DE2539738A1

DE2539738A1 - Abtastsystem

Info

Publication number: DE2539738A1
Application number: DE19752539738
Authority: DE
Inventors: Arthur Browne; Redhill Salfords; Francis John Witts
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1974-09-13
Filing date: 1975-09-06
Publication date: 1976-03-25
Also published as: US3993865A; FR2286444A1; JPS5166734A; CA1039200A; GB1446403A; FR2286444B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abtastsystem und insbesondere auf ein System zum Abtasten und Umwandeln von Daten die aus alphanumerischen Zeichen, Diagrammen usw. bestehen. Ein wichtiger Anwendungsbereich eines derartigen Systems bilden die Lesehilfen für blinde oder sehbehinderte Personen. Bei einer bekannten Hilfe für Blinde wird eine teuere elektronische Kamera von Hand längs einer gedruckten Zeule bewegt, wobei das Ausgangssignal der Kamera in eine fühlbare Wiedergabe der abgetasteten Zeichen umgewandelt wird. Bei einer anderen bekannten Hilfe für Sehbehinderte wird eine konventionelle Fernsehkamera auf das zu lesende Material gerichtet und vom Leser geführt, wobei das Ausgangssignal der Kamera von einem Fernsehempfänger wiedergegeben wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun darauf,eine viel weniger verwickelte undvnniger teuere Hilfe zu schaffen,die für sehbehinderte Personen brauchbar ist. Die Erfindung bezweckt weiter, ein verbessertes Abtastsystem zu schaffen, das als Eingangsanordnung für O.C.R. (Optical Character Eesognition) = (optisobe Zeichenerkennungs^nlage) verwendbar ist.

Die Erfindung schafft ein Datenabtast- und -speichersysteu das dadurch gekennzeichnet ist dass es eine Kombination enthält von

(a) einem Hodometer mit einem Läufer, der längs einer Zeile mit Daten geführt werden kann.und einem elektrischen Impulsgenerator, der vom genannten Laufer angetrieben wird zur Erzeugung von Auswerteimpulsen mit einer Geschwindigkeit, die von der Bewegung

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des genannten Hodometers abhängig is,

(b)eine Reihe von Photodetektoren, die vom genannten Hodometer getragen werden und im wesentlichen parallel zur Drehachse des Laufers,d.h. im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichting angerodnet sind,

(c) optischen Mitteln,die am genannten Hodometer angeordnet sind, und zwar zur Bildformung auf der genannten Reihe von Detektoren jeweils wenn ein Gebiet von Daten am Hodometer vorbeigeht,

(d) einem Speicher fur ein zweidimensionales Bild mit Speicherelementen,die wenigstens imaginär in Reihen und Spalten angeordnet sind,wobei die Anzahl Reihen der Anzahl der genannten Detektoren entspricht und

(e) Mittel zum Einführen neuer Datenleuchtdichtewert in eine Spalte des genannten Speichers, welche Werte von den genannten Detektoren hergeleitet' werden wenn ein-Auswerteimpuls auftritt j wobei eine entsprechende Anzahl der am längsten gespeicherten Jnf omiationsdaten gelöscht werden.

Obschon ein derartiges System derart ausgelegt werden kann,d_,ss es auf analoge Weise funktioniert insofern es die Leuchtdichtepegel anbelangt, der Speicher kann einfacher und billiger ausgelegt werden,wenn die Speicherelemente binare Elemente sind und dies ist ausreichen (oder sogar erwünscht)für die meisten Lesehilfon und 0.C,R.-AnWendungen. Eine binare Betriebsart des Speichers bedeutet in der Praxis die Einführung einer Schwellenfunktion zum Entscheiden, ob ein bestimmtes abgetastetes Bildelement der Daten als "schwarz" oder "weiss betrachtet werden muss.Der Kontrast zwischen dem Hintergrund und dem Lesezeichen ist ü

Grundlage dieser Entscheidung.Das Endresultat ist, dass jedem Element

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Element eine Zahl zugeordnet wird, die einen von nur zwei möglichen Werten hat. Der eine Wert wird aussagen über den Hintergrund, der andere Wert über das Lesezäihen. Beispielsweise die Zahlen "0^M und "1"können des normalerweise weissen Hintergrund bzw.den noisaalerweise schwarzen Zeichengebieten zugeordnet werden, wobei jede Schakierung der Intensität oder des Farbtons entfernt ist.

Es dürfte dem Fachmann einleuchten, dass eine derartige Schwelle zwischen einem Detektor und der entsprechenden Heihe von Speicherelementen oder aber im Speicher selbst'verwendot werden kann. Der Pegel der Schwelle fcann voreingestellt werden oder er kann von Hand einstellbar sein für eine subjektive optimale Wiedergabe, wenn bei einer Lesehilfe verwende};.In anderen Fallen (beispielsweise O.C.R.) kann dieser Pegel automatisch geändert werden. Zum Schluss kann der Speicher klein genug ausgebildet werden um vom Hodometer getragen zu werden oder er kann eine separate Anordnung sein, die mittels eines Kabels mit dem Handgerat verbunden werden kann.

