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Optischer Leser
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Die Erfindung betrifft eine optische Lesevorrichtung, die ein Originaldokument
mittels einer Vielzahl von Fotodetektoren liest.
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Ein typisches Beispiel eines herkömmlichen optischen Lesers ist in
Figur 1 dargestellt. In einem Faksimile-Sender ist eine Vielzahl von Fotodioden
D1, D2, D3 als optische Sensoren angeordnet, um ein Originaldokument zu lesen. Diese
Fotodioden D1, D2, D3, ... empfangen den Teil des Lichts, das durch Reflexion vom
Originaldokumenent ausstrahlt, woraufhin ein fotoelektrischer Strom fließt. Mit
den Fotodioden D1, D2 D3, ... sind jeweils zwei Analogschalter S11, S12; S21, S22;
S31, S33 verbunden. Einem Eingang eines Differenzverstärkers Al sind gemeinsam die
Ausgänge der Schalter S12, S22, S32 über eine Leitung 11 und dem anderen Eingang
des Differenzverstärkers A2 gemeinsam die Ausgänge der Schalter Sll, S21, S31 über
eine Leitung 2 angelegt. Über Widerstände R1 und R2 ist eine Spannungsquelle E jeweils
mit den Leitungen 1 und 2 verbunden.
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Die Analogschalter S11, S12; S21, S22; S31, S32; ... werden so geschaltet,
daß die Ausgänge der Fotodioden D1, D2, D3, ...
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zeitlich sequentiell in dieser Reihefolge ausgelesen werden.
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Beispielsweise wird zum Auslesen eines Signals von der Fotodiode D2
der Analogschalter S22 eingeschaltet, während noch der Analogschalter S11 der zuvor
zum Auslesen der Fotodiode D1 eingeschaltet wurde, leitend ist. Die anderen Analogschalter
S12, S32, S31, S32, ... bleiben geöffnet. Als Ergebnis wird der Leitung 1 ein in
Figur 2 (1) dargestelltes Signal zugeführt. Dieses auf der Leitung 1 auftretende
Signal weist eine Signalform D2 auf, die eine Störkomponente t 1 enthält, die durch
das Leiten des Antlogschalters S22 bewirkt wird.
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Die Signal t 2 enthält außerdem eine Nutzsignalkomponente entsprechend
der von der Fotodiode D2 empfangenen Lichtmenge.
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Auf der Leitung 2 tritt eine in Figur 2 (2) dargestellte Signalform
auf, die lediglich aus der Störkomponente wegen des leitenden Zustandes des Analogschalters
S11 besteht. Der Differenzverstärker Al gibt die Differenz der Signale der Leitungen
1 und 2 ab. Entsprechend werden die wegen den Schaltern S22 und S11 auftretenden
Störkomponenten gegenseitig gelöscht und übrig bleibt die Lese-Signalkomponente
aufgrund der von der Fotodiode D2 empfangenen Lichtmenge.
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Figur 3 zeigt ein weiteres Schaltbild eines herkömmlichen optischen
Lesers. Fotodioden D1, D2, D3, D4, D5, ... sind in dieser Reihenfolge angeordnet,
wobei die Dioden D1, D3 und D 5 mit einer Leitung 4 mittels Analogschalter S10,
830 und S 50 und die restlichen Fotodioden D2 und D4 mit einer Leitung 5 über entsprechende
Analogschalter S20 und S 40 verbunden sind. Die Leitungen 4 und 5 werden einem Differenzverstärker
Al zugeführt. Widerstände R1 und R2 sind jeweils mit den Leitungen 4 und 5 verbunden
und führen den Leitungen 4 und 5 über die Widerstände R1 und R2 eine Versorgungsspannung
E zu.
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Bei diesem herkömmlichen optischen Leser werden die Ausgänge der Fotodioden
D1, D2, D3, D4 und D5 sequentiell abgetastet. Beispielsweise wird um den Ausgang
der Diode D2 abzutasten, der Analogschalter S20 gleichzeitig mit dem Analogschalter
S10 leitend gemacht, mit dem gerade die Fotodiode D1 ausgelesen wurde. Die Leitung
5 enthält die durch Lesen der Diode D2 erzeugte Signalkomponente und eine vom Analogschalter
S20 herrührende Rauschkomponente. Die Leitung 4 enthält lediglich die durch den
Analogschalter S10 bewirkte Rauschkomponente. Deshalb gibt der Differenzverstärker
Al nur die Signalkomponente der Diode D2 ohne die Störkomponente ab.
