DE1549751A1

DE1549751A1 - Verfahren und Anordnung zur Verbesserung des Aufloesungsvermoegens eines Lichtpunktabtasters

Info

Publication number: DE1549751A1
Application number: DE19671549751
Authority: DE
Inventors: Kamentsky Louis Aaron
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1966-01-17
Filing date: 1967-01-17
Publication date: 1971-04-29
Also published as: FR1508603A; GB1168292A; US3519830A

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H. E. BÖHMER

703 BÖBLINGEN SINDELFINGER STRA88E 49

FERNSPRECHER (07031) 6613040 . I O H 9 / O I

Böblingen, 13. 1. 1967 pr-hn

Anmelderini International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket 10 841

Verfahren und Anordnung zur Verbesserung des Auflösungsvermögens eines Lichtpunktabtasters

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Verbesserung des Auflösungsvermögens eines Lichtpunktabtasters, bei dem die abzutastende Information in mehr als einer Ebene liegen kann.

Es sind Anordnungen zur punktweisen Abtastung von Inforniätionen bekannt, bei denen mit Hilfe einer Kathodenstrahlröhre ein den Leuchtschirm nach Art eines Fernsehrasters überstreichender Lichtfleck mit Hilfe eines abbildenden Systems auf der abzutastenden Fläche abgebildet wird. Das von dieser Fläche reflektierte oder durchgelassene Licht gelangt zu einem Sekundär elektronenvervielfacher, an dessen Ausgang ein das Vorliegen eines geschwärzten oder eines nicht geschwärzten Bereiches anzeigendes Signal erzeugt wird. Da bei den meisten Anwendungen auf ein znöglichst

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großes Auflösungsvermögen Wert gelegt wird, ist man bestrebt, den abtastenden Lichtpunkt so klein wie möglich zu machen. Durch Wahl geeigneter Kathodenstrahlröhren und geeigneter abbildender Systeme ist es gelungen, Lichtflecke von der Größenordnung eines tausendstel Millimeters zu erzeugen. Um ein. einheitliches Auflösungsvermögen im Bereich der ganzen abzutastenden Fläche zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die abzutastenden Flächen genau in der Brennebene des abbildenden Systems liegen, was bei ebenen Informationsträgern ohne weiteres durchzuführen ist. Sind die abzutastenden Objekte bzw. Informationsträger jedoch nicht eben, was beispielsweise bei zerknitterten Belegen oder Schecks der Fall ist, so müssen diese Informationsträger in einer mittleren Brennebene angeordnet werden, was zur Folge hat, daß nur ein Teil der abzutastenden Fläche mittels eines scharf eingestellten, also kleinen Lichtfleckes abgetastet wird, während ein anderer Teil der Fläche mit einem unscharf eingestellten Lichtfleck, d. h. mit einem Lichtfleck größeren Durchmessers abgetastet wird. Auf diese Weise wird nur ein bestimmter Teil der Fläche mit dem bestmöglichsten Auflösungsvermögen abgetastet, während die verbleibenden Teile der Fläche mit einem verschlechterten Auflösungsvermögen abgetastet werden.

Es ist zwar bekannt, bei optischen Systemen, beispielsweise bei Mikroskopen, die Brennebene der abbildenden Elemente so einzustellen, daß ein maximales Auflösungsvermögen erzielt wird. Diese im allgemeinen

