DE1099244B - Verfahren und Anordnung zur Regelung des Kontrasts und der Empfindlichkeit bei lichtelektrischen Abtastgeraeten - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei der lichtelektrischen Abtastung von mit graphischen Angaben versehenen Aufzeichnungsträgern ist es erforderlich, daß die Signale, die bei der Abtastung des Aufzeichnungsträgeruntergrundes entstehen, sich deutlich von den Signalen unterscheiden, die bei der Abtastung eines Zeichenelementes auftreten.

Bei den in der Praxis vorkommenden großen Unterschieden zwischen den Reflexionseigenschaften der verschiedenen Aufzeichnungsträger sowie dem unterschiedlichen Schwärzungsgrad der einzelnen Aufzeichnungen ist es durchaus möglich, daß von bestimmten Aufzeichnungen mehr Licht reflektiert wird als vom Untergrund einzelner, besonders schlecht reflektierender Aufzeichnungsträger, so daß Abtastgeräte mit fest eingestellten Pegeln zur Unterscheidung der von Aufzeichnungsträgeruntergrund und Aufzeichnungsträgern herrührenden Signalen versagen müssen. Aber auch unter Betriebsbedingungen, bei denen ein einheitliches Reflexionsvermögen aller zu verarbeitender Aufzeichnungsträger und eine einheitlich Schwärzung aller Aufzeichnungen sichergestellt werden, können Störungen durch Änderungen der Kennlinien der lichtempfindlichen Elemente sowie der Intensität der verwendeten Lichtquellen auftreten, die ein verläßliches Arbeiten der ganzen Anlage in Frage stellen.

Um diese Nachteile zu beseitigen und ein zuverlässiges Arbeiten von lichtelektrischen Abtastern auch unter ungünstigen Bedingungen sicherzustellen, wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Kontrast- und Empfindlichkeitsregelung bei lichtelektrischen Abtastgeräten, insbesondere bei Geräten zur Identifizierung von Schriftzeichen, vorgeschlagen, bei dem der Unterschied zwischen den bei Abtastung des Untergrundes der die abzutastenden Zeichen aufweisenden Aufzeichnungsträger und den bei Abschaltung der zur Abtastung dienenden lichtempfindlichen Elemente (Dunkeltastung) sich ergebenden elektrischen Signalen mit einer vorgegebenen Vergleichsgröße verglichen wird und ein aus der Differenz dieser beiden Größen abgeleites Signal die lichtempfindlichen Elemente so steuert, daß diese Differenz möglichst klein wird bzw. verschwindet.

Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens werden die mit einer geeigneten Frequenz, beispielsweise etwa 20- bis 30mal je Abtastzeile, zerhackten Bildsignale einem Schiebespeicher zugeführt, dessen Stufenzahl um Eins größer ist als die Anzahl der je Zeile, bedingt durch das Zerhacken oder Tasten des Bildsignals, auftretenden Einzelsignale.

Diese Signale werden im Schiebespeicher synchron mit der Bewegung des Abtaststrahls verschoben. Die ersten Stufen dieses Speichers sind beispielsweise Verfahren und Anordnung
zur Regelung des Kontrasts

und der Empfindlichkeit
bei lichtelektrischen Abtastgeräten

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Dezember 1954

Mortimer Dixon Rogers, Vestal, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

durch eine UND-Schaltung miteinander verbunden, so daß bei der Abtastung einer in Abtastzeilenrichtung liegenden Geraden ein Signal erzeugt wird. Da bei der Abtastung einer sich in Abtastrichtung erstreckenden Geraden einer bestimmten Länge die Wahrscheinlichkeit des Auftretens weiterer Bildsignale größer ist als bei der Abtastung eines Fleckes oder einer quer zur Abtastrichtung liegenden Geraden, wird dieses Signal dazu verwendet, eine Schwellenschaltung im Sinne einer Herabsetzung des Schwellenwertes zu beeinflussen.

Die letzten Stufen des Schiebespeichers, etwa die letzten drei Stufen, sind durch eine ODER-Schaltung verbunden. Bei der zweiten Abtastung einer quer zur Abtastrichtung liegenden Linie werden beim Einlaufen der Bildsignale in die ersten Stufen des Speichers in einer der letzten Stufen ein oder mehrere Bildsignale gespeichert sein, die von der vorhergehenden Zeilenabtastung stammen. Das bei Vorliegen eines Bildsignals in einer der letzten Stufen des Speichers durch die ODER-Schaltung erzeugte Signal wird ebenfalls die Schwellenspannung der Schwellenschaltung für die Bildsignale herabsetzen, da eine erhöhte Wahrscheinlichkeit besteht, daß sich der während der ersten Zeilenabtastung festgestellte Linienbereich auch in den Bereich der nächsten Abtastzeile erstreckt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann so ausgebildet sein, daß die UND- und die ODER-Schaltungen

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jeweils einzeln oder in Kombination die Empfindlichkeit der Anordnung beeinflussen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Vergleichsgröße mit der Differenz der bei Dunkeltastung und der bei Abtastung des Aufzeichnungsträgeruntergrundes " auftretenden Bildsignale einstellbar.

Als besonders vorteilhaft hat sich ferner die Verwendung eines Sekundärelektronenvervielfachers als lichtempfindliches Element erwiesen, der mit einer den Aufzeichnungsträger rasternden Kathodenstrahlröhre (Flying-Spot-Röhre) zusa-nimenarbeitet. Die Erfindung wird anschließend anvdHand der Figuren näher erläutert. Es stellen dar

Fig. 1 a und 1 b von links nach rechts aneinandergesetzt ein Blockschaltbild, einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 a und 2 b von links, nach rechts aneinandergesetzt schematisch ein Sehaltbild des Steuerkreises für konstante Kontrastamplitude,.

