DE2000514B2

DE2000514B2 - Faksimile-Abtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2000514B2
Application number: DE19702000514
Authority: DE
Inventors: David R. Webster N.Y. Shuey (V.St.A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1969-01-08
Filing date: 1970-01-07
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2000514A1; GB1265034A

Description

In Faksimile-Einrichtungen werden .Sendeempfänger verwendet, mit denen Videoinformationen über einen Übertragungskanal ausgesendet oder empfangen werden können. Die heutigen Sendeempfänger arbeiten meist mit synchron rotierenden Abtastköpfen, die mit Abtast- und Schreibwandlern auf ihrem Umfang versehen sind. Arbeitet der Sendeempfänger als Sender, so tastet er die graphischen Informationen eines Schriftstückes optisch ab und wandelt sie in elektrische Signale um. Die elektrischen Videoinformationen werden über einen Übertragungskanal zu einem Empfänger übertragen. Dort werden sie auf Schreibkopf geführt, der die graphischen Informationen auf einem Kopieblatt reproduziert

Die gegenwärtig verwendeten Abtastvorrichtungen der Faksimilesender erfordern ein Abtastelement, beispielsweise eine Fotovervielfacherröhre oder Fotozelle, auf die das abzutastende Schriftstück reflektiert wird. Dieses Abtasi element erzeugt elektrische analoge Signale aus dem auftreffenden, am Bild reflektrierten Licht mit einer der Lichtintensität proportionalen Größe innerhalb seines Empfindlichkeitsspektrums. Eine unerwünschte Eigenschaft des Abtastelementes und der zugehörigen Schaltungen besteht darin, daß keine ausreichende Unterscheidung zwischen der einen relativ dunklen Hintergrund und der die gedruckte Information eines Schriftstückes darstellenden Lichtmodulation getroffen werden kann. Das Vorhandensein eines dunklen Hintergrundes ist beispielsweise bei farbigem Papier der Fall. In anderen Fällen können die zj übermittelnden Schriftstücke einen weißen Hintergrund mit farbigen Teilen haben, wobei die gedruckten Informationen auf den weißen und den farbigen Teilen vorhanden sind. Bei der Übertragung der Schriftstücke wird der dunklere Hintergrund als »schwarz« reproduziert, so daß dadurch in diesen Teilen ein Informationsverlust auftritt.

Zur Vermeidung dieses Problems wurden bereits Anordnungen vorgeschlagen, die eine Einstellung der den Kontrast beeinflussenden elektronischen Parameter vorsehen und damit eine weiße Kopie der dunkleren Hiniergrundieile eines abgetasteten Schriftstückes ermöglichen. Dadurch können insbesondere bei nahezu übereinstimmender Tönungsdichtc der gedruckten Informationen und des dunkleren Hintergrundes jedoch auch Informationsverluste auftreten. Ferner ist dabei die dauernde Überwachung durch eine Bedienungsperson erforderlich, die die Faksimile-Einrichtung für jedes übertragene Schriftstück besonders einstellt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend aufgezeigten Nachteile bei der Abtastung zu vermeiden. Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Vorrichtung nach dem Anspruch I.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. I die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und

Fig. 2, 3 und 4 graphische Darstellungen der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung.

In Fig. 1 ist die in einem Faksimilesender /u verwendende erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dargestellt. Das von der Oberfläche eines abgetasteten Schriftstückes reflektierte Licht wird auf die Basis einer lichtempfindlichen Halbleiteranordnung 10 fokussiert. Die Kollektorelektrode dieser Anordnung ist mit einer .Spannungsquelle V₁, verbunden, die Emitterelektrode liegt über einen Widerstand 12 an Erde. Die Arbeitsweise der Anordnung 10 kann mit der eines Emitterfolgers verglichen werden. Das auf den ersten

PN-Übergang fallende Licht kann als ein der Emitter-Bais-Verbindung des Transistorverstärkers zugefügtes Signal angesehen werden. Das Ausgangssignal am Emitter der Anordnung 10 wird dem nicht invertiererenden Eingang eines Signalverstärkers 20 über die Leitung 22 zugeführt. Der Vers.ürker 20 ist als Block dargestellt, da er viele mögliche Ausführungsformen haben kann und besondere Einzelheiten zum Verständnis seiner Arbeitsweise nicht erforderlich sind. Der Kondensator 23 dient zur Frequenzkompensation und verhindert eine Instabilität des Verstärkers. Das Ausgangssignal des Verstärkers 20 wird über den Widerstand 26 seinem invertierenden Eingang 24 zugeführt. Ein Feldeffekt-Transistor 30 mit einer Drain-Elektrode 32, einer Gate-Elektrode 34 und einer Source-Elektrode 36 ist über die Leitung 24 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 20 angeschlossen. Die Source-Elektrode 36 liegt an Erde. Die Verstärkung eines Signalverstärkers ist:

Rf

Ki

wobei RF die Impedanz des Rückkopplungsweges des Verstärkers 20 und Ridie Impedanz am invertierenden Eingang des Verstärkers 20 ist. Daher gilt für die Verstärkung der dargestellten Schaltung

Ci,, β"".

wobei Rib der Widerstandswert des Widerstandes 26 und Rna die effektive Impedanz zwischen der Drain-Elektrode und der Source-Elektrode des Feldeffekt-Transistor·: 30 ist. Der Wert Rns wird durch die an der Gate-Elektrode 34 liegende Spannung in noch zu beschreibender Weise gesteuert.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 20 wird über den Widerstand 40 auf die Leitung 42 und einen Kondensator 44 gegeben. Die Ausgangsleitung 42 ist mit dem Modulator des Faksimilesenders verbunden. Der Kondensator 44 dient zur wechselstrommäßigen Kopplung des Verstärkerausgangssignals auf die Basis des Transistors 60 über die Pegeleinstellungsschaltung oder Restorerschaltung 50. Diese besteht aus der Diode 52, dem Widerstand 54, dem Potentiometer 56 und dem Widerstand 58. Der Emitter des Transistors 60 ist direkt mit dem Emitter des Transistors 62 verbunden. Der Kollektor des Transistors 60 ist über die Parallelschaltung eines Kondensators 64 und eines Widerstandes 66 an Erde geschaltet. Ferner ist er mit der Gate-Elektrode 34 des Feldeffekt-Transistors 30 über die Leitung 70 verbunden. Die Basis des Transistors 60 ist mit dem Emitter des Transistors 72 verbunden, dessen Kollektor an die Basis des Transistors 74 angeschaltet ist. Der Kollektor des Transistors 74 ist mit dem Emitter der Transistoren 60 und 62 über den Widerstand 76 verbunden, während der Emitter des Transistors 74 mit seiner Basis über den Widerstand 78 und den Emitter der Transistoren 60 und 62 über den Widerstand 80 verbunden ist. Die Transistoren 62 und 72 erhaiien eine Basisvorspannung über einen aus den Widerständen 82 und 84 gebildeten Spannungsteiler.

Beim Betrieb der Schaltungsanordnung trifft das vom abgetasteten Schriftstück reflektierte Licht auf die Basiselektrode der Halbleiteranordnung 10. An dieser Stelle ist eine Beschreibung der Eigenschaften des mit dieser Anordnung erzeugten Signale vorteilhaft. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Signalpegel derart gewählt, daß das am stärksten positive Ausgangssignal der Halbleiteranordnung 30 einem weiöen Hintergrund des Schriftstückes entspricht, während das am stärksten negative Ausgangssignal einem schwarzen Informationspunkt des Schriftstückes entspricht. Zwischenwer- <e des Hintergrundes von beispielsweise grauer Tönung entsprechen Ausgangssignalpegeln zwischen dem weißen und dem schwarzen Wert Die Bezeichnungen Vm f und V« werden im folgenden noch erläutert. Als Beispiele für zusätzliche von der Schriftstückiriformation abweichende Einflüsse, die die Lichtausbeute der Halbleiteranordnung beeinträchtigen können, seien Lampenalterung und Linsenverschmutzung genannt.

