren 9 und 14 unter Verwendung der Fühlersignale vom optischen Kopf 21 derart bewegt, daß der Umriß oder die Außenlinie des Gegenstands sich im Zentrum des Lichtflecks 23 befindet. Auf diese Weise folgt der Lichtfleck und damit der Bearbeitungskopf automatisch genau der Grenzumrißlinie.

In Fig. 2 ist eine optische Einrichtung mit einem Projektor 25, einer Linse 26 und Fühlern 27 dargestellt, wobei die letzteren beiden Teile 26 und 27 im

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optischen Kopf 21 beinhaltet sind.

Der Projektor 25 wirft den Lichtfleck 23 auf das Bild 1 und das Licht vom Lichtfleck 23 fällt auf den optischen Kopf 21, wie oben beschrieben. Eine Vielzahl von fotoelektrischen Detektor- oder Fühlerelementen 27 (acht Elemente sind in Fig. 2 dargestellt) mit den.seLben Eigenschaften sind in Radialrichtung um die zentrale optische Achse des optischen Kopfes 21 angeordnet.

Bezogen auf die Fig. 3 bis 7 wird im nachfolgenden das Verfahren zur Bestimmung der Orientierung des Umrisses und der Versetzungsrichtung des Umrisses des Gegenstandes beschrieben.

Als erstes wird die Bestimmung der Orientierung des Umrisses beschrieben. In den Fig. 3 bis 7 kennzeichnen schraffierte Abschnitte dunkle vom Originalbild proji.zierte Abschnitte und es wird der Einfachheit halber angenommen, daß die dunklen Abschnitte vollständig undurchsichtig und die hellen Abschnitte vollständig durchscheinend sind.

Es sind acht fotoelektrische Detektoreierrente 271, 272, 273, 274, 275, 276, 277 und 278 dargestellt, welche jeweilig Ausgangssignale Sl, S2 ... SB erzeugen. Befindet sich der Umriß des Gegenstands nicht im Lichtfleck 23, dann em-

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pfängt jedes Detektorelement denselben Betrag an Licht und gibt somit dieselben Signale ab. Falls der Umriß des Gegenstands im Lichtfleck angeordnet ist, empfangen die Detektorelemente unterschiedliche Lichtbeträge und geben somit unterschiedliche Beträge ab, da die Intensität des Bildes an gegenüberliegenden Seiten der Umrißlinie unterschiedlich ist. Von den verschiedenen Ausgangssignalen der Detektorelemente wird die Orientierung und Richtung der Versetzung des Umrisses vom Mittelpunkt des Lichtfleckes 23 bestimmt werden.

Zur Bestimmung der Orientierung des Umrisses werden die acht Detektorelemente in zwei Gruppen von vier benachbarten Elementen geteilt, was vier verschiedene Kombinationen zur Folge hat. In jedem Fall -werden cäie Differenzwert-Signale E-, E₂, E₃ oder E₄ zwischen den totalen Ausgangssignalen der vier Elemente der beiden Gruppen durch die folgenden Formeln errechnet:

^ ₁ + S₂ + S₃ + S₄) - (S₅ + Sg + S₇ +

E₂ = KS₂ + S₃ + S₄ + S₅) - (S₆ + S₇ + Sg + S^)I

^E3 * ^|{S3 + S ₄ ^{+ S}5 ⁺ V - ^(S7 ^{+ S}8 ^{+ S}l ^{+ S}2^)!

E₄- KS₄ + S₅ + Sg + S₇) - (Sg + S^ + S₂ + S₃)I

Der maximale Differenzwert wird aus der Gruppe der Differenzsignale El, E2, E3 oder E4 ausgewählt.

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Die Ausrichtung des Umrisses liegt innerhalb 22,5 von der Grenze, welche die beiden Gruppen der Detektorelemente der Ausgangssignalkombination mit dem maximalen Differenzwert trennt.

In Figur 3 ist der Umriß oder die Außenlinie parallel zur Grenzlinie dargestellt, welche die fotoelektrischen Elemente in zwei Gruppen teilt, und zwar in die eine mit den Nummern 271, 272, 273 und 274 und die andere mit den Nummern 275, 276, 277 und 278, Die Außenlinie ist gegen die die Elemente 271, 272, und 274 enthaltende Gruppe versetzt.