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild des Signalkanalsteuerkreises, . ....„„.

Fig. 4 a und 4 c Beispiele von Zeichen, welche die entsprechenden, in den Fig. 4b und 4d gezeigten Impulse am Sekundärelektronenvervielfacherausgang erzeugen,

Fig. 5 a und 5 b Beispiele von Wellenformen, wie man sie von einem Sekundärelektronenvervielfacher während der Abtastungen der in Fig. 4 gezeigten Zahl bei verschiedenfarbigen Untergründen ohne Kontraststeuerung erzielt, - "

Fig. 6 a, 6 b, 6 c, 6e und 6f Beispiele von Wellenformen, wie man sie an den Punkten 6a, 6b, 6 c, 6e und 6/ in den Fig. 2 a und-2 b entsprechend erhält,

Fig. 7 a bis 7 c beispielsweise Wellenformen, wie sie bei einer Abtastung mit "Kontrastregelung erzeugt werden.

Der abzutastende Aufzeichnungsträger 22 (Fig. 1 a) wird durch die Rollen 20, 21 an den Abtastorganen vorbeibewegt. Der durch die Lichtquelle 23 beleuchtete Teil des Aufzeichnungsträgers wird mit Hilfe des hin- und herbewegten Linsensystems 24 über den Winkelspiegel 25 durch den feststehenden Schlitz 26 und durch die umlaufenden Radialschlitze 27 der rotierenden Scheibe 28 auf das lichtempfindliche Element 29 projiziert, wodurch eine rasterförmige, punktweise Abtastung des Aufzeichnungsträgers bewirkt wird.

Das Licht, das durch einen Radialschlitz zum Sekundärelektronenvervielfacher 29 gelangt, stellt das von Aufzeichnungsträgeruntergrund bzw. das von einem geschwärzten Zeichenbereich reflektierte Licht dar. An Stelle der in Fig. la dargestellten Abtast- und Rastereinrichtung können auch andere, gleichwirkende Anordnungen verwendet werden, wie sie unter anderen aus der Fernsehtechnik bekannt sind. So kann beispielsweise eine sogenannte Flying-Spot-Röhre, ein Spiegelrad oder eine Nipkow-Scheibe mit gleichem Erfolg verwendet werden.

Die vom Sekundärelektronenvervielfacher aufgenommenen Lichtmengen liegen zwischen zwei Grenzen; einerseits wird in den zwischen den Einzelabtastungen liegenden, durch Ausschaltung des Sekundärelektronenvervielfachers bzw. der Lichtquelle bewirkten Dunkel- oder Austastperioden überhaupt kein Licht aufgenommen, andererseits wird bei Abtastung eines Aufzeichnungsträgers mit optimalen Reflexionseigenschaften ein Maximum an Licht aufgenommen. Dazwischen liegen die Lichtmengen, die bei Abtastung von Kennzeichenträgern mit schlechteren Reflexionseigenschaften und bei Abtastung von Kennzeichen mit den verschiedensten Schwärzungsgraden auftreten.

Diese Werte können auch noch durch Alterungserscheinungen am Sekundärelektronenvervielfacher und an der Lichtquelle sowie durch Netzspannungsschwankungen beeinflußt werden. Der Unterschied zwischen den am Ausgang des Sekundärelektronenvervielfachers während der Dunkelperioden und während der Abtastung eines Kennzeichenträgeruntergrundes auftretenden elektrischen Signalen wird als Kontrastsignal bezeichnet. Die bei der Abtastung von Zeichen auftretenden Signale können für den Zweck der Kontraststeuerung wegen ihrer geringen Amplitude und ihres geringen prozentualen Anteils an der gesamten Abtastzeit vernachlässigt werden.

Um unabhängig von den Reflexionseigenschaften des Untergrundes ein konstantes Kontrastamplitudensignal bei einer bestimmten Schwärzung der Kennzeidien zu erhalten, wird der Ausgang des Sekundär-

- elektronenvervielfachers mit dem Eingang des Verstärkers Sl verbunden, der die auftretenden Signale verstärkt und auf ein bestimmtes Potentialniveau bezieht. Im folgenden sei nunmehr auf die Fig. 4 a, 4 b, 4 c, 4d, 5 a, 5 b und 5 c verwiesen. Fig. 4 a zeigt das Zeichen »3« als Beispiel und Fig. 4b das entsprechende S ekundärelektronenverviel fächer-Ausgangssignal bei einer Vertikalabtastung der Ziffer »3«. Das Signal für die vorhergehende Abtastung ist nicht gezeigt, ist aber im wesentlichen dasselbe wie für die laufende Abtastung. Fig. 4 c zeigt die Zahl »1« als Beispiel und Fig. 4d das entsprechende Sekundärelektronenvervielfacher-Signal bei einer Abtastung dieses Zeichens. Wie ersichtlich, stellt die Ziffer »3« in Fig. 4 a ein Zeichen mit zusammenhängenden horizontalen und die Ziffer »1« in Fig. 4 c ein Zeichen mit zusammen- ■ hängenden vertikalen Linienzügen dar. Die Fig. 5 a, 5 b und 5 c zeigen typische Wellenformen, die man bei der Abtastung des Zeichens »3« erhält, wenn das Zei-

4.0 chen bei vorgegebener Spektral empfindlichkeit des Sekundärelektronenvervielfachers auf Trägern mit z. B. weißem, grünem oder gelbem Untergrund angeordnet ist. Die Zeichendichte ist bei allen Aufzeichnungen als gleich angenommen. Man sieht, daß die Kontrastamplitude in weiten Grenzen schwankt, wenn keine Kompensation für die Untergrundfläche der Aufzeichnungsträger vorhanden ist. Die obere Grenze der Kontrastamplitude ist dadurch festgelegt, daß zwischen den Abtastungen eine Abdunklung erfolgt. Die untere Grenze ist in erster Linie durch die Träger- : farbe und Reflexionsfaktoren bestimmt, d. h. ob der Träger glänzend oder matt usw. ist.

