DE2819265A1

DE2819265A1 - Bildabtastvorrichtung

Info

Publication number: DE2819265A1
Application number: DE19782819265
Authority: DE
Inventors: Martin Agulnek; Peter A Crean; Pierre A Lavallee
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1978-11-16
Also published as: NL7804717A; FR2393486A1; JPS5416114A; GB1601146A; FR2393486B1

Description

Bildabtastvorrichtung

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf Raster-Abtastvorrichtungen, insbesondere auf Raster-Abtastvorrichtungen, die mehrere lineare Abtastfelder aufweisen.

In den letzten Jahren hat sich die Abtasttechnik rasch entwickelt. Es sind heute Abtastfelder für Verwendung in Raster-Abtasteinrichtungen verfügbar, die eine "beträchtliche lineare Ausdehnung aufweisen. Die Ausdehnung der neuen Felder erreicht.in einigen Fällen das Vielfache der Ausdehnung früherer Abtastfeldanordnungen. Jedoch reicht auch die Länge dieser neueren Abtastfeldanordnungen nicht aus, um damit eine Zeile normaler Länge, d. h. einer Länge von 21.6 cm (8,5 Zoll) zu überspannen. Vom jetzigen Standpunkt aus erscheint es unwahrscheinlich, daß in der nächsten Zeit Abtastfelder hinreichender Länge entwickelt werden, da eine solche Entwicklung einen bedeutenden Durchbruch in der Halbleiter-Her st ellungstechnologie erforderlich macht.

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Demzufolge muß bei Raster-Abtasteinrichtungen auf kürzere Abtastfelder zurückgegriffen werden, weswegen eine Mehrzahl von Feldern verwendet werden müssen, wenn die gesamte abzutastende Zeile in einem Durchgang erfaßt werden soll. Hierbei ergibt sich die Frage, wie die Felder anzuordnen sind, so daß die gesamte Zeile abgedeckt xvird, während gleichzeitig Daten erhalten werden, die repräsentativ sind für die geweilige Zeile und die frei sind von Aberrationen bei den Feldverbindungsstellen. In jüngster Zeit galt das Interesse optisch stumpf aneinandergefügten Abtastfeldern. Jedoch bereiten optische und optisch-mechanische Anordnungen oft Schwierxgkeiten hxnsichtlich der Erlangung und Aufrechterhaltung enger Toleranzen, die für aberrationsfreies Abtasten notwendig sind, insbesondere beim Betrieb der Haschinenumgebung.

Es ist daher ein vornehmliches Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Raster-Abtaster anzugeben, bei dem mehrere Abtastfelder verwendet werden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Einzeldurchlauf-Zeilenabtaster anzugeben, welcher mehrere lineare Felder verwendet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein System zu schaffen, das in der Lage ist, die Fehlausrichtung mehrerer linearer Felder auszugleichen.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, in einem Raster-Abtaster, der mehrere beabstandete und überlappende lineare Felder aufweist, eine Einrichtung zu schaffen, die die Wirkung des Abstandes und die Redundanz aus den erzeugten Daten entfernt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Abtastvor-

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richtung mit mehreren relativ kurzen linearen Abtastfeldern anzugeben, deren zusammengesetzte Länge wenigstens der Abtastbreite entspricht.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen kleinen Abtaster mit mehreren überlappenden Abtastfeldern zu schaffen, deren zusammengesetzte Länge der Länge der abgetasteten Zahlen entspricht, wobei eine elektronische Einrichtung vorgesehen ist zum Umschalten von einem Bereich auf den nächsten, ohne daß spürbare Aberrationen und Störstellen erzeugt werden«

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine aus mehreren linearen Abtastfeldern bestehende Anordnung mit überlappenden Sichtbereichen zu schaffen, wobei zwischen den Feldern in deren überlappenden Sichtbereichen eine Überbrückung beim Auslesen der Daten geschaffen wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Abtasteinrichtung geschaffen zum zeilenweise Abtasten eines Bildes, um Daten zu erzeugen, die repräsentativ sind für das abgetastete Bild; die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen bewegbaren Schlitten; wenigstens zwei Felder von denen jedes mehrere diskrete photo empfindliche Elemente umfaßt, die nebeneinander entlang der Längsachse des Feldes angeordnet sind, wobei die Länge jedes Feldes kleiner ist als die Breite des abzutastenden Bildes; eine Einrichtung zur Aufnahme der Felder auf den Schlitten zum Abtasten des Feldes, wobei sich die Längsachse der Felder in eine zur Abtastrichtung des Schlittens im wesentlichen senkrechten Richtung erstreckt und die Felder so angeordnet sind, daß sich überlappende Felder ein zusammengesetztes Abtastfeld mit einer Länge bilden, die wenigstens der Breite des abgetasteten Bildes entspricht; eine Einrichtung zum Betätigen des Schlittens und der Felder zwecks Abtastung des Bildes; eine Leseeinrichtung zum aufeinanderfolgenden Lesen der Daten aus den Feldern, wobei die Leseeinrichtung innerhalb der Feldüberlappung einen Übergang schafft von einem Feld zu dem nächstfolgenden Feld.