Unte^der Annahme, daß das Ausgangssignal des Detektorelements"1 beträgt, werden die folgenden Werte erhalten, wenn das Element vollständig durch den Lichtabschnitt bedeckt ist, da das Ausgangssignal des Elements proportional zur Fläche des Lichtabschnittes ist:

5₁ » S₄ = 0, 30

5₂ = S₃ = 0,85

S₅ = S₆ = S₇ = S₈ - 0

Die Differenzwert-Signale El bis E4 werden errechnet, wodurch die folgenden Werte erzielt werden:

E₁ = 2,30, E₂ = 1,70, E₃ = 0, E₄ = 1,70 E₁ ist das Maximum.

In Figur 4 ist die Orientierung des Umrisses oder der Kontur dieselbe wie die in Figur 3, wobei

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aber die Kontur in Richtung zur Gurppe beinhaltend die Elemente 275, 276, 277 und 278.versetzt ist. In diesem Fall werden die folgenden Werte erzielt:

5₁ = S₂ = S₃ = S₄ = 1

5₅ = S_Q = 0, 50

5₆ = S₇ =s 0, 05

Auf diese Weise ist E₁ = 2 ,90, E₃ = 1 ,90, E₃ = 0, E₄ = 1, 90

El ist das Maximum.

In Figur 5 läuft der Umriß durch den Mittelpunkt der Detektorelemente und ist in einem kleinen Winkel zur Grenzlinie zwischen den beiden Gruppen der Detektorelemente geneigt. In diesem Fall sind die Ausgangssignalwerte:

⁵2 ^{= S}3 ^{a S}4 ⁼ *» ^Sl ⁼ °» ⁷⁰

S₅ = 0, 30, S₆ = S₇ = S₈ » 0

deshalb, E₁ = 3,40 Ep =2,60, E₃ = 0,60, E₄ m 1,40

El ist das Maximum.

In den Figuren 6 und 7 ist die Umrißlinie vom Mittelpunkt der Detektorelenente . versetzt und gegen die Grenzlinie zwischen den beiden Gruppen der Detektorelemente geneigt. Es ist klar, daß El in derselben

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Weise, wie oben beschrieben, das Maximum ist.

Die Orientierung der Umrißlinie des Gegenstands kann auch durch Auswahl der Ausgangskombination mit dem minimalen Totaldifferenzwert von El bis E4 bestimmt werden. In diesem Fall ist die Orientierung durch die Linie senkrecht zur Grenzlinie der beiden Elementgruppen der Ausgangssignalkombination mit dem minimalen Totaldifferenzwert der Ausgangssignale angegeben.

Als nächstes erfolgt die Bestimmung der Versetzungsrichtung der Umrißlinie bezüglich des Mittelpunkts der Detektorelemente.

Wenn El Maximum oder E3 Minimum ist, werden die beiden folgenden Rechnungen ausgeführt:

= ι (S₂ + S₃) - (S₁ + S₄) I ^E12 = I (S₆ + S₇) - (S₅ + S₈) I

Diese Formeln bedeuten, wie es sich auch leicht aus den Figuren 3 bis 7 ergibt, das die Differenz zwischen den totalen Ausganssignalen der beiden inneren und denjenigen der beiden äußeren der Detektorelemente einer jeden Gruppe von 4 Elementen, getrennt durch die Grenzlinie, errechnet wird·

Dann werden die beiden Differenzwert signale Eil und E12 verglichen* Falls E₁₁ größer als E₁₉ ist,

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wird der projiäerte Umriß zu den Detektorelementen unter Berücksichtigung der Rechnung von E^₁ und umgekehrt versetzt.

Im Falle von Figur 3,

E₁₁ =1,10, E₁₂ = O₁B₁₁-) E₁₂

Der Umriß ist zur rechten Seite des Mittelpunkts versetzt.

Im Falle von Figur 4,

E₁₁ = 0, E₁₂ = 0,.90,'e₁₁<E₁₂

Der Umriß ist zur linken Seite des Mittelpunkts versetzt.

In Falle von Figur 5,

E₁₁ - 0,30, E₁₂ χ= 0,30 , E₁₁ = E₁₂ .

Der Umriß läuft durch den Mittelpunkt.

Im Falle der Figuren 6 und 7 werden die Versetzungsrichtungen der Umrißlinie in einer ähnlichen Weise bestimmt.