Die Änderungen des Kontrastes sind deshalb so unerwünscht, weil die Bildsignale vor ihrer weiteren Verarbeitung in den Identifizierungsschaltungen einer Schaltung zugeführt werden müssen, die nur Signale einer bestimmten Mindestamplitude durchläßt, die beispielsweise immer dann auftreten, wenn ein schwarzer Linienbereich abgetastet wird. Wird dieser Schwellwertpegel beispielsweise so festgesetzt, daß bei dem Signalverlauf gemäßFig.5a keine Störsignale durchgelassen werden, so würden bei einem Signalverlauf nach Fig. 5 b überhaupt keine Signale zu den nachgeschalteten Anordnungen gelangen. Anderseits würde ein dem Signalverlauf nach Fig. 5 b angepaßter Pegel alle Störsignale des in Fig. 5 a dargestellten Signalzuges durchlassen.

Die Signale von Verstärker 31 werde zu einem Vergleichskreis 32 geführt, wo die von 31 empfangene

Kontrastamplitude mit einer Standardkontrastampli-

tude 30 verglichen und ein als Fehlersignal bezeichnetes Ausgangssignal erzeugt wird, das die Differenz zwischen beiden bildet. Das Fehlersignal wird an den Verstärker 33 geleitet, wo es verstärkt und auf ein bestimmtes Potential bezogen, wird. Der Ausgang des Verstärkers ist an einen Detektorkreis 34 angeschlossen, der das Signal gleichrichtet und filtert, damit es in dem Dynodenspannungssteuerkreis 35 Verwendung finden kann. Der Ausgang von Kreis 35 ist mit einer Dynode des Sekundärelektronenvervielfachers 29 verbunden. Das Rückkopplungspotential ist von einer solchen Polarität und Größe, daß es den Verstärkungsgrad des Sekundärelektronenvervielfachers ändert, bis Gleichgewicht in dem Vergleichskreis 32 herrscht, d. h. die Signalkontrastamplitude gleich der Standardkontrastamplitude ist.

Der Ausgang des auf diese Weise geregelten Verstärkers 31 ist mit einem Begrenzerkreis 36 verbunden, in dem Signale zwischen variablen oberen und unteren Pegeln begrenzt oder beschnitten werden. Das Intervall zwischen den oberen und unteren Begrenzungspegeln bleibt konstant, während sie gemeinsam verschoben werden können. Der Ausgang des Kreises 36 ist mit dem-Verstärker 38 verbunden, durch den die Signale verstärkt und an den Tastkreis 40 (UND-Schaltung) weitergeleitet werden. An den Tastkreis werden außerdem Tastimpulse in einer später noch zu erläuternden Weise geleitet.

Zu diesem Zweck ist der Umfang der Trommel 27 mit einer magnetisierbaren Oberfläche 42 versehen, auf der Zeitimpulse aufgezeichnet sind. Ein Lesekopf 44 tastet diese Impulse ab und leitet diese Impulse an einen Verstärker 46 weiter. Am Ausgang des Verstärkers 46 treten positive Impulse auf, die an den Tastkreis 40 geleitet und als Tastimpulse (Zeitimpulssignale) für die Bildsignale von Verstärker 38 benutzt werden.

Die Ausgangsimpulse des Verstärkers 46 werden außerdem an einen. Inverter 48 geleitet, wo sie in ihrer Polarität umgekehrt und als Schiebeimpulse an die einzelnen Stufen eines gebräuchlichen mehrstufigen, in Fig. 1 b gezeigten Schiebespeichers geleitet werden.

Der Tastkreis 40 kann beispielsweise als UND-Schaltung ausgebildet sein. Es ist auf alle Fälle erforderlich, daß, wenn ein positives Signal vom Verstärker 38 und ein positiver Tastimpuls zusammenfallen, ein positiver Ausgangsimpuls auftritt, der vom Tastkreis über einen üblichen Inverter 41 an die erste Stufe des genannten Schieberegisters weitergeleitet wird.

Die Stufen des Schieberegisters sind mit 1, 2, 3, 4, 5 ... n—l, η und n+i numeriert, wobei η die Anzahl von Tastimpulsen darstellt, die während der Abtastung einer Zeile auftreten. Die Bildsignale werden durch Schiebeimpulse, die die gleiche Frequenz wie die Tastimpulse haben, im Schiebespeicher verschoben. Auf diese Weise enthalten die κ+1-Stufe und die erste Stufe jeweils Signale, die von seitlich benachbarten Punkten einer vorhergehenden und einer geradelaufenden. Zeilenabtastung erzeugt wurden. Auf die Beschreibung des an sich bekannten Schiebespeichers wird nicht näher eingegangen, da er nicht Gegenstand der Erfindung ist.

Wenn eine Stufe eingeschaltet wird, ist an ihrem linken Ausgang ein negatives Potential verfügbar, das das Vorhandensein eines Zeichenbits anzeigt. Die Schiebeimpulse von Inverter 48 schieben die Bits von Stufe zu Stufe, wobei die Bits zwar außer Phase, aber doch von derselben Frequenz wie die Eingänge am Speicher sind.

