DE1174548B - Begrenzerschaltung fuer bei lichtelektrischer Abtastung von Aufzeichnungen erzeugte Signale - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: G06f

Deutsche KL: 43 a-41/03

Nummer: 1174548

Aktenzeichen: J 21691IX c / 43 a

Anmeldetag: 29. November 1956

Auslegetag: 23. Juli 1964

Die Erfindung betrifft eine Begrenzerschaltung für bei lichtelektrischer Abtastung von Aufzeichnungen erzeugte Signale, mit einer als Begrenzer arbeitenden Verstärkerstufe.

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 Aufzeichnungstägeruntergrund und Aufzeichnungen herrührenden Signale versagen müssen.

Um die Signale weitgehend unabhängig vom Reflexionsvermögen der Aufzeichnungsträger und vom Schwärzungsgrad der Aufzeichnungen zu machen, ist bereits vorgeschlagen worden, die bei der Abtastung des Untergrundes der Aufzeichnungsträger und bei Dunkeltastung sich ergebenden elektrischen Signale mit vorgegebenen Vergleichsgrößen zu vergleichen und durch ein aus der Differenz dieser beiden Größen abgeleitetes Signal die lichtempfindlichen Elemente so zu steuern, daß diese Differenz möglichst klein wird.

Mit dem Gegenstande der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit sehr einfachen Mitteln gelöst, indem in einer Mischstufe aus den Ausgangsspannungen zweier Integrierkreise eine Begrenzerspannung zur Steuerung der Verstärkerstufe gewonnen wird, wobei der erste Integrierkreis die in Amplitude und Länge variierenden Abtastsignale und der zweite Integrierkreis die auf konstante Amplitude gebrachten sich nur noch in ihrer Länge unterscheidenden Ausgangssignale der Begrenzerschaltung integriert.

Die Mischstufe besteht vorteilhafterweise aus zwei Kathodenverstärkern und einem Spannungsteiler, der die beiden Ausgänge der Kathodenverstärker verbindet und dessen Mittelabgriff die Begrenzerspannung liefert.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Begrenzerschaltung für bei lichtelektrischer
Abtastung von Aufzeichnungen erzeugte Signale

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft m. b. H.,

Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49

Als Erfinder benannt:

Evon C. Greanias, Chappaqua, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 30. November 1955
(550 024)

F i g. 1 ein Schaltbild der Begrenzerschaltung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Schriftzeichen, dessen Schwärzung ungleichmäßig ist,

F i g. 3 den Signalverlauf an verschiedenen Punkten der Schaltung gemäß Fig. 1,

Fig. 4, 5, 6 verschiedene Ausführungsbeispiele für die in der Schaltung gemäß F i g. 1 verwendeten Torkreise.

Das Abtastsignal eines Sekundärelektronenvervielfachers wird über einen niederohmigen Ausgangskreis, z. B. einen Kathodenverstärker, einem Potentiometer 9 (Fig. 1) zugeführt, dessen Abgriff an einen ersten Torkreis 10 angeschlossen ist. Dieser erste Torkreis enthält zwei getrennte Wege: über Widerstand 11 und Diode 12 einerseits und über Widerstand 13 und Diode 14 andererseits. Wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist, sind Kathode der Diode 12 und Anode der Diode 14 miteinander verbunden und bilden den Eingang eines ersten Integrierkreises 15. Der erste Integrierkreis 15 enthält einen Kondensator 16, dessen eine Belegung an den ersten Torkreis 10 und dessen andere Belegung an ein Bezugspotential angeschlossen ist. Dieses Bezugspotential entspricht dem Mittelwert des Signalbereiches, liegt also zwischen den Potentialen der Schwarz- und Weißsignale. Dieses Potential ist nur beim Einschalten des Kreises wichtig, da es das Begrenzerpotential darstellt, bevor die Kondensatoren 16 und 37 des ersten und eines zweiten Integrierkreises ihre Ladung aufgenommen haben. Parallel zum Kondensator 16 liegt der Widerstand 17.

