DE2113089A1

DE2113089A1 - System zum Lesen von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen in einem optischen Lesegeraet

Info

Publication number: DE2113089A1
Application number: DE19712113089
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Ogawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1970-03-20
Filing date: 1971-03-18
Publication date: 1971-11-18
Also published as: GB1348681A; US3694629A; DE2113089C3; DE2113089B2

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

8 MÜNCHEN 8O. MAUERKIRCHERSTR. 45

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 München 80, Mauerkircherstraße 45

Ihr Schreiben Unser Zeichen 20 769 ^Datum Λ η U« *<»·

1 ο, März 1971

Anwaltsakte 20 769

KABUSHIKI KAISHA RICOH Tokyo/ JAPAN

System zum Lesen von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen in einem optischen Lesegerät

Die Erfindung betrifft ein System zum Auslesen von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen in einem optischen Lesegerät, und insbesondere ein System

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zum optischen lesen von Informationen von einer markierten Karte oder von einem markierten Band in einem Karten- oder Band-Iesegerät.

Optische Karten- oder Band-Lesegerate werdenbäufig als Eingangs ge rate für Rechner- oder Datenverarbeitungsanlagen verwendet. Diese Lesegeräte weisen meist eine

fe Lichtquelle, ein optisches System und mehrere fotoelektrische Elemente auf; die Markierungsstellen auf einer Karte oder einem Band (die im folgenden als "Aufzeichnungsmedium" "bezeichnet sind), werden von der Lichtquelle durch das optische System hindurch beleuchtet und das durch die Marken auf dem Aufzeichnungsmedium modulierte Licht fällt durch das optische System auf mehrere fotoelektrische Elemente, die so angeordnet sind, daß sie den in Spalten oder Zeilen auf dem Aufzeichnungsmedium aufgebrachten Markierungsstellen entsprechen. Das ein-

™ fallende Licht wird durch die fotoeiektrischen Elemente in elektrische Signale umgeformt, die dann die markierte oder nicht markierte Information der Markierungsstellen darstellen, Wenn die Helligkeit der Lichtquelle und/oder der Reflexions- oder Übertragungsfaktor des Aufzeichniangsmediums sich ändert, werden in optischen Lesegeräten der oben beschriebenen Art sehr häufig die markierten oder nicht markierten Informationen falsch gelesen. Um diese

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Schwierigkeiten zu überwinden, weisen bekannte optische Lesegeräte zusätzlich zu den fotoelektrischen Elementen zum Abtasten der markierten oder nicht markierten Information noch ein weiteres fotoelektrisches Element zum Abtasten der Oberflächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums derart auf, daß die Signale oder Ausgänge an den zu ■ letzt erwähnten fotoelektrischen Elementen durch das Signal oder den Ausgang der Pormerstufe oder des fotoelektrischen Elements zum Abtasten der Oberflächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums geeicht oder ausgeglichen werden können.

Das modulierte oder nicht modulierte Licht, daß die markierte oder nicht markierte Information der Markierungsstelle darstellt, fällt auf das fotoelektrische Element und wird linear in ein elektrisches Signal umgeformt. Der Ausgang des fotoelektrischen Elementes wird an einen logarithmischen Verstärker angelegt, dessen Ausgang logarithmisch proportional zu dem Ausgang des fotoelektrischen Elementes ist. Der Ausgang des fotoelektrischen Elements zum Abtasten der Oberflächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums wird in ein Signal umgewandelt, dessen Amplitude durch die Zwischenschaltung eines logarithmischen Verstärkers in logarithmischer Form den Ausgang des fotoelektrischen Elements darstellt wie bereits oben für in ähnlichem Zusammenhang beschrieben.

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Die Ausgänge der beiden logarithmischen Verstärker werden so an einen Differenzverstärker angelegt, daß der Einfluß einer Veränderung der Oberflächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums kompensiert werden kann, und genau ein elektrisches Signal erhalten wird, das wiedergibt, ob eine Marke vorhanden ist oder nicht»

Die bekannten optischen !Lesegeräte benötigen also zur Feststellung der Oberflächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums zusätzlich zu mehreren fotoelektrischen Elementen zum Ab-fasten der markierten oder nicht markierten Information noch ein weiteres fotoelektrisches Element, wodurch der Schaltungsaufbau für die fotoelektrischen Elemente insgesamt aufwendiger wird. Darüber hinaus tastet das zusätzliche fotoelektrische Element nur einen Teil oder einen Punkt des Aufzeichnungsmediums ab, so daß, wenn dieser Puitfc eine Verunreinigung ist, ein Fehl er signal abgegeben wird. Da somit der oben beschriebene Ausgleich nicht durchgeführt wird, können falsche fceseergebnisse auftreten. Zusätzlich tastet das fotoelektrische Element die Helligkeit eines Punktes oder eines Teils auf dem Aufzeichnungsmedium außerhalb der Markierungsstellen ab, die sehr häufig verunreinigt sind, so daß der oben beschriebene Ausgleich nicht erreicht wird. Um auch diese Schwierigkeit zu überwinden, können zwei oder mehr als zwei fotoelektrieche Elemente zum Abtasten der Qberflächenhe11ig-

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keit des Aufzeichnungsmediums an zwei oder mehr als zwei verschiedenen Teilen oder Punkten vorgesehen sein; durch diese Anordnung wird der Aufbau der Karten- oder Band-Lesegeräte sehr aufwendig.