Ein Koinzidenzschalter ist in Fig. 1 b mit dem Bezugszeichen 50 versehen. Die Eingänge für diesen Kreis stammen, aus einer Anzahl von Stufen am Ausgang des Schiebespeichers. Zum Beispiel sind die Potentiale, die an den linken Seiten der Stufen 1, 2, 3. 4 und 5 auftreten, an die Anoden der Dioden 51, 52, 53, 54 und 55 angeschlossen. Die Kathoden dieser Dioden sind miteinander verbunden und über Widerstand 56 an den negativen Pol einer Spannungsquelle

ίο angeschlossen. Die Anordnung ist derart, daß, wenn in jeder der Stufen 1 bis 5 ein »Ja«-Bit gespeichert ist, ein negatives Potential auf den linken Seiten der Stufen vorhanden ist. Infolgedessen ist keine der Dioden leitend, und das Potential der miteinander verbundenen Kathoden wird das des negativen Pols der Stromquelle. Liefert jedoch irgendeine der Stufen ein positives Potential an die Anode der angeschlossenen Diode, so leitet die Diode und erhöht das Potential an der die Kathoden verbindenden Leitung über

das negative Potential der Spannungsquelle hinaus. Infolgedessen tritt an Widerstand 56 eine Spannung auf. Das an den miteinander verbundenen Kathoden bestehende negative Potential wird über eine Rückkopplungsleitung 57 geführt und für Steuerzwecke verwendet. Das negative Potential zeigt an, daß mindestens fünf aufeinanderfolgende »Ja«-Bits gespeichert worden sind. Dies gilt als Anzeichen, daß ein Zeichen mit einer vertikalen Linie vorliegt. Das negative Potential kann zu einer Senkung der den Signalkanal begrenzenden Pegel benutzt werden, um eine schärfere Prüfung der bei der laufenden Zeilenabtastung auftretenden Signale zu erlauben. Es ist klar, daß der Kreis auch so angeordnet werden kann, daß mehr oder weniger als fünf aufeinanderfolgende Bits von Zeichen zur Pegelsenkung erforderlich sind. Wünscht man z. B., daß sieben aufeinanderfolgende Bits zur Pegelsenkung erforderlich sind, würden sieben mit den ersten sieben Stufen verbundene Dioden vorgesehen

4.0 werden.

Wenn in einer der Stufen n — l, η oder 71+1 ein »Ja«-Bit gespeichert ist, so wird der Begrenzerpegel gesenkt. Ist nämlich in der »+l-Stufe ein »Ja«-Bit gespeichert, so bedeutet das, daß beispeilsweise am Anfang der vorigen Zeile, die, wie oben beschrieben, aus η Bits besteht, ein Linienelement festgestellt wurde. Eine Information, die in die erste Stufe des Speichers einläuft, stammt dann von der ersten Stelle der neuen Zeile. :

Zur Senkung des Signalkanalpegels sind die Kathoden der Dioden 58, 59 und 60 an die linken Seiten der Stufenn— 1, η und w+1 entsprechend angeschlossen. Die Anoden der Dioden sind untereinander verbunden und über Widerstand 61 an den positiven Pol einer Spannungsquelle angeschlossen. Diese Dioden der beschriebenen Anordnung bilden einen ODER-Kreis für die Signale der zugehörigen Stufen, der in seiner Gesamtheit mit 62 bezeichnet ist.

Der Kreis 62 ist derart ausgebildet, daß, wenn einige oder alle Stufen n—l, η und n+1 »Ja«-Bits enthalten, ein negatives Potential auf der gemeinsamen Leitung der Dioden herrscht, das für Steuerzwecke an die Rückkopplungsleitung 64 angelegt wird. Wenn es wünschenswert ist, den Kanalpegel zu senken und länger in diesem Zustand zu belassen, könnte beispielsweise eine zusätzliche Stufe n-\-2 vorgesehen werden. In diesem Fall könnten zusätzliche Dioden in dem ODER-Kreis 62 vorgesehen werden, bei dem eine Diode an jede der Stufen n—2 und n+2 angeschlossen ist.

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In Fig. 1 a sind die Leitungen 57 und 64 mit den bezeichneten Spannungsquelle liegen. Ein Entkopp-

Anoden der Dioden 66 und 68 verbunden. Die Katho- luungskondensator 126 verbindet den Verbindungs-

den der Dioden sind miteinander verbunden und über punkt der Widerstände 122 und 124 mit Erde, um im

Widerstand 67 an den negativen Pol einer Spannungs- Gleichstrompoten.tial auftretende Störungen auszu-

quelle gelegt. Diese Dioden und die dazugehörenden β gleichen.

Elemente bilden einen. UND-Kreis 69, der ein nega- Das Eingangssignal wird in der Triode 116 vertives Potential erzeugt und über die Leitung 70 an den stärkt, deren Ausgang über einen Kondensator 128 Steuerkreis 72 überträgt, sobald auf den Leitungen 57 an dem Steuergitter der Triode 130 liegt. Die Vor- und 64 gleichzeitig negative Signale vorhanden sind. spannung wird an Widerstand 132 gewonnen. Der

Die Signale in den Leitungen 57, 64 und 70 werden io Kondensator 124 dämpft Hochfrequenzstörsignale, die an einen Kanalpegelsteuerkreis 72 geleitet. Die Gegen- in dem Eingangssignal etwa vorhanden sind. Die wart eines negativen Signals auf irgendeiner der Lei- Schaltung der Triode 130 weist einen Kathodenwidertungen bewirkt, daß der Pegel des Signalkanals im stand 136 auf, der an Erde liegt, und einen Anoden-Steuerkreis 36 um einen entsprechenden Betrag ge- widerstand 138, der über einen Entkopplungswidersenkt wird. Ist somit eine der Leitungen 57 und 64 15 stand 140 und Kondensator 142 an dem positiven Pol negativ, so wird der Pegel um einen zusätzlichen Be- einer Spannungsquelle liegt.

