DE2826755A1 - SAMPLE DEVICE - Google Patents
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Description
Dr.-Ing. Rudolf Hell GmbH Kiel, den 6. Juni 1978Dr.-Ing. Rudolf Hell GmbH Kiel, June 6, 1978
Grenzstr. 1-5 Sf/MPGrenzstrasse 1-5 Sf / MP
2300 Kiel 142300 Kiel 14
Patentanmeldung Nr. 78/475Patent Application No. 78/475
Kennwort: "Impulsaufstellung bei Fotodiodenzeilen II"Keyword: "Impulse setup for photodiode lines II"
Die Erfindung betrifft eine Abtasteinrichtung mit einem optoelektronischen Abtastorgan, welches bei der punkt- und
zeilenweisen Vorlagenabtastung ein wertediskontinuierliches
Bildsignal erzeugt.The invention relates to a scanning device with an optoelectronic scanning element, which is used in the point and
line-by-line scanning of the original is a value discontinuous
Image signal generated.
Die Erfindung soll beispielsweise bei der Schwarz/Weiß-Faksimileübertragung Anwendung finden. In einer Abtasteinrichtung wird eine zu kopierende Vorlage punkt- und zeilenweise mittels eines optoelektronischen Abtastorgans abgetastet und die Helligkeitsinformationen der Vorlage in ein Bildsignal umgesetzt. The invention is intended to be used, for example, in black and white facsimile transmission. In a scanning device an original to be copied is scanned point by point and line by line by means of an optoelectronic scanning element and the brightness information of the original is converted into an image signal.
Die Vorlage ist ein gedrucktes oder in Maschinenschrift verfaßtes Dokumentff ein handgeschriebener Text oder eine graphische Darstellung. The template is a printed or typescript document ff a handwritten text or a graphic representation.
Das durch die Vorlagenabtastung gewonnene Bildsignal wird in
einem Pegelumsetzer durch Vergleich mit einem Schwellensignal in ein Schwarz/Weiß-FaksimiXe-Signal umgesetzt und über einen
Übertragungskanal an ein Empfangsgerät übermittelt. Das durch das Schwarz/Weiß-Faksimile-Signal gesteuerte Aufzeichnungsorgan
des Empfangsgerätes erzeugt die gewünschte Kopie der Vorlage.The image signal obtained by scanning the original is shown in
a level converter converted into a black / white facsimile signal by comparison with a threshold signal and transmitted to a receiving device via a transmission channel. The recording element of the receiving device controlled by the black / white facsimile signal produces the desired copy of the original.
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Um die Abtastgeschwindigkeit zu erhöhen, wird eine Vorlage gleichzeitig mittels einer Vielzahl optoelektronischer Wandler (Fotodiodenzeile) abgetastet, welche eine integrierte oder eine nachgeschaltete Signal-Auswerteschaltung aufweisen.In order to increase the scanning speed, an original is simultaneously made using a large number of optoelectronic Scanned transducers (line of photodiodes) which have an integrated or a downstream signal evaluation circuit.
Solche Fotodiodenzeilen liefern gepulste oder treppenförmige Bildsignalverläufe, also wertediskontinuierliche Bildsignale, welche oft zur Weiterverarbeitung umgeformt werden müssen.Such rows of photodiodes provide pulsed or step-shaped image signal curves, i.e. image signals with discontinuous values, which often have to be reshaped for further processing.
Eine Umformung des Bildsignals wird z.B. dann erforderlich, wenn unterschiedliche Gerätetypen zusammengeschaltet werden.A conversion of the image signal is necessary, for example, when different types of devices are connected together.