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von Hand erfolgende Scharfeinstellung findet aber nur für jeweils einen ganzen Aufzeichnungsträger oder zumindestens für größere Bereiche eines solchen statt. Es sind zwar auch schon automatische Scharf ein Stellvorrichtungen bekannt, es ist jedoch nicht gelungen, die automatische Scharfeinstellung den hohen Abtastgeschwindigkeiten von Lichtpunktabtastern anzupassen.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, durch das das Auflösungsvermögen eines Lichtpunktabtasters auch bei Informationsträgern mit in verschiedenen Ebenen liegenden Flächenbereichen beibehalten wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Verbesserung des Auflösungsvermögens eines Lichtpunktabtasters, bei dem die abzutastende Information in mehr als einer Ebene liegen kann gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Brennebene des den Lichtpunkt erzeugenden optischen Systems oder die abzutastende Information periodisch in Richtung des Strahlenganges zur Erzeugung eines in jeder möglichen Objektebene periodisch seinen Durchmesser verändernden Lichtflecks verschoben wird. Die periodische Verschiebung der Brennebene kann durch periodische Verschiebung mindestens eines Elements des abbildenden optischen Systems, durch periodische Veränderung der Brennweite mindestens eines Elements des optischen Systems oder durch periodische Veränderung der Brennweite des Gesamtsystems mittels eines

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elektrooptischen oder magnetooptischen Systems erfolgen.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung der Brennebene so schnell erfolgt, daß bei einmaligem Raster durchlauf jeder Punkt des Abtastarasters mindestens einmal von einem scharf abgebildeten und einmal von einem unscharf abgebildeten Lichtfleck beaufschlagt wird.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine ein Abtastraster erzeugende Kathodenstrahlröhre, ein mehrere Linsen enthaltendes abbildendes System, einen Wandler zur periodischen Bewegung einer Linse des abbildenden Systems, eine Halterung zur Aufnahme eines Informationsträgers im Bereich der Brennebenen des abbildenden Systems, einen Kondensor, einen Sekundärelektronenvervielfacher, einen mit dem Ausgang des Sekundärelektronenvervielfacher s/v-erbundenen Verstärker und Filter, der auf die Frequenz des Wanders abgestimmt ist und durch einen mit dem Ausgang des Verstärkers verbundenen Gleichrichters zur Erzeugung des Aus gangs signals der Anordnung.

Eine andere besonders vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgedank ens ist gekennzeichnet durch eine ein Abtastraster erzeugende Kathodenstrahlröhre, ein aus Linsen bestehendes abbildendes System, dessen aus elastischen Material bestehende Konkav-Konvexlinse mit einer

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magnetostriktiven Anordnung verbunden ist, die eine durch Biegung bedingte periodische Änderung der Brennweite der Linse bewirkt, eine im Bereich der Brennebene des abbildenden Systems liegende Halterung zur Aufnahme eines Informationsträgers, einen Sekundärelektronenvervielfacher, einen mit dem Ausgang des Sekundärelektronenvervielfachers verbundenen Verstärker und Filter und einen diesen nachgeschalteten Gleichrichter zur Erzeugung des Ausgangs signals der Anordnung,

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausbildungsform des Erfindungsgedankens ist gekennzeichnet durch eine ein Abtastraster erzeugende Kathodenstrahlröhre, eine die Schirmebene der Kathodenstrahlröhre im Bereich des abzutastenden Informationsträgers abbildende Linse, eine Kerrzelle zur periodischen Veränderung der Brennweite der Linse, eine im Bereich der Brennebene des aus der Linse und der Kerrzelle bestehenden optischen Systems angeordnete Halterung zur Aufnahme des Informations t rager s, eine Kondensatorlinse, einen Sekundärelektronenvervielfacher, einen mit dessen Ausgang verbundenen Verstärker und Filfcer und einen diesen» nachgeschalteten Gleichrichter zur Erzeugung des Ausgangssignals der Anordnung,

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es unter anderem auch möglich, Aufzeichnungsträger, wie Kontoauszüge, Schecks oder dergleichen abzutasten, die zerknittert oder sonstwie uneben sind, so da/3 die abzutastenden Bereiche in verschiedenen, zur Brennebene des den Licht-

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fleck·, abbildenden System parallelen Ebenen liegen, ohne das Auflösungsvermögen der Anordnung zu verschlechtern.