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Aus der Schaltung folgt, daß bei höherem Potential am Punkt A als am Punkt B die Diode 12 leitend ist und der Kondensator 16 aufgeladen wird. Ist dagegen das Potential des Punktes A geringer als das des Punktes B, dann wird der Kondensator 16 über die Diode 14 entladen. Durch die beiden Wege des ersten Torkreises kann der erste Integrierkreis 15 den Potentialänderungen der Abtastsignale folgen.

Das Potential an der oberen Belegung des Kondensators 16 gelangt an das Gitter der Triode 18, deren Anode an +150 V und deren Kathode über den Widerstand 19 an Erde angeschlossen ist und die als Kathodenverstärker arbeitet. Die Kathode der Triode 18 ist der eine Eingang eines als Spannungsteiler ausgebildeten Mischkreises 20, der aus den beiden Widerständen 21 und 22 besteht. Die am Spannungsteiler 21, 22 abgegriffene Spannung wird der Kathode einer Triode 23 zugeführt und steuert den Pegel der als Begrenzer arbeitenden Triode 23. Ihr Steuergitter empfängt über den Widerstand 41 die Abtastsignale. Die Anode der Triode 23 ist über den Widerstand 24 an +150 V angeschlossen. Die Triode verstärkt bei gleichzeitiger Umkehrung den Teil der Signale, welche den Begrenzerpegel übertreffen.

Die Anode der Triode 23 ist über den Verstärker 25, der die Signale wieder umkehrt, an einen Erkennungskreis angeschlossen. Es sei bemerkt, daß am ersten Integrierkreis im wesentlichen dieselbe Spannung besteht sowohl für ein Signal großer Amplitude und kurzer Dauer wie für ein Signal kleiner Amplitude und langer Dauer, wenn die Flächen unterhalb der Signalkurven die gleichen sind. Damit sind die Begrenzerpegel für beide Abtastsignale ebenfalls gleich. Dies ist unerwünscht, denn es bedeutet, daß der Begrenzerpegel relativ niedrig für hohe und zugleich kurze Signale und relativ hoch für schwache und zugleich lange Signale ist.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden die Signale vom Begrenzer über den Kondensator 26 einem Diodenkreis 27 mit der Diode 28 und einem parallel geschalteten Potentiometer 29 zugeführt. Die Anode der Diode 28 ist an den Kondensator 26 und die Kathode an Erde gelegt. Der Diodenkreis sorgt dafür, daß die am Potentiometer 29 abgreifbaren Signale das Erdpotential nicht überschreiten.

Der Schleifer 30 des Potentiometers 29 greift einen regelbaren Betrag der begrenzten Signale ab und führt sie dem zweiten Torkreis 31 zu. Dieser Torkreis enthält einen ersten Weg, bestehend aus Widerstand 32 und Diode 33, und einen zweiten Weg, bestehend aus Widerstand 34 und Diode 35. Der erste Weg des zweiten Torkreises läßt die gleichen Signale hindurch wie der aus Widerstand 13 und Diode 14 bestehende Weg des ersten Torkreises; die andere Polung der Diode ist bedingt durch die Signalumkehrung in der Röhre 23. Entsprechendes gilt für den zweiten Weg des zweiten Torkreises und den die Diode 12 enthaltenden Weg des ersten Torkreises.

Die in Reihe mit den Dioden 33 bzw. 35 liegenden Widerstände 32 und 34 sind gemeinsam an den Schleifer 30 des Potentiometers 29 angeschlossen. Die Kathode der Diode 35 und die Anode der Diode 33 führen gemeinsam zum zweiten Integrierkreis 36, der aus dem Kondensator 37 mit Parallelwiderstand 38 besteht. Der eine Anschluß des Kondensators 37 ist mit dem Bezugspotential und der andere Anschluß mit dem Gitter einer Röhre 39 verbunden. Die Anode der als Kathodenverstärker arbeitenden Röhre 39 liegt an -"-150 V, und ihre Kathode liegt über den Widerstand 40 an -100 V. Der Ausgang dieses Kathodenverstärkers ist mit dem einen Eingang des Mischkreises 20, d. h. mit dem unteren Ende des Widerstandes 22, verbunden. Da der zweite Eingang des Mischkreises 20, am Punkt D, normalerweise negativ ist gegenüber dem ersten Eingang, liegt der Wert des Ausgangspotentials des Mischkreises zwischen diesen beiden Eingangswerten entsprechend der Größe der Widerstände 21 und 22. Die Größe der Rückkopplung über den zweiten Integrierkreis wird mit Hilfe des Schleifers 30 geregelt.

