DE2118310A1 - Abtasteinrichtung - Google Patents

Description

0-1004-USSBi 28,638
vom 15o4ci970

Columbia Broadcasting System,Incο,Stamford, Connecticut, TJSAo

Abt aste inri ohtung <,

Die Erfindung betrifft eine Abtasteinrichtung mit einer Strahlungsquelle, mit einem Heflektor, der von der Strahlungsquelle beleuchtet wird und deren Strahlung zu einem ersten Brennpunkt hin konvergiert, welcher auf einer vorge- (f gebenen Achse liegt und mit einem durch eine Antriebseinrichtung drehbaren Abtastdrehglied. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem rotierenden Heflektor und mit einem System zum Beleuchten des Reflektors, wodurch die optische Abtastung einer Bildoberfläche mit hoher Auflösung und hoher Geschwindigkeit erreicht werden soll.

Beispielsweise zum Abtasten einer graphischen Vorlage mit dem Ziel, die in ihr enthaltene Information in entsprechende elektrische Impulse umzuwandeln, sind viele Arten von Abtastmechanismen gebräuchlich, die elektronisch oder auch mechanisch arbeiten,, Typische Beispiele für mechanische Systeme g sind die in der USA-Patentschrift 3 087 987 beschriebene Einrichtung, die mit einem Mehrfacettenspiegel in Form eines Kegelstumpfes oder eines Pyramidenstumpfes arbeitet, und verschiedene Anordnungen mit Drehspiegeln, von denen eine in der USA-Patentβohrift 3 370 504 angegeben ist. In der deutschen Patentanmeldung P 19 30664.0 vom I8060I969 wurde auch schon ein System vorgeschlagen, das ein pyramidenförmiges Abtastdrehglied (einen sogenannten Spinner) aufweist, das von einem laser beleuchtet wird, wodurch der optische Wirkungsgtad des systems verbessert wird. Die bekannten oder vorgeschlagenen Systeme Bind zwar für ihren speziellen Verwendungszweck durchaus brauohbar, besitzen aber Eigenschaften, die ihre Eignung

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für .Abtastsysteme extrem hoher Auflösung und hoher Gesehwindig- ' keit begrenzen. Beispielsweise sind der Aufwand und die entsprechenden Kosten zum Herstellen pyramidenförmiger Mehrfacetten-Drehglieder, deren Facetten alle praktisch identische Reflexionseigenschaften haben sollen, so extrem hoch, daß da- i durch eine volle Nutzung de» Möglichkeiten solcher Hochgeschwindigkeitssysteme nicht möglich ist. Zudem tritt bei den hohen Geschwindigkeiten, mit denen derartige Pyramiden— oder prismenförmige Abtastdrehglieder gedreht werden müssen, ein beträchtlicher Oberfläehen-Luftwiderstand auf, der die erforderliehe Antriebsleistung heraufsetzt. Ein vielleicht noch grösserer Nachteil besteht darin, daß die bei hohen Geschwindigkeiten auftretenden Trägheitsdeformationen pyramiden- oder prismenförmiger Drehglieder dynamische optische Verzeichnungen der Facetten zur Folge haben, die ihrerseits das Auflösungsvermögen des Gesamtsystems herabsetzen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die obenerläuterten Naehteile bekannter Einrichtungen zu Tenneiden· Insbesondere soll ein Abtastdrehglied für eine Abtasteinrichtung angegeben werden, das leichter und wirtschaftlicher, d.h. mit geringerem Aufwand als bekannte Drehglieder der vorliegenden Art herstellbar ist und eine geringere Irägheit bei gleichem Auflösungsvermögen, geringerer dynamischer optischer Verzeichnung und geringerer Oberflächenreibung während hoher Drehzahlen aufweist. Ferner soll ein besseres optisches System zum Beleuchten des Abtastdrehgliedes angegeben werden.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Abtasteinrichtung der eingangsgenannten Art das Abtastdrehglied eine sphärische Oberfläche aufweist, die konzentrisch zu der vorgegebenen Achse, auf der der erste Brennpunkt liegt, rerläuft und um diese Achse drehbar ist, daß am Umfang des Abtastdrehgliedes um die sphärische Oberfläche mehrere Zonenlinsen verteilt sind,