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Bei diesen, anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen optischen Lesern
werden die zu subtrahierenden Störkomponenten von jeweils unterschiedlichen Analogschaltern
abgegeben. Deshalb sind die Signalformen der von jedem einzelnen Analogschalter
abgegebenen Rauschkomponenten unterschiedlich. Deshalb ist im Ausgang des Differenzverstärkers
Al unabhängig von der Genaugkeit des Differenzverstärkers ein gewisser Betrag von
Störkomponenten enthalten.
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Figur 4 zeigt ein Schaltbild einer weiteren herkömmlichen optischen
Lesevorrichtung.Dabei ist eine Speisequelle E mit einer Vielzahl von Fotodioden
D1, D2, ... verbunden und das von diesen Fotodioden abgeleitete Signal wird durch
Analogschalter S13, S23, ... einer Leitung 6 zugeführt. Die auf der Leitung 6 auftretende
Spannung wird zwei Abtast- und Haltschaltungen SH1 und SH2 eingespeist. Die Ausgänge
dieser Abtast- und Halteschaltungen SH1 und SH2 werden einem Differenzverstärker
Al zugeführt. Die Eingangskapazitäten der Analogschalter S13 und S23 sind jeweils
durch Bezugszeichen Cll und C2l und ihre Ausgangskapazitäten in gleicher Weise durch
Bezugszeichen C12 und C-22 bezeichnet.
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Um von der Fotodiode D1 ein Signal auszulesen, wird der Analogschalter
S13 zweimal geschlossen und zwar, wie Figur 5 (1) zeigt, einmal in einer Zeitspanne
von tl bis t2 und in einer Zeitspanne t3 bis t4. Die anderen Analogschalter S23,
... bleiben geöffnet. Figur 5(2) zeigt die auf der Leitung 6 auftretende Signalform.
Wenn der Analogschalter S13 zwischen tl und t2 leitend wird, führt die Leitung 6
die Erfassungssignalkomponente St 3 des Analogschalters S13.
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Nach Beendigung des Auslesens des Erfassungssignals von der Fotodiode
D1 wird, wenn der Analogschalter 12 zwischen t3 und t4 eingeschaltet wird, die durch
den Analogschalter S13 bewirkte Störkomponente zusätzlich auf der Leitung 6 abgegeben.
Das Signal von der Leitung 6 wird in der Abtast- und Halteschaltung SH1 von einem
Operationsverstärker All hoher Eingangsimpendanz empfangen. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers
All hat eine niedrige Impedanz und bewirkt deshalb ein schnelles Entladen oder Laden
eines Haltekondensators C13, sobald ein abzutastendes Signal eingespeist wird und
der Analogschalter S14 leitend wird. Um die Haltecharakteristik der die Haltekapazität
C13 ladenden Spannung zu verbesseren, hat ein nachfolgender Operationsverstärker
A12 eine hohe Eingangsimpedanz. Der Ausgang des Operationsverstärkers A12 hat niedrige
Impedanz. Durch Schließen des Analogschalters S14 wird ein Signal abgetastet und
der abgetastete Wert in der Haltekapazität C13 gespeichert.
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Die andere Abtast- und Halteschaltung SH2 enthält ebenfalls Operationsverstärker
A13 und A14, Haltekapazität C14 und Analogschalter S15 und wird analog zu der obenbeschriebenen
Abtast- und Halteschaltung SH1 betrieben.
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Die Abtast- und Halteschaltung SH1 hält den Maximalwert des Signals
auf der Leitung 6 nach der Zeit tl oder einen geeigneten Wert V1 des Signalverlaufs
fest. Die Abtast- und Halteschaltung SH2 hält den Maximalwert V2 des Signals auf
der
Leitung 6 nach der Zeit t3 oder eine Spannung an einem Punkt entsprechend des Haltezeitpunkts
von SH1 fest. Der Differenzverstärker A2 gibt ein der Differenz der Ausgänge V1
und V2 der Abtast- und Halteschaltung SH1 und SH2 entsprechendes Signal ab. Auf
diese Weise wird nur die Erfassungssignalkomponente beim Lesen der Fotodiode D1
abgegeben und die aufgrund der Betätigung des Analogschalters S13 bewirkte Störkomponente
ist entfernt.
