DE2839189C2

DE2839189C2 - Optoelektronische Dokumentabtastanordnung

Info

Publication number: DE2839189C2
Application number: DE2839189A
Authority: DE
Inventors: Philippe Clichy Brolly; Pierre de Neuilly sur Seine Lacroix de Lavalette
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-09-09
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1983-05-26
Also published as: JPS5917668U; DE2839189A1; FR2402982A1; FR2402982B1; JPS5451312A; GB2004160B; GB2004160A; US4206482A; NL7809087A

Description

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Die Erfindung betrifft eine optoelektronische Dokumentabtastanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, Eine solche Dokumentabtastanordnung wird insbesondere bei der Faksimile-Übertragung benutzt, bei der die Dokumente in eine Reihe von Elementarpunkten zerlegt werden, die dann mit Hilfe eines Photoelements als schwarzer oder weißer Punkt qualifiziert und schließlich nach einer entsprechenden Codierung mittels irgendeiner übertragungsvorrichtung zu einem geeigneten Empfänger übertragen werden, wo diese Reihe von Punkten wieder zusammengesetzt wird, so daß eine Kopie des abgetasteten Dokuments entsteht

Herkömmliche Dokumentabtastanordnungen zur Faksimile-Übertragung fallen in drei Hauptkategorien. Bei den allgemein bekannten Anordnungen der ersten Kategorie wird das abzutastende Dokument mit Hilfe von Befestigungsklemmen auf einer Trommel angebracht Ein Optoelektronikblock, der meistens eine Beleuchtungslampe, eine Sammellinse und einen Phototransistor enthält, wird parallel zur Drehachse verschoben, während sich die Dokumentträgertrommel dreht; auf diese Weise ergibt sich eine mechanische Abtastung des Dokuments mittels eines einfachen Photoelements. Solche Anordnungen haben mehrere Nachteile. Die Befestigung des Dokuments ist schwierig, und seine Abtastung ist mit Unsicherheit behaftet, da es sich trotz der vorgesehenen Befestigungsorgane aufgrund der Wirkung von Zentrifugalkräften als unmöglich erweist, jeden Punkt der Oberfläche des Dokuments in einem exakten Abstand vom Optoelektronikblock zu halten. Dieser Nachteil kann zwar durch Verwendung einer das Dokument umgebenden Schutzhülle überwunden werden, doch ergibt sich daraus eine erschwerte Bedienung.

Bei den ebenfalls allgemein bekannten Abtastanordnungen der zweiten Kategorie wird das abzutastende Dokument mit Hilfe von Rollen und Riemen vor einem Schlitz vorbeitransportiert, in dem sich eine optoelektronische Vorrichtung befindet, die aus einem einzigen Photoelement in Kombination mit einer optischen Abtastung des Schlitzes beispielsweise durch Verschieben einer Lichtquelle, oder einen lichtempfindlichen Bauteil, in dem die der Anzahl der in einer Zeile des Dokuments abzutastenden Punkte entsprechende Menge an Photoelementen integriert ist, bestehen kann. Der Hauptnachteil einer solchen Abtastanordnung ergibt sich aus dem Transport des Dokuments, der das Risiko seiner Zerstörung im Falle einer Fehlbedienung mit sich bringt Außerdem sind die zugehörigen optoelektronischen Vorrichtungen aufwendig, da sie im allgemeinen eine komplementäre optische Abtastung oder hochintegrierte Schaltungen und somit eine Optik mit großem Auflösungsvermögen enthalten. Schließlich kann mit Glühlampen oder Leuchtstoffröhren mit Abmessungen, die mit den Abmessungen einer Zeile des Dokuments vergleichbar sind, nur schwierig eine konstante Beleuchtungsstärke längs dieser Zeile erhalten werden.

