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Optisches Abtastsystem
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung gedruckter Zeichen, Symbole u. dgl. in ent- sprechende elektrische Ausgangssignale, besonders eine verbesserte Abtastvorrichtung für ein optisches
Zeichenlesesystem.
Eines der schwierigsten Probleme, die beim Bau eines optischen Zeichenlesers zu lösen sind, ergibt sich durch die unterschiedlichen Reflexionseigenschaften infolge von Fehlern und Mängeln in dem die zu lesenden Zeichen tragenden Papier. Die sich aus diesen schwankenden Reflexionseigenschaften ergebenden
Schwierigkeiten und Störerscheinungen sind dann besonders stark, wenn das verwendete Papier relativ dünn ist und demzufolge an verschiedenen Stellen unterschiedliche Lichtdurchlässigkeitseigenschaften aufweist. Durch diese Schwankungen werden in einem Zeichenleser erhebliche Störsignale (im folgenden als"Papierstörungen"bezeichnet) erzeugt, die sich den durch die Zeichen erzeugten Nutzsignalen über- lagern. Dadurch wird die Feststellung bzw.
Identifizierung eines Zeichens wesentlich erschwert und die
Zuverlässigkeit des Zeichenlesers herabgesetzt. Um diese Nachteile wenigstens teilweise zu beseitigen, sind zusätzliche Schaltungen erforderlich, die den Zeichenleser verteuern.
Der Erfindung unterliegt deshalb die Aufgabe, die normalerweise in den Leseausgangssignalen ent- haltenen"Papierstörungen"auf einfache Weise erheblich zu vermindern.
Demgemäss betrifft die Erfindung ein optisches Abtastsystem zum Abtasten der auf einer Seite von teilweise lichtdurchlässigen Aufzeichnungsträgern aufgebrachten Informationen, mit einer Lichtquelle zum
Beleuchten des Aufzeichnungsträgers an der Abfühlstation und mindestens einem auf das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Licht ansprechenden photoempfindlichen Element.
Das kennzeichnende Merkmal der Erfindung besteht darin, dass an der Abfühlstation eine spiegelartige Reflexionsfläche unmittelbar hinter dem Aufzeichnungsträger angeordnet ist.
Es wurde festgestellt, dass durch eine solche Anordnung eine ganz erhebliche, nicht vorhergesehene Verminderung der "Papierstörungen" für eine grosse Anzahl völlig verschiedener Papierarten erzielt wird. Diese Störungsverminderung tritt sowohl bei Papier relativ schlechter Qualität als auch bei relativ dünnem Papier mit grossen Unterschieden der Lichtdurchlässigkeit auf. Erst durch die Erfindung wird es möglich, auch dünnes Papier als Aufzeichnungsträger zu verwenden, was bisher infolge der genannten Schwankungen der Lichtdurchlässigkeit nicht möglich war.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde das spiegelartige Glied so gewählt, dass es einen bestimmten Teil (in der Grössenordnung von 10%) des auf die Vorderseite des Papierstreifens auftreffenden Lichtes durchlässt, so dass die gerade in der Lesestation befindliche Zeichenreihe auf der Rückseite des spiegelartigen Gliedes sichtbar ist und über einen weiteren Spiegel mit ausreichender Helligkeit und unverzerrt von der Bedienungsperson abgelesen werden kann.
Weiter ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung so aufgebaut, dass die sich durch die Überlagerung der Bandbewegung und der Bewegung der Abtastvorrichtung ergebende Abweichung der Abtastrichtung von der Zeilenrichtung kompensiert wird, so dass die Abtastrichtung bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung annähernd parallel zur Zeichenzeile verläuft.
Die Wirkungsweise sowie die verschiedenen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand der das bevorzugte Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen beschrieben, u. zw. zeigt Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht des bevorzugten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen
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optischen Zeichenlesers ; Fig. 2 eine Vorderansicht der in Fig. l gezeigten Lesestation ; Fig. 3 einen Schnitt durch die Lesestation längs der Linien 3-3 in Fig. 2, und Fig. 4 eine schematische Darstellung der Abtastbewegung längs einer Zeichenreihe, wenn keine Kompensation der Bandbewegung vorgesehen ist. In den Figuren werden für gleiche Teile jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet.
In Fig. l ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen optischen Zeichenlesers schematischdargestellt. Das optische Abtastsystem dieses Zeichenlesers tastet jede Zeichenreihe gleichzeitig und parallel in vier Abtastbahnen ab, wobei jede Abtastung gegenüber der vorhergehenden infolge der Bewegung des Papierstreifens um einen bestimmten Teil der Zeichenhöhe verschoben ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese noch auf irgendeine andere Abtastart beschränkt, sondern kann auch in jedem andern optischen Lesesystem mit gleichem Erfolg verwendet werden.