Andere Fälle werden in ähnlider Weise behandelt, wie werrrt "El_.Maximum oder E3 Minimum ist, und zwar unter

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Verwendung der folgenden Formeln: Wenn E2 Maximum oder E4 Minimum ist: E₂₁ =|(s₃ + S₄) - (S₂ + S₅) I E₂₂ =|(s₇ + S₈) - (S₆ + S₁) I

Wenn E3 Maximum oder El Minimum ist:

E₃₁ =|(S₄ + S₅) - (S₃ + S₆)\
E32 =|(S₈ + S₁) - (S₇ + S₂)I

Wenn E4 Maximum oder E2 Minimum ist

E₄₁ =|(s₅ + S₆) - (S₄ + s₇)| E₄₂ = \(S{ ₊

Obwohl in der obigen Beschreibung angenommen ist, daß die dunklen Abschnitte vollständig undurchsichtig sind, so ist ein solcher Zustand nicht immer gefordert. Allerdings muß ein ausreichender Intensitätskontrast zwischen beiden Seiten des projiaerten Umriß gegeben sein, womit die oben beschriebene Theorie realisierbar ist, wodurch die Bestimmung der Orientierung und der Versetzungsrichtung des Umrisses ermöglicht wird.

In Figur 8 ist ein Schaltkreis zur Bestimmung der Orientierung des Gegenstandumriß aus den Ausgangssignalen der Detektorelemente dargestellt,

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welche acht A3ditionschaltkreise 281, 282, 283, 284, 285, 286, 287, und 288, acht Differenzverstärker 291, 292, 293, 294, 295, 296, 297 und 298, acht Dioden 301, 302, 303, 304, 305, 306, 307 und 308, sowie einen Schaltkreis zur Bestimmung des Maximalwertes (oder Schaltkreis zur Bestimmung des Minimalwertes) 32 aufweist, welcher hierin als M.ViD. Schaltkreis bezeichnet ist.

Die Ausgangssignale Sl, S2, S3 und S4 stellen den Eingang in den Additionsschaltkreis 281 dar und werden dort addiert. Das Ausganssignal des Additionskreises 281 wird auf den positiven Eingang des Differenzverstärkers 291 und den negativen Eingang des Differenzverstärkers gegeben. Die Ausgangssignale S5, S6, S7 und S8 werden in den Schaltkreis 282 eingegeben und dort addiert. Das Ausgangssignal des Additionskreises 282 wird auf den negativen Eingang des Differönzverstärkers 291 und auf den positiven Eingang des Differenzverstärkers 292 gegeben.

Die Ausgangssignale der Differenzverstärker und 292 durchlaufen die Dioden 301 und 302 und

treffen dann an der Ausgangsleitung 311 zusammen.

Wenn das Ausgangssignal des Additionskreises größer als das des Additionskreises 282 ist, durchläuft das Ausgangssignal die Diode 301. Wenn andererseits das Ausgangssignal des Additionskreises 282 größer als das des Additionskreises

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ist, durchläuft dieses Ausgangssignal die Diode 302. Das DifferenzwertersignalEl wird an der Ausgangsleitung 311 basierend auf der folgenden Formel erzielt:

Bezüglich der anderen AdditAonsschaltkreise 283 bis 288, Differenzverstärker 293 bis 298 und Dioden 303 bis 308 werden die Differenzwertsignale E_, E., und E. jeweilig an den Ausgangsleitungen 312 -, 313 und 314 erzielt, wie aus Fig. hervorgeht.

Die Differenzwertsignale E^, E₂, E₃ und E₄ werden auf dem M.V.D. Kreis 32 gegeben, welcher bestimmt, welches Differenzwertsignal E.., Ep* E₃ oder E. den maximalen Wert besitzt (oder den minimalen Wert).

Ein Beispiel des M.V.D. Kreises 32 ist in Fig. dargestellt und weist vier Kombinationen mit je drei Differenzverstärkern auf, und zwar 321a, 321b und 321c; 322a, 322b und 322c; 323a, 323b und 323c; sowie 324a, 324b und 324c; sowie vier Kombinationen von je drei Dioden: 321d, 321e und 321f; 322d, 322e und 322f; 323d, 323e und 323f; sowie 324d, 324e und 324f; soeie vier Gatterschaltungen T₁, r₂, r₃ und T₄.

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Ein Differenzwertsignal, wie etwa E^ wird auf die positiven Eingänge von einer Kombination der Differenzverstärker, wie etwa 321a, 321b und 321c sowie die anderen Differenzwertsignale, wie etwa Ep, E^ und E₄ auf die negativen Eingänge eines jeden der Differenzverstärker, wie etwa 321a, 321b und 321c, gegeben.