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welche relativ zum Reflektor derart angeordnet sind, daß dessen j konvergierende Strahlung einen mehr als eine Zonenlinse enthaltenden Abschnitt der sphärischen Oberfläche beleuchtet, und _; welche diese konvergierende Strahlung jeweils zn entsprechenden Abtastbrennpunkten zurüekwerfen, die bei einer Drehung des Abtastdrehgliedes um die vorgegebene Achse zu dieser Achse konzentrische Kreisbahnen beschreiben, und daß die Strahlungsquelle eine divergierende kohärente elektromagnetische Strahlung erzeugt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ä hat das Abtastdrehglied die Form einer Teilkugel, auf deren sphärischer Oberfläche eine Mehrzahl von Sektoren mit Zonenlinsen (Beugungslinsen) vorgesehen Bind, von denen 3ede eine Jamilie auftreffender Strahlungsgruppen wieder in einem neuen Brennpunkt sammelt. Ein optisches System mit entweder einem geometrischen Reflektor oder mit einem Beugungsreflektor konvergiert den ankommenden Lichtfluß, der beispielsweise von einem Laser erzeugt wird, zu einem ersten Brennpunkt im oder nahe beim Mittelpunkt der Teilkugel, so daß jeder auftreffende Strahl senkrecht zur sphärischen Oberfläche gerichtet ist und bei den neuen Brennpunkten eine stigmatische Punktabbildung erreicht wird. Die Achse, um die das Abtastdrehglied rotiert, ist so angeordnet, daß die neuen Brennpunkte eine gekrümmte " Bildoberfläche abtasten_o

Die Beugungs- oder Zonenlinsen werden photographisch auf die sphärische Oberfläche des Abtastdrehgliedes aufgebracht· Da sie seine im übrigen regelmäßige glatte Form somit nicht stören, wird der Oberflächen-Luftwiderstand auf ein Minimum herabgesetzt und die für hohe Drehzahlen erforderliche Antriebsleistung verringert. Die günstige Massenverteilung des Heilkugelförmigen Abtastdrehgliedes hat zur Folge, daß eine geringere differentielle Trägheitsdeformation auftritt als bei einem beispielsweise pyramidenförmigen Drehglied₀ Die dynamische-

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optische Verzerrung ist also geringer. Da eine sphärische Oberfläche viel leichter bearbeitbar ist als ein Körper mit einer Vielzahl von Planflächen, und wegen der Möglichkeit, j photographisch eine Mehrzahl identischer Linsen (nämlich die j Zonenlinsen) durch Belichtung mit einer gemeinsamen Quelle J aufzubringen, werden nicht nur der Herstellungsaufwand und die entsprechenden Kosten gesenkt, sondern auch eine grössere Genauigkeit und Eeproduzierbarkeit des Abtastdrehgliedes erreichte !

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ^; nun in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung;

Figur 2 eine Ansicht einer Abtasteinrichtung, die ähnlich der in Figur 1 dargestellten ist, aber einen elliptischejn Reflektor statt eines Beugungsreflektors aufweist, um die Lichtstrahlung auf das Abtastdrehglied zu konvergieren;

Figur 3 eine sohematische Seitenansicht einer weiteren anderen Anordnung eines Abtastdrehgliedes mit einem zugehörigen optischen System zum Beleuchten des Drehgliedes;

Figur 4 eine Frontansicht der Abtasteinrichtung gemäß Figur 3 in der Ebene 4-4 in Figur 3; und

Figur 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt in schematisoher Form die wesentlichen Elemente einer Abtasteinrichtung, wie sie beispielsweise in Systemen hoher Geschwindigkeit und hohen Auflösungsvermögens zum Aufzeichnen und/oder Reproduzieren von Nachrichten oder

