DE1524413C - Verfahren zur optischen Zeichen erkennung und Einrichtung zur Durch fuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Zeichenerkennung, bei welchem ein zu identifizierendes Zeichen mit gespeicherten, für alle vorkommenden Zeichen charakteristischen Mustern verglichen wird und bei Übereinstimmung eine dem jeweiligen Zeichen entsprechende, maschinenlesbare Anzeige erzeugt wird, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die bekannten Verfahren der genannten Art, bei denen der Vergleich zwischen dem jeweils zu identifizierenden Zeichen und dem vorgegebenen Zeichenmuster optisch erfolgt, haben verschiedene Nachteile, so daß man bei der Entwicklung der maschinellen Zeichenerkennung trotz des immer größer werdenden Aufwandes mehr und mehr dazu übergegangen ist, die Auswertung der abgetasteten Zeichen in elektrischen Schaltungen vorzunehmen. Ein wesentlicher Nachteil der optischen Vergleichsverfahren besteht darin, daß sie langsam arbeiten, da das zu identifizierende Zeichen nacheinander allen Vergleichszeichen oder Unterscheidungsmustern gegenübergestellt werden muß. Eine andere wesentliche Schwierigkeit ergibt sich durch die geringe Empfindlichkeit des Verfahrens bezüglich kleinerer Abweichungen von der vorgegebenen Form, die zur Folge hat, daß es schwierig ist, ähnliche Zeichen zu unterscheiden. In dieser Hinsicht bereitet auch das Problem der Lageinvarianz gewisse Schwierigkeiten. Schließlich erfordert die Umwandlung der optischen Vergleichsergebnisse in eine maschinell auswertbare Anzeige einen zusätzlichen Aufwand, da entweder eine Synchronisierung mit den angebotenen Zeichen hergestellt werden muß oder andere Kriterien geprüft werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeit ermöglicht, das sich durch eine hohe Selektivität auszeichnet und das bei stark reduziertem Aufwand eine maschinell auswertbare Anzeige liefert.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein charakteristische Merkmale eines Zeichens enthaltendes Muster (Diskriminator) mit einem ersten Strahlenbündel monochromatischen Lichts bestrahlt wird, daß durch Interferenz des an

ίο dem Muster gestreuten Lichts (Objektstrahl) und einem mit dem ersten Strahlenbündel kohärenten, zweiten Strahlenbündel (Bezugsstrahl), das mit Hilfe eines steuerbar abdeckbaren Rasters in punktförmige, entsprechend einem dem Zeichen zugeordneten Code angeordnete Lichtquellen aufgespalten wird, ein Hologramm (Engramm) gebildet wird, daß die Engramme aller Diskriminatoren der vorkommenden Zeichen durch Auswahl von Teilstrahlen des ersten Strahlenbündels in bestimmten Bereichen eines fotografischen Hologrammträgers gespeichert werden, daß sodann der sämtliche Engramme enthaltende Hologrammträger mit an dem an die Stelle des Diskriminators eingebrachten, zu identifizierenden Zeichen gestreuten, monochromatischen Licht bestrahlt wird und daß das bei Übereinstimmung des Zeichens mit einem vorkommenden Zeichen bei der Hologrammrekonstruk-„ tion entstehende Bild des codierten Punktmusters des •HBezugsstrahls in eine BeobacrTtungsebene fokussiert und durch eine Abtasteinrichtung ausgewertet wird.

Die Erzeugung von Hologrammen ist an sich bekannt. Unter einem Hologramm versteht man eine Interferenzfigur, die auf einem fotografischen Aufzeichnungsträger gewöhnlich in der Weise erzeugt wird, daß ein von einer kohärenten Lichtquelle ausgehender Lichtstrahl in zwei Teile aufgespalten wird, von denen der eine direkt auf das fotografische Material gerichtet ist, während der andere einen Gegenstand beleuchtet. Das von dem Gegenstand reflektierte Licht, das im allgemeinen eine komplizierte Wellenform besitzt, wird auf den fotografischen Aufzeichnungsträger gelenkt und dort mit dem direkten Strahl vereinigt, so daß eine Interferenzfigur gebildet wird, aus der nach dem Entwickeln bei geeigneter Beleuchtung mit kohärentem Licht das Bild des bei der Bildung des Hologramms beleuchteten Gegen-

_ Standes rekonstruiert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet eine besondere Art von Hologrammen, bei denen sowohl der vom Objekt reflektierte Strahlenanteil als auch der Bezugsstrahl durch sein codiertes Punktmuster Information enthält. Ein derartiges Hologramm wird als Engramm bezeichnet. Dieses Hologramm stellt somit auch ein Mittel dar, um in der ersten Form gespeicherte Information in eine zweite Form zu übersetzen.

In vorteilhafter Weise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für ein bestimmtes Zeichen ein oder mehrere Engramme aus jeweils voneinander verschiedenen Diskriminatoren und jeweils in demselben Codemuster angeordneten Bezugsstrahlen in verschiedenen Teilbereichen des fotografischen Hologrammträgers gebildet und die Engramme voneinander verschiedener Zeichen, die mit jeweils nach voneinander verschiedenen Codemustern angeordneten Bezugsstrahlen gebildet werden, kommen nebeneinander oder iiberlagernd in dem fotografischen Hologrammträger zur Aufzeichnung. Die Bildung der Engramme in diesen bestimmten, wählbaren Teilbereichen des fotografischen Hologrammträgers wird

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dabei durch die Auswahl einer oder mehrerer, jeweils Raster aus kleinen, vorzugsweise der dreifachen die Objektebene ausleuchtenden kohärenten Licht- Linienstärke eines Zeichens entsprechenden Öffnunquellen gesteuert, die durch die selektiv abdeckbaren gen angeordnet ist. Dabei ist es vorteilhaft, daß in Linsen einer im Strahlengang des ersten Strahlen- der Beobachtungsebene ein mit elektronischen Mitbündels angeordneten Rasterlinsenplatte gebildet 5 teln abtastbarer Schirm zur Sichtbarmachung der werden. codierten Markierungspunkte angeordnet ist und daß Das erfindungsgemäße Verfahren erlangt eine be- die Abtastsignale über logische Erkennungsschaltunsonders hohe Wirksamkeit bezüglich der Selektion gen einer datenverarbeitenden Maschine zuführbar von Zeichen dadurch, daß bei der Bildung der Dis- sind.

kriminatoren der einzelnen Zeichen nicht zur Unter- io Die Erfindung wird an Hand von durch Zeichscheidung beitragende Teile von Zeichen durch Ab- nungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschriedecken oder durch mittels Halbwellenplatten phasen- ben. Es zeigt

verschobene Abbildung für die Bildung der jeweili- Fig. 1 in schematischer Darstellung ein optisches

gen Engramme unwirksam gemacht werden. Vor- System zur Erzeugung der Hologramme bei dem er-

teilhaft in diesem Zusammenhang ist es auch, daß die 15 findungsgemäßen Verfahren,

zur Bildung der Engramme dienenden Diskrimina- Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung

toren nach der Dunkelfeldmethode beleuchtet zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 1

werden. dargestellten Einrichtung,

Eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung Fig. 3 eine schematische Teildarstellung von des Verfahrens enthält eine monochromatische Licht- 20 Fig. 1, mit zur Erläuterung vereinfachtem Strahlenquelle, optische Mittel zur Teilung des Lichts in zwei verlauf,

Strahlenbündel, eine im Strahlengang des ersten F i g. 4 die zur Beleuchtung der Zeichen dienende

Strahlenbündels angeordnete, erste Rasterlinsenplatte, Linsenrasterplatte in Vorderansicht,

optische Mittel zur Ausleuchtung eines Fensters der Fig. 5 eine Codierplatte in Vorderansicht,

Objektebene mit von jeder Linse der Rasterlinsen- 25 F i g. 6 eine Hologrammplatte, auf der ein einem

platte ausgehender Strahlung, eine im Strahlengang Codewort zugeordneter Bereich eingezeichnet ist,

des zweiten Strahlenbündels angeordnete, zweite Fig. 7 eine schematische Darstellung des in der

Rasterlinsenplatte, optische Mittel zur Vereinigung- Beobachtungsebene erseheinenden Codewortes,

des vom Objekt reflektierten Teils des erstirfi Strah- Fig. 8 ein weiteres Beispiel einer Codierplatte in

lcnbündels mit dem zweiten Strahlenbündel und Fo- 30 Vorderansicht,

kussierung der Strahlenbündel auf bestimmte Be- F i g. 9 eine Hologrammplatte, auf der die der Co-

reiche einer als Hologrammträger dienenden, foto- dierung in F i g. 8 entsprechenden Bereiche einge-

grafischcn Platte, wobei zur Bildung der Engrammc zeichnet sind,

mittels der in der Objektebene angeordneten Diskri- Fig. 10 in schematischer Darstellung die in der

minatorcn die Uasterlinsenplatten durch Masken 35 Bcobachtungsebene erscheinenden Lichtpunkte, ent-

slcuerbar abdeckbar sind und zur Erkennung eines sprechend den Fig. 8 und 9 und die Mittel zu ihrer

in der Objektebene angeordneten, zu identifizieren- Auswertung,

den Zeichens mit Hilfe der aufgenommenen En- Fig. 11 in schematischer Darstellung eine anders gramine die Maske für die erste Rasterlinsenplattc ausgebildete Einrichtung zur Durchführung des Verganz entfernt ist, die zweite Rastcrlinsenplatte voll- 40 fahrcns,

ständig abgedeckt und in der Beobachtungsebene, auf Fig. 12 Einzelheiten der in Fig. 11 zur Bclcuch-

welchcr das bei Übereinstimmung eines Zeichens mit tung der Zeichen dienenden Rasterlinscnplatte,

einem vorkommenden Zeichen entstehende, ein Fig. 13 Einzelheiten der in Fig. 11 verwendeten

Punklemuster enthaltende Lichtbündel fokussiert Codierplatte,

wird, eine Auswerfeinrichtung angeordnet ist. ln-45 Fig. 14 in schematischer Darstellung eine Einrich-

vorlcilhafter Weise sind dabei die Linsen der im " tung zur Identifizierung von Zeichen mit Hilfe der

Strahlengang des zweiten Strahlenbündel* angcord- aufgenommenen Engramme,

iielcn Rasterlinsenplatte zeilenweise entsprechend den Fig. 15 bis 18 Darstellungen zur Erläuterung der

ZilTcrnslellen eines Codes angeordnet und durch eine Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. II,

mil tier Rasterlinsenplatle zusammenwirkende Maske 50 Fig. 19 Tcilansichtcn-einer besonderen Form von

jeweils zeilenweise freigebbar. zur Zeiehenunterseheidung dienenden Diskrimina-

Bei einer vorteilhaften Ausbildung der erfmdungs- toren,

gemäßen Einrichtung ist zur Unterdrückung der am Fig. 20 eine die Länge der Einrichtung reduzier

Objekt gestreuten Strahlen nullter Ordnung und rende Optik,

Dunkelfeldbeleuchtung der das Objekt bildenden 55 Fig. 21 ein Blockdiagramm der in Verbindung

Zeichen oder Diskriminatoren unmittelbar vor der als mit Fig. K) verwendeten logischen Schaltung.

