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Verfahren und Vorrichtung zur Zeilenfindung und Zeilenjustage in lesenden
Geraten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zeilenfindung
und Zeilenjustage in lesenden Geräten zur kohärent-optischen Lesung von Zeilen mit
Zeichenfolgen reflektierender und/oder lichtdurchlässiger Aufzeichnungsträger mit
Justage- und Lesestrahlenbündel, Bekannt ist eine Anordnung zur automatischen Erkennung
von Zeichenfolgen, die als Zeilen auf Aufzeichnungsträgern vorhanden sind. Die Aufzeichnungsträger
laufen kontinuierlich an einem Lesefenster vorbei, Die Zeichenfolgen werden beleuchtet
und während des Vorbeilaufens am Lesefenster über Schwent- und Schwingspiegel, die
sich zwischen Lesefenster und optoelektronischem Wandler befinden, auf den optoelektronischen
wandler abgebildet. Diese stellen ein T;ifosaik von fotoelektrischen Emofingern
dar. Aus den entsprechenden Signalfolgen ist eine Erkennung der abgebildeten Zeichenfolgen
möglich.
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Vor diesem genannten liesefenster ist auf dem Vorschubweg der Aufzeichnungsträger
ein weiteres Fenster angeordnet, das ebenfalls beleuchtet wird. Die an diesem Justierfenster
vorbeibewegten Zeichenfolgen werden auf eine weitere Anordnung von Fotoempfängern
abgebildet. Diese Anordnung von Fotoempfängern ist mit einer Schaltungsanordnung
verbunden, die die wirkliche Höhenlage der Zeilen mit den Zeichenfolgen beim Vorbeibewegen
am Justierfenster aus den Signalen der Fotoempfänger ermittelt. Diese Schaltungsanordnung
gibt ein Steuersignal an einen Servomechanismus, der eine Einstellung der Neigung
des Schwenkspiegels bewirkt, so daß beim späteren Eintreffen der Zeilen mit den
Zeichenfolgen am Lesefenster
diese Zeilen justiert sind, die gewünschte
Höhe aufweisen und erkannt werden können.
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Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß für die erkennung
der Zeichen auf dem Äufzeichnungsträger ein hoher elektronischer, insbesondere optoelektronischer
Aufwand zu verzeichnen ISt. Dies kommt u. a. durch die mosaikartigen optoelektronischen
Wandler zustande.
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Nachteilig ist auch die Tatsache, daß beim Transport des Aufzeichnungsträgers
zwischen dem Justierfenster und dem Lesefenster eine Möglichkeit besteht, infolge
Verschiebens des ufzeichnungsträgers eine ITachjustierung automatisch durchzuführen.
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Ein weiterer Nachteil ist der, daß aufgrund der Fotoempfängerzeilen
der Mosaike die auf dem jeweiligen Mosaik abgebildeten Zeichen eine Mindestgröße,
z. B, die Typengröße von Schreibmaschinenzeichen, nicht unterschreiten können.
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Zweck der Erfindung ist es, den optoelektronischen und elek-tronischen
Aufwand für Justierung und Lesung zu verringern, Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zeilenfindung und Zeilenjustage
in lesenden Geräten anzugeben, um mit überwiegend optischen Mitteln eine automatische
Nachjustierung während der Lesung durchzuführen, indem die Parallelität zwischen
der zu lesenden, mit Zeichen versehenen Zeile und dem Lesefenster hergestellt wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Lesung von
Zeilen mit Zeichenfolgen auf reflektierenden und/oder lichtdurchlässigen Aufzeichnungsträgern
mit dein unabhängig vom Lesestrahlenbündel wirkenden, kollimierten Justagestrahlenbündel
die zu lesende Zeile gefunden und parallel zum Lesefenster während der Lesung justiert
wird. Das Justagestrahlenbündel wird unter einem Winkel E senkrecht zur Normalen
des Aufzeichnungstiägers auf das vor dem Aufzeichnungsträger befindliche Lesefenster
gelenkt, so daß ein schräger, die gesamte Zeile erfassender Einfall des Justagestrahlenbündels
erhalten wird, d. h. das Strahlenbündel leuchtet nach entsprechender Deforrnation
das Lesefenster gleichmäßig aus. Die Zeichenfolgen wirken als Beugungsgitter, Das
schräg auf das Beugungsgitter fallende Justagestrahlenbündel wird um die Winkel
αk k .
