DE1774807A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren von Mustern bzw. flaechigen Zeichen,wie z.B. Buchstaben,Ziffern od.dgl. - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren von Mustern bzw. flaechigen Zeichen,wie z.B. Buchstaben,Ziffern od.dgl.Info
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Description
Patentanwalt 2 Hamburg 1
DIPL.-ING. O.R. KRETZSGHMiR ' ■ '■ . ' Beim Strohhause
1774RÜ7 National Research Development ι / /tou/
Corporation
Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren von Mustern bzw,
flächigen Zeichen,wie z.B. Buchstaben,Ziffern oder dergleichen» Λ
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren von
Mustern bzw. flächigen Zeichen, wie Z0B,"Buchstaben,Ziffern
od, dgl., insbesondere ein optisches übertragungsverfahren
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens,
Es sind verschiedenartigste optische übertragungsverfahren,
zürn Identifizieren bzw«, Erkennen von Zeichen bekannt. In den
meisten Fällen ist es erforderlich, mit kohärentem Licht zu arbeiten, v/o bei es im allgemeinen notwendig ist, das zu identifizierende
Zeichen--in-transparenter .Form bei hoher optischer
Qualität vorliegen zu haben« Vorzugsweise wird gefordert,daß
das Zeichen transparent und der Hintergrund lichtundurchlässig ist.Diese Anforderungen sind in einer ganzen Reihe praktischer
MlIe nachteilig, vor allem, wenn es sich um das Lesen von in
üblicher Weise gedrucktem oder geschriebenem Text handelt, beispielsweise
von schreibmaschinegeschriebenem oder gedrucktem Text sowie die üblichen Ausgabestreifen von Rechen- oder "_\
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anderen Büromaschinen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein-Verfahren zum Identifizieren
von Mustern bzw. flächigen Zeichen zu schaffen, bei dem kein, ;
kohärentes Licht benötigt wird und bei dem weiterhin das zu ;
identifizierende Muster bzw. fläiaftige ^eichen, nicht in transparenter J?orm vorzuliegen .braucht; außerdem soll eine Vor richtung
zur Durchführung ,dieses Verfahrens:geschaffen.werden.
Biese Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß
durch die folgenden Verfahrenssehritte .gekennzeichnet ,
ist:: Abbildung des Musters bzw. Zeichens mit ,inkohärentem:
Licht,' freibeweglichen Elektronen oder anderen geladenen i'eilchen
in Schattenrissen wenigstens·, eines 4astea?s aus. für d^e■·■■■,
abbildenden- Strahlen undurchlässigen Linien mit.durchlässigen
Zwischenräumen zwischen den Linien auf' eine. Mehrzahl- von entsprechend ■·-. angeordneten PhotoyElektrone'n-,oder sonstigen für
die abbildenden Strahlenempfindlichen Detektoren zur:J&\zeu*-. .;
™ gung einer Mehrzahl elektrischer Sign&le.i· die entsprechende. -;
verschiedene Courier - Goeffizienten einer oder mehrerer räumlicher Pre^uenzkomponenten des:^:,Must^s·;l>zwv Zeichens darstellen, sowie Vergleich; der Mehrzahl-der: Signale^ i|i-- β|η,β.^;:;£·;
Logikachalt einrichtung- zum .iJrzeugeh eines die, ^den-titäir «^ag^r:-;
abgebildeten Musters bzw, Zeichens "anzeigeiiSen.-.laiBgaiigss-ig.-r. .-u::
Eine" Vorrichtung ^gemäß;-der ;Erf±rtdling
Mustern bzw. Zeichen zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch
10 9 8 4 8/04 20- ■ ; x- n '"': - ' BAD ORIGINAL
eine Einrichtung zum Abbilden des Musters bzw. Zeichens mit
inkohärentem Licht, freibeweglichen Elektronen oder anderen geladenen Teilchen, ein Easter von für die abbildenden Strahlenundurchlässigen
Linien und durchlässigen Zwischenräumen zwischen den Linien, eine Einrichtung zum Projizieren der Abbildung
des Musters auf die eine Seite des Hasters, eine Mehrzahl von Photo-, Elektronen- oder sonstigen für die abbildenden
Strahlenempfindlichen Detektoren, die bezüglich des Rasters
so angeordnet sind, daß sie mit durch die Zwischenräume des g
Rasters hindurchtretendem Licht, Elektronen oder anderen geladenen Teilchen beaufschlagt werden, wobei die Anordnung der
Detektoren weiterhin so gewählt ist, daß die Ausgangssignale der Detektoren entsprechende unterschiedliche Fourier - Koeffizienten
einer oder mehrerer räumlichen Frequenzkomponenten
des Musters bzw. "eichens darstellen, sowie durch eine mit den Ausgängen der Detektoren verbundene Logiksclialteinrichtung,
welche die Ausgangssignale der Detektoren aufnimmt und vergleicht und hierbei ein die Identität des abgebildeten Musters
bzw. Zeichens anzeigendes Ausgangssignal erzeugt· "
Bei einem derartigen Verfahren bzw.in einer derartigen Torrichtung
wirft die von der Abbildung bzw, dem Muster ausgehende
Licht- "bzw. Teilchenstrahlung geladener Teilchen normalerweise
einen unscharfen Schatten des Rasters auf einen Schirm, der in der Ebene einer oder mehrerer der Detektoren
angeordnet ist· Wenn jedoch eine yorbestimmte räumliche ixequenzkomponente
des Musters bzw» Zeichens mit einem Raster
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von bestimmten Abmessungen der Zwischenräume zwischen den Linien bei einem bestimmten Abstand zwischen dem Easter und
dem Schirm zusammenwirkt, kommt es zu einem scharfen Schattenbild und damit zu einem vergrößerten Ausgangssignal am je- weiligen
Detektor. Wenn, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders zu bevorzugen ist, eine relative Abtastbewegung
zwischen der Abbildung des Musters bzw. Zeichens und dem Raster und/oder den für die abbildenden Strahlenempfindlichen
Detektoren stattfindet, dann erhät man ein sich veränderndes oder ein Wechselstromausgangssignal an jedem der Detektoren,
wobei die Spitzenamplituden zu verschiedenen Augenblikken während eines jeden Abtastzyklus erscheinen.
Um Signale zu erhalten, die sich auf eine Anzahl von verschiedenen
räumlichen Frequenzen beziehen, kann eine entsprechende Anzahl von Rastern und Detektoren vorgesehen werden, wobei
geeignete Haster und/oder geeignete Abstände zwischen dem jeweiligen Easter und dem Detektor eingestellt werden. Diese
räumlichen Frequenzen können so ausgewählt sein, daß sie in den verschiedensten Richtungen verlaufen, die durch die Ausrichtung
der Linien des -^asters relativ zur Abbildung des Musters bzw. Zeichens bestimmt sind.