Wenn nicht anders erwähnt, beziehen sich die weiteren Eigenschaften der Erfindung auf Anwendungen auf dem Gebiete von Lesehilfen für Sehbehinderte,

Zu diesem Zweck enthält das System ebenfalls Mittel zum Wiedergeben der im Speicher befindlicen Daten.Da gibt es im wesentlichen den Vorteil, dass das Speichern nach der Erfindung es ermöglicht, dass ein Teil der abgetasteten Daten in vergrössertei Form wiedergegeben wird und ein derartiger Teil wird sich bewegen und ändern entsprechend der Bewegung der Hand des Benutzers. Der Vergrosserungsgrad lasst sich an ' den Grad der Sehbehinderung anpassentim äüssersten Fall ist es möglich, einen fast quadra-r

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tischen Speicher zu verwenden, so dass im wesentlichen nur ein Zeichen gespeichert und gleichzeitig wiedergegeben wird. Andererseits wird für Personen, die weniger sehbehindert sind, die Länge des Speichers, gemessen in Aizahl Spalten, ausreichen um eine vollständige Druckzeile, beispielsweise aus einem Buch oder eine Spalte einer Zeitung zu enthalten.

#eFdes Speicherelement des Speichers aknn eine einzelne Lichtquelle erregen, in welchem Fall der Speicher und die Wiedergabemittel zu einer kombinierten Einheit ausgelegt sind. Andererseits kann das System Mittel enthalten zum nichtdestruktiver;

Abtasten des gespeicherten Bildes im Speicher auf eine Art und Weise, die für Wiedergabe in einer einzelnen Wiedergabeeinheit vom abgetasten oder sequentiellen Typ geeignet ist.

Bei Anwendung des letzteren Verfahrens ist es möglich, einen konventionellen Heim-Fernsehempfänger als Wiedergabemittel zu verwenden, in welchem Fall die Ausrüstung weniger aufwendig vird.

Eine auf dieser Betriebsart basierte Ausführungsform wird nun an Hand der Zeichnungen naher beschrieben. Er zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer hansgeführter. Abtast- oder Kameraeinheit,

Fig. 2 eine allgemeine Darstellung einer Anordnung mit einer solchen handgeführten Einheit und einer Wiedergabeeinheit,

Fig. 3 bis 5 Blockschaltbilder, geeignet für die Anordnung nach Fig. 2

Fig. 1 zeigt eine kleine handgeführte Einheit, die, wenn in der Richtung Al über eine Seite bewegt, einen Steifen der Seite, beispielsweise eine Druckzeile, abgetastet als eine zweidimensionalδ Anordnung von Punkten.Die Einheit besteht aus zwei Hauptteilen;

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einen zum Abtasten quer zum Streifen und den anderen zum Abtaster, in der LSngsrichtung des Streifens.

Im ersten Teil verwandelt eine Reihe Photodetektoren 1 (beispielsweise eine selbstabtastende Anordnung von Photodioden) das Licht in ein elektrisches Signal. Die PapierflSche p, die durch ein Fenster im Gehäuse der Einheit sichtbar ist (siehe 28, Fig.2) wird auf der Anordnung mittels eines optischen Systems 2-4 abgebildet,so dass eine Linie senkrecht zum Streifen (beispielsweise über Al) in der Lange der Anordnung abgebildet wird. Auf dies© Weise wird die Linie über den Streifen in eine Reihe von Punkten oder kleinen Gebieten aufgelöst, die der Anordnung dor Detektordioden entsprechen und durch die salbstabastende Eigenschaft der Anordnung wird eine Bildzeilenabtastung erhalten, die dem Vorhandensein bzw. Fehlen von Licht entspricht(die Verbindung des Videoausganges ist bei 22a dargestellt).

Eine einfache Linse kann zum Erzeugen eines Bildes mit einer festen VergrSsserung verwendet werden. In dieser Ausführungsfora werden in der Einheit drei Linsen- 2 in einen Karusell 3 verwendet, wodurch aus drei Vergrößerungen gewählt werden kann aber stattdessen konnte auoh ein Zoom-Linsensystem verwendet werden. Zuc Erzeugen einer geeigneten Form für die Einheit kann ein Spiegel 4 verwendet werden und zwar zum "Falten" des optisohen Systems wie dargestellt. Eine kleine Lampe 5 ist in der Einheit eingebaut zua Beleuchten des Papiers obqchon selbstverständlich eine Sussere ortsfeste Lichtquelle in Manchen Fallen verwendet werden könnte.

