DE3340947C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Rasterausgabe- und/oder Rastereingabe-Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 27 39 158 ist eine optische Rasteraus­ gabe-Vorrichtung dieser Art bekannt. Sie dient zur Dar­ stellung alphanumerischer Zeichen mit unendlicher Auflösung, wozu die Maske für jede Ausgabezeile mit einem vollständigen Satz der Ausgabezeichen versehen ist, welche in einer horizontalen Reihe in Höhe der Zeile nebeneinander angeordnet sind. Zur Darstellung eines bestimmten Zeichens in dieser Zeile in einer vorgegebe­ nen Spaltenposition wird die gerade in dieser Position befindliche Lichtquelle des Rasterfelds für den Moment kurzzeitig eingeschaltet, in welchem das gewünschte Zeichen der Maske an dieser Lichtquelle vorbeibewegt wird. Diese bekannte Rasterausgabe-Einrichtung läßt sich als Flachbild-Datensichtgerät einsetzen, mit nur von der Genauigkeit der Ausbildung der Zeichen der Maske abhängiger Auflösung. Die Anwendung dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch beschränkt auf die Darstellung vorgegebener Zeichen; auch ist eine Ra­ stereingabe von Information mittels Eingabegriffel (z. B. Lichtgriffel) nicht möglich.

Aus der DE-OS 23 46 208 ist eine digitale Zeitanzei­ ge-Vorrichtung bekannt, bei welcher zwischen einer einzigen Lichtquelle (Leuchtröhre 20 mit Hohlzylinder- Reflektor 22 und einer Lochmaske 24) eine weitere Lochmaske 34 angeordnet ist, welche schrittweise auf einer Kreisbahn in der Maskenebene bewegbar ist zur Erzeugung von Digitalziffern. Die Digitalziffern sind punktweise aufgebaut, wobei sich die Punkte durch mo­ mentane Übereinstimmung der Lage von Löchern bei­ der Masken ergeben. Auch diese Anordnung ist auf die Darstellung vorgegebener Zeichen beschränkt.

Aus der DE-OS 23 09 604 ist eine optische Rasteraus­ gabe- und/oder Rastereingabe-Vorrichtung bekannt, bei welcher das Lichtquellen-Rasterfeld als Ganzes der­ art mechanisch, z. B. auf einer Kreisbahn, bewegbar ist, daß sich die Bewegungsbahnen benachbarter Raster- Lichtquellen schneiden. Die Schnittpunkte bilden die ei­ gentlichen Rasterpunkte des Rasterfelds; indem man diese benachbarten Lichtquellen unterschiedlich farbig ausbildet und die Lichtquellen jeweils nur im Schnitt­ punkt zum Leuchten bringt, läßt sich eine mehrfarbige Darstellung erreichen; indem man eine der benachbar­ ten Lichtquellen durch einen Lichtsensor ersetzt, läßt sich die bekannte Vorrichtung auch als Rastereingabe- Vorrichtung verwenden. Schließlich kann man durch mehrmaliges Aufleuchtenlassen der Lichtquellen des Rasterfelds während einer Umlaufbewegung die Abbil­ dungsgenauigkeit dementsprechend erhöhen. Der Ge­ nauigkeitsverbesserung sind jedoch Grenzen gesetzt, da für die Bewegung des relativ schweren Lichtquellen-Ra­ sterfelds praktisch nur die angegebene Kreisbewegung in Frage kommt.

Aus der DE-OS 29 25 613 schließlich ist es bekannt, zur großflächigen Abbildung technischer Zeichnungen mit hoher Genauigkeit, von einer Zeichenmaschine, bei­ spielsweise computergesteuert, eine technische Zeich­ nung anfertigen zu lassen und diese über ein Abbil­ dungssystem von hinten her auf einen Betrachtungs­ schirm zu projizieren. Dieser kann mit einem Sensorfeld zur Eingabe von Information mittels Eingabegriffel ver­ sehen sein. Nachteilig an dieser Anordnung ist neben der Beschränkung auf die Darstellung von gezeichneten Linien der hohe Bauaufwand und der große Bauraum­ bedarf, vor allem die große Bautiefe.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine flachbau­ ende Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzu­ stellen, mit der Möglichkeit der Ein- und/oder Ausgabe beliebiger Zeichen, insbesondere Zeichnungslinien, mit einer höheren Genauigkeit als das Rastermaß.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kenn­ zeichens des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merk­ malen des Oberbegriffs gelöst. Bei der optischen Ausga­ be wird dann, wenn sich ein Loch der Lochmaske gerade in der gewünschten Position befindet, die entsprechend darunterliegende Lichtquelle kurzzeitig, d. h. mit einer Lichtdauer, die klein ist gegenüber der Überstreichdau­ er des Loches, zum Leuchten gebracht. Dementspre­ chend wird bei der Eingabe der Ortskoordinaten eines Bildpunktes mittels Eingabegriffel dann ein Detektions­ signal erzeugt, wenn sich das entsprechende Loch genau zwischen Eingabegriffel und Lichtsensor (bei Eingabe­ griffel mit Lichtquelle) bzw. zwischen Eingabegriffel und Lichtquelle (bei Eingabegriffel mit Lichtdetektor) befindet; die Steuerschaltung leitet dann von der mo­ mentanen Maskenposition zur Zeit der Erzeugung des Detektionssignals die genaue Lage des Maskenlochs oberhalb des Lichtdetektors bzw. des Lichtsensors ab. Die Vorrichtung baut flach, da das Lichtquellen-Raster­ feld (im Gegensatz beispielsweise zu einer Kathoden­ strahlröhre) nur relativ geringe Höhe aufweist und die oberhalb des Rasterfelds und zu diesem parallel ange­ ordnete Lochmaske ebenfalls nicht sonderlich viel Bau­ höhe beansprucht. Die Ausgabe- bzw. Eingabegenauig­ keit wird bei der angegebenen kurzen Leuchtdauer bzw. Detektions-Zeitauflösung durch die Lochabmessungen bestimmt und ist somit wesentlich größer als die Abbil­ dungsgenauigkeit des Lichtquellen-Rasterfelds ohne er­ findungsgemäße Lochmaske. Durch entsprechende An­ steuerung des Lichtquellen-Rasterfelds durch die Steu­ erschaltung lassen sich beliebige Figuren, insbesondere Zeichnungslinien, reproduzieren (und eingeben).