I lologrammträgcr dienenden fotografischen Platte Fig. 22 bis 25 Beispiele von Diskriminatoren. die

eine die Mittclpunklsbereiche der Engrammc ab- zur Unterscheidung von Zeichen mit geringen Untcr-

deckendc Maske angeordnet, die vorzugsweise durch schieden dienen,

eine in der Brennebene der abbildenden Oplik mit 60 Fi g. 26 ein Schema der vorzugsweise verwendeten

sämtlichen pimktföiιιιίμ,οιι Lichtquellen des zur Be- Lichlintensitätsniveaus bei der Unterscheidung von

leuchtimg der OhjcKlchcnc vorgesehenen Linsen- Zeichen,

rasters unter F.isi-1/cn des Diskriminator* durch einen Fig. 27 eine Tabelle mit zur Unterscheidung der

Spiegel belichtete, fotografische Platte gebildet ist. Ziffern 1 bis 9 dienenden Diskriminatoren. bei denen

Die Einrichtung zur Durchführung des erfmdungs- 65 das in Fig. 2(> angegebene Kriterium erfüllt ist, und

(',LMiiiil.U'ii Vui lain ens ist in voi lcilhafler Weise so aus- F i g. 28 in schematischer Darstellung eine Hin¹

gebildet, daß vni der lU-obaclitungsebene eine Maske richtung zum schnellen Lesen von gedruckten oder

mil din-in dom ('odimingsinuster entsprechenden maschinegeschriebenen Texlseilcn.

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In Fig. 1 ist mit 10 eine kohärente, beispielsweise förmigen Lichtquellen. Das Hologramm kann somit

durch einen Laser gebildete Lichtquelle bezeichnet, in dieser Hinsicht als Übersetzter betrachtet werden,

deren Strahlung auf das Strahlenteilerprisma 12 ge- der ein Muster in ein anderes, beispielsweise Ziffern-

richtet ist-. Der durch das Prisma 12 hindurchtretende und Buchstabenzeichen in optisch abtastbare, co-

Anteil des Lichtstrahls wird über das Umlenkprisma 5 dierte Zeichen konvertiert.

14 durch die Feldlinse 16, die Beleuchtungsplatte 18, Das in der Schicht der fotografischen Platte gebildie Maske 19-, die Kolimatorlinse 20 und das Strah- dete Vielfachhologramm wird somit aus einer Reihe , lenteilerprisma 22 auf den Gegenstand 24 geworfen, von elementaren Hologrammen gebildet, die Ender auf der Unterlage 26 ruht. Der Gegenstand 24 gramme genannt werden. Die ' Engramme nehmen wird im folgenden als Zeichen oder als Diskrimi- io kleine Teile des gesamten Hologramms ein. Sie sind nator bezeichnet werden. Zur Begrenzung eines de- nebeneinander angeordnet, können aber auch überfinierten Gegenstandsbereichs ist zwischen dem einander fotografiert sein. Jedes Engramm stellt das Prisma 22 und der Unterlage 26 die mit einem Fenster Interferenzbild eines Zeichens mit einem oder meh-Versehene Maske 27 angeordnet. Der von dem Zei- reren Bezugsstrahlen dar. Bczugsstrahlen werden in chen reflektierte Strahlcnanteil durchdringt das Strah- 15 den Ausführungsbeispielcn erzeugt durch die Colenteilerprisrna 22, das Strahlenteilerprisma 28 und dierplatte 36 (Fig. 1), deren Öffnung als kleine, die Linse 30, die so angeordnet ist, daß ihre rück- punktförmige Lichtquellen für Lichtstrahlen mit kugclwärtige, als Fraunhofer- oder Fourier-Ebene be- förmigen oder ebenen Wellenfronten anzusehen sind, kannte Brennebene genau oder annähernd mit der Im einfachsten Falle können die Diskriminatorcn Emulsion der fotografischen Platte 32 zusammenfällt. 20 aus den zu identifizierenden Zeichen selbst bestehen. Die Unterlage 26, auf der das Zeichen angebracht In diesem Falle wird das Engramm eines Zeichens, oder aufgedruckt ist, besteht aus einem geeigneten beispielsweise des Buchstabens X, durch die Intcrfegrafischen Material, das später beschrieben wird. renz einer Wellenfront, die vom Zeichen X ausgeht,

Der im Strahlenteilerprisma 12 reflektierte Anteil mit mindestens einem Bezugsstrahl der Codierplatte

des von der Lichtquelle 10 ausgehenden Lichtstrahls 35 31 gebildet.

durchdringt die Feldlinse 34, die Codierplattc 36, die Die Wellcnfront, durch die das Zeichen X bei der Maske 37 und wird über das Strahlenteilerprisma 28 Aufnahme des Hologramms beleuchtet wird, ist an- und die Linse 30 ebenfalls auf die Schicht der foto- ;_näliernd eben und entstammt^emer in erster Nähcgralischen Platte 32 gerichtet. Vor der fotogfÄfi- rung punktförmigen Lichtquelle, die dem Zeichen X sehen Platte 32 sind die Maske 29 zur Dämpfung 30 zugeordnet ist. Die punktförmige Lichtquelle wird der Grundhelligkeit und die Maske 31, die als Null- durch die Beleuchtiingsplalte 18 (Fig. 1) erzeugt. Die ordnungsmaske bezeichnet wird, angeordnet. Diese abbildenden Mittel sind so angeordnet, daß die geMasken und ihre Aufgabe werden später im einzcl- samte Beugungsfigur des Zeichens X auf den Bereich nen beschrieben. ■ seines Engramms beschränkt ist.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten An- 35 Nachdem das Hologramm aufgenommen ist, wird Ordnung soll zur Erleichterung des Verständnisses es mit denselben Mitteln, die zur Aufnahme des zunächst an Hand der Fig. 2 erläutert werden. In Hologramms dienten, wieder ausgelesen. Es besteht dieser Figur ist der Gegenstand 24 symbolisch durch dabei nur der Unterschied, daß keine codierten Beden Buchstaben A dargestellt, der durch das mono- zugsstrahlen vorhanden sind. Beim Auslesen wird chromatische Licht der Lichtquelle 11 bestrahlt wird. 40 «Jas zu identifizierende Zeichen (z. B. das Zeichen X) Das vom Buchstaben A reflektierte Licht fällt auf die gleichzeitig mit allen Strahlen der Beleuchtungsplatte fotografische Platte 32. Würde nun die Platte 32 mit ' 18 beleuchtet, so daß alle Engrammc beleuchtet sind, einem Bezugsstrahl aus kohärentem Licht beauf- Als Lichtquelle kann dabei eine Quecksilbcrlampe schlagt, so entstünde ein konventionelles Hologramm, mit einem Filter dienen. Nach dem Prinzip der HoIo- und wenn die Platte nach der Entwicklung wiederum 45 grafie entstehen, wcnn-das Beuglingsmuster des'Zeimit monochromatischem Licht bestrahlt würde, so chens auf sein eigenes Engramm fällt, drei gebeugte enthielte man ein rekonstruiertes Bild des Buchsta-' Lichtstrahlen. Einer von ihnen führt das Bild des ben A. In Fig. 2 wird jedoch an Stelle des einfachen Zeichens in etwas modifizierter Weise mit sich. Der Bezugsstrahls ein zweites Muster benulzt, das bei- zweite Strahl ist identisch oder nahezu identisch mit spiclsweise aus einer Reihe von diskreten, punklför- 50 der Gruppe der durch die -Godicrplaltc erzeugten migen, kohärenten Lichtquellen 35, 39 und. 43 be- Lichtstrahlen, mit der das Eiigramm erzeugt wurde sieht, die, wie später gezeigt wird, den von der Co- und führt das Bild dieser Strahlen mit sich. In den dierplatte 36 in Fig. I ausgehenden Lichtstrahlen Ausführungsbeispielen wird dieses Bild auf die Beenlsprechen. Wird nun die Platte entwickelt und obachtungsebene fokussiert und zur Identifizierung dann mit vom Buchstaben Λ'ausgehendem Licht he- 55 des Zeichens benulzt. In Fig. 1 ist die Betrachtungsstrahlt, so wird ein rekonstruiertes HiId des Musters linst· 33 in der Heobachtiingsebene angeordnet. Hin der diskreten, punktförmigen Lichtquellen 35, 39 dritter Strahl oder eine Gruppe von Strahlen ist dem und 41 erzeugt. Daraus folgt, daß, wenn eine Anzahl zweiten ähnlich. Dieser Strahl tritt von dem Hnvon separaten und verschiedenen Zeichen mit sepa- gramm in bezug auf den ersten Strahl symmetrisch raten und verschiedenen Kombinationen der diskre- 60 zum zweiten Strahl aus. Kr wird daher der »Zwillingsten, punktförmigen Lichtquellen nacheinander auf strahl« genannt und ist im allgemeinen in bezug auf einzelne Hereiche der gleichen Platte 32 geworfen die Indenlifi/ienmg.von Zeichen von geiingerci Quawerden, ein Hologramm entsteht, das ein separates litäl als.der zweite Strahl. Das Zwilliiigsstrahlbild Interfereiizmuster für jedes Zeichen und dessen wird nur in Ausnahmefällen, z. B. bei 'pimklsymrnc-Punklkombination enthält. Wenn daher die ent- 65 Irischen Zeichen, zur Auswertung verwendet,
wickelte Platte mit einem Mustei bestrahlt wird, das Das besehtiebeno System, das aus den Zeichen einem der Zeichen oiilspiichi. so oiilsu-hl ein HiId selbst gebildete lingramme verwendet, kann noch diM zugeordneten Kombination dei disI.u-U'ii, puiikt- vcrbesseit weiden. I is, kann vorkommen, daß bei Iv-

stimmten Zeichen die Unterschiede nicht groß genug sind, um eine zufriedenstellende Unterscheidung zu gewährleisten. Dadurch können andere Engramme als dasjenige des Zeichens ansprechen, obgleich meist mit geringerer Intensität. Außerdem kann es vorkommen, z. B. wenn das Engramm des" Zeichens F mit einem E wiedergegeben wird, daß das Engramm des falschen Zeichens ein Bezugsstrahlbild mit voller Intensität ergibt.