trag gesenkt. Wenn beide Leitungen 57 und 64 nega- Die Anode der Triode 130 ist über einen Kondentiv sind, so wird Leitung 70 ebenfalls negativ, und der sator 144 mit dem Steuergitter der Triode 146 verPegel wird um einen weiteren, zusätzlichen Betrag bunden. Der übliche Vorspannungs widerstand 148 und gesenkt. 20 der Dämpfungskondensator 150 liegen zwischen Git-

Nachdem die Wirkungsweise des Gerätes gemäß ter und Erde. Das Eingangssignal am Gitter der Tri-

der Erfindung an Hand des Blockschaubildes der ode 146 kann nicht unter Erdpotential absinken, da

Fig. 1 a und 1 b beschrieben worden ist, wird im fol- einn Vakuumdiode 152 mit ihrer Kathode am Gitter

genden eine nähere Erklärung der Kreise innerhalb der Röhre und mit der Anode an Erde liegt. Die Tri-

der einzelnen Blöcke gegeben werden. Die Fig. 2 a und 25 öden 116, 130 und 146 und ihre zugehörige Schaltung

2b zeigen ein schematisches Schaubild des Sekundär- bilden den früher beschriebenen Verstärker 31.

elektronenvervielf achers und der dazugehörigen Schal- Die Anode der Triode 146 liegt unmittelbar am po-

tung sowie den in Fig. 1 a gezeigten Signalkontrast- sitiven Pol einer Spannungsquelle von beispielsweise

steuerkreis. 150VoIt. Die Kathode liegt über einem Widerstand

Der Sekundärelektronenvervielfältiger 29 enthält 3° 154 an Erde. Die Kathode der Triode 146 ist mit der eine Anzahl von Dynoden 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, Anode einer Diode 156 verbunden. Die Kathode der 88, 89 und 90 sowie eine Anode 92 und eine Kathode Diode ist über den Kondensator 158 mit dem Steuer- 94. Die Anode ist über einen Widerstand 96 an den gitter der Triode 160 verbunden. Im folgenden wird positiven Pol einer Spannungsquelle angeschlossen, nun auf Fig. 6 a Bezug genommen, die eine beispielsdie beispielsweise eine +250-Volt-Quelle ist. Die Ka- 35 weise Wellenform zeigt, wie sie an Punkt 6 a in thode liegt an dem negativen Pol der .Spannungsquelle, Fig. 2 b auftritt. Die an Punkt 6 & auftretende Spanbeispielsweise —125 Volt. Entkopplungskondensäto- nung ist in Fig. 6 b gezeigt. Diese Spannung ist durch ren 98 und 100 sind zwischen die positiven und nega- Steuerung des Bezugspotentials an Punkt 6 b festgetiven Pole geschaltet, um etwa durch Einschwingvor- legt, über welches die Spannung an Punkt 6 α steigen gänge entstehende Störwellen zu unterdrücken. 4° muß, bevor Diode 156 leiten kann. Der Bezugspegel

Zwischen dem negativen Pol und Erde liegt ein wird durch ein Potentiometer 161 festgelegt, dessen

Spannungsteiler, der die Widerstände 103, 104, 105 Schleifkontakt gleichzeitig mit einem Ende des Poten-

106, 107, 108, 109, 110, 111 enthält. Die das jeweils tiometers an Erde liegt. Das andere Ende des Poten-

höhere Potential aufweisenden Enden der Widerstände tiometers ist über einen Widerstand 162 mit dem

sind an die Dynoden. 82 bis 90 entsprechend ange- 45 Punkt 6& verbunden. Ein Kondensator 164 zur

schlossen. Dynode 82 liegt an Erde. Das Potential der Rauschunterdrückung liegt parallel zum Widerstand

Steuerdynode 81 wird über eineRückkopplungsleitung 162. Der Punkt zwischen Widerstand 162 und Poten-

durch den Dynodenspannungssteuerkreis 35 (Fig. 1 a tiometer 161 ist an die Verbindung zwischen Konden-

und 2 b) bestimmt. Die von der Kathode 94 emittier- sator 166 und Widerstand 168 angeschlossen. Der

ten Elektronen gelangen nacheinander an die Dynoden 5° letztgenannte Kondensator und Widerstand liegen in

90 bis 81 und sodann an die Anode 92. \?or Dynode zu Serie zwischen dem positiven Pol einer Spannungs-

Dynode wird durch die Sekundärelektronenemission quelle und Erde. Der in Fig. 6b gezeigte Bezugspegel

an den einzelnen Dynoden eine Vervielfachung der wird durch die Stellung des Gleitkontaktes auf dem

Elektronen erzielt. Das Anodenpotential ist von der Potentiometer 161 bestimmt. Bemerkenswert ist, daß

Anzahl der von der Kathode emittierten Elektronen 55 der Austastimpuls in Fig. 6 a, der dann erzeugt wird,

abhängig, die andererseits von der Lichtintensität an wenn der Sekundärelektronenvervielfacher zwischen

der Fotokathode abhängt. den Abtastungen keinerlei Licht aufnimmt, wie man

Der Anodenausgang des Sekundärelektronenverviel- aus Fig. 6b sieht, über dem Bezugspegel liegt. Dieser fachers ist über einen Kondensator 112 an ein Ende über dem Bezugspegel liegende Teil wird zur Regelung eines Potentiometers 114 angeschlossen, dessen ande- 60 der Signalkontrastamplitude benutzt,
res Ende an Erde liegt. Der veränderbare Abgriff des Das Signal an Punkt 6 c tritt am Gitter der Triode Potentiometers ist mit dem Steuergitter einer Triode 160 auf. Das Signal selbst ist in Fig. 6 c dargestellt. 116 verbunden. Durch die Regelung des Potentio- Das Gitter liegt über einen Gitterwiderstand 170 an meters wird die statische Verstärkung der Triode be- Erde. Zwischen Kathode und Erde liegt ein Widerstimmt. Ein Kondensator 118 liegt parallel zum Po- 65 stand 172, während zwischen die Anode und den positentiometer, um das im Sekundärelektronenverviel- tiven Pol einer Spannungsquelle die Widerstände 174 facher-Signal auftretende Rauschen zu dämpfen. Die und 176 geschaltet sind. Der Verbindungspunkt zwi-Triode 116 besitzt einen Kathodenwiderstand 120, der sehen den Widerständen 174 und 176 ist über einen an Erde liegt, sowie Anodenwiderstände 122 und 124, Entkopplungskondensator 178 an Erde gelegt, um an die an dem positiven Pol einer hier mit +250VoIt 70 diesem Punkt Schwankungen des Gleichstrompoten-