Di· Abtastung längs des Streifens der Seite wird ■eoh,»nisoh geregelt. Sin Hodcmater-LSufer in Form einer Rolle 6 (die «int susltaliohe Bolle 6Λ tree·» kann)let an der Unterseite

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der Einheit eingebaut und durch einen starken Reibkontakt mit dem Papier wird diese Rolle gedreht wenn die Einheit bewegt wird. Die Drehung wird durch ein Zwischenrad 7A oder 72 auf eine zweite Welle 2 mit einem radialen Raster 9 übertragen (jedes Rad 7A-7B ist avifeinem Stosser r angeordnet,dessen freies Ende durch eine Feder sonach unten gezogen wird).Ein zwilites ähnliches Raöter 10 ist in ortsfester Läge nahe und koaxial zum ersten vorgesehen. Eine Lichtquelle 11 und ein Photodetektor 12, je an einer Seite des Rasterpaares, dotektiertjdie Modulation des durch die Drehung des eraten .Rasters erzeugten Lichtes. Ausverteimpulse werden vom Detektorausgang erzeugt und über eine ,Verbindung 22b abgeführt. Für jede Bewegungseinheit über das Papier wird ein Auswerteimpuls erzeug-j;,wobei der Wert jeder Einheit durch den Durchmesser der Rolle 6, das Antriebsverhältnis zwischen der Rolle und dem Raster 9 und die Anzahl Linien in den Rastern bestimmt wird. In dieser Ausführungsform kann das Antriebsverhältnis durch die Wahl des einen oder des anderen Zwische rades 7A-7B gewählt werden, die an Stellen auf der Welle 8 mit unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind. Diese Wahl erfolgt mit Hilfe einer Regelwelle TG mit zwei Hockenflächen 7D und 7E, wobei jede !"lache dafür sorgt, dass eines des Räder 7A oder 7B mit der Rolle 6 und der.¥elle 8 zusammenarbeitet und zwar durch Freigabe des betreffenden Stossers r.Zwei Teilungen von beispielsweise 90 und 127 M& können auf diese Weise erhalten werden und grössere Intervalle können aus denselben abgeleitet werden und zwar durch einen elektronischen Teiler. I

Die Periode des Abtastzyklus der Anordnung 1 wird _:

konstant gehalten und ist kürzer als die kürzeste Zeit, in der ^h

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Zeit, in der ein Intervall auf dem Papier von Hand zurückgelegt wird (dieses Intervall ist für die gewünschte Auflosung oder Bildelementgrösse einstellbar)... Nach der Erzeugung des Auswerteimpulses gelangt die folgende vollständige Abtastung von der Reihe 1 zum Ausgang. Abtastungen, die nicht unmittelbar nach einem Auswerteimpuls folgen, gelangen nicht zum Ausgang.Auf diese Weise schaffen das selbsttätige Abtasten der Anordnung und die Handbewegung zusammen eine zweidimensionale Abtastung, was einem imaginSren regelmSssigen Raster nähert. In diesem Raster brauchen die Rasterteilungen in den zwei Richtungen nicht gleich zu sein. Im wesentlichen können in dieser Ausführungsform drei Auflösungen über den Steifen verwendet werden und sie können 90, 127 und 200 pm betragen und dadurch Änderung der Linsen 2 gewählt werden. Gegebenenfalls können einfache mechanische Führungselemente zum Befolgen des' erwünschten Streifens auf dem Papier verwendet werden.

Zwei Gebrauchsmöglichkeiten für die Einheit sind als Eingang für eine OCT-(opti?al character recognition)-Anlage und als Eingang für· eine Lesehilfe für Blinde oder Sehbehinderte. Im Grunde ist die Anordnung für sehbehinderte Leute gemeint.Die jeweiligen Ausgagnssignale der Anordnung 1, die durch die Auswerteimpulse selektiert oder getastet sind, werden einem Speicher zugeführt, der vorzugsweise eine binare Form hat wie obenstehend erläutert ist. Die Nachfolgende Beschreibung basiert auf diese Voraussetzung und das bedeutet, dass die Detektorausgangssignale eine Schwelle haben, die innen in dem Speicher selbst oder in der Schaltungsanordnung zwischen dem Speicher und den Detektoren zugeführt wird. Dadurch, haben die gespeicherten Signale nur

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zwei Hegel und zwar einen, der beispielsweise "O" oder ".Hintergrund¹¹ (normalerweise weiss) angibt und einen anderen, der "1" oder "Lesezeichen" (meistens schvasz) angibt. Es kan ein handbet8tigtes Potentiometer vorgeßehenjwerden um den geeigneten Schwellenpegel zu wShlen um das analoge Videosignal in ein binäres Signal umzusetzen bevor dieses Signal gespeichert wird.

Der Speicher und der restliche Teil der Anordnung wird nun angegeben bevor eine weitere detaillierte Beschreibung folgt. Die binären Videosignale werden spaltenweise im Speicher gespeichert. Wenn der Speicher voll ist verursacht jede neue Spalte von Inforaation,dass die am längsten gespeicherte Spalte v°n Information geloscht wird. Dieser Prozess «rfolgt mit einer veränderlichen Geschwindigkeit, da -dies von der Bewegung der Hand des Benutzers abhangt (wenn die Hand kurze Zeit angehalten wird, bleibt die Information im Speicher konstant). Unabhängig davon wird die Information im Speicher auf nicht destruktive Weise mit einer normalen ^MEaster^M-Geschwindigkeit abgetastet, wenn die Information in einem Fernsehempfänger wiedergegeben werden muss und geeignete Horizontal- und Vertikal-Synchronimpulse werden den auf dieeeWeise erhaltenen binaren Videosignalen zugefügt., so dass die resultierende Wellenform einer Sormfernsehanordnung zugeführt werden kann. (Dieses Signal wird einem VHF- oder UHF-Träger aufaoduliert, es sei denn dass die Anordnung eine Videoeingangsklemme hat). Auf diese Weise wird ein vergrössertes selbstleuohtendes Bild des Papiers erhalten.

