DE3322389A1 - Vorrichtung zum optischen abtasten eines dokuments - Google Patents
Vorrichtung zum optischen abtasten eines dokumentsInfo
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Description
PHN 10 398 ■· Ji >, ■■''■- 10.2.1983
•3 ·
Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Dokuments τ
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Dokuments, mit einem Wandler mit photoelektrischen
Elementen und einem Verbindungsorgan mit einer Eingangsfläche, die zum Richten auf das Dokument bestimmt
ist, und mit einer Ausgangsfläche, die mit dem Wandler optisch verbunden ist, wobei das Verbindungsorgan eine
Anzahl von Lichtleitern enthält, die sich von der Eingangsfläche zur Ausgangsfläche erstrecken, und deren erste Enden
an wenigstens einer Linie in der Eingangsebene angeordnet sind.
Eine derartige Anordnung ist aus der US-PS 3 318 99^
bekannt. Der Wandler besteht dabei aus■einer Vielzahl auf
einer Geraden angeordneter photoelektrischer Elemente. Derartige Wandler mit einem sehr grossen Verhältnis zwischen
der Länge und der Breite sind ziemlich teuer und oft nicht in der erforderlichen Länge erhältlich. Die Lichtleiter sind
genau in der richtigen Lage gegeneinander im Verbindungsorgan anzuordnen, was zeitraubend und dadurch teuer ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art anzugeben, in der der
Wandler ein beliebiges Verhältnis zwischen der Länge und der Breite haben kann, das nach Bedarf etwa 1 betragen kann,
und in dem die Lichtleiter ziemlich ungenau durch das Verbindungsorgan verlaufen können, so dass sowohl der Preis
des Wandlers als auch der des Verbindungsorgans verhältnismässig
niedrig sein können.
Diese Aufgabe wird mit der erfindungsgemässen Vorrichtung
dadurch gelöst, dass die zweiten Enden der Lichtleiter in beliebigen Positionen in der Ausgangsfläche des
Verbindungsorgans liegen und dass die Vorrichtung mit einem Speicher ausgerüstet ist, in dem das Verhältnis zwischen
den Positionen der ersten Enden in einem der Eingangsfläche
zugeordneten Koordinafcensystem und den Positionen der
PHN 10 308 .:...:.. '-.--.& '--"--■ 10.2.1983
■ψ ■
zweiten Enden in einem der Ausgangsfläche zugeordneten
Koordinatensystem festgelegt ist.
Nach, dem Zusammenfügen des Verbindungsorgans mit
dem Wandler kann dieses Verhältnis leicht ausfindig gemacht werden, indem z.B. nacheinander alle ersten Enden der Lichtleiter
angestrahlt werden und jeweils festgestellt wird, welche photoelektrischen Elemente dabei ein Ausgangssignal
liefern. Diese Information kann dann in den Speicher, beispielsweise einen programmierbaren Lesespeicher (PROM),
eingeschrieben werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des zweiten Endes eines Lichtleiters das Vielfache
der lichtempfindlichen Oberfläche eines photoelektrisehen
Elements ist. In dieser Ausführungsform strahlt jedes
zweite Ende eine zugeordnete Gruppe photoelektrischer Elemente an, so dass mit Sicherheit festgestellt werden
kann, aus welchem ersten Ende dieses Licht herrührt.
Eine wirtschaftliche Ausbildung der Wandleroberfläche
wird in einer weiteren Ausführungsform erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die zweiten Enden
der Lichtleiter die Ausgangsfläche in einer dichten Packung ausfüllen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Vorrichtung
in Vorderansicht,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der in Fig. dargestellten Vorrichtung,
Fig. 3 eine Ansicht eines Teils der Eingangsfläche
eines Verbindungsorgans,
Fig. k eine Ansicht eines Teils der Eingangsfläche
eines weiteren Verbindungsorgans,
Fig. 5 eine Ansicht einer Ausgangsfläche eines
Verbindungsorgans,
Fig·. 6 eine schematische Darstellung eines Teils der Ausgangsfläche zusammen mit einem Teil eines Wandlers,
ίο 3?8 -'--"'-':.."'3r y ■-""..'" 10.2.1983
Fig. 7 die schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemassen Vorrichtung.
