DE2821238C2

DE2821238C2 - Optoelektronische Abtasteinrichtung

Info

Publication number: DE2821238C2
Application number: DE2821238A
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Tokyo Ogawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1983-01-13
Also published as: JPS53146522A; GB1573088A; US4217611A; FR2391485A1; FR2391485B1; DE2821238A1

Description

bewegt wurde, ph« der Fläche des photoelektrischen Elementes entspricht. Dadurch können aiso auch die Bereiche zwischen den Abtastzeilen erfaßt werden, so daß dort vorhandene Informationen nicht verlorengehen.

Damit ist die Ladung, die sich bei der Abtastung je einer Zeile angesammelt hat, unabhängig davon, ob die Relativbewegung kontinuierlich durchgeführt oder nach einer zeitweisen Unterbrechung wieder aufgenommen wurde, wie es beispielsweise bei einer Oberfüllung eines in einem solcher« Faksimilegerät vorgesehenen Pufferspeichers erforderlich ist

Dadurch muß — im Gegensatz zu den üblichen optoelektronischen Abtasteinrichtungen — die Vorlage nicht ständig angehalten und wieder in Bewegung gesetzt werden, so daß sich die maximal erreichbare Abtastgeschwindigkeit erhöht

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine allgemeine Darstellung einer optoelektronischen Abtasteinrichtung nach der Erfindung,

Fig.2 ein Diagramm des zeitlichen Ablaufs der Steuerung einer herkömmlichen optoelektronischen Abtasteinrichtung.

F i g. 3 eine F i g. 2 ähnliche Darstellung des zeitlichen Ablaufs bei der erfindungsgemäßen optoelektronischen Abtasteinrichtung,

Fig.4 eine Darstellung einer Steuereinrichtung für die optoelektronische Abtasteinrichtung, und

F i g. 5 den Schaltungsaufbau einer Verknüpfungsschaltung.

Gemäß Fig. I weist eine insgesamt durch das Bezugszeichen II gekennzeichnete, optoelektronische Abtasteinrichtung eine transparente Glasplatte 12 auf. die eine Vorlage 13 trägt deren zu übertragende Fläche nach unten gerichtet ist. Eine Abdruckplatte drückt die Vorlage 13 auf die Glasplatte 12.

Mit Hilfe von Zuführrollen 16 und 17 am Einlaß und Austragsrollen 18 und 19 am Auslaß wird die Vorlage 13 nach rechts über die Platte 12 befördert wie im einzelnen nachstehend noch beschrieben wird. Ein Antriebsmotor 21 weist eine an einer nicht dargestellten Abtriebswelle des Motors 21 befestigte Riemenscheibe auf. Die Rollen 16 bis 19 werden von dem Motor 21 aus mittels eines um die Rollen 16 und 18 sowie die Riemenscheibe 22 geführten Treibriemens 23 angetrieben. Ferner sind eine lose Rolle 24 ufid eine Spannrolle 26 dargestellt, über welche der Treibriemen 23 läuft.

Die Vorlage 13 wird von unten mittels einer Lichtquelle 27 beleuchtet. Mittels einer im vorliegenden Fall als Sammellinse JS dargestellten, optischen Einrichtung wird eine Abbildung eines linearen Teils der Vorlage Ii über einen langen Schlitz 31 auf einer linearen Photosensoranordnung 29 scharf eingestellt. Die Anordnung 29 ist eine Ausführungsform mit Ladungsanhäufung und ist vorteilhafterweise als ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD) ausgebildet. Obwohl es im einzelnen nicht dargestellt ist, weist die Anordnung 29 eine Anzahl in einer Reihe angeordnete Photosensorelemente auf. welche Spannungsausgänge schaffen, welche der Stärke des auffallenden Lichts und der Zeit entsprechen. Entsprechend einem Zeilentaktimpuls A werden die Ausgangssignale der Photosensorelemenle parallel an ein nicht dargestelltes, analoges Schieberegister übertragen. Dann werden Bildpunktlaktimpulse B der Anordnung 29 zugeführt, um die Sienale aus dem Schieberegister herauszuschieben.

