DE3728238A1 - Uebertragungseinrichtung zur uebertragung von bildpunkten - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Übertragungs­ einrichtung zur Übertragung von Bildpunkten umfas­ send ein Bündel von Lichtleitfasern, wobei die Übertragung von dem einen Endbereich der Licht­ leitfasern zu dem anderen Endbereich erfolgt.

Es ist an sich bekannt, Bilder mittels einer Mehrzahl dicht an dicht liegender, parallel zuein­ ander verlaufender Lichtleitfasern zu übertragen (vgl. "Grundlagen der Faseroptik", R. Jahn, Fein­ werktechnik 74, 1970). Dabei ergibt sich in bei­ den Endbereichen des plattenartig zusammengefaß­ ten Faserbündels, abgesehen von der Rasterwirkung des Faserrasters, ein identisches Bild, da das auf der einen Seite des Faserbündels, welche als Eintrittsfläche dient, in der Regel durch eine Optik abgebildete Bild aufgrund der parallel verlaufenden Lichtleitfasern auf der Austritts­ fläche so abgebildet wird, als würde eine trans­ parente Platte durchsetzt.

Es ist auch bekannt, einzelne Glasfasern in et­ wa konisch auszuziehen, so daß eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Bildes von der Eintritts­ fläche zur Austrittsfläche erreicht wird.

Weiterhin sind sogenannte faseroptische Quer­ schnittswandler auf dem Markt, wobei die Eintritts­ fläche und Austrittsfläche eines ungeordneten Lichtfaserbündels unterschiedliche Konfigurationen und Querschnitte aufweisen können. Da zwischen den beiden Endbereichen des Faserbündels bzw. zwischen den einzelnen Faser-Enden keine definierte Zuordnung besteht, ist die Übertragung eines Bildes mit Hilfe einer derartigen Anordnung nicht möglich. Solche Anordnungen werden vielmehr dazu verwendet, um z.B. mit Hilfe einer etwa runden oder kugelförmigen Lichtquelle, welche auf eine kreisförmige Eintrittsfläche abgebildet wird, einen Spalt exakt und gleichmäßig auszuleuchten, wobei die Austrittsfläche des Lichtleitfaserbündels dann genau der zu beleuchtenden Schlitzkonfiguration entspricht.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Übertragungseinrichtung der in Betracht stehenden Art so auszugestalten, daß bei unterschiedlicher Größe und Konfiguration der Eintritts- und Austrittsflächen des Lichtleit­ faserbündels eine Bildübertragung bzw. eine ko­ ordinierte Übertragung von Bildpunkten ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Enden der Lichtleitfasern in dem einen Endbereich dicht an dicht nebeneinanderliegend linear zusammengefaßt nebeneinander angeordnet sind, und die Lichtleitfaserenden des anderen Endbereichs flächig zusammengeführt werden, wobei bestimmten Lichtleitfasern des flächig zusammenge­ faßten Endbereichs wenigstens ein optoelektrischer Sensor oder Geber zugeordnet ist.

Ein derartiger optoelektrischer Sensor oder Geber ermöglicht es, das optische Signal für eine bestimmte Lichtleitfaser oder eine Gruppe von Lichtleitfasern gezielt für diese aus einem elektrischen Signal abzuleiten bzw. umgekehrt die optische Information einer bestimmten Lichtleitfaser bzw. einer Gruppe von Lichtleitfasern in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, daß die flächig zusammengefaßten Lichtleitfaser-Enden im Abstand voneinander fixiert sind. Hierdurch wird es möglich, z.B. optoelektrische Geber höherer Leistung, z.B. Leuchtdioden, jedem solchen Ende einer Licht­ leitfaser exakt zuzuordnen. Durch die Summe der damit erzielten definierten unterschiedlichen Einzelbeleuchtungen kann am anderen Ende dann ein leuchtstarkes, sich gegebenenfalls über eine große Arbeitsbreite erstreckendes Bild zeilenweise erzeugt werden. Umgekehrt ist es möglich, bei dem Vorsehen optoelektrischer Sensoren dafür zu sorgen, daß ein Überstrahlen der optischen Information am eintrittsseitigen Ende, d.h. an der Eintrittsfläche, vermieden wird, so daß eine absolut zuverlässige Zuordnung zu den einzelnen Sensoren gewährleistet ist.