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 sorgt für eine gleichmäßige, vollflächige Abtastung der Lichtabgabefläche bzw. Lichteinfangfläche der einzel­ nen Lichtquellen bzw. Lichtsensoren.

Um bei gegebener Wiederholungsfrequenz des Auf­ blinkens eines vorgegebenen Punktes der Abbildung die Umlauffrequenz des Bandes zu verringern, wird die Maßnahme gemäß Anspruch 3 vorgeschlagen.

Eine sukzessive Abtastung der Flächen durch in Querrichtung nebeneinanderliegende Abtastflächen­ streifen wird durch die Maßnahme gemäß Anspruch 4 erreicht. Bei Überlappung der Linien werden jeweils mehrere Flächen einer in Querrichtung verlaufenden Spalte des Rasterfelds gleichzeitig abgetastet, was die Abtastgeschwindigkeit dementsprechend erhöht. Bei in Querrichtung in Flucht liegenden Löchern vereinfacht sich der Steuerungsaufwand.

Die Maßnahme gemäß Anspruch 5 führt zu einem flimmerfreien Bild.

Um bei ausreichender Bildhelligkeit bzw. Eingabe­ empfindlichkeit möglichst hohe Auflösung zu erhalten, werden Lochdimensionen gemäß Anspruch 6 vorge­ schlagen.

Um mit baulich einfachem Aufwand eine gleichmäßi­ ge Ausleuchtung bzw. Lichtempfindlichkeit des Raster­ felds über die gesamte Rasterfeldfläche zu erhalten, sind die Maßnahmen gemäß Anspruch 7 vorgesehen. Zur Realisierung der Mulden mit einfachen Mitteln, wird das Gitter gemäß Anspruch 8 vorgeschlagen.

Um eine Betrachtung des Ausgabebildes auch von der Seite her zu ermöglichen, wird eine lichtdurchlässige Abdeckplatte mit Lichtdiffusorschicht gemäß Anspruch 9 vorgeschlagen.

Die im Anspruch 10 vorgeschlagene Ausblendoptik (beispielsweise realisiert durch ein Blendensystem im Eingabegriffel) sorgt dafür, daß die mögliche Ortsauflö­ sung bei der Eingabe von Signalen im wesentlichen ge­ nau so gut ist, wie die Genauigkeit einer evtl. Ausgabe.

Bei mit einer Lichtquelle ausgebildetem Eingabegrif­ fel und dementsprechenden Lichtsensoren im Raster­ feld ist die Lokalisierung des dem aufgesetzten Eingabe­ griffel nächstliegenden Lichtsensors ohne weiteres durch entsprechende Ausbildung der Steuerschaltung möglich. Will man dagegen bei einem ausschließlich mit Lichtquellen bestückten Rasterfeld die dem Eingabe­ griffel nächstgelegene Lichtquelle mit einfachen Mitteln identifizieren, wird hierzu die Induktionsanordnung ge­ mäß Anspruch 11 vorgeschlagen. Ein Vorteil dieser An­ ordnung liegt darin, daß bei der Eingabe von Informa­ tionen weiterhin ein Ausgabebild sichtbar bleiben kann.

Bei CAD-Systemen (computer aided design) kann der Bildschirminhalt über einen Thermodrucker als Kopie ausgedruckt werden. Derartige Thermodrucke sind je­ doch nicht maßstabsgerecht. Maßstäbliche Zeichnun­ gen, vor allem größeren Formats, werden bislang mit­ tels automatischer Zeichenmaschinen (Plotter) gefer­ tigt, mit entsprechend großem baulichen Aufwand.

Aus der DE-PS 29 25 613 ist es bekannt, die an den Rechner angeschlossene automatische Zeichenmaschi­ ne mit einem Lichtzeichenkopf zu versehen und einen photosensitiven Zeichnungsträger einzusetzen. Hierbei kann die Lichtzeichen-Einrichtung für ein Arbeiten mit unterschiedlichen Wellenlängen ausgebildet sein, von denen eine erste Wellenlänge dem Zeichnen und eine zweite Wellenlänge dem Löschen dient.