tials zu vermeiden. Der Kondensator 180 dient zur Ankopplung des Ausganges an einen Begrenzungskreis. Die Diode 156 und die zugehörige Schaltung bilden den Vergleichskreis 32, und das Potentiometer 161 ist die Standardkontrastamplitudenquelle. Die Triode 160 besorgt die Verstärkung des Fehlersignals.

Der Anodenausgang der Triode 160 ist über einen Kondensator 180 mit der Kathode einer Diode 182 gekoppelt, deren Anode an Erde liegt. Die Anordnung ist derart, daß das verstärkte Fehlersignal gegen Erde in der Weise begrenzt wird, daß der Anode der Diode 188 nur positive Potentiale zugeführt werden. Dieser Vorgang ist in Fig. 6 d für Punkt 6 d gezeigt. Das Potential steigt scharf an und fällt auf Grund des Widersandes 186 während der einzelnen Abtastzeit allmählich ab. Das ist das Fehlersignal, das zur Senkung der Signalkontrastamplitude benutzt wird, um sie gleich der Standardkontrastamplitude zu machen.

Die an Punkt 6 d auftretende Spannung wird gleichgerichtet und durch die Diode 188 und den Parallelkreis hindurchgeführt, der aus dem Kondensator 190 und dem Widerstand 192 besteht und zwischen der Kathode der Diode und Erde liegt. Das Signal an Punkt 6 e wird, wie aus Fig. 6 e hervorgeht, über einen Strombegrenzungswiderstand 194 an das Steuergitter einer Pentode 198 geführt. Die Dioden 182, 188 und ihre zugehörige Schaltung bilden den Detektor 34.

Das Schirmgitter der Pentode 198 ist an einen Punkt zwischen den Widerständen 200 und 202 gelegt, welche zusammen mit dem Potentiometer 204 ein Spannungsteilernetzwerk bilden, das zwischen einem positiven Pol der Spannungsquelle und Erde liegt. Die Kathode der Pentode liegt an dem Gleitkontakt des Potentiometers 204, so daß man eine veränderbare Kathodenvorspannung erhält. Der Gleitkontakt wird so eingestellt, daß der Ausgang der Anode der Pentode 198, der die Dynodensteuerspannung erzeugt, unter statischen Bedingungen ein Maximum ist, so daß er dem Verstärker für den geringsten Aufzeichnungskontrast eine maximale Verstärkung verleiht. Ein Ableitungskondensator 208 ist zwischen Kathode und Erde geschaltet. Die Anode der Pentode 198 liegt über die Widerstände 206 und 210 am positiven Pol einer Spannungsquelle. Zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 206 und 210 und Erde ist zur Vermeidung von Potentialschwankungen ein Entkopplungskondensator 212 geschaltet. Die Kondensatoren 214 und 216 sind miteinander und mit dem Widerstand 206 zur Mittlung der von dem Fehlersignal gesteuerten Rückkopplungssteuerspannung zusammengeschaltet. Die Pentode 198 nebst zugehöriger Schaltung bildet den Dynodensteuerkreis 35.

Es ist ersichtlich, daß das in Fig. 6 e gezeigte gleichgerichtete Fehlersignal eine Senkung des Anodenpotentials der Pentode 198 an Punkt 6/ entsprechend der Fig. 6 f zur Folge hat. Wenn das Fehlersignalpotential steigt, fällt das Potential an der in Fig. 2 a gezeigten Steuerdynode 81. Das hat die Wirkung einer Senkung des Verstärkungsgrades des Sekundärelektronenvervielfachers, so daß die Signalkontrastamplitude über mehrere Zyklen hinweg gleich der Standardkontrastamplitude wird. Auf diese Weise werden die bei der Abtastung von Daten einer gegebenen Dichte erzielten Signale trotz verschiedener Art und Farbe des Untergrundes gleich. Das heißt also, das Verhältnis von Signal zu Untergrundhöhe bleibt für die gegebene Datendichte unabhängig vom Untergrund im wesentlichen dasselbe. Diese Angleichung erstreckt sich zur Erzielung eines ruhigen Arbeitens über mehrere Abtastungen.

Wie aus den Fig. 6 a bis 6 c ersichtlich ist, wirkt sich die Kompensation während des ersten Abtastzyklus auf die nächste Abtastung aus. Das ist augenscheinlich, da ja das Signal zu Beginn des zweiten Abtastzyklus kleiner als zu Beginn des ersten Zyklus ist.

Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen,, die Einzelheiten von Teilen der Fig. 1 a darstellt, die bisher noch nicht beschrieben sind. Der Ausgang des

ίο Verstärkers 31 (Fig. 2 b) (Kathode der Triode 146) wird über den Widerstand 218 unmittelbar mit dem Steuergitter der Pentode 220 verbunden. Diese Pentode mit der zugehörigen Schaltung bildet den Signalkanalsteuerkreis.