Die am Emitter der Halbleiteranordnung 10 auftretende Spannung ist direkt proportional mit der an der Basis entwickelten Lichtintensität und mit dieser in Phase. Die Emitterspannung wird dem nicht invertierenden Eingang des Signalverstärkers 20 über die Leitung 22 zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers wird auf den invertierenden Eingang über die Leitung 24 und den Widerstand 26 zurückgeführt und ferner über den Widerstand 40 dem Kondensator 44 zugeführt. Die Gleichspannungskomponente des am Ausgang des Verstärkers 20 erscheinenden Signals, die mit dem Kondensator 44 abgetrennt wird, wird mit der Restorer-Schaltung 50 wieder hergestellt, die aus der Parallelschaltung der Diode 52 mit dem Widerstand 54 sowie dem Potentiometer 56 und dem Widerstand 58 besteht. Die Restorer-Schaliung bestimmt durch Einstellung des Potentiometers 56 den am stärksten negativen Pegelwert Vr des den schwarzen Informationspunkten des abgetasteten Schriftstücks entsprechenden Signals. Das Ausgangssignai der Restorer-Schaltung wird der Basis des Transistors 60 zugeführt. Die Transistoren 60 und 62 sind als Differentialverstärker geschaltet und erzeugen eine Spannung am Kollektor des Transistors 60. die proportional der Differenz der Spannung an der Basis des Transistors 60 und der Bezugsspannung an der Basis des Transistors 62 ist, die durch den Spannungsteiler der Widerstünde 82 und £4 erzeugt wird. Die an die Basis des Transistors 62 angeschaltete Bezugsspannung bestimmt den am stärksten positiven Pegelwert Vm ι des Verstärkcrausgangssignales. 1st das Signal an der Basis des Transistors 60 als das an der Basis des Transistors 62 und ist die Differenz kleiner als ein Volt, so wird der Transistor 60 leitend, und der Kondensator 64 lädt sich über den Widerstand 80 auf. Der am Kollektor des Transistors 60 auftretende negative Spannungsanstieg wird mit dem Kondensator 64, der mit der Gate-Elektrode 34 des Feldeffekt-Transistors 30 verbunden ist, integriert. Die in F i g. 3 dargestellten Eigenschaften des Transistors 30 sind derart, daß der Widerstand Rm zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode ansteigt, wenn das der Gate-Elektrode /ugeführte Signal negativer wird. Daher nimmt mit negativ ansteigender Kondensatorspannung dieser Widerstand zu und verringert den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 20. Die Verstärkung des Verstärkers 20 wild somit derart automatisch gesteuert, daß ein Signalimpuls konstanter Amplitude am Verstärkerausgang erzeugt wird. Die Amplitude des Impulses ist ungefähr gleich der Differenz der Werte Vrm und Vr.

Der Transistor 72 begrenzt die Basisspannung des Transistors 60 derart, daß sie die der Basis des Transistors 62 /ugeführte Bezugsspannung nicht zu weit übersteigt, wodurch eine Instabilität erzeugt werden könnte. Der Transistor 72 ist derart vorgespannt, daß er leitend wird, wenn die Differenz der Basisspannungen

größer als 1 Volt ist. Der Transistor 74 wird gleichzeitig mit dem Transistor 72 leitend und ermöglicht eine Aufladung des Kondensators 64 über die Widerstände 76 und 80, so daß sich die Ladegeschwindigkeit erhöht.

Ist die an der Basis des Transistors 60 auftretende ^r> Spannung geringer als die Bezugsspannung an der llasis des Transistors 62, so wird der Transistor 60 gesperrt, und der Kondensator 64 entlädt sich über dem Widerstand 66. Dieser Abfall der negativen Spannung wird der Gate-Elektrode 34 des Feldeffekt-Transistors 30 zugeführt, wodurch der Drain-Source-Widerstand verringert und der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 20 erhöht wird. Die am Ausgang des Verstärkers 20 erscheinende Spannung wird daher auf einer Amplitude gehalten, die gleich der Differenz V/j/r,— V^ist. π

Das Verständnis der vorstehend beschriebenen Vorgänge wird durch Fig.4 erleichtert, die die Verslärkungssteuerung durch die Signale der Halbleiteranordnung 10 darstellt.

Die analoge Ausgangssignale der Halbleiteranordnung 10 sind in idealer Weise als Impulse dargestellt. Die Änderung des Signalpegels von a nach b entspricht der Abtastung eines schwarzen Bildpunktes nach einem vorhergehenden weißen Bildpunkt. Die Änderung des Signalpegels von b nach c entspricht der Abtastung 2^r> eines weißen Bildpunktes nach einem vorhergehenden schwarzen Informationsbildpunkt. Die Änderung des Signalpegels von d nach c entspricht der Abtastung eines Zwischenpegelwcrtes, beispielsweise eines grauen oder farbigen Hintergrundpunktes nach einem vorher- in gehenden schwarzen Bildpunkt, wobei die automatische Vcrstärkungregelung zur Wirkung kommt. Das Graupegelsignal wird der Basis des Transistors 60 zugeführt und ist kleiner als Vrh. so daß die Verstärkung des Verstärkers 20 in beschriebener Weise zunimmt. Der r.