Die Ausgangssignale aus der Kombination der Differenzverstärker, wie etwa 321a, 321b und 321c gelangen durch die Kombination der Dioden, wie etwa 321d, 321e und 321f und werden dann auf den Gattarschaltkreis, wie etwa r^, gegeben.

Wenn die Differenzwertsignale E^,, Ep» E^ und E₄ auf den M.V.D.-Schaltkreis 32 gegeben sind, schließt der Gatteschaltkreis r-, r-, r^ oder r., welcher dem maximalen Differenzwertsignal entspricht, und gibt ein Signal ab, wodurch bestimmt wird, welches Differenzwertsignal das Maximum ist.

Die oben beschriebene Bestimmung kann auch durch Auswahl des minimalen Differenzwerts der Ausgangssignale ausgeführt werden, indem Subtraktionsschaltkreise vor die erste Stufe von Fig. 9 eingesetzt werden, um jedes der Signalwerte E. bis E* von einem konstanten Wert zu subtrahieren.

In Fig. 10 ist ein Schaltkreis dargestellt, welcher die Versetzungsrichtung der Objektaußen-

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linie von den Ausgangssignalen S₁ bis S_R abfühlt und Steuersignale zum Antrieb der Motoren 9 und 14 ausgibt, um den Umriß auf den zentralen Punkt des optischen Kopfes 21 einzuregeln. Der Steuerschaltkreis weist vier Komperatorkreise 331, 332, 333 und 334 auf, von denen jeder in Übereinstimmung mit einem der Differenzwertsignale mit dem maximalen (oder minimalen) Wert von E-, E_, E₃ oder E₄ arbeitet, bestimmt durch den Orientierungsbestimmungsschaltkreis von Fig. 8.

Der Vergleichsschaltkreis 331, welcher arbeitet, wenn E- das Maximum oder E- das Minimum ist, weist vier Additionsschaltkreise 351, 352, 353 und 354, vier Differenzverstärker 361, 362, 363 und 364, vier Dioden 371, 372, 373 und 374 . sowie einen M.V.D.-Schaltkreis 39 auf.

Die Ausgangssignale S₂ und S₃ werden als Eingang in die Additionsschaltkreise 351 gegeben und dort addiert. Das Ausgangssignal aus dem Additionskreis 351 wird auf den positiven Eingang des Differenzverstärkers 361 und den negativen Eingang des Differenzverstärkers 362 gegeben.

Die Ausgangssignale S- und S- werden in den Additionsschaltkreis 351 gegeben und dort addiert. Das Ausgangssignal aus dem Additionsschaltkreis 352 wird auf den negativen Eingang des Differenzverstärkers 361 und den positiven Eingang des

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Differenzverstärkers 362 gegeben.

Die Ausgangssignale von den Differenzverstärkern 361 und 362 gelangen durc h die Dioden 371 und 373 und treffen dann an der Ausgangsleitung zusammen. Das Differenzwertsignal E₁₁ wird an der Ausgangsleitung 381 erzielt und basiert auf der folgenden Formel:

E₁₁ = 1(S₂₊S₃) - (S₁₊S₄) I

Die beiden Paare von AusgangssignalenS_fi und S₇ sowie S_c und S₀ werden zu den Additionsschaltkreisen 353 und 354 in der oben beschriebenen Weise geführt, gelangen durch die Differenzverstärker 363 und 364 und die Dioden 373 und 374, wobei dann das Differenzwertsignal E₁₂ an der Ausgangsleitung 382, basierend auf der folgenden Formel, erzielt wird:

E₁₂ = J (S₆₊S₇) - (S₅₊S₈)

Die Differenzwertsignale E... und E₁₂ werden auf den M.V.D.-Schaltkreis 39 gegeben, welcher bestimmt, welches Differenzwertsignal das Maximum ist.

Eine Ausführungsform des M.V.D.-Kreises 39 ist in Fig. 11 dargestellt und weist ein Paar Differenzverstärker 391 und 392 sowie ein Paar von Dioden 393 und 394 auf. Das Differenzwert-

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signal E . wird auf den positiven Eingang des Differenzverstärkers 391 und den negativen Eingang des Differenzverstärkers 392 gegeben.