Der flächig zusammengefaßte Endbereich von Licht­ leitfaser-Enden kann entweder dadurch ausgebildet werden, daß diese einzeln in rasterförmig angeord­ neten Fassungen untergebracht werden, oder aber alternativ hierzu dadurch, daß diese Enden vergossen werden und der so erzeugte Block nachträglich einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die beiden zuein­ ander gehörenden Enden einer einzelnen Lichtleit­ faser derart korreliert sind, daß die Mehrzahl optoelektronischer Sensoren bzw. Geber mit einer Speicher- und Rechnereinrichtung verbunden sind, wobei in der Speichereinrichtung die Zuordnung eines flächig zusammengefaßten Lichtleitfaser-Endes zu einem linear zusammengefaßten Lichtleitfaser-Ende abgespeichert ist.

Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, daß zur Erzielung einer Bildübertra­ gung bzw. einer koordinierten Bildpunktübertragung nicht mit einem Parallel-Faserbündel gearbeitet zu werden braucht, welches notwendigerweise gleich­ konfigurierte Eintritts- und Austrittsflächen bedingt, oder mit einer einzelnen und dementspre­ chend naturgemäß verlustbehafteten Faser mit unterschiedlich großen Eintritts- und Austritts­ flächen, sondern daß durch das Vorsehen einzel­ ner, flächig angeordneter, dem flächig zusammen­ gefaßten Endbereich des Faserbündels zugeordneter optoelektronischer Sensoren bzw. Geber eine indi­ viduelle Auswertung des Signals jeder einzelnen Lichtleitfaser bzw. -gruppe möglich ist, indem das zugehörige elektrische Eingangs- oder Ausgangs­ signal auf elektronischem Weg zugeordnet wird.

Diese Zuordnung wird für eine ganz bestimmte Übertragungseinrichtung bei der Herstellung einmal festgelegt und abgespeichert, indem die einzel­ nen linear zusammengefaßten Lichtleitfaser-Enden mit einer optischen Information der Reihe nach beaufschlagt werden, wobei dann die elektronischen Ausgangssignale entsprechend der bekannten Position im eingangsseitigen "Bild" kodiert und dementspre­ chend abgespeichert werden. Auf diese Weise kann bei beliebigen eingangsseitig erfaßten Bildpunkt- Informationen an der Ausgangsseite ein positions­ richtiges Signal erhalten werden.

Für gewisse Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, daß die linear zusammengefaßten Lichtleitfaser- Enden jeder n-ten Zeile auf Lücke zu denjenigen einer (n + 1)-ten Zeile liegen.

Durch diese Anordnung kann in Verbindung mit der elektronischen Auswertung das Auflösungsvermögen verbessert werden, was z.B. bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Übertragungseinrichtung bei Scannern oder als Positionsgeber unter Ausnutzung einer Art Noniuswirkung vorteilhaft sein kann.

Bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Über­ tragungseinrichtung als Plotter oder Drucker kann günstigerweise vorgesehen sein, daß jedem optoelektronischen Geber, d.h. jeder Lichtquelle, eine optische Abbildungsanordnung nachgeordnet ist, welche das von dem Geber abgegebene Licht­ bündel auf den Eingangsquerschnitt eines Licht­ leitfaser-Endes abbildet. Hierdurch können sehr starke Lichtquellen verwendet werden, wobei das linear zusammengefaßte Ende so weit entfernt sein kann, daß dort eine gegebenenfalls schädliche Erwärmung vermieden wird und kürzere Belichtungs­ zeiten erreichbar sind.

Bei der Verwendung der Übertragungseinrichtung als Scanner o. dgl. ist vorzugsweise vorgesehen, daß der optoelektronische Sensor ein CCD-Array ist. Derartige CCD-Arrays stehen im Handel in technisch ausgereifter Form zur Verfügung, so daß die Umsetzung der eintreffenden Bildpunkt- Informationen in elektronische Signale mit geringem Aufwand möglich ist.

Günstigerweise ist dabei vorgesehen, daß am flächig zusammengefaßten Ende jeder Lichtleitfaser mehrere Bildpunkte des CCD-Arrays zugeordnet sind. Es ist demnach möglich, auch solche CCD-Arrays zu verwenden, welche für andere Anwendungen wegen punktueller Fehler nicht herangezogen werden können. Grundsätzlich ermöglicht es die erfindungs­ gemäß vorgesehene elektronische Auswertung, einzel­ ne Bildpunkte derartiger Arrays als bei der Auswer­ tung nicht zu berücksichtigende "Fehlerpunkte" zu unterdrücken. Dementsprechend können für zahl­ reiche erfindungsgemäße Anwendungszwecke sehr kostengünstige CCD-Arrays verwendet werden.