Durch die Erfindung soll daher ein verbessertes System zum Lesen von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeigten Informationen in einem optischen Lesegerät geschaffen werden, um die oben beschriebenen Schwierigkeiten zu überwinden.

Die vorliegende Erfindung schafft daher ein System zum Lesen von Informationen mittels eines optischen Lesegeräts, in dem zwei oder mehr als zwei fotoelektrische Elemente oder andere lichtelektrische Bauelemente, wie Fotoleiter, Fotodioden usw. zum Lesen der markierten oder nicht markierten Information der Markierungsstellen auf dem Aufzeichnungsmedium als Einrichtungen zum Abtasten der Oberfläohenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums verwendet werden. Diese zwei oder mehr als zwei fotoelektrischen Elemente sind so gewählt, daß mindestens eines von ihnen immer eine unmarkierte Bitstelle abtastet (entsprechend einer nicht gelochten Stelle auf einer Lochkarte). Es gibt also wenigstens ein fotoelektrisches Element ein Signal ab, das der Oberflächenhelligkeit des

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Aufzeichnungsmediums entspricht. Bei der vorliegenden Erfindung wird daher zum Abtasten der Oberfiächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums kein zusätzliches fotoelektrisches Element benötigt, wie bei den bisher bekannten Systemen. Obendrein tastet das System gemäß der Erfindung die Oberflächenheiligkeit des Aufzeichnungsmediums unmittelbar dort ab, wo die Information markiert ist, so- ^ daß der Ausgleich der Signale, die markierte oder nicht markierte Informationen darstellen, sicher durchgeführt werden kann.

Gemäß Erfindung wird die markierte oder nicht markierte Information der Markierungsstellen auf dem Aufzeichnungsmedium in elektrische Signale durch mehrere fotoelektrische Elemente umgeformt, die so angeordnet sind, daß sie den Markierungsstellen in den Spalten bzw. Zeilen auf dem Aufzeichnungsmedium entsprechen. Die elektrischen W Signale werden jeweils an logarithmische Verstärker angelegt, um in Signale umgewandelt zu werden, die in logarithmischer Sorm den Ausgängen der fotoelektrischen Elemente entsprechen. Die Ausgänge der logarithmischen Verstärker werden dann an die Eingänge von Differenzverstärkern angelegt. In Abhängigkeit von dem Codiersystem werden wenigstens zwei Markierungssteilen, von denen zumindest eine nicht markiert ist, ausgewählt, und die zwei fotoelektrischen Elemente, die den zwei Markierungsstellen entsprechen, werden auf einen Maximalspannungsdetektor

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geführt, welcher so ausgebildet ist, daß er als Ausgang den Ausgang mit der höheren Spannung der Ausgänge der beiden fotoelektrischen Elemente auswählt; hierdurch wird immer ein elektrisches Signal, das der Oberflächenhelligkeit des Aufzeichnungsmediums entspricht, erhalten, und an die anderen Eingänge der Differenzverstärker gelegt. Die elektrischen Signale, die der markierten oder nicht markierten Information entsprechen, werden somit unabhängig von der Veränderung der Oberflächenhelligkeit auf dem Aufzeichnungsmedium genau erhalten.

nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert, wozu auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird* Bs zeigen;

Fig. 1 eine Blockschaltung eines bekannten optischen Lesegerätes, und

fig. 2 eine Blockechaltung einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

In Pig. 1 sind lediglich zwei fotoelektrische Elemente zum Lesen der markierten oder nicht markierten Information der Markierungsßtellen in den Spalten oder Zeilen auf einem Aufzeichnungsmedium ( das nicht dargestellt ist), gezeigt; weitere fotoelektrisohe Elemente sind nicht

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dargestellt. In der praktischen Ausführung sind zwölf fotoelektrische Elemente für jede Spalte angeordnet, um zwölf Markierungsstellen in einer Spalte des Aufzeichnungsmediums auszulesen oder festzustellen. Das durch die markierten Informationen modulierte Licht I₁ und Ip wird von fotoelektrischen Elementen 2^ und 2p aufgenommen und in elektrische Signale umgeformt, * die an logarithmische Verstärker 3^ bzw. 3^ angelegt werden, wo sie in elektrische Signale umgeformt werden, die in logarithmischer Form den Ausgängen der fotoelektrischen Elemente 2. und 2„ entsprachen.

