DE3344312A1 - Optische lagebestimmungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf elektronische Meßeinrichtungen , insbesondere auf eine optische Lagebestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Gegenstandes auf einer oder mehreren Koordinatenachsen, sowie zur Bestimmung anderer meßbarer Parameter des Gegenstandes.

Es sind verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden, deren Zweck es war, optisch oder durch eine Kombination von mechanischen und optischen Vorrichtungen die Lage eines Gegenstandes innerhalb eines ein- oder zweidimensionalen Bezugsrahmens zu bestimmen. Jedoch sind bei neueren Versuchen auf dem Gebiet der elektrooptischen "Bereichssucher"(range finders) und/oder "Lagebestimmungseinrichtungen" (locators) häufig Schwierigkeiten aufgetreten, welche ihre Wirksamkeit und Verwendbarkeit auf breiter Basis stark einschränken. Zwei derartige Vorrichtungen sind in der US-Patentanmeldung 3 184 847 von L. Rosen für einen Digitalkoordinaten-Resolver und in dem Artikel Laß die Finger sprechen (Let Your Fingers do the Talking) in Band III, Nr.'8, BYTE Magazine vom August 1978 über einen kontaktlosen Berührungstaster (non-contact touch scanner) offenbart worden.

Zu den unerwünschten Seiten aller bekannten Einrichtungen gehören die erheblichen Kosten in Verbindung mit der unge= wohnlich großen Anzahl von Komponenten, die zum Zusammenbau der Vorrichtungen zu. einer auch nur annähernd ■ betriebsfähigen Gesamtanlage erforderlich sind. Die Abhängigkeit von buch-

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stäblich Dutzenden von Lichtsendequellen mit einer entsprechenden Anzahl von "passenden" (matched) Fotozellendioden hat die Wirksamkeit und Auflösung der bekannten optischen Taster erheblich begrenzt, während gleichzeitig erhebliche Ausgaben in Form kostspieliger elektronischer Komponenten nötig waren, die die Benutzung und Anwendung derartiger Vorrichtungen undurchführbar machte.

Andere bekannte Versuche verlangten den Zusatz von Gittereinrichtungen, Fotozellen und anderen besonderen Zubehörteilen zu dem zu bestimmenden Gegenstand.

In ähnlicher Weise erweist sich die Konstruktion der meisten bekannten Einrichtungen häufig schwierig hinsichtlich der Verträglichkeit mit Anzeigeeinrichtungen, die sonst in der Lage sind, die Ergebnisse eines Abtastvorgangs darzustellen. Darüber hinaus verlangten bei Verwendung derartiger Anzeigevorrichtungen die Vorrichtungen selbst eine erneute Interpretation infolge des. inflexiblen, "nicht linearen" Ausgangs derartiger Vorrichtungen.

Einige bekannte Vorrichtungen verlangten Retroreflektoren und haben daher große Schwierigkeiten bei der Bestimmung reflektierender Gegenstände,

Die bekannten Einrichtungen sind allzu oft abhängig von weniger fortschrittlichen optischen Techniken, wie beispielsweise der oben erwähnten Vorrichtung nach Rosen, in der Parabolspiegel

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aufgrund ihrer Eigenart selbst Parameter erheblicher Größe verlangen. Außerdem sind erhebliche Schwierigkeiten aufgetreten bei der Erweiterung der Fähigkeiten bekannter Vorrichtungen über eine oder zwei Dimensionen hinaus, und es sind - wenn überhaupt nur wenige Vorrichtungen in der Lage gewesen, die Lage oder andere Parameter eines Gegenstandes innerhalb eines dreidimensionalen "Korridors" oder auf drei oder mehr in zwei Dimensionen angeordneten Koordinatenachsen effektiv aufzulösen. Darüber hinaus kraakten die bekannten Vorrichtungen an der begrenzten räumlichen Auflösung und langsamen Abtastraten und daher an einer begrenzten zeitlichen Auflösung.

Die Erfindungsaufgäbe besteht daher in der Schaffung einer im wesentlichen nicht kostspieligen optischen Lagebestimmungsvorrichtung, die ein Mindestmaß an Komponenten verlangt, sehr kompakt und von leichtem Gewicht und demzufolge leicht und in erheblichen .Volumen herstellbar ist.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht in der Schaffung einer derartigen Lagebestimmungseinrichtung mit erheblichen räumlichen und zeitlichen Auflösefähigkeiten, die so ausgelegt ist, daß sie Parameter eines in ihrem Lagebereich oder "Fenster'¹ festgestellten Gegenstandes schnell und genau offenbaren kann»

Außerdem ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Lage, die Lage und andere Parameter üblicher unbehandeiter Gegenstände wie Finger, Federn oder Bleistifte zu offenbaren.

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Außerdem erstrebt die Erfindung die Schaffung einer solchen optischen Lagebestimmungsvorrichtung, die verträglich ist mit einer Vielzahl von Ausgangsanzeigen und die Lagebestimmungsinformation entweder zur Analyse durch einen Benutzer oder zur weiteren Einführung in andere Systeme in einer wünschenswerten Form offenbaren kann, um komplexe Umrechnungen zu vermeiden, beispielsweise in linearer · Form, um die Notwendigkeit trigonometrischer Umrechnungsprogramme zu vermeiden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat u.a. den Vorteil, eine leistungsfähige genaue und dabei nicht kostspielige Lagebestimmungs-Vorrichtung zu sein, die aufgrund ihrer Konstruktion selbst anwendbar ist auf unzähligen Anwendungsgebieten von der Computereingangsinformation (als brauchbare Alternative zu Lichtschreibern und Tastaturen) zu Spielzeug, automatischen industriellen Maschinensteuerungen und jeglichen anderen Anwendungsarten, wie beispielsweise Menüauswahl, wo eine beschleunigte automatische Bestimmung der Gegenstandsparameter wie Ort, Größe und selbst Geschwindigkeit erforderlich ist.

Ein ähnlicher Vorzug der Erfindung besteht darin, daß sie anpaßbar ist an die Analyse eines dreidimensionalen "Korridors" sowie der Lage und anderer Parameter eines Gegenstandes innerhalb dieses dreidimensionalen Raumes durch verschiedene"unterschiedliche Konstruktionen wie Stapeln verschiedener zweidimensionaler Einheiten und/oder Zuhilfenahme einer Strahlungsenergieintensitatsanalyse in einer einzigen zweidimensionalen Einheit, die in der

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Lage ist, eine dritte Dimension eines Gegenstandes innerhalb ihres Lagebereichfensters zu offenbaren. Eine noch andere Ausführungsform verwendet dreidimensionale Verteiler, Kollektroren und selekt· tive Sichttaster.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nur ein Minimum an Licht- oder StrahlungsenergiesendequeIlen und Fotodetektjorvorrichtungen benotigt wird, infolge der Verwendung einer einzigen Strahlungsenergiequelie mit einem neuartigen umlaufenden selektiven Sichttaster sowie zugehörigem Detektor, die in Kombination mit neuartigen elektronischen Schaltkreiseinrichtungen und einem Mindestmaß an elektronischen Komponenten genau und schnell die oben beschriebene Parameterinformation offenbaren.

Ein noch- weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Fähigkeit der Umwandlung komplexer Bewegungen wie derjenigen in Beilegung befindlicher menschlicher Finger in Zeitveränderungssignale, um eine Person in die Lage zu versetzen^ auf diese Weise große Mengen komplexer Information auf Maschinen oder andere Personen zu übertragen.

Ein weiteres Merkmal besteht in dem Ersatz von Schaltern»

Ein weiteres besonderes Merkmal besteht in der Schaffung eines verbesserten umlaufenden Abtasters, der in sich für einen Betrieb bei hoher Geschwindigkeit abgeglichen ist und

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die Verwendung stationärer Detektoren gestattet, um die Notwendigkeit von Schleifringverbindern auszuschließen.

Außerdem ermöglichst die Erfindung eine optische Abtastung längs einer linearen Achse unter Verwendung eines einfachen umlaufenden Abtasters, bei welchem eine nicht sinusförmige . lineare Abtastung entsteht und gleichmäßig bemessene Zunahmen in der linearen Verschiebung längs der linearen Achse gleichmäßig bemessenen Zunahmen der Winkelverschiebung des Abtasters entsprechen. i .

Dieses und weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung gehen aus der vorliegenden Beschreibung hervor.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine verbesserte optische Lagebestiitimungsvorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Gegen-

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Standes innerhalb eines Lagebereichs oder "Fensters" auf einer oder mehreren Koordinatenachsen, die in einer oder mehreren Dimensionen angeordnet sind, sowie zur Bestimmung noch anderer meßbarer Parameter eines so festgestellten Gegenstandes wie seiner Größe, seiner Opazität, seiner Zusammensetzung oder seines Geschwindigkeitsvektors,

Die Vorrichtung enthält Strahlungsenergie-Sendeeinrichtungen sowie eine Anzahl Verteilereinrichtungen, die mit dem Strahlungsenergies.ender zusammenarbeiten und -die gesendete Strahlungsenergie von einem Punkt längs einem Abschnitt dieses Bereichs über den Lagebereich verteilen. Eine oder mehrere integrierte Kollektoreinrichtungen entsprechen den Verteilereinrichtungen und sind auf einem zweiten Abschnitt des Lagebereichs entlang in Stellung gebracht, im wesentlichen gegenüber dem ersten Abschnitt, um mit den Verteilereinrichtungen zusammenzuarbeiten. Die integrierten Kollektoreinrichtungen empfangen die Strahlungsenergie, welche mit Erfolg den Lagebereich überquert, sowie Anzeigen hinsichtlich darin aufgetretener Veränderungen, und übertragen diese auf die Detektoreinrichtungen, die vorzugsweise an einer einzigen Stelle angeordnet sind, auf die die übertragene Strahlungsenergie konvergiert. Die Vorrichtung enthält ferner Einrichtungen zur selektiven Betrachtung lage«· koordinatenbezogener Abschnitte der durch die Verteilereinrichtung verteilten Strahlungsenergie, um Eigenschaften der Strahlungsenergie zu entdecken und zu offenbaren, die infolge der Feststellung des Gegenstandes an dieser Lagekoordinate innerhalb des Lagebereichs verändert wurden, um wiederum die Lage des Gegenstandes

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innerhalb des Lagebereichs sowie andere Parameter des Gegenstandes zu bestimmen. ·

Die Verteilereinrichtungen, Kollektoreinrichtungen und die selektiven Anzeigeeinrichtungen stellen in Zusammenarbeit sicher, daß in einem gegebenen Augenblick im wesentlichen die gesamte Strahlung, welche den Detektor erreicht, in Abwesenheit von Gegenständen in dem Lagebereich diesen Lagebereich in einem Bereich von etwa einer einzigen Lagekoordinate überquert, welcher wenigstens so klein ist wie der kleinste zu bestimmende Gegenstand.

Demgemäß verteilt die Vorrichtung gemäß der Erfindung Strahlungsenergie von einer Quelle in einen Bereich in geordneter Form, sammelt und überträgt diejenige Energie, welche diesen Bereich überquert, auf einen Detektor und betrachtet selektiv lagekoordinatenbezogene Abschnitte der Strahlungsenergie - alles zum Zwecke der Ableitung der Lage und/oder anderer Parameter eines oder mehrerer optischer Gegenstände innerhalb dieses Bereichs aufgrund von Veränderungen der diesen Bereich überquerenden Strahlungsenergie.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Vorrichtung einen umschließenden Gehäusekörper, in welchem die

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Strahlungssendeeinrichtung oder die Quelle der Strahlungsenergie, die Verteilereinrichtung, die integrierte Kollektoreinrichtung, die selektive Sichteinrichtung, sowie die Detektoreinrichtung zum Betrieb in ihren Stellungen gehaltert und abgedichtet sind. In dieser Ausführungsform ist der Lagebereich als ein im wesentlichen geöffneter Bereich beschrieben, der vom Gehäusekörper eingeschlossen ist, um ein im wesentlichen ringförmiges Gehäuseelement zu bilden.

Die Vorrichtung ist in der Lage, als eine Lagebestimmungsvorrichtung auf einer oder mehreren Koordinatenachsen in ein bis drei Dimensionen zu arbeiten. Die Ausführungsform der Vorrichtung, die in der Lage ist, die Lage eines Gegenstandes in einer Dimension zu bestimmen, enthält je eine Strahlungsenergie-Sendeeinrichtung, eine Verteilereinrichtung, eine integrierte Kollektoreinrichtung und eine selektive Sichteinrichtung sowie eine Detektoreinrichtung.

In der Ausführungsform, die in der Lage ist, die Lage eines Gegenstands auf zwei Koordinatenachsen in zwei Dimensionen zu bestimmen, enthält die Vorrichtung vorzugsweise zwei im wesentlichen getrennte Verteiler und Kollektoreinrichtungen, die jeweils miteinander fluchten. Die miteinander zusammenwirkenden Verteilereinrichtungen und zugeordneten Kollektoreinrichtungen sind vorzugsweise parallel zueinander, wobei die zwei Sätze im rechten Winkel zueinander angeordnet sind, um einen Satz rechtwinkliger oder kartesischer Achsen zu bilden, obwohl auch andere

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Ausrichtungen möglich sind. Das Messen der Intensität der empfangenen Strahlungsenergie, die auf die Detektoreinrichtung übertragen wird, kann ferner zur Offenbarung von Informationen, beispielsweise mit Bezug auf die Höhe eines Gegenstandes benutzt werden, um so die Information in drei Dimensionen zu beschreiben, während die Verteiler-, Kollektor- und selektiven Sichteinrichtungen auf nur zwei Dimensionen verwendet werden.

Wahlweise wird ferner eine Ausführungsform der Vorrichtung ins Auge gefaßt zur Offenbarung und Abtastung von Gegenständen in einem dreidimensionalen Lagebereich durch Verwendung von "gestapelten" (stacked) zweidimensionalen Lagebestimmungsvorrichtungen, um die Vorrichtung mit Lagebestimmungsfähigkeiten auf einer dritten Koordinatenachse innerhalb eines dreidimensionalen räumlichen "Korridors" (corridor) auszustatten.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die von der Strahlungsenergie-Sendevorrichtung ausgesendete Strahlungsenergie unpolarisiertes elektromagnetisches Licht, und die Sendevorrichtung enthält eine Weißglutlampe.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Strahlungsenergie-Sendeeinrichtung mit einem umlaufenden Projektor verbunden, welcher einen Lichtstrahl nacheinander auf den Verteiler jeder entsprechenden Achse überträgt. Die Verteiler veranlassen den

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-Lichtstrahl, schmale benachbarte und vorzugsweise parallele Segmente des Lagebereichs zu überqueren, und zwar zunächst auf einer Achse, und dann zu wiederholten Malen auf der anderen Achse. Diese Abtaststrahlen werden von den Kollektoren empfangen und von diesen zu einem Detektor gelenkt. Der Detektor enthält vorzugsweise ein einfaches fotosensitives Element, auf das alle Strahlen schließlich konvergiert werden, oder wahlweise eine geringe Anzahl einzelner Detektoren, die in der Nähe des Konvergenzpunktes in einer Gruppe zusammengefaßt sind. Die Detektorzellen arbeiten mit einer Signalverarbeitungseinrichtung zusammen, welche feststellt, ob und in welchem Ausmaße der Taststrahl zu einem beliebigen Zeitpunkt blockiert ist, aufgrund welcher Information die Lage und Größe eines Gegenstandes innerhalb des Lagebereichs bestimmt werden kann. Die Strahlungssendeeinrichtung kann vorzugsweise ein Laser enthalten oder geeignete Säulen bildende optische Einrichtungen in Verbindung mit einer Lichtquelle.