Um mit Hilfe der vorstehend beschriebenen opti­ schen Rasterausgabe-Vorrichtung unmittelbar maß­ stabsgetreue Zeichnungsblätter hoher Auflösung zu er­ halten, werden die Maßnahmen gemäß Anspruch 12 vorgeschlagen. In der bevorzugten Ausführungsform mit der Möglichkeit der Umschaltung von einer norma­ len Lichtintensität der Lichtquellen auf eine erhöhte Lichtintensität, besteht die Möglichkeit, den Zeich­ nungsträger während der Arbeiten an der Vorrichtung, beispielsweise mit Ausgabe unterschiedlicher Zeichnun­ gen oder Eingabe neuer Zeichnungen, zu belassen, und dann lediglich interessierende Zeichnungen bzw. Zeich­ nungsdetails durch Umschaltung auf erhöhte Lichtin­ tensität auf dem Zeichnungsträger aufzunehmen.

Anstelle unterschiedlicher Lichtintensitäten können auch unterschiedliche Lichtwellenlängen gemäß An­ spruch 13 eingesetzt werden mit entsprechender unter­ schiedlicher Ansprechempfindlichkeit des Zeichnungs­ trägers.

Gemäß Anspruch 14 kann die Abdeckplatte der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung als Zeichenunterlage für ei­ ne manuelle Zeichenmaschine ausgebildet sein. Der Konstrukteur, welcher rechnerunterstützt (CAD) kon­ struiert, kann also unmittelbar eine gespeicherte, ggf. von dem Rechner erstellte und durch die Vorrichtung wiedergegebene Konstruktionszeichnung mit einem auf der Zeichenmaschine manuell erstellten Entwurf ver­ gleichen. Dementsprechend kann er mittels Eingabe­ griffel den Entwurf unmittelbar in den Rechner einge­ ben.

Die Erfindung wird im folgenden an bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte perspektifische Darstellung, teilweise im Schnitt, der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung;

Fig. 2 das Detail A in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; und

Fig. 3 einen Detailschnitt entsprechend Fig. 2 mit aufgesetztem Eingabegriffel und

Fig. 4 einen Detailschnitt ähnlich Fig. 2 einer abge­ wandelten Ausführungsform.

Die im folgenden anhand der Figuren beschriebene, allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung dient sowohl der großflächigen Wiedergabe eines rechnergespei­ cherten Bildes, als auch der Einspeicherung (Digitalisie­ rung) von Ortsinformationen (z. B. von Konstruktions­ zeichnungen) durch entsprechende Betätigung eines an den jeweiligen Ort gebrachten Eingabegriffels 12. Die Vorrichtung kann jedoch den Einsatzerfordernissen entsprechend auch ausschließlich zur Wiedergabe von Bildinformationen oder zur Digitalisierung von Bildin­ formationen eingesetzt werden. Die Vorrichtung 10 be­ nötigt eine vergleichsweise geringe Bautiefe und kann daher als "Flachbildschirm" bezeichnet werden. Dies er­ möglicht den unmittelbaren Einbau der Vorrichtung 10 in eine Zeichenmaschine für manuellen Konstruktions- Zeichnungsentwurf, wobei die Vorrichtung 10 anstelle der Zeichnungsunterlage (Reißbrett) tritt. Das compu­ tergestützte Konstruieren (CAD) wird hierdurch we­ sentlich erleichtert, da sowohl die graphische Rechner­ ausgabe, wie auch die unmittelbare Ortsinformations­ eingabe in den Rechner mittels Eingabegriffel (Digitali­ sierung) unmittelbar am Zeichenbrett vor sich geht. Der Konstrukteur kann das maßstabsgetreue Rechnerbild mit seinem eigenen manuell erstellten Entwurf verglei­ chen und Korrekturen direkt in den Rechner eingeben. Der Benutzer eines derartigen Systems ist also in der Lage, seine gewohnte manuelle Tätigkeit an der Zei­ chenmaschine unmittelbar rechnerunterstützt durchzu­ führen.

Der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung 10 geht aus den Fig. 1-3 hervor. Man erkennt eine Grundplatte 14 mit ringsum laufendem Seitenrand 16. Eine lichtdurch­ lässige Abdeckplatte 18 der gleichen Größe wie die Grundplatte 14 ist auf den Rand 16 aufgelegt unter Bil­ dung eines geschlossenen Innenraums 20 zwischen den Platten 14 und 18 und dem Rand 16. Die Platten 14 und 18 haben rechteckigen Umriß.