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Bei den anhand der Figuren 4 und 5 beschriebenen herkömmlichen optischen
Leser wird der Analogschalter S13 zweimal hintereinander leitend, und die aufgrund
der Schalterbstätigungen resultierenden Störkomponenten löschen sich gegenseitig
aus, so daß eine wirksame Entfernung der Störung durchgeführt wird. Jedoch weist
dieser bekannte optische Leser ein Problem dahingehend auf, daß der Analogschalter
S13 zweimal hintereinander zum Lesen der Fotodiode D1 eingeschaltet werden muß,
was eine geringe Lesegeschwindigkeit bedingt. Wenn die Analogschalter S13, S23,
... zum Lesen der Fotodioden D1 , D2,... sehr schnell geschaltet werden, wird der
Betrieb dieser Analogschalter unstabil und die Signalform der durch das erste Einschalten
der Analogschalter S13, S23, bedingten Störkomponente und die Signalform der durch
das zweite Anschalten der schalterbedingten Störkomponente unterscheiden sich voneinander.
Deshalb ist im Ausgang des Differenzverstärkers Al bei schnellem Lesebetrieb eine
nichtlöschbare Störkomponente enthalten.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen optischen Leser zu ermöglichen,
dessen Ausgangssignal auch bei schnellem Lesebetrieb keine durch die Betätigung
der Analogschalter bewirkte Störkomponente aufweist.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe ist ein optischer Leser mit mehreren
Fotodetektoreinheiten, die jeweils mehrere Fotodetektoren
aufweisen,
die jeweils mit einem Schalter verbunden sind, wobei die Schalter nacheinander mit
einer gegenseitigen zeitlichen Lücke in den leitenden Zustand versetzt werden und
der Leser so eingerichtet ist, daß ein Fotodetektorsignal während des leitenden
Zustands des Schalters vom zugeordneten Fotodetektor abgeleitet wird, erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß von jedem der Fotodetektoren das Fotodetektorsignal
dann abgeleitet wird, wenn eine zum Zeitpunkt des Einschaltens der Schalter erzeugte
Störkomponente im Fotodetektorsignal nicht mehr enthalten ist.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind mehrere der Schalter
in einer integrierten Halbleiterschaltung zusammen mit einer Adressierschaltung
vorgesehen. Die Adressierschaltung weist einen Aktiviereingangsanschluß auf, mit
dem der durch ein Adressiersignal adressierte Schalter durch ein angelegtes Aktiviersignal
leitend gemacht wird, während alle anderen Schalter beim Nichtanliegen des Aktiviersignals
nicht leitend sind. Weiterhin ist eine Austastschaltung vorgesehen, die eine das
Fotodetektorsignal vom Fotodetektor übertragende Leitung nebenschließt und eine
andere Leitung zur Übertragung des Fotodetektorsignals während der Zeitdauer eines
Austastsignals leitend hält. Ferner ist ein Steuersignalgenerator vorgesehen, der
das Adressiersignal und das der Adressierschaltung zuzuführende Aktivierungssignal
sowie das der Austastschaltung zuzuführende Austastsignal erzeugt. Der Steuersignalgenerator
erzeugt das Austastsignal innerhalb einer ersten Zeitdauer nicht, die kürzer ist,
als eine zweite Zeitdauer1 während der der Schalter leitend gehalten wird und die
innerhalb der zweiten Zeitdauer liegt.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Verstärkerschaltung
vorgesehen, die das Fotodetektorsignal
verstärkt und deren Ausgang
von der Austastschaltung gesteuert wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel weist eine Vielzahl von
Kombinationsschaltungen auf. Jede Kombinationsschaltung besteht aus mindestens einem
Fotodetektor, mindestens einem Schalter und der Adressierschaltung. Eine Signalgeneratorschaltung
legt die Aktivierungssignale zeitlich aufeinanderfolgend der jeweiligen Kombinationsschaltung
an. Während der Zeit, wo das Aktivierungssignal einer der Kombinationsschaltungen
anliegt, legt die Signalgeneratorschaltung den anderen Kombinationsschaltungen kein
Aktivierungssignal an, wodurch die Schalter der anderen Kombinationsschaltungen
während dieser Zeitdauer im nichtleitenden Zustand sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Signalgeneratorschaltung
stufenförmig miteinander verbundene Flipflop-Schaltungen und logische Glieder auf.