In-einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält die Strahlungsenergiequelle eine Anzahl einzelner Lichtquellen, wie beispielsweise Licht oder Infrarotlicht aussendende Dioden, die mit Abstand auf einem ersten Abschnitt des Lagebereichs angeordnet sind, um ferner gleichzeitig die Verteilereinrichtung mit zu umfassen. In dieser besonderen Ausführungsform besteht jede der Anzahl Lichtquellen vorzugsweise aus einer Licht aussendenden Diode, die hinter einer Reihe Ablenkplatten und/oder anderer

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optischer Elemente angeordnet ist, um einen Satz im wesentlichen paralleler Strahlenzu ergeben, welche den Lagebereich überqueren. Hiermit sind jeweils Kollektoreinrichtungen ausgerichtet. Ferner kann der. Detektor in dieser Ausführungsform ein oder zwei fotosensitive Elemente enthalten, die zum Empfang der übertrage nen Energie mit der Kollektoreinrichtung zusammenarbeiten. Eine Abtastung des Sichtbereichs zur wahlweisen Betrachtung von Abschnitten des Bereichs kann durchgeführt werden durch Pulsieren jeder der Licht aussendenden Dioden in einer Reihenfolge. Wahlweise kann der im folgenden beschriebene Abtaster-Detektor benutzt werden, wobei die LEDs (Licht aussendenden Elektroden) entweder kontinuierlich erleuchtet sind oder synchron mit dem Abtaster-Detektor erleuchtet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Strahlungsenergiesendeeinrichtung eine im wesentlichen stationäre kontinuierliche Lichtquelle und kann ferner eine Anzahl Platten zur Aufnahme und Absorption der Strahlung enthalten, die auf andere Stellen als. diejenigen längs den entsprechenden Verteilereinrichtungen gerichtet ist. In dieser besonderen Ausführungsform -ist die Detektoreinrichtung mit selektiven Sichtvorrichtungen verbunden, welche einen umlaufenden Abtaster enthalten, um Teile der ununterbrochenen Strahlungsenergie, die gleichzeitig über den Lagebereich verteilt wird, selektiv zu analysieren. Der Abtaster und der Detektor empfangen die

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Strahlungsenergie entweder in ihrer direkten oder abgewandelten Form und erzeugen in Antwort darauf ein elektrisches Ausgangssignal proportional zu der Menge der gemessenen Strahlungsenergie, wobei die Strahlungsenergie durch einen Gegenstand _s welcher die über den Lagebereich verteilte Strahlungsenergie blockiert, in einem differenzierbaren und meßbaren Ausmaß abgewandelt wird.

In dieser bevorzugten Ausführungsform können der Abtaster und der ihmzugeordnete Detektor ferner Platteneinrichtungen zur Absorption der Strahlungsenergie enthalten, die nicht von dem entsprechenden integrierten Kollektor auf den Detektor übertragen wurde. Der Abtaster und Detektor selbst enthalten einen Motor, der zum Drehen eines optischen Elements wirksam angeschlossen ist. Eine geschlitzte Blende ist wirksam mit dem optischen Element verbunden und dreht sich gleichzeitig mit ihm, wodurch es einen dimensionierten Schlitz erzeugt, der den "Abschnitt" der übertragenen Strahlungsenergie beschreibt, der in einem bestimmten Augenblick während des Umlaufs des Abtaster-Detektors festgestellt wurde. Der Abtaster-Detektor enthält vorzugsweise ein einziges Fotodetektorelement, das wirksam mit dem optischen Element und der geschlitzten Blende in Fluchtlage angeordnet ist. . -

Die Strahlungsenergie wird somit von dem entsprechenden integrierten Kollektor übertragen, tritt in das optische Element

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ein, wird durch die geschlitzte Blende reflektiert und fokussiert und fällt auf die Oberfläche des Fotodetektorelements auf. Das umlaufende optische Element und die Blende gestatten dem Abtastereiiibau ein Abtasten quer über eine Koordinatenachse des Lagebereichs Punkt für Punkt und wiederum quer über die verbleibenden Koordinatenachsen des Lagebereichs. Indem das optische Element veranlaßt wird, sich zu drehen und die Abtastfunktion auszuführen, kann der Fotodetektor selbst stationär gestaltet werden durch Lagerung desselben im wesentlichen gleichachsig mit dem optischen Element. Die Brechungs- und Reflexionseigenschaften des optischen Elements projizieren dann das von dem betreffenden Strahlungsbereich empfangene Licht, welcher augenblicklich in Fluchtlage mit dem optischen Element ist, axial auf den festen Detektor. Der Detektor ist vorzugsweise ein Fototrans is-tor, obwohl jeder beliebige fotoelektrische Wandler Verwendung finden kann.

Das umlaufende optische Element kann einen optischen Brechungsbereich enthalten, der eine diagonale Schnittebene enthält. Die Reflexion kann resultieren aus den verschiedenen Brechungsindexen des Materials des Bereichs (vorzugsweise acryiisch) das selbst oder auf seiner Oberfläche versilbert sein kann. Die geschlitzte Blende ist in axialer optischer Fluchtlage zwischen dem optischen Bereich und dem Detektorelement gelagert.

Allgemeiner gesagt, kann das optische Element ein biradiales

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Ellipsoid sein mit einem waagerechten Radius und einer Schlitzbreite, die zur Erstellung der Sichtbreite zusammenarbeiten, während der senkrechte Radius und die .Schlitzhöhe zur Erstellung der Sichthöhe zusammenarbeiten.

Es können in Verbindung mit der Strahlungsenergiesendeeinrichtung der soeben beschriebenen Ausführungsform Blockierungseinrichtungen verwendet werden, um die Strahlung abzufangen und zu absorbieren, die auf andere Stellen als diejenigen längs dem Verteiler gerichtet ist.. Ebenso können äquivalente Blockierungseinrichtungen oder Platten wie im vorhergehenden beschrieben, bei dem Abtaster-Detektor verwendet werden, und zwar für den dreifachen Zweck des Ausschließens des Empfangs unbeabsichtigter Streustrahlung durch den Abtaster,, der Bildung eines Lagebezugsrahmens, wodurch verschiedene Eingänge von verschiedenen Kollektoren abgesondert und analysiert werden können, um die Dimensionsparameter eines Gegenstandes innerhalb des Lagerbereichs zu bestimmen, sowie der Bildung eines Schwarzpegelbezugswertes. · ·

Das optische Element kann durch einen Elektromotor veranlaßt werden, sich zu drehen und eine Abtastung durchzuführen. Der Motor kann über elektrische Schalteinrichtungen mit der Strahlungsenergiesendee inr ichtung gekoppelt sein, gemeinsam mit dem Detektorelement und Verstärkereinrichtungen. In einer Ausführungsform ist ein Kondensator in Parallelschaltung mit dem Motor

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verbunden, um das Kommutatorgeräusch zu vermindern. Es können Widerstände benutzt werden, um die Antriebsspannung zu reduzieren und wiederum eine wünschenswerte Umlaufgeschwindigkeit in dem Motor zu erzeugen. Es ist zu beachten, daß die zeitliche Auflösung in umgekehrter Beziehung zu der Umlaufgeschwindigkeit steht. Außerdem können bekannte Steuerschaltungen verwendet werden, um die Umlaufgeschwindigkeit des Motors weiter zu steuern und zu stabilisieren.

Eine weitere Ausführungsform des Abtaster-Detektors verwendet einen elektronischen optischen Abtaster in Verbindung mit einem oder mehreren Fotodetektoren. Es kann beispielsweise eine Flüssigkristallbandübertragungsfilterblende benutzt werden, bestehend aus einer Anzahl einzelner Flüssigkristallelemente, die einander benachbart als "Bänder" (stripes) angeordnet sind. Bei Einsatz in den Weg der konvergierenden Lichtstrahlen können die betreffenden Strahlen, denen es gestattet ist, den Detektor zu erreichen, dadurch gesteuert werden, daß man das in dem optischen Weg eines bestimmten Strahls angeordnete."Band" transparent macht. In ähnlicher Weise kann Licht von unerwünschten Stellen blockiert werden, indem man die entsprechenden "Bänder" opak macht. Wenn nur ein Band oder einige benachbarte Bänder zu einem gegebenen Zeitpunkt transparent sind, dann sichtet der Detektor selektiv nur Licht, welches von dem entsprechenden begrenzten Abschnitt des Lagebereichs empfangen wird. Indem jedes folgende Band veranlaßt wird, für eine kurze

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Zeitspanne transparent zu werden, wahrend alle anderen opak
sind, entsteht eine "Abtastung" (scan) des Lagebereichs.

Obwohl derartige elektronische Jalousien an jedem beliebigen Ort in dem Weg des Lichtes angeordnet werden können, wird in einer bevorzugten Ausführungsform das Bandfilter in der Nähe des Detektors angeordnet, so daß die Dimensionen des Filters infolge der Konvergenz der Lichtstrahlen reduziert werden können.

Obwohl der elektrische Abtaster in Verbindung mit dem diskutierten Detektor benutzt werden könnte durch Synchronisieren der beiden, ist es nicht erforderlich, ein rotierendes optisches Element zu verwenden. Statt dessen können Positionsdaten direkt von der Kenntnis abgeleitet werden, welches Band entsprechend einem gegebenen Ausgang klar war. Daher entsteht
eine vollständig elektronische Gestaltung, die in idealer
Weise geeignet ist für einen direkten digitalen Ausgang= Dies vermeidet ebenso die mechanischen Elemente des umlaufenden Abtasters .

Da bei der Ausführungsform des Abtaster in Gestalt der Flüs™ sigkristallbandblende das optische Element nicht umzulaufen
braucht, können zum Sammeln der empfangenen Lichtstrahlen und zur Übertragung derselben auf .den Detektor wahlweise mögliche Verfahren zur Anwendung kommen. Obwohl man das Licht einfach

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auf den Detektor selbst konvergieren lassen kann, verwendet eine bevorzugte Ausführungsform ein brechendes und reflektives optisches Element, bestehend aus einer klaren Kugel, aus der ein konisch geformter Abschnitt zur Bildung eines kegelförmigen Reflektors entfernt ist. Der Detektor wird dann über dem Element auf seiner Längsachse gelagert, so daß er das Licht empfängt, welches aus jeder beliebigen radialen Richtung auf das optische Element auftrifft. Wahlweise können andere brechende und/oder reflektierende in der Technik bekannte Konzentratoren verwendet werden.

In dem Abtaster-Detektor kann ein Verstärker wirksam an das Detektorelement angeschlossen sein. Der Verstärker spricht auf den Ausgang des Detektorelements an. In einer Ausführungsform, in welcher eine umgekehrt beaufschlagte Fotodiode als Detektor verwendet wird, enthält der Verstärker selbst eine erste Spannungsverstärkereinrichtung zur Umwandlung des variablen Stroms der fotoempfindlichen Diode in ein resultierendes variables Spannungssignal. Geräuschminderungseinrichtungen können ebenso eingeführt werden. Eine zweite Spännungsverstärkungseinheit ist kapazitiv mit der ersten Spannungsver- . Stärkungseinheit gekoppelt. In einer Ausführungsform ist diese zweite Spannungsverstärkungseinrichtung ferner mit einem Gleichstromrücksteller und einem Schmitt'schen Trigger verbunden, um das entstehende Signal auf das Digitalbit 1 zu guantisieren. Für diejenige Ausführungsform der Erfindung, in welcher die

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Intensität des Signals gemessen wird, wird das Schmitt'sehe Trigger durch einen Pufferverstärker mit finiter Verstärkung ersetzt, so daß das Ausgangssignal ein analoges Signal ist, welches zu der Intensität des auf den Detektor auftreffenden Lichtes in Beziehung steht.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Abtaster-Detektor über eine Signalverarbeitungseinrichtung mit einer visuellen Displayeinrichtung zur visuellen Interpretation der von ihm abgetasteten und aufgespürten Strahlungsenergie, gekoppelt werden. Beispielsweise kann die Ausgangswellenform mittels eines Oszilloskops dargestellt werden, welches zweckmäßig an demselben Punkt jeder der aufeinanderfolgenden Abtastungen ausgelöst wird. Es können somit Messungen von Wellenformen durchgeführt und dargestellt werden, um den Ort, die Größe sowie andere Parameter eines interferierenden Gegenstandes zu bestimmen. Wahlweise kann ein Fernsehmonitor benutzt werden, um einen Ausgang in Abhängigkeit von dem Vorhandensein und dem Ort eines Gegenstandes auszuweisen. Natürlich wäre ein geeignetes Interface erforderlich, um das geeignete Erregungssignal für den Fernsehmonitor von dem Ausgang der Lagevorrichtung selbst abzuleiten.

Es ist zu beachten, daß die Vorrichtung zur Feststellung der Lage beispielsweise direkt an einem Fernsehmonitor gelagert werden kann, so daß ein Bedienungsmann, der den Fernsehschirm

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berührt, gleichzeitig einen Ausgang von der Lagebestimmungseinrichtung entsprechend der Lage des Fingers oder des Stylus erzeugt. Auf diese Weise kann eine wechselwirksame Dateneingangs- und Displayvorrichtung zur Verwendung beispielsweise bei Computern geschaffen werden.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung enthält die Erfindung ferner Strahlungsenergiefiltereinrichtungen, welche zwischen der Verteilereinrichtung und dem Kollektor eingeschaltet sind, um im wesentlichen die gesamte Strahlungsenergie zu entfernen, die nicht die von dem Filter durchgelassenen Wellenlängen hat, um so sowohl die innere als auch die äußere Streustrahlung zu vermindern. Das Filter dient außerdem zur Abdichtung des Ein-. Schlusses und zum Schutz der eingeschlossenen Bestandteile gegenüber Abfall und Staub. In einer solchen Ausführungsform enthält die Filtereinrichtung ein Infrarotdurchgangsfilter, das zwischen dem Lagebereich und der Lagebestimmungsvorrichtung eingeschaltet ist.

Vorzugsweise ist die Verteilereinrichtung in der Lage, Strahlungsenergie an Punkten vor und hinter ihrem entsprechenden Abschnitt in dem Lagebereich zu verteilen, um einen Anfangsund Endweg der Strahlungsenergie zu beschreiben, der nicht von Gegenständen verändert oder unterbrochen werden kann, wo immer in dem Lagebereich sie sich auch befinden mögen. Dies wiederum beschreibt Bezugspunkte zur Erleichterung der Analyse

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aufgespürter Strahlungsenergie quer über jenem Abschnitt des Bereichs, der von einem festgestellten Gegenstand unterbrochen werden kann. Es kann auch zur Verhinderung einer Verwechslung dienen, indem, die Unterscheidung zwischen einem festgestellten Gegenstand an den äußersten Enden des Lagebereichs und den dem Abtaster-Detektor zugeordneten Platten erleichtert wird. Schließlich kann das ununterbrochene Signal als ein Testsignal dienen, wenn Intensitätsdaten zur Bestimmung der Eindringtiefe benutzt werden sollen, um eine automatische Steuerung der Verstärkung und einen Ausgleich für Abweichungen in der Intensität der abgestrahlten gegenüber der empfangenen Energie sowie anderen gegebenen variablen Parametern zu ermöglichen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält ferner die Verteilereinrichtung einen gestuften Staffelspiegel zur Aufnahme von Strahlung von der Strahlungsenergiesendevorrichtung und wiederum zur Verteilung derselben quer über den Lagebereich. In ähnlicher Weise benutzt die bevorzugte Ausführungsform der integrierten Kollektoreinrichtung einen äquivalenten gestuften Staffelspiegel zur Aufnahme der Strahlungsenergie, die über den Lagebereich verteilt ist, sowie zur anschließenden Übertragung derselben auf eine Einpunktstelle, an welcher die Detektoreinrichtung angeordnet ist.