Bei den vorgeschlagenen Verfahren wird ein in einer beliebigen Ebene des Aufzeichnungsträgers liegender Bereich durch die periodisch«= Änderung der Brennweite von einem Lichtfleck abgetastet, der, bedingt durch die wechselnde Schärfe der Abbildung, je Rasterpunkt jeweils mehrere Male seinen Durchmesser periodisch vergrößert und verkleinert, wobei mindestens einmal eine scharfe Abbildung mit kleinstem Durchmesser des Lichtflecks erfolgt.

Wird ein in einer beliebigen Ebene liegender Bereich mit einheitlicher Durchlässigkeit oder mit einheitlichen Reflexionseigenschaften abgetastet, so wird dem Lichtfühler der Abtastordnung ein konstanter Lichtstrom zugeführt, da vom Lichtfleck unabhängig von seiner Größe immer die gleiche Lichtmenge je Zeiteinheit ausgeht. Erfolgt die Abtastung hingegen in einem Bereich, in dem der Lichtfleck bei scharfer Abbildung, d. h,, bei kleinstem Durchmesser, einem einheitlich geschwärzten Bereich abgetastet, während er bei unscharfer Einstellung, auch teilweise einem Bereich mit anderer Schwärzung abtastet, so wird dem der Anordnung zugeordneten Lichtfühler ein Lichtstrom wechselnder Intensität zugeführt. Dieser Lichtstrom wird durch den Lichtfühler in einen Wechselstrom umgewandelt, der nach Gleichrichtung einen Gleichstrom ergibt, der bei Kontrastübergängen im jeweils abgetasteten Bereich von einem Wechselstrom überlagert wird, dessen Frequenz der Frequenz

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der Veränderung der Brennweite entspricht. Das Auflösungsvermögen dieser Anordnung ist gleich, dem Auflösungsvermögen einer Anordnung mit gleich großem Abtastfleck, bei dem die abzutastenden Informationen, wie das bei den bekannten Anordnungen der Fall ist, ausschließlich in der unbeweglichen Brennebene des abbildenden Systems liegen.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1. .: die schematische Darstellung einer bekannten Anordnung zur punktweisen Abtastung eines Aufzeichnungsträgers, bei dem die Objektebene und die Brennebene zusammenfällt,

Fig. Ib: die schematische Darstellung eines unebenen Aufzeichnungsträgers, 'der durch einen Lichtabtaster mit festliegender Brennebene abgetastet wird,

Fig. Ic: die schematische Darstellung eines unebenen Aufzeichnungsträgers, der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung abgetastet wird, .

Fig. Za: die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der

Erfindung mit einer Anordnung zur periodischen Bewegung einer Linse des abbildenden Systems,

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Fig. 2b: eine andere Ausführungsform des Erfindungsgedankens, bei

der die Veränderung der Brennweite durch die Biegung einer biegsamen Linse erreicht wird,

Fig. 2c: die schematische Anordnung eines anderen Ausführungsbeispiels des Erfindungsgedankens, bei der die Veränderung der Brennweite durch ein elektrooptisch.es System bewirkt wird,

Fig. 3a: die Darstellung des Abtastvorganges durch einen Lichtfleck

veränderlicher Größe, bei der Abtastung eines geschwärzten Bereiches der kleiner als die größte Lichtfleckgröße ist,

Fig. 3b: die graphische Darstellung des Ausgangs signals des Sekundärelektronenvervielfachers und des gleichgerichteten Signals bei der in Fig. 3a dargestellten Abtastung,

Fig. 3c: die Darstellung des Abtastvorganges durch einen Lichtfleck

veränderlicher Größe bei der Abtastung eines geschwärzten Bereiches, der größer als der größte Abtastfleck ist,

Fig. 3d: die graphische Darstellung des Signals am Ausgang des Sekundärelektronenvervielfachers und des gleichgerichteten Signals bei einer in Fig. 3c dargestellten Abtastung.