Die Wirkung der Anordnung sei an Hand der F i g. 2 und 3 erläutert. Die dargestellten Kurven in F i g. 3 geben die Signale wieder bei Abtastung des Zeichens »E« gemäß F i g. 2. Es sei angenommen, daß die Reflexionseigenschaften des Untergrundes von links nach rechts und der Schwärzungsgrad des Zeichens sich gleichfalls in dieser Richtung verändern. Derartige Änderungen kommen in der Praxis häufig vor. Bei etwa sechzig Zeichen in einer Zeile kann der Schwärzungsgrad der Zeichen von schwarz am linken Ende bis grau am rechten Ende der Zeile schwanken. Weiter wird angenommen, daß der Untergrund links grauer ist als rechts. Es nimmt daher die Signalhöhe für den Untergrund und die Zeichen von links nach rechts ab. Dabei kann das Untergrundsignal beim ersten Zeichen positiver sein als das Zeichensignal für das letzte Zeichen. Daher würde ein konstantes Begrenzerpotential, welches für das erste Zeichen passend gewählt ist, das letzte Zeichen vollkommen überdecken.

In F i g. 3 zeigt die Kurve (a) die Abtastsignale, die vom Sekundärelektronenvervielfacher beim Abtasten des Zeichens »E« längs der Linien 51, 52 und 53 erzeugt werden. Es sei bemerkt, daß diese drei Linien nur beispielsweise gewählt sind und daß in Wirklichkeit etwa zwanzig bis dreißig Abtastlinien benutzt werden. Die positiven Signalteile in F i g. 3, (α) kennzeichnen schwarze Schriftzeichenteile. Die Potentiale der Untergrundsignale für die drei Abtastlinien sind abhängig vom Reflexionsvermögen des Untergrundes. Diese Signale der Fig. 3, (α) treten am Punkt A der Schaltung gemäß F i g. 1 auf. Sie werden zum ersten Integrierkreis 15 übertragen, und am Punkt B tritt ein Kurvenverlauf gemäß Fig. 3, (b) auf. Beim Abtasten von Zeichenteilen ist die Diode 12 leitend, und am Ausgang des ersten Integrierkreises steigt das Potential an. Fällt dagegen das Abastsignal auf das Potential des Untergrundes ab, so leitet die Diode 14, und das Potential am ersten Integrierkreis 15 sinkt langsam. Die Zeitkonstanten für die Auf- und Entladung des Kondensators 16 werden entsprechend der Äbtastfrequenz gewählt. In der Praxis haben sich für Schreibmaschinenschrift im positiven Zweig eine Zeitkonstante vom Anderthalbfachen und im negativen Zweig vom Siebenfachen der Abtastperiode als vorteilhaft erwiesen.

Das Potential am ersten Integrierkreis 15 wirkt über den Kathodenverstärker auf den Mischkreis 20 ein, dessen Ausgangsspannung den Begrenzerpegel des Begrenzers, der die Abtastsignale direkt empfängt, bildet. Die Abtastsignale gelangen an das Gitter der Begrenzertriode 23, deren Kathode an

den Mischkreis 20 angeschlossen ist. Die Ausgangssignale des Begrenzers werden umgekehrt und haben konstante Amplitude und veränderliche Breite. Bei Abtastung des Zeichens »E« ■—■ wie oben erwähnt ■— tritt am Punkt C der Schaltung nach F i g. 1 ein Signalverlauf nach Fig. 3, (c) auf.