Eine allgemeine Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt, -wobei die .von Hand geführte Kamera oder Abtasteinheit, die durch 20 beseiohnet ist, auf einem B.uch oder Dokument 21 liegt (Fig. 2aJ. Die Einheit 20 enthalt das Hodometer und Photodetektorelemente des ι

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Systems und wird mittels eines Kabels 22 mit einer Steuereinheit 23 verbundeh. Die Einheit 23*enthalt den Speicher und eine einstellbare Schwellenregelung 24, wie in Fig. 2Bdargestellt ist. Diese Einheit kann ebenfalls einen Ein/Aus- sowie einen Leuchtdichteregler 25 enthalten und sie hat nebst der Kameraverbindung 22 einen Ausgang 26 zum Verbinden eines Fernsehempfängers 27 (Fig. 2A).Die Einheit 23 kann ebenfalls einen Schalter 28 enthalten, der ein Ausgangssignal mit schwarzen Buchstaben auf einem weissen Hintergrund oder umgekehrt wählt. Andere Behälter sin zur Regelung des Fonnats und des VergrSsserungsgrades der Wiedergabe vorgesehen. Derartige Schalter können Regler 2A sein zum Wählen der horizontalen Teilung (diese -können die Teilungen , die vom Abtriebsverhältnisregler in der Kamera gegeben werden, verdoppeln), 29B für die Anzahl Punkte, die über den Schirm wiedergegeben werden und 29c für die Anzahl Fernsehzeilen pro Reihe des Speichers (29B regelt die verwendete Speichermenge).

Fig. 2C zeigt die von Hand geführte Einheit, die in diesem Fall auf ihre Seite liegt, wodurch die Hodometerrollen-6-6A und ein Fenster 28 zur Beleuchtung mittels einer inneren Lichtquelle 5 und fur den optischen Eingang zur Linse und zum Detektorsystem 1-2 im Gehäuse der Einheit liegt. -

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung die in der Kamerakonstruktion verwendet werden kann (spezielle Werte der Frequenz, der Speicherkapazität und der Aufl5sung sind als Beispiel zur ErlSutcrung der ''Beschreibung gegeben)

Bei einer linearen Anordnung 1 von 64 selbstabtastenden Photodioden (in der Kamera 20) erzeugt die genannte Anordnung 64

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Impulse, die den Leuchtdichtepegeln einer Zeile von 64 Gebieten auf dem Papier entsprechen, die auf der Anordnung abgebildet werden. Biese Abtastung wird mit einer konstanten Geschwindigkeit, beispielsweise eine Abtastung/ms, wiederholt.Die Taktgeschwindigkei für diese Abtastfrequenz ist nicht weniger als 64 Impulse/ms. Die Videoimpulse werden durch die Leitung 22a getragen und mit einem Gleichstromsignal von einem Potentiometer, das von Benutzer eingestellt werden kann um die erforderliche Verteilung oder Schwelle in Schwarz und Weiss im wiedergegebenen Bild auf .der Fernsehanordnung zu geben, verglichen. Auf diese Weise wird das Videosignaüjin Impulse umgewandelt, so dass ein Impuls Schwarz und ein Zwischenraum Weiss entspricht.Diese binäre Darstellung kann nun gespeichert werden.

Der Bewegungsdetektor (6-12) erzeugt einen Auswerteimpuls wenn die Kamera ISngs der gedruckten Zeile um- einen vorbestimmten Betrag, beispielsweise 127 um bewegt wird.Dieser Impuls wird durch die Leitung 22b übertragen und beeinflusst die Speicherregelung dadurch dass wenn'die nächste Zeilenabtastung der Kamera beginnt die Zeile in' den Speicher eingeschrieben wird(30, Fig. 3). Der Speicher ist ein Halbleiterspeicher mit wahlfreie» Zugriff, obschon ein Schieberegisterspeicher für dieselbe Funktion geeignet gemacht werden kann. Die Anforderung ist, dass in die Spalten von Speicherelementen Daten eingeschrieben werden können (eine Spalte besteht aus 64 Elementen oder Bits) und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch die Kamera und den Bewegungsdetektor bestimmt wird und der von den Reihen aus ausgelesen wird, wobei die Zeit für jede Reihe der

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Zeileneinheit eines Fernsehrastere entspricht.

Beim Auslesen ist Tiie Geschwindigkeit des Bildelementes hoch, 2MHz beispielsweise. Diese ergibt nicht genügend Zeit, beispielsweise nur 0,25 \ia, f.ür den Speicher für jedes BiIdelement einzeln adressiert zu werden. Aber wenn eine Anzahl benachbarter Bildelemente gleichzeitig für einen Teil einer Fernsehzeile aus dem Speicher ausgelesen werden kann und zwar in Antwort auf eine einzige zugeführte Adresse kann die Adressierungsgeschwindigkeit auf einen praktischen Wert verringert werden. Ein. Schieberegister bildet einen konventionellen Zwischenspeicher zum Empfangen ;dieser Anzahl Bildelemente wenn diese ' parallel vom Speicher eintreffen.Diesem...Schieberegister können dann Schiebeimpulse zugeführt werden zum reihenweisaimit der erforderlichen Video-Geschwindigkeit, beispielweise 2 MHz,Auslösen der Bildelemente.