Im Innenraum 20 befindet sich eine zu den Platten 14 und 18 parallele Rasterplatte 22, an deren der Abdeck­ platte 18 zugewandten Oberseite ein Leitungsgitter an­ gebracht ist, welches ein Rasterfeld 24 definiert. Das Gitter besteht zum einen aus in der einen Abmessungs­ richtung (X) der Platte 22 verlaufenden, mit Abstand über die Plattenoberseite 26 verteilten Leitungen 24 a und in Querrichtung (Y) hierzu verlaufenden, ebenfalls mit in gleichem Abstand über die Plattenoberseite 26 verteilten Leitungen 24 b. Die Leitungen 24 a und 24 b bilden also das Rasterfeld 24 mit Rasterpunkten, an wel­ chen sich die Leitungen 24 a und 24 b kreuzen. In diesen Rasterpunkten 28 sind jeweils Lichtquellen 30 (s. Fig. 2), insbesondere in Form von Leuchtdioden, angeordnet. Die Lichtquellen 30 geben dann Licht ab, wenn durch den zugeordneten Rasterpunkt 28 durch entsprechende Beschaltung der sich hier treffenden Leitungen 24 a und 24 b Strom fließt.

Gemäß Fig. 2 stehen die Lichtquellen 30 etwas über die Plattenoberseite 26 hervor. Sie ragen dadurch in nach oben hin (zur Abdeckplatte 18 hin) sich aufweiten­ de Mulden 34 hinein. Diese Mulden werden von den Zwischenräumen eines Gitters 36 aus sich rechtwinkelig kreuzenden Prismenstäben 38 a und 38 b gebildet. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, verlaufen die Prismenstäbe 38 a zwischen benachbarten Leitungen 24 a und dementspre­ chend die Prismenstäbe 38 b zwischen benachbarten Leitungen 24 b. Im Querschnitt sind die Prismenstäbe jeweils dreiecksförmig, wobei die Dreiecksbasis parallel zur Plattenoberseite 26 verläuft und an dieser anliegt und die Dreiecksspitze zur Abdeckplatte 18 hinweist. jede Mulde 34 wird demnach von vier nach oben von­ einander wegstrebenden Prismenflächen des Gitters 36 begrenzt. Die Kanten 40 a der Prismenstäbe 38 a sowie die Kanten 40 b der Prismenstäbe 38 b jeweils an der Oberseite des Gitters 36 bilden also die Begrenzungen zwischen benachbarten Mulden 34 und definieren je­ weils die Muldenöffnungsfläche einer Mulde 34. Diese Muldenöffnungsfläche ist gleich der effektiven Lichtab­ gabefläche 42 der in dieser Mulde 34 befindlichen Licht­ quelle 30. In Fig. 1 ist durch eine Schrägschraffur eine willkürlich herausgegriffene Lichtabgabefläche 42′ ge­ kennzeichnet.

Zur Erhöhung der durch die Fläche 42 tretenden Lichtmenge sind die Prismeninnenflächen 44 gemäß Fig. 2 verspiegelt.

Die Abmessungen Δ X einer Fläche 42 in X-Richtung beträgt etwa 10 mm, die Abmessung Δ Y in Y-Richtung beträgt etwa 10 mm. Das gesamte Rasterfeld 24 wird also praktisch nahtlos (bis auf die Stärke der Kanten 40 a und 40 b) in einzelne Flächen 42 aufgeteilt, welche durch entsprechende Ansteuerung der Lichtquellen 30 wahl­ weise beleuchtbar sind. Die Abmessungen des Raster­ felds 24 entsprechen insbesondere den Abmessungen einer Zeichnungsunterlage einer Zeichenmaschine.

Die Platte 22 sowie das an ihr flächig anliegende Git­ ter 36 werden von einer bandförmigen Lochmaske 44 umschlungen. Die Lochmaske 45 ist jeweils über eine Umlenkrolle 46 an den beiden in X-Richtung voneinan­ der beabstandeten Enden der Platte 22 geführt. Die teil­ weise Darstellung in Fig. 1 ist dementsprechend nach links spiegelsymmetrisch um eine zur Richtung X senk­ rechte Spiegelebene zu ergänzen. Ein Obertrum 47 der Lochmaske 45 läuft in Fig. 1 von links nach rechts in Richtung des Pfeils v entlang der Oberseite des Gitters 36; dementsprechend läuft ein hierzu paralleles Unter­ trum 48 der Lochmaske 45 an der Unterseite der Platte 22 in Fig. 1 nach links. Eine der beiden Umlenkrollen, beispielsweise die in Fig. 1 dargestellte Umlenkrolle 46, wird von einem Motor 49 mit konstanter Winkelge­ schwindigkeit ω angetrieben.

Die Lochmaske 45 ist mit einer Vielzahl von Löchern 50 versehen, welche auf zueinander parallelen, schräg zur Relativbewegungsrichtung v (d. h. in X-Richtung) verlaufenden Linien 52 angeordnet sind. Die Neigung der Linien 52 ergibt sich aus dem Versatz T _x benachbar­ ter Löcher 50 in X-Richtung und dem Versatz T _y der Löcher in Querrichtung (Y-Richtung). Bei einer Lochab­ messung (Durchmesser) P der insbesondere kreisförmi­ gen Löcher 50 gilt:

T _x =Δ X + P und T _y =P.