Eine Signalumformung durch Impulsaufsteilung wird beispielsweise bei Abtastung von feinen Strichen oder Linien und von Bilddetails mit geringem Kontrast notwendig, da, bedingt durch das begrenzte Auflösungsvermögen des Abtastorgans, nur kleinere, verfälschte Bildsignal-Amplituden erzeugt werden, welche das Schwellensignal oft nicht erreichen und daher auch keine Änderung des Schwarz/ Weiß-Faksimile-Signals auslösen. Dadurch gehen schwarze Striche auf weißem Untergrund oder weiße Striche auf schwarzem Untergrund in der Faksimile-Aufzeichnung verloren. Zur Vermeidung eines solchen Informationsverlustes ist es bekannt, das Bildsignal, bevor es dem Pegelumsetzer zugeführt wird, einer Amplitudenaufsteilung zu unterwerfen. Das aufgestellte Bildsignal schneidet nunmehr das Schwellensignal, und alle für eine fehlerfreie übertragung erforderlichen Informationen bleiben erhalten.A signal conversion by pulse splitting is for example necessary when scanning fine lines or lines and image details with low contrast, as this is limited Resolving power of the scanning element, only smaller, falsified image signal amplitudes are generated which exceed the threshold signal often do not reach and therefore do not trigger a change in the black / white facsimile signal. This creates black lines lost on white background or white lines on black background in the facsimile recording. To avoid a Such a loss of information, it is known to amplitude the image signal before it is fed to the level converter to subjugate. The established image signal now intersects the threshold signal, and all for error-free transmission required information is retained.
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Diese Amplitudenaufsteilung kann aber nur dann sinnvoll durchgeführt werden, falls das Bildsignal einen wertekontinuierlichen Verlauf aufweist, wie es bei Vorlagenabtastung mit einem einzelnen optoelektronischen Wandler der Fall ist. Bei der Verwendung von Fotodiodenzeilen kommt hinzu, daß durch die optische Abbildung der Vorlageninformation auf die Fotodiodenzeile und durch Nebensprechen benachbarter Fotodioden ein verflachtes Bildsignal auftritt. Dieser Detailkontrast kann durch eine geeignete Impulsaufsteilung wieder kompensiert werden.This amplitude division can only then be carried out in a meaningful way if the image signal has a value-continuous course, as is the case with the original scanning with a single optoelectronic converter is the case. When using lines of photodiodes, there is also the fact that optical imaging the original information on the photodiode line and a flattened image signal through crosstalk between neighboring photodiodes occurs. This contrast of details can be compensated again by a suitable pulse division.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abtasteinrichtung anzugeben, mit der das wertediskontinuierliche (puls- oder treppenförmige) Bildsignal eines Abtastorgans, z.B. in Form einer Fotodiodenzeile, in ein wertekontinuierliches Bildsignal umsetzbar ist.The invention is therefore based on the object of a scanning device indicate with which the discontinuous (pulse or step-shaped) image signal of a scanning element, e.g. in the form of a line of photodiodes, can be converted into a continuous-value image signal.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Abtastorgan ein Tiefpaß-Filter nachgeschaltet ist.The object is achieved according to the invention in that a low-pass filter is connected downstream of the scanning element.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dem Tiefpaß-Filter eine Impulsformerstufe zur Amplitudenaufsteilung des Bildsignals nachzuschalten.An advantageous further development consists in adding a pulse shaper stage to the low-pass filter for the amplitude division of the Downstream image signal.
In einer zweckmäßigen Variante weist das Tiefpaß-Filter zur Amplitudenaufsteilung eine Verstärkungsüberhöhung für höhere Frequenzen des Bildsignals auf.In an expedient variant, the low-pass filter has a gain increase for higher amplitudes for dividing the amplitudes Frequencies of the image signal.
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Die Impulsformerstufe ist in einer zweckmäßigen Ausführungsform als Doppeldifferenzier-Stufe ausgebildet. In an expedient embodiment, the pulse shaping stage is designed as a double differentiating stage.