In einem praktische Beispiel ist die Anzahl parallel ausgelsener Bildelemente 12. Dies wird dadurch erreicht, dass der ganze Speicher aus 12 identischen Speiche:^ em enten mit wahl-, freiem Zugriff (RAM)von einem normalerweise erhältlichen MOS-Type einer integrierten Schaltung, beispielsweise INTEL Type Nr. 2102-Einheiten zusammengestellt wird. Jeder Speicher hat eine Kapazität von 1024 Bits, die in einer Matrix von 16 Spalten und 64 Reihen gegliedert sind. Jede Spalte kann die Ausgangssignale der 64 Detektoren in der vertikalen Anordnung des Abtasters empfangen und zwar zu einem vorbestimmten Augenblick, wenn die Information in den Speicher eingeschrieben ist. Ein Bild von 64 Bits hoch und 16 ι 12 - 192 Bits breit kann auf diese Weise &eepeiohert werden.

Die Organisation des Speichers dürfte aus Fig. 4 her-

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vorgehen, die auf schematische Weise .bei (A) eine imaginäre Strutur in Form eines Zylinders von 64 Bits hoch und 192 Bits im umfang zeigt (dieselbe Struktur ist bei (B) in ausgeschlagener Form dargestellt).Der Umfang wird in 16 Sektoren S aufgeteilt, wobei jeder Sektor 12 Bits breit ist. Jeder RAM schafft eine Spalte von 64 Bits in derselben Lage jedes der 16 Sektoren. Der erste Sektor beispielsweise hat 12 Spalten wobei jeder derselben die erste Spalte jedes des 12 RAMs ist. Diese 12 Spalten enthalten 12 aufeinanderfolgende Spalten der Bildinformation in der Reihenfolge, in der sie durch einen Abtaster eingelesen wurden. Auf diese Weise hat jedes Bit im Speicher eine eigene Adresse, die durch eine Reihennummer R (00 bis 63),eine Sektomummer S (00 bis 15) und durch eine RAM-Nummer M (OO bis ll) definiert ist. Beim Auslesen erscheinen, wenn dieselbe \Reihennuramer R und dieselbe Sektornummer S allen 12 RAMs zugeführt werden, 12 benachbarte Bits dee Bildes einer Reihe R im Sektor S parallel von den RAM-Ausgängen wie erforderlich zum Eingeben in das Zwischenschieberegister.

Wenn der imaginäre Zylinder, in dem der Speicher unterbracht ist, ersichtlich wäre und die gespeicherten Bits sichtbar gemacht werden könnten,wäre eine Anzahl Zeichen, die

zuvor durch die Spalte von Detektoren abgetastet worden waren, in richtiger Reihenfolge um den Zylinder ersichtlich.Der Effekt der Spalt^ron Detektoren würde als eine einfache vertikale Linie L erscheinen, die von der einen Spalte zur benachbarten Spalt bevegt jeweils wenn ein Abtastimpuls vom handgeführten Abtaster erzeugt wird. Diese Linie würde die alte Information in der Spalte, in die

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sie bewegt löschen und neue Information einschreiben. Also wenn die Linie L um den Zylinder bewegt, bleibt die Gesamtanzahl gespeicherter Bildelemente konstant auf den vorgesehenen 192 Spalten des Gedruckten, das zuletzt von der Detektorspalte abgetastet wurde.

Fig. 5 zeigt die schematische Schaltungsanordnung des Speichers, der als Zylinderstruktur in Fig. 4 dargestellt ist. Die zwölf HÄM-Speicher sind als rechteckige Flaschen MO bis MIl dargestellt. Jede dieser Flächen hat 16 Spalten (SOO bis S15), die je 64 Speicherstellen haben, die die Reihen SOO - Ro 3 bilden. Die Spalten derselben Adressnuinmer in allen 12 FlSchen bilden die 12 Spalten in einem der Sektoren der Zylinderstruktur, Als Beispiel ist die Reihe R26 und die Spalte S5 dargestellt, die gleichzeitig in allen zwölf Flächen, zum Auslesen und Wiedergeben adressiert sind. Die 12 aufeinanderfolgenden Bildelemente des Sektors 5 lSngs der Reihe 26 werden parallel erhalten und zwar über die Ausgangsleitungen 50 bis 6l und werden parallel in das Schieberegister 62 eingeffihrt. Taktimpulse werden danach allen Stufen des Schieberegisters an der Klemme 63 zugeführt und zwar mit der in der Wiedergabeanordnung erforderlichen Bildelementgeschvindigkeit. Die zwolft aufeinanderfolgenden Bildelemente der Reihe 26 im Sektor 5 werden danach Reihenweise aus dem Register 62 entfernt und zwar an der Klemme 64 als Videosignal. Während der Zeit,die vergeht wShrend diese 12 Bildelemente wiedergegeben werden, kann die Sektoradresse um eine Spalte nach Spalte S6 verringert werden. Die 12 Bildelemente des Sektors 6 werden nicht in das Schieberegister 62 eingeführt bis ein Takt-