In einer Ausführungsform wird diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß, wenn notwendig, einem Zeichen mehrere Diskriminatoren zugeordnet werden. Jeder Diskriminator erzeugt ein eigenes Engramm, und durch die Kombination der Engramme ist es möglich, dieses Zeichen von allen anderen Zeichen des Zeichensatzes zu unterscheiden. Die Diskriminatoren sind Muster, die in zweierlei Weise aus dem zu identifizierenden Zeichen und denjenigen Zeichen, von denen es unterschieden werden soll, einzeln oder in Kombination zusammengesetzt sein können.

Nach der ersten Methode enthält der Diskriminator nur bestimmte Teile der Spur, die das zu identifizierende Zeichen bilden, und die übrigen Teile sind ausgelassen. Zum Beispiel kann der Buchstabe L vom Buchstaben I durch den unteren Querstrisch unterschieden werden. Nach der zweiten, leistungs-, fähigeren Methode werden diejenigen Mer<lsmale* des Zeichens, gegen die unterschieden werden soll, dadurch ausgewogen, daß man ihnen teilweise positive und teilweise negative Lichtamplituden gibt. Eine bekannte Eigenschaft des kohärenten Lichts, die bisher zum Zwecke der Bildung von Hologrammen nicht verwendet wurde, besteht darin, daß Licht subtrahiert werden kann, indem man Lichtwellen, die sich in der Phase um eine halbe Wellenlänge unterscheiden, überlagert. Dieser Effekt wird in der Weise ausgenutzt, daß man etwa die Hälfte der Spuren der Zeichen, die verschwinden sollen, mit einer Phasenplatte abdeckt, und so eine Verzögerung um eine halbe Wellenlänge hervorruft. Zum Beispiel kann ein F von einem E durch Abdecken der Fußspur unterschieden werden oder dadurch, daß die in dem F nicht enthaltenden Teile des Zeichens E bei der Aufnahme des Engramms mit einer Halbwellenplatte abgedeckt werden. Weitere Beispiele folgen.späten

Die Beleuchtungsplatte 18.(Ei g. 1) wird durch eine Rasterlinsenplatte gebildet. Das Licht der monochromatischen Lichtquelle 10 wird dadurch in eine Anzahl von kohärenten Lichtbündeln aufgespalten. Die Rasterlinsenplatte kann soviele Linsen enthalten, wie das Hologramm Engramme besitzt. Die Zwischenräume zwischen den Linsen werden ausgeblendet. Die Feldlinse 16 ist vor der Beleuchtungsplatte 18 so angeordnet, daß alle Hauptstrahlen, die durch die optischen Mittelpunkte der Linsen des Rasters hindurchgehen, in die Mitte des Fensters der Maske 27 fokussiert werden, welches das Zeichen oder den Diskriminator enthält.

Die Linse 20 ist so angeordnet, daß die Rasterlinsenplatte in ihrer vorderen Brennebene liegt, so daß alle von den Linsen des Rasters auf das Fenster der Maske 27 auftreffenden Lichtstrahlen exakt oder annähernd ebene Wellenfronten besitzen.

Die im anderen optischen Zweig enthaltene Codierplatte 36 Fig. 1) ist ebenfalls als Rasterlinsenplatte ausgebildet, ähnlich der Beleuchtungsplatte, jedoch brauchen die durch sie gebildeten Punktlichtquellen nicht dieselbe Anordnung zu haben. Zur Vereinfachung der Erläuterungen liegt in allen folgenden Beispielen das virtuelle Bild der Codierplatte in der Ebene des Fensters der Maske 27, doch ist dies, wenn auch üblich, nicht wesentlich. Die Codierplatte bzw. ihr Bild nehmen vorzugsweise nur die Hälfte der Ebene des Fensters ein, um Verwechslungen mit den Zwillingsstrahlen zu vermeiden.

Die beiden durch das Strahlenteilerprisma 12 getrennten Lichtstrahlenanteile brauchen erst in der fotografischen Platte 32 vereinigt zu werden. In den Ausführungsbeispielen ist eine gemeinsame Linse 30 (Fig. 1) für beide Strahlenteile vorhanden, die so angeordnet ist, daß die fotografische Platte genau oder annähernd in ihrer rückwärtigen Brennebene liegt.

Bei der Aufnahme des Hologramms wird ein Zeichen oder ein Diskriminator nach dem anderen im Fenster der Maske 27 dargestellt, und es wird mit seinem zugeordneten Strahl der Beleuchtungsplatte und mit dem Strahl oder der Gruppe von Strahlen der Codierplatte ein Engramm gebildet. Die übrigen Bereiche der Beleuchtungsplatte, der Codierplatte und der fotografischen Platte werden durch Masken . abgedeckt, wie z. B. durch die Maske 19 für die Beleuchtungsplatte 18 und die Maske 37 für die Codierplatte 36 (Fig. 1). Nacheinander wird ein Engramm nach dem anderen aufgenommen, bis der Satz der unterscheidungsfähigen Engramme vollständig ist.

Ein Linsensystem erzeugt ein Bild der punktförmigen Lichtquellen der Codierplatte in der Ebene, die der Codierplatte konjugiert ist. Die dem jeweils dargestellten Zeichen zugeordneten Bildpunkte werden mit kleiner Apertur beobachtet. Dies kann mit einer Elektronenkamera geschehen, die die ganze Ebene zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeichen abtastet, oder auch mit einzelnen Fotosensoren, die jedem einzelnen Strahl der Codierplatte zugeordnet sind und deren Ausgänge logischen Schaltungen zugeführt werden.

Die Speicherkapazität der fotografischen Platte 32 bezüglich der Engramme ist sehr groß. Eine feinkörnige fotografische Platte ist in der Lage, tausend optische Linien„pro Millimeter wiederzugeben. Sie

"45 ka'nn auf einer Fläche von 50 · 50 mm 2500 En-

' gramme aufnehmen/von denen jedes 1 Quadratmillimeter Fläche besitzt und somit 1000 · 1000 Daten wiedergeben kann. Diese Zahl ist mehr als ausreichend, selbst für die- kompliziertesten Zeichen. Darüber hinaus kann jeder Elementarbereich mehrere, verschiedene, überlappende Erigramme aufnehmen, solange diese bestimmte Strahlen der Codierplalte enthalten, da jede von einem Zeichen ausgehende Welle nur mit ihren eigenen, bei der Aufnahme gleichzeitig wirksam gewesenen Codierstrahlen interferiert. Die übrigen Codierstrahlcn erzeugen lediglich einen Untergrund. Eine einzige Hologrammplatte kann daher die Diskriminatoren für mehrere Typensätze oder Schriftarten aufnehmen.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise der Beleuchtungsplatte 18 wird auf Fig. 3 Bezug genommen, in welcher die optischen Elemente vergrößert und die optischen Wege zur Erhöhung der Klarheit gestreckt dargestellt sind.

In F i g. 3 wird der zur Beleuchtung dienende Anteil des kohärenten Lichtstrahls durch die Feldlinse 16 und durch die Beleuchtungsplatte 18 geleitet. Die Beleuchtungsplatte 18, von der eine Vorderansicht in

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Fig. 4 dargestellt ist, enthält eine Anzahl von fotografischen Platte 32 reflektiert wird. Die Maske Rasterlinsen, die matrixartig angeordnet sind. Die 19 für die Beleuchtungsplatte 18 und die Maske 37 Räume zwischen den Rasterlinsen sind undurchsich- für die Codierplatte 36 sind so angeordnet, daß das tig. Jede der Rasterlinsen erzeugt im Brennpunkt ein vom Zeichen reflektierte Licht und das Codewort Bild, und jede Rasterlinse emittiert einen separaten 5 auf denselben Bereich der fotografischen Platte 32 Lichtstrahl von genügender Divergenz, der das ganze gerichtet sind. Das in diesem Bereich entstehende Fenster in der Maske 27 ausleuchtet. Die Feldlinss holografische Interferenzmuster wird als Engramm 16 sorgt dafür, daß der zentrale Strahl jedes diver- bezeichnet. Besteht z. B. das Zeichen aus dem Buchgierenden Einzelstrahls die Mitte des Fensters der stäben h, so wird die Maske 37 so gewählt, daß das Maske 27 trifft. Auf diese Weise spaltet die Beleuch- io den Buchstaben h repräsentierende Codewort auf der tungsplatte 18, die auch durch eine geprägte. Folie · Codierplatte 36 nicht abgedeckt ist. Auch bei der gebildet werden kann, bei der die Bereiche zwischen Beleuchtungsplatte 18 wird dabei nur diejenige Raden erhabenen Teilen undurchsichtig gemacht sind, sterlinse nicht abgedeckt, die auf dieselbe Stelle der das Licht der Lichtquelle 10 in eine Anzahl von dis- fotografischen Platte 32 wie das Codewort fokuskreten, punktförmigen Lichtquellen. Die Beleuch- 15 siert ist.

tungsplatte 18 ist in der Brennebene der Kollimator- Die nach Bildung aller Engramme entwickelte und linse 20 angeordnet, so daß das Zeichen im Fen- im allgemeinen mit einem Gammawert von 2 koster der Maske 27 durch paralleles Licht bestrahlt pierte, fotografische Platte 32 wird in die in F i g. 1 wird. ■ gezeichnete Position eingesetzt und ist damit bereit

Wenn die gesamte Beleuchtungsplatte 18 mit der 20 für die Wiedergabe. In diesem Falle wird die Co-Ausnalime der Öffnung 13 vor einer bestimmten Ra- dierplatte 36 entweder vollständig abgedeckt, oder sterlinse abgedeckt wird (z. B. durch die Maske 19 die gesamten optischen Elemente (Maske 37, Codierin Fig. 1), so beleuchtet der austretende Einzelstrahl platte 36, Linse 34, Prisma 12) dieses Lichtstrahldas Zeichen im Fenster der Maske 27 und wird zweiges werden entfernt, so daß dieser Anteil des durch das Prisma 28 und die Linse 30 auf eine Teil- 25 von der Lichtquelle 10 ausgehenden Lichtstrahls das fläche der Schicht der in der Fourier-Ebene der Prisma 28 nicht erreicht. Die Maske 19 vor der BeLinse 30 angeordneten fotografischen Platte 32 re- ' leuchtungsplatte 18 wird vollständig entfernt, so daß flektiert. Der reflektierte Einzelstrahl wird auf den-J__ alle Teilstrahlen von allen R-asterlinscn vom Zeichen jenigen Bereich der fotografischen Platte 32 gerrihtet, im Fenster der Maske 27 reflektiert werden. Erscheint der der Lage der nicht abgedeckten Rasterlinse der 30 in diesem Fenster ein Zeichen, das zur Bildung eines Beleuchtungsplatte 18 entspricht. Wenn daher jede Engramms verwendet worden war, so erzeugen die der Linsen der Beleuchtungsplatte nacheinander be- von dem Zeichen reflektierten Lichtstrahlen mittels leuchtet wird, und verschiedene Zeichen nacheinan- des Hologramms der fotografischen Platte 32 ein der im Fenster der Maske 27 angebracht werden, so Bild des dem Zeichen zugeordneten Codewortes, das werden nacheinander entsprechende Bereiche der 35 durch die Linse 33 beobachtet werden kann,
fotografischen Platte 32 belichtet. Die in F i g. I dargestellte Anordnung arbeitet mit