Ein aufseiner Vorderseite mit den abzulesenden Zeichenreihen versehener Papierstreifen 12 wird durch eine Transportvorrichtung 17 in der Richtung des Pfeiles 11 bewegt, wobei er an der mit der Bezugsziffer 50 bezeichneten Ablesestation vorbeiläuft, in der die Zeichenreihen optisch abgetastet werden. Wie aus den Fig. 1-3 zu ersehen, besitzt die Lesestation 50 zwei rechteckige Bauteile 15 und 35, zwischen denen der durch die Antriebsvorrichtung 17 angetriebene Papierstreifen 12 hindurchgeführt wird. Ein Teil der Vorderseite 12a des Papierstreifens 12 ist durch ein in dem Bauteil 15 befindliches langgestrecktes rechteckiges Fenster 15c sichtbar (Fig. 2).
Eine aus einer Lampe 10a und einem Reflektor 10b bestehende Lichtquelle beleuchtet die Vorderseite 15a des Bauteiles 15 und den durch dessen Fenster 15c sichtbaren Teil des Papierstreifens 12. Der Papierstreifen 12 wird mit seiner Vorderseite 12a bei seiner Bewegung entweder durch nicht gezeigte federnde Andrückglieder und/oder durch in dem Bauteil 15 vorgesehene nicht gezeigte Saugluftöffnungen an die Rückseite 15b des Bauteiles 15 angedrückt. Die Längsseite des im Bauteil 15 befindlichen Fensters 15c verläuft parallel zu den auf dem Papierstreifen 12 befindlichen Zeichenreihen, so dass eine Zeichenreihe nach der andern durch die Lichtquelle 10 beleuchtet und durch die Abtastvorrichtung abgetastet werden kann.
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auffallenden Lichtes.
Im folgenden wird nun an Hand der Fig. 1 die optische Abtastung einer belichteten, im Bereich des Fensters 15c des Bauteiles 15 befindlichen Zeichenreihe beschrieben. Ein Bild der im Bereich des Fensters 15c befindlichen Zeichenreihe wird mittels eines Spiegels 25 und eines Linsensystems 28 auf die Umfangs-
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fläche einer rotierenden Trommel 20 projiziert. DieTrommel20 und dem Linsensystem 28 befindet sich ein feststehendes Abdeckblech 24, das sich zum Teil um die Umfangsfläche der Trommel herumlegt. Dieses Abdeckblech 24 besitzt ein Fenster 23 solcher
Grösse, dass das Bild einer vollständigen Zeichenreihe auf die genannte Umfangsfläche der Trommel ) projiziert werden kann. Dieses Bild der Zeichenreihe wird dann gleichzeitig durch die vier Öffnungen der gerade das Fenster 23 passierenden Öffnungsgruppe längs vier parallelen Bahnen abgetastet.
Der Spiegel 25 ist gegenüber dem Fenster 15c und der Lichtquelle 10 so angeordnet, dass im wesent- lichen nur die Streukomponente des Lichtes die Trommel 20 erreicht, das eine direkt von der unregel- mässigen Oberfläche des Papierstreifens 12 und eine von der Schicht 35b reflektierte Komponente enthält, i wobei die letztgenannte Lichtkomponente zuerst den Papierstreifen passiert und danach durch die Schicht
35durch den Papierstreifen zurückgeworfen wird, wobei das Licht durch die Fasern des Papieres eine
Streuung erfährt. Die Lage des Spiegels 25 relativ zu der Abfühlstation 50 wird ausserdem derart gewählt, dass die durch die Bewegung des Papierstreifens 12 bewirkte Abweichung der Abtastrichtung von der parallelen zur Zeichenreihe kompensiert wird. Die Notwendigkeit dieser Kompensation ist in Fig. 4 dar- gestellt.
Diese Figur zeigt die Abweichung der von den Öffnungen 22a - 22d durchlaufenen Abtastbahnen von der Parallelen zu der Zeichenreihe. Wenn keine Kompensation durchgeführt wird, d. h. wenn die Lage des Spiegels 25 dem Verhältnis zu dem Papierstreifen 12 in der üblichen Weise eingestellt ist, um eine richtige Projektion einer Zeichenreihe des stillstehenden Papierstreifens auf die Umfangsfläche der Trommel durchzuführen. Der in Fig. 4 eingezeichnete Winkel 01. zwischen einer Parallelen zur Zeichenreihe, die durch Pfeil 19 angedeutet ist, und der Richtung der Abfühlpfade der Öffnungen 22a - 22d ist abhängig von der Geschwindigkeit des Papierstreifens und der Abtastgeschwindigkeit der rotierenden Trommel 20.