Die Erfindung wird anhand der Fig. 1-6 erläutert. Es zeigen:The invention is explained with reference to FIGS. 1-6. Show it:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Abtasteinrichtung; Fig. 2 eine Variante der Abtasteinrichtung;1 shows a basic circuit diagram of a scanning device; 2 shows a variant of the scanning device;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der in den Fig. 1 und 2 auftretenden Abtastsignale;3 shows a schematic representation of the scanning signals occurring in FIGS. 1 and 2;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel für ein Tiefpaß-Filter; Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel für ein Abtastorgan; Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für eine Impulsformerstufe.4 shows an exemplary embodiment for a low-pass filter; 5 shows an exemplary embodiment for a scanning element; 6 shows an exemplary embodiment for a pulse shaper stage.
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Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Abtasteinrichtung. Die zu kopierende Vorlage 1 wird von einer Lichtquelle 2 beleuchtet, und das von der Helligkeitsinformation der Vorlage 1 modulierte Abtastlicht wird über ein Objektiv 3 in ein Abtastorgan 4 reflektiert und dort mittels optoelektronischer Wandler in ein Bildsignal umgesetzt.1 shows a basic circuit diagram of a scanning device. The original 1 to be copied is illuminated by a light source 2 illuminated, and the scanning light modulated by the brightness information of the original 1 is passed through an objective 3 into a scanning element 4 and converted there into an image signal by means of an optoelectronic converter.
Die optoelektronischen Wandler bestehen z.B. aus einer Fotodiodenzeile und einer Auswerteschaltung, die von einer Abtasttaktfolge T^ auf einer Leitung 5 des Abtastorgans 4 gesteuert wird. Ein solches Abtastorgan 4 erzeugt ein puls- oder treppenförmiges Bildsignal. Das Bildsignal wird im Abtastorgan 4 verstärkt und ggf. bei einem gepulsten Signalverlauf mittels einer Sample- and Hold-Schaltung in ein treppenförmiges Bildsignal umgesetzt.The optoelectronic converters consist, for example, of a line of photodiodes and an evaluation circuit which is controlled by a sampling clock sequence T ^ on a line 5 of the sampling element 4 will. Such a scanning element 4 generates a pulse-shaped or step-shaped image signal. The image signal is amplified in the scanner 4 and possibly in the case of a pulsed signal profile by means of a sample and hold circuit into a step-shaped image signal implemented.
Ein Ausführungsbeispiel für ein Abtastorgan zeigt Fig. 5.An exemplary embodiment for a scanning element is shown in FIG. 5.
Vorzugsweise erstreckt sich die Fotodiodenzeile über eine ganze Zeile der Vorlage 1, so daß jeweils eine Zeile ohne Relativbewegung zwischen Abtastorgan 4 und Vorlage 1 abgetastet und nach Abtastung dieser Zeile ein Vorschubschritt zur nächsten Zeile ausgeführt wird. Vorschubeinrichtungen sind in der Fig. 1 nicht dargestellt, da sie nicht Gegenstand der Anmeldung und als Stand der Technik weit bekannt sind.The line of photodiodes preferably extends over an entire line of the original 1, so that in each case one line without relative movement scanned between scanning element 4 and original 1 and after scanning this line, a feed step to the next line is performed. Feed devices are not shown in Fig. 1, since they are not the subject of the application and as State of the art are well known.
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Das vom Abtastorgan 4 gewonnene puls- oder treppenförmige Bildsignal U1 wird über eine Leitung 6 einem Tiefpaß-Filter zugeführt und in ein wertekontinuierliches Bildsignal U~ umgeformt. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Tiefpaß-Filter. The pulse-shaped or step-shaped image signal U 1 obtained by the scanning element 4 is fed to a low-pass filter via a line 6 and converted into a value-continuous image signal U ~. Fig. 4 shows an embodiment of a low-pass filter.
Eine solche Signalumformung wird z.B. erforderlich, wenn ein sogenanntes Ein-Minuten-Faksimile-Gerät mit einem Drei-Minuten-Faksimile-Gerät zusammenarbeiten soll.Such signal conversion is required, for example, when a so-called one-minute facsimile machine is combined with a three-minute facsimile machine should work together.