Ein Kondensator 222 liegt zwischen dem Gitter der Pentode 220 und Erde, um am Gitter auftretende Rauschsignale zu dämpfen. An der Kathode liegt ein Widerstand 224 parallel zu einem Kondensator 226, die an einen Punkt angeschlossen, sind, dessen Potential durch den Kanalpegelsteuerkreis bestimmt wird, der später beschrieben werden wird. Der Schirmgitterkreis der Pentode 220 enthält die Widerstände 228 und 230, die zwischen dem positiven Pol der Spannungsquelle und der Kathode liegen, wobei das

S5 Schirmgitterpotential an dem Verbindungspunkt beider Widerstände abgegriffen wird.

Die Anode der Pentode 220 liegt über den Anodenwiderstand 232 an einer Spannungsquelle von z. B. 150 Volt. Das Ausgangspotential der Anode der Pentode 220 wird an das Steuergitter der Triode 234 über einen Spannungsteiler 236 und. einen Strombegrenzungswiderstand 237 geleitet. Die Kathode der Triode ist geerdet, und die Anode liegt über Widerstand 238 an Spannung.

Der Anodenausgang der Triode 234 ist an das Steuergitter einer Triode 240 über den Spannungsteiler 242 und einen Strombegrenzungswiderstand 243 angeschlossen. Die Triode 24O¹ ist als Kathodenverstärker geschaltet, dessen Anode unmittelbar an einer Spannungsquelle und dessen Kathode über Widerstand 244 am negativen Pol der. Spannungsquelle liegt. . Der Kathodenausgang der Triode 240 ist an den Tastkreis 40 angeschlossen, der grundsätzlich aus einem positiven UND-Kreis besteht.

Der Kanalpegelsteuerkreis 72 in Fig. 3 enthält die Pentoden 246, 248, 250 und 252, die als veränderliche Spannungsquelle dienen. S ämtliche Anoden sindmiteinander verbunden und an eine positive Spannungsquelle

So angeschlossen. Die Schirmgitter liegen an dem Verbindungspunkt der Widerstände 228 und 230, wodurch ein Betriebspotential definiert wird. Die Kathoden sind gleichfalls verbunden und dienen als Kathodenspannungsquelle für den Datenkanalsteuerkreis,. an dessen Punkt 215 sie angeschlossen sind. Dieser Punkt liegt über Potentiometer 254 an Erde, wobei der Gleitkontakt des Potentiometers unmittelbar an Erde liegt. Die Einstellung des Gleitkontaktes zur Festlegung der unteren Grenze des Signalkanals kann so erfolgen, daß keine negativen Signale auf den Leitungen vorhanden sind.

Der untere Pegel des Signalkanals kann durch Abschaltung einer oder mehrerer der Pentoden 246, 248, 250 und 252 gesenkt werden. Diese Pentoden sind normalerweise eingeschaltet und dienen als Gleichstromquelle. Zur Abschaltung der Pentoden 246 und 252 muß ein negatives Signal an. den Strombegrenzungswiderständen 256 und 258 von Leitung 57 auftreten. Die Pentode 248 wird durch Anlegen eines negativen Potentials an ihr Steuergitter über die

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Leitung 64 und den Strombegrenzungswiderstand 260 ausgeschaltet. Die Pentode 250 wird bei Auftreten eines negativen Potentials an ihrem Steuergitter über die Leitung 70 und den Strombegrenzungswiderstand 262 abgeschaltet.

Da die Anordnungen 246, 248, 250, 252 als stabilisierte Gleichstromquellen arbeiten und parallel geschaltet sind, erniedrigt die Abschaltung einer oder mehrerer von ihnen das Potential an Punkt 225 auf ein bestimmtes Maß. Wenn die Pentoden 246 und 252 abgeschaltet werden, wird der Pegel an Punkt 225 in einem größeren Maße gesenkt, als wenn nur eine der Pentoden abgeschaltet wird. Werden alle vier Pentoden abgeschaltet, wird das Potential um ein beträchtlich größeres Maß gesenkt.

Die Fig. 7 a zeigt beispielweise eine Wellenform, wie sie bei der sogenannten Vorabtastung der Zahl »3« an. der Anode der Pentode 220 empfangen wird (s. Fig. 4). Der Signalkanal wird durch die gestrichelten Linien angedeutet. Fig. 7b zeigt, wie der Signalkanalpegel bei der vorliegenden Abtastung geändert worden ist. Die Wirkung dieser Senkung ist derart, daß Signale kleinerer Amplitude den Signalkanalsteuerkreis zu Zeiten durchlaufen können, wenn ein Signal vorangegangen ist. Das macht deutlich, wie bei der vorliegenden Erfindung die horizontalen Charakteristika des Zeichens hervorgehoben werden können. Die untere gestrichelte Linie der Fig. 7 b stellt den unteren Grenzpegel dar; mit anderen Worten, die Amplitude der Bildsignale muß über diesen Pegel steigen, damit ein Signal an der Pentode 220 erzeugt werden kann. Sobald das Gitterpotential der Pentode dieses Potential übersteigt, leitet die Röhre. Auf diese Weise wird ein brauchbares Signal von der Anode der Pentode jedesmal dann erzielt, wenn die beschriebenen Voraussetzungen erfüllt sind.