Die logischen Glieder sind mit der jeweiligen Kombinationsschaltung verbunden. Eine
Schaltung erzeugt periodische erste und periodische zweite Impulse. Das logische
Glied erzeugt das Aktivierungssignal auf den Empfang eines Ausgangs der Flipflop-Schaltung
und des ersten Impulses hin. Die Periodendauer des zweiten Impulses ist so bestimmt,
daß sie länger ist, als eine Zeitdauer, die durch eine Summe der Periodendauern
der ersten Impulse gebildet ist, wobei die Anzahl der die Summe bildenden ersten
Impulse gleich der Anzahl der in jeder Kombinationsschaltung enthaltenen Fotodetektoren
ist. Die Flipflopschaltung ist so angeordnet, daß der jedem logischen Glied zugeführte
Ausgang immer beim Empfang des zweiten Impulses um eine Flipflop-Stufe weiter geschoben
wird.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind den jeweiligen
Schaltern zugeordnete Flipflop-Schaltungen stufenförmig verbunden, so daß der Ausgang
jeder Flipflopschaltung
dem zugeordneten Schalter anliegt und
diesen in den leitenden Zustand versetzt. Eine Signalgeneratorschaltung erzeugt
periodische Schaltsteuersignale und ein periodisches Austastsignal. Die Schaltsteuersignale
werden den Flipflop-Schaltungen angelegt, deren Ausgangssignale dadurch sequentiell
verschoben werden. Das Austastsignal wird für eine erste Zeitdauer ausgegeben, die
kürzer ist, als eine zweite Zeitdauer, während der ein jeweiliger Schalter leitet,
wobei die erste Zeitdauer innerhalb der zweiten Zeitdauer liegt. Ferner ist ein
Austastschaltung vorgesehen, die eine das Fotodetektorsignal übertragende Leitung
nebenschließt und eine weitere Leitung einschaltet, so daß diese das Fotodetektorsignal
auf den Empfang des Austastsignals hin überträgt.
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Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel weist ein zwischen der
Flipflop-Schaltung und dem Schalter angeordnetes logisches Glied auf. Die Signalgeneratorschaltung
erzeugt einen weiteren periodischen Steuerimpuls. Das logische Glied steuert den
Schalter nach Empfang des Ausgangssignals der zugeordneten Flipflop-Schaltung und
des weiteren Steuerimpulses.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist dem Fotodetektor eine
ladungsspeichernde Kapazität parallel geschaltet wobei der Schalter in Reihe mit
der Parallelschaltung liegt und der Reihenschaltung eine Spannung angelegt ist-
und die Reihenschaltung das Fotodetektorsignal abgibt.
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Gemäß einem weiteren bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Reihe
zu jedem Fotodetektor eine ladungsspeichernde Kapazität geschaltet, der Reihenschaltung
eine Spannung angelegt und ein Ende des Schalters mit einem Verbindungspunkt des
Fotodetektors und der Kapazität verbunden, während das andere Ende
des
Schalters das Fotodetektorsignal überträgt.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl
von Parallelschaltungen aus jeweils einem Fotodetektor mit einer ladungsspeichernden
Kapazität in mehrere Gruppen eingeteilt. Die einen Enden der Parallelschaltungen
jeder Gruppe sind gemeinsam mit einem erst ei0 Umschalter, der die Gruppen umschaltet,
verbunden. Einander entsprechende Parallelschaltungen jeder Gruppe sind gemeinsam
mit ihrem anderen Ende mit einem zweiten Umschalter verbunden, der die Parallelschaltungen
umschaltet. Eine Austastschaltung schließt eine das Fotodetektorsignal von der Fotodetektoreinheit
übertragende Leitung kurz und schaltet eine andere Leitung ein, die auf den Empfang
eines Austastsignals von der Austastschaltung hin das Fotodetektorsignal innerhalb
einer Zeitdauer, in der die Gruppen aufeinanderfolgend vom ersten Umschalter gewählt
werden und in der die jeweiligen Parallelschaltungen der jeweiligen Gruppe sequentiell
vom zweiten Umschalter abgetastet werden, überträgt. Eine Steuersignalgeneratorschaltung
erzeugt das Austastsignal und erzeugt dieses innerhalb einer ersten Zeitdauer nicht,
die kürzer ist, als eine zweite Zeitdauer und innerhalb der zweiten Zeitdauer liegt.
Während der zweiten Zeitdauer wird jede der Parallelschaltungen nach dem Umschalten
in den leitenden Zustand versetzt.