Gemäß einer internationalen Normung (CCITT) liefert der EinMinuten-Faksimile-Sender ein digitales Ausgangssignal, das aufgrund der Vorlagenabtastung mittels einer Fotodiodenzeile einen puls- oder treppenförmigen Verlauf aufweisen möge. Das Drei-Minuten-Faksimile-Empfangsgerät dagegen wird mit einem analogen Eingangssignal gespeist. In diesem Falle wird das puls- oder treppenförmige Ausgangssignal des Senders mit Vorteil durch die erfindungsgemäße Einrichtung in das gewünschte analoge Eingangssignal des Empfängers umgewandelt.According to an international standard (CCITT), the one-minute facsimile transmitter delivers a digital output signal, which is due to the scanning of the original by means of a line of photodiodes may have a pulse-shaped or step-shaped course. The three-minute facsimile receiving machine, on the other hand, comes with a analog input signal fed. In this case, the pulse or step-shaped output signal of the transmitter is with Advantageously converted into the desired analog input signal of the receiver by the device according to the invention.
Das durch das Tiefpaß-Filter erzeugte wertekontinuierliche Bildsignal U„ ist aber auch zur Amplitudenaufsteilung geeignet. Zu diesem Zwecke wird das Bildsignal U„ über eine Leitung 8 einer Impulsformerstufe 9 zugeführt und dort aufgestellt. Ein Ausführungsbeispiel einer Impulsformerstufe 9 wird in Fig. 6 angegeben.The value-continuous image signal U "generated by the low-pass filter is, however, also suitable for amplitude division. For this purpose, the image signal U ″ is transmitted via a line 8 a pulse shaper 9 fed and set up there. A An exemplary embodiment of a pulse shaper stage 9 is given in FIG. 6.
Das aufgestellte Bildsignal U-. gelangt über eine Leitung 10 an einen Pegelumsetzer 11, in dem es durch Vergleich mit einem Schwellensignal U0 auf einer Leitung 12 in das zweipegeligeThe established image signal U-. reaches a level converter 11 via a line 10, in which it is converted into the two-level signal by comparison with a threshold signal U 0 on a line 12
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Schwarz/Weiß-Faksimile-Signal U- umgesetzt wird.Black and white facsimile signal U- is converted.
Die Art des Schwellensignals U ist für den Anmeldungsgegenstand ohne Bedeutung. Es kann beispielsweise eine sogenannte "konstante Schwelle" nach US-PS 3,159,815, eine "gleitende Schwelle" nach DT-AS 11 71 464 oder aber eine "dynamische Schwelle" nach Patent ... (Patentanmeldung P 28 00 759.2) zur Anwendung kommen.The type of threshold signal U is irrelevant for the subject of the application. For example, it can be a so-called "constant threshold" according to US Pat. No. 3,159,815, a "sliding threshold" according to DT-AS 11 71 464 or a "dynamic threshold" Threshold "according to patent ... (patent application P 28 00 759.2) come into use.
Das Schwarz/Weiß-Faksimile-Signal U. gelangt über eine Leitung 13 an eine Modulationsstufe 14, in der je nach Anwendungsfall eine Amplituden- oder Frequenzmodulation stattfindet. Zusätzlich kann eine Zwei-Pegel/Drei-Pegel-Umsetzung durchgeführt werden. Das modulierte Schwarz/ Weiß-Faksimile-Signal U- wird an einen nicht dargestellten Faksimile-Empfänger übertragen, dessen Aufzeichnungsorgan das Faksimile der Vorlage 1 erzeugt.The black / white facsimile signal U. reaches a modulation stage 14 via a line 13, in which, depending on Use case an amplitude or frequency modulation takes place. In addition, a two-level / three-level conversion can be carried out. The modulated black / White facsimile signal U- is transmitted to a facsimile receiver, not shown, whose recording element the facsimile of original 1 is generated.
Der Übertragungskanal 15 kann eine Leitung oder eine Funkübertragungsstrecke sein.The transmission channel 15 can be a line or a radio transmission link be.