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Informationen auf einem Aufzeichnungsmedium benutzt werden kann. Die Einrichtung besitzt eine Lichtquelle, bei der es sich vorzugsweise um einen Laser 10 handelt, der einen monochromatischen kohärenten Lichtstrahl erzeugt. Wenn die Einrichtung zum Aufzeichnen benutzt wird, wird der Strahl durch

einen geeigneten Lichtmodulator 12 geleitet, der die Strahl- j intensität entsprechend den aufzuzeichnenden Informationen I modulierte Soll das System zum Lesen zuvor aufgezeichneter j Informationen verwendet werden, wird der Modulator 12 selbst- \ verständlich weggelassen, und mit einem (nicht-dargestellten) ] lichtempfindlichen Glied wird die vom Aufzeichnungsmedium reflektierte oder von diesem durchgelassene Strahlung gesammelt und abgefühlt, während das Aufzeichnungsmedium abgetastet wird₀

Im folgenden sei angenommen, daß die Abtasteinrichtung im Aufzeichnungsbetrieb arbeitet. Der in stiner Intensität modulierte Laserstrahl wird von einem Spiegel 14 auf einen Strahl« expander reflektiert, der schematisch bei 16 angedeutet ist und eine divergierende Strahlung 17, von der zwei Strahlen 17a und 17b dargestellt sind, auf einen Reflektor 18 richtet. Der Reflektor ist so ausgebildet und angeordnet, daß er die eintreffende divergierende Strahlung 17 in eine Strahlung umformt, die zu einem Brennpunkt hin konvergiert, welcher ä sich an einer gegen die eintreffende (divergierende) Strahlung versetzten Ort befindet, im vorliegenden Fall auf der Drehachse eines Abtastdrehgliedes (Spinners) 20. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 handelt es sioh beim Reflektor 18 um einen Reflektor vom Beugungstyp, auf dessen Oberfläche sich ein optisches Gitter befindet, das die auffallende divergierende Strahlung beugt und an einem Brennpunkt 23 sammelte Durch den Spiegel 14 wird eine gedrängtere Anordnung erreicht. Der Spiegel und der Strahlexpander stellen natürlich nur eine von mehreren Möglichkeiten zum Beleuchten des Reflektors 18 mit einem divergierenden Strahl dar«.

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...dta

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Abtastdrehglied 20 die Form einer Teilkugel hat, gemäß Figur 1 einer Halbkugel, die auf einer Welle 22 befestigt ist, auf welcher das Drehglied durch einen Motor oder eine andere geeignete Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) gedreht wird. Das Abtastdrehglied ist so angeordnet, daß ihre sphärische Oberfläche allgemein dem Reflektor 18 zugewandt ist, und es ist relativ zum Reflektor so orientiert, daß der lichtkegel der Strahlung 19, wenn er nicht durch das Abtastdrehglied unterbrochen würde, zu einem Brennpunkt 25 W konvergieren würde, der sich auf der Drehachse der Welle und praktisch am Mittelpunkt der sphärischen Oberfläche befindete

Damit das rotierende Abtastdrehglied dem auf dieses auffallenden Licht eine Abtastbewegung erteilt, weist derjenige Teil der sphärischen Oberfläche, der von der konrergierenden Strahlung 19 beleuchtet wird, eine Mehrzahl von Zonenlinsen 24 auf. Ihre Anzahl hängt von den Abmessungen des Abtastdrehgliedes, von der Entfernung zwischen dem Abtastdrehglied und der abzutastenden Bildoberfläche sowie von der Drehzahl ab, die für die G-eschwindigkeits- und Auflösungsfe erfordernisse eines gegebenen Systems erforderlich ist. Jede dieser Linsen nimmt einen Abschnitt der sphärischen Oberfläche ein und kann an die benachbarten Linsen auf ihren beiden Seiten angrenzen, so daß der gesamte von der konvergierenden Strahlung 19 beleuchtete Bereich der sphärischen Oberfläche mit Linsen besetzt ist.