Wie bei der Beschreibung der F i g. 1 erwähnt, vom Zeichen reflektiertem Licht. Ebenso können auch

wird der andere Teil des von der Lichtquelle 10 aus- durchstrahlte Diapositive verwendet werden, beson-

gehenden Lichtstrahls durch die Feldlinse 34 auf die ders Mikrofilme mit weißen Buchstaben auf schwar-

Codierplatte 36 geworfen, der die Maske 37 züge- 40 zem Grund. Die mit reflektiertem Licht arbei-

ordnet ist. Die Codierplatte 36 ist von ähnlicher Kon- tende Anordnung besitzt den Vorteil, daß die ge-

struktion wie die Beleuchtungsplatte 18. Sie besteht samte Einrichtung auf derselben Seite des Papiers

aus einer undurchsichtigen Scheibe, die in matrix- angebracht sein kann. Maschinenschrift oder Druck

artiger Anordnung kleine Linsen oder deren op- auf weißem Papier ist weniger geeignet, da Papier

tische Äquivalente enthält. Die Linsen der Platte 36 45 bezüglich der Lichtwellenlängen räi'ih ist und dasselbe

sind jedoch in codierter Form angeordnet. Wie aus Zeichen, auf verschiedenen Papierarten gedruckt, ver-

F i g. 5 ersichtlich, werden die Codewörter-auf "der schiedene Wellenfronten erzeugt. Es empfiehlt sich,

Platte durch die Anwesenheit oder das Fehlen von das Zeichen zunächst, beispielsweise mittels einer

Linsen repräsentiert. Jedes Codewort besteht aus Kathodenstrahlabtaströhre, auf einem zur Modula-

neun Elementen, von denen immer drei leer sind. 50 tion von kohärentem Licht'geeigneten Schirm abzu-

Insgesamt sind fünfunddreißig verschiedene Code- bilden. Beispiele hierfür sind die ülfilmkathoden-

wörter vorhanden, das 36. Codewort in der letzten strahlröhre und Kathodenstrahlröhren, bei denen der

Reihe unten rechts auf der Codeplatte ist nicht in Lichtfleck polarisiertes Licht mittels der Pockcis-

dem Code enthalten und kann für Prüfzwecke ver- oder der Faraday-Effekte moduliert. Gewöhnliches

wendet werden. Das eingerahmte Codewort soll bei- 55 Papier kann auch, besonders bei Verwendung von

spielsweise dem Buchstaben h entsprechen. durchscheinendem Licht verwendet werden, wenn es

Der vom Prisma 12 (Fig. 1) reflektierte Licht- mit öl durchsichtig gemacht wird. Geeignete Matestrahl tritt durch die Feldlinse 34 und durch die Co- rialien für die Wiedergabe mit reflektiertem Licht dierplatte 36 hindurch, die durch die Maske 37, wie sind Mikrofilmnegative oder durchsichtige, mit einer in Fig. 5 dargestellt, abgedeckt ist, so daß nur das 60 schwarzen Schicht bedeckte Folien, deren Schicht eine Codewort beleuchtet ist. Auf diese Weise wer- beim Schreib- oder Druckprozeß entfernt wird, wobei den sechs in bestimmter Weise angeordnete Licht- auf der Rückseite ein die Schicht kontaktierender quellen der insgesamt neun vorhandenen auf das Spiegel angeordnet ist. Schwarze Buchstaben auf wei-Prisma 28 gerichtet und durch die Feldlinse 30 auf ßem Grund können ebenfalls gelesen werden. Diese die Schicht der fotografischen Platte 32 geworfen, 65 sind etwas ungünstiger, da z. B. ein »O« und ein »Q« gleichzeitig mit einem Einzelstrahl, der von dem im allgemeinen viel weißen Hintergrund haben, der Zeichen im Fenster der Maske 27 durch das Prisma keine Information enthält, und daher das Signal-28 und die Linse 30 ebenfalls auf die Emulsion der Rausch-Verhältnis ungünstig ist. Dieses Verhältnis

kann dadurch wesentlich verbessert werden, daß der einheitliche Untergrund durch eine Maske eliminiert wird, die den Beugungsstrahl nullter Ordnung abdeckt. Wenn, wie später erklärt werden wird, eine derartige Maske auf. ein Hologramm angewendet wird, wird das Zeichen nach der Dunkelfeldmethode beleuchtet, d. h., das schwarze Zeichen erscheint hell, auf dunklem Grund. Nach dem Babinetschen Prinzip ergibt ein schwarzes Zeichen, bei dem der Lichtstrahl nullter Ordnung eliminiert ist, dieselbe Beugungsiigur wie das helle Zeichen auf schwarzem Grund, abgesehen von einer Änderung der Phase um eine halbe Wellenlänge, die keine Folgen hat.

Jedes Zeichen kann gleichzeitig in vier, sechs oder mehr Engrammen, die ein Quadrat, ein Sechseck usw. bilden, aufgezeichnet werden. Durch diese Maßnahme wird die Basis der Lichtbeugung vergrößert, so daß bei der Wiedergabe schärfere Lichtpunkte entstehen. Allerdings ist hierbei ein höheres Maß an Kohärenz gegenüber der Wiedergabe eines einzelnen Engramms erforderlich.

Die Linse 30 in Fig. 1 ist, wie erwähnt, so angeordnet, daß ihre rückwärtige Brennebene mit der Schicht der fotografischen Platte 32 zusammenfällt. Von der Ebene des Zeichens ausgehende, parallele Lichtstrahlen werden in einem Punkt der Schicht fokussiert. Daher wird beim Fehlen eines Zeichens, d. h., wenn die "Zeichenebene aus einem ebenen Spiegel besieht, jeder Lichtpunkt des Rasters der BeleuchUingsplatte auf einen Punkt der Schicht fokussiert, der das Zentrum des zugeordneten Engramms bildet. Dieses ist der Beugungsstrahl nullter Ordnung. Um die erwähnte Dunkelfeldbeleuchtung zu realisieren, genügt es daher, den durch den Lichtstrahl nullter Ordnung erzeugten Lichtpunkt, d. h. die Mille des Lngramms abzudecken. Dies wird mit einer Nullordnungsmaske (Maske 31 in Fig. 1) in Gestalt einer fotografischen Platte erreicht, die mit der Hologrammplatte Schicht an Schicht liegt, und die vor der Aufnahme des Hologramms, während sich ein Spiegel in der Lbene des Zeichens befand, mit allen Strahlen der Beleuchlungsplatlc belichtet, entwickeil und an ihren Ort zurückgebracht wurde. Dieses Verfahren ist notwendig im Falle von schwarzen Zeichen auf weißem Grund, es ist aber auch in den anderen Fällen vorteilhaft, da die Information nicht im Strahl nulller Ordnung, sondern in dem die MiUe des Engramms umgebenden Bereich enthalten ist.

Bei der Aufnahme eines F.ngramms t rc !Ten die ausgewählten Teillk-hlstrahlcn der Beleuchtimgsplatte 18 nur auf einen kleinen Bereich um die Punkte nullter Ordnung, dagegen wild die ganze fotografische Platte 32 durch die Lichtstrahlen der Codierplatz 36 beleuchtet. Der dadurch entstehende, störende Unter-μι und wird vermieden 'dtitcli die in Fig. I mit 29 bezeichnete Maske. Diese Maske besitzt öffnungen, deren Anordnung dem Musler der Rasleilinsen tier iii'leiichluugsplaltc entspricht. Ihr Durchinessei ist etwa von tier durchschnittlichen. Größe des Beuj'iingsinusteis eines Zeichens und beträgt einige- MiIIi-11Il¹IlM. Wird diese Maske in (Jbeicinslimmtiiij: mit dir jeweils wiiksanu-n Maske 19 tier üclcuchlungsplatli· lu:i jedei Aufnahme »on I".nj.'iaminen gewccli-M¹M. 'ο isi es möglich, den Unteigiuiul aiii ein Minimum / Ii rcdii/ii'icn.

liii das Aiisli'scn eines tluicli die Bildpimklc dai
!'!"■ii-üiiMi '(O(Ii¹WOiIi". ;mI)I es viele Müj'liclil.eilen.

von denen zwei Beispiele im folgenden beschrieben werden.

Die erste Möglichkeit besteht darin, ein reelles Bild der gesamten Codierplatte 36 mit der Beobachtungslinsc 33 zu erzeugen, dieses Bild auf dem Schirm einer (nicht dargestellten) elektronischen Kamera zu speichern und durch den Elektronenstrahl abzutasten. Das Ausgangssignal der Kamera wird einem Diskriminator zugeleitet, der nur Impulse registriert, die mit

ίο Sicherheit über dem Geräuschpegel liegen. Die Abtastung muß mit den Aufleuchtzeiten synchronisiert werden, deren Maxima immer dann auftreten, wenn sich ein Zeichen in der Mitte des Fensters befindet. Hierzu kann beispielsweise ein Teil der die Codewörtcr bildenden Gesamtlichtmenge abgezweigt und auf eine Fotozelle gerichtet werden, die auf das Maximum der Aufleuchthelligkcit anspricht und den Beginn der 7O¹Vo der Aufleuchtperiodc dauernden Abtastbewegung um 15°/« der Aufleuchtperiodc verzögert.