Fig. 7 zeigt, wie der Pegel des Signalkanals bei der Abtastung eines Zeichens wie der »1« gesenkt wird, um die vertikalen Zeichenelemente zu betonen. Die oberen und unteren gestrichelten Linien zeigen Pegel des Zeichenkanals bei einer ersten Abtastung, in der als erstes ein vertikales Zeichenelement auftritt. Es ist festzustellen, daß fünf Tastzeiten erforderlich waren, bevor eine Senkung des Zeichenpegels herbeigeführt wurde. Ohne die Senkung des Grenzpegels würde das Zeichenelement nicht vollständig erfaßt worden sein. Bei der nächsten Abtastung wird der Pegel gesenkt, gerade bevor die Aufnahme der Zeichenelemente beginnt, da bei der vorhergehenden Abtastung in den benachbarten Bereichen ein Zeichenelement ermittelt worden ist. Der Pegel wird anschließend noch weiter gesenkt, da während fünf aufeinanderfolgender Tastsignale Zeichensignale aufgetreten sind. Die starke Senkung des Pegels erfolgt, da in horizontaler und vertikaler Richtung verlaufende Zeichenelemente festgestellt worden sind.

Aus der bisherigen Beschreibung ersieht man, daß die vorliegende Erfindung ein Steuergerät betrifft, das die Ausgangssignale einer lichtempfindlichen Anordnung so verarbeitet, daß zuverlässige Signale für Zeichenerkennungsgeräte bzw.Lesemaschinen erhalten werden. Die Art der bei der Erfindung zur Verwendung gelangenden Zeichenerkennungsgeräte kann unterschiedlich sein. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf Abtast- und Erkennungsgeräte mit vertikaler Abtastung beschränkt. Es können auch Geräte mit horizontaler Zeichenabtastung verwendet werden. Die Zeichensignalkanalschaltung könnte dieselbe bleiben. Der ODER-Kreis 62 würde jedoch vertikale Zeichen aufnehmen und der UND-Kreis 50 horizontale Zeichen. Im Falle eines Zeichenerkennungsgerätes, das auf diagonalen Linien abtastet,- wurden Zeichenelemente entlang den Abtastlinien wie auch senkrecht dazu aufgenommen werden. Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß bei der Erfindung Zeichensignale mit einer konstanten Signalkontrastamplitude erzeugt werden, wenn Zeichen derselben Dichte auf verschiedenfarbigem Untergrund oder Untergründe verschiedenen Reflexionsfaktors abgetastet werden. Das bedeutet nicht, daß jedes Zeichen Signale gleicher Amplitude erzeugt, sondern daß der Untergrund, auf welchem sich die Zeichen befinden, z. B. weiß, grün, gelb, glänzend, matt usw., die Signalamplitude nicht beeinflußt. Bei dem Gerät gemäß der Erfindung werden die Zeichensignale gespeichert, so daß sie anschließend dazu benutzt werden können, bei einer laufenden Abtastung im voraus auf das Vorhandensein eines Zeichenelements zu schließen. Das ermöglicht dem Gerät, das Zeichenelement schärfer zu erfassen, wenn die Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein eines solchen mit Hilfe des Schiebespeichers festgestellt worden ist. Gleichzeitig verhindert es die Weiterleitung der von kleinen und wenig geschwärzten Flecken und Papierfehlern herrührenden Signale, in Gebieten, die keine Zeichenelemente enthalten, wodurch die Wirkungsweise des Identifizierungsgerätes zuverlässiger wird. Bezüglich der Dynodensteuerung- für den Sekundärelektronenvervielfacher ist selbstverständlich, daß auch mehrere Dynoden vom Spannungsteiler abgetrennt und statt dessen von dem Rückkopplungssignal gesteuert werden können.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kontrast- und Empfindlichkeitsregelung bei lichtelektrischen· Abtastgeräten, insbesondere bei Geräten zur Identifizierung von Schriftzeichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied zwischen den bei Abtastung des Untergrundes der die abzutastenden Zeichen aufweisenden Aufzeichnungsträger und den bei Abschaltung der zur Abtastung dienenden lichtempfindlichen Elemente bzw, der zur Beleuchtung des Aufzeichnungsträgers dienenden Lampen sich ergebenden elektrischen Signalen mit einer vorgegebenen Größe verglichen wird und ein aus der Differenz dieser beiden Größen abgeleitetes Signal die lichtempfindlichen Elemente so steuert, daß diese Differenz möglichst klein wird bzw. verschwindet.

2. Anordnung zur Kontrast- und Empfindlichkeitsregelung bei elektro-optischen Abtastgeräten, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastimpulse einem Schiebespeicher mit einer die Anzahl der je Abtastzeile bzw. Spalte auftretenden Videosignale um Eins übertreffenden Anzahl von Stufen zugeführt werden, von denen die Ausgänge einer am Anfang des Speichers liegenden Gruppe mit einem UND-Schalter und die Ausgänge einer am Ende des Speichers liegenden Gruppe mit einem ODER-Schalter verbunden sind, derart, daß die Empfindlichkeit der Anordnung zur Berücksichtigung der erhöhten Wahrscheinlichkeit des Auftretens von weiteren Zeichenimpulsen in bzw. senkrecht zur Abtastrichtung bei Ansprechen des UND- bzw. des ODER-Schalters erhöht wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang der lichtempfindlichen Elemente auftretenden Impulse vor

ihrer Weiterverarbeitung einem Tastkreis zugeleitet werden, derart, daß das Bildsignal je Abtastzeile bzw. Spalte in eine bestimmte Anzahl von Einzelsignalen unterteilt wird.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die UND- und ODER-Schalter jeweils einzeln die Empfindlichkeit der Anordnung erhöhen.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die UND- und ODER-Schalter einzeln und in Kombination die Empfindlichkeit der Anordnung beeinflussen.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Unter-

schied zwischen den bei Dunkeltastung und bei Abtastung des Untergrundes der Kennzeichen auftretenden Impulsen zu vergleichende Vergleichsgröße einstellbar ist.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Vergleichsgröße und dem Unterschied zwischen den bei Dunkeltastung und Abtastung des Untergrundes auftretenden Impulsen einstellbar ist.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Abtastung verwendete lichtempfindliche Element ein Sekundärelektronenvervielfacher ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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