Zonenlinsen sind in der Optik seit langem bekannt. Eine Zonenlinse wird allgemein durch eine Platte gebildet, die eine grosse Anzahl von konzentrischen kreisförmigen Bereichen oder Zonen aufweist, welche gleiche Flächen haben und abwechselnd transparent und undurchsichtig sind, so daß das von der Platte aufgefangene Licht durch einen Interferenz-

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vorgang zu einem scharfen Brennpunkt geleitet wird. Die Zonenlinsen 24 fangen also eine Familie einfallender Strahlengruppen auf und sammeln sie in neuen Brennpunkten, deren Anzahl von der-jenigen Anzahl der von der Strahlung 19 beleuchteten Linsen abhängt. Da das konvergierende Beleuchtungslicht zum Mittelpunkt der sphärischen Oberfläche hin fokussiert wird, kommt jeder auftreffende Strahl praktisch normal zur sphärischen Beugungsfläche an, wodurch eine Grundbedingung der Beleuchtung für eine stigmatische Punktabbildung eingehalten wird. Die einzelnen Linsen 24 sind identisch und so ausgebildet, daß sie die auftreffende konvergierende Strahlung weiter zu einem Abtastbrennpunkt 26 auf einem Speichermedium wie zum Beispiel einem Filmstreifen 28 konvergiereno Während das Abtastdrehglied 20 rotiert, beschreibt der Abtastbrennpunkt 26 eine Kreisbahn um die Drehachse des Abtastdrehgliedes. Bei gleiohüßibender Drehzahl des Abtastdrehgliedes läuft der Abtastbrennpunkt also mit gleichförmiger Abtastgeschwindigkeit auf einem Kreisbogen, auf dessen einfache geometrische Form der Film mittels einer geeigneten (nicht dargestellten) Platte ohne weiteres gebracht werden kann, so daß der Abtastbrennpunkt auf der Bildoberfläche stets scharf ist» Dies ist von grosser Bedeutung, da in Systemen der vorliegenden Art die Tiefenschärfe im Vergleich mit der Schichtdicke eines photographischen Filmes extrem klein istο

Die Zonenlinsen können auf die sphärische Oberfläche des Abtastdrehgliedes 20 durch allgemein bekannte interferometrische Methoden und durch ein Belichtungeverfahren aufgebracht werden, wofür nachfolgend ein typisches Beispiel angegeben wird. Die sphärische Oberfläche des Abtastdrehgliedes wird mit einer lichtempfindlichen Schicht wie zum Beispiel diohromatisierter Gelatine beschichtet. Das Abtastdrehglied wird drehbar in einer optischen Belichtungsvorrichtung montiert, die ähnlich dem in Figur 1 dargestellten System ist und

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einen Laser, einen Modulator, einen Spiegel, einen Strahlexpander, und eine Sammellinse enthält, die so angeordnet sind, daß durch eine (nicht dargestellte) Maske ein erster Strahl auf einen Abschnitt der sphärischen Oberfläche des Abtastdrehgliedes gelenkt wird. Während ein gegebener Abschnitt durch diesen ersten Strahl beleuchtet wird, wird gleichzeitig dieser gleiche Abschnitt durch die Maske hindurch von einem zweiten Lichtstrahl beleuchtet, der längs einer Bahn eintrifft, die den Brennpunkt 26 enthält. Dieser zweite Strahl sollte kohärent mit dem ersten Strahl sein und kann unter Verwendung einer bekannten Strahlaufspaltungseinrichtung und/oder geeigneter Knick- oder Umlenkspiegel vom selben Laser hergeleitet werden. Nach der Belichtung eines ersten Abschnitts der sphärischen Oberfläche bei gesteuerter Lichtstärke und -dauer wird die Welle 22 (durch nichtdargestellte Mittel) genau schrittweise in eine neue Position gedreht, in der ein zweiter Abschnitt auf die gleiche Weise belichtet wird, usw<>, bis nacheinander die gewünschte Anzahl von Abschnitten belichtet worden sind, um das Hologramm der Reihe von Objektpunkten an den Stellen der Brennpunkte 26 aufzuzeichnen₀ Wenn sie auf diese Weise aufgebracht werden, erhöhen die Linsen weder die Masse des Abtastdrehgliedes noch den Oberfläohenluftwiderstand bei hohen Drehzahlen nennenswert.