Das Differenzwertsignal E₁₂ wird auf den negativen Eingang des Differenzverstärkers 391 und den positiven Eingang des Differenzverstärkers 392 gegeben. Die Ausgangssignale der Differenzverstärker 391 und 392 gelangen durch die Dioden 393 und 394. Wenn das Signal E₁₁ größer als das Signal E₁₂ ist, wird der Ausgang durch die Diode 393 erzielt. Wenn das Signal E₁₁ kleiner als das Signal E₁₂ ist, wird der Ausgang durch die Diode 394 erzielt.

Die Vergleichskreise 332, 333 und 334, welche jeweils arbeiten, wenn E- das Maximum oder E-das Minimum ist, wenn E, das Maximum oder E₁ das Minimum ist und wenn E- das Maximum oder E₂ das Minimum ist,weisen entsprechende Aufbauten und Funktionen auf, welche dem oben beschriebenen Vergleichskreis 331 entsprechen.

Die Versetzungsrichtung des Umrisses wird durch den Steuerschaltkreis von Fig. 10, wie oben beschrieben, bestimmt. Falls die Umrißlinie aus dem Mittelpunkt der Detektorelemente versetzt ist, gibt eine der acht Dioden 393, 394, ... (lediglich zwei Dioden sind gezeichnet) des M.V.D.-Schaltkreises 39 von Fig. 11 entsprechend der Versetzungsrichtung ein Signal zur Steuerung der Motoren 9 und 14, so daß der Umriß gegen das Zentrum der Detektorelemente be-

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wegt werden kann.

Beispielsweise in dem in den Fig. 3 und 6 dargestellten Fall, in welchem die Orientierung der Umrißlinie im wesentlichen parallel zur Y-Achse gegeben und die Umrißlinie zur rechten vom Zentrum der Detektorelemente versetzt ist, wird der Motor 9, welcher den oberen Schlitten 4 in die Y-Achsenrichtung, d.h. vorwärts (F) und rückwärts (B) bewegt, gestoppt (S) und wird der Motor 14, welcher den unteren Schiiten 5 in die X-Achsenrichtung bewegt, d.h. zur Rechten (R) und zur Linken (L), angetrieben, um das Originalbild in der Y-Achsenrichtung zur Einregelung der Umrißlinie in das Zentrum der Detektorelemente zu bewegen.

In diesem Fall bewegt sich der durch die Linse umgekehrt projizierte Umriß in die umgekehrte Richtung bezüglich des Originalbilds 1. Infolge dessen, wird der Motor derart gesteuert, daß er dann, wenn der Umriß nach links, wie im Fall von Fig. 3, bewegt werden muß, der untere Schlitten nach rechts»bewegt wird.

Obgleich die vorliegende Erfindung im Detail bezüglich einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 1 dargestellt ist, beschrieben ist, so dient dies lediglich der Erläuterung

und ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt.

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Beispielsweise sind in dem in Fig. 1 dargestellten Gerät der optische Kopf 21 und der Bearbeitungskopf 22 fest, wohingegen das auf die transparente Platte 3 gelegte Originalbild 1 und das Maskiermaterial 2 durch Bewegen der transparenten Platte 3 bewegt werden. Allerdings können auch der optische Kopf und der Bearbeitungskopf bewegt werden, wobei dann das Originalbild und das Abdeckmaterial ortsfest angeordnet sind.

In diesem Fall sollten die beiden Köpfe derart ausgebildet sein, daß sie miteinander unter Aufrechterhaltung einer festen relativen Position entweder durch einen parallel oder in Linie wirkenden Übertragungsmechanismus bewegt werden und sollte der Projektor ständig direkt unterhalb des optischen Kopfes positioniert sein. In einem derartigen Gerät werden das Original und das Abdeckmaterial lediglich dann bewegt, wenn der Umriß des Objekts auf das Zentrum des optischen Kopfes unter Verwendung der Steuersignale des optischen Kopfes eingeregelt werden soll. Dementsprechend sind die im Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dargestellten oberen und unteren Schlitten 10 und 16 nicht erforderlich, so daß deren Aufbau vereinfacht werden kann.

Das Erstellen einer Schnittmaske durch Bewegung der beiden relativ leichten Köpfe wird schneller ausgeführt, als beim Gerät gem. Fig. 1, in welchem die vier Schlitten 4, 5, 10 und 16 über den Handgriff 15 bewegt werden.