Hierdurch ist eine Haupt-(horiz3ntale)Abtastung der Vorlage in Form einer Abtastzeile durchgeführt Jedesmal wenn die Anordnung 29 abgetastet wird,

werden Unterabtastimpulse £dem Motor 21 zugeführt damit die Vorlage 13 senkrecht zu der Anordnung 29 um einen Schritt weiter bewegt wird. Wie dargestellt, wird bei vier Motoransteuerimpulsen E die Vorlage 13 um einen Schritt weiter bewegt Auf diese Weise ist eine Unterabtastung oder eine vertikale Abtastung durchgeführt

Die Ausgangssignale der Anordnung 29, welche in analoger Form vorliegen, sind mit A VS bezeichnet und werden über eine Verstärker- und Wellenformerscnaltung 31 einem Vergleicher 32 zugeführt Der Vergleieher 32 vergleicht die Signale A VS mit einer Bezugsspannung von einer Bezugsspannungsschaltung 32, um die Signale in binäre Form zu quantisieren. Wenn eines der Signale A VS einen höheren Pegel hat als die Bezugsspannung, gibt der Vergleiches· 33 einen hohen Ausgang ab, und umgekehrt Auf diese Weise erzeugt der Vergleirher 33 logisch hohe Signale VS, die dunklen Flächenbereichen der Vorlage 13 ntsprechen, und logisch niedrige Signale VS, die heilen oder Untergrundbereichen der Vorlage 13 entsprechen. Die Impulse A und B werden von einer nicht bezeichneten. Impulse erzeugenden Schaltung geschaffen, welche einen Taktimpulsgenerator 34, einen Frequenzteiler 36 und einen Dekodierer 37 aufweist. Die frequenzgeteilien Ausgangsimpulse des Frequenz-M teilers 36 werden in einer Weise dekodiert wie aus der nachfolgenden Beschreibung zu ersehen ist und werden dann der Anordnung 29, einer Abfrageanordnung 38 und einer Motorsteuerschaltung 39 zugeführt

Die abgefragten Ausgangssignale VS von der Abfrageanordnung 38 werden zusammen mit Hauptabtastimpulsen Fund Zeilenabtastimpulsen G, die von den Impulsen A bzw. ßabgelei'et sind, einem Spurlängenkodierer 41 zugeführt welcher einen nicht dargestellten Pufferspeicher oder ein Register aufweist. Mittels des Kodierers 41 werden die Datensignale VS für eine Übertragung verdichtet, um Kodes zu schaffen, die der Anzahl von aufeinanderfolgenden logisch hohen und nied igen Datensignalen VS entsprechen. Der Spurlängenkodierer 41 kann eine bekannte Ausführungsform aufweisen und ist nicht Gegenstand Her vorliegenden Erfindung.

Wenn die Vorlage 13 einen hohen «nteil dunkler Flächenbereiche hat. wird die Arbeitsgeschwindigkeit des Kodierers 41 niedriger als die Abtastgeschwindigkeit. und die Datensignale VS sammeln sich in dem Pufferspeicher. Wenn das Fassungsvermögen des Pufferspeichers erschöpft ist, d. h. wenn er voll ist. steuert der Kodierer 41 die Abfrageannrdnung 38 entsprechend, um das Abtasten zu unterbrechen, bis ">"> genügend Raum in dem Pufferspeicher für eine weitere Aotast?eile zur Verfugung steht. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Le«<^freigabesignal Cder Motorsteuerschaltung 39 so lange zugeführt wird, bis genügend Raum in dem Pufferspeicher verfügbar ist. um eine w> weitere Abtastzeile zu speichern. Die Steuerschaltung 39 erzeugt ein Mo jransteuerimpulse E und führt auch ein Signal //der Abfrageanordnung 38 als Abfragesignal zu, wie nachstehend noch beschrieben wird.

Der Ausgang des Kodierers 41 ist mit einem Modem 42 verbunden, welches die Signale KS für eine

Übertragung zu einem nicht dargestellten entfernten Empfängci modulier!. Das Modem 42 führt dem Kodierer 41 verschiedene Synchronisiersignale zu,

welche jedoch zum Verständnis der Erfindung nicht von Bedeutung sind.

In Fig. 2 ist die Arbeitsweise einer ähnlichen, herkömmlichen Einrichtung dargestellt. Hierbei wird das Abtastsignal Ddurch den ersten Impuls A ausgelöst, wenn das Lesefreigabesignal Choch ist. und wird durch den ersten, nachfolgenden Impuls A beendet, wenn das Lesefreigabesignal C niedrig ist. Die Motoransteuerimpulse fund die Hauptabtastimpulse F werden erzeugt, solange das Signal D hoch ist. Aus F i g. 2 ist zu ersehen, daß der Abtastvorgang zwischen den Abtastzeilen 1 und 2 und auch zwischen den Abtastzeilen 3 und 4 infolge des unzureichenden, zur Verfügung stehenden Fassungsvermögens in dem Pufferspeicher des Kodierers 41 unterbrochen werden.