Die Oberfläche des Abtastdrehgliedes wird dann entwickelt, um die räumliche Aufzeichnung der von der gleichzeitigen Belichtung mit den erwähnten beiden Lichtstrahlen herrührenden Streifen zu vollenden, d»h_e um auf der sphärischen Oberfläche eine Mehrzahl benachbarter oder aneinander angrenzender Zonenlinsen auszubilden, die einander genau gleichen. Wenn das Abtastdrehglied in die Einrichtung gemäß Figur 1 eingesetzt und durch eine Lichtquelle beleuchtet wird, die gleioh oder ähnlich der ursprünglichen ersten Lichtquelle ist, werden durch die einzelnen Zonenlinsen eine Gruppe von

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Brennpunkten 26 entsprechend dem Ausmaß der Beleuchtung der Oberfläche des Drehabtastgliedes wieder hergestellt» Genauer gesagt, wenn der Durchmesser der konvergierenden Strahlung 19 so groß ist, daß sie, wie es vorzugsweise der Fall ist, mehr als nur eine Linse beleuchtet,, wird eine entsprechende .Anzahl von Abtastbrennpunkten rekonstruierte Mittels der aneinander angrenzenden Linsen und durch die gleichzeitige Beleuchtung von mehr als einer Linse werden also aufeinanderfolgende Abtastlichtstrahlen mit einer Rücklaufzeit der Grosse Null zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen erzeugt.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die sich von der Konstruktion gemäß Figur 1 hauptsächlich dadurch unterscheidet, daß das Abtastdrehglied 20' eine etwas geringere Masse hat, da darstellungsgemäß ein Teil der Halbkugel fehlt und daß statt eines Beugungsreflektors ein geometrischer Reflektor 30 vorgesehen ist. Selbstverständlich könnte das Abtastdrehglied gemäß Figur 1 auch in Verbindung mit dem geometrischen Reflektor gemäß Figur 2 und das in Figur 2 dargestellte Abtastdrehglied mit dem Beugungsreflektor gemäß Figur 1 verwendet werden«. Die Zonenlinsen 24 werden in der bei Figur 1 beschriebenen Weise aufgebracht« Diese Formänderung des Drehgliedes erlaubt eine etwas andere Anordnung g des Reflektors relativ zum Drehglied und der Position, bei welcher das Licht zum Abtastbrennpunkt 26» konvergierend reflektiert wird»

Bei dieser Ausführungsform wird das Abtastdrehglied durch einen Reflektor 30 mit elliptischer Gestalt beleuchtet, der eine auftreffende divergierende Lichtstrahlung 17' reflektiert, die von einer bei 16' angedeuteten Quelle ausgeht« Wie bei der Ausfiihrungsform gemäß Figur 1 wird durch die Linsen 24 bei einer Drehung des Abtastdrehgliedes eine Gruppe von Abtastbrennpunkten 26' wieder hergestellt, die einen Kreisbogen beschreiben. Die als Film 28 dargestellte Bildoberflache

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wird an der Abtastzone vorbei über eine gekrümmte Platte (nicht dargestellt) gezogen, die in radialer Richtung etwas gegen den Reflektor 30 versetzt ist. Hierdurch wird eine kompakte gedrängte Anordnung der Bestandteile des Abtastsystems und ein kleines Öffnungsverhältnis ■ (f-Zaiil) erreicht, wie es für ein hohes Auflösungsvermögen wesentlich ist.