Durch die Aufsteilung des Bildsignals ü« in der Impulsformerstufe 9 werden die kleinen Signalamplituden soweit angehoben, daß sie eindeutig über dem vorgegebenen Schwellensignal üBy dividing the image signal in the pulse shaper stage 9, the small signal amplitudes are raised to such an extent that they are clearly above the predetermined threshold signal u
liegen, wodurch in vorteilhafter Weise ein Informationsverlust bei der Faksimile-Aufzeichnung vermieden wird.thereby advantageously avoiding loss of information in facsimile recording.
Fig. 2 zeigt eine Variante der Abtasteinrichtung, bei welcher das Tiefpaß-Filter 7 entfällt.Fig. 2 shows a variant of the scanning device in which the low-pass filter 7 is omitted.
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Die Funktion der Signalumwandlung und der Ämplitudenaufstellung
übernimmt ein modifiziertes Tiefpaß-Filter 17, das in
seiner Verstärkungs-Frequenz-Charakteristik unmittelbar vor
der Flanke eine Verstärkungsüberhöhung aufweist, wodurch
Anteile des Bildsignals mit höheren Ortsfrequenzen der Informationsänderung überproportional verstärkt werden.A modified low-pass filter 17, which is shown in FIG
its gain-frequency characteristic immediately before
the flank has a gain increase, whereby
Components of the image signal with higher spatial frequencies of the information change are amplified disproportionately.
Die durch das bereits erwähnte Nebensprechen von benachbarten Fotodioden innerhalb der Fotodiodenzeile bedingte Signalschwächung, welche sich besonders bei höheren Ortsfrequenzen bemerkbar macht, kann auf vorteilhafte Weise kompensiert und ein Detailverlust in der Aufzeichnung vermieden werden.The signal weakening caused by the already mentioned crosstalk from neighboring photodiodes within the photodiode line, which is particularly noticeable at higher spatial frequencies, can be compensated in an advantageous manner and a loss of detail in the recording can be avoided.
Fig. 3 zeigt Verläufe der in den Fig. 1 und 2 auftretenden
Signale.FIG. 3 shows courses of those occurring in FIGS. 1 and 2
Signals.
In Fig. 3a) ist der Bildsignalverlauf entlang einer Abtastzeile der Vorlage dargestellt, wie er bei einem idealen Abtastorgan entstehen würde. Bei Abtastung einer weißen Bildstelle in der Vorlage ergeben sich große, bei einer schwarzen Bildstelle kleine und im Falle, daß eine graue oder farbige Vorlagenfläche abgetastet wird, mittlere Amplituden des Bildsignals.In Fig. 3a) the image signal course is shown along a scanning line of the original, as it would be with an ideal scanning element would arise. When scanning a white image area in the original, large image areas are obtained, with a black image area small and, in the case that a gray or colored original surface is scanned, medium amplitudes of the image signal.
Figc 3b) zeigt den impulsform!gen Bildsignalverlauf U1, der bei Verwendung einer Fotodiodenzeile mit Signalauswertung in analogen Schieberegistern entsteht.FIG. 3b) shows the pulse-shaped image signal curve U 1 , which arises when using a line of photodiodes with signal evaluation in analog shift registers.
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Ferner ist das Bildsignal U„ aufgetragen, das am Ausgang des Tiefpaß-Filters 7 in Fig. 1 entsteht. Man sieht, daß das Bildsignal ü„ gegenüber dem in Fig. 3a) dargestellten idealen Verlauf verflacht ist, was bei der Faksimile-Aufzeichnung zu Detailverlust führen würde.Furthermore, the image signal U "is plotted, which is at the output of the Low-pass filter 7 in Fig. 1 arises. It can be seen that the image signal compared to the ideal shown in FIG. 3a) The course is flattened, which is the case with the facsimile recording Would lead to a loss of detail.