Die Erfindung umfaßt auch die Verwendung einer derartigen Übertragungseinrichtung bei einer Scanner-Anordnung, bei einer Plotter-Anordnung oder als Positionsgeber.

In jedem Fall wird in vorteilhafter Weise davon Gebrauch gemacht, daß die Beleuchtungs- oder Auswerteanordnung von dem eigentlichen Belichtungs­ oder Abtast-Bereich entfernt angeordnet werden kann.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung anhand einer schematischen Darstellung beschrieben.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei­ bung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an­ hand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Scanner und

Fig. 2 eine entsprechende schematische perspek­ tivische Darstellung zur Veranschaulichung der Weiterverarbeitung der durch eine Scanner-Anordnung nach Fig. 1 gewonnenen Informationen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung soll eine Vorlage 1 in Form einer Papierbahn belie­ biger Länge abgetastet werden. Zu diesem Zweck wird die Papierbahn 1 mittels einer in Richtung des Pfeiles 2 durch einen Schrittmotor schritt­ weise angetriebene Transportwalze 3 in an sich bekannter Weise schrittweise vorwärts transpor­ tiert. Eine Beleuchtungsanordnung 4 ist im Aus­ führungsbeispiel gebildet durch eine sich quer zur Transportrichtung (Pfeil 5) der Papierbahn 1 erstreckende Leuchtstoffröhre 6 und eine dieser vorgeschaltete, keilförmige Optik 7 gebildet. Das Licht der Leuchtstoffröhre 6 wird durch diese keilförmige Optik 7 auf eine bestimmte, gerade auszulesende Zeile der Papierbahn 1 abgebil­ det.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 8 umfaßt ein Bündel 9 einzelner Lichtleitfasern (10), welche an einem Endbereich 11 linear unter Ausbildung von zwei Zeilen zusammengefaßt sind, wobei die lineare Erstreckung parallel zum Vorderende 12 der Beleuchtungsoptik 7 der Breite dieser Beleuch­ tungsoptik 7 bzw. der auszulesenden Papierbahn 1 entspricht.

Der andere Endbereich 13 der Glasfasern 9 ist flächig zusammengefaßt und einem optoelektrischen Sensor 14 mit Anschlußpins 15 vorgeordnet.

Ein beispielsweise verwendeter optoelektrischer Sensor ist ein CCD-Bildsensor in Matrixform mit z.B. 288×384 Bildpunkten z.B. vom Typ Thomson TH 7863.

Das Ausgangs-Videosignal eines derartigen Bildsen­ sors eignet sich für eine Anwendung mit einer Auswertung des Bilds durch Digitalisierung und durch numerische Verfahren und ermöglicht dement­ sprechend die erfindungsgemäß vorgesehene rech­ nerische Umwandlung der zeilenweise abgetasteten Bildinformation, welche als flächige Lichtinforma­ tion am Bildsensor ankommt, in eine flächige Bildinformation.

In Fig. 2 ist der Scanning-Bereich unten mit der Papierbahn 1 unter Weglassung der Transport­ rolle 3, dem linear zusammengefaßten Endbereich 11, welcher die Lichteintrittsfläche bildet, dem flächig zusammengefaßten Endbereich 13, welcher die Lichtaustrittsfläche 16 bildet, und dem Sen­ sor 14, dessen lichtempfindliche Fläche 17 der Fläche 16 entspricht, nochmals dargestellt.

Das Ausgangs-Signal an den Pins 15 wird - wie durch den Pfeil 18 angedeutet - einer Speicher­ und Rechnereinrichtung 19 zugeführt.

Die Speicher- und Rechnereinrichtung 19 stellt gemäß einer für das spezifische Glasfaserbündel 9 erstellten Zuordnungsfunktion eine Zuordnung zwischen den Glasfaserenden des linear zusammen­ gefaßten Endbereiches 11 und den Enden des flächig zusammengefaßten Endbereichs 13 her, so daß auf diesem Weg ein den abgetasteten geometrischen Verhältnissen richtig entsprechendes Zeilenbild erhalten wird. Diese Zeilenbilder werden zwischen­ gespeichert und entsprechend dem fortschreiten­ den, schritt- bzw. zeilenweisen Vorwärtstrans­ port der abzutastenden Papierbahn 1 zu einem flächigen Informationsbild zusammengesetzt.