Der
Tangens des Winkels 01. ergibt sich somit aus der Geschwindigkeit der Streifenbewegung dividiert durch die lineare Abtastgeschwindigkeit. Für eine gegebene Abtastgeschwindigkeit und Bandgeschwindigkeit, die gemäss dem oben Gesagten einen bestimmten Winkel 01. verursachen, kann die Lage entweder des Papier- streifens 12 oder des Spiegels 25 um den Winkel 01. in einer Richtung gedreht werden, so dass die gewünsch- te Kompensation erreicht wird und die Abtastung der Zeichen parallel zur Zeichenreihe erfolgt.
Da infolge der Krümmung der Umfangsfläche der Trommel auf dieser ein verzerrtes, unscharfes Bild einer Zeichenreihe erscheinen würde, wird die Rückseite 15d des Bauteiles 15 sowie die spiegelartige Flä- che 35bdes Bauteiles 35 in Abweichung von der in Fig. 3 gezeigten Form in der Längsrichtung dieser Teile in einer der Umfangsfläche der Trommel 20 entsprechenden Weise gekrümmt. Dadurch wird auchder
Papierstreifen in einer solchen Krümmung durch die Lesestation 50 hindurchgeführt, dass dadurch die
Krümmung der Umfangsfläche der Trommel 20 kompensiert wird, d. h. alle Zeichen einer Reihe erschei- nen auf der Umfangsfläche der Trommel 20 unverzerrt und scharf.
Aus Fig. 1 geht weiter hervor, dass im Inneren der Trommel 20 Lichtleiter 26a - 26d angeordnet sind, die beispielsweise aus Lucitstäben bestehen. Diese Lichtleiter nehmen die Schwankungen der Lichtintensität des durch die Öffnungen 22a - 22d fallenden, das Bild einer Zeichenreihe darstellenden Lichtes auf. Die mit dem inneren Umfang der Trommel 20 zusammenarbeitenden Teile der Lichtleiter 26a-26d sind in ihrer Stärke so bemessen, dass sie lediglich den durch die ihnen zugeordnete Abtastöffnung 22a - 22d ein- fallenden Abtastlichtstrahl aufnehmen können. Die Breite dieses Teiles der Lichtleiter 26a-26d ist da- gegen so bemessen, dass sie der Länge der auf der Oberfläche der Trommel abgebildeten Zeichenreihe entsprechen. Jeder der Lichtleiter 26a - 26d nimmt demzufolge alle Lichtintensitätsschwankungen auf, die durch die ihm zugeordnete Öffnung fallen.
Die an die Lichtleiter 26a-26d gelangenden Lichtintensitätsschwankungen werden durch diese Licht- leiter zu entsprechenden photoempfindlichen Elementen 30a - 30d geführt, um elektrische Signale a - d zu erzeugen. Diese elektrischen Signale a-d entsprechen somit den durch die Öffnungen 22a - 22d den
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eines Zeichens einer Reihe ausgewertet werden, hängt selbstverständlich von dem verwendeten Zeichenfeststellsystem ab. Im Zusammenhang mit der Erfindung können verschiedene bekannte Zeichenfeststell- systeme verwendet werden, so dass sich eine Beschreibung derselben an dieser Stelle erübrigt.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf solche Abfühlvorrichtungen beschränkt ist,
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beiderdas abzulesende Feld gleichmässig beleuchtet ist, sondern es ist auch für solche Abfühlvorrichtungen anwendbar, bei dem eine punktförmige Abtastung (z. B. mittels eines durch eine Kathodenstrahlröhre erzeugten Elektronenstrahles) das abzulesende Feld in einem rechteckigen Raster oder einem andern Muster abgetastet und ein Photovervielfacher zur Feststellung des reflektierten Lichtes verwendet wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Optisches Abtastsystem zum Abtasten der auf einer Seite von teilweise lichtdurchlässigen Aufzeichnungsträgern aufgebrachten Informationen, mit einer Lichtquelle zum Beleuchten des Aufzeich- nungsträgers an der Abfühlstation und mindestens einem auf das von dem Aufzeichnungsträger reflektierte Licht ansprechenden photoempfindlichen Element, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abfühlstation eine spiegelartige Reflexionsfläche (35b) unmittelbar hinter dem Aufzeichnungsträger (12) angeordnet ist.