Besonders vorteilhaft ist es, eine kreisföraige Abtastbewegung
anzuwenden. Bei Verwendung von Lichtstrahlen kann dies duroh mechanische Vorrichtungen,wie z.B. durch einen rotierenden
Spiegel oder Prisma erreicht werden, aber es lassen sich auch andere Abtastbewegungen bzw, -wege oder -muster anwenden,
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Anstelle einer mechanischen Abtastvorrichtung kann auch vorzugsweise
eine elektro-optische Einrichtung "benutzt werden , wie Z9B0 Bildwandlerröhren oder BildverstärkerÖhren, insbesondere
um die Schnelligkeit des Abtast-Zyklus und damit die Identifizierungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger in den Mg. 1
bis 17 der "eichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläuterte Diese Ausführungsbeispiele beziehen "
sich vor allem auf die Anwendung der Erfindung zum Identifizieren von gedruckten Zahlen aus dem Dezimalbereich von
0 bis 9. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sondern läßt sich vielmehr unter den gegebenen lichtlinien
im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung sowie des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise mit Erfolg
verwirklichen. Es zeigen:
Pig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer einfachen
erfindungsgemäßen Yorrichtung, mit der das Verfahren nach der Erfindung durchführbar ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die in vereinfachter Weise das Grundprinzip der Schattenbildung und des kritischen Abstandes
zwischen der Muster- bzw. Zeichenabbildung, dem Kaster
und der JOurier-Transformationsebene veranschaulicht j
BAD
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Fig. 3 eine schematische vertikale Querschnittsansicht der in
Fig. 2 dargestellten Elemente;
Figo 4 eine Ansicht einer von verschiedenen Rasterformen , vereinfacht und zum praktischen Gebrauch in der in Fig. 1 dargestellten
Anordnung geeignet;
Fig. 5 eine andere, allgemeinere Rasterform, mit der eine erheblich
größere Anzahl von Fourier-Eoeffizienten erreicht wird;
Figo 6 ein Schaltbild, im wesentlichen als Blockschaltbild dargestellt, zur Erläuterung der mit den Detektoren verbundenen
Signalverarbeitungsvorrichtungen;
Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel der Logikschalteinrichtung verdeutlicht, die eine
Anzahl von Identifizierungs-Ausgangssignalen von drei Detektoren erzeugt und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Phasen-Referenzsignals
relativ zum Ausgang eines Detektors gemäß den Figo1 bis 6 aufweist;
Fig. 8 und 9 genauere Schaltbilder besonders bevorzugter Komponenten
des in Fig. 6 dargestellten Blockschaltbildes;
Fig. 10 eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines modifizierten
optischen Systems;
Fig. 11,ein anderes besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Torrichtung mit einer Bildröhre mit
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BADORiGiNAi.
Elektronenoptik zum Drehen des Muster- bzw. Zeichenbildes mit
hoher Geschwindigkeit;
Fig. 12 eine weitere Anordnung zur Anwendung hoher Abtastgeschwindigkeit
en mit einer Bildröhre mit Elektronenoptik in Verbindung mit einer Photo-Detektoranordnung;
Pig. 13 eine Anordnung gemäß Pig. 12, die jedoch in soweit
abgewandelt ist, als hierin Elektronen-Detektoren verwendet M werden;
Pig. 14 und 15 teilweise schematische Blockschaltbilder zur
Erläuterung verschiedener Abwandlungen der beispielsweise in
den Pig. 6 und 7 dargestellten Logikschaltkreise;
Fig. 16 ein Blockschaltbild einer anderen, für die Erzeugung
eines Phasen-Referenzsignals geeigneten Anordnung und
Pig« 17 eine schematische Ansicht eines weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, mit dem es
möglich ist, die Abtastbewegung ohne Relativbewegung zwischen verschiedenen teilen des Systems zu simulieren.
In der Pig· 1 sind die wesentlichsten Teile einer einfachen,
mit inkohärentem Licht arbeitenden erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. DaB Muster, das mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung identifiziert werden soll und das im vorliegenden Fall aus einem Zeichen, beispielsweise einer Dezimalzahl des
109845/0420 bad
Zahlenbereiches von O bis 9 besteht, wird in Form eines reellen
Bildes 10 auf eindP lichtdurchlässigen Schirm 11 oder
dgl, erzeugt. Das ortsfeste Linsensystem 12 entwirft ein im Unendlichen liegendes virtuelles Bild des ^eichene* Dieses-Linsensystem
12 ist so angeordnet, daß dessen Brennebene mit der Ebene des Schirmes 11 übereinstimmt. Das von dem Linsensystem
12 ausgehende, das virtuelle Bild des Zeichens entwerfende Strahlenbündel inkohärenten Lichts wird durch einen
£ vorzugsweise kreisförmigen, ebenen Spiegel 13 auf die eine Seite eines -"-asters 14 reflektiert. Das Kaster 14 besteht aus
in vorbestimmter Weise angeordneten lichtundurdhlässigen Linien, die durch transparente Zwischenräume getrennt sind«
Durch diese transparenten Zwischenräume gelangt ein Teil des Lichtstrahlenbündels auf einen ersten Photodetektor 15·
Der Spiegel 13 ist auf der Welle eines geeigneten, beispielsweise elektrischen Motors 16 befestigt, und zwar so, daß die
Achse der Welle nicht genau senkrecht zur Spiegelebene ver-™
läuft, sondern unter einem geringen Winkel von wenigen Graden:,
gegen diese senkrechte Lage geneigt ist, wodutsch %as Bild des
Zeichens um einen kreisförmigen Abtastweg auf dem Raster H
gedreht wird, so daß dem im Spiegel erkennbaren virtuellen Bild des Zeichens eine Schwankung bzw, Vibration aufgeprägt
wird.
Anhand der Pig. 2 und 3 läßt sich erkennen, auf welche Weise ein scharfer Schatten des Rasters G- in einer Ebene FP ereeugt
wird, die in einem kritischen Abstand von dem Raster angeordnet
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Q _
ist* Dieser Schatten entsteht durch das Zusammenwirken des
inkohärenten lichts, welches von den horizontalen Stegen LH
des Buchstabens E ausgeht bzw. diesen entspricht, und durch
die ebenfalls horizontal verlaufenden transparenten Zwischenräume S des Hasters hindurchgeht. Bei einem vorgegebenen- Abstand
zwischen der von dem auftreffenden licht erzeugten Abbildung IR und dem Raster G sowie zwischen dem Raster G
und der Ebene FP ergibt sich dann ein scharfer Schattenriß,
wenn sich das Objekt der Abbildung räumlich unter einer vor- : g
bestimmten Frequenz bewegt bzw. mit einer derartigen !Frequenz
beaufschlagt ist. Wie sich ohne weiteres aus den Fig. 2 und
erkennen läßt, können die betreffenden Frequenzen durch Verändern des Schattenabstandes oder durch Abwandlung der Abstandsabmessungen
des Hasters verändert werden, während die Orientierung der zu untersuchenden Teile durch Veränderung
des Easterwinkels variiert werden kann*
Der in Fig. 1 dargestellte Photodetektor 15 ist in einer Ebene angeordnet, die auf der dem auftreffenden lichtstrahl "
abgewandten Seite des Rasters 14 liegt, so daß bei der zur Identifizierung ausgewählten räumlichen Frequenz ein höchstmöglicher
Kontrast im Schatten erreicht wird, während das Raster 14 innerhalb seiner iJbene drehbar ausgebildet ist,
damit der Winkel G)ker Hasterlinien in eine beliebige gewünschte
Orientierung relativ zu dem Bild des zu identifizierenden Zeichens eingestellt werden kann.
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Am Ausgang des Photodetektors 15 erhält man während jeder
Umdrehung oder jedes Abtastzyklus des Spiegels 13 ein zeitlich variierendes Frequenz signal, das für eine einzelne, räum^·
liehe Frequenzkomponente der Fourier-Transformation des zu r
identifizierenden Zeichens charakteristisch ist, die durch den Abstand der Rasterlinien sowie die Entfernung zwischen
dem Raster und dem Photodetektor bestimmt ist. Wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert wurde, kann
^ die jeweils wirksame räumliche Frequenz dadurch geändert werden, daß Raster mit verschiedenen Linienabständen verwendet
werden und/oder die Entfernung zwischen Raster und Detektor
verändert wird. Wie weiter unten noch näher erläutert werden wird, ist eine Vielzahl von verschiedenen räumlichen
Frequenzsignalen erforderlich, um irgendein Zeichen aus einer Mehrzahl verschiedener Zeichen heraus zu identifizieren. Eine
solche Vielzahl von Signalen kann dadurch erhalten werden , daß man eine Anzahl von getrennten Photodetektoren 15 vorsieht,
die in unterschiedlichen Abständen von dem Raster an-
w geordnet werden, wie beispielsweise die beiden Photodetektoren
15x und 15y in Fig. 1.