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(1) 0&k = arc sin b cosa abgelenkt, wobei > die Wellenlänge
der Strahlung, b die Gitterkonstante, E der Einfallswinkel zur Normalen des Aufzeichnungsträgers
und αk der Richtungswinkel der k-ten Beugungsordnung sind. Die Gitterkonstante
b stellt einen mittleren Wert dar, der sich aus dem Zeichenabstand ergibt, Von Zeichen
zu Zeichen variiert b zwar erheblich, da der Abstand senkrechter Linien, z.B.
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durch den Wechsel von Großbuchstaben zu Kleinbuchstaben und umgekehrt,
unterschiedlich ist und einzelne Zeichen mehrere senkrechte Linien aufweisen können.
Schrägliegende Zeichengeraden kömmen fast ausschließlich gepaart vor (z. B. V, X,
Y) und können ebenso wie der Einfluß der Zeichen, die Bögen.(Q, R und S) enthalten,
wegen der statistischen Verteilung vernachlässigt werden.
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Das Strahlenbündel nullter Beugungsordnung wird einem zeilenfindenden
Fotoempfänger und das Strahlenbündel erster Beugungsordnung wird einem zeilenjustierenden
Fotoempfänger zugeführt. Bei Zwischenschaltung eines Linsensystems zwischen zu lesender
Zeile und den Fotoempfängern werden aufgrund obiger Faktoren keine Fokussierungspunkte
in der Fokussierungsebene des Linsensystems entstehen, sondern Fokussierungsflächen.
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Der Aufzeichnungsträger besitzt eine Schrift, die Amplituden- und/oder
Phasenstrukturen aufweist. Erfindungsgemäß wird die Amplituden- und/oder Phasenstrukturen
aufweisende Schrift auf dem Aufzeichnungsträger bei Durchgang des Justagestrahlenbündels
durch den Auf zeichnungsträger oder bei Reflexion des Justagestrahlenbündels am
Aufzeichnungsträger gefunden und justiert. Erfindungsgemäß erfolgt bei Vorschub
des Aufzeichnungsträgers eine Bewertung der auf die Fotoempfängerfläche des zeilenfindenden
Fotoempfängers auftreffenden Intensität des Strahlenbündels nullter Beugungsordnung
durch das dem zeilenfindenden Fotoempfänger nachgeordnete elektronische Schaltsystem.
Wird die maximale Intensität auf der Fotoempfängerfläche jeweils bei der Zeichenfindung
erreicht, wird der Vorschub des Aufzeichnungsträgers unterbrochen. Die im Lesefenster
befindliche Zeile oder deren Teile werden nachjustiert und gleichzeitig gelesen.
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Größtenteils handelt es sich dabei um eine Feinjustage bei einer Abweichung
zwischen der Zeilenrichtung und der Lesefensterrichtung von wenigen Winkelgraden.
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Wenn sich die Zeilen mit den Zeichenfolgen nicht in paralleler Lage
zum Lesefenster befinden, wird erfindungsgemäß
der zeilenjustierende
Fotoempfänger, dessen Empfängerfläche geteilt ist, ein Differenzsignal entsprechender
Polung an die nachfolgende Schalt elektronik abgegeben. Von der Schalt elektronik
wird ein Antrieb zur Zeilenjustage in Gang gesetzt, der den Aufzeichnungs--träger
zwecks Parallelität zwischen Zeilenrichtung und Lesefenster justiert. Die Drehung
des Aufzeichnungstragers erfolgt in der Speise, daß die Fokussierungsfläche des
Strahlenbündels erster Beugungsordnung auf den zeilenjustierenden Foto empfänger
zurückgeführt wird und das Differenzsignal minimalisiert bzw. auf den Werft Null
verringert wird.