Bei einer anderen Ausleseeinrichtung wird das Licht jeder Spalte der Codierplatte aufsummiert und, beispielsweise über Lichtleiter, zu einer separaten foloelektrisclien Anordnung geleitet. An Stelle dessen kann auch eine optische Anordnung verwendet werden, die gelegentlich als »Fliegenauge« bezeichnet

_ 'wird. Diese Anordmingibestehl aus einer Linsenrasterplattc mit einer Rasterlinse pro Spalte, deren optische Achsen so gestaffelt sind, daß die Bilder der codierten Punkte in einer Spalte auf einen kleinen Bereich zusammengedrängt sind, während die Bilder der einzelnen Spalten getrennt bleiben. Im Falle des in Fig. 5 dargestellten Codes ist ein Minimum von sieben Detektoren erforderlich. Jeder dieser Detektorcn besitzt einen Diskriminator, der Lichtimpulse unterhalb einer bestimmten Intensität unterdrückt und einen Ausgangsbegrenzer, der einheitliche Impulse abgibt. Die Ausgangsimpulse werden in einem weiteren Diskriminator aufaddiert, der nur dann in Tätigkeit tritt, wenn gleichzeitig sechs Impulse vorliegen. Sind diese vorhanden, so werden die Impulse der Fotozellen dem Computer zugeleitet. Diese Einrichtung erfordert weniger apparativen Aufwand als die..vorher beschriebene, sie-hat dafür ein "geringeres Auflösungsvermögen, da sie nur auf ' tlie Lichlsuinme einer Spalte und nicht auf jeden einzelnen Punkt anspricht.

Die Wirkungsweise der Erfindung soll mit Bezug auf die Fig. 5 bis JO weiter erläutert werden. Die F i g. 5, fi und 7 illustrieren den einfachen Fall, in welchem ein einziges Engramm jedem Zeichen des Zeichensatzes zugeordnet ist. In diesem Fall kann jedem Zeichen eine Gruppe von Strahlen tier Codierplalle zur Bildung eines Codeworts zugeordnet werilen. Bei tier Codierplatte in Fig. 5 soll beispielsweise der eingerahmte Bereich dem Buchstaben »h« entsprechen. Diesem soll in Fig..6, die die Hologrammebene darstellt, tier schraffierte Engrammbereich entsprechen. Wenn beim Auslesen tier Buchslabe »h« im Fenster der Maske 27 erscheint, tritt in tier Beobachlungsebene eine Reihe,von sechs leuchtenden Punkten und drei Leeisteilen auf (F ig. 7). Zusätzlich erschein! das Zwilliiigscotlewoil ptinklsyiumclrisch 'Jiieizu. Um Slöiungen durch this Zwillingscodewort

(15 /11 vermeiden, kann die Maske in Fig. 5 leicht unsvmnieliisch angcoidiu'l sein, so daß da·. ZwiMinjiseoilewdil tliiich einen Unleigiimdiedii/ieiei (Maske 29 in Fig. I) abgedunkelt weiden kann tlei nur an

den Stellen, an denen Codepunkte erscheinen können, Öffnungen aufweist.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine andere Codierung, die auch für kompliziertere Zeichensätze anwendbar ist. Fig. 8 zeigt die Codierplatte, in der die dem Zeichen »h« zugeordneten Lichtquellen durch vier schwarze Punkte und einen verstärkt eingerahmten weißen Punkt ausgezeichnet sind. Jeder dieser Punkte entspricht einem Engramm auf dem Hologramm, wie schematisch in Fig. 9 dargestellt. Die durch die vier schraffierten Bereiche angedeuteten Engramme geben ein dem »h« entsprechendes Signal, das fünfte Engramm, das dick eingerahmt ist, ergibt ein Leerzeichen. Dementsprechend erscheinen, wie in Fig. K) dargestellt, in der Beobachtungsebene vier leuchtende Punkte und eine Leerstelle an Stellen, die den fünf Lichtpunkten der Codierplatte entsprechen. Diese werden durch die Fotosensoren 41 bis 45 abgetastet und mittels der logischen Schaltung 46 ausgewertet.

Die Fig. 11 und 14 zeigen Anordnungen zur Aufnähme und Wiedergabe von Hologrammen mit durchscheinendem Licht, die gegenüber den bisher beschriebenen den Vorteil größerer Einfachheit und größerer Lichtausnutzung besitzen. In Fig. 11, in der die Aufnahmeanordnung dargestellt ist, ist das Licht des Lasers auf den Punkt L fokussiert. Der halbrcflcktierende Spiegel 48 bildet das Spiegelbild L', während der hindurchtretende Teil auf den sphäri- J_ sehen Spiegel 50 fällt, der das reelle BiIcIL" in*«dcr Mitte einer Öffnung in der Beleuchtungsplatte 52 erzeugt. L' dient zur Ausleuchtung der Beleuchtungsplatte 52, L" für die Codierslrahlcn. Das Licht von L' geht durch die Fcldlinse 54. die Beleuchtungsplattc 52 und die Kollimatorlinse 56 zum Fenster 58, das das Zeichen enthält. Das Zeichen ist vorzugsweise in einer fotografischen Platte enthalten und wird im einzelnen später beschrieben. Der übrige Beleuchtungsstrahlengang ist derselbe wie im vorhergehenden Beispiel. Das Licht von L" in der Mittelöffnung der Beleuchtungsplatte fällt durch die Linse 56 auf die Codierplattc 60, die in diesem Beispiel nur die untere Hälfte der Ebene, in der das Zeichen angeboten wird, einnimmt. Eine Blende in der durchsichtigen Platte 62 verhindert, daß Licht von L" auf das Fenster 58 gelangt. Der übrige Teil des Codieistrahlengangcs ist derselbe wie im vorhergehenden Beispiel. Die Untergrundreduziermaske 64, die Bejeucli^-' tungsmaskc 70 und die Nullordnungsjjiaske 66 haben ebenfalls die entsprechenden Funktionen bezüglich der Hologrammplatte 68.

Die Fig. 12A, 12B, 12C, 12D zeigen verschiedene Variationen der Beleuchtungsplattc. In der Ausführungsform gemäß Fig. 12A könnten die Lichtpunkte in sechseckigen Mustern zur besseren Ausnutzung der Hologrammflüche angeordnet sein. Fig. 12B zeigt dasselbe Musler im Profil mit kleinen konvexen Raslerlinsen. Fig. 12C zeigt eine Platte mit konkaven Rasterlinsen. Die in Fig. 12D dargestellte Platte besitzt eine verbesserte Lichtausnut/.ung. Die Rasterlinsen sind breiler und nehmen fast den ganzen Bereich der sechseckigen Anordnung von IMg. 12 A ein. so daß nur kleine Teile der Oberfläche abgedunkelt werden müssen.

Zur Vereinfachung ist die Wiedergabeeinrichtung (I^: ig. 14) mit denselben Optischen Mitteln wie die Aiifnahmeeinrichtung dargestellt. Optische Äquivalente können ebenso verwendet werden. Die Bestrahlung der Beleiichlungsplattc 52 erfolgt in einer geraden Linie von der Lichtquelle 72. Die Codierplattc 60 und die Masken sind entfernt und das Zeichen ist durch den auszulesenden Film 74 ersetzt. Das zusätzlich eingefügte Linsensystem 76 erzeugt in der Beobachtungsebene ein Bild der codierten Lichtpunkte. Die Bcobachtungsebene wird durch die Maske 78 abgedeckt, die kleine, mit der Lage der Lichtpunkte korrespondierende Öffnungen besitzt, auf deren Größe später noch eingegangen wird. Jede Öffnung ist mit einem Fotosensor 80 ausgerüstet.

Es ist üblich, die Diskriminatorcn in der Aiifnahmeeinrichtung ziemlich groß zu machen, um sicherzustellen, daß sie in jedem Detail richtig wiedergegeben werden. Bei der Wiedergabeeinrichtung können durch Verwendung kleiner Zeichengrößen, wie z. B. auf Mikrofilm aufgenommener Zeichen, die Kosten verringert werden. Normale Schreibmaschincnschrift kann z. B. 3()mal verkleinert werden auf hochauflösenden Mikrofilm, in welchem Falle die Brennweite der Linse 82 in Fig. 14 in der Lcscanordnung 3()mal kleiner sein kann als in der Aufnahmeeinrichtung, wenn hierfür normale Schreibmaschincnschrift verwendet wurde. Die Wellenlänge, die bei der Wiedergabeeinrichtung benutzt wird, braucht nicht dieselbe zu sein, wie bei der Aiifnahmeeinrichtung. Beispielsweise kann für die Aufnahme ein Helium-Neon-Lascr mit 6328 A und für die Wiedejgabe die grüne Quccksilbefrlinie mit 5461 A ver-" wendet werden. In diesem Falle wird die Brennweite nicht 3()mal, sondern 30 · 5461/6328 = 25,7mal verkleinert, da die kürzere Wellenlänge mit kleincrem Winkel gebeugt wird.

Weiterhin kann das Auslesen mit höherer Geschwindigkeit erfolgen, als das Zeichen hinter dem Fenster bewegt werden kann, z. B. mit einer Geschwindigkeit von 20 Zeilen pro Sekunde. In diesem Falle wird eine ganze Zeile des Films in der Leseeinrichtung beleuchtet und auf eine sich bewegende öffnung abgebildet, die das Bild der Zeile in 50 Millisekunden abtastet. Dabei nimmt die Ebene der sich bewegenden Öffnung den Platz des Filmes 74 in Fi g. 14 ein. Die übrige Leseeinrichtung braucht nicht geändert zu werden, da die Linse 82 das Bild des Zeichens ins Unendliche verlegt, die Beleuchtungsplattc ebenfalls optisch auf Unendlich eingestellt ist "und daher die Beugungsfigur auf demselben Engrarnm erscheint, unabhängig von der Lage der sich bewegenden öffnung. Da die Zeilen in geraden Linien abgetastet werden müssen, sind die öffnungen vorzugsweise nicht auf emer--Scheibe, sondern auf dem Umfang einer Trommel angeordnet. Die kleine Abweichung der Apertur, von der Ebene infolge der Krümmung der Trommel ist von geringem Einfluß und kann darüber hinaus dadurch verringert werden, daß die Trommel der Kurvatur des Feldes der Linse angepaßt wird, welche die auf dem Film der Trommel enthaltene Linie abbildet.

Fig. 28 stellt eine Anordnung zum Lesen von normalem Druck oder Schreibmaschinenschrift mit hoher Geschwindigkeit dar. Die Abtastgeschwindigkeit der optischen und elektronischen Komponenten beträgt mindestens 2000 Zeichen pro Sekunde, was ungefähr 20 Zeilen oder mehr pro Sekunde bedeutet. Bei der in Fig. 28 dargestellten Anordnung wird das Papier auf einem durchsichtigen, rotierenden Zylinder 120 Zeile für Zeile spiralförmig abgetastet. Der Zylinder rotiert kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 20 oder mehr Umdrehungen pro

309 608/191

17 18

Sekunde. Eine Seite wird dabei in 2 Sekunden oder oder leere Zeilen anzeigenden Leerstellen anhalten,

weniger abgetastet. Der Zylinder 120 bewegt sich Der übrige Teil des optischen Systems entspricht

während einer Abtastperiode vorwärts in axialer dem vorher beschriebenen.