Die Konstruktion des Verteilers oder Kollektors, wer immer dem umlaufenden Taster am nächsten benachbart ist, stellt die funktio-

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nelle Beziehung zwischen der Lagekoordinate und dem Umlaufwinkel des Tasters her. Insbesondere kann der Verteiler oder Kollektor (wer immer die funktionelle Beziehung steuert) für eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen der Lagekoordinate und dem Tasterumlaufwinkel ausgelegt sein. Die gestufte Staffelanordnung eignet sich besonders gut für die Errichtung einer Vielzahl willkürlicher funktioneller Beziehungen, da sie eine unabhängige Örtliche Spezifikation sowohl der Spiegelstellung als auch der Spiegelneigung (Reflexionswinkel) gestattet. Beispielsweise verwendet eine bevorzugte Ausführungsform eine gestufte Staffelanordnung mit 29 Facetten als Kollektor, was eine lineare Beziehung zwischen Lagekoordinaten und Umlauftastwinkeln ergibt, während die Lichtintensität im wesentlichen konstant gehalten wird. In der Ausführungsform mit 29 Facetten sind die Facettenspitzen 0,2 Zoll voneinander auf Abstand gehalten, und die Tiefen der Facetten bewegen sich auf einer Krümmungslinie zwischen einer Tiefe von 1,617 Zoll und 0,171 Zoll.

Die Konstruktion sowohl des Verteilers als auch des Kollektors errichtet die funktioneile Beziehung zwischen der relativen Intensität der übertragenen Strahlung in Abwesenheit von Gegenständen und der Lagebestimmungskoordinate. Es ist insbesondere möglich, den Verteiler und Kollektor als ein System genommen zu konstruieren, um eine gewünschte Beziehung zwischen der relativen Intensität und der Lagebestimmungskoordinate festzulegen. Die gestufte Staffelanordnung eignet sich wiederum besonders gut

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für die Errichtung einer derartigen Beziehung, da die verschiedenen reflektierenden Facetten unterschiedliche effektive Reflexionsbereiche haben können. Die effektive Reflexionsfläche ist diejenige Fläche, die in der gewünschten Ebene liegt und nicht von anderen Teilen der Staffelanordnung überschattet oder behindert wird und daher bei der Übertragung von Strahlung zu oder von dem Lagebereich wirksam ist. Die Breite des größten Schattens muß geringer sein als die Breite des kleinsten zu bestimmenden Gegenstandes. Die gestufte Spiegelanordnung kann so geneigt werden, daß sie Schatten im wesentlichen ausschließt, wobei die Facetten Parallelogramme werden.

Für größere Lagebereiche können die einzelnen Facetten der gestuften Staffelspiegelanordnungen fokussierende Oberflächen sein, die so geformt sind, daß sie die Strahlenübertragung maximieren und ein Fokussieren vorsehen.

In wahlweise möglichen Ausführungsformen sind sowohl der Verteiler als auch der Kollektor nicht gestufte reflektierende Oberflächen, wo beispielsweise sowohl der Kollektor als auch der Verteiler Parabolschnitte sind, obwohl hiermit Schwierigkeiten sowohl hinsichtlich der Größe als auch der Kosten verbunden sein können.

In anderen wahlweise möglichen Ausführungsformen sind sowohl der Verteiler und/oder der Kollektor brechende Einrichtungen

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oder eine Kombination von reflektierenden und brechenden Einrichtungen. Linsen oder Prismen wurden beispielsweise brechende Einrichtungen sein, während für eine Kombination reflektierender und brechender Einrichtungen ein Beispiel gegeben ware durch eine gestufte Staffelstruktur aus transparentem optischem Material, welches auf seiner Rückseite einen reflektierenden Überzug aufweist, in welchem das Licht sowohl gebrochen als auch reflektiert wird.

In der Ausführungsform des 'gestuften Staffelspiegels mit 18 Facetten besteht ein geringerer Raumbedarf -infolge einer dünneren Konstruktion, dem weniger konstante Lichtintensitätseigenschaften sowie die Notwendigkeit einer trigonometrischen Umwandlungsprogrammierung infolge ihrer nichtlinearen Beziehung zwischen.Koordinate und Abtastwirikel gegenüberstehen. Die Spitzen dieser Ausführungsform mit 18 Facetten sind um 0,375 Zoll beabstandet und haben Tiefen in Form einer Krümmungslinie zwischen 1,392.ZoIl und 0,815 Zoll.

Es zeigen;

Fig. 1 der Zeichnung ist eine Draufsicht von oben auf eine bevorzugte Ausführungsform der Abtastvorrichtung, in welcher der Abtaster-Detektor zusammen mit den gestuften Staffelkollektoren und Verteilern zur Feststellung eines Gegenstandes in einem zweidimensionalen Lagebereich benutzt wird,

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Fig. 2 eine Perspektive Draufsicht auf die Abtaster-Detektorvorrichtung der Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht von oben auf das optische Element des Abtasterdetektors,

Fig. 4 eine Seitenansicht des optischen Elements der Fig. 3,

Fig. 5 ein Schaltschema der in der Abtastvorrichtung nach
Fig. 1 verwendeten Komponenten.,

Fig. 6 ein Schaltschema der Verstärkerschaltung nach Fig. 5,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Ausgangsdisplays,

bei welchem der Lagebereich leer oder unbehindert ist,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Ausgangsdisplays, bei welchem innerhalb des Lagebereichs ein Gegenstand festgestellt wird,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Ausgangsdisplays, welches das Ausgangssignal vor Einführung des Gleichstromrückstellabschnitts des Schaltkreises zeigt,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Ausgangsdisplaysnach Verwendung des Gleichstromrückstellabschnxtts des Schaltkreises,

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Fig. 11 eine Draufsicht von oben auf eine Ausführungsform der gestuften Staffelspiegelanordnung,

Fig. 12 eine zweite Ausführungsform der gestuften Staffelspiegel anordnung,

Fig. 13 eine Draufsicht von oben auf eine wahlweise mögliche optische Abtastvorrichtung, in welcher integrierte Kollektoreinrichtungen zusammen mit einer Vielzahl von Lichtsendequellen verwendet werden, die gleichzeitig als Verteilereinrichtungen dienen,

Fig. 14 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der optischen Lagefeststel!vorrichtung bei Verwendung in Verbindung mit einem Fern-sehmonitor als Dateneingabevorrichtung,

Fig. 15 zeigt die Verwendung eines Fernsehmonitors zur Darstellung von Positionsdaten, die von der Lagefeststellvorrichtung abgenommen wurden,

Fig. 16 die Verwendung eines Oszilloskops zur Darstellung der Ausgangswellenform der optischen Stellungsfeststellvorrichtung,

Fig. 17 ein Schaltschema des Extraktionsschaltkreises des Synchronisierungssignals nach Fig. 16,

Fig. 18 einen bis zu verschiedenen Tiefen in dem Detektorbereich der Vorrichtung eingesetzten opaken Gegenstand,

Fig„ 19 eine schematische Darstellung eines Ausgangsdisplays für verschiedene Eindringtiefen nach Fig, 18,

Fig_o 20 ein Schaltschema einer wahlweise möglichen Ausführungs- : form eines Abschnitts des Verstärkerschaltkreises nach Fig. 6,

Fig„ 21 eine Seitenansicht zur Darstellung der Wirkung eines opaken Gegenstandes beim Eintritt in den durch nach drei verschiedenen Neigungswinkeln orientierte Spiegele lemente begrenzten Raum,

Fig„ 22 eine Draufsicht von oben auf eine andere Ausführungs-.form der Abtastvorrichtung unter Verwendung von Flüssigkristallbandblendenabtastern in Verbindung mit dem optischen Detektor,

Fig. 23 eine Seitenansicht einer wahlweise möglichen Ausführungsform des optischen .Elements der Fig. 22,

Fig. 24 eine Teilseitenansicht der Flüssigkristallbandblende mit zugeordneter Elektronik,

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Fig. 25 eine Draufsicht von oben auf eine andere Ausführungsform der Abtastvorrichtung mit kontinuierlichen parabolischen Kollektoren und Verteilern,und

Fig. 26 eine Draufsicht von oben auf einen Teil der Abtastvorrichtung bei Darstellung der Verwendung von brechenden Elementen.

Während die vorliegende Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, werden in den Zeichnungen verschiedene spezifische Ausführungsformen gezeigt und hier ausführlich beschrieben, wobei jedoch vorausgesetzt ist, daß die vorliegende Offenbarung nur als Beispiel der Grundsätze der Erfindung anzusehen ist und nicht die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsformen begrenzen soll.

Die optische Lagebestimmungsvorrichtung 20 wird in Fig. 1 mit einer Strahlungsenergieaussendequelle 28 gezeigt, die hier in einer kontinuierlich strahlenden stationären Glühlampenbirne besteht, die Abschirmungen 27 und 29 und der Abtastdetektor 48 mit den Abschirmungen 18 und 19 sind gemeinsam in einem Gehäuse 28a untergebracht. Die Abschirmungen 27 und 29 schließen die Aussendung von Lichtstrahlen an andere Stellen als die auf den VertexIeranOrdnungen 32 und 40 entlang aus. In dieser besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Verteileranordnung 32 eine Reihe Spiegelflächen, die eine gestufte Staffelschaltung

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^: -^: 33U312

bilden, wie beispielsweise Spiegelflächen 33, 34 und 35, die in der Lage sind, die divergierenden Lichtstrahlen von der Quelle 28 in ein im wesentlichen paralleles Lichtstrahlschema quer über den Lagebereich 21 zu reflektieren. Beide Kollektoren 41 und 42 sind spezifisch so ausgelegt, daß sie den Detektortaster 48 in die Lage versetzen, sich um einen im wesentlichen äquivalenten radialen Tastwinkel zu drehen, um eine Überwachung über eine entsprechende äquivalente lineare Entfernung quer über den Lagebereich 21 auszuführen. Demgemäß gestattet, wenn sich der Detektortaster 48 dreht, ein äquivalenter Umlaufwinkel es dem Tasterdetektor, einen äquivalenten Abschnitt des Lagebereichs, "Fenster" (window) 21 zu überwachen, ungeachtet des"Weges, dem ein bestimmter Lichtstrahl bei seiner Reflektion zur Überquerung des Fensters folgt. Diese besondere Konstruktion linearisiert die Lagekoordinate des Ausgangsdisplays als eine Funktion des radialen Abtastwinkels und daher als eine Funktion der Zeit in den in Fign. 7 bis 10 gezeigten Vorrichtungen.

Auf dem Verteiler 3 2 sind Spiegelf lächert 50 und 51 vorgesehen, während auf dem Verteiler 40 Spiegelflächen 44 und 45 vorgesehen sind, um die Strahlungsenergiestrahlen quer über Bereiche außerhalb des Lagebereichs 21 zu verteilen. Die Übertragung von Licht von der Glühlampe 28 auf den Platz 44 an dem Ende A des Verteilers 40 überträgt einen Lichtstrahl längs der Kante 24 des Rotund Infrarotdurchgangsfilters 23, welcher dann im wesentlichen von der Spiegelfläche 47 gesammelt und auf den Abtaster-Detektor

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•-^:52 - .:.--'-_'^:- 33AA31

reflektiert wird. Da kein Gegenstand eine Lage außerhalb des Fensters 21 einnehmen kann, um diesen Strahl zu stören, kann ein von einem unmittelbar auf der Kante des Lagebereichs festgestellten Gegenstand erzeugtes Signal, wie in Fig. 8 dargestellt, nicht in die Darstellung des Displays der Schirme 18, 19 übergehen. Somit werden Gegenstände selbst am"Umfang des Lagebereichs 21 leicht von der Wirkung der Schirme unterschieden, wie durch den Abstand 124 in Fig. 8 gezeigt.

Die Vorrichtung 20 offenbart die besondere Ausführungsform der Abtastvorrichtung zur Feststellung und zum Messen der Parameter eines Gegenstandes in zwei Dimensionen, wobei jeweils zwei Verteiler 32 und 4 0 gegenüber den Kollektoren 41 und 42 angeordnet sind. Da die Lichtquelle! 28 eine stationäre kontinuierliche Quelle einer elektromagnetischen Strahlungsenergie ist, wird ein kontinuierliches Strahlenmuster erzeugt, wie beispielsweise durch die Strahlen 30 und 31 auf der .X-Koordinate und die Strahlen 14 und 15 dargestellt, die von dem Verteiler 42 auf den Kollektor 41 in.der Y-Koordinate verteilt werden. Demgemäß würde das Vorhandensein eines Gegenstandes wie beispielsweise des Gegenstandes 52 (in angedeuteten Linien gezeigt) den Strahlungsenergiestrahl 14 blockieren oder anderweitig verändern, während er von der Spiegelfläche 33 auf die Spiegelfläche 36 übertragen würde. Somit würde beim Umlauf des Abtasterdetektors 48 zur Betrachtung des Abschnitts der Strahlungsenergie, der sonst von der Spiegelfläche 36 reflektiert würde, das Ausgangsdisplay

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wie in Fig. 8 gezeigt den Gegenstand 52 bei einer Entfernung von Yl relativ zu dem radialen Zeitabstand von dem Schirm 18 zeigen.

Während die Anordnung von Verteilern und Kollektoren in der Ausführungsform nach Fig. 1 im wesentlichen rechteckig ist, könnte die Vorrichtung in äquivalenter Weise nicht rechteckige oder rechtwinklige Abtaststrahlenmuster verwenden. Es kommt ein Rotund Infrarotdurchgangsfilter 23 zur Verwendung, um nur die roten und infraroten Wellenlängen quer über den Lagebestimmungsbereich durchzulassen und jegliche nicht rote oder nicht infrarote Streustrahlung vom Eintritt in die Vorrichtung auszuschließen. Dies reduziert die Empfindlichkeit der Vorrichtung gegenüber unerwünschter Streustrahlung und dichtet das im wesentlichen ringwulstförmige Gehäuse ab, um den Eintritt von Verunreinigungen zu verhindern. Es können andere Strahlungsenergiefiltereinriehtungen in äquivalenter Weise benutzt werden, einschließlich eines klaren Alldurchgangsfensters (all-pass (clear) window).

Es können nichtgestufte Spiegelanordnungen verwendet werden, wie beispielsweise die in Fig. 25 gezeigten parabolischen Spiegel 282 bis 285. Jedoch können derartige Formen erheblich tiefere krummlinige Spiegelformen verlangen, die die Abmessung und die mit der Vorrichtung verbundenen Kosten erheblich vergrößern dies sind Probleme, die durch die speziell ausgelegten gestuften Staffelspiegel überwunden werden. Außerdem können anstelle der

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Verteiler 32 und 40 und/oder der Kollektoren 41 und 42 brechende Einrichtungen wie Linsen oder Linsen vom Fresneltyp oder brechende/reflektierende Einrichtungen wie ein Spiegelprisma verwendet werden, um divergierendes Licht von der Lichtquelle über Refraktion und/oder Refraktion-Reflexion in im wesentlichen parallelen Strahlen quer über das Fenster 21 oder wahlweise auf Detektoreinrichtungen zu übertragen. Fig. 26 zeigt die Verwendung von fokussierenden Linsen 290 in Verbindung mit dem Verteiler 40, wobei der reflektierte Strahl 291 durch Linsen 290 weiter zu einem fokussierten Strahl 292 gebündelt wird.