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Erfindungsgemäß wird beim Übergang von Zeilen mit Zeichenfolgen gerader
Zeichen zu Zeilen mit Zeichenfolgen mit einem anderen Schriftneigungswinkel der
zeilenjustierende Fotoempfänger auf einer elliptischen Bahn um den Schriftneigungswinkel
/3 gedreht. Der Mittelpunkt der elliptischen Bahn ist der Fokussierungspunkt des
Strahlenbündels nullter Beugungsordnung. Durch die Neueinstellung des zeilenjustierenden
Fotoempfängers wird auch das Differenzsignal wieder minimalisiert, Diese Neueinstellung
kann automatisch erfolgen, wenn auf bestimmte Schriftneigungswinkel orientiert wird.
(Z. B.
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300, 750, 600).
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht die Vorrichtung
zur Zeilenfindung und Zeilenjustage aus einem Lese system mit einer Halterung für
den Aufzeichnungsträger. Der Aufzeichnungsträger ist auf diesem Lesesystem beweglich
angeordnet und kann in der Leseebene vorwärts bewegt und gedreht werden, um die
Zeilen mit Zeichenfolgen dem Lesefenster anzupassen.
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Es besteht dann Parallelität zwischen der Zeilenrichtung und dem Lesefenster.
Des weiteren ist ein Linsensystem vorhanden, das die parallelen Strahlenbündel erster
und nullter Beugungsordnung fokussiert. Bedingt durch die statistischen Störungen,
die durch die den Zeichen eigenen Strichrichtungen auftreten, wird in der Fokussierungsebene
kein Fokussierungspunkt, sondern eine Fokussierungefläche der jeweiligen Strahlenbündel
erhalten. Der zeilenfindende Foto empfänger gibt das Intensitätssignal des Strahlenbündels
nullter Beugungsordnung an die nachfolgende Schaltelektronik weiter.
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Der ZeilenfindungsmechanisrXlus besteht aus Antrieb für den Zeilenvorschub,
insbesondere unter Verwendung einer Spindel mit einem Zahnsegment. Der Antrieb für
den Zeilenvorschub ist mit dem Lesesystem und der Halterung für den Aufzeichnungsträger
gekoppelt. Der zeilenjustierende Fotoempfänger ist als differenzbildender Fotoemp@änger
ausgebildet, der durch einen Spalt in zwei Teile geteilt ist. Durch die Fokussierungstläche
des Strahlenbündels erster Beugungsordnung werden die beiden Teile bestrahlt, Jede
Teilfläche bildet ein Signal, Die beiden Signale werden verglichen und ein Differenzsignal
erzeugt, dessen Polung die Richtung der Drehung der Halterung des Aufzeichnungsträgers
am Lesesystem bestimmt.
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Der Vergleich und die Urnschaltung werden durch die dem zeilenjustierenden
Fotoempfänger nachfolgende Schaltelektronik wahrgenommen, während der Antrieb für
die Zeilenjustage die Drehung der Halterung mit dem Aufzeichnungsträger durchführt,
In einer speziellen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist bei änderung des Schriftneigungswinkels
cter Zeichenfolgen auf den Aufzeichnungsträger ein Bewegungsme chanisinus
zur
Fotoempfängerjustage des zeilenjustierenden Fotoempfängers vorgesehen, der es gestattet,
diesen Fotoempfänger auf einer elliptischen Bahn um die Fokussierungsfläche des
Strahlenbündels nullter Beugungsordnung zu bewegen.
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Eine weitere spezielle Ausführungsform besteht darin, daß sich bei
Schrift mit Wechsel des Schriftneigungswinkels mehrere zeilenjustierende Fotoempfänger
auf der elliptischen Bahn auf Positionen befinden, die durch den jeweiligen Schriftneigungswinkel
der Zeichenfolgen vorgegeben sind. Je nach Signal- und Differenzsignalabgabe an
die nachfolgende, mit allen zeilenjustierenden Fotoempfängern gekoppelte Schaltelektronik
führt ein der zu lesenden Schrift mit dem bestimmten Schriftneigungswinkel zugeordneter
Fotoempfänger die Zeilenjustage durch.