Der gewünschte aufgestellte Signalverlauf LL· ergibt sich am Ausgang der Impulusformerstufe 9 (Fig. 1) bzw. am Ausgang des modifizierten Tiefpaß-Filters 17 (Fig. 2).The desired established signal curve LL · results on Output of the pulse shaping stage 9 (Fig. 1) or at the output of the modified low-pass filter 17 (Fig. 2).
Das Bildsignal U1 weist In1FXg. 3c) den pulsförmigen Signalver lauf am Ausgang einer selbstabtastenden Fotodiodenzeile und in Fig. 3d) den treppenförmigen Signalverlauf am Ausgang einer Sample- and Hold-Schaltung auf.The image signal U 1 has In 1 FXg. 3c) the pulse-shaped signal course at the output of a self-scanning photodiode line and in Fig. 3d) the step-shaped signal course at the output of a sample and hold circuit.
Die Bildsignalverläufe U~ und U-. sind in den Fig. 3c) und 3d) mit denen aus der Fig. 3b) identisch.The image waveforms U ~ and U-. are in Figs. 3c) and 3d) identical to those from FIG. 3b).
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Tiefpaß-Filters als aktives Filter zweiter Ordnung. Derartige Filter werden z.B. in der Zeitschrift "Elektronik", 1970, Heft 11, Seiten 379 bis 382 angegeben.Fig. 4 shows an embodiment of a low-pass filter as an active second-order filter. Such filters are e.g. in the magazine "Elektronik", 1970, issue 11, pages 379 to 382.
Das Tiefpaß-Filter besteht im wesentlichen aus einem mit RC-Gliedern beschalteten Operationsverstärker 18. Der Operationsverstärker 18 ist über C„ mitgekoppelt und über den Spannungsteiler R0 und (k-1)-R_. gegengekoppelt. Mittels desThe low-pass filter essentially consists of an operational amplifier 18 connected to RC elements. The operational amplifier 18 is coupled via C "and via the voltage divider R 0 and (k-1) -R_. fed back. Using the
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Spannungsteilers kann die innere Verstärkung des Operationsverstärkers 18 auf einen Wert k eingestellt werden.Voltage divider can increase the internal gain of the operational amplifier 18 can be set to a value k.
Wird R1 = R2 = R und C. = C2 = C gewählt, ergeben sich nach der angegebenen Literaturstelle die Grenzfrequenz f und die innere Verstärkung k zu:If R 1 = R 2 = R and C. = C 2 = C is chosen, the limit frequency f and the internal gain k result from the given reference as:
£ TP π) £ TP π)
g 2/r rc g 2 / r rc
k = 3 !l— ™ k = 3! l— ™
Nach Tabelle 1 auf Seite 379 der genannten Literaturstelle charakterisieren die Koeffizienten a.. und a2 verschiedene Filterkurven. Daraus wird ersichtlich, daß auf einfache Weise allein durch Ändern der inneren Verstärkung k mittels des Spannungsteilers R^ und (k-1)>R, verschiedene Filterkurven, z.B. die Filterkurve nach Fig. 4b) mit einer konstanten Verstärkung für das Tiefpaß-Filter 7 (Fig. 1) und die Filterkurve nach Fig. 4c) mit einer Verstärkungsüberhöhung für das Tiefpaß-Filter 17 (Fig. 2) realisiert werden können.According to Table 1 on page 379 of the cited reference, the coefficients a .. and a 2 characterize different filter curves. It can be seen from this that different filter curves, e.g. the filter curve according to FIG (Fig. 1) and the filter curve according to Fig. 4c) can be realized with a gain increase for the low-pass filter 17 (Fig. 2).
Auch die Grenzfrequenz f der Tiefpaß-Filter 7 und 17 lassen sich einfach durch Ändern von R und C, vorzugsweise durch Ändern der beiden gleichen Widerstände R1 und R~ mittels eines Doppelpotentiometers festlegen.The cut-off frequency f of the low-pass filters 7 and 17 can also be set simply by changing R and C, preferably by changing the two identical resistors R 1 and R ~ by means of a double potentiometer.