Der optische Abtaster 48 wird in Fig. 2 mit einem Motor 53 gezeigt, dessen Achse 54 über einen Ansatzkörper 55 mit dem optischen Element 56 bis 57 verbunden ist. An dem optischem Körper 56 bis 57 ist ein Sichteinengungsmittel 61 mit einem Öffnungsschlitz 62 befestigt, der die Übertragung von analysierten Licht-"Abschnitten" zum Auftreffen auf den Detektor 60 mit den elektrischen Leitungen 63 gestattet.

Der in·den Fign. 1 und 2 gezeigte Abtaster 48 läuft um zur Aufnahme von Strahlungsenergieübertragungen von Kollektoren wie. dem Kollektor 41, obwohl nur ein Teil der übertragenen Strahlen den Detektor 60 erreichen kann, wie durch den Öffnungsschlitz 62 begrenzt. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Länge der Öffnung 62 so gewählt, daß die Tiefe des von dem Detektor 60 betrachteten Bereichs 'leicht größer ist als die Dicke der reflek-

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tierenden Elemente der Kollektoren 41, 42·. Auf diese Weise werden leichte axiale Fehlausrichtungen des Abtasters 43 toleriert ohne Verringerung eines wünschenswerten Signals, jedoch bei Blockierung im wesentlichen jeglicher äußerer Strahlung.

Beim Umlauf mit konstanter Geschwindigkeit werden Reflexionen vom Kollektor 41 zunächst von dem Detektor bei seinem Umlauf in Uhrzeigerrichtung betrachtet. Es wird zunächst eine Dunkelheitsperiode entsprechend dem Lichtblockierungsschirm 19 vorgefunden. Dieser folgt eine Betrachtung der Reflektionen von der Kollektorreihe 42 durch den Abtaster, und schließlich die Abwesenheit von Licht entsprechend dem Schirm 18. Dieser Takt wird sodann fortlaufend wiederholt. Vorzugsweise sind die Schirme 18 und 19 schwarz und opak, um die unerwünschte Strahlung wirksamer zu absorbieren.,Über der umlaufenden Blende 61 wird ein Fotodetektor 60 stationär in Stellung gehalten.

Das optische Element 56 bis 57 enthält eine optisch transparente Kugel, vorzugsweise acrylisch, die in zwei Halbkugeln geschnitten ist. Die untere Halbkugel 56 wird als Ausgleich zur Erleichterung einer gleichmäßigen Drehbewegung der optischen Vorrichtung durch den Motor 53 und die Welle 54 benutzt. Die Halbkugel 57 hat eine schwarze- planare Oberfläche 57a, die vorzugsweise optisch poliert ist. Die nach außen gewendete Oberfläche der Halbkugel 57, die in Fig. 2 als Strahlungsenergiestrahlen 58 bis 60 empfangend gezeigt ist ,wirkt als eine kon-

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vergierende Linsenoberfläche. Die totale innere Brechung findet an der Oberfläche 57b infolge des nominellen Brechungsindexes des verwendeten Materials (Acryl hat einen Index von 1,5) gegenüber dem Index von 1,0 des Luftraumes statt, der durch die an der planaren Rückseite 57a befindlichen Abstandsstifte 64 und aufrechterhalten wird. Die optische Vorrichtung wird in Fig. 3 vor der Entfernung des oberen Abschnitts 68 (wie in Fig. 4 gezeigt) gezeigt, und die Fign. 3 und 4 zeigen die Konstruktion für die optische Vorrichtung mit den Abstandsstiften 64 und 65 und den Halbkugelabschnitten 56 und 57. Die Kugelabschnitte 66 und 67 sind opak. Wahlweise können sie fortgeschnitten und die so freigelegten Oberflächen dann opak gemacht werden. In der bevorzugten Ausführungsform des Abtaster-Detektors wird .Acrylit 210-0 oder Plexiglas 2423 für die Bildung des Rot- und Infrarotdurchgangsfilters 23 Benutzt, wodurch.das Innere des ringplattenförmigen ("donut-shaped") Vorrichtungseinbaus abgedichtet wird. Als das optische Element 56 bis 57 dient eine Acrylkugel von 3/4 Zoll Durchmesser, obwohl in äquivalenter Weise Glas verwendet werden kann. Die Breite des Schlitzes 62 beträgt 0,014 Zoll Bei einer Breite der vorderen "konvergierenden Linse" der Halbkugel 57 von etwa 0,3 Zoll überquert ein etwa 0,3 Zoll breiter Lichtstrahl von dem Faden der Lampe 28 (G.E. No. 194) den Lagebereich und geht durch den Schlitz 62 hindurch auf den Fotodetektor 60, der spektral mit der Strahlungsquelle 28 verträglich sein muß. In der bevorzugten Ausführungsform enthält der Fotodetektor 60 eine Silikonfotod'iode VACTEC VTS-4085H.

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In der Schaltkreisanordnung 70 der Fig. 5 ist die an +V und OV herangeführte Eingangsspannung eine Gleichstromspannung von 12 Volt bei nominell 0,35 Ampere, auf 5 % geregelt. Die Lampe 71 ist direkt an die 12 Volt angeschlossen. Der Motor 75 ist zur Geräuschminderung durch einen Kondensator 74 parallel geschaltet. Vorzugsweise sollte dieser Kondensator ein Breitband-RF-Bypass-Kondensator aus metallisiertem Polyester von beispielsweise 0,1 bis 0/01 Mikrofarad sein. Die Widerstände 72 und 73 reduzieren die 12 Volt Gleichstromspannung auf eine positive Gleichstromnennspannung von 5,7 Volt, um die erwünschte Umlaufgeschwindigkeit in dem Motor 75 zu erzeugen. Diese Geschwindigkeit ist hoch genug für die erforderliche Abtastrate, jedoch niedrig genug zur Schonung des Motors und leichten Datenverarbeitung ο Es könnte ein weiter Bereich an Umlaufgeschwindigkeiten erzeugt werden durch Benutzung eines geeigneten Gleichstrom- oder Wechselstrommotors,. bei Antrieb von einer geeigneten Gleichstrom- oder Wechselstromspannungsquelle. Bei einigen Anwendungsarten wird ein Synchronmotor bevorzugt, während bei anderen Anwendungsarten ein Schrittschaltmotor bevorzugt wird. Der erstere stellt eine konstante Abtastrate sicher, während der letztere den Lagefestste1lungsbereich quantisiert, ohne daß Softwarekalkulationen erforderlich wären. Ein geeigneter Gleichstrommotor zur Verwendung in der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1 wäre ein MABUCHI RF-51QT-12620 mit einer nominellen Drehzahl von 2400 UpM. Der Fotozellensensor 76 ist wirksam mit"einem Verstärkereinbau 77 verbunden.

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Der Verstärker 77 ist in Fig. 6 gezeigt mit fünf gesonderten Abschnitten eines CMOS 74CO4 Hex-Invertors. Der Stift 7 des 74CO4 ist mit der OV-Schiene verbunden, und der Stift 14 des 74CO4 ist mit der positiven Schiene an der Kathode der Diode verbunden und überträgt so 12 Volt minus einem Diodenabfall auf 74CO4 und legt Vcc bei etwa 11,3 Volt fest. Wahlweise enthalten die Betriebsverstärker 86, 91, 92, 99 und 100 mit geeigneten Schaltkreismodifikationen jeweils einen Verstärker von Texas Instruments TL081, einen Abschnitt von Texas Instruments TL084 oder einen National Semiconductor LM308-Verstärker. Der erste Abschnitt des Verstärkers 77 ist eine Spannungsverstärkungsstufe, wo ein Widerstand 85 von 2,2 Megohm den Eingangsstrom auf die Ausgangsspannungsverstärkung einstellt. Ein Kondensator 84 von 10 Picofarad schwächt die hohen Frequenzen ab zur Verminderung des Geräusches. Der Widerstand 85 erhält auch eine Fotodiodensperrspannung aufrecht. Der Ausgang dieser Stufe wird durch die Rücken an Rücken liegenden polarisierten Kondensatoren 87 bis 88 von 10 Mikrofarad oder wahlweise durch einen nicht polarisierten Kondensator von 10 Mikrofarad an.den Eingangswiderstand .89 der zweiten Stufe gekoppelt. Der zweite Betriebsverstärker ist an einen Rückkopplungswiderstand 90 von einem Megohm angeschlossen und erzeugt mit einem Widerstand 89 von 100 Kilohm eine nominelle Spannungsverstärkung von 10. Dieser Ausgang wird über den Kondensator 95 von 0,1 Mikrofarad an den Widerstand von 10 Kilohm, den Betriebsverstärker 92 und die Diode 97 (IN914) gekoppelt. Der Betriebsverstärker 92 und die Diode 97 bewirken

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ein Festklemmen des Signals, so daß es nicht zum Beaufschlagungspunkt des Verstärkers (nominell 1/2 Vcc) positiv gehen kann. Der Widerstand 93 von 470 Kilohm hält den Ausgang des Kondensators 95 gegen den festgeklemmten Wert. Die Elemente 92, 93, 96 und 97 bilden einen Gleichstromrücksteller. Das zurückgestellte Gleichstromsignal (wo der höchste positive Gleichstromwert 1/2 Vcc ist) wird an eine Schmitt-Triggerschaltung 98 bis 101 gekoppelt. Die Betriebsverstärker 99 und 100 werden in der Schmitt-Triggerschaltung an einen Rückkopplungswiderstand 101 von 4,7 Megohm und einen Eingangswiderstand 98 von 220 Kilohm gekoppelt. Ein Widerstand 94 von 1,5 Megohm beaufschlagt den auf den Eingang des Widerstandes 98 bezogenen Punkt der Schmitt-Triggerschaltung auf einen leicht negativen Wert der GIeichstrombasis leitung, der durch den Gleichstromrücksteller festgelegt wird. Der Widerstand 101 stellt die Hysteresis gemeinsam mit dem Widerstand 98 von 200 Kilohm ein, was ebenso die Eingangssensitivität beeinträchtigte Die zwei Widerstände 102 und 103 von 470 Ohm schützen zusammen mit den Dioden 104 und 106 (IN914) den Ausgang gegenüber statischer elektrischer Entladung oder anderen zufälligen Beanspruchungen. Ein elektrolytischer Kondensator 105 von 10 Mikrofaraddient als Eingangsspannungsfilter.

Die Diode 81 schützt gegenüber-Beschädigung infolge zufälliger Polaritätsumkehr und kann weiter als ein Gleichrichter für Ausführungsformen dienen, die eine Wechselstromeingangsspannung verwenden.

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■- 60-

In der Schaltkreisanordnung nach Fig. 6 wirkt die Diode 76 als Stromquelle, die durch Licht gesteuert wird.

Wenn im Betrieb- der Abtasterdetektor 48 nach Fig. 1 den Schirmen 18 und 19 zugewendet oder auf sie fokussiert ist, klemmt der Gleichstromrücksteller das Signal auf 1/2 Vcc. Dies ist der höchste Pluseingang zu dem Schmitt-Trigge.rabschnitt des Schaltkreises. Der Beaufschlag'ungswiderstand 94 von 1,5 Megohm bringt die Schmitt-Triggerschaltung unter dieser Bedingung auf einen reinen Pluseingang, und der Ausgang ist daher in der Nähe der +12 Volt-Schiene (maximaler Ausgang) nach Fig. 7. Wenn der Abtaster den unbehinderten Bereich bei einer Betrachtung oder Reflektion der Lampe 28 überstreicht, dann schwingt der Signalwert an der Fotodiode relativ in den negativen Bereich. Der Ausgang in der Nähe der Kondensatoren 87 und 88 geht relativ positiv,, und der Ausgang an dem .Kondensator 95 geht relativ negativ. Der Ausgang nach dem Gleichstromrücksteller schwingt daher negativ mit Bezug auf den nominellen Vcc-Wert des Rückstellers. Der reine Eingang zu der Schmitt-Triggerschaltung 98 bis 101 geht negativ mit Bezug auf den geringeren Triggerwert, und der endgültige Ausgang geht auf die Nullvoltschiene (Mindestspannungswert-Grundstellung) des Ausgangs, wie in Fig. 7 gezeigt. Sollte ein Gegenstand wie beispielsweise der Gegenstand 52 erscheinen, welcher die Strahlung für einen Teil der in Fig. 1 gezeigten Abtastung absorbiert oder blockiert, wo der Strahlungsstrahl 14 blockiert würde, dann kehrt für diesen Abschnitt der Abtastung der Ausgang des Fotodetektors auf seinen "Dunkel"-Wert zurück, der Ausgang

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33U312

von der ersten Verstärkerstufe geht relativ negativ, der Ausgang von der zweiten Verstärkerstufe geht relativ positiv/ und der Signalrücksteller kehrt zu der 1/2 Vcc-Basisleitung zurück, wie in Fig. 7 gezeigt, wobei der Ausgang in seine erste Logikstellung geht (maximale Ausgangsstellung), wie durch die Ausgänge 200, 201 in Fig. 8 gezeigt.

Demgemäß zeigt Fig. 7 der Zeichnungen die Stellungen der Schirme 18 und 19, wenn kein Gegenstand mit der Verteilung der Strahlungsenergie über den Lagebereich in Störeingriff tritt. Die Schirmabschnitte 113 und 111 in Fig. 7 sind lediglich Fortsetzungen desselben wesentlich größeren Schirmes 19, während die Signaldarstellung 112 die Logikanzeige 1 (maximale Ausgangsstellung) des kleineren Schirms 18 über dem Abtasterdetektor 48 zeigt. Die Stellung auf der X- oder Y-Koordinatenachse bei Fluchtlage eines Gegenstandes durch Veränderung des Lichteingangs zur Fotodiode 6 0 wird durch die Variable X (115) bzw. die Variable Y (114) gezeigt.

Fig« 8 zeigt eine typische Ausgangswellenform der Vorrichtung, wenn ein Gegenstand in dem Lagebereichfenster 21 angeordnet ist_y wie beispielsweise der in Fig. 1 gezeigte Gegenstand 52. Die Ausgänge 119 bis 121 mit dem logischen Wert 1 entsprechen der Lichtblockierung infolge der Schirme 18 und 19, wie oben beschrieben. Zusätzliche Ausgänge 200 und 201 mit dem Logikv/ert 1 werden als in den X-. bzw. Y-Abtastbereichen 115, 116 festgestellt gezeigt. Diese Ausgänge entsprechen der Lichtblockierung infolge

O O C /62

- 62 - ο

eines innerhalb des Lagebereichfensters 2Ϊ festgestellten Gegenstandes.