Impulspegcl c wird auf den Pegel f bzw. der Weißpcgelwert gebracht, der dem gestrichelten Impuls teil entspricht. In der Figur ist diese Pegeländerung ohne Zeitverzögerung dargestellt, die in der Praxis jedoch auftreten kann.

Wird der Signalpegel von #· nach h geändert, was dei Abtastung eines Hintergrundpunktes entspricht, der heiler ist als durch den Wert V_HU angegeben und aul einen schwarzen Informationspunkt folgt, so kommt die automatische Verstärkungsregelung wieder zur Wirkung. Dies entspricht einen Zustand, in dem die an dei Basis des Transistors 60 auftretende Spannung größer als Vru ist, so daß der Verstärkungsfaktor de« Verstärkers 20 verringert wird. Der Impulspegel h wird auf den Pegel /bzw. den Weißpegclwert gebracht, wa> durch den gestrichelten Teil des Impulses dargestellt ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dal; mit der erfindungsgemäßen Schallungsanordnung eine Unterscheidung zwischen Informationspunkten unc Hintergrundpunkten eines abgetasteten Schriftstückemöglich ist, auch wenn Grautöne vorhanden sind. Die Schaltung erhöht die Signalamplitude des Abtaslsignal: derart, daß bei dunkleren Hintergrundteilen eine; Schriftstückes eine weiße Kopie erzeugt wird. Eir Schriftstückteil, der heller als der eingestellte Weißpe geiwert ist, bewirkt eine Verringerung des Abtastsi gnals, so daß eine Kopie mit gleichmäßigem Hinter grund erzeugt wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispielcs be schrieben, dem Fachmann sind jedoch ohne Abwci chung vom Grundgedanken der Erfindung zahlreich! andere Ausführungsformen möglich, beispielsweise zui Anpassung an andere Betriebsbedingungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Faksimilie-Abtastvorrichtung zum Erzeugen elektrischer Ausgangssignale aus dem Lichtrnuster > einer abzutastenden graphischen Vorlage, mit einem Lichtumwandler zum Erzeugen von der Lichtintensität der abgetasteten graphischen Vorlage proportionalen elektrischen Signalen, mit einem mit dem Ausgang des Lichtumwandlers verbundenen Ver- i< > stärker für die elektrischen Signale mit einem mit dem Verstärker verbundenen Rückkopplungszweig zur automatischen Einstellung der Verstärkungsregelung, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückkopplungszweig eine Schaltung (50) zur Be- ι? Stimmung des maximalen Pegelwertes einer Polarität des elektrischen Signals, eine mit dom Ausgang dieser Schaltung (50) verbundene Vergleicherschaltung (60, 62) zum Vergleich des maximalen Pegelwertes mit einem Bezugspotential und ein auf >i> das Vergleichsergebnis ansprechendes Schaltungselement (64) zur Erzeugung einer Steuerspannung für die Verstärkungsregelung vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (64) ein zwischen r> den Ausgang der Vergleicherschaltung (60, 62) und ein die Verstärkung regelndes Element (30) geschalteter Kondensator ist, der mit dem durch die Vergleiclierschaltung (60, 62) gelieferten Fehlersignal einer Polarität geladen wird. »>

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Vergleicherschaltung (60, 62) Schalterelemente (72, 74) verbunden sind, die die Ladegeschwindigkeit des Kondensators (64) ändern, wenn das Eingangssignal der Vergleicherschaltung π (60,62) größer als ein vorbestimmter Wert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (64) durch Fchlersignale Jer anderen Polarität entladen wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, to dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicherschaltung (60, 62) aus zwei Transistoren mit verbundenen Emittern besteht, und daß der Kollektor des ersten Transistors (60) mit dem Kondensator (64), die Basis des ersten Transistors (60) mit dem Ausgang der π Schaltung (50) zur Bestimmung des maximalen Pegelwertes und die Basis des zweiten Transistors (62) mit einem den vorbestimmten Wert bestimmenden Bezugspotential verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- ^r>o zeichnet, daß die Schaltelemente (72, 74) aus einem zwischen die Basen des ersten und zweiten Transistors (60, 62) geschalteten dritten Transistor (72) und einem zwischen diesen und die Emitter des ersten und zweiten Transistors (60, 62) geschalteten ^r>^r> vierten Transistor (74) bestehen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verstärkung regHnde Element (30) ein Feldeffekt-Transistor ist, dessen Drain-Elektrode (32) mit einem mi Eingang (24) des Verstärkers (20) und dessen Gate-Elektrode (34) mit dem Kondensator (64) verbunden ist.