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Des weiteren werden in diesem Gerät die Köpfe in Abtastrichtung des Umrisses bewegt, was zweckmäßiger als beim Gerät nach Fig. 1 ist, bei welcher der Umriß relativ zu den Köpfen in umgekehrter Richtung zur Abtastung bewegt wird.

In den Fig. 12 und 13 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Gerät zur Abtastung und Aufzeichnung eines Bildumrisses dargestellt.

In Fig. 12 wird ein Inline-Übertragungsmechanismus verwendet, welcher einen zentralen Axialbolzen 40, einen ersten um den zentralen Axialbolzen 40 bewegbaren Arm, einen Gelenkbolzen 42, einen zweiten Arm 43 und einen Gelenkbolzen 44 aufweist, welcher am Ende des zweiten Armes 43 angeordnet ist, wobei der erste und zweite Arm um den Gelenkbolzen 42 verschwenkbar sind. Die zentrale Axialwelle 40, der Gelenkbolzen 42 und der Gelenkbolzen 44 sind mit Rollen, welche denselben Durchmesser aufweisen, ausgerüstet, wobei dazwischen undehnbare Riemen oder Drahtseile aufgehängt sind, so daß die Rolle am Ende des Gelenkbolzens 44 bewegt wird.

In dieser Ausführungsform weist der Arm 43 einen oberen Arm 43 und einen unteren Arm 45 auf, welcher gerade unterhalb des oberen zweiten Armes 43 angeordnet und einstückig damit verbunden ist. Das Rad ist auf dem oberen zweiten Arm 43 angeordnet ·

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• - 30 -

Ein optischer Kopf 46 ist an der Laufrolle angeordnet, welche sich am Gelenkbolzen 44 befindet und wird somit mit der Laufrolle bezüglich des oberen zweiten Armes 43 verschwenkt. Der optische Kopf 46 kann derselbe wie der im Gerät
von Fig. 1 verwendete sein. Ein Bearbeitungskopf 47, welcher dem des Geräts von Fig. 1 entspricht, ist an der unteren Fläche des unteren zweiten
Armes 45 angeordnet.

Ein Bildrahmen 48 ist zwischen dem oberen und
unteren zweiten Arm 43 und 45 sowie ein Rahmen 49 für das Maskiermaterial unterhalb des unteren zweiten Armes 45 angeordnet_o Der Bildrahmen 48 und der Rahmen 49 für das Maskiermaterial sind parallel ausgerichtet und derart ausgebildet,
daß sie gleichzeitig über dieselbe Wegstrecke
in derselben Richtung mittels Triebglieder
ähnlich den Motoren 9 und 14 aus Fig. 1 bewegt werden.

An der oberen Fläche des unteren zweiten Armes 45 ist ein Projektor 50 angeordnet, welcher eine Einrichtung zur Projizierung eines Lichtfleckes mit einer Lichtquelle 5I₉ eine Sammel- > linse und einen Reflexionsspiegel sowie eine
Beleuchtungseinrichtung umfaßt, welche eine
Beleuchtungsplatte 54 und Lichtquellen 55 aufweist.

Die Einrichtung zur Projel^ion eines Lichtflekkens projiziert auf das am Bildrahmen 48 befestig-

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te Original einen Lichtfleck, wobei das Licht vom Lichtfleck in den optischen Kopf 46 fällt. Die Beleuchtungseinrichtung beleuchtet die Umgebung des Lichtfleckere des Bildes, um in einfacher Weise den Umriß des Bildes beobachten zu können.

In dieser Ausführungsform befinden sich die Lichtachse des optischen Kopfes 46 und der Projektor 50 sowie die Heiznadel des Bearbeitungskopfes 47 auf einer Vertikalachse. Somit ist der Ort des Lichtfleckens auf dem Bild derselbe, wie der der Heiznadel auf dem Maskiermaterial, so daß eine Reproduktion mit demselben Umriß oder derselben Kontur wie das Bild auf dem Maskenmaterial durch Abtastung des Bildumrisses über den optischen Kopf 46 erzielt wird.

Bei dieser Betriebsweise wird eine Versetzung der Umrißlinie aus dem Mittelpunkt des optischen Kopfes 46 durch die Detektorelemente des optischen Kopfes 46 abgefühlt und in derselben Weise, wie oben in Bezug auf Fig. 1 beschrieben, korrigiert.

Wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben, sind acht Elemente radial angeordnet, wobei aber die Anzahl der Elemente nicht auf acht beschränkt ist.