Um ein Phasen#-Referenzsignal zu erzeugen, ist eine punktförmige
lichtquelle 17 bzw, eine Lichtquelle mit geringen Abmessungen der Strahlungsfläche in der Brennebene des Linsensystems 12 angeordnet. Diese Lichtquelle richtet einen zusätzlichen
Lichtstrahl von nicht kohärentem Licht durch das Linsensystem 12 auf den rotierenden Spiegel 13 und von hier
aus durch das Raster 14 auf einen zweiten Phot©detektor 18,
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der in der gleichen Ebene wie der Photodetektor 15 angeordnet ist. Der Ausgang dieses Photodetektors 18 ist, entsprechend
der aufgeprägten kreisförmigen Abtastbewegung ein sich in
seiner Amplitude veränderndes Signal, das den Abtastzyklus
darstellt· Der Lichtstrahl vom Muster bzw. ^eichen und der
Referenzstrahl müssen voneinander getrennt gehalten werden.
Um dieses sicher-zustellen, können die Strahlen so polarisiert sein, daß die Polarisation sebene des einen Strahles
senkrecht zu der des anderen Strahles verläuft. Dies wird durch
Einschieben geeigneter Polarisationsfilter 19a,19b und
20a sowie 20b erreicht, die nur für Licht entsprechender Polarisationsrichtung
durchlässig sind, was durch die Doppelpfeile auf den Filtern angedeutet ist«
Eine andere Möglichkeit, um die beiden unterschiedlichen
Signale voneinander getrennt zu halten, besteht darin, geeignete
Farbfilter zu verwenden» Als solche Farbfilter 19a und 19b
kommen beispielsweise Ilford Quecksilber-Gelbfilter Nr»808
in Frage, die für Licht durchlässig sind, dessen Wellenlänge f
von 5800 1 bis ins Infrarot reicht» Für derartiges Lieht
sind die meisten Photodetektoren besonders empfindlich. Als Filter 20a und 20b können dann Ilford Quecksilber-Grünfilter
Nr. 807 zusammen mit wärmeabsorbierendem Glas verwendet werden»
Die Lichtquelle 17 wird in diesem Fall von einem stabilisierten Quecksilberbogen gebildet.
Das einfache, in Fig. 1 dargestellte Raster 14 erfordert eine Verdrehung des das Raster tragenden Körpers, damit verschiedene
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Winkel Θ zur Verfügung stehen} außerdem ist es erforderlich, die Photodetektoren in verschiedenen Abständen von dem Raster
anzuordnen, um bei verschiedenen räumlichen Frequenzen arbeiten
zu können. Alternativ hierzu ist es möglich, ein zusammengesetztes Raster zu verwenden, das eine Anzahl getrennter Bereiche
aufweist, deren jeweilige Streifen bzw. Linien verschiedene Abstände besitzen und unter verschiedenen Winkeln verlaufen*
Din einfaches Raster dieser Form ist in der Fig. 4 dargestellt. Hier sind vier Sektoren bzw, Bereiche 14a, 14b, 14c
und 14d vorgesehen, wobei die Bereiche 14a, 1413* und 14b progressiv
abnehmende Abstände zwischen den Rändeln der undurchlässigen Linien haben und im einen Fall (14a) die Zwischenbereiche
zwischen den undurchlässigen Linien horizontal, im anderen Fall (14b) vertikal und im dritten Fall (14c) unter
einem Neigungswinkel gegen die Horizontale verlaufen. Der vierte Bereich 14d, der eine Fortsetzung des dritten Bereiches
14c ist, wird in Verbindung mit dem senkrecht zum Licht von der Abbildung polarisierten Referenz-Lichtstrahl ( Fig. 1 )
verwendet, der zur Phasenreferenz dient.
Eine andere brauchbare Abwandlung des Rasters" stellt die
allgemein bekannte Zonenplatte dar,bei der irgendein schmaler Flächenbereich als lineares Rastersystem angesehen werden
kann, dessen räumliche Frequenz proportional dem Abstand vom Zentrum ist und dessen Orientierung senkrecht zum Radius verläuft«
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein zusammengesetzter Aufbau diskreter Rasterbereiche verwendet, wie in
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. Fig. 5 dargestellt.
Wenn derartige zusammengesetzte Haster verwendet werden, dann können die verschiedenen Detektoren in einer einzigen Ebene
hinter dem Raster angeordnet werden*. uez« in Positionen,die
in Übereinstimmung mit der zweidimensionalen lourier-Transformation
der Intensitätsverteilungen der der zu identifizierenden Zeichenserie angehörenden Zeichen sind, Es wurde gefunden,
daß die Zeichen O, 1, 2, ... 9 der Gill Sans Titling-Type bei fj
Verwendung von nur drei lOurier-Koeffizienten , gemessen bei'
sieben Ataplitudenhöhen (drei binäre Bits) , wohei nur eine
davon phasenmäßig bestimmt wurde, voneinander unterschieden werden konnten. Diese letztgenannte Zeichentype ist eine von
denjenigen, bei denen die Zahlen 6 und 9 genaue Umkehrungen voneinander sind und daher nur durch ein Phasensignal unterscheidbar
sind.
Selbstverständlich kann es bei anderen ^eichentypen, sowohl λ
von Zahlen wie auch von Buchstaben erforderlich sein, mehr und unterschiedliche Fourier-Koeffizienten zu messen, was von
den !ypencharakteristiken abhängt. Im allgemeinen erfordert
das Yerfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein
Minimum von primär aufzunehmenden Informationen, d.h. es liegt ein relativ niedriger Bedundanzwert vor und eine relative
TJnempfindllchkeit gegenüber Variationen der Typenflache* Dies
folgt vor allem aus der 'JatsaoJat»daM feine Einzelheiten, wie
z,Bf Haar- bzw» Querstriche in den höheren Irequenzthermen
der Transformation erscheinen und daher ohne wesentlichen
109I4S/JH2Q
Verlust der Auflösungsfähigkeit dadurch eleminiert werden
können, daß das die hohen Frequenzen enthaltende ]Mde des
räumlichen Frequenzbereichs willkürlich abgeschnitten wird.
Die Pig. 6 veranschaulicht hauptsächlich in Form eines Blockschaltbildes
den elektronischen Schaltkreis, der zur Ableitung eines binären digitalen Signals, erforderlich ist, das
die Amplitude des kontrastsignals von irgendeinem der Detek-
ψ toren, z.B. dem Detektor 15 darstellt. Weiterhin dient dieser
Schaltkreis zum Ableiten des Phasenreferenzsignals. Das Amplitudensignal kommt beispielsweise vom Detektor 15(Figei) ,
wird über einen Eingang 21 auf einen Vorverstärker 22 gegeben, dessen Ausgang nach weiterer Verstärkung in dem Verstärker 23
mittels des Gleichrichters 23a gleichgerichtet und auf die
Enden eines Spannungsteilers 24 gegeben wird. Dieser Spannungsteiler
weist sieben in geeignetem Abstand voneinander befindliehe Abgriffe a, b, c..«g auf. Jeder dieser Abgriffe ist
mit einem spannungsempfindlichen Trigger 25 mit üwei stabilen
Zuständen, beispielsweise einem Schmitt-Trigger verbunden.
Diese Trigger sind so eingestellt, daß sie in Tätigkeit gesetzte werden, wenn die Amplitude des Kontrastsignals an den Eingängen
einen vorbestimmten Wert überschreitet und daß sie zurückgestellt werden, wenn dieser Wert unterschritten wird-·
Die .entsprechenden Ausgänge der Trigger 25 sind, ,mit
IiQgikaehalteinricht'ung verbunden, die Ver^ög
26, 27 und 28, Verzögerungsschalteinrichtungen 30, 31, 32 und 33 sowie ODi)R- bzw. Zwischen-
1818 45/942P
34 und 35 aufweisto Diese Schalteinrichtung ist so ausgebildet,
daß drei digitale Ausgänge f1 (22), £2 (21) und
f3 (2°) vorhanden sind, die zusammen die Amplitudenhöhe in
sieben gleichen Schritten in üblicher Weise signalisieren.