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In Fig. la werden die Verhältnisse bei der Abtastung durch die bekannten Lichtpunktabtaster dargestellt. Der Informationsträger Γ ist vollkommen eben und liegt in der Brennebene 2 des optischen Systems, Die geBchwärzten Bereiche auf dem Aufzeichnungsträger 1 sind mit 3 bezeichnet. Ein Lichtstrahl 4 dessen Brennebene mit der Objektebene zusammenfällt, wird über den Aufzeichnungsträger 1 bewegt. Sooft der Lichtstrahl 4 auf einen geschwärzten Bereiche 3 auftrifft., wird am Ausgang eines Sekundärelektronenvervielfachers 5 ein Signal auftreten, da der Strahl 4 durch die geschwärzten Bereiche unterbrochen wird. In diesen bekannten Anordnungen ist es nicht möglich, die Brennweite des abbildenden Systems zu ändern, wenn der Aufzeichnungsträger 1 uneben ist.

In Fig. Ib werden die Verhältnisse bei der Abtastung eines unebenen Aufzeichnungsträger durch eine Abtastvorrichtung mit unveränderlicher Brennweite dargestellt,, Wird ein undurchlässiger Bereich 3 abgetastet, der auf einem auf einer anderen als der Brennebene liegenden Bereich des Aufzeichnungsträgers liegt, so wird, bedingt durch die unscharfe Einstellung, der Durchmesser des Lichtfleckes 4 wesentlich größer sein als dies bei der Abtastung eines auf der Brennebene liegenden Bereiches der Fall ist. Da in dem dargestellten Fall der abtastende Fleck wesentlich größer als der geschwärzte Bereich ist, wird die bei der Abtastung entstehende Änderung des Lichtstromes so geringfügig sein, daß am Ausgang des Sekundärelektronenvervielfachers kein verwertbares Signal auftritt. Noch ungünstiger liegen die Verhältnisse dann, wenn die Größe des Lichtfleckes

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so groß ist, daß zwei geschwärzte Bereiche gleichzeitig umfaßt werden. Dieser Zustand wird an der rechten Seite der Fig. Ib dargestellt, wo· der durch die Strahlen 4* gebildete Lichtfleck gleichzeitig zwei geschwärzte Bereiche 3 umfaßt. Unter diesen Umständen wird bei der Abtastung beider Bereiche keine Änderung der Aus gangs spannung des Sekundärelektronenvervielfachers auftreten. Tritt dennoch ein Signal am Ausgang des Sekundärelektronenvervielfachers auf, so gibt es lediglich eine Aussage über das Vorhandensein einer einzigen Schwärzung. Auf jeden Fall wird das Auflösungsvermögen des optischen Systems stark herabgesetzt.

In Fig. Ic werden die Verhältnisse bei der Abtastung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bei dieser Anordnung stimmt die/)bjektebene und die Brennebene des abbildenden Systems nur zu periodisch wiederkehrenden Zeitpunkten überein. Das yrird durch eine periodische Veränderung der Brennweite erreicht, durch die bewirkt wird, daß die Brennebene 2 zu bestimmten Zeitpunkten mit den geschwärzten Berei-

auch
chen 3lauf erhöhten Teilen des Aufzeichnungsträgers 1 zusammenfällt. In der Darstellung nach Fig. Ic hat der Strahl 4 eine Vielzahl von Brennebenen, von denen eine auch mit der Objektebene an der rechten Seite der Abbildung zusammenfällt. Wie aus der Darstellung gemäß Fig. Ic hervorgeht, wird bei der periodischen Veränderung der Brennweite des abbildenden Systems ein Lichtfleck kleinster Größe zu bestimmten Zeitpunkten auf jeder geschwärzten Fläche 3 abgebildet, so daß die An-

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Ordnung für alle geschwärzten Bereiche die maximale Auflösung aufweist.