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Erfindungsgemäß ist in der Fokussierungsebene des Strahlenbündels
nullter Beugungsordnung ein Element angeordnet, das zur Ausblendung des direkten
Strahlenbündels dient, Dies können eine Scheibenblende oder ein A/4-Blättchen sein,
Hinter dern Element sind ein Linsensystem und der zeilenfindende Fotoempfänger angeordnet.
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Die Vorteile der Erfindung bestehen in der Verringerung des optoelektronischen
und elektronischen Aufwands und in der Nachjustierung der während des Lesens und
des Transports des Aufzeichnungsträgers entstandenen Verschiebungen der Halterung
des Lesesystems und des Aufzeichnungsträgers in seiner Halterung. Des weiteren ist
ein Vorteil darin zu sehen, daß Schrift auf Mikrofilmen, Mikrofiches und anderen
Mikroaufzeichnungen auf kohärent-optische Weise gelesen werden kann.
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Die 3Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: Draufsicht des optischen
Teils der Vorrichtung zur Zeilenfindung und Zeilenjustage Fig. 2: Schematische Darstellung
des lesenden Gerätes Fig. 3: Elektronischer Teil der Vorrichtung zur Zeilenfindung
und Zeilenjustage In Fig. 1 wird die Draufsicht des optischen Teils der Vorrichtung
zur Zeilenfindung und Zeilenjustage in lesenden Geräten gezeigt. Das Lese strahlenbündel
1 durchstrahlt einen lichtdurchlässigen Auf zeichnungsträger 2, dessen Schrift z.
B. Amplitudenstrukturen aufeist. Das esestrahlenbündel 1 bewegt sich innerhalb des
Besefensters 3, das jeweils nur eine Zeile mit Zeichenfolgen des Aufzeichnungsträgers
2 aufnimmt. Der Schriftneigungswinkel beträgt 900 zur Zeilenrichtung, Dies ist z.
B. bei Maschinenschrift der Fall, Damit die zu erkennendenZeile leise fähig im Lesefenster
3 angeordnet wird, erfolgt eine Zeilenfindung und eine anschließende Zeilenjustage.
Unter einem Winkel gsenkrecht zur Normalen 4 des Aufzeichnungsträgers 2 wird das
Justagestrahlenbündel 5 seitLich eingestrahlt. Der Strahlenbündelquerschnitt ist
so gestaltet, daß das Lesefenster 3 gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Dieses Justagestrahlenbündel
5 ist kollimiert und wird an den Zeichen des Aufzeichnungsträgers 2 gebeugt.
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Es werden Strahlenbündel erzeugt, die in verschiedenen Richtungen
die als Beugungsgitter wirkende
Zeile verlassen. Zur Vereinfachung
sind nur die beiden Strahlenbündel nullter Beugungsordnung 6 und er Beugungsordnung
7 in tig. 1 dargestellt. Diese beiden Strahlenbündel 6 und 7 werden durch ein Linsensystem
b in seiner Fokussierungsebene 9 fNokussier-t, in der sich die strahlungsempfindlichen
Flächen der Fotoempfänger 10 und 11 befinden. Dabei treffen das Strahlenbündel nullter
Beugungsordnung 6 auf den zeilenfindenden Fotoempfänger 10 und das Strahlenbündel
erster Beugungsordnung 7 auf den zeilenjustierenden Fotoempfänger 11.
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Die Zeilenrichtung im Lesefenster 3 und die fiittelpunkte der Fokussierungsflächen
der Strahlenbündel 6 und 7 bilden eine Justageebene.
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In Fig. 2 erfolgt eine schematische Darstellung des lesenden Gerätes.