Das Phasensignal O wird dadurch erhalten, daß der Ausgang
des zusätzlichen Detektors 18 (Figo 1) auf den Eingang 36
eines zweiten Vorverstärkers 37 gegeben wird. Der Ausgang von diesem Vorverstärker wird mittels eines Frequenzbeschneidungs-Kreises
38 in Hechteckwellen umgeformt« In gleicher Weise wird auch der Ausgang des Vorverstärkers 22 mittels
eines Frequenzbesehneidungs-Kreises 39 in Rechteckwellen umgeformt,
um das Phasensignal unabhängig von Amplitudenveränderungen zu machen· Die beiden Ausgänge der Frequenzbeschneidungs-Kreise
38 und 39 werden auf einen homodynen Wellen-Mischkreis 4o gegeben, der so arbeitet, dass ein
binäres Ausgangssignal zur Verfügung steht, dessen Wert O
anzeigt, daß das Kontrast- und das Referenzsignal sich nicht in gleicher Phase befinden, und dessen Wert 1 bedeutet, daß
diese Signale in Phase sinde "I
In Fig. 8 ist eine praktische Ausführungsform des Vorverstärkers
22, des Verstärkers 23 und des Gleichrichters 23a dargestellt. Die Transistoren TR1 und TR2 sowie die zugehörigen
elektronischen Komponenten bilden den Vorverstärker 22,
während die Transistoren TR3 und TE4 zusammen mit den zugehörigen
elektronischen Komponenten den Hauptverstärker 23
1Ü98-45/(K2"ü
bilden. Der Brücken-Gleichrichterkreis BR stellt den Gleichrichter
23a dar, dessen Ausgangsgröße über die Anschlüsse 60 und 61 an die Enden des in Pig, 6 dargestellten Potentiometerkreises
24 angelegt wird. Der Ausgang P des Kollektors des Transistors TR3 ist mit dem Eingang 62 der Phasensignal-Anordnung
nach Fig« 9 verbunden. In dieser Phasensignal-Anordnung
bilden die Transistoren TR5 und TR6 Emitterfolger bzw,
entsprechende Ausgangsstufen, die zu der Abschneidestufe 39
^ · führen, welche gegensätzlich gepolte und vorgespannte Gleioh.-richter
D1 und D2 umfaßt. Der Ausgang der Abschneidestufe
bildet den Eingang eines homodynen Mischkreises 40 mit Transistoren
TR7 und TR8 « Der Referenzeingang 36 von dem Photodetektor
18 (Pig. 1) wird über den Transistor TR9 und eine zweite Abschneidestufe 38 , welche die' umgekehrt polarisierten
und vorgespannten Dioden D3 und D4 enthält, auf die entgegengesetzten Seiten des Mischkreises 40 gegeben. Am Ausgang des
Mischkreises steht nach Gleichrichtung durch die Dioden D5
und D6 das erforderliche, die jeweilige Phase anzeigende
w analoge Gleichspannungssignal zur Verfügung, u.z. am Anschluß
64. ". ;v.
Pig. 7 zeigt ein schematisches Blockschlatbild, das verdeutlicht, in welcher Weise die drei 3-bit!binären Kontrastsignale
f1A... f^A, f1B··· f3j3 und £1q... f30 die mittels des in Fig«6
dargestellten Schaltkreises aufgrund geeigneter unterschiedlicher räumlicher Frequenzkomponenten eines Zeichens und eines
einzelnen Phasensignals gebildet worden sind, zum Identifizieren des jeweils untersuchten Zeichens aus dem Dezimal-
1 09845/0420
ßAD
zahl ent) er ei oh 1,2.... 9,0 verwendet werden. Die zehn ülingangs-.
signale werden, entweder direkt oder in inverser Form über geeignete logische Schaltelemente einer Inverter-Verζögerungssehalteinrichtung
70 und einer Verzögerungsschalteinrichtung 71 auf die Eingänge von zehn getrennten UND-Gattern 41, 42,
45 .ββ50 gegeben, deren Ausgänge, sofern diese aktiv sind,
Identifizierungs-Signale N1, F2, N3... NO geben. Die jeweiligen
im Einzelfall auftretenden Signalkombinationen, durch welche sich das Identifizierungs-Signal ergibt, sind, wie
ohne weiteres einzusehen, unterschiedlich, u.z, in überein- ™
Stimmung mit den jeweiligen im Einzelfall auftretenden
Charakteristiken der räumlichen Frequenz und des Phasensignals der betreffenden Zahl.
In vielen Fällen ist es nicht erforderlich, jeden vorhandenen
Eingang oder dessen Umkehrung mit jedem der Ausgangsgatter 41 ··* 50 zu verbinden. Vielmehr kann es ausreichend sein,
nur diejenigen Verbindungen zwischen einem, einem bestimmten Zeichen zugeordneten Ausgangs-UND-Gatter und denjenigen De- |
tektoren herzustellen, die dazu dienen, dieses Zeichen von allen anderen Zeichen zu unterscheiden. Wenn daher beispielsweise
(Fig. 7) das Zeichen N1 von allen anderen zu identifizierenden Zeichen durch die Detektoren A und 0 unterschieden
wird, dann brauchen die Verbindungen f 1A,f2A, fi>A, f 10, f20
und f JC nur von diesen Detektoren mit dem UIiD-Gatter 41 hergestellt
zu werden. Das Signal Q des Phasendetektors ist nur
dann erforderlich, wenn die Zeichen "6 "und "9" von--oinander
109845/0420
unterschieden werden sollen, sofern sich diese Zeichen auseinander durch Umkehrung ergeben. Daher —ist eine Verbindung '
vom Phasendetektor nur zu den UND-Gattern 46 und 49 erforderlich, welche die entsprechenden Ausgänge N6,N9 aufweisen·. ■
Es wurde gefunden, daß bestimmte Detektoren bei der Analyse
bestimmter Zeichen insofern instabile Signale erzeugen, als diese Signale zwischen zwei Niveaus oszillieren. In diesen
Fällen ist es, vorausgesetzt daß durch Verwendung genügender
Detektorstellen ein Entstehen identischer Signale für zwei
verschiedene Zeichen mit Sicherheit vermieden wird, erforderlich, sicherzustellen, daß beide unstabile Niveaus auf
das richtige Ausgangs-UND-Gatter einwirken. Wenn daher (Fig.14)
ein bestimmter Detektor ein Ausgangssignal erzeugt, das zwischen den Niveaus 1(0.0.1) und 2(0.1.0) oszilliert, dann
wird zweckmäßigerweise eine Anordnung benutzt, die UND-Gatter 80 und 81 umfaßt, deren Ausgänge mit einem ODER-Gatter 83
verbunden sind; dadurch wird erreicht, daß das Ausgangs— * UND-Gatter 84 bei jedem Niveau in passender Weise betätigt
wird.
Die gleiche Technik kann angewandt werden, um einer Variation
des Typenbildes Rechnung zu tragen. Hierbei ist jedoch ein gewisser Grad von Redundanz erforderlich.