Oberhalb der Fläche 42 einer beliebigen Mulde 34 befindet sich also ein und nur ein Loch 50. Ferner ergibt sich im Verlauf der Bandbewegung ein streifenweises Abtasten der jeweiligen Fläche 42 durch die aufeinan­ derfolgenden Löcher 50, wobei die Streifen eine Breite entsprechend P aufweisen und ohne Überlappung in Y-Richtung dicht aneinander anschließen. P beträgt am besten etwa 0,2 mm.

In Fig. 2 sind von einer Lichtquelle 30 emittierte und von den Prismeninnenflächen 44 reflektierte Lichtstrah­ len durch kleine Pfeile angedeutet. Man erkennt, daß das gerade oberhalb dieser Mulde 34 befindliche Loch 50 als Lochblende für die Strahlen wirkt. Aufgrund die­ ser Anordnung ergibt sich eine Strahlenbündelung nach oben (Richtung Z), welche eine Beobachtung der an­ schließend durch die lichtdurchlässige Abdeckplatte 18 fallenden Lichtstrahlen von der Seite her erschweren würde. Die Unterseite 56 der Abdeckplatte 18 ist daher, insbesondere durch entsprechende Aufrauhung, licht­ streuend ausgebildet (Lichtdiffusorschicht 58). Dies ist durch entsprechende Lichtpfeile in Fig. 2 angedeutet.

Zur optischen Aus- und Eingabe von Daten eines nichtdargestellten Rechners ist dieser mit einer Steuer­ schaltung 60 der Vorrichtung 10 verbunden, welche in Fig. 1 als Block angedeutet ist. Die Steuerschaltung 60 ist über eine Daten- und Steuerleitung 62 zur Informa­ tionsübertragung in beiden Richtungen mit dem Rech­ ner verbunden. Um die einzelnen Lichtquellen 30 ein­ zeln ansteuern zu können, sind sowohl die Leitungen 24 a über eine entsprechende in Fig. 1 angedeutete Sam­ melleitung 64 als auch die Leitungen 24 b über eine wei­ tere Sammelleitung 66 mit der Steuerschaltung 60 ver­ bunden. Über eine Leitung 68 steuert die Steuerschal­ tung 60 den Motor 49. Um die jeweilige genaue momen­ tane Lage der bandförmigen Lochmaske 45 feststellen zu können, ist die Steuerschaltung 60 über eine Leitung 70 mit einem Meßwertaufnehmer 72 verbunden, wel­ cher am Rand 16 befestigt ist und eine Meßspur 74 der Lochmaske 45 beispielsweise optisch abtastet. Man kann jedoch auch anstelle oder zusätzlich zum Meß­ wertaufnehmer 72 einen Winkelgeber einsetzen, wel­ cher mit einer der beiden Umlenkrollen 46 verbunden ist. Schließlich kann man auch für den Motor 49 einen Schrittmotor einsetzen, bei welchem von vorneherein die jeweilige Winkelstellung der Motorwelle der Steu­ erschaltung bekannt ist.

Um einen Leuchtpunkt etwa der Größe der Löcher 50 an beliebiger Stelle der Abdeckplatte 18 (genauer gesagt der Diffusorschicht 58 der Abdeckplatte 18) zu erzeugen, wird von der Steuerschaltung 60 diejenige Lichtquelle 30 zum Leuchten gebracht, innerhalb deren Lichtabgabefläche 42 die gewünschte Lichtpunktposi­ tion liegt. Die Steuerschaltung 60 bringt diese Lichtquel­ le 30 gerade in dem Moment kurzzeitig zum Leuchten, in welchem sich dasjenige Loch 50 mit der der Y-Koor­ dinate des Leuchtpunktes entsprechenden Y-Koordina­ te gerade in der gewünschten Position X befindet. Um ein im wesentlichen flimmerfreies Bild zu erzeugen, wird die Lochmaske 45 mit einer derartigen Geschwin­ digkeit v bewegt, daß die Löcher 50 mit gleicher Quer­ position X mit einer die maximale Auflösungsfrequenz des menschlichen Auges gerade übersteigenden Häufig­ keit ein und dieselbe Fläche 42 überfahren. Die Reihen 52 von Punkten 50 sind derart dicht auf der Lochmaske 45 angeordnet, so daß sich eine entsprechende Vielzahl von Löchern mit gleicher Querposition ergibt mit ent­ sprechender Reduzierung der notwendigen Laufge­ schwindigkeit v der Lochmaske 45.

In Fig. 2 ist strichliert ein Zeichnungsträger 80 (trans­ parentes Zeichenpapier) dargestellt, welcher auf die Oberseite der Abdeckplatte 18 auflegbar ist. Eine im Rechner gespeicherte, ggf. vom Rechner erzeugte Kon­ struktionszeichnung, kann also mittels der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung 10 unterhalb des Zeichnungsträ­ gers 80 abgebildet und bedarfsweise mit einer Zeich­ nung auf dem Zeichnungsträger 80 unmittelbar vergli­ chen werden.