Richtung und dann zurück. Sodann wird das abge- Zum besseren Verständnis werden im folgenden

tastete Blatt ausgeworfen und ein neues eingeführt. 5 die Wirkungsweise der Anordnung sowie die zu ihrer

Die Hin- und Herbewegung erfolgt mittels eines Verbesserung getroffenen Maßnahmen im Hinblick

Linksgewindes 121 und eines Rechtsgewindes 123, auf die Theorie zu den in dieser Anordnung auf-

mit denen abwechselnd die Kupplungsmuttcrn 122 tretenden optischen Erscheinungen beschrieben. Das

und 124 in Eingriff kommen. grundlegende Ergebnis der Theorie ist, daß das En-

Die Blätter werden in einem solchen Winkel züge- io gramm eines Zeichens ungefähr wie eine Schablonenführt, daß die Zeilen Spiralen auf dem Zylinder bil- lehre wirkt, d. h. wie ein Diapositiv des vorgegebenen den mit einer Steigung, die dem Zeilenabstand ent- Zeichens, das dem im Fenster angebotenen, unbespricht, so daß sich eine Zeile an die nächste an- kannten Zeichen überlagert wird, jedoch mit gewissen schließt. Dies wird erreicht mit Hilfe eines leicht ge- wichtigen Unterschieden, die hernach erklärt werden, neigten Anschlages 126 und der Druckrolle 128, die 15 Bei Koinzidenz dieser virtuellen Schablone mit dem zu den Zeilen ebenfalls um den Steigungswinkel ge- unbekannten Zeichen ergibt sich bei der Rekonstrukneigt angeordnet ist. Am besten wird plastisches, tion des Hologramms eine Addition von Liehtamplidurchsichtiges Material verwendet, aber es kann auch tuden und, da die Lichtamplituden in Phase sind, gewöhnliches Papier verwendet werden, wenn es mit eine Lichtintensität, die dem Quadrat der Lichteiner Flüssigkeit, z. B. einem Öl, angefeuchtet wird, 20 amplituden proportional ist.

deren Brechungsindex nahe an demjenigen der ZeI- Fig. 15A zeigt sechs Stufen eines »A«, das seine

lulose liegt. Am Lesepunkt R wird ein Bereich, der eigene virtuelle Schablone überquert. Die koinzidie-

etwas größer ist als ein Buchstabe, durch eine op- renden Bereiche sind schwarz gezeichnet. Die in

tische Anordnung beleuchtet, die im wesentlichen Fig. 15A gemeinsamen Bereiche sind in Fig. 15B

der in Fig. 14 gezeigten entspricht. In diesem Be- 25 (vom Scheitelwert nach rechts) als Funktion der

reich wird das Papier durch die transparente, rotie- Verschiebung aufgetragen. Der Intensitätsanstieg des

rende Scheibe 130 gegen den Zylinder 120 gepreßt. resultierenden Lichtblitzes ist noch steiler, da die

Diese ist in der Nähe des Wirkungsbereich^- voiTT? " Intensität bei phasengerecht sich addierenden Ampli-

verdickt, so daß sie an keinen anderen Stellen Kon- tuden dem Quadrat der Summen der Amplituden

takt herstellt. Die Achse 131 der Scheibe'130 liegt 30 entspricht.

oberhalb der Zeile, die durch R hindurchläuft, so Fig. 16 zeigt sechs Stufen der Schablone von »A«,

daß der Radius von der Achse zu R den Steigungs- die mit dem Buchstaben B .verglichen wird. Aus

winkel bildet. Dadurch wird sichergestellt, daß die Fig. 16B ist zu ersehen, daß der maximal koinzi-

Bewegung der Scheibe im Punkt R tangential zu der dierende Bereich ungefähr dreimal kleiner ist als im

Spirale ist, so daß das Papier zwischen zwei trans- 35 Falle A-A, und daher die maximale Intensität neun-

parente Elemente gepreßt ist, die es bewegen. Ober- mal niedriger ist.

halb und unterhalb von R sind die Druckrollen 132 Die Fig. 17 A bis 17F erläutern mehr ins Einzelne

und 134 angedeutet. Der auf dem Zylinder 120 gehend, die wichtigen Unterschiede zwischen einer

lastende Druck wird durch die Ringlage 136 aufge- reellen Schablone, wie sie bei der Zeichenerkennung

nommen, die sich axial mit dem Zylinder bewegen. 40 schon oft vorgeschlagen wurde, und der virtuellen

Überschüssiges öl wird aus dem Papier herausge- Schablone, wie sie einem Programm entspricht. In

preßt und durch die rotierende Scheibe nahezu senk- Fig. 17A ist der Buchstabe F in voller überein-

recht nach unten hinausgeschleudert. Stimmung mit seiner eigenen Schablone. Fig. 17B

Nach dem Hindurchtreten durch die Fläche R . zeigt die in der Beobachtungsebene innerhalb der für

durchdringt der beleuchtete Lichtstrahl die Linse 138, 45 einen codierten Lichtpunkt vorgegebenen Apertur

die die Auslesefläche auf die Ebene der Maske-140, ^; auftretende Erscheinung. In diesem Falle erscheint

vorzugsweise verkleinert abbildet. Die Maske 140 ein Lichtfleck in der ursprünglichen, zentralen Lage,

enthält das Fenster 142. Zur "automatischen Ausrich- der ungefähr die Hälfte der gesamten Lichtenergie

tung der gedruckten Zeilen in diesem Fenster wird des gebeugten, codie.rten_ Lichtstrahls enthält. Die

die Maske 140 durch die in der Mitte der Beobach- 50 übrige Hälfte erscheint in einem Liehthof, der jedoch

tungsebene 148 angeordneten, mit einem Servo- über einen Bereich verteilt ist, der bis zu viermal so

mechanismus verbundenen Fotosensoren 144 und groß ist wie das Bild in dem Fenster und dessen

146 bewegt. Derjenige Fotosensor, der mehr Licht Energie innerhalb der kleinen Beobachtungsapertur

erhält, stößt die Linie weg. Um sicherzustellen, daß so klein ist, daß sie außer Betracht bleiben kann. Der

die erste Zeile eines Blattes richtig ausgerichtet ist, ist 55 maximale Durchmesser des Lichtflecks entspricht der

es zweckmäßig, ein zweites (nicht dargestelltes) Fen- Summe der Liniendicken der Schablone und des Zei-

ster in der Maske anzuordnen, das eine Zeile davor chens, die Lichtverteilung innerhalb des Lichtflecks

liegt, d. h. im vorliegenden Fall auf der rechten Seite zeigt jedoch wegen der Summierung der Lichtamplitu-

des Hauptfensters, und das Servosystem vom Licht, den ein ausgeprägtes Maximum,

das durch dieses Fenster hindurchtritt, zu steuern. 60 In Fig. 17C ist der Buchstabe F um den Be-

Die mit dem Servosystem verbundenen Fotosensoren trag d gegenüber seiner virtuellen Schablone nach

144 und 146 können auch dazu verwendet werden, rechts verschoben. Die übereinstimmenden Bereiche

ein Signal für Leerstellen zu erzeugen. Um auf dem sind schraffiert gezeichnet. Entsprechend der Theorie

Material,, auf das · die codierten Aufzeichnungen erzeugen diese einen Lichtfleck in der ursprünglichen

schließlich aufgezeichnet werden, beispielsweise 65 zentralen Lage, aber mit einer Amplitudensumme von

einem Magnetband, Platz zu sparen, können Einrich- der Hälfte des Maximums, da der koinzidierende Be-

tungen vorgesehen werden, die diesen Aufzeidi- reich jetzt auch nur der Hälfte des Maximums cnt-

nungstriigcr nach einer Anzahl von das Zeilenende spricht. Der wesentliche Unterschied zwischen einer

reellen und einer virtuellen Schablone zeigt sich nun im Auftreten eines zweiten Lichtflecks. Zur Erläuterung sind in Fig. 17C die Linien gleicher Phase des codierten Lichtstrahls in schrägen Linien dargestellt. Diese sind die Schnittlinien der Wellenfronten des codierten Lichtstrahls mit der Ebene des Fensters. Wellenfronten gleicher Phase sind um eine Wellenlänge voneinander entfernt. Beträgt z. B. der Winkel der Wellenfront mit der Fenslerebene 0,1 Radiant, dann beträgt der Abstand der Linien gleicher Phase K) Wellenlängen. In diesem Falle wurden ungefähr dreißig von ihnen über der normalen Linienbreite eines maschinegeschriebenen Zeichens liegen, und ungefähr eine, wenn das Zeichen 3()mal verkleinert wird. Die Theorie zeigt, daß Punkte der Schablone und des Zeichens, die auf einer Linie gleicher Phase liegen, einen Lichtfleck derselben Phase wie das Original erzeugen, aber mit dem Unterschied, daß der neue Lichtfleck nunmehr gegenüber dem zentralen um den Abstand d' verschoben ist, lim den die Punkte, gemessen entlang der Linie gleicher Phase, versetzt sind (s. Fig. 17D). Alle nicht koinzidierenden, aber phasengleichen Punktepaare haben denselben Abstand ä', und die ganze Amplitude der nichtkoinzidierenden Bereiche ist in einem Lichtfleck konzentriert. Im dargestellten Falle enthält dieser etwa eine Hälfte der maximalen Amplitudensumme. Aber die beiden Lichtflecke, obgleich kohärent und phasengleich, sind räumlich getrennt,"STnd daher werden ihre Intensitäten addiert und nicht ihre Amplituden. Die Lichtintensität ist somit in diesem Falle auf eine Hälfte des Maximums gefallen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß, wenn ein Zeichen gegenüber seiner eigenen virtuellen Schablone verschoben wird, das Licht in der Beobachtungsapertur nicht abrupt verschwindet, sondern allmählich reduziert wird, in dem Maße, wie seine Komponenten aus der Kohärenz ausfallen. Dies kann zur Verbesserung der Unterscheidung benutzt werden, da der Abfall sehr schnell erfolgt, wenn die Wellenfronten genau oder nahezu parallel zu der jeweiligen Linie des Zeichens verlaufen. Andererseits hat man die Wellenfronten in einem nicht zu kleinen Winkel zu den Linien anzuordnen, wenn eine gewisse Toleranz in der Lage oder in der Gestalt des Zeichens verlangt wird. Dies sind die Grundregeln für, die Zuordnung der Diskriminatoren zu den Zeichen.