π o °< >< 13 / η 9 ^ a

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impuls allen 12 Flächen gleichzeitig, augeführt wird wenn das letzte Bildelement des Sektors 5 wiedergegeben ist.Schiebeimpulse werden der Klemme 63 ununterbrochen zugeführt, so dass die- 12 Bildelemente des Sektors 6 hintei^nander längs der Reihe R26 der Wiedergabeanordnung wiedergegeben werden, nachdem sie in das Register 62 eingeführt wurden. Zwei Schieberegister, 62 sind beliebig verwendbar um Information vom Speicher parallel zu empfangen und um Information reihenweise einer gemeinsamen Ausgangaklemme zuzuführen.

Das gespeicherte Bild hat seinen linken Rand in einer der Spalten und setzt sich um den Zylinder zur benachbarten Spalte fort. Die Adresse (S M )der Spalte mit dem rechten Rand des Bildes

e e

wird gespeichert bis eine neue Zeile vom Abtastelement eingeschrieben werden muss an welcher Stelle diese gespeicherte Adresse bis zu der der nächsten Spalte zunimmt, (die den linken Rand enthält).Jede Adresse R in der Spalte wird nacheinander angesprochen und die neuen Daten warden Bit für Bit eingeschrieben. DasfSinschreiben wird durch das Auslesen für Fernsehwiedergabe abgewechselt.

Mit dem auf diese Weise eingerichteten Speicher kann nur ein Vollständiger Sektor einer Zeile des Bildes ausgelesen werden. Im allgemeinen befindet sich jedoch der rechte Rand des Bildes teilweise längs eines der 16 Sektoren. Beim Auslesen für Fernsehwiedergabe ist es erwünscht, dass die Zeilen des wiedergegebenen Bildes unmittelbar hinter diesem rechten Rand starten, so dass das neueste Aüsgang^signal der Spalte von Detektoren an der rechten Seite des Fernsehschirms immer wiedergegeben wird.

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Dazu werden die betreffende Reihe und der Sektor S mit dem

Bildrand beim Anfang jeder Fernsehzeilenabtastung adressiert, Die zwölf , Bits von allen Adressen M werden parallel in da^s Schieberegister eingelesen. Das Reihenausgangssignal des Registers wird dazu benutzt die Wiedergabe zu modulieren, wie dies obenßtehend erwähnt wurde. Der Inhalt des Registers wird reihenweise weitergesoh'obenbis clas Bit vom Ram mit der Nummer M , der

Bildrand, am Registerausgang ist und das System wartet, bis die Austastung der Fernsehzeilenabtastung beendet ist. Danach werden die Daten reihenweise vom Register weitorgeschoben und dieser älteste Teil der Zeile wird wiedergegeben. Die Registertaktperiode für 192 Bildelement entspricht der Dauer der nicht ausgetasteten Periode einer Fernsehzeile geteilt durch 192. Wenn dieser Teilsektor wiedergegeben worden ist, wird dar ganz nächst Slteste Sektor in das Schieberegister gebracht und wiedergegeben. Dies wird wiederholt bis der Sektor S neu geladen wird und derjenige^eil dieses Sektors, der am Anfang der Fernsehzeile nicht wiedergegeben worden ist (und den jüngsten Teil der Zeile enthalt),wiedergegeben worden ist.

Wenn das wiedergegebene Bild in der horizontalen Richtung expandiert werden muss werden weniger gespeicherte Lesezeichen die Fernsehbildbreite belegen.' Das bedeutet, dass die Fernsehzeile weniger als 192 Bildelemente enthalten wird und dass weniger Spalten von Bits in den RAM zum Adressieren notwendig sind. Damit die Ausleeekreise nicht zu verwickelt werden, wird jedoch der zylinderfSrmige Ausgangspeicher mit 16 Sektoren beibehalten. Beim Einschreiben wird jedooh eine Abwechslung herbeigeführt, wodurch

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die Anzahl Spalten pro Sektor verringert wird. So können beispielsweise 8 Spalten per Sektor verwendet werden statt alle 12 Spalten. In diesem Fall werden beim Einsohreiben die letzte 4 EAMs nicht adressiert, und das Gesamtbild hat nun eine Breite von nur 8 ι 16 = 128 Spalten. Bei der Wiedergabe werden wie zuvor einfachheitshalber alle 12 BAMs adressiert aber nur die ersten 8 Bits werden aus dem Schieberegister ausgetaktet. Gleichzeitig wird die Taktimpulsfrequenz für das Schieberegister im Verhalimis von 8 zu 12 zurückgebracht. Dadurch entspricht die Zeit für alle 128 Bildelemente in einer wiederzugebenden Zeile dennoch der Zeit einer genouaten Persehzeile. Dadurch ist die ganze Breite der Wiedergaberohre nun durch nur 128 Bildelemente belegt und folglich ist die Anzahl wiederzugebender Lesezeichen in einem Verhältnis von 8 zu 12 zurückgebracht, wobei jedes Lesezeichen im umgekehrten Verhältnis in der horizontalen Richtung expandiert wird.