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Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt darin, eine Zeilenabtasteinrichtung zu schaffen, welche mehrere lineare Abtastfelder verwendet, deren Ausdehnung in Längsrichtung geringer ist als die Länge der Abtastzeile. Um ein Abdecken einer gesamten Zeile zu ermöglichen, werden die Felder in Abtastrichtung mit Abstand voneinander angeordnet, wobei sich benachbarte Feldenden überlappen. :Um das Fehlausrichten und die herbeigeführte Redundanz zu berichtigen, werden die von den Feldern stammenden Bilddaten gepuffert, bis eine Zeile vollständig ist, woraufhin ein Auslesevorgang angestossen wird. Während des Auslesens wird ein Übergang von einem Feld zum nächsten innerhalb der überlappenden Berexche geschaffen und redundante Daten werden übergangen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Raster-Abtaster mit einer Mehrfach-Feld-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Feldanordnung ,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Abtaster-Betriebssteuerung,

Fig. 4- eine schematische Darstellung des Speicherpuffers zum zwischenzeitlichen Speichern der Bilddaten,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Daten-Abbildungsoder -Kopieranordnung, die dazu dient, beim Auslesen der Daten aus dem Pufferspeicher gemäß Fig. 4 eine Bildverschiebung zu vermeiden,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Daten-Leseanordnung,

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Fig. 7 eine schematische Darstellung der Auslesedaten mit dem Übergang und der Entfernung redundanter Daten,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines modifizierten Abtastfeldes, "bei dem die Mittenabstände zwischen den photοempfindlichen Elementen eines Abschnittes eines Feldes abgeändert sind, so daß ein Nonius entsteht, der beim Ausrichten der Felder Verwendung findet,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer alternativen Feldkonfiguration, bei der ein Überbrückungsfeld verwendet wird, um zvrischen benachbarten Feldern einen unterbrechungsfreien Übergang zu schaffen, und

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer anderen alternativen Bildlconfiguration, bei der ein Überbrückungsfeld mit einem Standardfeld kombiniert ist, um eine einheitliche Struktur zu bilden, bei der die photoempfindlichen Elemente des Überbrückungsfeldes unterschiedliche Mittenabstände aufweisen, um einen Uonius zu bilden.

Figur 1 zeigt als Beispiel eine Haster-Abtastvorrichtung 10. Die Abtastvorrichtung 10 tastet ein Originaldokument 12 zeilen- \ireise ab, um ein Videosignal zu erzeugen, welches repräsentativ ist für das Originaldokument 12. Das so erzeugte Videosignal kann anschließend dazu verxfendet werden, ein Duplikat des Originals 10 zu reproduzieren, es kann zwecks späterer Verwendung in einem Speicher abgespeichert werden, zu einer entfernten Stelle übertragen werden, u. dgl.

Die Abtastvorrichtung 10 umfaßt einen kastenähnlichen Gehäusekörper 14, dessen obere Oberfläche eine durchsichtige Dokumentauflage 16 aufweist, auf der das Originaldokument 12 mit der abzutastenden Seite nach unten angeordnet wird. Unterhalb der Dokumentauflage 16 ist in dem Gehäusekörper 14 ein verschiebbarer Abtastmechanismus 18 angeordnet. /Dieser kann unter der "

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Dokumentauflage 16 und dem darauf "befindlichen Originaldokument 12 in Y-Richtung vor- und zurückbewegt werden, wie es in B¹Ig. 1 durch den ausgezogenen Pfeil angedeutet ist.

Der Abtastmechanismus 18 umfaßt einen Schlitten 20, der mittels Gleitlagern 23 auf parallelen Stangen 21 und 22 gelagert ist. Die Stangen 21 und 22, die sich parallel zur Abtastrichtung entlang jeder Seite der Dokumentauflage 16 erstrecken, sind in dem Gehäusekörper 14 gelagert.

Die Hin- und Herbewegung des Schlittens 20 wird diesen durch einen schraubenartigen Antrieb 24 vermittelt. Der Antrieb 24 umfaßt eine langgestreckte, ein Gewinde aufweisende Antriebsstange 25 j die drehbar in dem Gehäusekörper 14 unter dem Schlitten 20 gelagert ist. Die Antriebsstange 25 ist antriebsmäßig mit dem Schlitten 20 über ein mit einem Innengewinde versehenes Schlittenelement 26 verbunden. Die Antriebs stange 25 wird von einem reversiblen Motor 28 angetrieben.

Auf einem plattenförmigen Teil 35 des Schlittens 20 sind mehrere photoempfindliche lineare Abtastfelder 1,2, 3 "und angeordnet. Die Felder 1, 2, 3 und 4 umfassen jeweils eine Reihe einzelner photoempfindlicher Bildelemente (Pixels) 40, die bezüglich der Feld-Längsachse nebeneinander angeordnet sind. Die Felder tasten das Originaldokument 12 auf der Dokumentauflage 16 ab, während der Abtastmechanismus 18 sich darunter fortbewegt, wobei die Abtastbewegung in einer Richtung (Y) erfolgt, die im wesentlichen senkrecht steht auf der Längsachse (x) der Felder. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, können die Felder 1, 2, 3 und 4 aufgrund der schwierig zu bewerkstelligenden exakten Ausrichtung der Felder in Bezug aufeinander in Abtastrichtung (Y-rRichtung) voneinander versetzt sein. TJm die relativ kurzen Längen der einzelnen Felder

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auszugleichen, überlappen sich die Felder. In dem veranschaulichten Beispiel überlappen die Enda"bschnitte der Felder 2, 1 und 4 den jeweiligen vorderen Teil der nachfolgenden Felder 1, 4 und 3 ("bei Betrachtung von links nach rechts in Fig. 2 in X-Richtung).