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Im Ausführungsbeispiel muß die Grenzfrequenz f der Tiefpaß-Filter jeweils kleiner als die Frequenz f der Abtasttaktfolge T (Sample-Frequenz) gewählt werden.In the exemplary embodiment, the cutoff frequency f of the low-pass filter must be smaller than the frequency f of the sampling clock sequence T (sample rate) can be selected.
Damit keine höheren Bildfrequenzen verlorengehen, sollten die Flanken der Tiefpaß-Filter möglichst steil verlaufen, was durch Hintereinanderschalten mehrerer Tiefpaß-Filter erreicht wird.So that no higher image frequencies are lost, the edges of the low-pass filter should be as steep as possible, what is achieved by connecting several low-pass filters in series.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Abtastorgan.Fig. 5 shows an embodiment for a scanning member.
Das Abtastorgan 4 möge als optoelektronische Wandler einen integrierten Baustein vom Typ CCD 121 der Firma FairchiId enthalten. Dieser Baustein besteht aus der eigentlichen Fotodiodenzeile 20 und der Abfrage-Elektronik mit analogen Schieberegistern 21 und 22 (Ladungs-VerSchiebeschaltungen) und mit zwischen den Schieberegistern und der Fotodiodenzeile angeschlossenen Transfergattern 23 und 24.As an optoelectronic converter, the scanning element 4 may be an integrated module of the CCD 121 type from FairchiId contain. This module consists of the actual photodiode line 20 and the query electronics with analog Shift registers 21 and 22 (charge shifting circuits) and with between the shift registers and the photodiode line connected transfer gates 23 and 24.
Die Fotodiodenzeile 20 ist in der Fig. 5 nur als Funktionsblock dargestellt. Sie besteht z.B. aus 1.728 einzelnen Fotodioden, die in einer Reihe liegen und sich über eine Abtastzeile erstrecken. Jede einzelne Fotodiode ist an einen Speicherkondensator zur Aufnahme einer der empfangenen Lichtmenge proportionalen Ladung angeschlossen. Die Ladungen werden über die Transfergatter 23 und 24, gesteuert von Signalen T1 und T?, parallel in die analogen Schieberegister 21 und 22 übernommen.The photodiode line 20 is shown in FIG. 5 only as a functional block. It consists, for example, of 1,728 individual photodiodes, which are arranged in a row and extend over a scanning line. Each individual photodiode is connected to a storage capacitor to absorb a charge proportional to the amount of light received. The charges are transferred via the transfer gates 23 and 24, controlled by signals T 1 and T ? , transferred in parallel to the analog shift registers 21 and 22.
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Die Übernahme erfolgt z.B. derart, daß die Ladungen der ungradzahligen Fotodioden in das Schieberegister 21 und die Ladungen der gradzahligen Fotodioden in das Schieberegister 22 transferiert werden.The transfer takes place, for example, in such a way that the charges of the odd-numbered Photodiodes are transferred into the shift register 21 and the charges of the even-numbered photodiodes into the shift register 22 will.
Mittels Schiebetaktfolgen T3 und T. werden die Ladungen seriell aus den Schieberegistern 21 und 22 herausgeschoben und in einem. Ladungsverstärker 25 in das Bildsignal U1 auf der Leitung 6 umgewandelt. Der pulsförmige Bildsignalverlauf einer solchen Fotodiodenzeile ist in Fig. 3b) dargestellt.By means of shift clock sequences T 3 and T, the charges are shifted serially out of the shift registers 21 and 22 and in one. Charge amplifier 25 converted into the image signal U 1 on line 6. The pulse-shaped image signal course of such a photodiode line is shown in Fig. 3b).