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Beispielsweise sind in Fig. 14 sechs fotoelektrische Detektorelemente 27a.,, 27a₂» ^27a3» ^27aA» 27a₅ und 27a_g dargestellt, welche Ausgänge S₁, Sp, S₃, S-, Sr und Sg erzeugen.

Die Orientierung der Umrißlinie kann in diesem Fall durch die folgenden Formeln der Differenzwertsignale E₁, E₂ und E. in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben bestimmt werden.

(S₁₊S₂₊S₃) - (S₄₊S₅₊S₆)

₁₂

I (S₂₊S₃₊S₄) -

Die Versetzungsrichtung der Umrißlinie aus dem Zentrum des optischen Kopfes wird durch die folgenden Formeln der DifferenzwertsignaleE₁₁ und E₁ Ep₁ und Epp, sowie E₃₁ und E_„ in ähnlicher Weise wie oben beschrieben, bestimmt.

Wenn E₁ ein Maximum ist, E₁₁ = 1 (S₁₊S₃) - 2S₂

^E12 - I ^(S4^+S6⁾ - ^2S5

Wenn E₂ ein Maximum ist, E₃₁ = | (S₂₊S₄) -

- I (S₅₊S₁) - 2S₆

Wenn E_ ein Maximum ist, E₃₁ = |(S₃₊S₅) - 2S₄ |

^E32 " I^(S6^+S2^} - ^2S1 J

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Die Anzahl der Detektorelemente kann selbstverständlich variieren, es können beispielsweise zehn, zwölf usw. viele Elemente sein.

Des weiteren kann die Anzahl der Detektorelemente auch eine ungerade Zahl sein, beispielsweise sind in Fig. 15 sieben Elemente 27b_iy 27b₂, 27b-, 27b₄, 27b₅, 27b₆ und 27b_? dargestellt, welche Ausgänge S.., S₂, S₃, S., S₅, Sg und S₇ jeweils erzeugen.

Die Orientierung der Umrißlinie wird durch die folgenden Formeln der Differenzwertsignale E^, E₂» E_ und E₄ in derselben Weise, wie oben beschrieben, bestimmt.

^Ei ⁼ J(s^+s₂+s₃+s₄) - (s₄+s₅+s₆+s₇) I E₂ = J(s₂+s₃+s₄+s₅) - (s₅+Sg+s₇+s₁> I E₃ = I(s₃+s₄+s₅+Sg) - (Sg+s₇+s₁+s₂) j E₄ = j(S₄+S₅+Sg+S₇) - (S₇+S₁+S₂+S₃) I

Die Versetzungsrichtung der Kontur aus dem Standardpunkt des optischen Kopfes wird in derselben Weise wie für die acht Detektorelemente bestimmt.

Die oben beschriebenen Detektor- oder Fühlerelemente werden durch sektorförmige Elemente bestimmt, welche eine vollständige Scheibenform ergeben. Allerdings ist es in Praxis schwierig, eine vollständige Scheibenform der Detektorelemente zu erzielen. Die in Fig. 16 dargestellten Detektor-

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elemente 27C₁, 27c₂, 27c₃, 27c₄, 27c₅, g 27c„ und 27c_ sind in Radialrichtung angeordnet, aber voneinander durch einen Abstand einer bestimmten Breite getrennt.

In diesem Fall ist die Bestimmung der Orientierung und der Versetzungsrichtung der Umrißlinie möglich, jedoch ist die Genauigkeit der Regelung geringer. Falls der Umriß auf die Detektorelemente vergrößert projiziert wird, ist der Regelungsgrad des Umrisses zum Zentrum des Lichtfleckens auf der Bildfläche eine Funktion der Breite des Raumes an den Rändern dividiert durch die Projektionsvergrößerung.

Falls dieser Wert geringer als ein durch die Schneidmaske selbst erforderlicher akzeptabler Wert ist, können solche Detektorelemente ι zufriedenstellend verwendet werden.

Wie aus Fig. 17 ersichtlich, können auch dreieckförmige Detektorelemente 273^, 27dp, 27d~_s 27d-, 27d₅, 27dg, 27d„ und 27d_ verwendet werden.

Falls der akzeptable Wert, welcher von der Schneidmaske benötigt wird, groß genug ist, können am Umfang eines Kreises kreisförmige Elemente 27C^₁ 27e₂, 27e₃, 27e₄, 27e₅„ 27e₆, • 27e„ und 27e_o angeordnet werden.