Die in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Vorrichtung zum optischen Abtasten eines Dokuments 1 (z.B.
eines Papierbogens des Formats A4, der mit Hilfe einer an sich bekannten, nicht dargestellten Förderanlage in Richtung
des Pfeils 2 vorgeschoben wird) enthält einen Wandler 3 mit photoelektrischen Elementen und ein Verbindungsorgan 5>
das eine Anzahl von Lichtleitern 7 enthält. Das Verbindungsorgan 5 besitzt eine Eingangsfläche 9» die auf das Dokument
gerichtet, und eine Ausgangsfläche 11, die optisch mit dem Wandler 3 dadurch verbunden ist, dass sie am Wandler oder
in sehr kurzer Entfernung davon liegt, nach Bedarf nach Zwischenfügung einer durchsichtigen Kittschicht oder einer
Linse (nicht dargestellt). Zum Belichten des Dokuments 1 ist nahe bei der Eingangsfläche 9 an beiden Seiten des Verbindungsorgans
5 eine längliche Lichtquelle 12, beispielsweise eine Röhrenlampe, angeordnet (der Deutlichkeit halber
in Fig. 1 nicht dargestellt). Eine weitere Möglichkeit ist das Anbringen einer Lichtquelle unter dem Dokument 1.
Die Lichtleiter erstrecken sich von der Eingangsfläche 9 zur Ausgangsfläche 11, wobei ihre ersten Enden
in einer oder mehreren Geraden in der Eingangsfläche angeordnet sind und ihre zweiten Enden in beliebigen Positionen
in der Ausgangsfläche liegen, wobei sie die Ausgangsfläche
vorzugsweise in einer dichten Packung ausfüllen. Zwei Beispiele derartiger Ordnungen der ersten Enden in der Eingangsfläche
sind in Fig. 3 und h und ein Beispiel einer Ordnung der zweiten Enden in der Ausgangsfläche ist in
Fig. 5 veranschaulicht.
In Fig. 3 ist ein Teil der Eingangsfläche 9 dargestellt,
in der die ersten Enden 13 der Lichtleiter 7 auf einer einzigen Geraden angeordnet sind. Die ersten Enden 13
liegen aneinander an, so dass sie eine maximale Lichtmenge vom Dokument 1 einfangen. Sie werden in einer Fassung 15
zusammengehalten, in der sie mit Kitt befestigt sein können.
In Fig. h ist ein Teil einer anderen Ausführungs-
PHN 10 39$ .:...:.. \.: :ΦΤ " :.r -..: η. 2. 1983
form 91 der Eingangsfläche dargestellt, in der die ersten
Enden 13 der Lichtleiter 7 auf drei parallelen Geraden angeordnet sind. Auch in diesem Ausführungsbeispiel liegen
die ersten Enden 13 aneinander und werden von einer Fassung 15' zusammengehalten. Falls eine grössere Packungsdichte
der ersten Enden 13 verlangt wird (wodurch eine Abtastung mit einer grösseren Auflösung möglich wird), kann die mittlere
der drei Linien über einen dem halben Durchmesser der ersten Enden entsprechenden Abstand nach links oder nach
rechts verschoben werden. Nach Bedarf kann die Anzahl der Linien, auf denen die ersten Enden 13 angeordnet sind, so
gross gewählt werden, dass die Oberfläche der Eingangsfläche 9' gleich der Oberfläche des abzutastenden Dokuments
ist. Der Vorschub dieses Dokuments in Richtung des Pfeils
^ beim Abtasten ist dabei überflüssig. Die Position eines
jeden ersten Endes 13 in der Eingangsfläche 9' lässt sich in einem der Eingangsfläche zugeordneten rechtwinkligen
Koordinatensystem 17 mit einer X-Achse und einer Y-Achse darstellen. In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei-
2G spiel kann für diesen Zweck ein eindimensionales Koordinatensystem
19 mit nur einer X-Achse ausreichen.