Ein Beispiel für die Anwendung dieser Regeln ist in den Fig. 17E und 17F dargestellt. Der Buchstabe F ist vertikal gegenüber seiner eigenen Schablone verschoben, aber etwas mehr als um eine Linienbreite. Die Linien gleicher Phase sind um 45° gegen die Horizontale geneigt dargestellt. Da die beiden Lichtpunkte sich teilweise überlappen, fällt die Intensität in diesem Falle .nicht auf die Hälfte, sondern auf etwa 0,6. Noch bessere Ergebnisse, ungefähr 0,7, für eine Verschiebung um die ganze Linienbreite erhält man mit senkrechten Linien gleicher Phase. Dieses ist ausreichend um leicht verschobene Zeichen zu erkennen. Das Kriterium hierfür wird später noch angegeben.

Um einen Kompromiß zwischen scharfer Identifizierung und Erkennung von leicht verschobenen oder verdruckten Zeichen zu erreichen, ist es vorteilhaft, den Beobachtungsaperturen eine Breite und eine Höhe von ungefähr der dreifachen Liniendicke zu geben, etwa wie in Fig. 17 dargestellt.

Wie in einem früheren Abschnitt erwähnt wurde, ist es für eine sichere Unterscheidung von allen Zeichensätzen, von einigen Ausnahmen abgesehen, nicht ausreichend, mit dem Zeichen selbst ein einziges Engramm herzustellen, sondern es ist notwendig, mit geeigneten Diskriminatoren mehrere Engramme anzufertigen. Dies soll an einem Beispiel erklärt weiden, bei dem die Buchstaben E und F voneinander und gegenüber den Buchstaben H, I, L und T, die alle aus horizontalen und vertikalen Linien zusanimengesetzt sind, zu unterscheiden sind. Als Diskriminator für· E wird das in Fig. 18A dargestellte Muster gewühlt, bestellend aus zwei Linien dieses Zeichens, wie durch die Schraffur angedeutet, obgleich diese Linien in Wirklichkeit transparent auf dunklem Grund sind, wie in Fig. 18B dargestellt. Dieser Diskriminator erkennt das E, verwirft aber F, I, H, L und T, die höchstens etwas mehr als die Hälfte dieser Fläche bedecken können. Wie im vorigen Abschnitt erklärt wurde, ergibt dieser Diskriminator auch die volle Lichtintensität für ein E, das in senkrechter Richtung verschoben ist, unter der Voraussetzung, daß die Linien gleicher Phase nicht zu nahe der Horizontalen liegen.

Die Fig. ISC und 18E zeigen zwei Diskrimiuatoren, die zur Unterscheidung des F notwendig sind. In Fig. 18C besitzt der Diskriminator zwei waagerechte Balken, doch haben, diese entgegengesetzes

v~. Vorzeichen, wie durch Schraffieren des einen angedeutet. Physikalisch bedeutet dies, daß einer der bciden Balken mit einer Halbwellenplatte ausgerüstet ist. Entsprechend der Darstellung in Fig. 18D verwirft dieser Diskriminator das E, dessen beide Balken einander genau kompensieren, aber er erkennt das F. Er spricht aber auch auf L und T an. Um eine Unterscheidung gegen diese beiden Zeichen zu erhalten, muß noch der in Fig. 18E dargestellte Diskriminator zugefügt werden. Dieser spricht auf den zentralen Balken des F an, aber nicht auf L oder T. Er spricht auch auf E und H an, da diese Zeichen aber bereits durch den Diskriminator der Fig. 18C verworfen wurden, ist die Unterscheidung nunmehr vollständig.

Aus diesen und noch mehr aus den folgenden Beispielen ist zu ersehen, daß.die. Rereiche in diesen

Diskriminatoren sehr" verschieden sein können, was bedeutet, daß sie ohne weitere Maßnahmen »Ja«-Signale von sehr verschiedener Stärke abgeben würden. Diese können ausgeglichen weiden, entweder durch verschiedene Bclichtuiigszeitendcr·Engramme, kiirzere für große Bereichc7 längere für kleinere Bereiche, oder durch Anbringung einer fotografischen Platte in den Beobachtungsaperturen. Wird diese, mit den »Ja«-Signalen exponierte Platte mit einem Gammawert von 1 entwickelt, so werden die auf die Platte übertragenen Signale ausgeglichen. Diese beiden Methoden können auch kombiniert angewendet werden.

Die Fig. I⁰A und 19B erläutern die Herstellung solcher Diskriminatoren am Beispiel des Diskriminators von Fig. 18C. Zunächst wird eine Fotografie des Diskriminators von Fig. 18A entwickelt. Als zweites wird eine Phasenfotografie des unteren Balkens allein aufgenommen, indem eine feinkörnige Emulsion mit einer bestimmten Lichtsumme exponiert und danach gebleicht wird. Die Phasenplatte kann auch durch sorgfältig gesteuertes Atzen einer mit Fotolack überzogenen Glasplatte hergestellt werden. Schließlich werden diese beiden Platten ver-

einigt. Hs mag darauf hingewiesen werden, daß die Oberfläche des in Fig. 19A dargestellten Negativs keineswegs exakt eben ist, da die in gewöhnlicher Weise verarbeiteten Emulsionen Dickcnuntcrschiedc entsprechend der Belichtung zeigen. Da aber der obere und der untere Balken gleiche Behandlung erfahren haben, betragt der Unterschied der optischen Vv'eglänge trotzdem eine halbe Wellenlänge.

Da diese Diskriminatorcn ziemlich feine Details aufweisen, ist es zweckmäßig, sie mit ziemlich großcm Maßstab herzustellen. Diese hat jedoch den Nachteil, daß die Beugungswinkel sehr klein werden, so daß die Brennweiten der optischen Systeme sehr groß gemacht werden müssen. Dieser Nachteil kann dadurch vermieden werden, wenn, wie in Fig. 20 dargestellt, vor dem Diskriminator 90 ein reduzierendes optisches System, z. B. ein Mikroskopobjektiv angeordnet wird, durch das der Abstand A-B auf den kleineren Wert A'-IY reduziert und die Winkel umgekehrt proportional vctgrößcrt werden.

Fig. 21 zeigt Beispiele für logische Schaltungen, die zur Verarbeitung der durch die Diskriminatorcn gelieferten Information dienen können. Die Blöcke auf der linken Seile symbolisieren die Diskriminatorcn und ihre individuellen Fotosensoren. Der einluchste I⁷nll in Fig. 21 ist der, daß ein Signal von X-Sensor 92 ein »ja« auf ein Zeichen X und ein »nein« für alle anderen Zeichen bedeutet. Insjtliese"nT lalle beträgt der Sensor eine Triggerschaltung, die durch den Schalter 94 symbolisiert ist. Die obere Sielhing bedeutet »nein«,-die untere »ja«.

Der nächste Fall· ist der, daß die Diskriminatormittel 96 bei »Λ' oder Y« ansprechen, In diesem Falle ist der weitere Diskriminator 98 erforderlich, der so gebaut ist, daß sein Ansprechen bedeutet »A", nicht Y«. Bin Diskriminator Y, ~X würde das Problem »X oder V« ebenso entscheiden.

Der nächste:Fall ist ein dreifaches Problem, bei dem das Ansprechen der Sensormittel 100 »A" oder Y oder Z« bedeutet. Dies wird sodann durch drei binäre Diskriminatoren 102, 104 und 106 für X, Ύ, X. 7. bzw. Z, ~X entschieden.

Die Auflösung des dreifachen unbestimmten Signals XvYvZ durch den Sensor 108 kann auch (lurch den Diskriminator 110 für X, YZ erfolgen und durch den binären Diskriminator 112 für _/,-Z.-Logische Schaltungen für kompliziertere Fälle können in bekannter Weise hergestellt werden.

In den Fig. 22 bis 25 sind weitere Beispiele von Diskriminatoren dargestellt. In dem in den Fig. 22A bis 22C dargestellten Fall ist ein »O« von einer »0« (Null), die dieselbe Höhe besitzt, aber etwas enger ist, zu unterscheiden. Die Lösung ist in Fig. 22C dargestellt. Hin »()«, das über die schraffiert gezeichnete und mit »p« ( --positiv) bezeichnete Schablone gezogen wird,_r ergibt einen hellen Lichtblitz. Andererseits wird bei der Null, obgleich sie mit einem großen Teil des »p«-Bereichs übereinstimmt, entweder der eine oder der andere der beiden negativen, mit »n« bezeichneten, senkrechten Balken abgezogen, und daher ein viel kleineres Ausgangssignal erzeugt.

F" i g. 23 erläutert die besonders schwierige Unterscheidung zwischen >>l« und »I«, die sich nur in einem Querstrich-unterscheiden. Zunächst werden alle übereinstimmenden Teile, wie durch die gcslriehelle iJmrißlinie angedeutet, ausgeschnitten. Anden'iveils wird dem unterscheidenden Ouersliieh iki I ein posilivci Wert gegeben und eine Maike wird zugefügt, derart, daß in der Stellung maximaler Koinzidenz, wie in F i g. 23 C gezeigt, die t ein positives Signal erzeugt, während das I in der gleichen Stellung und auch rechts und links davon, wie in F i g. 23 D dargestellt, ein sehr kleines oder ein Nullsignal ergibt.

Ein anderer schwieriger Fall ist in Fig. 24 dargestellt, bei dem »O« und »Q« unterschieden werden. Fig. 24A zeigt einen Diskriminator, der auf »Q« anspricht, aber nicht auf »O«, da für »O« die obere und die untere Hälfte sich ausgleichen.

F i g. 24 B ist ein Diskriminator, der auf »Q«, aber nicht auf »Q« anspricht, da sich bei dem »Q« die dem Querstrich benachbarten Teile ausgleichen, während sich für »O« eine Ungleichheit ergibt. Die Unterscheidung kann noch schärfer gemacht werden, indem die Seilenflanken der Buchstaben in beiden Mustern ausgelassen werden.

Ein anderer Diskriminator zwischen »O« und »Q« kann hergestellt werden, wenn von der Tatsache Gebrauch gemacht wird, daß »O« zentral symmetrisch ist, während dies bei »Q« nicht zutrifft. Nach der mathematischen Theorie ergibt sich, daß für zentral symmetrische Zeichen der codierte Lichtstrahl und der Zwillingsstrahl exakt symmetrisch sind. Wenn daher identische Detektoren in die Beobachtungsposition des codierten Lichtstrahls und seines Zwillingsstrahls gebracht werden, so ergeben diese für ein unsymmetrisches Zeichen, wie ein >>Q«, eine von Null verschiedene Differenz.

Eine weitere Möglichkeit, Zeichen zu unterscheiden, die nur kleine Differenzen aufweisen, ist in F i g. 25 dargestellt. Eine »2« und ein ^>Z« unterscheiden sich nur wenig, besonders bei bestimmten Schriftarten. Trotzdem stellt die einzige schräge Linie in Fig. 25C mit den Linien gleicher Phase parallel zu ihr einen wirkungsvollen Diskriminator dar, da er einen kräftigen Lichtblitz nur für »Z«, aber nicht für die »2« liefert. Auch in diesem Falle liefert der Vergleich mit dem Zwillingsstrahl ein zusätzliches Unterscheidungsmerkmal, da »Z« zentralsymmetrisch ist, während die »2« dies nicht ist.