Bei einer alternativen Anordnung zum gleichen Zweck kann auch ein "Ungleich -kreis"verwendet werden, wie bei 85 in
10 9845/OA20
Fig. 15 dargestellt. Derartige Anordnungen können in einfacher Weise soweit ausgedehnt bzw. vervollständigt werden,
daß alle möglichen Zwei-Niveau-Oszillationen, die auftreten können, erfaßt werden. Die Instabilität kann in einigen
Fällen weiterhin dadurch reduziert werden, die Schaltniveaus
der Trigger 25 (Fig. 6) individuell eingestellt werden. Bei einer weiteren abgewandelten Ausführung wird die Anzahl der
Amplituden-Niveaus jedes Detektors auf zwei reduziert, deh.
binäres "ein" oder "aus", u.Z. durch Erhöhung der Anzahl der
untersuchten Fourier-Koeffizienten, ■"
Das zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung einfach gehaltene Ausführungsbeispiel kann in vielfältiger Weise abgewandelt
und ergänzt werden. Es wurde beispielsweise gefunden, daß das von jedem Detektor erzeugte Signal durch ein unmittelbar
vor dem Detektor vorgesehenes Gritter oder Raster verbessert werden kann, dessen Form und Orientierung gleich dem Raster
14 ist, welches den Schatten wirft. Derartige zusätzliche
Gitter 75 sind in Fig. 1 vor den detektoren 15» 15x» 15y und i
18 vorgesehen. Weil diese zusätzlichen Gitter die gleiche Orientierung haben müssen, wie das den Schatten werfende Raster,
ist deren Anwendung dann besonders zu bevorzugen, wenn ein zusammengesetztes, nicht verdrehbaree Raster zur Erzeugung
des Schattens vorgesehen ist, wie in Fig. 4 oder 5 dargestellt» Die Detektor-Gitter sind dann in Übereinstimmung mit der
Form und Orientierung des dem jeweiligen Detektor zugeordneten Rasterbereiches ausgebildet bzw. angeordnet. Die "Verbesserung,
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die durch derartige zusätzliche Gitter erreicht wird, machtsich
besonders dann "bemerkbar, wenn die empfindlichen Emp- . fangsbereiche der entsprechenden Detektoren verhältnismäßig
groß und nicht punktförmig sind«
In Pig. 10 ist ein abgewandeltes optisches System dargestellt, bei dem das zu erkennende Objekt, das Muster oder das Zeichen
90 im Brennpunkt eines Linsensystems 91 angeordnet ist. Die ^ Lichtstrahlen, die hiervon ausgehen, verlaufen durch das
Raster oder die Zonenplatte 92 in nächster Nähe des Linsensystems 91. Hierdurch entstehen räumliche !Frequenzen der
lOurier-Transformation in der Ebene I1R.- Die Abbildung in der
Ebene wird durch ein weiteres Linsensystem 93 vergrößert und in die Detektorebene DP geworfen»
Bei dem zuletzt beschriebenen System kann ein kleiner rotierender Spiegel 94 angewandt werden,der, .gleich dem rotierenden
Spiegel 13 der lig. 1 ist; dieser Spiegel ist !^,Brennpunkt
* des Linsensystems 93 anzuordnen. Es entstehen keine wesentlichen
Verluste, weil die Schattenebene bereits vor dem rotierenden Spiegel erzeugt wird» pio Gesamtheit der optischem
Bauteile kann von kleiner Abmessung sein, wobei dsr Begre'h—
zungsfaktor bedingt ist duroh die BeuguÄg bzw* Diffraktion
an den Rastern für die h'o&iiß-fen Ire^uehisen» Außerdem isi die
körperliche Abmessung der ;ii| der !belie Di1 angf ordne ten Betelttoren
nicht mehr kritisch,; da das Bild uer ^r&^iif;ormationsebene
durch das Linsensystem 93 ohne Liohtv^rluste in angemessener Weise vergrößert werden kann. ;
10984S/Ö420 -
Ein weiteres Hilfsmittel zur Identifizierung ist der soge-•
nannte "O-Frequenz-Koeffizient"» Dieser 0-Freq.uenz-Koeffi-*
zient, der dem Nullpunkt der Iransformationsebene entspricht, ist der Fläche des zu erkennenden Musters bzw. Zeichens
proportional und kann mittels eines Photodetektors oder eines anderen empfindlichen Detektors bestimmt werden, der
direkt auf das Muster bzw». Zeichen gerichtet ist. Ein derartiger Detektor ist in Fig. 1 mit 95 bezeichnet und zwischen
dem zu identifizierenden Zeichen und dem Irichtcolli- *
mator angeordnet. Alternativ hierzu ist es auch möglich ,
diesen Detektor in Kontakt mit einem freieit Bereich des
Rasters 14 so vorzusehen, daß keine Relativbewegung zwischen dem Schatten und dem Detektor auftritt. Sofern ein Strahl
zur erzeugung eines Phasenreferenzsignals dient, darf dieser
Strahl in dem für dieBestimmung des O-Frequenz-Koeffizienten
vorgesehenen Detektors kein Signal erzeugen. Um dies zu gewährleisten
ist es bei Anwendung von Lichtstrahlen zweckmäßig, entsprechende Polarisationsanordnungen oder Farbfilter
vorzusehen«, ™
Selbstverständlich stehen zur Messung eines bestimmten Fourier-Koeffizienten außer der vorgeschriebenen aucn eine
ganze Anzahl anderer Möglichkeiten zur Verfügung. Beispielsweise erfolgt dies bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
bei dem die von dem zu erkennenden Muster bzw. Zeichen einerseits
und die von der Heferenzlientquelle kommenden Strahlen
andererseits hinsichtlich ihrer Wirkung zum Beispiel durch
109845/0420
Polarisation oder Farbfilter in der -vorgeschriebenen Weise
getrennt gehalten werden, dadurch, daß der zur Phasenreferenz dienende Strahl auf zwei getrennte Detektoren, beispielsweise
Photodetektoren einwirkt, die so hinter dem zugehörigen schattenwerfenden Raster angeordnet sind, daß die entsprechenden
Ausgangssignale dieser Detektoren um 90° in ihrer Phase gegeneinander verschoben sind» Das kann in einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel dadurch erreicht werden, daß der eine detektor relativ zu dem anderen Detektor seitlich um
eine Strecke versetzt ist, die einem Viertel des Wiederholungsabstandes des Schattens entspricht· Die Signale von
derartig getrennten Detektoren können dann als Kosinus- und Sinus-Referenzsignale angesehen werden. Diese Signale lassen
sich anschließend auf eine der nachstehend beschriebenen zwei Arten mit dem vom Muster bzw« Zeichen herrührenden Signal
kombinieren ;
Eine Kombinationsart umfaßt das Teilen und Be- bzw. Abschneiden
(clipping) des von dem Muster bzw. Zeichen herrührenden Signals, gefolgt von der Kombination des einen Halbsignals
mit einem be- bzw. abgeschnittenen (geclipptem) Kosinus-Referenzsignal und des anderen Halbsignals mit einem be- bzw.
abgeschnittenen (geclipptem) Sinus-Referenzsignal. Diese Kombination kann in einem phasenempfindlichem oder homodynem
System erfolgen, so daß man zwei Spannungen erhält, die in einer definierten Sequenz wechseln und den entsprechenden
Kosinus und Sinus des Phasenwinkels des Fourier-Koeffizienten
109845/0420
darstellen. Dieses System ist unabhängig von der Amplitude des Fourier-Koeffizienten vorausgesetzt,daß diese Amplitude
nicht zu niedrig ist.
Bei der zweiten Kombinationsweise wird ein Be- bzw. Abschneiden (clipping) eines oder mehrerer Signale vermieden* Statt
dessen wird das von dem Muster bzw. Zeichen herrührende Signal in zwei Hälften geteilt, die dann mit dem entsprechenden
Kosinus- und Sinus-Referenzsignal kombiniert werden. Bei Λ
diesem System hängen die gewonnenen Spannungen sowohl von der Amplitude als auch von der Phase des Fourier-Koeffizienten
ab,die in einer einfachen Beziehung zum Real- und Imaginärteil
des Koeffizienten stehen.
Anstelle der oben beschriebenen rotierenden Abtastbewegung
kann eine lineare Wobbel- oder Abtastbewegung angewandt werden. Bei Zugrundelegung der in Pig. 1 dargestellten Anordnung
wird eine derartige lineare Bewegung dadurch erreicht, daß entweder der Spiegel 13 oder das Raster 14 oder die verschiedenen
Photodetektoren 15,18, ... auf einer elektromagnetisch in Schwingung versetzten Stimmgabel angeordnet werden.