Zur Eingabe von Ortsinformationen mittels Eingabe­ griffel 12 ist dieser mit einem Lichtsensor 82 versehen und mit einer Ausblendoptik 84, um mit einer dem Loch­ durchmesser P im wesentlichen entsprechenden Lokali­ sierungsgenauigkeit eine Ortsinformationseingabe durchführen zu können. Die Ausblendoptik 84 kann bei­ spielsweise aus einer Sammellinse 86 am unteren offe­ nen Ende des Eingabegriffels 12 bestehen und einer Lochblende 88 in der Bildebene der auf das Obertrum 47 der Lochmaske 45 (genauer genommen auf die Diffu­ sorschicht 58) fokussierten Linse 86. Hinter dem Loch der Lochblende 88 befindet sich der Lichtsensor 82, wel­ cher also im wesentlichen ausschließlich Lichtstrahlen aus der Gegenstandsebene im Bereich um die optische Achse 90 empfängt.

Um ein punktgenaues Ausrichten des Eingabegriffels 12 auf eine Zeichnung zu ermöglichen, kann dieser in nichtdargestellter Weise nach unten spitz zulaufen, bei­ spielsweise entsprechend dem noch näher zu erläutern­ den weiteren Ausführungsbeispiel 112 eines Eingabe­ griffels gemäß Fig. 4.

Der Lichtsensor 82 des Eingabegriffels 12 ist über eine Leitung 92 mit der Steuerschaltung 60 verbunden.

Um feststellen zu können, oberhalb welcher der Lichtquellen 30 sich der Eingabegriffel 12 gerade befin­ det, könnte man daran denken, sämtliche Lichtquellen 30 der Reihe nach unter Kontrolle der Steuerschaltung 60 zuzuschalten, so daß der Zeitpunkt des Auftretens eines Detektorsignals an der Leitung 92 einer bestimm­ ten Lichtquelle 30 zuordenbar ist. Hierzu muß jedoch die Wiedergabe von optischer Information durch die Vorrichtung 10 wenigstens kurzzeitig unterbrochen werden. Um dies zu vermeiden, ist der Griffel 12 mit einer in Fig. 3 symbolisch dargestellten Induktionsspule 94 an seinem unteren Ende versehen, welche bei Aufset­ zen des Eingabegriffels 12 auf die Platte 18 auf die un­ mittelbar darunterliegenden Leitungen 24 a und 24 b ein­ wirkt und die Möglichkeit der Lokalisierung des ent­ sprechenden Rasterpunkts 28 durch die Steuerschal­ tung 60 schafft. In Fig. 1 sind Magnetfeldlinien 96 der Spule 94 angedeutet; eine Energieversorgungsleitung 98 für die Spule 94 ist ebenfalls angedeutet.

Zur unmittelbaren Eingabe der Ortskoordinaten ei­ nes Punktes, beispielsweise eines Zeichnungspunktes, muß der Eingabegriffel lediglich an den entsprechenden Ort gehalten werden (senkrecht zur Platte 18). Die Steu­ erschaltung 60 stellt daraufhin aufgrund der Induktions­ wirkung die Lage des zugeordneten Rasterpunkts fest und schaltet die zugeordnete Lichtquelle 30 ein. Gemäß Fig. 3 ergibt sich eine Art Lichtschranke zwischen der leuchtenden Lichtquelle 30 und dem Detektor 82, wel­ che lediglich dann kurzzeitig geöffnet ist, wenn dasjeni­ ge Loch 50 mit der gleichen Y-Koordinate wie der ein­ zugebende Punkt momentan dieselbe X-Koordinate wie der Punkt einnimmt. Aufgrund der ständigen Posi­ tionsbestimmung der Lochmaske 45 über den Meßwert­ aufnehmer 72 kann von der Steuerschaltung 60 der Zeit­ punkt der Öffnung der Lichtschranke exakt einem be­ stimmten Loch 50 (Y-Koordinate des einzugebenden Punktes) zugewiesen werden sowie einer momentanen X-Position dieses Loches (X-Position des einzugeben­ den Punktes).

In Fig. 4 ist eine zweite, mit 110 bezeichnete Ausfüh­ rungsform der Vorrichtung im Schnitt entsprechend Fig. 3 dargestellt, wobei Bauelemente, die Bauelemen­ ten gemäß Fig. 1-3 in ihrer Funktion entsprechen, mit denselben Bezugsziffern, jeweils vermehrt um die Zahl 100, versehen sind. Abweichend von der ersten Ausfüh­ rungsform sind hier die Mulden 134 parabolisch ausge­ bildet, so daß sich ein verbesserter "Scheinwerfer-Ef­ fekt" gegenüber der prismatischen Ausführungsform gemäß Fig. 1-3 ergibt. Anstelle der Lichtquellen 30 sind hier Lichtsensoren 130 in den Mulden 134 vorgese­ hen, und zwar im jeweiligen Brennpunkt. Die Lichtsen­ soren 130 sind wiederum an den Kreuzungspunkten von Leitungen 124 a und 124 b eingeschaltet, entsprechend der Anordnung in Fig. 1. Die Mulden 134 können wieder von einem durchgehenden Gitter 136 gebildet sein, wel­ ches sich flächig auf der Platte 122 abstützt. Die band­ förmige Lochmaske 145 ist wiederum mit Löchern 150 entsprechend der Anordnung in Fig. 1 versehen. Ober­ halb der Lochmaske 145 befindet sich die transparente Abdeckplatte 118, welche jedoch vorzugsweise ohne Aufrauhung ausgebildet ist. Die Vorrichtung 110 ist aus­ schließlich zur Ortseingabe ausgebildet. Es ist jedoch auch eine Mischform zwischen den Ausführungsformen 10 und 110 denkbar, also sowohl mit Lichtquellen als auch mit Lichtsensoren in den einzelnen Mulden.