Infolge der Beziehung zwischen dem Umlaufwinkel des Abtasters und der Bereichsstellung auf den X- und Y-Koordinatenachsen ist es möglich, von der Lage und der Breite derartiger Ausgänge 200 und 201 mit dem Logikwert 1 die Lage und Größe des störenden Gegenstandes innerhalb des Lagefestste 1lungsfensters 21 abzuleiten. Insbesondere entspricht die Versetzung der ansteigenden Kante des Ausgangs 200 von dem Null--oder Anfangspunkt der X-Abtastung 115, die als Xl in Fig. 8 bezeichnet ist, der Lage des nächsten Randes des störenden Gegenstandes 52 zu dem Nullachsenpunkt des Lagebereichsfensters 21 auf der X-Achse. Daher kann aufgrund der Kenntnis der funktioneilen Beziehung zwischen dem Abtastwinkel in Grad, wie durch die Versetzung Xl dargestellt, und der entsprechenden linearen Verschiebung des Lagebereichsfensters 21 auf der X-Achse die tatsächliche Lage des Gegenstandes 5.2 bestimmt werden. In ähnlicher Weise kann die Lage des Ge*- genstandes 52 auf der Y-Achse aus der Versetzung Yl des ansteigenden Randes des Signals .201 von der Nullstellung der Y-Abtastung 114 abgeleitet werden.

Zusätzliche Information kann erlangt werden von der Ausgangswellenform entsprechend der Darstellung in Fig. 8, die sich auf die Größe des störenden Gegenstandes 52 relativ zu den X- und Y-Achsen bezieht. Insbesondere entspricht die Breite des Signals 20,

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_₆₃_ ■ _o 33ΛΑ312

in Fig. 8 als Delta X gezeigt, der Breite'des Gegenstandes 52 relativ zu der X-Achse. Ähnlich entspricht die Breite des Signals 201, Delta Y-, der Größe des Gegenstandes 52 relativ zu der Y-Achse. Daher kann aufgrund der Kenntnis der Beziehung zwischen der Winkelverschiebung, die' durch Delta X und Delta Y dargestellt istj, und der entsprechenden linearen Verschiebung auf den X- und Y-Achsen die Größe des Gegenstandes 52 bestimmt werden.

Fig. 8 zeigt ferner den Versetzungsbereich 210 zwischen der abfallenden Kante des Ausganges 119 und dem dargestellten Anfangspunkt- der X-Abtastung 115. Ähnlich wird der Versetzungsbereich zwischen dem Endpunkt der X-Abtastung 115 und der ansteigenden Kante des Signals 120 dargestellt, wobei der Versetzungsbereich 212 zwischen der abfallenden Kante des Signals 12 0 und dem Anfangspunkt der Y-Abtastung 114 liegt. Schließlich wird zwischen dem Endpunkt der Y-Abtastung 114 und dem ansteigenden Rand des Signals 121 der Versetzungsbereich 213 gezeigt.

Diese Versetzungsbereiche 210 bis 213 entsprechen nicht unterbrechbaren Lichtsignalen,.die außerhalb des Lagebereichsfensters 21 übertragen werden, beispielsweise auf dessen unmittelbarem Außenumfang von der Lichtquelle 28 zum Abtaster-Detektor 48 ο Das Vorhandensein dieser Lichtsignale führt zu einem Ausgang mit dem logischen Wert Null von fester Dauer unmittelbar vor der und unmittelbar im Anschluß an die X- und Y-Abtastung. Diese Signale.können somit benutzt werden zur Bildung einer Kalibrierung

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der Detektor- und/oder Interpretationsschaltung, um das Vorhandensein und die genaue Größe der X- und Y-Abtastungen 115, 116 zu definieren. Es ist zu beachten, daß, obwohl derartige nicht unterbrechbare; Signale für die Anfangs- und Endpunkte sowohl der. X- als auch der Y-Abtastung in der Ausführungsform vorgesehen sind, deren Ausgang durch Fig. 8 dargestellt ist, andere Ausführungsformen je nach Wunsch weniger als alle diese möglichen Kalibrierungssignale verwenden können.

Fig. 9 der Zeichnungen zeigt die relativen Spannungswerte, die in,einem typischen Ausgangssignal vor dem Betrieb des Gleichstromrückstell.abschnitts des Schaltkreises vorhanden sind. Insbesondere wird der Ausgang 141 mit dem Logikwert 1 als unter der Eingangsspannung V (131) liegend und größer als die Hälfte der Eingangsspannung, 1/2 V (132), gezeigt. Der Logikwert Null 140 wird als größer als Null Volt dargestellt, jedoch geringer als die Hälfte der Eingangsspannung, 1/2 V (132). Auf diese Weise ist ersichtlich, daß das Signal eine Hälfte des Eingangsspannungswertes deckt ("to straddle").

Nach dem Betrieb der Gleichstromrückstellschaltung befindet sich der Logikwert Null 145 der entstehenden Wellenform in der Nähe des Nullspannungsbezugspunktes, wie in Fig. 10 gezeigt. Außerdem ist der entstehende Logikwert 1 135 im wesentlichen gleich der Hälfte der Eingangsspannung, 1/2 V (132).

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Dies resultierende Signal ist dann einer Verarbeitung durch den Schmitt-Triggerabschnitt des Schaltkreises zugänglich, wie im Vorhergehenden beschrieben. In Fig. 10 sind die relativen Spannungswerte C und D dargestellt, die sich auf die Unterbrecherpunkte einer kennzeichnenden Schmitt-Triggerstufe beziehen. Wie ersichtlich/ ist diese resultierende Wellenform einer Verarbeitung durch derartige Schmitt-Triggervorrichtungen leicht zugänglich, um die Übergangspunkte mit Bezug auf die erwünschten Stellungsdaten genau anzugeben.

Fig. 11 zeigt den besonders ausgelegten gestuften Staffelspiegeleinbau mit 29 Facetten, in welchen die Spitzen der Spiegel in der Reihenfolge nacheinander um eine konstante Dimension be abstandet sind, hier 0,2 Zoll.

In der Ausführungsform nach Fig. 11 bestehen die folgenden WinkeIbeζiehungen:

Alle Betawinkel = 90"Grad Alpha Grad Min. Alpha Grad Min.

1.	27	15
2.	28'	00
3.	28	40
4.	29	20
5.	30	00
6.	30	45
7.	31	25
8.	32	05
9.	32	50
10.	33	30

11.	34	10
12.	34	55
13.	35	35
14. ·	36	20
15.	37	00
16.	37	40
17.	38	20
18.	39	05
19.	39	45
20.	40	25

Alpha	Grad	Min
21.	41	10
22.	41	50
23..'	42	30
24.	43	15
25.	43	55
26.	44	35
27.	45	20
28.	46	00
29.	46	40

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In Fig. 12 der Zeichnungen wird ein gestufter Staffelspiegel mit 18 Facetten gezeigt, bei welchem die Spitzen um 0,375 Zoll voneinander auf Abstand gehalten sind.· In Fig. 12 sind die Winkel wie folgt:

Alle Betawinkel =90 Grad

Alpha Grad Min.

Alpha	Grad	Min.
1.	16	56
2.	20	56
3.	24	05
4.	26	42
5.	28	58
6.	30	57

Alpha	Grad'	Min.
7.	32	44
8.	34	40
9.	35	47
10.	37	08
11.	38	22
12.	39	30

13.	40	34
14.	41	34
15.	42	30
16.	43	23
17.	44	12
18.	45	00

Man sollte sich vergegenwärtigen, daß die Facetten wie die Facetten 191 in Fig. 11 oder 155 und 156 in Fig. 12 im wesentlichen von planarer Form oder gekrümmt sein können, wie in dünnen Linien angedeutet, um so das von ihnen reflektierte Licht zu "fokussieren". Außerdem kann die in einem besonderen Anwendungsfall verwendete Anzahl Oberflächen relativ zur Herstellbarkeit, Wirtschaftlichkeit, Randverlusten, Auflösung und Stufeneinbautiefe optimiert werden. Jedoch macht die besondere Konstruktion nach Fig. 11 ein lineares Ausgangsdisplay möglich, infolge der Fähigkeit des Detektor-Abtasters, als eine Funktion entsprechender im wesentlichen äquivalenter radialer Äbtastwinkel entsprechende äquivalente Strecken quer über das Lagebereichsfenster zu "betrachten" oder darauf zu fokussieren. Die besondere

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— D / ™

Konstruktion des gestuften Staffelspiegeleinbaus macht auch eine Steuerung der Intensität möglich, so daß die Intensität quer über das Fenster 21 im wesentlichen äquivalent ist, ungeachtet der jeweils betrachteten Koordinatenlage. Für flachere Spiegel als den der Fig. 11, wie beispielsweise den nach Fig. 12, muß eine trigonometrische oder andere Funktion in Verbindung mit der Displayeinrichtung benutzt werden, da die Feststellung eines Gegenstandes nunmehr eine nichtlineare Funktion der radialen Abtastwinkel ist, bei denen der Gegenstand festgestellt wird.

Hinsichtlich der Auflösung ist es erforderlich, einen Teilkreisabstand zwischen den Facetten eines bestimmten Spiegeleinbaus zu entwickeln, der kleiner ist als der kleinste aufzulösende Gegenstand. Wahlweise können die Spiegelfacetten in eine· Parallelogrammform geneigt sein, um Schatten auszuschalten, Insbesondere können, wie in Fig. 21 gezeigt, geringfügige ι Schattenbereiche 253 zwischen den reflektierenden Bereichen 254 auftreten. Derartige Schattenbereiche können aus einer Schattierung der einzelnen Spiegelfacetten von Element zu Element oder aufgrund von Randwirkungen der Fresnel-Spiege Iform entstehen. Es wird in Verbindung mit diesen Schattenbereichen keinerlei Strahlungsenergie übertragen oder empfangen. Obwohl die Schattenbereiche 253 von geringer Konsequenz sind mit Bezug auf Gegenstände, die eine erheblich größere Abmessung haben als die Breite der Schattenbereiche 253, ist es doch möglich,, daß

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schmale Gegenstände vollständig in einen'derartigen Schattenbereich fallen und deshalb unbeachtet bleiben. Wenn beispielsweise der Gegenstand 52 in den reflektierenden Bereich 254a des üblichen gestuften Staffelspiegels eingeführt wird, der in Fig. 21a in einer Seitenansicht gezeigt ist, dann führt dies. zu einer Lichtblockierung entsprechend dem schattierten Bereich 263 und wird festgestellt werden. Wenn jedoch der Gegenstand in einen der Schattenbereiche 253 eingeführt wird, dann entsteht keine Lichtblockierung, wie durch den Bereich 264 gezeigt, und der Gegenstand wird nicht festgestellt werden.

Um die Möglichkeit auszuschalten, daß Gegenstände, die lotrecht zu dem Lagebereich 21 liegen, unbemerkt bleiben, können die einzelnen Spiegelelemente abgeschrägt sein, so daß die Seiten der Facetten Parallelogramme bilden, wie in Fig. 21b in Seitenansicht gezeigt. Durch Wahl eines geeigneten Neigungswinkels ist es möglich, eine solche Form zu schaffen, daß selbst schmale Gegenstände wenigstens eine Teilblockierung von einer oder mehreren reflektierenden Flächen 253b hervorbringen, wie durch den schattierten Bereich 265 gezeigt, selbst wenn andere Ab-. schnitte des Gegenstandes in die Schattenbereiche 254b fallen, wie beispielsweise der Bereich 266. Eine übermäßige Abschrägung kann jedoch zu einer verminderten Genauigkeit und Auflösung führen, nämlich alle eingesetzten Gegenstände können dann zwei benachbarte Bereiche einfangen. Dies wird durch Fig. 21c dargestellt, in welcher der Gegenstand 52 in zwei benachbarten Bereichen festgestellt wird, und zwar als Folge davon, daß die

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Bereiche 267 mit dem Bereich 268 nicht registriert wurden. Schließlich sind, obwohl in der bevorzugten Ausführungsform die Neigung der Spiegelfacetten der Detektoren als äquivalentes Spiegelbild der Neigung der Facetten der Verteiler bezeichnet wird, so daß Lichtstrahlen des Parallelogrammquerschnitts verteilt und empfangen werden, auch andere Formgebungen möglich.

Es ist beispielsweise möglich, gegenüberliegende relative Neigungen für die Facetten des Kollektors vorzusehen, um weitere Blenden vorzusehen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das optische Element 57 stationär und dem Schirm 29 zugewendet, und der Schirm 18 ist entfernt. Die Blende 61 ist nicht erforderlich. Der Detektor 60 ist ein Fairchild Semiconductor CCDIlO "Linear Image Sensor" oder ein entsprechendes Äquivalent und bildet in Verbindung mit einem geeigneten Schaltkreis und dem Element 57 sowohl selektive Betrachtungs- als auch Detektoreinrichtungen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Einrichtung zum selektiven Betrachten von Abschnitten der übertragenen Strahlungsenergie an anderen Stellen auf dem Übertragungsweg der Strahlungsenergie vorgesehen. Es kann beispielsweise anstelle der Verwendung eines umlaufenden "Abtaster-Detektors", wie .im vorhergehenden beschrieben, ein stationärer Detektor mit einem projezierenden Abtaster-Emitter verwendet werden. In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform des Abtaster-Emitters wird die frühere Fotozelle 60 eine Licht-

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quelle 60, während die Elemente 61, 62 und 53 bis 57 dieselben Strukturen annehmen, wie im vorhergehenden beschrieben.

Der Abtaster-Emitter 48 würde den Abtaster-Detektor 48 zwischen den Reihen 41 und 42 ersetzen, um die Strahlungsenergie quer über das "Fenster" 21 .in einer Richtung entgegengesetzt zu den in Fig. 1 gezeigten Pfeilköpfen übertragen. Übertragungen und/ oder Veränderungen in der so übertragenen Energie werden von dem stationären Fotozelleneinbau 28 innerhalb der Schirme 27 und aufgenommen. In dieser Ausführungsform werden die Kollektoranordnungen Verteileranordnungen und umgekehrt.

Wahlweise können an geeigneten Plätzen auf dem Übertragungsweg der Strahlungsenergie elektrochemische, elektromechanische, mechanische oder elektronische Jalousieeinrichtungen wie Flüssigkristal ldisplayelemente oder Öffnungsblenden eingeschaltet werden, die von einem Lautsprecher, Solenoid oder piezoelektrische Wandler bewegt werden, um eine selektive Betrachtung der übertragenen Strahlungsenergieemissionen zu ermöglichen. Fig. 22 der zeigt eine solche wahlweise mögliche Ausführungsform unter Verwendung einer elektronischen Abtastvorrichtung, die mit dem Detektor zusammenarbeitet. Auf dem Weg der Strahlungsenergiestrahlen sind Flüssigkristallbandfilter 270 angeordnet. Wie in Fig. .24 gezeigt, enthalten die Bandfilter eine Anzahl paralleler benachbarter Flüssigkristall-Übertragungselemente 271. Diese, einzelnen Streifen sind so ausgerichtet,

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daß sie in optischer Fluchtlage zwischen dem Strahlungsenergiedetektor und den Kollektoren 42, 41 liegen, so daß jede einzelne Spiegelfacette der Kollektoren 42, 41 sich in Fluchtlage mit einem oder mehreren Filterbändern 271 befindet.

Im Betrieb wird ein einziges Element, wie beispielsweise das Element 272 gegenüber der Strahlungsenergie transparent gemacht, während andere Elemente 271 durch eine solche Energie opak gemacht werden. Somit wird die übertragene Strahlungsenergie von dem Bandfilter 270 absorbiert, mit Ausnahme des 'Abschnitts einer.solchen Energie, der einem einzelnen Feststellungsstrahl 273 entspricht. Dadurch, daß die einzelnen Elemente 271 auf diese Weise aufeinanderfolgend transparent gemacht werden, entsteht eine elektronische Abtastung der empfangenen Strahlungsenergie.