Es ist klar, daß die Länge der einzelnen Felder 1, 2, 3 und "bei unterschiedlichen Typen von A"b t as tf eidern und abhängig ■ vom Hersteller variieren kann. Aus diesem Grund kann die Anzahl der Felder, die benötigt wird, um die gesamte Breite des Originaldokuments 12 abzudecken von dem hier dargestellten Beispiel abweichen.

Bei den photo empfindlichen Elementen 40 der Felder 1, 2, 3 und 4 handelt es sich normalerweise um Silizium mit Ladungsträgererfassung durch Phototransistoren, Photodioden-IlOS- · Verstärkern oder CCD-Erfassungsschaltung. Ein hier verwendbares Abtastfeld ist das von der Firma Fairchild Corporation hergestellte "Fairchild CCD 121-1728 Pixel 2-Phase linear Array". Die Felder (Arrays) 1, 2, 3 und 4 sind voneinander in Abtast- oder Sagittalrichtung (Y-Richtung) mit Abstand voneinander angeordnet, wobei sich jedoch ein Endabschnitt jedes Feldes mit dem vorderen Abschnitt des nächstfolgenden Feldes überlappen, um wirkungsmäßig ein zusammengesetztes, ununterbrochenes Feld zu bilden.

TJm das Bild auf den Feldern 1, 2, 3 und 4 zu fokussieren,ist jedem Feld eine Linse 4-3 zugeordnet. Die Linsen 4-3 sind auf dem Schlitten 20 in entsprechender Anordnung bezüglich der zugehörigen Felder 1,2, 3 und 4- gelagert. Auf dem Schlitten 20 vorgesehene Spiegel 44 und 45 übertragen die Lichtbilder von dem Original über die Linsen 43 zu den Feldern 1, 2, 3 und 4. Eine Lampe 48 ist zur Beleuchtung des Originaldokuments 12 vorgesehen. Sie wird von dem Schlitten 20 getragen. Ein Reflektor 49 fokussiert das von der Lampe 48 abgegebene Licht auf die Oberfläche der Dokumentauflage 16 und des darauf befindlichen Originaldokuments 12.

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Zum Betrieb wird ein abzutastendes Originaldokument 12 auf der Dokumentauflage 16 angeordnet. Der Äbtastmechanismus 18 mit dem Motor 28 wird betätigt, wobei der Motor 28 im eingeschalteten Zustand den Antriebsmechanismus 24 betätigt, um den Schlitten 20 unter der Dokumentauflage 16 -von?-und zurückzubewegen. Die Lampe 48 wird während des Abtastzyklus' mit Eaergxe beaufschlagt, damit das Originaldokument 12 beleuchtet wird.

Um die Bewegung des Schlittens 20 mit dem Arbeitsablauf der Felder 1, 2, 3, 4 zu korrelieren, ist ein Eodierer 60 vorgesehen. Der Kodierer 60 erzeugt proportional zu der Geschwindigkeit des Abtastmechanismus¹ 18 in Y-Richtung Zeitsteuerimpulse. Der Kodierer 60 umfaßt eine Zeitgeberschiene 61, auf der nebeneinander beabstandete Öffnungen 62 ausgebildet sind. Die Schiene 61 ist entlang einer Seite des von dem Schlitten 20 durchlaufenen Weges parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens 20 angeordnet. Auf dem Schlitten 20 des Abtastmechanismus¹ 18 ist in Form einer Photozellen-Lampen-Kombination 64, 65 ein Signalgenerator vorgesehen. Die Zeitgeberschiene 61 befindet sich zwischen der Photozelle und -der Lampe. Wird der Schlitten 20 des Abtastmechanismus 18 bezüglich der Dokumentauflage 16 und des darauf befindlichen Dokuments vor- und zurückbewegt, so bewegt sich die aus der Photozelle und der Lampe bestehende Lichtschranke 64, 65 mit. Die Bewegung der Lichtschranke 64, 65 bezüglich der Zeitgeberschiene 61 erzeugt ein impulsähnliches Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 66 der Photozelle 64. Das Ausgangssignal ist proportional zu der Geschwindigkeit des Abtastmechanismus¹ 18.