An einem Beispiel wird ausgeführt, weshalb eine Rückkopplung vorzusehen ist. Wenn ein erstes Abtastsignal am Begrenzer z. B. eine Länge von einem Zehntel einer Rasterlänge und eine Amplitude von 20 V hat, so mag der Impuls am Ausgang eine Länge von einem Zehntel und eine Amplitude von 4 V haben. Ein zweites Signal soll eine Länge von der Hälfte einer Rasterlänge und eine Amplitude von 4 V haben, die Spannung am Begrenzer ist dann nahezu identisch mit dem Eingangssignal. Es ist ersichtlich, daß der erste Integrierkreis 15 für das kurze und das lange Signal die gleiche Potentialänderung erzeugt, falls die Flächen unter beiden Signalen gleich sind. Damit würden beide Signale den gleichen Begrenzerpegel ergeben. Es soll jedoch der Begrenzerpegel für das erste, hohe und zugleich kurze Abtastsignal höher sein als für das zweite Signal. Aus diesem Grunde wird die konstante Amplitude des Ausgangssignals auf den zweiten Integrierkreis 36 übertragen, dessen Ausgangsspannung jetzt im Mischkreis der vom ersten Integrierkreis 15 gelieferten Spannung entgegenwirkt.

Die Rückwirkung vom zweiten Integrierkreis auf den Mischkreis ist für das erste, kurze Abtastsignal gering. Für das zweite, lange Signal wirkt die Ausgangsspannung des zweiten Integrierkreises stark wegen der größeren Länge des Signals. Damit wird ein stärker negatives Signal vom zweiten Integrierkreis an dem Mischkreis angelegt, so daß dessen Ausgangsamplitude kleiner wird. Dieses senkt den Begrenzerpegel, wie es für Abtastsignale kleiner Amplitude erwünscht ist.

Zusammenfassend läßt sich die Wirkung der Schaltung wie folgt darstellen:

Die in F i g. 1 dargestellte Begrenzerschaltung enthält einen ersten Integrierkreis, der die verstärkten Abtastsignale von einem nicht dargestellten Sekundärelektronenvervielfacher über einen ersten Torkreis empfängt. Mit Hilfe des Torkreises folgt der Integrierkreis den Änderungen der Abtastsignale. Der Integrierkreis ist über einen Kathodenverstärker an eine Mischstufe angekoppelt, die im betrachteten Beispiel als Spannungsteiler ausgebildet ist. Die Kathode des Kathodenverstärkers ist an das eine Ende des Spannungsteilers angeschlossen, an dessen Mittelabgriff die Begrenzerspannung für den Begrenzer abgegriffen wird. Die erwähnten Abtastsignale werden gleichzeitig dem Begrenzer zugeführt, so daß Ausgangssignale mit gleichen Amplituden gewonnen werden, wenn das Abtastsignal das Begrenzerpotential übersteigt. Diese Ausgangssignale werden an den Erkennungskreis weitergeleitet. Der Ausgang des Begrenzerkreises ist kapazitiv an einen Diodenkreis gekoppelt, der die Signale auf Erde bezieht. Ein zweiter Torkreis überträgt diese Signale auf einen zweiten Integrierkreis, dessen Ausgang mit dem anderen Ende des obenerwähnten Spannungsteilers verbunden ist. Auf diese Weise integriert der erste Integrierkreis die positiven Abtastsignale, die in Amplitude und Länge variieren, während der zweite Integrierkreis die begrenzten und gegenüber den Abtastsignalen invertierten Ausgangssignale, die alle gleiche Amplituden, jedoch unterschiedliche Länge haben, integriert. Beide Integrierkreise erzeugen gemeinsam die Begrenzerspannung. Der erste Integrierkreis erhöht die Begrenzerspannung mit dem Schwärzungsgrad und der Länge der abgetasteten Zeichenteile, und der zweite Kreis vermindert die Begrenzerspannung mit der Länge der Zeichenteile. Auf diese Weise ist es möglich, den Begrenzerpegel entsprechend den Änderungen des Schwärzungsgrades sowie den verschiedenen Längen der abgefühlten Zeichenteile zu steuern.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen Torkreise, wie sie an Stelle der Torkreise 10 und/oder 31 in Fig. 1 verwendet werden können. Sie sind so dargestellt, daß sie zwischen die Punkte A und B gemäß F i g. 1 geschaltet werden, jedoch könen sie auch zwischen dem Schleifer 30 und dem Gitter der Triode 39 vorgesehen sein. Der Kreis gemäß F i g. 4 sieht nur eine Diode 49 vor, die in Reihe mit einem Widerstand 42