In der bevorzugten Ausführungsform nach Fig„ 22 werden Streifenfilter 270 angrenzend an den Detektor in' der Nähe des Konvergenzpunktes der Lichtstrahlen angeordnet. Auf diese Weise können die linearen Abmessungen des Streifenfilters 270 auf einem Minimum gehalten und dadurch die Produktionskosten ge-, senkt werden. Außerdem ist in der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 22 der Flüssigkristallbandfilter 270 plattiert zum Einsatz in eine mitwirkende Muffe 273. Die Antriebselektronik

274 ist in der Nähe der Muffe 273 angeordnet und durch gedruckte Schaltungen 276 angeschlossen, die an die Lagerplatte

275 angelegt sind, was zu einer einheitlichen nicht kostspieli-

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gen Konstruktion führt. Die Flüssigkristallbandfilter 270 können entweder multiplex oder zum direkten Antrieb geeignet sein.

Die Antriebselektronik 274 verursacht in der bevorzugten Ausführungsform zunächst eine Abtastung Element für Element des Flüssigkristallbandfilters 270/ das innerhalb des Strahlungsenergiefeldes der X-Achse liegt und danach des entsprechenden Filters 270, das in dem Feld der Y-Achse liegt. Dieser Betrieb kann fortlaufend · wiederholt werden, wobei Licht von nur einer einzigen relativen Stellung auf der X- oder Y-Achse zu einer gegebenen Zeit den Detektor erreichen kann. Auf diese Weise braucht nur ein einziges Strahlungsenergiedetektorelement benutzt zu werden. Wahlweise können die Bandfilter 270 gleichzeitig bei Verwendung einzelner Detektoren in Verbindung mit jedem abgetastet werden, um sowohl die X- als auch die Y-Koordinatenstellungen gleichzeitig zu bestimmen. Es sind somit Abtastraten mit der zweifachen Frequenz möglich.

Fig. 23 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform für eine Einzeldetektorform zur Verwendung in Verbindung mit beispielsweise dem in Fig. 22 gezeigten elektronischen Abtaster. Ein optisches Element 56 empfängt Strahlungsenergie, welche durch die transparenten Elemente der Streifenfilter 270 hindurchgeht, und überträgt diese Energie reflektierend und brechend auf die Detektoren 277. Das optische Element 56 ist vorzugsweise

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aus Kunststoff, beispielsweise aus Acryl, hergestellt„ welches einen Brechungsindex von etwa 1,5 hat. Es können andere Kunststoffe oder Glas verwendet werden. Das optische Element 56 enthält eine Kugel 281, in die ein Kegel 280 von 45 eingefräst ist. Die entstehende konische Oberfläche des Kegels ist vorzugsweise optisch poliert.

Das von den Bandfiltern 270 durchgelassene Licht trifft auf das Element 56 auf und wird durch das sphärische Element 281 gebrochen und trifft auf die Oberfläche des gefrästen Kegels auf. Infolge der Unterschiede in den Brechungsindexen des Materials der Kugel 281 und der umgebenden Luft tritt an der Oberfläche des Kegels 280 eine totale Brechung auf, und das Licht wird dadurch im wesentlichen axial durch die Kugel 281 hindurchgelenkt. Dies'Licht wird weiter durch die Kugel 281 gebrochen und dadurch auf das Detektorelement 277 fokussiert» Infolge der radialen Symmetrie des optischen Elements 56 wird aus jeder beliebigen radialen Richtung kommendes Licht in ahn= licher Weise gebrochen und axial reflektiert und von dem Element 277 festgestellt, Wahlweise können zum Sammeln und Feststellen der durch die Bandfilter 270 hindurchgelassen Strahlungsenergie andere in der Technik bekannte Verfahren zur Anwendung kommen.

Fig» 13 zeigt e ±ie noch andere Ausführungsform der vorliegenden

Vorrichtung, in welcher eine Anzahl Licht aussendender Dioden vorgesehen ist, die sowohl als Strahlungsenergiesendevorrichtung als auch als Verteilervorrichtung dienen. Insbesondere ist eine Anzahl Licht aussendender Dioden auf jeder der beiden Achsen des Lagebereichsfensters 186 entlang angeordnet, so daß der Strahlungsenergieausgang der Vorrichtungen in im wesentlichen parallelen Strahlen quer über das Lagebereichsfenster 182 übertragen wird. Diese Dioden werden in Fig. 13 beispielsweise durch LED 163, 164, 165, 166, 167 und 168 dargestellt. Die so erzeugten Strahlen können ferner unter Verwendung eines "Picket"-Rahmens 181, der eine Anzahl Öffnungen 180 enthält, gebündelt werden. Integrierte Kollektorreihen 161 und 162 dienen zum äquivalenten Reflektieren übertragenen Lichtes (oder der Abwesenheit desselben) auf die Detektoreinrichtung 182, welche aus Rücken an Rücken angeordneten Fotodetektoren 183 und 184 besteht. Wahlweise kann der Detektor in der in Fig. 23 gezeigten Gestalt verwendet werden. Die Picket-Rahmen 181, die Makro- oder Mikrojalousien sein könnten, und die den Lagebereich 186 vollständig umgeben, dienen zu Einengung des emittierten Lichtes in paral-. leIe Strahlen.

Um bestimmte Abschnitte der Strahlungsenergie wahlweise zu.betrachten oder abzutasten und einen Bezugsrahmen zu erstellen, mit Bezug auf den einer der LED-Strahlen blockiert wird, falls in dem Fenster 186 ein Gegenstand erscheint, sind die LEDs selbst

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in einer Reihenfolge bei einer gewünschten Rate taktiert, um ein Abtastzeitsignal ähnlich demjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1 zu erzeugen.■Durch eine derartige Technik, sowie durch die wahlweise Verwendung eines Abtaster-Emitters oder Bandfilterblendenabtasters werden nur eine oder zwei Fotodetektorvorrichtungen benötigt, um die Übertragungs- und Veränderungscharakteristika zu "interpretieren", die infolge der Lage eines Gegenstandes innerhalb des Lagebereichs 186 entstehen.

Fig. 14 zeigt die Verwendung einer optischen Lagebestimmungsvorrichtung 20 in Verbindung mit einem Fernsehmonitor 201 zur Bildung einer wechselwirksamen Dateneingangsvorrichtung. Insbesondere ist die Vorrichtung 20 unmittelbar an der Vorderseite eines Monitors 201 gelagert, so daß das Gehäuse 20a in einer Ringwulst den Fernsehschirm 209 umgibt. Der Ausgang 204 der Vorrichtung ist in einer Ausführungsform durch eine Leitung 207 unmittelbar mit dem Eingang 205 eines Mikroprozessorsystems 202 verbunden. Wahlweise kann ein programmierbarer Abstandstimer 203 ztfischen den Punkten A und B der Fig. 14 eingesetzt werden, so daß der Ausgang 204 der Vorrichtung auf den programmierbaren Abstandstimer 203 übertragen wird und der Ausgang dieses Abstandstimers 203 sodann auf den Mikroprozessoreingang 205 übertragen wird, •Schließlich wird die Wechselwirkungsschleife durch Versorgung des Fernsehmonitors 201 mit einem geeigneten Ausgang 206 vollendet, der durch den Mikroprozessor 202 erzeugt wird.

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Im Gebrauch stellt der Mikroprozessor 202 beispielsweise dem Monitor 201 ein Menü an Auswahlen zur Verfügung. Diese Auswahlen erscheinen als identifizierte Bereiche 208, 211 auf dem Fernsehschirm 209. Der Benutzer kann dann unter diesen Angeboten wählen und einen Finger 210 zeigen. Wahlweise kann ein geeigneter Stift benutzt werden.

Wenn der Finger 210 des Benutzers den Fernsehschirm 209 berührt, tritt er auch in den Lagebereich 21 der Stellungsvorrichtung ein. Die Daten entsprechend der Lage,dieses eintretenden Gegenstandes 210 werden auf einen geeigneten AnaIysierungsschaItkreis übertragen. In einer Ausführungsform geht der Ausgang direkt zu dem Mikroprozessor 202. In einer anderen Ausführungsform wird ein programmierbarer Abstandstimer 203 eingesetzt. Der Abstandstimer 203 erzeugt Ausgänge entsprechend den jeweiligen Längen der "Ein"- und "Aus"-Abschnitte des empfangenen Signals, Wie bereits erwähnt, entsprechen diese "Ein"- und "Aus"-Zeitspannen dem Ort und der Größe des eintretenden Gegenstandes 210. Obwohl der Mikroprozessor 202 die erforderliche Zeitinterpretation selbst durchführen kann, kann die Verwendung eines programmierbaren Abstandstimers 203 vorzuziehen sein, um die rechnerischen Funktionen des Mikroprozessors 202 insgesamt zu reduzieren.

Durch Abstimmung der empfangenen Daten, die sich auf die Lage des Gegenstandes 210 beziehen, und der ausgewiesenen Menüselektionen 208, 211 kann, der Mikroprozessor bestimmen, welche der

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Selektionen gewählt worden ist,, und es kann eine entsprechende Antwort eingeleitet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die gewählte Selektion stark beleuchtet werden, wie durch das Menüelement 211 gezeigt, um eine sichtbare Rückkopplung zum Bedienungsmann zu gewährleisten, daß eine Selektion von dea Mikroprozessor 202 erkannt worden ist oder in Kürze erkannt werden wird. Auf diese Weise entsteht eine nicht kostspielige und dennoch äußerst flexible und benutzerfreundliche Dateneingabe- oder Programmierungsvorrichtung, welche den Benutzer von der Notwendigkeit einer beschwerlichen, verwirrenden und einschüchternden Tastatureingabe befreit. Es kann u.U. wünschenswert sein, ein Display entsprechend einer anderen Lage eines eintretenden Gegenstandes als der im vorhergehenden beschriebenen verfügbar zu haben. In einer in Fig. 15 gezeigten Ausführungsform ist ein Interface 220 vorgesehen, welches einen Ausgang auf den Fernsehmonitor 201 erzeugt, der der positionierten Lage eines eintretenden Gegenstandes 210 entspricht. Es kann beispielsweise der Abschnitt 212 des Fernsehbildes entsprechend der Lage eines beliebigen eintretenden Gegenstandes 210 angestrahlt werden. Auf diese Weise entsteht eine direkte grafische Darstellung sowohl der Größe als auch der Lage jedes beliebigen eintretenden Gegenstandes.

Fig* 16 zeigte eine noch andere Einrichtung zur visuellen Darstellung der Ausgangsdaten einer optischen Lagebestimmungsvorrichtung 20. Es können insbesondere die Ausgänge der Vorrichtung

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wie die in Fig. 5 gezeigten mittels Eingangs leitungen 225 auf den Eingang eines Oszilloskops 222 übertragen werden. Um eine stabile und ständig auf dem laufenden gehaltene Anzeige zu erreichen, ist es erforderlich, das Oszilloskop 222 wiederholt an denselben Punkt auf jeder nachfolgenden Ausgangswellenform zu schalten. Dies kann durch Verwendung eines Synchronisations ig nal-Extraktorschaltkreises 221 durchgeführt werden, dessen Ausgang mittels der Synchronleitungen 224 auf den Synchronisierungs-Signaleingang des Oszilloskops 222 übertragen wird. Dadurch wird eine stabile Wiedergabe 223 der Ausgangswellenform auf der Vorderseite des Oszilloskopkathodenstrahlrohre ausgewiesen, von dem die erwünschten Daten gemessen werden können.

In Fig. 17 wird eine bevorzugte Ausführungsform des Synchronisierungssignalextraktorschaltkreises 221 der Fig. 16 gezeigt. Der Schaltkreis enthält einen negativen Integrator mit einem Verstärker 23 0, einem Rückkopplungswiderstand 233 parallel zu dem Rückkopplungskondensator 232 und einem Eingangswiderstand 231. Der negative Integrator ist mit einem Detektor und Spitzenklemmschaltkreis verbunden, der einen Transistor 234, einen Speicherkondensator 236 und einen Lüftungswiderstand 237 enthält. Der Ausgang wird an dem Kollektorwiderstand 235 erzeugt.

Im Betrieb befindet sich der Ausgang des Verstärkers 230 zu Beginn auf einem hohen positiven Wert. Bei Anlegen eines positiven Eingangs vollführt der negative Integrator eine negative Durch-

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Schnittszeitintegration des Eingangssignals, was zu einer Abnahme in der Ausgangsspannung des Verstärkers 230 führt. Die Werte des Eingangswiderstandes 231, des Rückkopplungswiderstandes 233 und des Rückkopplungskondensators 232 sowie die Verstärkung des Verstärkers 230 sind so gewählt, daß die Sättigungszeit des entstehenden negativen Integrators etwas größer ist als die Dauer des längsten erwarteten Eingangs mit hohem Wert. Wie in Fig. 8 gezeigt, entsteht ein solcher Eingang mit einem hohen Wert, wenn das Licht von dem Detektorelement blockiert wird, beispielsweise durch den Schirm 18 der Fig. 1. In der bevorzugten Ausführungsform entspricht die längste Dauer eines hochwertigen Eingangs der von einem der Lichtblockierungsschirme, beispielsweise dem Schirm 18 der Fig. 1 erzeugten Lichtsperre.

Der Spitzenspeicherkondensator 236 wird durch den Lüftungswiderstand 237 positiv aufgeladen. Die Zeitkonstante des entstehenden Schaltkreises wird so gewählt, daß sie erheblich größer ist als die Zeitdauer einer vollen Umlaufbewegung des optischen Abtasters. In der bevorzugten Ausführungsform kann diese Zeitkonstante zehnmal so groß sein wie die Dauer eines einzelnen Umlaufs. Auf diese Weise verursacht der Lüftungswiderstand 237 keine nennenswerte Veränderung der Spannung des Speicherkondensators 236 während eines einzelnen Taktes des Betriebes des Schaltkreises.

Außer seiner Verwendung in Verbindung mit dem Kondensator 236

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• " -so"-" "■'" "* 334Λ312

und dem Widerstand 237 als Spitzenhaltekreis dient der Transistor 234 als ein Detektorelement. Insbesondere ist der Synchronisierungssignalextraktorschaltkreis so ausgelegt, daß erden hochwertigen Eingang längster Dauer entsprechend - wie erwähnt - einem der Lichtblockierungsschirme erkennt. Dieser Eingang längster Dauer veranlaßt den Ausgang der Verstärkers 23 0 des negativen Integrators, seinen niedrigsten Ausgangswert zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Transistor 234 kurzzeitig um und führt den Spitzenwert zum Kondensator 236 zurück. Zusätzlich verursacht der resultierende Kollektorstrom durch den Kollektorwiderstand 235 ein Ausgangsspannungssignal, welches zur Schaltung des Oszilloskops 222 benutzt werden knann. Auf diese Weise wird innerhalb jeder nachfolgenden Wellenform ein identischer Bezugspunkt festgelegt.