F i g. 26 zeigt bevorzugte Standardwerte für die Standardbuchstaben einen Lichtblitz ergeben, dessen Intensität mindestens viermal größer ist als bei einem »neiiiÄ-Signal. Das.bedeutet, daß der maximal übereinstimmende Bereich, der sich durch Subtraktion ■positiver und negativer Bereiche in dem Diskriminator ergibt, für das richtige Zeichen mindestens zweimal so groß sein muß wie für das verworfene Zeichen, da die kohärenten Amplituden quadriert die Lichtintensitäten ergeben. Das kritische Niveau, in weichein die »ja-neine-Schallung umgeschaltet wird, liegt dann etwa bei der Hälfte des Standard-»ja«- Wertes, d. h. zweimal dem Standardwert »nein«. Dies ergibt eine Breite von zwei zu eins außer Standard oiler verdruckte Zeichen. Durch die Benutzung von weiteren Diskriminaloren kann noch 'eine höhere Sicherheit erreicht werden.

Fig. 27 zeigt eine Tabelle von Disl-iiminatoren, die benutzt werden können, um die zehn Zifiein »0 bis 0« zu unterscheiden, und die die oben erwähnte Bedingung erfüllen. Jede Zeile enthält diejenigen Diskriminaloren, welche die links stehende Zilfer erkennen, aber die in tleii Spalten stehenden Zilleiη zurückweisen. Umgekehrt stehen in den Spalten die zurückweisenden Diskiiniinatoien. Die Diagonale enthält die Zillein selbst. F.s im nicht not-

wendig, auch sie als Diskriminatoren zu verwenden, da die anderen derselben Zeile die Sortierung vervollständigen, mit der Ausnahme der »7«, die selbst ein ausreichender Diskriminator gegen alle übrigen ZiiTern bildet.

Einige der Diskriminatoren erscheinen nur einmal in einer Zeile, z. B. 5-6 und 6-5, andere, z. B. 0-5 und 0-6 oder 0-8 und 0-9 sind identisch. Für solche, die zweimal in einer Zeile vorkommen, braucht nur ein Engramm erstellt zu weiden. Werden diese nur einmal gezählt, so erhält man für den Satz von zehn ZiiTern folgende Anzahl von Diskriminatoren:

Ziffer 012 3 456789

Diskriminatoren 2112133134

Diese Diskriminatoren sind noch logisch redundant, da durch eine etwas komplizierte Logik erreicht werden könnte, daß alle diejenigen Diskriminatoren wegfallen, die unterhalb der Hauptdiago-

nalen liegen und die rechts davon nicht auftreten. Der Grund hierfür ist, daß, wenn nur die Diskriminatoren in und über der Diagonalen benutzt werden, diese bereits mit »nein« auf die Frage geantwortet haben, ob eine Ziffer nicht mit einem kleineren Wert verwechselt werden könnte. Daher kann man die Frage auf die Ziffern· beschränken, die größer sind als eine gegebene Ziffer, und diese stehen auf der rechten Seite der Diagonalen. Auf diese Weise können sieben der Diskriminatoren ausgeschieden werden, so daß man eine Mindestzahl von 14 erhält.

Ähnlich beträchtliche Einsparungen können auch bei der Unterscheidung der Buchstaben erreicht werden. Besteht das Problem beispielsweise darin, die großen Buchstaben zu erkennen, so kann man zunächst die Gruppe, die nur horizontale und vertikale Linien enthält, also E, F, I, H, L und T abtrennen, ebenso wie die Gruppe, die' nur schräge gerade Linien enthält, A, K, M, N, V, W, X und Z, so daß

ao nur elf Zeichen für die Gruppe übrig bleiben, die gekrümmte Linien enthält.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309608/191

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur optischen Zeichenerkennung, bei welchem ein zu identifizierendes Zeichen mit gespeicherten, für alle vorkommenden Zeichen charakteristischen Mustern verglichen wird und bei Übereinstimmung eine dem jeweiligen Zeichen entsprechende, maschinenlesbare Anzeige erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein charakteristische Merkmale eines Zeichens enthaltendes Muster (Diskriminator) mit einem ersten Strahlenbündel monochromatischen Lichts bestrahlt wird, daß durch Interferenz des an dem Mustergestreuten Lichts (Objektstrahl) und einem mit dem ersten Strahlenbündel kohärenten, zweiten Strahlenbündel (Bezugsstrahl), das mit Hilfe eines steuerbar. absteckbaren Rasters in punktförmige, entsprechend einem dem Zeichen zugeordneten Code angeordnete Lichtquellen aufgespalten wird, ein Hologramm (Engramm) gebildet wird, daß die Engramme aller Diskriminatoren der vorkommenden Zeichen durch Auswahl von Teilstrahlen des ersten Strahlenbündels in bestimmten Bereichen eines fotografischen Hologrammträgers gespeichert werden, daß sodann der sämtliche Engramme enthaltende Hologrammträger mit an dem an die Stelle des Diskriminators eingebrachten, zu identifizierenden Zeichen gestreuten monochromatischen Kcht bestrahlt wird und daß das bei Übereinstimmung des Zeichens mit einem vorkommenden Zeichen bei der Hologrammrekonstruktion entstehende Bild des codierten Punktmusters des Bezugsstrahls in eine Beobachtungsebene fokussiert und durch eine Abtasteinrichtung ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für ein bestimmtes Zeichen ein oder mehrere Engramme aus jeweils voneinander verschiedenen Diskriminatoren und jeweils in demselben Codemuster angeordneten Bezugsstrahlen in verschiedenen Teilbereichen des fotografischen Hologrammträgers gebildet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Engramme voneinander verschiedener Zeichen, die mit jeweils nach voneinander verschiedenen Codemustern angeordneten Bezugsstrahlen gebildet werden, nebeneinander oder überlagernd in dem fotografischen Hologrammträger aufgezeichnet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Engramme in bestimmten, wählbaren Teilbereichen des fotografischen Hologrammträgers durch die Auswahl einer oder mehrerer, jeweils die Objektebene ausleuchtenden, kohärenten Lichtquellen gesteuert wird, die durch die selektiv abdeckbaren Linsen einer im Strahlengang des ersten Strahlenbündels angeordneten Rasterlinsenplatte gebildet werden.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung der Diskriminatoren der einzelnen Zeichen nicht zur Unterscheidung beitragende Teile von Zeichen durch Abdecken oder durch mittels Halbwellenplatten phasenverschobene Abbildung für die Bildung der jeweiligen Engramme unwirksam gemacht werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Bildung der Engramme dienenden Diskriminatoren nach der Dunkelfeldmethode beleuchtet werden.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine monochromatische Lichtquelle (11 bzw. 72), optische Mittel (12 bzw. 48) zur Teilung des Lichts in zwei Strahlenbündel, eine im Strahlengang des ersten Strahlenbündels angeordnete, erste Rasterlinsenplatte (18 bzw. 52), optische Mittel zur Ausleuchtung eines Fensters (27 bzw. 58) der Objektebene mit von jeder Linse der Rasterlinsenplatte (18 bzw. 52) ausgehender Strahlung, eine im Strahlengang des zweiten Strahlenbündels angeordnete, zweite Rasterlinsenplatte (36 bzw. 60), optische Mittel zur Vereinigung des vom Objekt reflektierten Teils des ersten Strahlenbündels mit dem zweiten Strahlenbündel und Fokussierung der Strahlenbündel auf bestimmte Bereiche einer als Hologrammträger dienenden, fotografischen Platte (32 bzw. 68), wobei zur Bildung der Engramme mittels der in der Objektebene angeordneten Diskriminatoren die Rasterlinsenplatten durch Masken (19 bzw. 70, 37) steuerbar abdeckbar sind, und zur Erkennung eines in der Objektebene angeordneten, zu identifizierenden Zeichens mit Hilfe der aufgenommenen Engramme die Maske (19 bzw. 70) für die erste Rasterlinsenplatte (18 bzw. 52) ganz entfernt ist, die zweite Rasterlinsenplatte (36 bzw. 60) vollständig abgedeckt und in der Beobachtungsebene, auf welche das bei Übereinstimmung eines Zeichens mit einem vorkommenden Zeichen entstehende, ein Punktmuster enthaltende Lichtbündel fokussiert wird, eine Auswerteeinrichtung angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen der im Strahlengang des zweiten Strahlenbündels angeordneten Rasterlinsenplatte (36 bzw. 60) zeilenweise entsprechend der Ziffernstellen eines Codes angeordnet sind und durch eine mit der Rasterlinsenplatte zusammenwirkende Maske (37) jeweils zeilenweise freigebbar sind. ~

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung der am Objekt gestreuten Strahlen nullter Ordnung und Dunkelfeldbeleuchtung der das Objekt bildenden Zeichen' oSer Diskriminatoren vor der als Hologrammträger dienenden, photographischen Platte (32 bzw. 68) eine die Mittelpunktsbereiche der Engramme abdeckende Maske (31 bzw.66) angeordnet ist, die vorzugsweise durch eine in der Brennebene der abbildenden Optik mit sämtlichen punktförmigen Lichtquellen des zur Beleuchtung der Objektebene vorgesehenen Linsenrasters unter Ersetzen des Diskriminators durch einen Spiegel belichtete fotografische Platte gebildet ist.

10. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Streulicht während der Aufnahme der Engramme unmittelbar vor der als Hologrammträger dienenden, fotografischen Platte (32 bzw. 68) eine Maske (29 bzw. 64) angeordnet ist, die in dem durch das Linsenraster (18 bzw. 52) im ersten Strahlenbündel jeweils ausgewählten Be-

reich im Muster der codierten Lichtpunkte des zweiten Linsenrasters (36 bzw. 60) angeordnete, kleine öffnungen aufweist.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beobachtungsebene eine Maske (78) mit einem dem Codierungsmuster entsprechenden Raster aus kleinen, vorzugsweise der dreifachen Linienstärke eines Zeichens entsprechenden öffnungen angeordnet ist.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beobachtungsebene ein mit elektronischen Mitteln abtastbarer Schirm zur Sichtbarmachung der codierten Maskierungspunkte angeordnet ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen codierten Lichtpunkte in der Beobachtungsebene Fotosensoren (80) vorgesehen sind.

14. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem aufleuchtenden Punktmuster in der Beobachtungsebene erzeugten Abtastsignale über logische Erkennungsschaltungen· einer datenverarbeitenden Maschine zuführbar sind.