Der Speicher soll auf das Rastermuster des Fernsehempfängers abgestimmt sein. Ein völlig zeilenversprungenes Raster kann verwendet werden um den Effekt des Zeilenmusters zu verringern aber identische Bilder werden den zwei Feldern aufmoduliert. Wegen (Lee erforderlichen Bildformates der Wiedergabe wurde bestimmt, dass die E5he des Bildes eine gewiese Aizahl Fernsehrastorzeilen bedecken soll. Bequemlichleitshalber wurde diee beschrankt auf ejja Vielfaches von 64, wobei das Vielfache vorzugsweise eine gerade Zahl ist, beispielsweise 2 oder 4. Für ein Fernsehgerät mit einer Zeilenzahl von 625 ist üe maximale Ansah! siohtbarer Zeilen eines Teilbildes 287,aber in manchen Fällen ist es erwünscht, eine derartige Vergr&sserung Eu fassen, dass nicht

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alle 64 Reihen wiedergegeben werden können und dadurch das Verhältnis der Fernsehzeilen pro Teilbild gegenüber der Anzahl Reihen im Speicher grosser sein kann als die Grenze von 4. Beim Erzeugen des Videosignals für das Fernsehgerät wird das Ausgangssignal jeder Reihe im Speicher für die geforderte Anzahl Fernsehzeilen, beipsielswoise 4 Zeilen wiederholt.

Drei Beispiele der vertikalen Expansion der Zeichen, die nach diesem Verfahren erhalten werden können, werden untenstehen: beschrieben.

In einem FernsehzeilenzShlkreis ist es praktisch, ein 623-Zeilen-System zu verwenden, da dies auch innerhalb der Toleranz eines 625-Zeilen-Empfängers liegt. Jedes Teilbild hat dadurch 286 Zeilen Verfügbar für das Bild. Wenn eine Expansion ua einen Faktor 2 erforderlich ist,wird jede Speicherzeile zweimal auf einem Paar benachbarter Zöilen in jedem Teilbild wiedergegeben, wodurch vier Wiedergabezeilen pro Speicherzeile in jedem Raster entstehen statt 2 im nicht expandierten Bild. Also 64 χ 2 = 126 Zeilen des Fernsehteilbildes werden für eine Speicherwiedergabe gebrauoht. Die restlichen 158 Zeilen erschienen als 79 blanke Zeilen über und 79 blanken Zeilen unter dem wiedergegebenen Band. ■Wenn vorausgesetzt wird, dass nur die Lesezeichen leuchtend erscheinen ist es erqünscht, die oberen und unteren Grenzen der Spalten des Speiohers durch leuchtende Zeilen Nr.79 und Hr.2O8 zu markieren.

Wenn eine Expansion um einen Faktor 4 erforderlich ist, wird jede Speicherzelle 4 x auf vier benachbarten Zeilen jedes Teilbildes wiedergegeben. Es. werden alao 64 x 4 - 256 Zeilen in ι Teilbild wiedergegeben} wobei 15 blanke Zeilen oben und

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r:

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15 blanXe Zeilen unten, übrigbleiben. Die wiedergegebenen Bandzeilen Kr. 15 «nä Fr,272 könnenjleuchtend sein, um die obere und untere Grenze des Speichers zu markieren.

Wenn eine Expansion um einen Faktor 6 erforderlich ist, werden 64 ϊ 6 = 384 Zeilen für jedes Teilbild benutzt. Dies ist mehr als die 286 verfügbaren Zeilen, Nur die zentralen 48 Zeilen des Speichers werden nun wiedergegeben, wobei alle Zeilen ausgenommen eine sechsmal wiedergegeben werden und die letzte Zeile viermal. Der Speicher füllt nun mehr als die vertikal© Höhe der Wiedergabejund es werden keine oberen und unteren Speiohexmarkierungen als Hilfe für den Benutzer gebraucht.

Ein Pernsehsynchronisationsgenerator 31 erzeugt die Takt- und Hegelsignale für die Kamera und den Speicher (ü^er die Leitung 32)und ebenfalls die .Synchronsignale (über die Leitung 33)für das Fernsehgerat. Letztere werden, in einer"Einheit 34, dem binaren Videosignal, das vom Bildspeicher 30 über die Leitung 35 zugeführt wird, hinzugefügt. Das sich deraus ergebende zusammengestellte Videosignal wird über die Leitung 36 zugeführt und zum Modulieren einee geeigneten VHF- oder UHF-Oszillators 37 mit geringer Leistung benutzt. Das Ausgangssignal des letzteren wir: über die Leitung 39 dem ZF-Eingang eines genormten Fernsehgerätes 39 zugeführt (wenn dieses Gerat eine Video-Eingsngsklemrae hat, kann die Einheit 37 fortfallen).