Für den Fachman ist klar, daß die Lagerung der Abtastfelder 1, 2, 3 und 4 in exakter linearer oder tangentialer Ausrichtung (entlang der X-Achse) und das Beibehalten einer solchen Ausrichtung während der gesamten Lebensdauer der Abtasteinrichtung extrem schwierig und praktisch nicht durchführbar ist. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, werden die Felder 1, 2, 3 und 4

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anfangs auf dem Schlitten 20 unter im wesentlichen tangentialer Ausrichtung angeordnet. Wie aus dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel hervorgeht hat dies trotzdem zur Folge, daß bezüglich der X-Achse oft eine tangentiale Feld-Fehlausrichtung entsteht. Wird die Lage der Felder 1,2, 3 und 4- mit einer vorgegebenen Bezugsangabe, wie beispielsweise dem Anfang der Abtastzeile 101 in Fig. 2 verglichen, so sieht man, daß jedes Feld 1,2, 3 und 4- von der Zeile 101 um einen Betrag d,,, dp, d,, respektive d^ entfernt oder beabstandet ist. Wie weiter unten noch erläutert wird, xferden die einzelnen Abstände der Felder 1, 2, 3 und 4- bestimmt und das Ergebnis wird in einem zu jedem Feld gehörigen Abstandzähler 120 (Fig. 3) programmiert. Zu Beginn des Abtastzyklus dienen die Abstandzähler 120 zur Verzögerung' der Aktivierung der zugehörigen Abtastfelder, bis das jeweilige Intervall d^,, dp, d-, und d^_ durchschritten ist.

Wie man in Figur 3 erkennt, wird das impulsförmige Ausgangssignal des Kodierers 60, das in Abhängigkeit von der Bewegung des Schlittens 20 in Abtastrichtung (Y-Richtung) erzeugt wird, in einen phasenstarren Frequenzvervielfacher 100 eingegeben. Die Schaltung 100, die herkömmlicherweise ausgebildet ist, dient zum Vervielfachen der relativ niedrig fregaenten impulsfönaigen Eingangssignale vom Kodierer 60, um auf der Ausgangsleitung 103 ein hochfrequentes Taktsignal zu erhalten. Die Rückkoppelschleife 104 der Schaltung 100 dient zur Phasenkopplung der Frequenz des Signals auf der Leitung 103 mit cL©3? Frequenz des Eingangssignals vom Kodierer 60.

Änderungen der Abtastgeschwindigkeit des Schlittens 20 rufen somit eine entsprechende Änderung der Frequenz der impulsförmigen Signale des Kodierers 60 hervor. Die Frequenz des durch die Schaltung 100 erzeugten Taktsignals wird einer entsprechende Änderung unterworfen. Dies hat zur Folge, daß ein Hochfrequenztaktsignal auf der Ausgangsleitung 103 ansteht,

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welches in direkter Beziehung steht zur der Abtastgeschwindigkeit des Schlittens 20 und welches Geschwindigkeitsschwankungen ausgleicht.

Das Taktsignal auf der Ausgangsleitung 103 wird in einen programmierbaren Multiplexer 106 eingegeben. Der Ausgang eines zweiten oder alternativen Taktsignalgebers, wie z. B. dem kristallgesteuerten Taktgeber 108, wird über die Leitung 109 dem Multiplexer 106 zugeführt. Der Multiplexer 106 wählt entweder die Schaltung 100 oder den Taktgeber 108 als Taktsignalquelle in Abhängigkeit von Steuerbefehlen (TAKTAUSWAHL) aus. Die Steuerbefehle werden von einer (nicht dargestellten) Programmiereinrichtung abgegeben. Das ausgewählte Taktsignal erscheint auf der Ausgangsleitung 111 des Multiplexers 106.

Eine Betriebsschaltung 114 ist für jedes Abtastfeld 1, 2, 3 und 4 vorgesehen. Da die Schaltung 114 für jedes Abtastfeld gleich sind, soll im folgenden nur die Schaltung 114 für das Feld 1 erläutert werden. Es ist selbstverständlich, daß die Anzahl der Schaltungen 114 der Anzahl der verwendeten Felder entspricht.

Die Betriebsschaltung 114 umfaßt einen Zeilentransferzähler 115 zum steuern der Feld-Zeilenabbildungsverschlußzeit oder -Abtastzeit für jede Abtastung. Der Zähler 115 wird durch das Taktsignal auf der Ausgangsleitung 111 des Multplexers 106 getrieben. Es ist klar, daß, wenn das dem Zähler 115 zugeführte Signal aus dem durch die Schaltung 100 erzeugten Taktsignal besteht, die Peldabtastgröße unabhängig von Änderungen der Geschwindigkeit des Schlittens 20 konstant bleibt. Anders ausgedrückt: Verlangsamt sich der Schlitten 20, so wird die Abtastfeld-Verschlußzeit; wird der Schlitten 20 schneller, so wird die Abtastfeld-Verschlußzeit kurzer.

Die anfängliche Betätigung des ZeilentransferZählers 115 wird

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durch den dazugehörigen Abstandzähler 125 gesteuert. Der Abstandszähler 120, der durch das Taktsignal auf der Ausgangsleitung 111 getrieben wird, wird so voreingestellt, daß er einen Zählerstand wiedergibt, der repräsentativ ist für das Zeitintervall, welches das Abtastfeld 1 benötigt, im Anschluß an den Start des Schlittens 20 den Beginn der Abtastzeile 101 zu erreichen. Beim Erreichen des ■Vorgabezählerstandes erzeugt der Abstandszähler120.auf der Leitung 122 ein Signal, das den Zeilentransferzähler 115 freigibt.