Der Eingabegriffel 112 ist nunmehr mit einer Licht­ quelle 182 (anstelle des Lichtsensors 82) versehen, wel­ che sich im Brennpunkt einer Sammellinse 186 als Teil einer Ausblendoptik 184 befindet. Aus den sich erge­ benden Parallelstrahlen wird ein Strahlenbündel ausge­ blendet mit einem dem Lochdurchmesser P im wesentli­ chen entsprechenden Bündeldurchmesser. Hierzu ist der Eingabegriffel 112 nach unten konisch zulaufend ausgebildet und mit einer entsprechend kleinen Öffnung an der Konusspitze versehen.

Zur Eingabe der Ortskoordinaten eines Punktes, bei­ spielsweise einer Zeichnungslinie einer nichtdargestell­ ten, auf die Platte 118 aufgelegten technischen Zeich­ nung, wird der Eingabegriffel 112 dementsprechend an die Platte 118 gehalten (senkrecht zur Platte 118). Man erhält wiederum eine Lichtschranke zwischen Licht­ quelle 182 und dem unterhalb des Eingabegriffels 112 befindlichen Lichtsensor 130. Diese Lichtschranke ist ausschließlich dann kurzzeitig geöffnet, wenn sich dasje­ nige Loch mit der richtigen Y-Koordinate in der richti­ gen X-Position befindet. Die Steuerschaltung 60 kann über die ihr durch die entsprechenden Leitungen 124 a und 124 b zufließenden Signale sowohl die Lage des mo­ mentan beleuchteten Lichtsensors 130 feststellen, als auch aus dem Zeitpunkt des Auftretens der entspre­ chenden Signale auf den momentanen Lochort rück­ schließen.

Um maßstabsgetreue Kopien (hard copy) der durch die Vorrichtung wiedergegebenen Bilder zu erhalten, ist es lediglich erforderlich, anstelle eines herkömmlichen Zeichnungsträgers 80 gemäß Fig. 2, einen Zeichnungs­ träger mit lichtempfindlicher Schicht aufzulegen, wobei die Ansprechempfindlichkeit höher ist als die Umge­ bungshelligkeit. Man kann die Ansprechempfindlichkeit darüber hinaus so einstellen, daß es lediglich dann eine Aufzeichnung gibt, wenn die Lichtquellen 30 zur Abga­ be erhöhter Lichtintensität angesteuert werden, welche oberhalb einer normalen Abbildungs-Lichtintensität liegt. Der lichtempfindliche Zeichnungsträger kann demzufolge während der üblichen CAD-Arbeiten auf dem Flachbildschirm belassen bleiben. Man kann auch mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen arbeiten, wo­ bei der Zeichnungsträger lediglich für eine der beiden Lichtwellenlängen ansprechempfindlich ist.

Claims (16)