Hierbei wird durch jeweils vier Impulse Fdie Vorlage 13 um eine vertikale Strecke ds weiterbewegt. Wenn die Abtastung begonnen wird und die Signale A VS von dem Photosensorelementen an das Schieberegister der Anordnung 29 übertragen werden, bevor sich die Vorlage 13 zu bewegen beginnt, ist die vertikale Abtastfläche jedes Photosensorelements nur die Fläche des Elements selbst. Für die dritte Abtastzeile hat sich jedoch die Vorlage 13 um die Strecke ds bewegt, bevor die Übertragung erfolgt ist, und der vertikale Abtastbereich ist gleich der Strecke ds multipliziert mit der norizontalen Breite des Photosensorelements plus der Fläche des Elements. Dies hat nicht nur eine Verzerrung des mittels des Empfängers wiedergegebenen Bildes, sondern auch das Weglassen von Bildbereichen zwischen den Abtastzeilen zur Folge.

Mit d«_r Einrichtung 11 sind diese Schwierigkeiten überwunden, wie in Fig. 3 dargeslellt ist. Dies ist dadurch erreicht, daß das Abfragesignal Wund nicht das Signal Oder Abfrageanordnung 38 zugeführt wird. Das Signal What dieselbe Dauer wie das Signal D. ist jedoch um eine Abtastzeile oder um die Zeitdauer verzögert, die erforderlich ist, um die Vorlage 13 um einen Schritt wei'.erzubewegen. Wenn eine Abtastung entsprechend einem hohen Lesefreigabesignal C begonnen oder wieder aufgenommen wird, werden die Hauptabtastimpulse Fzu der Abfrageanordnung 33 entsprechend dem nächsten Zeilentaktimpuls A nach dem Impuls A durchgeschaltet, durch welches die Motoransteuerimpulse E erzeugt werden. Mit anderen Worten, es wird die gleiche Anzahl Motoransteuerimpulse E und Hauptabtastimpulse F wie bisher erzeugt, jedoch sind die Hauptabtasiimpulse F gegenüber den entsprechenden Motoransteuerimpulsen E um ein Abtastintervall verzögert.

Die Moiorsteuerschaltung 39 ist in F i g. 4 dargestellt und weist ein Flip-Flop 43 des D-Typs auf. Die Signale C und A werden an die D- bzw. C-Eingänge des Flip-Flops 43 angelegt Der Q-Ausgang des Flip-Flops 43 stellt das Signal D dar und ist mit dem Z>Eingang eines weiteren Rip-Flops 44 verbunden, dessen (^-Ausgang das Signa! //darstellt. Die Impulse A werden an den C-Eingang des Flip-Flops 44 angelegt Der (^-Ausgang des Flip-Flops 43 ist mit einem Eingang eines UND-Glieds 46 verbunden.

Die Impulse A werden auch an den Rücksetzeingang eines Frequenzteilers 47 angelegt, dessen Ausgang mit einem weiteren Eingang des UND-Gliedes 46 verbunden ist. Die Impulse B werden an den Takteingang des Frequenzteilers 47 angelegt. Der Ausgang des UND-. Glieds 46 ist mit einem Eingang eines Zählers 48 verbunden, dessen parallele Ausgänge mit einem Dekodierer 49 verbunden sind. Die parallelen Ausgänge des Dekodierers 49 sind mit einer Ansteuerstufe 51 verbunden, welche die Motorsteuerinipulse E für vier parallele Ausgänge erzeugen.

Während des Betriebs sind beide Flip-Flops 43 und 44 anfangs zurückgesetzt, und das UND-Glied 46 ist durch den niedrigen Q Ausgang des Flip-Flop' 43 gesperrt. Hierdurch ist verhindert, daß frequenzgeteilte Impulse ■ von dem Frequenzteiler 47 den Zähler 48 erreichen. Mit dem niedrigen O-Ausgang des Flip-Hops 44 wird ein Abtasten gesperrt.