Bei den Dokumentabtastanordnungen der dritten Kategorie (GB-PS 1185 115) wird das abzutastende Dokument auf einen feststehenden Zylinderabschnitt aus lichtdurchlässigem Material aufgelegt, dessen konvexe Fläche dabei mit dem Dokument in Berührung ist. Ein bewegbarer Rahmen, der mit einer optischen Abtastvorrichtung ausgerüstet ist, wird durch eine Antriebseinrichtung schrittweise parallel zur Achse des Zylinderabschnittes bewegt. Die optische Abtastvorrichtung umfaßt einen um die Achse des Zylinderabschnittes drehbaren Spiegel und eine Projektionseinrichtung zur Abtastung einer Zeile des Dokumentes bei jedem Bewegungsschritt. Um zu gewährleisten, daß die

Abtastung zejlenriclu'g und in jeder Zeile nach dem richtigen Raster erfolgt, ist es einerseits erforderlich, daß der Spiegel in genau definierter Weise bewegt wird, und andererseits erforderlich, daß der den Vorschub bewirkende Schrittmotor mit hoher Genauigkeit arbeitet und einen Vorschub mit genau bemessenen Schritten gewährleistet. Um dies zu erreichen, muß die Präzision sowohl der mechanischen als auch der optischen Bauteile sehr hoch seia

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Dokumentabtastanordnung der oben beschriebenen dritten Kategorie mit mechanischen Antriebseinrichtungen für den Spiegel und für den Zeilenvorschub und mit einer Optik arbeiten zu können, an die wesentlich geringere Präzisionsansprüche zu stellen sind.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Dokumentabtastanordnung wird mit dem Rahmen ein Streifenmuster starr mitbewegt und gleichzeitig mit dem Dokument abgetastet. Durch die gleichzeitige Abtastung des Streifenmusters werden Referenzsignale gewonnen, die sowohl zur Steuerung der Spiegelbewegung als auch zur Steuerung des Vorschubs verwendbar sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert, deren einzige Figur in einer perspektivischen schematischen Ansicht die optoelektronische Dokumentabtastanordnung nach der Erfindung zeigt.

In der Zeichnung ist ein feststehender Zylinderabschnitt 2 aus Glas dargestellt, der als Träger für ein zu reproduzierendes Dokument 1 dient; er hat wenigstens die äußeren Abmessungen dieses Dokuments. Dieser Zylinderabschnitt 2 ist mit Hilfe einer nicht dargestellten Befestigungsvorrichtung fest mit zwei Führungsstangen 14 verbunden, die parallel zu seiner Achse verlaufen; diese Führungsstangen dienen als Träger für einen Rahmen 4, der so angebracht ist, daß er längs der zwei Führun/ysstangen mit Hilfe eines Schrittmotors 11 durch Riemenscheiben 15 und 16, die einen an einem Vorsprung 13 des Rahmens 4 befestigten Riemen 12 antreiben, verschoben werden kann.

Der Rahmen 4 trägt mittels zwei Lagerböcken 5 eine Welle 17, deren Achse mit der Achse des Zylinderabschnitts 2 zusammenfällt; um diese Welle kann ein über Riemenscheiben 18 und 19 und einen Riemen 20 angetriebener Spiegel 3 mittels eines ebenfalls am Rahmen 4 befestigten Motors 6 angetrieben werden.

Der Rahmen trägt außerdem einen zum Zyünderabschnitt 2 koaxialen Zylinderabschnitt 9, dessen Radius jedoch etwas kleiner als der des Zylinderabschnitts 2 ist, damit er möglichst nahe der konkaven Fläche dieses Zylinderabschnitts gleiten kann. Seine Höhe ist auf den Wert begrenzt, der erforderlich ist, damit er auf seiner Innenfläche eine Visiereinrichtung 10 tragen kann, die aus einer regelmäßigen Folge von abwechselnden schwarzen und weißen Streifen längs einer von einer senkrecht zu seiner Achse verlaufenden Rbene gebildeten Linie besteht, wobei die Schrittweite der Streifen in Abhängigkeit vom gewünschten Auflösungsvermögen bestimmt wird.

Schließlich enthält der Rahmen eine optoelektronische Gruppe 7 und eine Projektionseinrichtung 8. Die Gruppe 7 enthält im wesentlichen eine Sammellinse 21, deren Achse im wesentlichen in der Mitte des Spiegels 3 senkrecht auf die Achse der Welle 17 trifft, sowie zwei Phototransistoren 22 und 23, die längs einer ?,ur Achse der Welle 17 parallelen Achse und senkrecht zur Achse der Sammellinse angebracht sind.