Das in Fig. Za dargestellte optische System 10 besteht aus einer Kathodenstrahlröhre 11, auf deren Leuchtschirm in an und für sich bekannter Weise ein Lichtfleck nach Art eines Fernsehrasters bewegt wird. Dabei wird ein Lichtfleck zeilenweise über die gesamte Fläche bewegt. Die Linsen 12 und 13 bilden diesen Lichtfleck im Bereich der Brennebene 2 ab. Da bei diesem Beispiel die Objektebene und die Brennebene 2 mindestens zu periodisch wiederkehrenden Zeitpunkten zusammenfallen, wird in diesem Zusammenhang von beiden Ebenen als der Brennebene gesprochen. Die Linse 13 ist mit einem Wandler verbunden, der diese Linse periodisch in Richtung des Strahlenganges hin und her bewegt, i*** der die Lage der Brennebene 2 in der in Fig. Ic dargestellten Weise periodisch verändert. Wie ebenfalls aus Fig. Ic ersichtlich, ist der Aufzeichnungsträger I^ so ausgebildet, daß die geschwärzten Bereiche in einer Vielzahl von Brennebenen liegen. Der Wandler in der Anordnung nach Fig. 2a besteht aus einem vibrierenden Element 15, das der Linse 13 eine geradlinige Verschiebung mitteilt, durch die der Brennpunkt des Systems 10 periodisch in bezug auf die Brennebene 2 verschoben wird. In der in Fig. 2a dargestellten Anordnung ist die Linse 13 fest mit einem Spulenträger 16 verbunden, der zwischen einem inneren ringförmigen Magneten 7 und einem äußeren ringförmigen MagneteI8 angeordnet ist. Auf dem Träger 16 ist eine Spule 19 angeordnet, die mit der Wechselstromqiielle 20 verbunden ist. Der Spulen-

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halter 16 wird in seiner Lage zwischen den Magneten 17 und 18 durch eine Spinne oder durch eine biegsame Membrane 20 gehaltert.

Durch den mit Hilfe der Wechselstromquelle 20 erzeugten Wechselstrom in der Spule 19 wird durch Wechselwirkung mit dem durch die Magnete 17 und 18 erzeugten magnetischen Fluß eine lineare Verschiebung der Linse 13 bewirkt. Diese Verschiebung hat zur Folge, daß die Brennebene des Systems 10 periodisch von der Brennebene 2 entfernt wird, so daß ein geschwärzter Bereich 3 unabhängig von seiner Lage zwischen den beiden Grenzlagen der bewegten Brennebene mindestens zu einem Zeitpunkt durch einen scharf eingestellten, d, h., durch einen Lichtfleck kleinster Größe, beaufschlagt wird. Die Kondensorlinse 22 bildet den Lichtfleck auf dem Sekundärelektronenvervielfacher 23 ab. Der Sekundärelektronenvervielfacher 23 erzeugt in an und für sich bekannter Weise ein eine Wechselstromkomponente enthaltendes Signal, das im Wechselstromverstärker und Filter 24 verstärkt wird. Der in dieser Anordnung enthaltene Filter ist auf die Frequenz der Wechselstromquelle 20 abgestimmt, so daß alle äußeren Störungen unterdrückt werden. Der Ausgang des Verstärkers 24 ist mit dem Gleichrichter 25 verbunden, an dessen Ausgang ein nur aus einer Gleichstromkomponente bestehendes Signal erzeugt wird. Wie im Zusammenhang mit der Beschreibung der Fig. 3a bis 3d beschrieben wird, entsteht die Wechselstromkomponente nur bei der Abtastung eines einen Schwarz-Weiß-Übergang aufweisenden Bereiches in einer beliebigen Brennebene, Die dauernde periodische Veränderung der

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Brennweite hat zur Folge, daß ein in einer beliebigen Ebene liegender geschwärzter Bereich durch einen seine Größe ständig ändernden Lichtfleck abgetastet wird.

Die am Ausgang des Gleichrichters 25 auftretenden Signale können unmittelbar einer Anordnung zur Datenverarbeitung zugeführt werden. Es ist selbstverständlich auch möglich, diese Signale vorher einer Anordnung zur Impulsauswahl zuzuführen, in der die nicht zur Verarbeitung erforderlichen Signale unterdrückt werden. Mit diesem Verfahren können bei-

spielweise Photographien wiedergegeben werden, in denen bestimmte Details unterdrückt werden sollen.