so zwischen Punkt A und Punkt B geschaltet ist. Ist hierbei das Potential an Punkt A größer als am Punkt B, dann leitet die Diode 49, und der Kondensator 16 wird aufgeladen. Die Zeitkonstante ist durch die Widerstände 42 und 17 a bestimmt. Der Widerstand 17 a muß kleiner sein als der Widerstand 17 (Fig. 1), damit der Kondensator 16 schnell entladen wird, weil kein besonderer Entladekreis — wie in Fig. 1 durch Diode 14 und Widerstand 13 dargestellt — vorhanden ist. Der Widerstand 17 (Fig. 1) ist so groß gewählt, daß er praktisch ohne Einfluß auf den Entladevorgang ist.

Gemäß Fig. 5 ist die Anode der Diode 43 über den Widerstand 44 an den Punkt A und die Kathode an den Punkt B angeschlossen. Parallel zu Widerstand 44 und Diode 43 liegt der Widerstand 45. Der Unterschied gegenüber F i g. 1 besteht darin, daß die untere Diode fortgelassen ist. Die Zeitkonstante für die Aufladung des Kondensators 16 ist durch die Parallelschaltung der Widerstände 44 und 45 bestimmt, während die Zeitkonstante für die Entladung nur durch den Widerstand 45 festgelegt ist. Die Widerstände 44 und 45 können so gewählt werden, daß dieselben Lade- und Entladezeiten wie bei der Anordnung gemäß F i g. 1 auftreten. Der Widerstand 17 möge den gleichen Wert wie in F i g. 1 haben.

F i g. 6 zeigt einen Torkreis, bei dem die Kathode der Diode 46 über den Widerstand 47 an den Punkt A und die Anode an den Punkt B angeschlossen ist. Parallel zu beiden liegt der Widerstand 48. Gegenüber der Anordnung nach F i g. 1 ist also die obere der beiden Dioden fortgelassen. Die Zeitkonstante für die Aufladung des Kondensators 16 ist durch den Widerstand 48 gegeben, während für die Entladung die Parallelschaltung der beiden Widerstände 47 und 48 maßgebend ist.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Begrenzerschaltung für bei lichtelektrischer Abtastung von Aufzeichnungen erzeugte Signale, mit einer als Begrenzer arbeitenden Verstärkerstufe, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Mischstufe (20) aus den Ausgangsspannungen zweier Integrierkreise (15, 36) eine Begrenzerspannung zur Steuerung der Verstärkerstufe (23, 24) gewonnen wird, wobei der erste Integrierkreis (15) die in Amplitude und Länge variierenden Abtastsignale und der zweite Inte-

grierkreis (36) die auf konstante Amplitude gebrachten, sich nur noch in ihrer Länge unterscheidenden Ausgangssignale der Begrenzerschaltung integriert.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufe (20) aus zwei Kathodenverstärkern (18, 19 und 39, 40) und einem Spannungsteiler (21, 22) besteht, der die beiden Ausgänge der Kathodenverstärker verbindet und dessen Mittelabgriff die Begrenzerspannung liefert.

3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten der Integrierkreise (15, 36) für die Auf- und Entladung der Kondensatoren (16, 37) unterschiedlich gewählt sind.

4. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten der Integrierkreise (15, 36) durch Einschaltung verschieden großer Widerstände mittels Tor- ao kreise (30, 31) in Abhängigkeit von der Differenz

der angelegten Spannung und einer Bezugsspannung verändert werden.

5. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Integrierkreisen (15, 36) abgegebenen Signale entgegengesetzte Polarität haben.

6. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Torkreise (10, 31) aus je einer Parallelschaltung von zwei gegensinnig geschalteten Dioden (12, 14 bzw. 33, 35) in Reihe mit je einem Widerstand (11, 13 bzw. 32, 34) bestehen.

7. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Torkreise aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes (45 bzw. 48) mit einer Reihenschaltung einer Diode (43 bzw. 46) mit einem Widerstand (44 bzw. 47) bestehen.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 099 244.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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