In den dargestellten Beispielen kann die Reihe Photodetektoren 1 eine selbstabtastende Reihe sein vom Typ, wie dies von Integrated PhotomAtrix Limited, wie z.B.Type IPL 7064 hergestellt wird. Obeohon hauptsächlich gemeint für VorvSrtsabtaätung

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längs einer Druckzeile kann die handbewegte Einheit 22 mit einer grösseren Geschwindigkeit Rückwärts bewegt werden und zwar zum Finden des Anfanges der nächsten Druckzeile. In dieser Phase können die Rollen 6-6A freilaufen, so dass weniger Auswerteimpulse erzeugt werden,wobei das auf diese Weise erhaltene verringerte Detail für die Wiedergabe ausreicht um die Bewegungen des Lesers derart zujfuhren,dass die nächste Druckzeile gefunden wird. Ausser zian zeilenweisen Abtasten von Drucksachen kann die Einheit 20 ebenfalls benutzt werden zum Lesepivon Zeichnungen und dergleichen,in welchem Fall es wünschenswert ist, die Einheit in Richtungen zu bewegen, die nicht parallel zu.den Druckzeilen in einem Dokument Bind. Obsohon im wesentlichen in Bezug auf eine Hilfe für sehbehinderte Personen beschrieben, kann die Erfindung ebenfalls fur andere Zwecke benutzt werden, wobei eine ahnliche Abtastung in Form einer zweidimensionalen Anordnung von Punkten notwendig ist. Eine derartige Anwendung ist O.C.R., wobei gedrukte Information mit einer geringen Geschwindigkeit zu ejnem Erkennungsystem geführt wird. Das Pap ie rlehaöäliyigssy stern,, das Meistens ein sehr teuerer Teil einer Lesemaschine ist, kann auf diese Weise verringert werden, und zwar durch Anwendung der Erfindung in allgemeiner Form, wobei dann die Wiedergabeanordnung nicht verwendet wird.

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Claims

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PATM ΐAff SPBCiCgE;

fly Batenabtast- und -speichersystem dadurch gekennzeichnet, dass es eine Kombination enthält von

(a) einem Hodometer mit einem Läufer, der längs einer Zeile mit Daten geführt werden kann und· einem elektrischen Impulsgenerator, der vom genannten LSufer angetrieben wird zur Erzeugung von Auswerteimpulsen mit einer Geschwindigkeit, die von der Bewegung des genannten Hodometers abhangig ist,

(b) einer Reihe von Photodetektoren, die vom genannten Hodometer getragen werden und im wesentlichen parallel zur Drehungsachse des Läufers, d.h. im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung angeordnet Bind,

(c) optischen Mitteln, die am genannten Hodemeter angeordnet- sind, und zwar_tzur Biidforamng auf der genannten Reihe von Detektoren jeweils wenn'ein Gebiet von Daten am Hodometer vorbeigeht,

(d) einem Speicher für ein zweidimensionales Bild mit Speicherelementen, die wenigstens imaginär in Reihen, und Spalten angeordnet aind, wobei die Anzahl Reihen der Anzahl der genannten Detektoren entspricht und

(e)Mitteln zum Einführen neuer Datenleuchtdichtewerte in eine Spalte des genannten Speichers, welche Werte von den genannten Detektoren hergeleitet werden wenn ein Auswerteimpuls auftritt, wobei eine entsprechende Anzahl der am längsten gespeicherten Informationsdaten gelöscht werden.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher ein binärer Speicher mit zwei Zuständen ist,
3. Systeia nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, der Speicher vom Typ ist, der gespeicherte Daten auf nicht destruktive Weise zum Gebrauch in einer Wiedergabeanordnung lesen kann.

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4. System nach Anspeuch 3» dadurch gekennzeichnet, dass es rait Mitteln zum reihenweisen Auslesen und zum Hinzufügen von Synchroniöationsimpulsen zu einem Ausgang gebildet ist, so dass ein Videosignal entsteht, das für Wiedergabe durch eine Wiedergabeanordnung von einem Easterabtasttyp geeignet ist.
5. System nach Anspahicdi 4, dadurch gekennzeichnet,dass der Speicher eine vorbestimmte Anzahl identischer nicht destruktiver Auslesespeicher mit beliebigem Zugriff enthält,weiter ein Schieberegister mit einer Stufe für jeden der gananniai Speicher, Mittel zum parallelen Auslesen eines Bildelementes aus einer Speicherstelle in jedem der genannten Speicher, wobei die genannten Speicherstellen eine gemeinsamen Adresse haben, Kittel zum parallelen Einschreiben derartiger Bildelemente in entsprechende Stufen des Schieberegisters, wobei die genannten Bildelemente konsekutive Bildelemente in einer Zeile des wieder-

gegebenen Bildes sind, und Mittel zum reihenweisen Schieben der Bildelemente aus dem Schieberegister als das genannte Videosignal.
6. Kombination eines Systems nach einem der Ansprüche .1 bis 5, mit einer Wiedergabeanordnung, die eine vergr3sserte Wiedergabe der Daten ergibt,dadurch gekennzeichnet, dass die Daten durch Handbewegung des Hodometers und der Detektoren abgetastet werden.
7. Kombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeihcnet, dass die Wiedergabevorrichtung eine Elektronenstrahlröhre enthält und das Datenabtast- und Speichersystem das in den Ansprüchen 4 oder 5 beanspruchte System ist.
8. Kombination nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedergabeanordnung ein Fernseh-HeimompfSnger ist.

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L e e r s'e i t e