Man sieht, daß die Abstandszähler 120, die zu den zu den verbleibenden Abtastfeldern 2, 3 und 4 gehörigen Schaltungen 114 gehören, in ähnlicher Weise auf einen Zählerstand voreingestellt werden, der den Abstand do» d^ bzw. d^ darstellt, der die Felder 2, 3» 4· vom Beginn der Abtastzeile 111 trennt.

Wie besonders gut in Pig. 2 zu sehen ist, tastet jedes Feld 1, 2, 3 und 4 einen Teil jeder Zeile des Originaldokuments 12 ab. Die gesamten durch die Felder abgetasteten Daten (abzüglich der Überlappungen) stellen die gesamte Zeile dar. Vorzugsweise sind die Abtastfelder 1, 2, 3 und 4 gleich groß und besitzen dieselbe Anzahl von Bildelementen 40. Die Zeilentransferzähler 115 der Schaltungen 114 steuern für jede Abtastung die Abtastfeld-Verschlußzeit, wobei die Zähler 115 voreingestellt sind, damit sie das zugehörige Feld für diesen Zweck für eine vorbestimmte Zeitdauer aktivieren. Die durch die Abtastfelder 1-4 abgetasteten Daten werden durch Taktsignale, die von einem Bildelementtaktgeber 118 abgeleitet werden, ausgetastet.

Die von den Feldern abgetasteten analogen Videodaten werden einem Videoprozessor 148 zugeführt, der die Videosignale in einen Binärkods umwandelt, der repräsentativ ist für die Bild elementintensität. Die binären Bildelementdaten vom Prozessor

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werden durch einen Bildelement-Datenbitabbilder 149 in Segmente oder Wörter einkopiert (Mapping), um sie in dem Schreib/Lese-Speicher (RAI¹I) 175 is- entsprechender Abstandsrelation zu speichern. Der Bitabbilder oder -kopierer (Mapper) 149 wird durch Taktsignale des Bildelementtaktgebers 118 betrieben. Die Daten vom Bit-Abbilder 149 werden über einen Datenbus 174 dem RAM 175 zugeführt, wo die Daten zwischenzeitlich gespeichert v/erden, und zwar nach Maßgabe der Daten von demjenigen Abtastfeld, welches die Zeile als letzte überstreicht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das letzte Abtastfeld das Feld 4.

In dem Datenbus 174 kann ein Multiplexer 150 eingeschaltet sein, damit" "AlTDEEiE DATEN"" von anderen Stellen in den RAM eingegeben werden können.

Die binären Daten werden in aufeinanderfolgenden Adressen innerhalb des RAM 175 (siehe Fig. 4) gespeichert. Die Daten werden im RAM 175 auf der Basis der Zeilenfolge adressiert. Dies geschieht durch die RAM-Adresszeiger 165 über den Adressbus 180. Der von dem Bildelementtaktegeber 118 abgegebene Taktsignalausgang wird zum Treiben der Adresszeiger 165 verwendet. Ein Zeilentastzähler I70, der durch das Ausgangssignal des Zeilentransferzählers 115 getrieben wird, steuert die Anzahl voller Abtastzahlen, die in dem RAIi I75 vor der Wiedergewinnung gespeichert wird. Der Ausgang des Zählers I70 ist mit dem RAM-Adresszeiger 165 über eine Leitung 119 verbunden. Man sieht, daß die Zeilenabtastzähler 170 individuell voreingestellt werden, um dem Maß des Feldabstandes in Y-Richtung Rechnung zu tragen.

Der Schreib/Lese-Speicher 175 bildet einen Puffer für die von jedem Abtastfeld abgetasteten Daten, der die Daten puffert, bis eine volle Zeile abgeschlossen ist, woraufhin die Daten ausgelesen werden. Ein (nicht dargestelltes) Prioritäts-

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kodiersystem kann dazu verwendet werden, die Dateneingänge von den Feldern 1,2, 3 und 4- mit den dazugehörigen Adressen zu multiplexen. Der KAM 175 besitzt Eingangs- und Ausgangstore für die Dateneingabe und -ausgabe.

Da der Grad der Fehlausrichtung der Feldern 1 - 4- in T-Richtung variieren kann, muß die Speicherkapazität des Speichers 175 hinreichend groß sein, um die maximal voraussehbare Fehlausrichtung ausgleichen zu können. In Fig. 4- ist die ungünstigste Fehlausrichtung dargestellt, wobei angenommen wird, daß die Felder 1, 2, 3 und 4- jeweils um eine volle Zeile fehl ausge- " richtet sind. Unter diesen Umständen und unter der Voraussetzung, daß die Abtastung der Zeile 1 abgeschlossen ist, speichert der KAM I75 dann die Zeilendaten für die Zeilen 1, I_xJ, I₂, 1-z und I^ des Feldes 1, die Zeilen 1, I_x,, I₂, I^ des Feldes 2, die Zeilen 1, I_x, und I₂ des Feldes 3 sowie die Zeilen 1 und I_x, des Feldes 4·. Die Blöcke der Binärdaten, die die vollständige Zeile 1 umfassen, können aus dem EAM 175 ausgelesen werden. Im obigen Beispiel ist eine extra Zeile der Datenspeicherung vorgesehen.