Um mit hoher Geschwindigkeit arbeiten zu können, beispielsweise
mit einer Ablesegeschwindigkeit von 100 bis 10 000 Zeichen pro Sekunde# sind mechanische Systeme, wie z, B. der
vorgenannte rotierende oder vibrierende Spiegel unpraktisch bzw. schlecht geeignet. Es empfiehlt sich daher, diese 2?eile
durch ein elektronenoptisches System ,etwa eine Katoden-
1098 45/0420
strahlröhre oder eine Bildwandlerröhre konventioneller oder,
spezieller Bauart zu ersetzen.
Hierbei wird die aus inkohärentem Licht bestehende, auf das Raster, beispielsweise das Easter 14 in Pig. 1 gerichtete
Muster- bzw. Zeichenabbildung durch ein sichtbares, auf dem Schirm einer Katodenstrahlröhre erzeugtes Bild ersetzt, wobei
die Katodenstrahlröhre von einem Eingangs-Kamerasystem in normaler Pernsehart betrieben wird. Ein derartiger Aufbau
nach Art des Pernsehbetriebs ist außerdem selbst in mechanischen Systemen, die bei niedriger Geschwindigkeit betrieben
werden zur Umwandlung eines schwarzen Zeichens auf weißem Grund in ein weißes Zeichen auf schwarzem Grund brauchbar.
In Pig. 11 ist eine weitere erfindungsgemäße Anordnung für
hohe Ablese- bzw. Identifizierungsgeschwindigkeiten dargestellt, bei welcher das eingegebene Zeichen 10 auf dem photoempfindlichen
Schirm 100 einer Bildwandlerröhre 101 entworfen wird. Diese Bildwandlerröhre 101 ist mit üblichen fokussierenden
Peldspulen 102 und mit Strahlenabiehkungsspulen 103 versehen,
die von einer geeigneten Stromquelle 104 mit Pokussierungs- und Ablenkungsströmen beaufschlagt werden. Der
Strahl in der Röhre erzeugt auf dem fluoreszierenden Ausgangsschirm
105 ein Gegenbild des eingegebenen Bildes, Das auf dem Ausgangsschirm erscheinende Bild ist in, bekannter
Weise durch Beaufschlagung der Ablenkungsspule 103 mit geeigneten Ablenkungsströmen rotierbar. Dieses Bild wird dann in
der bereits beschriebenen Weise auf einen Raster oder eine
10984 5/04 20
Zonenplatte 106 und durch dieses /bzw. diese hindurch auf
Detektoren 107 gerichtet, die hinter Detektor-Vergleichsgittern 108 angeordnet sind.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung,
bei der eine spezielle Ausführung einer Bildröhre verwendet wird, ist in Pig. 12 dargestellt:
Hierin wird das leuchtende Bild des zu identifizierenden Λ
Zeichens 10 auf einem elektronenemittierenden Frontschirm
110 einer Röhre 111 entworfen, so daß innerhalb der Höhre ein
Elektronenstrahl erzeugt wird, der in seinem Querschnitt der Gestalt des zu erkennenden Zeichens entspricht. Dieser Elektronenstrahl
wird in Röhrenlängsrichtung auf eine innerhalb der Röhre vorgesehene Zonenplatte 112 beschleunigt. Diese
Zonenplatte besitzt die Form eines geeigneten Gitters. Dieses Gitter wird auf einem derartigen Potential gehalten, daß sich
keine Ladung darauf aufbaut. Diejenigen Elektronen des Strahls, die durch die Zonenplatte hindurchtreten, erzeugen auf dem
Fluoreszenzschirm 113 ein sichtbares Bild. Das Licht von diesem Bild wird von geeignet angeordneten Detektoren 115
aufgenommen, wobei vor den detektoren in der nSchattenM-Ebene
ein Verdeckungs-Gitter 114 angeordnet ist. Auf die sich in Höhrenlängsrichtung bewegenden Elektronen wird mittels
Üblicher Ablenkplatten 116 und 117 ein rotierendes Feld zur Einwirkung gebracht, inxdem diese Ablenkplatten, mit um 90°
gegeneinander in Blase verschobenen Wechselspannungen der
109845/0420
Stromquelle 118 "beaufschlagt werden. Derartige rotierende
Felder können mit Frequenzen in der Größenordnung von 100 MHz "betrieben werden, wobei die Frequenzgrenze durch die Ansprech-Frequenz
der aufnehmenden Detektoren und die Erholungszeit des lichtempfindlichen Schirms bedingt ist.
Eine v/eitere Anordnung, die derjenigen nach S1Ig, 12 in wesentlichen
Teilen entspricht, ist in Fig. 13 dargestellt. Im §egensatz
zu der Ausführungsform nach Fig# 12 sind in der mit
einem photoempfindlichen Schirm 121, Ablenkplatten 122 und 123 sowie einem Zonenplatten-Gitter 124 versehenen Bohre 120
mehrere Elektronenkollektoren oder Anoden 1:25 vorgesehen. Diese sind unmittelbar hinter einem oder gegebenenfalls mehreren,
innerhalb der Bohre befindlichen Yerdeckungsgittern 126
angeordnet.
Solche elektronenoptische Anordnungen erlauben die Anwendung sehr hoher Lesegeschwindigkeiten, u.z. bis zu einer Million
Zeichen pro Sekunde. Hierbei können, falls erforderlich ist, , sehr kleine Gitter verwendet werden; außerdea· sind nur relativ
geringe Lichtintensitäten notwendig. Das Bild bzw. der Schatten
kann sowohl elektrostatische als auch diurch elektromagnetische
Ablenkung in Drehung bzw. Rotation versetzt werden.
Da bei den elektronenoptischen Anordnungen ©in© Trennung des
von dem Muster bzw.. Zeichen herrührenden Strahls und des zur
Erzeugung des Referenzsignals vorgesehenen Strahle Büttels
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Polarisation oder !Farbfilter nicht möglich ist, muß sichergestellt
werden, daß der zur Erzeugung des Referenzsignals vorgesehene Strahl "vollständig von dem Strahl, der von dem
Muster oder Zeichen herrührt, getrennt gehalten wird; gegebenenfalls ist ein zusätzliches "künstliches" Referenzstrahl-System
vorzusehen.
Eine bevorzugte Anordnung zum Erzeugen eines derartigen "künstlichen" Referenzsignals ist in Pig. 16 dargestellt.
Hier wird die Grund-Oszillationsfrequenz zum Rotieren des von dem Muster bzw. Zeichen herrührenden Strahls innerhalb
der Röhre von einem Sinus-Generator 130 erzeugt, u.z. mittels einer 90°-Phasenteilerschaltung 131, mit der zwei um 90°
gegeneinander in Phase verschobene Signale erzeugt werden,
die auf die Ablenkeinrichtung der Bildröhre, beispielsweise die Ablenkplatten DP gegeben werden. Ein weiterer Schwingungsgenerator
132 erzeugt eine Schwingung, deren Frequenz eine harmonische oder eine Oberschwingung der Grundfrequenz
des Schwingungsgenerators 130 ist. Diese wird in Bezug auf die Grundfrequenz des Schwingungsgenerators 130 mittels einer
Synchronisiereinrichtung 133 synchronisiert. Am Ausgang 135 eines Frequenzmodulators 134, der das Ausgangssignal des
Schw-ingungsgenerators 132 mit der Grundfrequenz des Schwingungsgenerators
130 moduliert, erhält man dann das Phasenreferenzsignal·
Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung sind alle Elemente des Systems ortsfest, und ein dem vorbeschrie-
109845/0420
benen mechanischen Abtasten entsprechender Vorgang wird
elektronisch durchgeführt. Ein solches "statisches Abtasten"
kann dadurch erreicht werden, daß der von dem Raster bzw, schattenwerfenden Gitter erzeugte Schatten auf ein vor den
Photodetektoren angeordnetes Vergleichsgitter geworfen wird« In Pig. 17 ist eine Anordnung zur Messung eines Transformations-Koeffizienten
dargestellt, in der vier Detektoren
170 A, 170 B, 170 0 und 170 D anstelle eines einzigen Detektors
vorgesehen sind. Das zugehörige vergleichsgitter 170
ist in vier Teile aufgeteilt, nämlich die Teile 171 A, 171 B,
171 G und 171D0 Wie man in Pig. 17 erkennen kann, stimmt
der Teil 171 A des Vergleichsgitters MG- genau mit dem entsprechenden
gegenüberliegenden Teil des schattenwerfenden Gitters 172 übereinj hingegen ist der Teil 171 B , obwohl
der gleiche Gitterabstand wie bei dem schattenwerfenden Gitter
172 vorgesehen ist, um ein Viertel einer Abstandsperiode nach der Seite hin verschoben, während die Teile 171 G und