In Fig. 2b wird eine Anordnung beschrieben, die der in Fig. 2a beschriebenen Anordnung gleicht, mit der Ausnahme, daß ein biegsames Element 26 an Stelle der Vibratoranordnung 15 vorgesehen ist und daß der Sekundärelektronenvervielfacher 23 nicht, wie in Fig. 2a wiedergegeben, zur Aufnahme des durchscheinenden Lichtes, sondern zur Aufnahme des reflektierten Lichtes angeordnet ist. In der in dieser Figur dargestellten Anordnung ist eine Konvex-Konkav-Linse 27 zur Fokussierung des Lichtes in der Brennebene 2 dargestellt, die mit ihrem Rand 28 mit einem festen Lager verbunden ist. Der Rand 29 der Linse 27 ist mit einem aus magnetostriktivem Material bestehenden zylinderförmigen Körper 30 verbunden. Die Linse 27 besteht aus einem Kunststoff, beispielsweise aus polymerisiertem Methyl-Acrylati oder aus einem anderen durchsichtigen und biegsamen Material. Das obere Ende des zylinderförmigen

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Köpers 30 ist ebenso an einem festen Wiederlager befestigt. Die unter der Wirkung der Wechselstromquelle 31 erfolgende periodische Verlängerung und Verkürzung des zylinderförmigen Körpers 30 hat eine periodische Verbiegung der Linse 27 zur Folge, die ihrerseits eine Änderung der Krümmung der beiden Flächen der Linse 27 zur Folge hat, so daß die Brennweite dieser Linse in bezug auf die Brennebene 2 verändert wird. Mit dieser Anordnung können ebenso wie mit der in Fig. 2a darstellten Anordnung Aufzeichnungsträger abgetastet werden, die zerknüllt oder zerknittert sind. Die in Fig. 2b dargestellte Anordnung erlaubt das Abtasten von undurchsichtigen Elementen von relativ großem Umfang.

Die in Fig. 2c dargestellte Anordnung arbeitet grundsätzlich nach dem gleichen Prinzip wie die in den Fig. 2a und 2b dargestellten Anordnungen. Die Verschiebung der Brennebene erfolgt bei dieser Anordnung jedoch

mittels eines Elementes 31 zur Steuerbaren Veränderung des Brechungs-

index. Das Element 31 besteht aus einem durchsichtigen Behälter 32, in dem eine Flüssigkeit beispielsweise Nitro-Benzol untergebracht ist, deren Brechungsindex unier der Wirkung eines angelegten elektrischen Feldes verändert werden kann. Das erforderliche elektrische Feld wird durch die Elektroden 34 erzeugt, die mit der Wechselstromquelle 35 verbunden sind. Wird der Brechungsindex unter der Wirkung des veränderlichen elektrischen Feldes periodisch verändert, so wird die Brennweite des elektrooptischen Systems 10 ebenfalls periodisch verändert, was zur Folge hat, daß der Brennpunkt dieses Systems einmal auf der Brennebene 2 liegt und dann wieder in Richtung auf die Lichtquelle 11

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d. h,, nach links, verschoben wird. Auf diese Weise werden geschwärzte Bereiche 3, die in anderen Ebenen als der Brennebene 2 liegen, ebenfalls in periodisch aufeinanderfolgenden Zeiträumen durch einen Lichtfleck kleinsten Durchmessers beaufschlagt, so daß das Auflösungsvermögen der ganzen Abtastordnung nicht geändert wird. Eine besonders vorteilhafte Anwendung einer derartigen Anordnung ist das Ablesen von Mikrofilmen, die oft unter der Einwirkung der schwankenden Raumfeuchtigkeit uneben werden.