Die Zeilenabtastzähler I70 sind zyklisch arbeitende Zähler, die individuell voreingestellt werden entsprechend der Anzahl der Datenzeilen, die für das jeweils zugehörige Feld gespeichert werden müssen. Demzufolge arbeiten die Adresszeiger 165 im Umlaufbetrieb auf Zeilenbasis. Bei Erreichen eines vorbestimmten Zählerstandes setzt das Signal des jeweiligen Zählers I70 den zugehörigen Adresszeiger 165 zurück auf die erste Speicherzeile, um den Vorgang zu wiederholen. Es ist selbstverständlich, daß zuvor die Daten in dem Teil des Speichers 175 gelöscht werden müssen.

Wie oben bereits erwähnt wurde, werden die Daten von der Videoverarbeitungsschaltung 14-8 zeitweilig in dem EAM 175 nach Maßgabe

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der Beendigung der Zeile gespeichert. Beim Anordnen der Daten in dem Speicher 175 werden diese vorzugsweise derart einkopiert, daß ein anschliessendes Datenbit-Verschieben beim Ausgeben der Daten überflüssig ist. Fig. 5 zeigt das Einkopieren von Bildelementdaten der Felder 1 und 2. Die Daten von einem vorhergehenden Feld (z. B. Feld 1) werden durch den (in Fig. 3 dargestellten) Bildelement-Datenbitabbilder 149 in. Segmente oder Worte 180 abgebildet oder einkopiert, bevor sie in den Speicher 175 abgespeichert xtferden. Das erste Bildelement (P_x, - 1) des Feldes innerhalb der Feldüberlappung 188 wird in eine bekannte Bitposition innerhalb des Segmentes oder Wortes 118 am Überlappungspunkt einkopiert.

Am Ende des Zeilentransfers wird das erste Bildelement(P,, - 2) des nachfolgenden Feldes (d. h. des Feldes 2) in die Bitposition (P_x, - 1) des ersten überlappten Bildelementes des vorhergehenden Feldes eingetastet. Dies schafft eine Korrelation zwischen dem ersten überlappenden Bildelement (P_x, - 2) des nachfolgenden Feldes (d. h. des Feldes 2) mit dem ersten überlappten Bildelement (P_x, - 1) des vorausgehenden Feldes (d. h. des Feldes 1). Ein Übergang von einem Feld zum nachfolgenden Feld kann dann ohne Bitverschiebungen bei den ausgelesenen Daten erreicht werden.

Im folgenden soll Bezug genommen werden auf die Figuren 6 und Die in dem Speicher 175 abgespeicherten Daten werden über den RAM-Ausgangsbus 176 zu einem Benutzer oder Abnehmer (nicht dargestellt) ausgelesen. Das Auslesen erfolgt in sowohl tangential als auch abstandsmäßig korrigierter Form zeilenweise über den Ausgangskanal 200. Das Auslesen der Daten wird durch einen Mikroprozessor, hier als CPU 204 dargestellt, gemäß in einem Speicher 206 abgespeicherter Adress-Programminstruktionen gesteuert. CPU 204 kann ein herkömmlicher Prozessor sein, beispielsweise der von der Firma Motorola, Inc., hergestellte Typ M6800.

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Die Adress-Programminstruktionen im Speicher 206 enthalten eine Diskriptorenliste 207. Die Liste 207 enthält Information, die die Anzahl auszulesender Bits (K_n), die Adresse des ersten Wortes (A) und andere Benutzerinformation (TJ) enthält. Die AUSGABEDATM-Adressinformation wird über einen Bus 209 einem Adressmultiplexer 208 zugeleitet.

Wie oben bereits erwähnt wurde, ist eine exakte tangentiale Ausrichtung und das seitliche Aneinanderfügen mehrerer Abtastfelder schwierig zu bewerkstelligen. In der dargestellten Anordnung wird sagittale Fehlausrichtung (Y-Richtung) unter den Feldern durch die Abstandszähler 126 der einzelnen Feld-Betriebs schaltungen 114- ausgeglichen. Das exakte Nebeneinanderlegen der Felder zu dem Zweck, daß die Enden dicht aneinanderstossen ist durch die überlappenden nachfolgenden Felder überflüssig.

Aus dem oben Gesagten folgt, daß die Reihenfolge, in der die Videodaten in den Speicher RAM 175 eingegeben v/erden, in Abständen der sagittalen Fehlausrichtungen zwischen den verschiedenen Feldern Rechnung trägt. Durch das zeilenweise Ausgeben der Daten aus dem RAM 175 werden die Zeilen ohne sagittale Fehlausrichtung rekonstruiert.

Aufgrund der überlappenden Anordnung der Felder 1,2, 3 sind die Daten innerhalb der überlappenden Bereiche der Felder redundant. Um diesen Zustand zu begegnen und um. eine vollständige Zeile ohne sich wiederholende und redundante Daten zu erhalten, wird beim Auslesen innerhalb der überlappenden Bereiche ein Bitübergang verwendet.·

Wie man in Figur 7 sieht, wird der Datenbitübergang innerhalb der Überlappungsbereiche der Felder 1, 2, 3 und 4- durch einen Algorithmus bewirkt, der eine bestimmte letzte innerhalb des Überlappungsbereichs abzutastende Zelle aufgreift und automatisch das nächste Bit im nachfolgenden Feld aufgreift. In der in Fig.