Figur 2 zeigt auch noch klarer als Figur 1 die Art der Abtastbewegung des Abtastbrennpunkts 26₀ Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Brennpunkt, bei welchem die konvergierenden Lichtstrahlen vom Reflektor zusammentreffen wurden, wenn sie nicht vom Abtastdrehglied unterbrochen wurden, auf dessen Achse liegt«, Die Lage des Brennpunktes 25 auf der Drehachse gewährleistet eine gleichmäßige Abtastgeschwindigkeit des Abtastbrennpunktes 26 (falls die Umlaufgeschwindigkeit des Abtastdrehgliedes gleichmäßig ist) längs einer Kreisbahn um die Drehachse _a Die Abtastung erfolgt daheijbhne Verzerrung oder Verzeichnung infolge ungleichmäßiger Abtastgeschwindigkeit, und da ein Kreisbogen geometrisch einfach ist, kann der Film 28 leicht so gebogen werden, daß der Abt as t brennpunkt 26 stets saharf auf der ±sildoberfläche liegt, wie schon erwähnt wurde» Wie dargestellt, ist der Abtastbrennpunkt, dessen G-rösse durch die Beugungseigenschaften der einzelnen linsen begrenzt ist, während seines gesamten Abtastnutζzyklus zwischen der in Figur 2 mit 26 bezeichneten Position am einen Rand des Filmes und dem Punkt 26· am anderen Rand stets scharf abgebildet*

Die Anordnung der optischen Bestandteile der bisher beschriebenen Systeme ergibt einen Abtastkegel mit einer Öffnungzahl von ungefähr f/4 bei R_o/r = 4 (r= Radius des Abtastdrehgliedes, R = Abtasbradius)₀ Wie in dem Artikel der "laser Beam Scanning for high Density Data Storage and Retrieval"der Anmelderin in der Zeitschrift SPSE News,Volume 10, No. 5, September/Oktober 1967 erläutert ist, ist es im Interesse einer

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guter: Trägheitsverteilung in Abtastsystemen hoher G-eschwindigkeit der vorliegenden Art wünschenswert, daß das Verhältnis R /r maximal ist, was normalerweise dadurch erreicht wird, daß man den Radius des Abtastdrehgliedes möglichst klein wählte

Figur 3 und 4 sind Seiten- bzwo Frontansichten einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die sphärische ümfangsfläche des Abtastdrehgliedes 40 durch einen dem Mittelteil einer Ku_t;el entnommenen Stumpf ab schnitt gebildet wirdο Zonenlinsen 24 sind in der oben beschriebenen Weise auf die sphärische Ümfangsfläche aufgebracht. Das Drehjglied ist auf einer Welle 42 montiert und um eine Achse 44 drehbar. Trägheitsmäßig und geometrisch ist dieses Abtastdrehglied ähnlich wie ein zylindrischer Rotor und hat somit wegen der geringeren Trägheitsspannungen und- deformationen bei hohen Drehzahlen eine noch geringere optische Deformation aufzuweisen als die mehr kegelförmigen Drehglieder gemäß Figur 1 und 2.

Bei diesem System kann der Reflektor 46, welcher die ankommende divergierende Lichtstrahlung 17· auf das Abtastdrehglied konvergiert, entweder ein Beugungsreflektor oder vom geometrischen Typ sein. Er enthält einen Schlitz 48, der in einer zur Papierebene normalen Richtung ausgerichtet ist und durch den die Strahlung 19' konvergierend zum Abtastbrennpunkt 26 auf dem Aufzeichnungsmedium reflektiert wird«. Solange die Sohlitzbreite klein im Vergleich mit der Gesamtbreite des Reflektors 46 ist, hat er nur einen vernachlässigbar kleinen Einfluß auf das Auflösungsvermögen des Systems,, Der Schlitz ermöglichst die Anordnung des Reflektors zwischen dem Drehglied und der Bildoberfläche, also eine noch gedrängtere Anordnungo Dabei trifft die konvergierende Strahlung 19' praktisch normal auf die sphärische Oberfläche des Abtastdrehgliedes auf, und es wird ein Abtastkegel mit der Öffnungszahl ^f/3 gegenüber einem f/4-Kegel in den Systemen nach Fig. 1 und 2 erreicht. Die grössere Abtastöffnung liefert eine höhere