In Fig. 3a wird ein geschwärzter Bereich 3 dargestellt, dessen Breite t geringer als die maximale Größe 4' des abgebildeten Fleckes 4 ist. Liegt die Fläche 3 auf einer bestimmten Brennebene, so hat die periodische Veränderung der Brennweite des optischen Systems 10 zur Folge, daß der Durchmesser des Lichtfleckes 4 zwischen seiner kleinsten und seiner größten Größe 4' schwankt. Es wird darauf hingewiesen, daß der Lichtpunkt auch alle zwischen diesen beiden Endwerten liegenden Größen periodisch einnimmt. Fängt der Lichtfleck 4* an, einen geschwärzten Bereich 3 zu überstreichen, so wird der zum Lichtfühler verlaufende Strahlengang teilweise unterbrochen, was zu einer Veränderung des Ausgangs signals führt. Da die Veränderung der Brennweite wesentlich schneller als die seitliche Verschiebung des Lichtfleckes erfolgt, so .wird der Lichtfleck 4' bei Abnahme seiner Größe den geschwärzten Bereich nicht mehr umfassen, so daß keine Beeinflussung des Lichtes durch den geschwärzten Bereich erfolgt imd das Ausgangs-

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signal des Lichtfühlers wieder zu seiner ursprünglichen Größe zurück- ' kehrt. Während der intermittierend scharf abgebildete Lichtstrahl die Fläche 3 überstreicht, wird ein Signal mit einer Wechselstromkomponente erzeugt, da das Licht niemals vollständig unterbrochen wird, wenn der kleinste Durchmesser des Lichtfleckes nicht gleich oder kleiner der Dicke t des geschwärzten Bereiches ist. Das bei dieser Abtastung am Ausgang des Wechselstromverstärkers 24 und am Ausgang des Gleichrichters 25 auftretende Signal wird in der Fig. 3b dargestellt.

In Fig. 3c ist ein geschwärzter Bereich 3 mit einer Breite t' dargestellt, die größer als der größte Durchmesser des Lichtfleckes 4* ist. Wie aus den Fig. 3c bis 3d hervorgeht, sinkt das Ausgangswechselstromsignal auf ein Minimum, wenn der Lichtfleck 4 vollständig durch den Bereich 3 unterbrochen wird. Aus der Fig. 3c ist ersichtlich, daß die Abtastung mit veränderlicher Brennweite kein Ausgangs signal erzeugt, wenn der Lichtpunkt keinen geschwärzten Bereich 3 berührt. Aus gangs signale entstehen demnach nur bei schwarz-weiß und weißscharz Übergängen. Wie aus der Fig. 3a hervorgeht, wird das Auflösungsvermögen der Anordnung bei Verwendung einer veränderlichen Brennweite nicht verschlechtert. Ist die Lichtfleckgröße wesentlich größer als die Fläche 3 in der Darstellung nach Fig. 3a, so ist die Veränderung des Lichtstromes bei einer Anordnung mit fester Brennweite nicht feststellbar. Obwohl die" Darstellung der Fig. 3c nichts über die Auflösung an sich aussagt, so ist aus ihr doch zu

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ersehen, daß ein verwertbares Ausgangs signal auch dann erzeugt wird, wenn" das Licht des Abtastfleckes in einem, bestimmten Zeitraum während des Abtastvorganges vollständig unterbrochen ist.

Die Erfindung ist nicht auf die Ablesung unebener oder zerknitterter Informationsträger beschränkt, sondern kann in vorteilhafter Weise auch bei Informationsträgern angewendet werden, die eine größere Dicke aufweisen und in denen die Informationen auf verschiedenen Brennebenen liegen. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von übereinander liegenden dünnen Filmen abgetastet werden, deren geschwärzte Bereiche in jeder beliebigen Filmebene liegen können, so daß sich ein dreidimensionaler, optisch auslesbarer Permanentspeicher ergibt. Durch die Veränderung der Brennweite gemäß der vorliegenden Erfindung können Informationen auf jeder beliebigen Brennebene abgetastet werden.