1. Optische Rasterausgabe- und/oder Rastereinga­ be-Vorrichtung, umfassend ein zweidimensionales Rasterfeld (24) mit Lichtquellen (30) und/oder Lichtsensoren (130) an den Rasterpunkten (28), eine relativ zum Rasterfeld (24) lagenveränderliche Maske zwischen dem Rasterfeld (24) und einem Beobachter bzw. zwischen dem Rasterfeld (24) und einem Eingabegriffel (12; 112) und eine Steuer­ schaltung zur wahlweisen An- und Abschaltung der Lichtquellen (30) bzw. zur Feststellung der Orte der lichtempfangenden Lichtsensoren (130), jeweils in Abhängigkeit von der momentanen relativen Lage der Maske, dadurch gekennzeichnet, daß die Mas­ ke als Lochmaske (45; 145) ausgebildet ist mit Lochabmessungen (P) klein gegenüber den Licht­ abgabeflächen-Abmessungen (Δ X, Δ Y) der einzel­ nen Lichtquellen (30) bzw. gegenüber den Lichtein­ fangflächen-Abmessungen der einzelnen Lichtsen­ soren (130), daß die Anordnung der Löcher (50) und der Bewegungsweg der Lochmaske (45; 145) derart festgelegt sind, daß jede einzelne Lichtabgabe­ bzw. Lichteinfangfläche (42) nacheinander von mehreren in zur Relativbewegungsrichtung (X) zwischen Rasterfeld (24) und Lochmaske (45; 145) senkrechter Richtung (Y) gegeneinander versetz­ ten Löchern (50) abgetastet wird, wobei stets nur ein einzelnes Loch (50) die Lichtabgabe- bzw. Lichteinlangfläche (42) überstreicht, und daß die Steuerschaltung (60) zur wahlweisen An- und Ab­ schaltung der Lichtquellen (30) bzw. zur Feststel­ lung der Orte der lichtempfangenden Lichtsenso­ ren (130) in Abhängigkeit vom jeweils abtastenden Loch (50) mit einer Leuchtdauer bzw. Detektions- Zeitauflösung ausgebildet ist, die klein ist gegen­ über der Überstreichdauer des Loches (50) über die Lichtabgabe- bzw. Lichteinfangfläche (42).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer relativ zum Rasterfeld (24) linear bewegbaren Maske, ggf. in Form eines endlosen Bandes, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Bewegungsrichtung (X) der Maske aufeinanderfolgende Löcher (50) in dieser Richtung einen Abstand (T _x ) von Lochmitte zur Lochmitte von wenigstens gleich, vorzugsweise etwa gleich der entsprechenden Abmessung (Δ X) der Lichtab­ gabe- bzw. Lichteinfangflächen (42) zuzüglich der Lochabmessung (P) in dieser Richtung aufweisen und in Querrichtung (Y) einen Lochabstand (T _y ) etwa gleich der Lochabmessung (P) in dieser Rich­ tung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedem Loch (50) wenigstens ein wei­ teres Loch (50) zugeordnet ist, wobei diese Löcher (50) sämtlich auf einer gemeinsamen, zur Bewe­ gungsrichtung (X) parallelen Linie liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Löcher (50) auf zueinander paral­ lelen, schräg zur Relativbewegungsrichtung verlau­ fenden Linien (52) angeordnet sind, vorzugsweise mit in Richtung (Y) senkrecht zur Bewegungsrich­ tung (X) in Flucht liegenden Löchern (50) der in Bewegungsrichtung (X) gegenseitig überlappen­ den, schräg verlaufenden Linien (52).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rela­ tivbewegungsgeschwindigkeit (v) derart festgelegt ist, daß ein Loch (50) bzw. die auf einer gemeinsa­ men, zur Bewegungsrichtung (X) parallelen Linie liegenden Löcher (50) mit einer die maximale Auf­ lösungsfrequenz des menschlichen Auges überstei­ genden Häufigkeit ein und dieselbe Fläche (42) überstreichen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lö­ cher (50) einen Durchmesser von 0,1 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,15 bis 0,5 mm, am besten etwa 0,2 mm aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ quellen (30) bzw. Lichtsensoren (130) jeweils in un­ mittelbar aneinander angrenzende, vorzugsweise innenverspiegelte Aufnahmemulden (34; 134) hin­ einragen, wobei die Muldenöffnungsfläche die Lichtabgabefläche (42) bzw. die Lichteinfangfläche bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mulden (34) prismatische Innen­ flächen (44) aufweisen und vorzugsweise von einem Gitter (36) aus Prismenstäben (38 a, 38 b) gebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine lichtdurch­ lässige Abdeckplatte (18) auf der dem Rasterfeld (24) gegenüberliegenden Seite der Lochmaske (45), welche vorzugsweise mit einer Lichtdiffusorschicht (58) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Lichtquelle (182) und/oder einem Lichtsensor (82) versehene Eingabegriffel (112; 12) eine Aus­ blend-Optik (184; 84) aufweist, welche hei an die Vorrichtung (110; 10) gehaltenem Eingabegriffel (112; 12) die Lichtmessung der Strahlung bzw. die Beleuchtung ausschließlich eines Flächenbereichs der Lochmaske (45) jeweils mit Abmessungen im Bereich der Lochabmessungen (P) zuläßt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein­ gabegriffel (12) mit einer vorzugsweise von einem Elektromagneten gebildeten Induktionsanordnung (94) versehen ist, und daß die Steuerung (60) zur Feststellung des Ortes des der Induktionswirkung der Induktionsanordnung (94) des Eingabegriffels (12) ausgesetzten Rasterpunktes ausgebildet ist so­ wie ggf. zur daraufhin erfolgenden Einschaltung der entsprechenden Lichtquelle (30).

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 11, ge­ kennzeichnet durch einen auf die Abdeckplatte (18) auflegbaren, vorzugsweise lichtdurchlässigen Zeichnungsträger (80) mit einer lichtempfindlichen Schicht, vorzugsweise mit einer Ansprechempfind­ lichkeit für eine wahlweise einstellbare erhöhte Lichtintensität der Lichtquellen oberhalb einer nor­ malen Lichtintensität der Lichtquellen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtquellen zur Abgabe we­ nigstens zweier unterschiedlicher Lichtwellenlän­ gen ausgebildet sind, und daß der Zeichnungsträger (80) lediglich für eine der beiden Lichtwellenlängen ansprechempfindlich ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (18) als Zeichnungsunterlage für eine Zeichenmaschine ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ messungen (Δ X; Δ Y) der Lichtabgabeflächen (42) bzw. der Lichteinfangflächen im Bereich zwischen 1 und 20 mm, vorzugsweise 5 und 15 mm, am besten etwa im Bereich von 10 mm liegen.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen eine Meß­ spur (74) der Lochmaske (45) abtastenden Meß­ wertaufnehmer (72) und/oder einen Schrittmotor (49) für den Bewegungsantrieb der Maske.