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dargestellten Diskriptorenliste 207 beträgt die gesamte Bitausgabe aus dem ersten Feld N^ Bytes + n^ Bit, wobei die Bitausgabe aus dem zweiten Feld Fp Bytes - n^ Bits beträgt. In dem in Figur 7 dargestellten Beispiel erfolgt der Übergang vom Feld 2 zum Feld 1 zwischen den Bits 4 und' 5.

Bei der bisher beschriebenen Anordnung war der Mittenabstand zwischen aufeinanderfolgenden photoempfindlichen Elementen 40 konstant. In Fig. 8, in der gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet werden, sind Felder 300 und 301 dargestellt, deren Endbereiche sich überlappen. Die photoempfindlichen Elemente 30, aus denen die Felder 300 und 301 bestehen besitzen mit Ausnahme des Endabschnitts 308 des Feldes 3 einen normalen Mittenabstand d. Die photo empfindlichen Elemente 40 des Endabschnitts 308 des Feldes 300 sind auf einen etwas verminderten Mittenabstand d¹ eingestellt. Die Verminderung der Mittenabstände zwischen den photoempfindlichen Elementen 40' im Endbereich 308 des Feldes 300 bewirkt die Schaffung einer Noniusskala,die normalerweise wenigstens einen Punkt aufweist, bei dem gegenüberliegende Felder unabhängig vom Grad der Überlappung zwischen den Feldern ausgerichtet sind. Im dargestellten Beispiel befindet sich das Ende des photoempfindlichen Elementes 40-8 des Feldes 301 in ungefährer Ausrichtung mit dem Beginn des photoempfindlichen Elementes 40' - 5 des Feldes 300, und der Übergang würde an diesem Punkt eingestellt.

Es ist klar, daß das visuelle Erkennen der einzelnen photoempfindlichen Elemente 40 und 40' zwecks Bestimmung des optimalen Übergangspunktes durch mikroskopische Untersuchung der Felder erfolgt. Weiterhin ist klar, daß,-wenn einmal der optimale Übergangspunkt festgelegt ist, die Diskriptorenliste des Speichers 206 (siehe Figuren 6 und 7) programmiert wird, um einen Übergang von den Bildelementen 40-8 des Feldes 301 auf das Bildelement 40' - 5 des Feldes 300 beim Auslesen zu schaffen.

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Obschon die Noniusskala nur an einem Ende 308 des leides 300 dargestellt wurde, versteht sich, daß an "beiden Enden des Abtastfeldes Noniusskalen vorgesehen sein können. In diesem Fall kann "bei einer Abtastanordnung unter Vervrendung von 4- Abtastfeldern, wie sie in Fig» 2 gezeigt ist, das Feld 1 eine Noniusskala des beschriebenen Typs an jedem Ende aufweisen, das Feld 3 kann eine Noniusskala an einem Ende besitzen, und die beiden übrigen Enden 2 und 4- können in herkömmlicher Wiese ausgebildet sein.

Obschon bei der beschriebenen noniusskala die Mittenabstände zwischen benachbarten Bildelementen vermindert sind, versteht es sich, daß eine Noniusskala durch leichtes Erhöhen der Hittenabstände zid-schen benachbarten Bildelementen erhalten xferden kann.

Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein paar relativ langer linearer Abtastfelder 350 und 351 vorgesehen, deren Enden nebeneinander angeordnet sind. Dies kann auf optischem Wege bewirkt werden durch die Linsen 43 in dem in Fig. 1 gezeigten Abtastgerät 10 oder aber mechanisch durch physikalischen Kontakt der Abtastfeldenden. Um irgendwelche Lücken zxvrischen den Feldenden oder Fehlausrichtungen entlang der X-Achse auszugleichen, und um die Kontinuität des so gebildeten zusammengesetzten Feldes sicherzustellen, ist ein relativ kurzes Überbrückungsfeld 360 vorgesehen, das die benachbarten Enden der Felder 350 und 351 überlappt.

Das Überbrückungsfeld 360 umfaßt ein relativ kurzes lineares· Feld, vorzugsweise mit einer minimalen Anzahl von Bildelementen 40, die notwendig ist, um eine wirksame Überlappung der benachbarten Felder zu erreichen. Üblicherweise kann das Überbrückungsfeld 360 etwa 100 Bildeleaente. umfassen, während die Felder 350 und 351 etwa I7OO Bildelemente aufweisen.

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- IeT -

Im Betrieb können die Daten von den Feldern 350» 351 und 360 in der vorher beschriebenen Weise gelesen werden, und die Daten werden zwischenzeitlich in dem Speicher 175 (Fig. 3) nach Maßgabe der Beendigung der Zeile gespeichert. Durch Auswählen relativ kurzer Überbrückungsfeider 360 kann die in dem Speicher 175 abzuspeichernde Datenlänge und somit die Größe des Speichers 175 beträchtlich vermindert werden. Die in dem Speicher 175 enthaltenen Daten werden bei Beendigung der Zeile auf den 176 (!ig. 6) ausgelesen, wobei von dem Feld 350 zum Überbrückungsfeld 360 und anschliessend vom Überbrückungsfeld 360 zum Feld 351 in den Überlappungsbereichen ein Übergang stattfindet, um die Kontinuität sicherzustellen.