In Fig. 5 ist ein Teil eines Ausführungsbeispiels der Ausgangsfläche 11 dargestellt. Die zweiten Enden 21
der Lichtleiter 7 sind in der Ausgangsfläche 11 in einer
dichten bzw. dichtesten Packung angeordnet (hexagonale dichteste Kreispackung), so dass sie die Ausgangsfläche
möglichst ausfüllen. Sie werden von einer Fassung 23 zusammengehalten. Die Position eines jeden zweiten Endes 21
in der Ausgangsfläche 11 kann in einem der Ausgangsfläche
^" zugeordneten rechtwinkligen Koordinatensystem 25 mit einer
X-Achse und einer Y-Achse angegeben werden.
Der Wandler 3 ist mit einer Signalverarbeitungseinrichtung
27 (siehe Fig. 1 und Z) verbunden, die einen Verstärker zum Verstärken der von den photoelektrischen
Elementen gelieferten Signale sowie ein Register zum Speichern dieser Signale enthält, so dass sie in der richtigen
Reihenfolge einer weiteren Einrichtung, beispielsweise einem Drucker oder einem Faksimilesender (nicht dargestellt)
PHN 10 398 -'..,.:.. \."&- .-·..- 11.2.1983
zugeführt werden können. Der Signalverarbeitungseinriclitung
27 ist weiter ein Speicher 29 zugeordnet, in dem das Verhältnis
eingeschrieben ist, das zwischen den Positionen der ersten Enden 13 in dem der Exngangsflache 9 oder 91
zugeordneten Koordinatensystem 17 oder 19 und den Positionen
der zweiten Enden 21 in dem der Ausgangsfläche 11 zugeordneten
Koordinatensystem 25 besteht. Da die Lichtleiter willkürlich durch das Verbindungsorgan 5 verlaufen, kann
es leicht vorkommen, dass die ersten Enden 13 zweier Lichtleiter in der Eingangsfläche 9 benachbart sind, während
ihre zweiten Enden 21 in der Ausgangsfläche 11 durch eine
Anzahl anderer zweiter Enden voneinander getrennt sind. Wenn nunmehr der Wandler 3 angibt, dass aus einem bestimmten
zweiten Ende 21 Licht empfangen wird, kann mit Hilfe der Information im Speicher 29 festgestellt werden, welches
erste Ende 13 angestrahlt ist. Dadurch kann aus der Verteilung des aus der Ausgangsfläche 11 herrührenden Lichts die
Verteilung des über die Eingangsfläche 9 eintretenden Lichts rekonstruiert werden.
Der Speicher 29 ist vorzugsweise ein programmierbarer
Lesespeicher (PROM), und das Verhältnis zwischen den Positionen der ersten und der zweiten Enden, die darin
gespeichert werden müssen, lässt sich durch aufeinanderfolgendes Anstrahlen eines jeden der ersten Enden 13 mit
anschliessendem Detektieren, welches zweite Ende 21 dabei Licht ausstrahlt, leicht auffindig machen. Die Koordinaten
dieses ersten Endes und dieser zweiten Enden werden dabei als zugehörig zum gleichen Lichtleiter 7 in den Speicher
eingeschrieben.