171 D des Vergleichsgitters entsprechend um die Hälfte und drei Viertel einer Abstandsperiode relativ zu dem Gitterteil
171 A verschoben sind.
Als Ergebnis der verschiedenen relativen Verschiebungen des schattenwerfenden Gitters bzw. Rasters 172 und der Teile des
Vergleichsgitters 171 und der dadurch bedingten "Überlagerungen" zwischen dem Schatten und den vier Teilen A, B, C und D
des Gitters 171 kommt es zur Bildung unterschiedlicher Signale .
10984 5/(U 2U
Wenn der durch ein einzelnes Elementargitter auf der Ebene
des zugehörigen Detektors erzeugte Schattenriß das Profil
I = H + a Sin ( +θ)
hat, wobei H der konstante Untergrundwert oder die mittlere
Beleuchtungsstärke, a die .Amplitude der Schattenmodulation,
d die Periode des Schattens und θ ein Phasenwinkel ist, welch
letzterer die.Entfernung von der Achse beschreibt, bei der
ein Höchstwert (Peak) erscheint, dann kann dieser durch die Yerdeckungs- oder Gitterteile 171A,·...171B effektiv so moduliert
werden, daß sich folgende Transmissionen in den einzelnen Abschnitten ergeben:
Abschnitt 171A jj(i + Sin
Abschnitt 171B 1(1 ■+ (Jos 2hx
Abschnitt 1710 J(1 - Sin
1 t ΡϊΓττ
Abschnitt 171D i(i - Cos
pv ι ' wwo i /
Ϊ1ΓΧΛ " <
Die mittlere Transmission wird durch Integrieren über einen vollständigen Zyklus von ü bis d bestimmt; es läßt sich zeigen,
daß die Transmission
P den Gitterabfjchni tts 171A = —· + ■ jp Cos θ
Q dea Gitterabsohnifcts 171B.'p'P· - f^ Sin ö
R des Gitterabschnitts 1710 = P - f^ Oos Θ
2 4
S des Gitterabschnitts 171D = ψ- + §£ sin θ .
Daher gilt: P - R = ψ- cos θ S - Q = |ä sin θ
a = I
+ (Q- S)2J 1
tan θ = §-=-§
Durch entsprechende Weiterverarbeitung der in den Detektoren 170A ο.ο170D erhaltenen Signale ergeben sich in einer dem vorbeschriebenen
dynamischen Abtastsystem entsprechenden Weise Ausgangssignale, die die Amplitude und Phase der Schattenwelligkeit
darstellen,, Diese Weiterverarbeitung wird durch Modulation des eingegebenen, von dem zu erkennenden Muster
bzw» Zeichen herrührenden Lichts mit einer geeigneten Winkelfrequenz w unterstützt. Hierbei ist es von praktischem Vorteil,
mit Hilfe von Differentialverstärkern oder Brückenkreisen die Differenz P-R und S-Q zu bilden und den räumlichen
Phasenwinkel θ mittels einer Phasenverschiebungsschaltung in einen zeitlichen Phasenwinkel umzuwandeln. Die Amplitude a
kann mittels eines Transformators und eines BrüekongLeichrichters
in eine atmluge GLeLentspannung umgesetzt v/erden.
Ul y b 4 5 / . ι u 2 U
BAD
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten
näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt sich in vielfältiger V/eise im Rahmen des Erfindungsgedankens
abwandeln, beispielsweise kann der Spiegel hinter dem Haster angeordnet werden, etwa der in Fige 1
dargestellte Spiegel 14, und die verschiedenen Detektoren können dann entsprechend auf derselben Seite des Rasters
vorgesehen werden, auf welche das einfallende Bild auftrifft«
Außerdem ist es möglich, anstelle einer Veränderung der λ
Schaltniveaus der Trigger 25 ( Pig. 6), Instabilitäten da-
d ■■■■.-■
daurch auszugleichen bzw«, zu beherrschen, daß die Stellungen einiger oder aller Abgriffe a, b ...g des Spannungsteilers verändert werden«.
daurch auszugleichen bzw«, zu beherrschen, daß die Stellungen einiger oder aller Abgriffe a, b ...g des Spannungsteilers verändert werden«.
109845/l'/,/0
Claims (1)
- Patentansprüche1„ Verfahren zum Identifizieren von Mustern bzw, flächigen Zeichen, wie Z0 B.. Buchstaben, Ziffern od. dgl. gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Abbildung des Musters bzw«. Zeichens mit inkohärentem Licht, freibeweglichen Elektronen oder anderen geladenen Teilchen als Schattenrisse wenigstens eines Hasters aus für die abbildenden Strahlen undurchlässigen Linien mit durchlässigen Zwischenräumen zwischen den Linien auf eine Mehrzahl von entsprechend angeordneten Photo-, Elektronen- oder sonstigen für die abbildenden Strahlen empfindlichen Detektoren zur Erzeugung einer Mehrzahl elektrischer Signale, die entsprechende verschiedene Pourier-Koeffizienten einer oder mehrerer räumlichen Frequenzkomponenten des Musters bzw. Zeichens darstellen, sowie Vergleich der Mehrzahl der Signale in einer Logikschalt einrichtung zum Erzeugen eines die Identität des abgebildeten Musters bzw. Zeichens anzeigenden Ausgangssignals·2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein die Phase wenigstens eines der Pourier-Koeffizienten darstellendes Signal erzeugt bzw, abgeleitet und während des Vergleichsvorganges in die 10984 5/04 2 0Logiksclialteinrichtung eingegeben wird.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Komponente des Full-Frequenz- Courier-Koeffizienten darstellendes Signal erzeugt bzw. abgeleitet und während der Vergleichsuntersuchung in die logikschalteinrichtung eingegeben wird.4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildung des Musters bzw„ Zeichens in Schattenrissen jedes -^asters einer Eastermehrzahl auf getrennten Detektoren erfolgt.5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Easter der Kastermehrzahl unterschiedliche Linien- und Zwischenraumabstände bzw. -abmessungen aufweisen«,6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Linien und Zwischenräume hinsichtlich ihrer Richtung unter verschiedenen Winkeln verlaufen,7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Abtastbewegung zwischen der Muster- bzw. Zeichenabbildung und dem taster oder den Hastern und/oder den -Detektoren erzeugt wird.1098 4 5/04 208. Verfahren, nach einem der Ansprüche t bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Abtastbewegung zwischen dem Muster "bzw. Zeichen und den. Detektoren durch ein zusätzliches Verdrehungs- bzw, Vergleichsgitter simuliert wird, das dem vor den Detektoren angeordneten Raster gleicht "bzw, entspricht, indem das Verdeckungsbzw. Vergleichsgitter für jeden iOurier-Koeffizienten in eine Mehrzahl von Bereichen unterteilt ist, die um unterschiedliche Beträge relativ zu dem Raster versetzt sind, wobei jeder Bereich das auf einen gesonderten Detektor auftreffende Bild bzw. Bildteil des Musters bzw. Zeichens beeinflußt und die Ausgangssignale der Detektoren für jeden Fourier-Koeffizienten entsprechend in einer Logikschalteinrichtung weiterverarbeitet werden.9β Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster bzw. Zeichen ein geschriebenes oder gedrucktes Zeichen einer abgeschlossenen definierten Zeichenmehrheit bzw, eines Zeichensatzes ist»10, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 feis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw. Zeichenabbildung aus dem mittels inkohärentem Licht beleuchteten Muster bzw. Zeichen besteht,11, Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw„ Zeichenabbildung durch Beleuchtung des auf eine rauhe Oberfläche gedruckten Musters bzw,109845/0420Zeichens erzeugt wird, und zwar so, daß selbst während einer Beleuchtung mit kohärentem Licht bei dem von der Oberfläche reflektierten Licht Rand-Phasen-Beziehungen auftreten, die eine systematische räumliche Kohärenz ausschließen*Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw. ^eichenabbildung durch Beleuchtung einer transparenten Muster- bzw. Zeichendarstellung mit inkohärentem Licht erzeugt wird«,13« Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw. Zeichenabbildung einer Lichtstreuung ausgesetzt wirde14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw. Zeichenabbildung von dem sichtbares Licht erzeugenden , fluoreszierendem Ausgabe- bzw. Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, einer f Bildwandlerröhre od, dgl. entnommen wird015# Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens auf das Raster zur Einwirkung gelangende Muster- oder Zeichenabbildung von einem Elektronen- oder Ionenstrom gebildet wird.16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrom durch Anregung einer Photoelektronen109845/0420emittierenden Fläche durch ein Lichtmuster- bzw.-zeichen erzeugt wird,17» Vorrichtung zum Identifizieren von Mustern bzw· ^eichen, wie Z«B# von Buchstaben, Zahlen od* dgl,, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Abbilden des Musters bzw« Zeichens .(10) mit inkohärentem Licht, freibeweglichen Elektronen oder anderen geladenen Teilchen, ein.Raster (14) von für die abbildenden Strahlen undurchlässigen linien und durchlässigen Zwischenräumen zwischen den Linien* eine Einrichtung (13) zum ITojizieren der Abbildung des Musters auf die eine Seite des Hasters (14), eine Mehrzahl von Photo-, Elektronen- oder sonstigen für die abbildenden Strahlen empfindlichen Detektoren (15, 15x, 15y), die bezüglich des Rasters (14) so angeordnet sind, daß sie mit durch die Zwischenräume des Rasters (14) hindürchtretendem Licht ,Elektronen oder anderen geratenen Teilchen beaufschlagt werden, wobei die Anordnung der Detektoren (15, 15x, 15y) weiterhin so gewählt ist, daß die Ausgangssignale der Detektoren entsprechende unterschiedliche Fourier-Koeffizienten einer oder mehrerer räumlichen Frequenzkomponenten des Musters bzw. Zeichens (10) darstellen, sowie durch eine mit den Ausgängen der Detektoren verbundene Logikschalteinrichtung (Fig· 6 und 7)» welche die Ausgangssignale der Detektoren aufnimmt und vergleicht und hierbei ein die Identität'des abgebildeten . Musters bzw. Zeichens (10) anzeigendes Ausgangssignal (KI, N2,....NO) erzeugt.1Q98 4 5/04 20Τ8· Torrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (17,18,20a,75) zur Erzeugung eines die Phase wenigstens eines der JFourier-Koeffizienten darstellenden Signals (Phasen-Referenzsignal) und zur Eingabe(37,40,70) dieses Phasen-Eeferenzsignals in die Logiksehalteinriehtung ( Pig.7 )für den Vergleichsvorgang.19· Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines die Komponen-ten des Fullfrequenz-IOurier-Koef£izienten darstellenden ^ Signals sowie zur Eingabe in die Logikschalteinrichtung (Fig.7) für den Vergleichsvorgang»20, Torrichtung nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster (14) eine Mehrzahl von Rasterbereichen (14a,14b,14c) verschiedener Form aufweist, die jeweils wenigstens je einem detektor (15,15x,15y) zugeordnet sind,21, Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterbereiche (I4a,i4b,14c sowie Pig. 5) unterschiedliche Linien- und Zwischenraumabstände bzw. -abmessungen aufweisen·22, Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Linien und Zwischenräume der verschiedenen Rasterbereiche (14a,14b,14c sowie "Pig. 5) unter verschiedenen Winkeln verlaufen.• 109845/0420 original inspected23« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22* dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Lichtquelle für inkohärentes Licht umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie eine rauhe Fläche, auf der sich ein lichtreflektierendes Bild des Musters bzw. Zeichens befindet, beleuchtet,24, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine transparente darstellung des Musters bzw. Zeichens und eins inkohärentes Licht durch diese Darstellung hindurchstrahlende Lichtquelle umfaßt»25· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, gekennzeichnet durch eine Lichtstreuungseinrichtung, die so angeordnet ist, daß sie von dem durch die transparente Darstellung hindurchgehenden Licht bestrahlt wird,' 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung einen; Fluoreszenzschirm (105,113) einer elektronenoptischen Ein-* richtung, wie beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, einer Bildwandlerröhre od. dgl, umfaßt.27, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine elektronenoptische Einrichtung (101,111) zur Erzeugung eines Elektronenstromes bzw, -Strahles, der von einer in über-109845/0420 originaleinstimmung mit dem Muster bzw» "eichen (1O) verlaufenden Fläche ausgeht, umfaßt,28* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27» gekennzeich net durch eine Vorrichtung (13,16,94; 102,103 ί 116,117 i 122,123) zum Erzeugen einer relativen Abtastbewegung zwischen der Muster-bzw« Zeichenabbildung (10) und dem Raster (14,106,.112,. 124) oder den Estern (14a»i4b,i4c,14d sowie Fig.5) und/oder den detektoren (15, 15x, 15yj1°7,115 125).29« Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung eine eine lichtreflektierende Fläche, beispielsweise einen Spiegel (13,94) oder ein Prisma bewegende, z.B» rotierende mechanische Vorrichtung wie beispielsweise einen Motor (16) umfaßt»30# Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27» in Verbindung mit Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung eine auf den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre, der Bildwandlerröhre oder einer anderen elektronenoptische Vorrichtung (101,111,120)einwirkende ElektronenstrahlablenkungBvorrichtung (102,103i 116,117| 122,123) timfaßt·31* Vorrichtung nach Anspruch 27 in Verbindung mit den Jmsprüehen 28 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der elektronenoptischen Vorrichtung (.111,120) eine als■109845/04201774607 IfPRaster (14) wirkende Gitteranordnung (112,124) vorgesehen ist« .32, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, durch ein vor dem Detektor bzw. den Detektoren (15i 15x,15y}18) angeordnetes Vferdeckungsgitter (75);» deseen Linien und Zwischenräumen sowie deren Orientierungen gleich den Linien und Zwischenräumen sowie deiiOrien1-tierungen der Linien und Zwischenräume des Hasters bzw, dee zugeordneten Rasterbereiches sind»33* Vorrichtung nach Anspruch 32 in Verbindung mit einem der. Ansprüche 17 bis 27» dadurch gekennzeichnet, daß S5ur Simu·· lierung der relativen Abtastbewegung zwischen der Musterbzw» Zeichenabbildung und den Detektoren das Verdeckungs- bzw. Vergleichsgitter (171) für jeden Fourier-Koeffizienten in eine Mehrzahl von Bereiche (171A, 171B,171G, 171D) unterteilt ist, wobei jeder Bereich seitlich um unterschiedliehe Beträge relativ zu dem zugeordneten schattenwerfenden Raster (172) verschoben ist und jeder Bereioh das auf einen gesonderten Detektor (170A, 17OB, 1700, 17OD.) auf fallende Bild bzw. Bildteil des Musters bzw, Zeichens beeinflußt, wobei ferner die entsprechenden Ausgänge der Detektoren ^BjJrTOO1JJOB) ^ur Weiterverarbeitung der Signale ggf, über Verstärker od* dgl, mit einer Logilcsohalteinrichtung verbunden109845/0420Leerseite
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