Die Projektionseinrichtung 8 enthält im wesentlichen eine Linse 24, eine Glühlampe 25 und einen Reflektor 26, der den Lichtstrahl gegen den Spiegel 3 lenkt

Für eine entsprechende Wahl der Länge des Radius des Zylinderabschnitts 2, der Konvergenz der Sammellinse 21 und ihrer Position bezüglich der Phototransistoren 22 und 23 sowie der Achse des Spiegels 3 ist es möglich, für die dargestellte Position dieses Spiegels 3 auf dem Phototransistor 22 ein scharfes reelles Bild eines Punkts Aides Dokuments 1 über das vom Spiegel 3 gelieferte Bild dieses Punkts zu erhalten. Auf Grund der Koinzidenz der Drehachse des Spiegels und der Achse des Zylinderabschnitts 2 kann durch Drehen dieses Spiegels ein ebenso scharfes Bild eines beliebigen Punkts dieses Zylinderabschnitts erhalten werden, der in einer Ebene liegt, die senkrecht zu diesen Achsen verläuft und durch den Punkt M geht da der optische Weg zwischen diesem Punkt und der Sammellinse 21 konstant bleibt. Auf diese Web= entsteht eine Anordnung zum optischen Abtasten einer Zeile des Dokuments 1.

Außerdem empfängt der Phototransistor 23 in der dargestellten Position des Spiegels 3 ein scharfes Bild eines Pr Akts P der Visiereinrichtung 10, der in einer Ebene liegt die den Punkt Mund die gemeinsame Achse der beiden Zylinderabschnitte 2 und 9 enthält; der Spiegel 3 wird bei seiner Drehung mit den Punkten P und M ihre jeweils parallelen Linien abiasten, wobei er die Punkte an jedem Zeitpunkt auf einer Geraden ausgerichtet hält die parallel zu dieser gemeinsamen Achse verläuft

Das vom Spiegel 3 reflektierte Lichtstrahlenbündel der Projektionseinrichtung 8 ist ausreichend breit bemessen, damit gleichzeitig die Punkte M und P beleuchtet werden, deren Bewegung er folgt da er vom gleichen Spiegel abgelenkt wird.

Durch die Verschiebung des Rahmens 4 auf den zwei zur Achse der Zylinderabschnitte 2 und 9 parallelen Führungsstangen mit Hilfe des Schrittmotors 11 wird eine vollständige Abtastung des Dokuments 1 in der folgenden Weise ermöglicht:

Der Rahmen 4 wird in eine Position gebracht, in der die erste Zeile des Dokuments gelesen werden kann; der Spiegel 3 dreht sich dabei im Uhrzeigersinn, und die Projektionseinrichtung 8 ist eingeschaltet. Wenn der Spiegel 3 eine passende Neigung erreicht, entspricht der Punkt Pdem ersten schwarzen Punkt der Visiereinrichtung 10; der Phototransistor 23 sendet dann ein Zeilenanfangssignal, und er steuert das Lesen des Phototransistors 22. Eine Elementardrehung des Spiegels 3 setzt den Punkt P auf den zweiten schwarzen Punk' ύιτ Lesevorrichtung, so daß der Phototransistor 23 ein Signal aussendet, das den Betrieb des Phototransistors 2? steuert, der den der Zeile entsprechenden Punkt M abtastet. Diese Folge wird bis zum letzten Punkt der Visiervorrichtung 10 fortgesetzt, der die abzutastende Zeile beendet. Anschließend wird ein Befehl an den Schi \ «motor 11 abgegeben, so daß dieser den Rahmen 4 um einen Schritt verschiebt Der zuvor beschriebene Zyklus beginnt erneut, bis das Ende des abzutastenden Dokuments erreicht ist

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können verschiedene Anschlagvorrichtungen für den Beginn und das Ende der Seuo in dieser Anordnung vorgesehen werden, beispielsweise elektromechanische Vorrichtun-

gen oder auch eine teilweise Abdeckung der Visiereinrichtung 10. Außerdem kann die mit einer Glühlampe ausgestattete Projektionseinrichtung 8 in gewissen Anwendungsfällen durch einen Laser ersetzt werden.