Zusätzlich zu der Bestimmung der Lage und Größe eines Gegenstandes relativ zu*den Koordinatenachsen der Vorrichtung ist eine Ausführungsform der Erfindung in der'Lage, die Eindringtiefe eines opaken Gegenstandes oder wahlweise die Höhe eines Gegenstandes weiter anzunähern, der kürzer ist als die Tiefe des Meßfeldes selbst. Derartige Bestimmungen können aus den sich auf die Intensität der empfangenen Signale beziehenden Daten extrapoliert werden. Wie in Fig. 18 gezeigt, können die einzelnen Lichtstrahlen, welche die vorhergehenden diskutierten Lagebestimmungsstrahlen enthalten, eine feste und signifikante "Dicke¹¹ oder Tiefe normal zu der von den Meßachsen selbst be-

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schriebenen Ebene haben. In der bevorzugten Ausführungsform kann diese in der Größenordnung von 0,3 bis 0,5 Zoll liegen, obwohl es ersichtlich ist, daß andere Tiefen möglich sind. Das Licht, welches beispielsweise von den Verteilern 40 und 32 der Fig. 1 verteilt wird, kann vorzugsweise im wesentlichen die gleiche Intensität innerhalb der Tiefe der entstehenden Strahlen haben. Auf diese Weise entspricht für opake Gegenstände, die breiter als der jeweilige Lichtstrahl sind, die Intensität des nicht blockierten Lichtes, welches von dem Detektor empfangen wird, in umgekehrtem Sinne der durchschnittlichen Eindringtiefe des Gegenstandes. Beispielsweise empfängt ein etwa zur Hälfte in den Lagebereich 21 eingesetzter Gegenstand 52b etwa die Hälfte der einfallenden Lichtstrahlen 242 und läßt entsprechend die verbleibende Hälfte der Lichtstrahlen 243 zum Detektor gehen. Wie in Fig. 19 gezeigt, haben die entstehenden Ausgänge 200b, 201b entsprechend dem unbehinderten Abschnitt 243 des einfallenden Lichtes 242 einen entsprechend reduzierten Wert im Vergleich zu dem Ausgang 200a, 201a, der bei einer vollständigen Blockierung wie beispielsweise durch den Gegenstand 52d entstehen würde.

Um derartige Eindringtiefendateη zu verwenden, ist es erforderlich, den analogen Gleichstromwert der Signale 200, 201 zurückzuhalten. In dem in Fig. 6 gezeigten Schaltkreis werden derartige Mittelwerte von dem im vorhergehenden beschriebenen Schmitt-Triggerschaltkreis entfernt. Daher wird in der bevorzugten Ausführungsform zur Verwendung in Verbindung mit der Eindringtiefen-

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anzeige der Schmitt-Triggerschaltkreis durch den in Fig. 20 gezeigten Schaltkreis ersetzt. Insbesondere sind die Inverter 99 und 100 durch Verwendung von Eingangswiderständen 98, 251 bzw. Rückkopplungswiderständen 250, 252 als lineare Verstärkerstufen ausgebildet. Der Ausgangswiderstand 102 wird zurückgehalten, obwohl der Bypass-Widerstand ausgelöscht ist. Der entstehende lineare Schaltkreis wird zwischen den Knoten 260 und 261 in Fig. 6 anstelle des Schmitt-Trigger-Schaltkreises eingeführt.

Schließlich mag es wünschenswert sein, bekannte Techniken zur Bildung einer automatischen Verstärkungssteuerung und eines automatischen Ausgleichs der linearen Ausgangdaten zu verwenden, um Abweichungen in dem Ausgang der Strahlungsenergiesendeeinrichtung 28 zu korrigieren. Die im vorhergehenden diskutierten Kalibrierstrahlen, die außerhalb des Lagebereichs 21 entsprechend den Versetzungsbereichen 210 bis 213 der Fig. 8 passieren, können vorteilhaft für diesen Zweck verwendet werden.

Die obige Beschreibung sowie die Zeichnungen erläutern und zeigen lediglich die Erfindung - die Erfindung ist nicht hierauf begrenzt, außer insofern als die beigefügten Ansprüche so begrenzt sind, daß Fachleute auf diesem Gebiet anhand der hier gegebenen Offenbarung in der Lage sind, Abwandlungen und Veränderungen vorzunehmen, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen.

,Vb-

- Leerseite -

Claims (1)

1. Ansprüche :

   .y Optische Lagebestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Lage eines oder mehrerer Gegenstände auf einer oder mehreren Koordinatenachsen eines begrenzten Lagebereichs, sowie zur Bestimmung anderer meßbarer Parameter dieses einen oder mehrerer Gegenstände, wie beispielsweise ihre Größen relativ zu der einen oder mehreren Koordinatenachsen, gekennzeichnet durch Strahlungsenergiesendeeinrichtungen, Strahlungsenergiedetektoreinrichtungen, Einrichtungen zur Verteilung der von der Strahlungsenergiesendeeinrichtung emittierten Strahlungsenergie, über einen

   European Patent Attornoye Zugelassene Vortreter beim Europäischen Patentamt =,~k« Rnnir AO Hnmhurir. Nr. 05/28407 (BLZ 20070000) · Postscheck Hamburg 2842-20G

   Lagebereich von einem Punkt auf einem ersten Abschnitt des Bereichs entlang, Kollektoreinrichtungen, die auf einem zweiten Abschnitt des Lagebereichs entlang angeordnet sind, der dem ersten Abschnitt des Lagebereichs im wesentlichen gegenüberliegt, und mit den Verteilereinrichtungen zum Empfang der von der Verteilereinrichtung verteilten Strahlungsenergie und zur Umlenkung derselben auf die Strahlungsenergiedetektoreinrichtung zusammenarbeiten, sowie Einrichtungen zum wahlweisen Betrachten von Abschnitten der verteilten und empfangenen Strahlungsenergie zur Offenbarung von Eigenschaften der Strahlungsenergie, welche als Folge des in dem Lagebereich festgestellten Gegenstandes verändert wurden, wobei diese Eigenschaften der Lage des Gegenstandes innerhalb des Lagebereichs sowie den genannten anderen Parametern des Gegenstandes entsprechen .

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergiesendeeinrichtung,die Verteilereinrichtung, die Kollektoreinrichtung und die Strahlungsenergiedetektoreinrichtung wirksam in einem geschlossenen Gehäusekörper angeordnet sind und der genannte Lagebereich einen von dem genannten Gehäusekörper eingeschlossenen, im wesentlichen mit einer Blende versehenen Bereich enthält.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Strahlungsenergiesendeeinrichtung enthält, eine Verteilereinrichtung, eine Kollektoreinrichtung, sowie Strahlungsenergiedetektoreinrichtungen zur Bestimmung der Lage und/oder anderer Parameter des einen oder mehrerer Gegenstände auf einer Koordinatenachse entlang.

   h. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei im wesentlichen gesonderte Verteilereinrichtungen enthält, zwei im wesentlichen gesonderte Kollektoreinrichtungen jeweils in Fluchtlage mit den zwei Verteilereinrichtungen, sowie Strahlungsenergiedetektoreinrichtungen zur Bestimmung der Lage und/oder anderer Parameter des einen oder mehrerer Gegenstände auf zwei Koordinatenachsen.

   5« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der von einem Abschnitt des Lagebereichs entsprechend dem Vorhandensein eines, oder mehrerer Gegenstände empfangenenStrahlungsenergie zur Bestimmung anderer meßbarer Parameter des einen oder mehrerer"Gegenstände, wie beispielsweise der Eindringtiefe des Gegenstandes benutzt wird.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergie eine Infrarotlichtstrahlung enthält.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergie nicht polarisiertes elektromagnetisches Licht enthält.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur wahlweisen Betrachtung eines Teils der Strahlungsenergie einen Licht projizierenden Abtastsender enthält, der sich relativ zu dem Verteiler dreht, um Licht bei verschiedenen Lagen quer über den Lagebereich wahlweise 2iu übertragen.

   I
   9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung Fotodetektoreinrichtungen in Zusammenwirkung mit Kollektoreinrichtungen enthält, wobei die Fotodetektoreiririchtungen elektrische Ansprechungen relativ zu der empfangenen Strahlungsenergie erzeugen und dadurch das Vorhandensein jeglicher Veränderungen der Strahlungsener^ieeigenschaften entsprechend in dem Lagebereich vorhan4enen Gegenständen offenbaren, wobei die augenblickliche Winkellage des Abtaster-Emitters zum Zeitpunkt des Auftretens der elektrischen Ansprechung funktionell zu der Lage des Gegenstandes innerhalb des Lagebereichs in Beziehung· steht.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergiesendeeinrichtung eine Anzahl einzelner

   Strahlungsenergiequellen enthält und die Verteilereinrichtung die Lagerung der einzelnen Quellen mit Abstand voneinander auf dem ersten Abschnitt des Lagebereichs entlang enthält, wodurch eine Anzahl im wesentlichen gesonderter Strahlen entsteht.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Strahlungsenergiequellen Licht aussendende Dioden sind.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergiedetektoreinrichtung weniger als drei Fotodetektoren enthält,, die mit dem Kollektor zusammenarbeiten, während die Einrichtung zur wahlweisen Betrachtung von Abschnitten der verteilten und empfangenen Strahlungsenergie Einrichtungen zur aufeinanderfolgenden Erregung der Licht aussendenden Elektroden enthält»

   13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur wahlweisen Betrachtung von Abschnitten der Strahlungsenergie Abtasteinrichtungen enthält, welche relativ zu dem Kollektor umlaufen, um durch den Kollektor von bestimmten Stellen, des Lagebereichs empfangene Strahlungsenergie wahlweise auf den Strahlungsenergie-

   ■ _detektor zu tiber/trageri.*_— -- "--- ■'—~-\" " '

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergiesendeeinrichtung einen im wesentlichen stationären ununterbrochenen Emitter enthält.

   15· Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung folgendes enthält: optische Elemente, welche die von dem Kollektor empfangene Strahlungsenergie zu dem Strahlungsenergiedetektor lenken, Motoreinrichtungen, die wirksam mit dem optischen Element verbunden sind, wodurch das optische Element zum Umlauf mit Bezug auf die Kollektoreinrichtung gebracht wird und das umlaufende optische Element'dadurch Abschnitt für Abschnitt quer über eine Koordinatenachse des von einem betreffenden Kollektor umschriebenen Lagebereichs abtastet und dann wiederum quer über jede der von dem verbleibenden Kollektor umschriebenen verbleibenden Koordinatenachsen in aufeinanderfolgender Wiederholung abtastet.

   16, Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung ferner Einrichtungen zur Sichteinengung enthält, die mit dem optischen Element zur Einengung des von dem Strahlungsenergiedetektor empfangenen Strahlungsenergieabschnitts auf einen begrenzten Strahl zusammenarbeiten, wobei dieser Strahl nur die Strahlungsenergie enthält, die von jenem örtlich begrenzten Abschnitt des Kollektors empfangen wird, der

   sich augenblicklich in optischer Fluchtlage mit der Kombination des umlaufenden optischen Elements, der Sichteinengungsvorrichtung und des Strahlungsenergiedetektors befindet, wodurch die von einzelnen örtlich begrenzten Abschnitten des Kollektors empfangene Strahlungsenergie von dem Strahlungsenergiedetektor in einer Aufeinanderfolge selektiv überwacht wird.

   17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichteinengungsvorrichtung eine mit einer dimensionierten Öffnung versehene Blende enthält,oder die Blende in optischer Fluchtlage mit dem optischen Element und dem Strahlungsenergiedetektor angeordnet ist.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung ferner Platteneinrichtungen enthält, . welche die sich von anderen als den dem Kollektor zugeordneten Stellen nähernde Strahlung im wesentlichen daran hindert, auf das optische Element aufzutreffen und den Strahlungsenergiedetektor zu erreichen.

   19· Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element ein im wesentlichen sphärisches Element mit einem darin ausgebildeten im wesentlichen diagonal geschnittenen ebenen Abschnitt zur Umlenkung der empfangenen Strahlungsenergie auf den Strahlungsenergiedetektor enthält.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsenergiedetektor eine Silikonfotozelle enthält.

   21. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsenergiedetektor eine in Sperrichtung (reverse biased mode) betriebene Fotodiode enthält.

   22. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsenergiedetektor einen Fototransistor enthält.

   23. Vorrichtung nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsenergiesendeeinrichtung eine Blockiereinrichtung zum Abfangen und Absorbieren auf andere als die
   von der Verteilereinrichtung belegten Stellen gerichteter Strahlungsenergie enthält.

   2h. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Verstärkereinrichtungen enthält, sowie
   einen Motor, der mit der Strahlungsenergiesendeeinrichtung, dem Strahlungsenergiedetektor und dem Verstärker in einem elektrischen Schaltkreis gekoppelt ist und ferner elektrische Filtereinrichtungen in Parallelschaltung mit ihm
   zur Verminderung des Wandlergerausehes von dem Motor enthält, sowie ferner Geschwindigkeitssteuereinrichtungen zur Erzeugung der gewünschten Umlaufgeschwindigkeit in dem
   Motor, wobei der Motor ferner in Parallelschaltung mit

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   dem Verstärker verbunden ist und der Verstärker zum Betrieb an den Strahlungsenergiedetektor zur Aufnahme von Signalen von ihm angeschlossen ist.

   25. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Signalausgangseinrichtung mit einem Detektorpuffer, welcher auf das elektrische Ausgangssignal des Strahlungsenergiedetektors anspricht und ein entsprechendes Pufferausgangssignal erzeugt, und mit einer Signalausgangsvorrichtung, die an den Ausgang des Detektorpuffers angeschlossen ist, wodurch die Signalausgangsvorrxchtung auf das Pufferausgangssignal anspricht zur Erzeugung eines Ausgangssignals der Vorrichtung, welches darstellend ist für geänderte Parameter der empfangenen Strahlungsenergie,

   26. Vorrichtung nach Anspruch. 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorpuffer folgendes enthält: Verstärkereinrichtungen, die ein Puff er aus gangs signal erzeugen, welches ein erstes variables Spannungsausgangssignal beinhaltet, wobei die Verstärkereinrichtungen eine Vorrichtung zur Bestimmung der Verstärkung enthalten, sowie ferner elektrische Filtereinrichtungen zur Unterdrückung von Eingangssignalen unerwünschter Frequenzen.

   27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgangsvorrichtung Ausgangsdiskriminatorein-

   .../10

   richtungen enthält, welche ein erstes gegebenes Diskriminatorausgangssignal erzeugen, wenn das Pufferausgangssignal der Abwesenheit eines Gegenstandes in dem betreffenden Abschnitt des Lagebereichs entspricht, und ein zweites gegebenes Diskrirainatorausgangssignal erheblich unterschiedlich von dem ersten gegebenen Ausgangssignal erzeugen, wenn das Pufferausgangssignal der Anwesenheit eines· Gegenstandes innerhalb des Lagebereichs entspricht.

   28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Ausgangsdiskriminator Gleichstromrückstelleinrichtungen

   enthält, die so ausgelegt sind, daß sie eine gegebene Spannung zu dem Pufferausgangssignal hinzufügen oder von ihm abziehen und ein Gleichstromrückstellsignal erzeugen, wobei der Ausgangsdiskriminator ferner eine Schmitt'sehe Triggereinrichtung enthält, welche einen ersten Ausgang mit dem Logikwert 1 erzeugt, wenn das Gleichstrorarückstellsignal über einen ersten vorgegebenen Voltwert hinaus ansteigt, und einen zweiten Ausgang mit dem Logikwert 0 erzeugt, wenn das Gleichstromrückstellsignal unter einen zweiten vorgegebenen Voltwert abfällt.