Das Licht I₀ des Aufzeichnungsmediums wird von einem fotoelektrischen Element 2_Q aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das an einem logarithmischen Verstärker 3_Q angelegt wird, wo es in ein elektrisches Signal umgeformt wird, das ebenfalls " in logarithmischer Porm dem Ausgang des fotoelektrischen Elements 2" entspricht.

Die Stärke des durch die Marke auf dem Aufzeichnungsmedium modulierten Lichts möge I^ und die des von dem Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichts L_ß sein. Das elektrische Signal V^ der logarithmischen Verstärker 3., und 3₂ ^{und äas} elektrische Sig-nal Vc des logarithmischen Verstäders 3₀ kann dann jeweils durch folgende

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wiedergegeben

?_M » Ie₁ log I_n CD

Yc s ^₂ log lo- (2)

in denen It^ und k_ !Proportional it ätskonstant en sind und k. = k₂ β k ist» wenn öle Eigenschaften der fotoelektrischen Elemente 2^, Z^ un<3 2^ sowie die logarithniisctten Verstärker 3_Qf 3-t. und 3₂ öieseiiten sind»

Der Ausgang des iogarittwiisctien Verstärkers 3, wird an den einen Eingang und der Ausgang des logarithmisch©!* Verstärkers 3q an den anderen Eingang eines Differenzverstärkers 4-t angelegt. In diesem Fall ist dann der Ausgang Vo des Mfferenzverstärkers 4-f durch die Gleichung gegeben:

Vo = A(Vc - V_M) « kA log Lo/Ij₄ (3)

in der A ein Verstärkungsfaktor des Differenzverstärkers 4.J ist. Aus Gleichung (3) ist zu ersehen» daß der Ausgang des Differenzverstärkers 4^ nicht durch Veränderungen der Lichtstärke von I^ his k¹!^ und von Lc bis k'ifC aufgrund von Verunreinigungen des optischen Systems "beeinflußt wird. Der Ausgang eines Differenz-Verstärkers 4« > <3er im Aufbau dem Differenzverstärker 4,, ähnlich ist, wird auf ähnliche Weise verändert» wie oben fcegfctirielaen; dasselbe gilt für die Ausgänge der

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anderem Bifferemarrerstä^rkerv iie im F%* f-aiettt dar gesFtellf sind· Hie losginge eier Miferenwerstäriter 4U ttad 4g weriem isrelt Se&w^llenwert saasltrangett 5* * 5g i*egei£eiriert. Biese lelrsEitttem Lesegeräte afee-r». wie οΐΡβίι Bereits
Saefeterile« 5= -

111 FIg^ 2 BiM& feile* iie bereits irt Fig. 1

» iai-6 äemseliFett Be^ngs^eißltem Tersefeett ιϊιϊ# βί fotöeleMifisctte Eleaterrle 2^ Ms 2^ feegestellt* öitt. iie flfersieMliclikeit der figur nicrfct zu t ige a. Bäß τσϊΐ den Iferkett auf eineffi öieM

reflektierte Mcfet l*_{f 2} feto-eiefetrisefeeö; Sleiöeöteii 2^» 2^ und: 2«

* iie Äasglsge Ser fotoelektriecfeea llemertte iie ^eweiligett SiagSsge ier KEffereiiz:verstWirker 4|* 4₂ ^fe^w* 4* iiber §le logärltiüttiscfcett VeretSefeer-P 5| r % Wia 5^ SEftgelegrl. Ιϊϊ diesem Fall aiuß dastt der Aus-

gäög meisteäi eines eier toeitfeifc lögaritüati^chetii Verstärker 3^ öder 5g eine ^lirtiolrliBatrkierte^rt Isdförniatiött oäer Stelle äafstellem«- Öder atrer eine markierte Stelle stellt eine *1* dar, uuä eine niefrt markierte Stelle elfte ""Ό¹* * liner #er teiden logaritlaniäolien Terstärker 5^ öder 3₂ gifet äaxm an äetnem lusgang das elektrische Signal an* das der-ßu* ent spricht. Die Aasgänge der lögaritiiaii seilen f erstärker 5^ und J₂ werden ütrer Verstärker β and 7

eine die größte Spannung feststellende Prüfanordnung 8 angelegt. Die Amplitude des elektrischen Signals, das der "0" entspricht, ist größer als das der "1" entsprechende Signal, da das von einer unmarkierten Stelle reflektierte Licht, das eine "O" darstellt, überhaupt nicht moduliert ist. Am Ausgang der die größte Spannung feststellenden Prüfanordnung ö liegt dann das Signal an, das der ^HO^H, d.h. der unmarkierten Stelle in einer Spalte oder Zeile des Aufzeichnungsmediums entspricht. Der Ausgang der die maximale Spannung feststellenden Prüfanordnung 8 wird an die anderen Eingänge der Differenzverstärker 4.J - A-z angelegt.