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Wenn andererseits der von der Schneidmaske geforderte akzeptable Wert klein ist, können die in Fig. 19 dargestellten Detektorelemente 27f>,, 27f₂, 27f₃, 27f₄,. 27f₅, 27f₆, 27f_? und 27fg mit gekrümmten Rändern verwendet werden, so daß die Umrißlinie immer, wenigstens teilweise, auf die fotoelektrischen Detektorelemente projiziert werden kann.

Des weiteren können optische Fiber zur Aufnahme des projLzierten Lichtes und zur Übergabe zu den Detektorelementen verwendet werden. In Fig. 20 ist ein Bündel von optischen Fibern 56 mit einem Lichteingangsende 57 und einer Vielzahl von unterteilten Lichtausgangsenden dargestellt, wobei jedes Ausgangsende auf ein fötoelektrisches Element 58 weist.

Obgleich das Originalbild als ein transparenter Film, wie etwa ein Fotofilm, beschrieben worden ist, kann jedoch auch ein undurchsichtiges Originalbild verwendet werden· In diesem Fall ist der Projektor am optischen Kopf angeordnet und projiziert den Lichtfleck zum Originalbild und das Licht vom Lichtfleck fällt auf den optischen Kopf.

Starnberg, den 31. Juli 1978/1056/66

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Claims (10)

1. Patentansprüche :

   / 1,/Gerät zum Abtasten und Aufzeichnen eines Bildumrisses, gekennzeichnet durch einen Bildrahmen zur Halterung eines Originalbildes (1), einen Rahmen zur Halterung eines Aufzeichnungsmaterials (2), einen Projektor (25) zum Projizieren eines Lichtflecks (23) auf das Original (1), einen das Licht vom Lichtfleck aufnehmenden optischen Kopf (21^ welcher relativ zur Oberfläche des Originals (1) bewegbar ist, Triebglieder (7, 8, 9; 12, 13, 14) zur Bewegung des Bildrahmens relativ zum optischen Kopf (21), im optischen Kopf (21) angeordnete Detektorelemente (27), welche eine Umrißlinie des Originales (1) abfühlen und Ausgangssignale zur Steuerung der Triebglieder (9, 14) erzeugen, sowie durch einen Bearbeitungskopf (22) zur Aufzeichnung einer Ortskurve des Umrisses auf das Aufzeichnungsmaterial (2), wobei der Bearbeitungskopf (22) dieselbe Bewegung relativ zum Aufzeichnungsmaterial (2) ausführt, wie der optische Kopf (21) relativ zum Original (1).
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale von den Detektorelementen (27) zur Erzielung zweier Arten von Differenzwertsignalen verarbeitet werden, mittels welcher die Orientierung und die Versetzungsrichtung des Bilduinrisses errechnet und zur Steuerung der Triebglieder (9, 14) für eine ·

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   Versetzungskorrektur verwendet werden.
3. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorelemente (27), welche dieselben physikalischen Eigenschaften aufweisen, radial um einen Standardpunkt des optischen Kopfs (21) angeordnet sind.
4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Detektorelement (27) sektorenförmig ausgebildet ist.
5. 5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Detektorelement (27) die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist.
6. 6. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Detektorelement (27) gekerbte Seitenränder aufweist, welche zur benachbarten Seitenkante des benachbarten Detektorelements komplementär sind.
7. 7. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Kopf (21) ein Bündel von optischen Fasern (56) beinhaltet, welches ein Lichteingangsende (57) aufweist, welches das vom Lichtfleck (23) herfallende Licht aufnimmt, sowie unterteilte Lichtaustrittsenden aufweist, welche auf die Detektorelemente (27) weisen.

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8. 8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildrahmen und der Rahmen für das Aufzeichnungsmaterial (3) einstückig sowie der optische Kopf (21) und der Bearbeitungskopf (22) einstückig miteinander verbunden sind·
9. 9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildrahmen und der Rahmen für das Aufzeichnungsmaterial in derselben Horizontalebene und der optische Kopf (21) sowie der Bearbeitungskopf (22) parallel zu dieser Horizontalebene angeordnet sind.
10. 10. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachsen des optischen Kopfs (21) und des Bearbeitungskopfs (22) in einer gemeinsamen Vertikalachse zusammenfallen, und daß der Bildrahmen und der Rahmen für das Aufzeichnungsmaterial parallel übereinander und in einem bestimmten Abstand angeordnet sind.

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