   29. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalausgangseinrichtung eine Analogausgangsvorrichtung enthält, welche ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe im wesentlichen mit der Intensität der von dem Strahlungsenergiedetektor empfangenen Strahlungsenergie in

   Beziehung steht. " ■

   .../11

   30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogausgangsvorrichtung einen linearen Verstärker enthält.

   31. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsenergiedetektor wirksam über Signalverarbeitungseinrichtungen mit einem visuellen Bisplay zur visuellen Interpretation der von dem Strahlungsenergiedetektor festgestellten Strahlungsenergie gekoppelt ist.

   32. Vorrichtung nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß das visuelle Display eine Kathodenstrahlröhr-endisplayvorrichtung ist.

   33« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die optische Lagebereichvorrichtung vor einem visuellen Display gelagert ist, wodurch Gegenstände, die sich der Oberfläche des visuellen Displays in großer Nähe nähern, in den Lagebereich der optischen Lagebestimmun'gsvorrichtung eindringen und festgestellt werden,

   3^. Vorrichtung nach Anspruch 33* dadurch gekennzeichnet _t daß der Ausgang der optischen Lagebestimmungsvorrichtung einem Computer zugeführt wird, so daß die Lage des in den Lagebereich eindringenden Gegenstandes sowie andere meßbare Parameter desselben dem Computer Eingangsdaten zuführen»

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   35· Vorrichtung nach Anspruch 3^» dadurch gekennzeichnet, daß das visuelle Display mit einem Ausgang des Computers verbunden ist, der zum Teil auf den durch die optische Lagebestimmungsvorrichtung herangeführten Eingang des Computers anspricht.

   36. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner Strahlungsfilter enthält, die zwischen dem Verteiler und dem Kollektor eingeschaltet sind, um Interferenz von Licht und anderen Strahlungsenergien mit anderen Wellenlängen als denjenigen der beabsichtigten emittierten, verteilten und zur Feststellung gesammelten Strahlungsenergie auszuschließen.

   37. Vorrichtung nach Anspruch 36» dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung ein Rot- und Infrarot-Durchgangsfilter enthält, welches zwischen dem Verteiler und dem Kollektor eingeschaltet ist.

   38. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung Strahlungsenergie an Punkten außerhalb des Lagebereichs verteilt, um Strahlungsenergiewege zu beschreiben, die von innerhalb des Lagebereichs angeordneten Gegenständen nicht verändert oder unterbrochen werden können, wobei die Strahlungsenergie derartige resultierende unveränderliche Strahlungsenergiewege

   überquert und von dem Strahlungsenergiedetektor festgestellt wird und dadurch Bezugssignale erzeugt.

   39. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung gestufte Staffelspiegelanordnungen enthält, die eine Anzahl Facettenspiegelelemente auf-weisen, welche einzeln mit Bezug auf die Strahlungsenergiesendeeinrichtungen und den Lagebereich ausgerichtet sind₉ um einen Teil der von der Strahlungsenergiesendeeinrichtung emittierten Strahlungsenergie zu empfangen und danach quer über einen gewählten Abschnitt des Lagebereichs zu übertragen.

   40. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der Kollektor ge„stufte Staffelspiegelanordnungen enthält, die eine Anzahl von Facettenspiegelelementen aufweisen, welche einzeln mit Bezug auf den Lagebereich und den Strahlungsenergiedetektor orientiert sind, um Strahlungsenergie von einem gewählten Abschnitt des Lagebereichs zu empfangen und anschließend auf den Strahlungsenergie» de.tektor zu übertragen.

   h~\ _a Vorrichtung nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet , daß die Facettenspiegelelemente mit Bezug auf die StrahluHgsenergiesendeeinrichtung und den Lagebereich derart orientiert sind, daß die von der Strahlungsenergiesendeeinrich=- tung emittierte Strahlungsenergie quer über den Lagebereich

   in im wesentlichen parallelen Strahlen mit im wesentlichen gleichem Abstand quer über den Lagebereich übertragen wird.

   k2. Vorrichtung nach Anspruch 4θ, dadurch gekennzeichnet, daß die Facettenspiegelelemente mit Bezug auf den Lagebereich und den Strahlungsenergiedetektor derart orientiert sind, daß die Facettenspiegelelemente einzeln Strahlungsenergie von Abschnitten des Lagebereichs empfangen, die im wesentlichen parallel zueinander und quer über den Lagebereich im wesentlichen gleichmäßig beabstandet sind.

   43. Vorrichtung nach Anspruch 13i dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor gestufte Staffelspiegelanordnungen enthält, die eine Anzahl Facettenspiegelelemente aufweisen, welche mit Bezug auf den Lagebereich und die Abtasteinrichtung derart orientiert sind, daß die Facettenspiegelelemente einzeln Strahlungsenergie von Abschnitten des Lagebereichs empfangen, welche im wesentlichen parallel zueinander und im wesentlichen gleichmäßig quer über den Lagebereich beabstandet sind, wobei jedes der Facettenspiegelelemente ferner über im wesentlichen gleiche zunehmende Winkelabschnitte der Umdrehung des Tasters mit dem Taster optisch fluchtet und die Trennung zwischen den Mittelpunkten jedes der Facettenspiegelelemente im wesentlichen gleichen zunehmenden Winkelabschnitten der Drehbewegung des umlaufenden Tasters entspricht, wodurch eine im wesentlichen

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   lineare Beziehung zwischen der augenblicklichen Winkellage des umlaufenden Tasters und der Querlage des gewählten Abschnitts des Lagebereichs besteht, von welchem die Strahlungsenergie augenblicklich durch den Strahlungsenergiedetektor über die gestufte Staffelspiegelanordnung empfangen wird.

   kh. Vorrichtung nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnsb, daß die reflektiven Oberflächen der Facettenspiegelelemente in Längsrichtung geneigte Parallelogramme enthalten, deren senkrechte Seiten quer zu den Achsen abgewinkelt sind, wodurch benachbarte reflektierte Strahlen sich relativ zu einer gegebenen Größe normal zu der von den Koordinatenachsen der Verteilereinrichtung und der Kollektoreinrichtung beschriebenen Ebene überlappen, was zu einer im wesentlichen ununterbrochenen Beleuchtung quer über den Lagebereich führt.

   45. Vorrichtung nach Anspruch 4o, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Oberflächen der Facettenspiegelelemente in Längsrichtung geneigte Parallelogramme enthalten, deren senkrechte Seiten quer zu den Achsen abgewinkelt sind, wodurch benachbarte empfangene Strahlen sich relativ zu einer gegebenen Größe normal zu der durch die Koordinatenachsen der Verteilereinrichtung und Kollektoreinrichtung beschriebenen Ebene überlappen, was zu einem im wesentlichen ununterbrochenen Überwachen des Lagebereichs führt.

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   46. Vorrichtung nach Anspruch 43»dadurch gekennzeichnet, daß die gestufte Staffelspiegelanordnung 29 im wesentlichen einzelne facettierte Spiegelelemente enthält, wobei jedes' der 29 facettierten Spiegelelemente 0,2 Zoll breit mit Bezug auf eine Linie einer gegebenen Größe ist, die eine lineare Achse definiert, und sich die facettierten Spiegelelemente in der Tiefe relativ zu einer Linie einer gegebenen Größe parallel zu der linearen Achse und angrenzend an die äußerste Kante des äußersten sich erstreckenden facettierten Spiegelelementes in einem Abstand zwischen 1,617 Zoll und 0,171 Zoll im wesentlichen in einer gekrümmten Linie erstrecken.

   47« Vorrichtung nach Anspruch 39> dadurch gekennzeichnet, daß jedes der facettierten Spiegelelemente einen im wesentlichen gleichen Anteil Strahlungsenergie von der Stralungsenergiesendeeinrichtung empfängt.

   48, Vorrichtung nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere facettierte Spiegelelemente gekrümmte Spiegelflächen zur Bildung einer reflektiven Fokussierung der Strahlungsenergie enthalten.

   49. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der facettierten Spiegelelemente gekrümmte Spiegelflächen zur Bildung einer reflektiven Fokussierung der Strahlungsenergie enthalten.

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   50. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung eine nicht gestufte Spiegelanordnung zum Empfang der Strahlung von der Strahlungsenergiesendeeinrichtung und zur Verteilung der Strahlungsenergie quer über den Lagebereich enthält.

   51. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor eine nicht gestufte Spiegelanordnung zum Empfang der über den Lagebereich verteilten Strahlungsenergie und zum Reflektieren dieser Strahlungsenergie auf den Strahlungsenergiedetektor enthält.

   52,, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Verteilereinrichtungen brechende Einrichtungen enthalt, die längs dem ersten Abschnitt des Lagebereichs angeordnet sind und die Strahlungsenergie durch Brechnung derselben quer über den Lagebereich fokussiert wird.

   53· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Kollektoreinrichtungen brechende Einrichtungen enthält.

   *>k_m Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum selektiven Betrachten von Abschnitten der verteilten und empfangenen Strahlungsenergie einen elektronischen Taster enthält, der in den Weg der Strahlungs-

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   energieübertragung eingeschaltet ist und den Strahlungsenergiedetektor wirksam gegenüber quer über einzelne ausgewählte Abschnitte des Lagebereichs übertragener Strahlungsenergie freilegt.

   55· Vorrichtung nach Anspruch ^h, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Taster ein Flüssigkristallbandübertragungsfilter enthält, welches eine Anzahl benachbarter paralleler Filterelemente aufweist, die durch zugeordnete Antriebselektronik einzeln im wesentlichen opak oder im wesentlichen transparent gemacht werden können.

   56. Vorrichtung nach Anspruch 55» dadurch gekennzeichnet, daß sie folgendes enthält: ein festes optisches Element, welches einen im wesentlichen halbkreisförmigen transparenten Abschnitt und einen aus seiner Mitte entfernten konischen Abschnitt enthält, dessen Achse der Achse des halbkugelförmigen Abschnitts entspricht, wobei die entstehende konische Oberfläche in dem optischen Element optisch poliert wird, wodurch von den verschiedenen radialen Lagen einfallende Strahlungsenergie bei ihrem Eintritt in das optische Element von dem optischen Element gebrochen und umgelenkt wird und das optische Element im wesentlichen auf seiner Achse entlang verläßt, wobei auf der Achse des optischen Elements Strahlungsenergiedetektoreinrichtungen angeordnet sind zum Empfang der umgelenkten S trahlungs energie.

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   57. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum wahlweisen Betrachten von Abschnitten der verteilten und empfangenen Strahlungsenergie mechanische Jalousien enthalten, die in den Weg der Strahlungsenergieübertragung eingeschaltet sind und. die Strahlungsenergiedetektoreinrichtung gegenüber der quer über bestimmte einzelne Abschnitte des Lagebereichs übertragenen Strahlungsenergie wirksam freilegen.

   58. Vorrichtung nach Anspruch 57» dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Jalousieeinrichtung einen Einbau mit Schlitzöffnung enthält, der wirksam von Jalousiesteuereinrichtungen gesteuert wird.

   59· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß der Strahlungsenergiedetektor und die Vorrichtungen zuns wahlweisen Betrachten von Abschnitten der verteilten und empfangenen Strahlungsenergie in eine im wesentlichen einzelne Komponente integriert sind, die einen linearen Bildsensor enthält,

   60. Optische Äbtastvorrichtung zum selektiven Empfang einer einfallenden elektromagnetischen Strahlung aus einem begrenzten Abschnitt radial angeordneter Plätze und zur Umlenkung der Strahlung auf einen gemeinsamen Bereich,, gekennzeichnet durch optische Elemente₉ die im "wesentlichen symmetrisch um eine Umlaufachse herum angeordnet

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   sind und in einem ersten und einem zweiten Element bestehen, wobei wenigstens eines dieser ersten und zweiten Elemente im wesentlichen transparent gegenüber der Strahlung ist und diese ersten und zweiten Elemente durch eine im wesentlichen ununterbrochene Oberfläche getrennt sind, die im wesentlichen diagonal zur Umlaufachse liegt, wodurch eine aus radial zu der Umlaufachse gelegenen Richtungen auf das optische Elemente auftreffende Strahlung durch das transparente Element hindurchgeht und durch dieses gebrochen wird, und wobei der Abschnitt der auftreffenden Strahlung, welcher sich aus radialen Stellungen nähert, die augenblicklich in optischer Fluchtlage mit der Oberfläche liegen, durch die Wechselwirkung an dieser Oberfläche in eine Richtung im wesentlichen in Fluchtlage mit der Umlaufachse umgelenkt wird und die umgelenkte Strahlung danach weiter durch das transparente Element hindurch und aus ihr herausgeht, wobei sie weiter gebrochen wird, sowie Einrichtungen zum Instellungbringen des optischen Elements durch Drehen des optischen Elements um die Umlaufachse in eine Vielzahl radialer Fluchtlagen, sowie Einrichtungen zum Koppeln der Einrichtungen zum Instellungbringen mit dem optischen Element.

   61« Umlaufende optische Tastvorrichtung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Instellungbringen einen Motor enthalten, der zum ununterbrochenen Drehen des optischen Elements dient und das optische

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   Element in sich durch diese axiale Symmetrie ausgeglichen ist, um durch die Umlaufbewegung entstehende Schwingungen zu vermindern, wobei der Taster ferner Einrichtungen zur Feststellung von Eigenschaften der umgelenkten Strahlung enthält, die mit dem transparenten Element zusammenarbeiten und auf der Umlaufachse entlang an dem gemeinsamen Plats angeordnet sind.

   62. Optische Abtastvorrichtung zur Erzeugung einer optischen Abtastung auf einer gegebenen linearen Achse entlang,, gekennzeichnet durch elektromagnetische Strahlungswandler= einrichtungen zum Senden und Feststellen einer elektromagnetischen Strahlung, Einrichtungen zum Einengen des effektiven Sichtfeldes der Wandlereinrichtung auf ein gegebenes Strahlenbündel, Einrichtungen zum umlaufenden Abtasten des Strahls innerhalb des gesamten Umlauftast= bereichs um eine Umlaufachse, gestufte Staffelspiegeleinrichtungen, die eine Vielfalt einzelner Spiegelfacetten haben und in dem Abtastbereich in Fluchtlage mit der linearen Achse derart angeordnet sind, daß beim umlaufenden Abtasten des Strahls dieser Strahl zunächst mit einem ersten der facettierten Spiegelelemente an einem ersten Ende des gestuften Staffelspiegels ausgerichtet ist und anschließend mit jedem verbleibenden Facetten» Spiegelelement ausgerichtet ist, während der Strahl seine UmIaufabtastung vom ersten Ende des gestuften

   Staffelspiegels zum zweiten Ende dieses Spiegels fortsetzt, wobei diese facettierten Spiegelelemente einzeln zum reflektierenden Umlenken des in einer Umlaufbewegung abgetasteten Strahls orientiert sind, um im wesentlichen parallele ¥ege überquerende Lagebestimmungsstrahlen zu erzeugen, wobei die Mittelpunkte dieser parallelen Wege im wesentlichen gleichmäßig auf der linearen Achse entlang und relativ zu ihr beabstandet sind und die facettierten Spiegelelemente so angeordnet sind, daß die Winke!verschiebung, gemessen relativ zu der Umlaufachse, zwischen jeweils aufeinanderfolgenden benachbarten Facetten im -wesentlichen gleich ist, wodurch eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen der augenblicklichen Winkellage des umlaufend abgetasteten Strahls relativ zu der Umlaufachse und der Querlage des entstehenden umgelenkten Lagebestimmungsstrahls relativ zu der linearen Achse besteht.