Wenn das eine nichtmarkierte Stelle oder eine ¹¹O" darstellende Licht mit der Stärke Lc von dem fotoelektrischen Element 2.. aufgenommen wird, wird der Ausgang des Differenzverstärkers 4₁ Null. D.h. es wird eine "0" gelesen. Wenn das die markierten Stellen oder die "1" darstellende Licht mit der Stärke L^ von den fotoelektrischen Elementen 2. und 2, aufgenommen wird, sind die Ausgänge der Differenzverstärker 4₂ und A-, proportional dem Wort log Lc/L_M. Das bedeutet, es wird eine ¹¹1ⁿ ausgelesen. Die Ausgänge der Differenzverstärker 4-,, A., und Α·ζ werden also nicht durch Veränderungen der von dem Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichthelligkeit beeinflußt, wie es bei der Ausführungsform der JFig.1

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der Pall ist. Die Ausgänge der Differenzverstärker 4₁, 4p ^un(3 4-1 werden durch Schwellenwertschaltungen 5.., 5p und 5-x regeneriert und an den Ausgang übertragen.

In der in 3?ig« 2 dargestellten Ausführungsform sind nur zwei Ausgänge von zwei logarithmischen Verstärkern 3-j und 3p ^an die die größte Spannung feststellende ι Prüfanordnung 3 über Verstärker 6 und 7 angelegt; selbstverständlich können auch mehr als zwei Ausgänge von logarithmischen Verstärkern an die Prüfanordnung 8 angelegt werden, sodaß die Stärke des von verschiedenen Markierungsstellen des Aufzeichnungsmediums reflektierten Lichts erfaßt und hierdurch die Auslesegenauigkeit verbessert werden kann.

Die Erfindung schafft also ein System zum Lesen von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen in einem optischen Lesegerät. Bei diesem System werden die Ausgänge mehrerer fotoelektrischer Elemente, die so angeordnet sind, daß sie den Markierungsstellen in einer Spalte bzw. Zeile eines Aufzeichnungsmediums zur Feststellung einer markierten oder nicht markierten Information entsprechen, über logarithmische Verstärker an mehrere Differenzverstärker angelegt. An diese Differenzverstärker wird dann ein die Helligkeit auf dem Aufzeichnungsmedium darstellendes Signal angelegt; dieses Signal ist aus zwei oder mehr als zwei Ausgängen

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ausgewählt, die wiederum von Ausgängen mehrerer logarithmischer Verstärker so ausgewählt sind, daß die Ausgänge der Differenzverstärker nicht von der Helligkeit auf dem Aufzeichnungsmedium beeinflußt sind und genau der markierten oder nicht markierten Information der Markierungsstellen auf dem Aufzeichnungsmedium entsprechen.

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Claims

Patentansprüche:

1. System zum lesen von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen in einem optischen Informations-Lesegerät, gekennze ichnet durch

a) mehrere fotoelektrische Elemente, (2.. , 2n...), die so angeordnet sind, daß sie den Markierungsstellen in einer Spalte oder Zeile eines Aufzeichnungsmediums zur Feststellung kodierter Marken entsprechen,

t>) mehrere logarithmische Verstärker (^₁, 3₂···)» von denen jeder das Ausgangssignal jedes der fotoelektrischen Elemente (2., 2p...) in. ein Ausgangssignal Τ« umformt, das in logarithmischer Form dem Ausgang jedes fotoelektrischen Elements entspricht ,

c) eine erste Einrichtung (8) zur Auswahl -von zwei oder mehr als zwei Ausgängen mehrerer logari-fchmischer Verstärker (3..» 3₂·«·)» ^un<3 zur Ableitung aus den ausgewählten zweiten Ausgängen ein elektrisches Ausgangssignal (Tc), das der Helligkeit auf dem Aufzeichnungsmedium entspricht, und

d) eine zweite Einrichtung (4^f 4₂·..), um jeweils das elektrische Signal (To) abzuleiten, das der Differenz zwischen dem zweiten Ausgang jedes der logarithmischen Terstärker und dem Ausgang der ersten Einrichtung (8) entspricht, wobei darin die ausge-

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wählten zweiten Ausgänge der logarithmischen Verstärker mindestens einen Ausgang aufweisen, der der Helligkeit auf dem Aufzeichnungsmedium entspricht .

2. System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die erste Einrichtung (8) eine die größte Spannung feststellende Prüfanordnung enthält, die den größten Spannungswert aus den ausgewählten Spannungen der logarithmischen Verstärker (3-j, 3₂···) auswählt, und daß die zweite Einrichtung (4-j, 4₂···) mehrere Differenzverstärker aufweist.

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