Das Ausstrahlen von Licht aus einem zweiten Ende wird dadurch festgestellt, dass eines oder mehrere photoelektrische
Elemente des Wandlers 3 sin elektrisches Signal
erzeugen. Diese photoelektrischen Elemente (z.B. lichtempfindliche Dioden) sind im Wandler 3 im allgemeinen nach
einem rechteckigen Muster geordnet. Dies ist schematisch in Fig. 6 dargestellt, in der ein Teil der lichtempfindlichen
Oberfläche des Wandlers 3 gezeigt ist, so dass die Ordnung der einzelnen photoelektrischen Elemente 31 er-
PHN ίο 398 . ...:.. '.."--6. 0 ■-'-..· 11.2.1983
sichtlich, ist. In der Figur sind weiter einige zweite
Enden 21 von Lichtleitern 7 dargestellt, wodurch ersichtlich ist, dass die Oberfläche eines zweiten Endes ein Vielfaches
der Oberfläche eines photoelektrischen Elements 31 ist. Dadurch strahlt jedes zweite Ende 21 eine Gruppe benachbarter
photoelektrischer Elemente 31 an, so dass sich mit Sicherheit feststellen lässt, welches zweite Ende Licht
ausstrahlt. Es gibt zwei photoelektrische Elemente 31» die
von zwei oder drei zweiten Enden 21 angestrahlt werden können, aber zu jedem zweiten Ende gehören immer einige
photoelektrische Elemente, die von keinem anderen zweiten
Ende angestrahlt werden können. Die Ausgangs signale der einem zweiten Ende 21 zugeordneten photoelektrischen Elemente
31 werden vorzugsweise addiert, um ein grosses Ausgangssignal
zu erhalten. Das Rechteckmuster des photoelektrischen Elements 31 wird normalerweise Linie fmr Linie elektronisch
Eibgetastet, wie dies bei. Wandlern zum Aufzeichnen
von Fernsehbildern üblich ist. Da jedes zweite Ende 21 mit einem Vielfachen von Linien zusammenfällt, kann ohne Informationsverlust
die Abtastung beispielsweise aller Linien mit einer geraden Rangnummer unterbleiben. Die Abtastung des
Wandlers kann hierdurch wesentlich schneller erfolgen. Ausserdem geht keine Information verloren, wenn eine geringe
Anzahl über den Wandler 3 verstreut liegender photoelektri·^
scher Elemente 31 defekt ist. An die Qualität des Wandlers
können also niedrigere Anforderungen als an die Qualität
eines Wandlers für die Aufnahme von Fernsehbildern gestellt werden. Auch an die Qualität einer gegebenenfalls zwischen
der Ausgangsfläche 11 und dem Wandler 3 angeordneten Linse
brauchen keine hohen Anforderungen gestellt zu werden, da auch Abbildungsfehler keinen Informationsverlust zur Folge
haben.
In Fig. 7 ist schematisch eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Vorrichtung
dargestellt. Für gleiche Teile in diesem Ausführungsbeispiel und in dem ersten Ausführungsbeispiel sind
gleiche Bezugsziffern verwendet. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten zunächst dadurch, dass
PHN 10 398 :..,:,. '..-'ηΤ .' ' 11.2.1983
•7 ·
zwischen der Ausgangsfläche 11 des Verbindungsorgans 5 und
dem Wandler 3 ein Linsensystem 33 angeordnet ist. Das Linsensystem
33 enthält zwei Linsen 35 und 37, die die Ausgangsfläche
11 auf der lichtempfindlichen Oberfläche des Wandlers
3 abbilden. Die optische Achse des Linsensystems 33 verläuft
senkrecht zur Ausgangsfläche 11 und ist mit einer strichpunktierten Linie 39 angegeben. Ein Vorteil der Ergänzung
mit dem Linsensystem 33 besteht darin, dass dadurch die Ausgangsfläche 11 nach Bedarf vergrössert oder verkleinert
am Wandler 3 abgebildet werden kann, so dass es überflüssig ist, dass die Ausgangsflache und der Wandler gleiche
Abmessungen haben.
Ein zweiter Vorteil des Linsensystems 33 ist, dass es dadurch möglich wird, das abzutastende Dokument 1 auf
einfache Weise über das Verbindungsorgan 5 anzustrahlen.
Dazu ist seitlich der optischen Achse 39 des Linsensystems eine Lichtquelle 4i angeordnet, die eine Lampe k-3 und eine
Kondensorlinse 45 enthält und ein etwa paralleles Lichtbündel 47 erzeugt, dessen Achse 49 ebenfalls mit einer
strichpunktierten Linie angegeben ist. Die Achse 49 des
Lichtbündels 47 schliesst mit der Achse 39 des Linsensystems
33 einen Winkel d' ein, der so gewählt ist, dass zumindest ein Teil des Lichts im Lichtbündel über das Verbindungsorgan 5 dem Dokument zugeführt wird, während der von der
(spiegelnd polierten) Ausgangsfläche 11 reflektierte Teil
des Lichtbündels den Wandler 3 nicht erreichen kann. Der reflektierte Teil 5I ist mit gestrichelten Linien und seine
Achse 53 mit einer strichpunktierten Linie angegeben.