Pig. 10 in der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, ist eine Feldstruktur 400 dargestellt. Die Feldstruktur umfaßt ein relativ langes Feld 402 und ein relativ kurzes Feld 404, die auf einem gemeinsamen Substrat oder einer Maske 406 ausgebildet sind. Das Feld 404 ist parallel zu dem Feld 402 angeordnet, wobei ein Teil 409 des Feldes 404 ein Ende 403 des Feldes 402 überlappt. Der Rest des Feldes ragt über das Ende 403 des Feldes 402 hinaus und ist so ausgebildet, daß es das führende Ende der nächstnachfolgenden Feldstruktur 400' überlappt, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Um die Überlappung aufeinanderfolgender Feldstrukturen auszugleichen, ist das Substrat 406 bei 407 eingesetzt.

Um die Ausrichtung zwischen den Feldern einen ungestörten Übergang zu schaffen, sind die photoempfindlichen Elemente 40' des Feldes 404 mit einem Mittenabstand d¹ angeordnet, der von dem Mittenabstand d der Bildelemente 40 des Feldes abweicht. Hierdurch wird eine Noniusskala geschaffen, die es möglich macht, daß wenigstens ein Bildelement 40' des Feldes 404 mit einem entsprechenden Bildelement 40 des Feldes ausgerichtet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Bildelement 40-5 des Feldes 402 im wesentlichen ausgerichtet mit dem Bildelement 40' - 4 des Feldes 404, und der Übergang

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würde an dieser Stelle vollzogen werden.

Beim Zuordnen der Feldstruktur 4-00 zu der nächstfolgenden Feldstruktur 400^f wird der Übergang vom Feld 407 zum Feld 4-02' in ähnlicher Weise am Punkt der "besten Bildelement ausrichtung ausgewählt. Im dargestellten AusführungslDeispiel würde der Übergang zwischen den Bildelementen 4-0'-des Feldes 4-04- und dem Bildelement 40-3 des Feldes 402 stattfinden.

Obschon im dargestellten Beispiel der Mittenabstand d¹ zwischen den Bildelementen 40' des Feldes 404· kleiner dargestellt ist als der Mttenatstand d zwischen den Bildelementen 40 des Feldes 402 kann der Abstand d¹ auch größer sein als der Abstand d.

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Claims

PAT E N T/A Ni WALT P. A. GRÜNECKER

DR-IWl

W. STOCKMAlR

DR-ING. ■ AeE(CALTCOt

K. SCHUMANN

. Dn pea r«r. OPL-PHVa

P. H. JAKOB G.BEZOLD

■ DRRERNAT-QPL-CHeM.

8 MÜNCHEN 22

MAXIMIL1ANSTRASSE 43

P 12 688

Pat entansprüche

^ Bildabt as tvorrichtung, mit einem "bewegbaren Schlitten, wenigstens zx»/ei relativ langen, auf dem Schlitten angeordneten Abtastfeldern, die "bezüglich der Äbtastbewegung des Schlittens senkrecht nebeneinander angeordnet sind, gekennzeichnet durch mindestens ein auf dem Schlitten (20) angeordnetes, relativ kurzes tJberbrückungsfeld (360), das "benachbarte Enden der relativ langen Felder (35O_} 35Ό überlappt, um mit diesen zusammen ein keine Unterbrechnungen aufweisendes zusammengesetztes Feld zur Bildabtastung zu bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennz eich — net, daß eine Speichereinrichtung (175) vorgesehen ist zum Speichern der von den Feldern kommenden Daten während des Lesens, und daß eine Daten-Ausleseeinrichtung (200, 206) vorgesehen ist zum Auslesen der Daten aus der Speichereinrichtung (175)» wobei durch die Datenausleseeinrichtung beim Auslesevorgang ein Übergang geschaffen wird von einem ersten der relativ langen Felder zu dem Überbrückungsf eld und von dem Überbrückungsf eld zu dem zweiten der relativ langen Felder.

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TELEFOM {C?->\ WO1--1 TELEV ο«= 993βη TELE(T-RAMME MONAPAT TELEKOPIERER
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand zwischen den photoempfindlichen Elementen in den überlappenden Enden eines Feldes sich vom Mittenabstand zwischen den übrigen photoempfindlichen Elementen des !Feldes unterscheidet, um zwischen den photoempfindlichen Elementen des Feldendes eine Ab stands Ordnung nach Art einer Noniusskala zu schaffen, um hierdurch das Ausrichten der photoempfindlichen Elemente eines Feldes mit den entsprechenden photoempfindlichen Elementen des "benachbarten Feldes zu erleichtern.
4-, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand zwischen photoempfindlichen Elementen eines Feldes kleiner ist als der Mittenabstand zwischen den übrigen photoempfindlichen Elementen des Feldes.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand zwischen photoempfindlichen Elementen des einen Feldes größer ist als der Mittenabstand zwischen den übrigen photoempfindlichen Elementen des Feldes.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eines der langen linearen Felder ein Substrat vorgesehen ist, mit dem das Überbrückungsfeld integral ausgebildet ist.

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