Neben der "Verbesserung des Auflösungsvermögens bei der Abtastung mehrerer Aufzeichnungsträger weist das erfindungsgemäße Verfahren auch noch den Vorteil auf, daß auch bei relativ geringem Kontrast zwischen geschwärzten und ungeschwärzten Bereichen ein verwertbares Ausgangs signal erzeugt wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Verbesserung des Auflösungsvermögens eines Lichtpunktabtaste rs, bei dem die abzutastende Information in mehr als einer Ebene liegen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennebene des den Lichtpunkt erzeugenden optischen Systems oder die abzutastende Information periodisch in Richtung des Strahlenganges zur Erzeugung eines in jeder möglichen Objektebene seinen Durchmesser periodisch verändernden Lichtflecks verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Verschiebung der Brennebene durch periodische Verschiebung mindestens eines Elements des optischen Systems erfolgt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Verschiebung der Brennebene durch periodische Veränderung der Brennweite mindestens eines Elements des optischen Systems erfolgt.

4«, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Verschiebung der Brennebene durch die periodische Veränderung der Brennweite des abbildenden Systems mittels eines elektrooptischen oder magnetooptischen Elements erfolgt.

5, Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Verschiebung der Brennebene so schnell erfolgt, daß bei einmaligem Raster durchlauf jeder Punkt des Abtastrasters mindestens einmal von einem scharf abgebildeten und einmal von einem unscharf abgebildeten Lichtfleck beaufschlagt wird.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine ein Abtastraster erzeugende Kathodenstrahlröhre (11) ein mehrere Linsen (12, 13) umfassendes abbildendes System (10), einen Wandler (15) zur periodischen Bewegung einer Linse (13) des abbildenden Systems (10), eine Halterung zur Aufnahme eines Informationsträgers (1) im Bereich der Brennebenen -des abbildenden Systems, eine Kondensorlinse (22), einen Sekundärelektronenvervielfacher (23), einen mit dem Ausgang des Sekundärelektronenvervielfachers verbundenen Verstärker und Filter

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(24), der auf die Frequenz des Wandlers (15) abgestimmt ist und durch einen mit dem Ausgang des Verstärkers verbundenen Gleichrichter (25) zur Erzeugung des Aus gangs signals der Anordnung. '

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine ein Abtastraster erzeugende Kathodenstrahlröhre (11), ein aus Linsen (12, 27) bestehendes abbildendes System (10), dessen aus elastischem Material bestehende Konkav-Konvexlinse (27) mit einer magnetostriktiven Anordnung (26) verbunden ist, die eine durch Biegung bedingte periodische Änderung der Brennweite der Linse bewirkt, eine im Bereich der Brennebenen des abbildenden Systems liegende Halterung zur Aufnahme eines Informationsträgers (1), einen Sekundärelektronenvervielfacher (23), einen mit dem Ausgang des Sekundärelektronenvervielfachers verbundenen Verstärker und Filter (24) und einen diesen nachge schalteten Gleichrichter (25) zur Erzeugung des Ausgangs signals der Anordnung.

8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine ein Abtastraster erzeugende Kathodenstrahlröhre (11), eine die Schirmebene der Kathoden-Strahlrohre im Bereich der Bildebene (2) abbildende Linse (12), eine Keirxelie (3i) zur periodischen Veränderung der Brennweite der Linse, &hi3 im Bereich der B renne—;-Ken des aus der Linse

ι ö 9 a ι ζ / ■^t;

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(12) und der Kerrzelle (31) bestehenden optischen Systems (10) liegende Halterung zur Aufnahme eines Informationsträgers (1) eine Kondensorlinse (22), einen Sekundärelektronenvervielfacher (23), einen mit dem Ausgang des Sekundärelektronenvervielfacher verbundenen Verstärker und Filter (24) und einen diesen nachgeschalteten Gleichrichter (25) zur Erzeugung des Ausgangs signals der Anordnung.

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