Wenn das Signal C hoch wird, wird das Flip-Flop 43 durch den nächsten Impuls A gesetzt. Durch das sich

^II ergebende hohe Signal D wird das UND-Glied 46 freigegeben, urn frequenzgeteilte Impulse B zu dem Zähler 48 durchzulassen. Der Zähler 48 und der Dekodierer 49 dienen ferner dazu, um die Frequenz der Impulse B sehr stark zu teilen, um die vier

"■ Motoransteuerimpulse E zu erzeugen. Die Impulse E werden von der Ansteuerstufe 51 aus parallel dem Motor 21 zugeführt, um nacheinander vier Phasen des Motors 21 zu erregen, damit die Riemenscheibe 22 eine Umdre^Kung ausführt.

) Wenn das Signal C hoch bleibt, wenn der nächste Impuls A erzeugt wird, bleibt das Flip-Flop 43 gesetzt. In diesem Fall setzt der nächste Impuls A das Flip-Flop 44, da der (^-Ausgang des Flip-Flops 43 zu dem Zeitpunkt hoch ist, an dem der nächste Impuls A erzeugt wird. ^; Folglich wird das Signal H hoch, um ein Abtasten zumindest bis zu dem Zeitpunkt eines noch weiteren Impulses freizugeben.

Wenn das Signal C niedrig ist, wenn der nächste Impuls A erzegut wird, wird das Flip-Flop 43 zurückgesetzt. Das Flip-Flop 44 bleibt jedoch wie in dem vorhergehenden Fall gesetzt.

Das Flip-Flop 44 bleibt gesetzt, um ein hohes Signal H zu erzeugen, bis ein Impuls A mit dem zurückgesetzten Flip-Flop 43 geschaffen ist. Dies geschieht am Ende der dritten Abtastzeile, wie in F i g. 3 dargestellt ist.

Eine Verknüpfungsschaltung 52 der Abfrageschaltung 38 ist in F i g. 5 dargestellt und weist NAND-Glieder 53 und 54 auf. Die Datensignale VS laufen gerade durch die Schaltung 52 hindurch. Die Impulse A werden an einen invertierenden Eingang des NAND-Glieds 54 angelegt. Die Impulse B werden an einen invertierenden Eingang des NAND-Glieds 53 angelegt. Das AKragesignal H wird an die Eingänge der beiden NAND-Giieder 53 und 54 angelegt Die Impulse Fund G liegen an den Ausgängen der NAND-Glieder53 bzw. 54 an.

Wenn das Signal //hoch ist, gibt es die NAND-Glieder 53 und 54 frei. Wenn die NAND-Glieder 53 und 54 freigegeben sind, werden die Impulse B und A als die Impulse Fbzw. Gdurchgeschaltet nachdem sie zweimal invertiert sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optoelektronische Abtasteinrichtung mit einer mit Ladungskopplung (CCD) arbeitenden, zeilenförmig angeordneten Gruppe von photoelektrischen Elementen, mit einem optischen System zur zeilenweisen Abbildung einer Vorlage auf die Gruppe und mit einer Anordnung zur sequentiellen Abtastung der photoelektrischen Elemente und damit zur Erzeugung von Bildsignalen, wobei die Gruppe von photoelektrischen Elementen und die Vorlage relativ zueinander senkrecht zur Zeilenrichtung schrittweise bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Abtastung der Gruppe (29) von photoelektrischen Elementen um einen Schritt gegenüber dem Beginn der zugehörigen Relativbewegung verzögert ist

2. Optoelektronische Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Taktimpulsgenerator (34, 36, 37) zur Erzeugung von Zeilentakumpulsen (A) und Bildpunkttaktimpulsen

(B) jeweils konstanter, jedoch unterschiedlicher Frequenz, die der Gruppe (29) von photoelektrischen Elementen, einer Abfrageanordnung (38), die auch die Bildsignale (VS) empfängt, und einer Motorsteuerschaltung (39) zugeführt werden, die einen Motor (21) für die schrittweise Bewegung der Vorlage (13) ansteuert

3. Optoelektronische Abtasteinrichtung nach so Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorsteuerschaltung (39) ein Lesefreigabesignal

(C) zugeführt wird.

4. Optoelektronische Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteu !-schaltung (39) der Abfrageanordnung (38) ein Abfragesignal (H) zuführt.

5. Optoelektronische Abtasteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfra- *o geanordnung (38) zwei NAND-Glieder (53, 54) aufweist, die an ihren invertierenden Eingängen die Zeilentaktimpulse (A) und die Bildpunkttaktimpulse (B). an ihren nichtinvertierenden Eingängen aas Abfragesignal (H) empfangen und an ihren Ausgängen Haupt- und Zeilenabtastimpulse (F. G) liefern.