Die beschriebene Vorrichtung weist zahlreiche '> Vorteile auf:

— das abzutastende Dokument ist ortsfest, so daß keine Beschädigungsgefahr besteht;

— es ist nicht erforderlich, einen Motor mit großer Drehgenauigkeit zum Antreiben des Spiegels zu verwenden, da der Abtasttakt durch das Lesen der Visiervorrichtung geliefert wird, so daß diese Lösung wenig aufwendig ist; es ist möglich, einen großen Lichtstrom auf eine sehr kleine Fläche mit einer Beleuchtungslampe zu konzentrieren, die eine geringe Leistung hat, so daß ihre störende Erwärmung klein sein wird und keine eigene Belüftung erfordert; die Beleuchtungsstärke aller Punkte des Dokuments wird bis auf die Güte der Übertragung durch den Spiegel unabhängig von der Position der abzutastenden Punkte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. OptoeleKtroniscne Dokumentabtastanordnung mit einem feststehenden Zylinderabschnitt aus lichtdurchlässigem Material, dessen konvexe Fläche mit dem abzutastenden Dokument in Berührung ist, und einem bewegbaren Rahmen, der mit einer Optikvorrichtung ausgerüstet ist und durch eine Antriebseinrichtung schrittweise parallel zur Achse des Zylinderabschnittes bewegbar ist, wobei die Optikvorrichtung einen um die Achse des Zylinderabschnittes drehbaren Spiegel und eine Projektionseinrichtung zur Abtastung einer Zeile des Dokumentes bei jedem Bewegungsschritt umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Zy- 1* linderabschnitt (9), der koaxial zu dem feststehenden Zylinderabschnitt (2) und mit etwas geringerem Radius als dieser ausgebildet ist, mit dem bewegbaren Rahmen (4) fest verbunden und im Inneren des feststehenden Zylinderabschnitts (2) sehr nahe an diesem verschiebbar ist, daß dieser zusätzliche Zyiinderabschniit (S) mit einer Visiereinrichtung (IQ) versehen ist, die aus einer Reihe von schwarzen und weißen Streifen gebildet ist, die auf seiner konkaven Fläche entlang einer zu seiner Achse senkrechten Linie angeordnet sind, daß die Projektionseinrichtung (8) gleichzeitig einen Punkt der Visiereinrichtung (10) und einen benachbarten, auf derselben Mantellinie des Zylinderabschnittes (9) liegenden Punkt des abzutastenden Dokumentes (1) über den Spiegel (3) beleuchtet, daß die Optikvorrichtung ferner ein:· optoelektronische Gruppe (7) zur Dedektion der rückreflektierten Strahlung auf benachbarten Wegen mitteis eines dem abgetasteten Punkt (M) des Dokumentes (1) zugeordneten Photoelementes (22) und eine* dem entsprechenden Punkt (P) der Visiereinrichtung (10) zugeordneten Photoelementes (23) umfaßt und daß das von dem Photoelement (23), welches dem entsprechenden Punkt (P) der Visiereinrichtung (10) zugeordnet ist, abgegebene Signal den Abtastrhythmus sowie den schrittweisen Vorschub des Rahmens (4) steuert.

2. Dokumentabtastanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionseinrichtung (8) den Spiegel (3) im wesentlichen längs eines « Radius des Zylinderabschnitts beleuchtet, daß die Photoelemente (22,23) in der Nähe dieses Radius an den Stellen angeordnet sind, wo die reellen Bildpunkte einer Zeile des abzutastenden Dokuments bzw. der entsprechenden Punkte der Visiereinrichtung (10) durch eine Linse (21) gebildet werden, deren Achse auf einer Seite der Linse auf die Achse des Spiegels (3) und auf der anderen Seite auf den Träger der Photoelemente (22,23) trifft.

3. Dokumentabtastanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Zylinderabschnitt (9) eine Höhe aufweist, die zur Unterbringung der Visiereinrichtung (10) gerade ausreicht.

4. Dokumentabtastanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionseinrichtung (8) ein Laser ist.