Vom Lesestrahlgebersystem 12 wird das Lesestrahlenbündel 1 in Richtung Lesesystem
13, das aus einer Halterung für die Aufzeichnungsträger 2, einem Justagemechanismus
mit den elektrischen Anschlüssen für die Zeilenfindung und Zeilenjustage, dem Aufzeichnungsträger
2 selbst, dei:i Lesefenster 3 u. a, besteht, zum Empfängersystem 14 des Lesestrahlenbündels
gelenkt.
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Das auf das Lesesystem 13 einfallende Justagestrahlenbündel 5 wird
in einem Justagestrahlengebersystem 15 erzeugt und so gestaltet, daß es das Lesefenster
3 gleichmäßig ausleuchtet, Befindet sich im Lesefenster 3 eine Zeile mit Zeichenfolgen
eines zu lesenden Aufzeichnungsträgers 2, so werden die Zeichenfolgen als Beugungsgitter
wirken. Es entstehen Beugungsordnungen. Die nullte und die erste Beugungsordnung
6 und 7 werden für die Zeilenfindung und Zeilenjustage verwendet.
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Durch ein @insensystem 8 werden die Strahlenbündel nullter und erstei
Beugungsordnung 6 und 7 jeweils auf die Fotoempfänger des Empfängersystems 1 6 und
des Empfängersystems
17 fokussiert. Das Empfängersystem 16 ist
über eine Schaltelektronik 18 und einen Antrieb für den Zeilenvorschub 19 mit dem
@esesystem 13 verbunden.
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Das Empfängersystem 17 ist inib dem Lesesystem 13 über die Schaltelektronik
20 und den Antrieb für die Zeilenjustage 21 gekoppelt.
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Fig. 3 3 zei0't den elektronischen eil zur Zeilenfindung und Zeilenjustage.
Es wird gezeigt, wie die Fotoempfänger 10 und 11 über die jeweilige Schaltelektronik
18 und 20 die jeweiligen Antriebe beeinflussen. Sobald das Zeilenendsignal nach
@esung der Zeile registriert wird, erfolgt eine Schließung eines kichrlters in der
Schaltelektronik 18 und der Antrieb für den Zeilenvorschub 1@ beginnt, den Aufzeichnungsträger
am @esefenster vorbeiz@bewegen. Das auf den Fotoempfänger 10 auffallende Strahlenbündel
6 wird @chwächer, wenn sich die gelesene Zeile aus de@ @esefenster 3 herausbewegt.
Die auf den Fotoempfänger 10 auftreffende Intensität nimmt wieder zu, wenn sich
die nächste zu lesende Zeile in das @esefenster hineinschiebt. Ist das Intensitätsmaximum
erreicht, so befindet sich die Zeile mit den Zeichenfolgen im Lesefenster 3. Der
Schalter der Schaltelektronik 18 wird geöffnet, Der Vorschub des Aufzeichnungsträgers
wird unterbrochen. Zugleich beginnt die Justage durch den Fotoempfänger 11 unter
Verwendung des Strahlenbündels 7. Dieser Fotoempfänger 11 weist nebeneinander angeordnete
Empfängerflächen auf. Die elektrischen Signale der auftreffenden Strahlenbündelanteile
werden verglichen.
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Liegt z. B. die Zeile nicht parallel im Lesefenster 3, so werden die
beiden Teile des Fotoempfängers 11 ungleiche Anteile des Strahlenbündels 7 empfangen.
Die beiden Signale werden verglichen. Falls ein Differenzsignal besteht, wird über
die Schaltelektronik 20 der Antrieb fiir die Zeilenjustage 21 je nach Polung des
Differenzsignals
"vorwärts" oder "rückwärts" in Gang gesetzt, bis durch die Drehung der Halterung
des Aufzeichnungsträgers 2 auf den beiden Teilen des Foto empfängers 11 jeweils
die gleiche Intensität auftrifft und jcein Differenzsignal mehr registriert wird.
Dann ist die Zeile mit den Zeichenfolgen parallel zum Lesefenster eingerich-tet,
Die Zeile kann gelesen werden.