6. Optoelektronische Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorsteuerschaltung (39) ein erstes Rip-Flop (43), dessen Takteingang die Zeilentaktim- 'O pulse (A) und dessen Dateneingang das Lesefreigabesignal (C?zugeführt werden, ein zweites Flip-Flop (44), dessen Takteingang die Zeilentaktimpulse (A) und dessen Dateneingang das Ausgangssignal des ersten Flip-Flops (43) zugeführt werden und das das ^ Abfragesignal (H) liefert, weiterhin einen Frequenzteiler (47), dem die beiden Folgen von Taktimpulsen (A, B) zugeführt werden, und ein UND-Glied (46) aufweist, dem das Ausgangssignal des ersten Flip-Flops (43) und das Ausgangssignal des Frequenzteilers (47) zugeführt werden.

7. Optoelektronische Abtasteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgang des UND-Gliede- (46) ein Zähler (48), ein Dekodierer (49) und eine Ansteuerstufe (51) für den Motor (21) nachgeschaltet sind.

Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Abtasteinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine solche optoelektronische Abtasteinrichtung, wie sie beispielsweise bei einem Faksimile-Sendeempfänger verwendet werden kann, weist eine mit Ladungskopplung (CCD) arbeitende, zellenförmig angeordnete Gruppe von photoelektrischen Elementen, ein optisches System zur zeilenweisen Abbildung einer Vorlage auf die Gruppe von photoelektrischen Elementen, sowie eine Anordnung zur sequentiellen Abtastung der photoelektrischen Elemente und damit zur Erzeugung von Bildsignalen auf; da die Vorlage und die Gruppe von photoelektrischen Elementen relativ zu einander senkrecht zur Zeilenrichtung schrittweise bewegt werden können, beispielsweise durch Verschiebung der Vorlage in bezug auf die Gruppe von photoelektrischer. Elementen, kann beispielsweise eine blattförmige Vorlage in einem Faksimile-Sendeempfänger vollständig abgetastet werden, indem nach der Abtastung der ersten Zeile die Vorlage senkrecht zur Zeilenrichtung in bezug auf die Gruppe von photoelektrischen Elementen verschoben wird, wodurch die nächste Zeile in den Abtastbereich der Gruppe von photoelektrischen Elementen kommt und damit abgebildet werden kann.

Die bei einer solchen optoelektronischen Abtasteinrichtung verwendeten, mit Ladungskopplung arbeitende Gruppe von piezoelektrischen Ele.nenten speichert ein der Intensität des auffallenden Lichtes entsprechendes Signal, das zu genau definierten Zeitpunkten abgerufen wird und als Basis für das Bildsignal dient.

Bei herkömmlichen optoelektronischen Abtasteinrichtungen wird die Ladung in einem photoelektrischen Element angesammelt, während die Vorlage still steht; damit entspricht diese Ladung nur dem Bereich der auf das photoelektrische Element fallenden Abbildung, erfaßt also nur eine Fläche, die exakt der Räche des photoelektrischen Elementes entspricht.

Wenn die Abtastung begonnen wird, werden die Ausgangssignale der photoelektrischen Elemente zu dem in der Gruppe vorgesehenen Schieberegister übertragen und anschließend ausgegeben. Die Vorlage befindet sich während dieser Übertragung noch in Ruhe. Dies führt dazu, daß die Bildberciche der Vorlage zwischen den einzelnen Abtastzeilen nicht abgetastet werden, so daß sich ein Informationsverlust ergibt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Abtasteinrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der auch die Bildbereiche zwbchen den einzelnen Abtastzeilen erfaßt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäö durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs '. angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.

Durch die hier vorgeschlagene Verzögerung der Relativbewegung in bezug auf die Abtastung der photoelektrischen Elemente wird gewährleistet, daß die Abtastung erst durchgefühlt wird, nachdem die Relativbewegung für einen Schritt abgeschlossen ist.

Die Ladung wird also angesammelt, während sich die Vorlage verschiebt, so daß die in einem photoelektrischen Element vorhandene Ladung der mittleren Dichte eines Bereiches der Vorlage mit der Breite des entsprechenden Bereiches der auf das photoelektrische Element fallenden Abbildung, multipliziert mit der Strecke, um welche die Vorlage schrittweise vorwärts-