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Auflösung, während ein günstiges R /r-Verhältnis von ungefähr vier "beibehalten wirdo "■■"-'-

In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Abtasteinrichtung dargestellt, deren Abtastdrehglied ebenfalls auf seiner periphere^. Oberfläche Zonenlinsen besitzt und das in diesem Fall halbkugelförmig ist wie bei der Einrichtung nach Figur 1. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch ein Reflektor 18 vom Beugungstyp in einer zur Drehachse des Abtastdrehgliedes im wesentlichen senkrecht liegenden Ebene angeordnet und gegen die Achse so versetzt₉ daß er von einer divergierenden Lichtstrahlung 17 einer Quelle 16 beleuchtet wird, deren Hauptstrahl 17c etwa parallel zur Drehachse verläuft» Die Beugungsfläche des Reflektors 18 ist so ausgebildet, daß

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die auftreffende Strahlung in Richtung zu einem Brennpunkt 23 auf der Achse des Drehgliedes konvergiert und dabei den von den Linsen 24 eingenommenen Teil der sphärischen Oberfläche beleuchtet. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Querschnittsfläche der auftreffenden konvergierenden Strahlung so groß, daß diese gleichzeitig mehr als eine Linse beleuchtet» Die Linsen 24, die in einer Belichtungsvorrichtung mit ähnlicher Anordnung optischer Elemente und nach dem Verfahren,wie es oben beschrieben wurde, aufgebracht worden sind, reflektieren das auftreffende Licht konvergierend zu einem Abtastbrennpunkt 26, Dieser Abtastbrennpunkt beschreibt wie bei den anderen Ausführungsformen eine Kreisbahn, die in einer auf der Drehachse des Abtastdrehgliedes senkrecht stehenden Ebene liegt_o Das Vorhandensein des Abtaststrahls in der Beleuohtungsstrahlung hat keinen Einfluß auf das System.

Wie schon erwähnt wurde, hat also die beschriebene Abtasteinrichtung die Vorteile einer einfachen und wirtschaft* sohaftliohen Herstellung des Abtastdrehgliedes und einer

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Verringerung der dynamischen-ορtischen Verzeichnungen im Vergleich mit Abtastdrehgliedern, deren Formen eine weniger günstige Massenverteilung bedingen. Durch die Form des Abtastdrehgliedes gemäß der Erfindung ergeben sich auch eine geringere Trägheit und kleinere Drehimpulse für eine gegebene Auflösung, wodurch die Anforderungen an die Antriebs- und Geschwindigkeitssteuermittel herabgesetzt werden. Das Abtastdrehglied kann in den verschiedensten Beleuchtungssystemen verwendet werdeni deren Wahl im wesentlichen von den Raumverhältnissen eines gegebenen Anwendungsfalls abhängen wird. In jedem Fall werden jedoch gleichzeitig mehr als eine Linse durch eine Strahlung beleuchtet, die zu einem Brennpunkt hinkonvergiert, welche auf der Drehachse des Äbtastdrehgliedes liegt, wodurch die Linsen eine entsprechende Anzahl von Abtastbrennpunkten rekonstruieren, die jeweils eine Kreisbahn beschreiben.