Als Fotodiodenzeile mit integrierter Auswerte-Elektronik kann auch eine sogenannte "selbstabtastende Fotodiodenzeile" verwendet werden, bei der jedem Speicherkondensator ein MOS-Transistor als Schalter zugeordnet ist. Durch serielles Ansteuern der Schalter werden die einzelnen Ladungen abgerufen und über eine Videoleitung ausgegeben. Eine selbstabtastende Fotodiodenzeile liefert ebenfalls ein pulsförmiges Bildsignal, das in der Fig. 3c) dargestellt ist.A so-called "self-scanning photodiode line" can also be used as the photodiode line with integrated evaluation electronics in which a MOS transistor is assigned as a switch to each storage capacitor. By serial When the switches are activated, the individual charges are called up and output via a video line. A self-scanning one The line of photodiodes also supplies a pulse-shaped image signal, which is shown in FIG. 3c).
Beiden Typen von Fotodiodenzeilen kann eine Sample- and Hold-Schaltung nachgeschaltet werden, um das pulsförmige Bildsignal der Fotodiodenzeile in ein zeitdiskretes, treppenförmiges Signal umzuwandeln. Ein solcher treppenförmiger Signalverlauf ist in der Fig. 3d) dargestellt.Both types of photodiode lines can be followed by a sample and hold circuit to generate the pulse-shaped Convert the image signal of the photodiode line into a time-discrete, step-shaped signal. Such a staircase-shaped signal course is shown in Fig. 3d).
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Die Erfindung ist nicht auf eindimensionale Fotodiodenzeilen zur Vorlagenabtastung beschränkt. Vielmehr kann jede Anordnung von optoelektronischen Wandlern, welche wertediskontinuierliche Bildsignale liefern, zur Anwendung kommen.The invention is not restricted to one-dimensional lines of photodiodes for scanning originals. Rather, any arrangement of optoelectronic converters which supply image signals with discontinuous values are used.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Impulsformerstufe 9 als Doppeldifferenzierstufe.6 shows an exemplary embodiment of a pulse shaper stage 9 as a double differentiation stage.
Das aufzustellende Bildsignal Oo auf der Leitung 8 gelangt zur ersten Differentiation auf ein erstes RC-Glied, das aus einem Kondensator 27, einem Operationsverstärker 28 und einem Rückkopplungs-Widerstand 29 besteht. Zur zweiten Differentiation ist ein nachgeschaltetes weiteres RC-Glied vorgesehen, das sich aus einem Kondensator 30, einem Operationsverstärker 31 und einem Rückkopplungs-Widerstand 32 zusammensetzt. Das zweimal differenzierte Bildsignal gelangt über einen Widerstand 33 auf einen Summierverstärker 34 mit einem Rückkopplungs-Widerstand 35, in dem das differenzierte Bildsignal zu dem unbeeinflußten Bildsignal auf einer Leitung 36 hinzuaddiert wird, um das Bildsignal U auf der Leitung 10 zu erhalten.The image signal Oo to be set up arrives on line 8 for the first differentiation to a first RC element, which consists of a capacitor 27, an operational amplifier 28 and a Feedback resistor 29 exists. A downstream, further RC element is provided for the second differentiation composed of a capacitor 30, an operational amplifier 31 and a feedback resistor 32. That twice The differentiated image signal passes through a resistor 33 to a summing amplifier 34 with a feedback resistor 35, in which the differentiated image signal is added to the unaffected image signal on a line 36 to form the image signal Get U on line 10.
Anstelle der Doppeldifferentiation ist zur Amplitudenaufsteilung auch das bekannte Verfahren der ümfeldabtastung verwendbar.Instead of double differentiation, the known method of ambient scanning is also used for amplitude division usable.
Bei einer eindimensionalen Fotodiodenzeile kann die ümfeldauswertung aus gespeicherten Bildpunkt-Daten erfolgen. Zur Umfeldauswertung kann aber auch eine zweidimensionale Fotodiodenmatrix herangezogen werden.In the case of a one-dimensional line of photodiodes, the environmental field evaluation from stored pixel data. A two-dimensional photodiode matrix can also be used to evaluate the surroundings can be used.
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Claims (6)
Priority Applications (7)
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- 1979-06-19 FR FR7915722A patent/FR2429528A1/en active Pending
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