Wie in Fig. 2 weiter schematisch dargestellt ist, kann diese in digitalisierter Form vorliegen­ de Information nach entsprechender Zwischenspei­ cherung oder nach einer gewünschten, gezielten Beeinflussung wieder ausgegeben werden, indem über die ebenfalls als Speicher- und Rechenein­ richtung ausgebildete Ausgabe-Einrichtung 20 ein Leuchtdiodenfeld 21 mit einer Mehrzahl von Leuchtdioden 22 angesteuert wird, welche im Abstand voneinander angeordnet sind.

Dem Leuchtdiodenfeld 21 ist eine optische Abbil­ dungsanordnung 23 nachgeordnet, welche z.B. ge­ bildet ist durch eine Mehrzahl konischer Glas­ faserabschnitte 24, welche das von den Leuchtdio­ den 22 emittierte Licht auf den Eintrittsquerschnitt der Glasfasern 10 des Glasfaserbündels 9 abbilden. Der andere Endbereich 11 des Glasfaserbündels ist wiederum linear zusammengefaßt und oberhalb einer durch Belichtung mit herkömmlichen Verfahren, z.B. Druck über Selentrommel mittels Toners, bedruckbaren Papierbahn 25 angeordnet, welche intermittierend angetrieben ist und dementsprechend zeilenweise durch Beleuchtung bedruckbar ist.

Der in der Ausgabeeinrichtung 20 vorstehend beschrie­ bene Vorrichtungsteil wirkt dementsprechend als Plotter, wobei der wesentliche Vorteil der erfin­ dungsgemäßen Anordnung darin besteht, daß die lichteintrittsseitigen Enden der Glasfasern 10 erheblich weiter voneinander matrixartig, flächig angeordnet sein können, als es die lichtaustritts­ seitigen Enden sind und sein müssen, so daß bei den lichteintrittsseitigen Enden eine hohe Beleuch­ tungsstärke ohne Überstrahlung realisiert werden kann, was zu schnelleren Verarbeitungszeiten führt.

Claims (12)

1. Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Bildpunkten umfassend ein Bündel von Lichtleitfa­ sern, wobei die Übertragung von dem einen Endbe­ reich der Lichtleitfasern zu dem anderen Endbe­ reich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Lichtleitfasern (10) in dem einen Endbe­ reich (11) dicht an dicht nebeneinanderliegend linear zusammengefaßt nebeneinander angeordnet sind, und die Lichtleitfaser-Enden des anderen Endbereichs (13) flächig zusammengeführt sind, wobei bestimmten Lichtleitfasern (10) des flächig zusammengefaßten Endbereichs (13) wenigstens ein optoelektrischer Sensor (14) oder Geber (21) zugeordnet ist.

2. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flächig zusammengefaßten Lichtleitfaser-Enden im Abstand voneinander fixiert sind.

3. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flächig zusammengefaßten Lichtleitfaser-Enden in individuellen Fassungen fixiert sind.

4. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lichtleitfaser- Enden wenigstens eines Endbereichs (11 bzw. 13) miteinander zu einem Block vergossen sind und der so erzeugte Block nachträglich einer Ober­ flächenbehandlung zur Erzeugung einer planen Eintritts- bzw. Austrittsfläche unterzogen ist.

5. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zueinandergehörenden Enden einer einzelnen Licht­ leitfaser (10) derart korreliert sind, daß die optoelektrischen Sensoren (14) bzw. Geber (21) mit einer Speicher- und Rechnereinrichtung (19) verbunden sind, wobei in der Speichereinrichtung die Zuordnung eines linear zusammengefaßten Licht­ leitfaser-Endes zu einem flächig zusammengefaßten Lichtleitfaser-Ende abgespeichert ist.

6. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die linear zusammengefaßten Lichtleitfaser-Enden jeder n-ten Zeile auf Lücke zu denjenigen einer (n + 1)-ten Zeile liegen.

7. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedem opto­ elektrischen Geber (Lichtquelle 21) eine optische Abbildungsanordnung (24) nachgeordnet ist, welche das von dem Geber (21) abgegebene Lichtbündel auf den Eingangsquerschnitt eines Lichtleitfaser­ -Endes abbildet.

8. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der opto­ elektrische Sensor (14) ein CCD-Array ist.

9. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem flächig zusammengefaßten Ende jeder Lichtleitfaser (10) mehrere Bildpunkte des CCD-Array zugeordnet sind.

10. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch deren Verwendung bei einer Scanner-Anordnung.

11. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch deren Verwendung bei einer Plotter-Anordnung.

12. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung als Positionsgeber.