Kurz zusammengefaßt, schafft die Erfindung also eine optische Abtasteinrichtung für eine Vorrichtung zum Übertragen und/oder Aufzeichnen von Nachrichten oder Informationen, mit einem Abtastdrehglied in Form einer Teilkugel, um die eine Mehrzahl von Brechungs- oder Zonenlinsen verteilt sind und die kontinuierlich um eine konzentrische Achse drehbar sind; ferner ist ein optisches System vorgesehen, mit dem auf diese sphärische Oberfläche ein Lichtfluß gerichtet wird, der zu einem ersten Brennpunkt auf der Drehachse des Abtastdrehgliedes hin so konvergiert, daß jeder auftreffende Strahl praktisch senkrecht zur sphärischen Oberfläche ankommt. Die einzelnen Zonenlinsen reflektieren auf ihnen auftreffende Strahlen konvergierend zu neuen Brennpunkten, welche eine Bildoberfläche abtasten, die sich längs eines Kreises erstreckt, während das Abtastdrehglied gedreht wird. Das optische System, welches das ankommende Licht auf das Abtastdrehglied konvergiert, hat vorzugsweise eine andere Achse als das Drehsystem und kann entweder einen Beugungsreflektor oder einen geometrischen Keflelttor enthalten.

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Claims (1)

1. Pat entansprüche

   Abtasteinrichtung mit einer Strahlungsquelle, mit einem Reflektor, der von der Strahlungsquelle beleuchtet wird und deren Strahlung zu einem ersten Brennpunkt hinkonvergiert, welcher auf einer vorgegebenen Achse liegt, und mit einem durch eine Antriebseinrichtung drehbaren Abtastdrehglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastdrehglied (20) eine sphärische Oberfläche aufweist, die konzentrisch zu der vorgegebenen Achse ₉ auf der der erste Brennpunkt (23) liegt, verläuft und um diese Achse · drehbar ist₉ daß am Umfang des Abtastdrehgliedes um die sphärische Oberfläche mehrere Zonenlinsen (24) verteilt sind, welche relativ zum Reflektor (18,30,46) derart angeordnet sind, daß dessen konvergierende Strahlung (19) einen mehr als eine Zonenlinse enthaltenden Abschnitt der sphärischen Oberfläche beleuchtetj und welche diese konvergierende Strahlung jeweils zu entsprechenden Abtastbrennpunkten (26) zurückwerfen, die bei einer Drehung des Abtastdrehgliedes um die vorgegebene Achse um diese Achse konzentrische Kreisbahnen beschreiben, und daß die Strahlungsquelle (10) eine divergierende kohärente elektromagnetische Strahlung erzeugt.

   2ο Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastdrehglied (20) die Form einer Halbkugel hat.

   3ο Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastdrehglied (20·) die Form eines Halbkugelstumpfes hat₀

   4. Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Umfangsflache des Abtastdrehgliedes (40) durch einen dem Mittelteil einer Kugel entnommenen Stumpfabschnitt gebildet ist.

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   5. Abtasteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen (24) photograpnisch durch interferometrische Mittel auf die sphärische Oberfläche aufgebracht sinde

   6ο Abtasteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (30) ein geometrischer Reflektor ist.

   7· Äbtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis , 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ™ Reflektor ein Beugungsreflektor (18) ist»

   8. Abtasteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein Beugungsreflektor (46) ist, der radial gegen das Abtastdrehglied

   (40) versetzt und zwischen diesem und der von den Abtastbrennpunkten (26) beschriebenen Bahn angeordnet ist_s und daß sich in dem Beugungsreflektor ein Schlitz (48) befindet, durch den die zu den Abtastbrennpunkten konvergierende Strahlung durchtritt.

   9. Abtasteinrichtung nach Anspruch 1,dadurch Λ gekennzeichnet, daß der Reflektor ein Beugungsreflektor (18) und praktisch senkrecht zur vorgegebenen Achse angeordnet ist, und daß der Hauptstrahl (17c) der divergierenden Strahlung (17) der Quelle (10,16) sich dem Reflektor praktisch parallel zur vorgegebenen Achse nähert.

   10o Abtasteinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (18) so ausgebildet und relativ zum Abtastdrehglied (20) so angeordnet ist, daß die konvergierende Strahlung (19) im wesentlichen senkrecht auf die sphärische Oberfläche des Abtastdrehgliedes auftrifft.

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