Selbstverständlich, schliesst diese Achse auch einen Winkel c£
mit der optischen Achse 39 des Linsensystems 33 ein. Durch das beschriebene Verfahren des Anstrahlens des Dokuments 1
gelangt das Licht genau an der Stelle der Eingangsfläche 9
auf das Dokument 1, und zwar mit einer über die ganze Breite der Eingangsfläche gleichen Intensität, so dass die Anstrahlung
optimal ist, während das von der Ausgangsfläche reflektierte Licht 5I keinen störenden Einfluss auf den
Betrieb des Wandlers 3 hat. Die Vorrichtung hat ausserdem dadurch geringere Abmessungen, so dass die Lichtquellen 12
PHN 10 398 :-- "--''-S- Ay .--.. 11.2.1983
- /Iv'
(siehe Fig. 2) jetzt überflüssig geworden sind. Eine gleichmassigere
Anstrahlung des Dokuments 1 wird erhalten, wenn eine Anzahl von Lichtquellen 4i um die optische Achse
des Linsensystems 33 herum angeordnet wird oder wenn die
Lampe 43 und die Kondensorlxnse 43 ringförmig sind und
ihr Mittelpunkt auf der optischen Achse 39 liegt. In diesem Fall hat das Lichtbündel 47 die Form eines (dicken) Kegelmantels
mit halbem Spitzenwinkel t-Q (Dunkelfeldbeleuchtung)
Leerseite
Claims (2)
- PHN 10 398 ***" "'-"'-'9^ "-«*"·-"■." 10.2.1983PatentansprücheVorrichtung zum optischen Abtasten eines Dokuments (i), mit einem Wandler (3) mit photoelektrischen Elementen (31) und einem Verbindungsorgan (5) mit einer Eingangsfläehe (9), die zum Richten auf das Dokument bestimmt ist, und mit einer Ausgangsfläehe (11), die mit dem Wandler optisch verbunden ist, wobei das Verbindungsorgan eine Anzahl von Lichtleitern (7) enthält, die sich von der Eingangsfläche zur Ausgangsfläche erstrecken, und deren erste Enden (13) auf wenigstens einer Linie in der Eingangsfläche geordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Enden (21) der Lichtleiter (7) in willkürlichen Positionen in der Ausgangsfläche (11) des Verbindungsorgans (5) liegen, und dass die Vorrichtung mit einem Speicher (29) ausgerüstet ist, in dem das Verhältnis zwischen den Positionen der ersten Enden (13) in einem der Eingangsfläche (9) zugeordneten Koordinatensystem (19) und den Positionen der zweiten Enden (21) in einem der Ausgangsfläche (11) zugeordneten Koordinatensystem (25) festgelegt ist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des zweiten Endes (21) eines Lichtleiters (7) ein Vielfaches der lichtempfindlichen Oberfläche eines photoelektrischen Elements (-31) ist. 3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Enden (21) der Lichtleiter (7) die Ausgangsfläche (11) in einer dichten Packung ausfüllen. h. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Aus gangs fläche (1,1) des Verbindungsorgans (5) und dem Wandler (3) ein Linsensystem (33) angeordnet ist.5, Vorrichtung nach Anspruch K, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anstrahlen des abzutastenden Dokuments (11) eine Lichtquelle (4i) vorgesehen ist, die dazu dient, ein Lichtbündel (47) auf die Ausgangsfläche (ii) des Verbindungs-PHN 10 398 -:.,.:.. ·.·" -,j®· ".»*·.." 10.2.1983■-t-organs (5) zu werfen, wobei die Richtung des Lichtbündels einen derartigen Winkel mit der Ausgangsfläche bildet, dass Licht aus dem Lichtbündel nach spiegelnder Reflektion an der Ausgangsfläche den Wandler (3) nicht trifft. 5
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