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Die Erfindung bewirkt somit vorteilhaft, daß auch bei schnellem Lesebetrieb
keine Störkomponente aufgrund des Schaltbetriebs der Schalter im Detektorsignal
enthalten ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen: Fig 6 einen elektrischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels
gemäß der Erfindung;
Fig. 7 einen elektrischen Schaltbild der konkreten
Struktur einen Fotodetektoreinheit B1 und einer Schalteranordnung SW1, die in Figur
6 dargestellt sind; Fig. 8(1) Signaldiagramme, die den Betrieb der in den bis 8(6)
Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungs-und Fig. beispiele erläutern; 9(1) bis
9(5) Fig. 10 bis 14 jeweils elektrische Schaltpläne weiterer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele.
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In Figur 6 ist ein Schaltungsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels
gemäß der Erfindung dargestellt. Fotodetektoreinheiten B1 - Bn lesen ein Originaldokument
optisch wie in einem Faksimileempfänger oder einer ähnlichen Einrichtung.
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Eine Steuerschaltung 13 wird gemäß einem Steuersignal von einer Steuersignalgeneratorschaltung
12 so gesteuert, daß Signale von den Fotodetektoreinheiten B1 bis Bn an eine Leitung
11 abgegeben werden. Ein Widerstand 14 und eine Gleichspannungsversorgungsquelle
15 sind mit der Leitung 11 verbunden. Die über die Leitung 11 übertragenen Erfassungssignale
werden über einen Koppelkondensator 16 einen Verstärkerschaltung 17 angelegt. Die
Verstärkerschaltung 17 enthält Widerstände 18 bis 23 und einen Operationsverstärker
24. Der Ausgang der Verstärkerschaltung 17 wird über eine Leitung 25 übertragen.
Ein Transistor 27 einer Austastschaltung 26 ist mit der Leitung 25 verbunden. Die
Steuersignalgeneratorschältung 12 legt über eine Invertierschaltung 29 mittels einer
Leitung 28 ein Austastsignal an die Basis des Transistors 27 . Die vom Originaldokument
durch das optische Lesen mittels der Fotodetektoreinheiten B1 bis Bn resultierenden
Detektorsignale enthalten nur die Fotodetektorkomponenten
und
keine Störsignalkomponenten. Die Detektorsignale werden von der Verstärkerschaltung
17 pegeldiskriminiert und liegen an einem Ausgangsanschluß 30 an.
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In der Steuerschaltung sind Schalteinheiten SW1 bi Swn angeordnet,
die einzeln den Fotodetektoreinheiten B1 bis Bn entsprechen. Von der Steuersignalgeneratorschaltung
12 wird ein Adressiersignal erzeugt, das über Leitung ß A bis ß D jedem der Schalteinheiten
SW1 bis SWn angelegt ist. Die Schalteinheiten SW1 bis SWn empfangen auch einzeln
Ausgangssignale von entsprechenden NAND-Gliedern G1 bis Gn.-Diesen NAND-Gliedern
liegt ein Steuersignal an, das die Steuersignalgeneratorschaltung 12 erzeugt und
über eine Leitung 31 abgibt. An die anderen Eingänge der NAND-Glieder G1 bis Gn
sind jeweilige Q-Ausgänge von stufenförmig verbundenen D-Flipflops FF1 bis FFn angelegt.
Dem Dateneingangsanschluß D der ersten Flipflop-Stufe FF1 liegt ein Signal von der
Steuersignalgeneratorschaltung 12 über eine Leitung 32 an. Den Takteingangsanschlüssen
CK der Flipflopstufen liegt ein von der Steuersignalgeneratorschaltung 12 erzeugtes
Taktsignal über eine Leitung 33 an.
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Zusätzlich werden den Rücksetzeingangsanschlüssen CR der Flipflopstufen
FF1 bis FFn Rücksetzsignale angelegt, die gleichfalls die Steuersignalgeneratorschaltung
erzeugt.
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Der Ausgang Q des Flipflops FF1 liegt dem Dateneingangsanschluß D
der nächsten Flipflopstufe FF2 an. Auf diese Weise sind die Flipflops FF1 bis FFn
stufenförmig verbunden.
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In dem in Figur 7 dargestellten Schaltbild sind Einzelheiten des Aufbaus
einer Fotodetektoreinheit B1 und einer Schalteinheit SWI dargestellt. Die Fotodetektoreinheit
B1 weist Fotodetektoren U1 bis U16 auf, die jeweils aus Fotodioden D1 bis D16 und
Ladungsspeicherkapazitäten C101 bis C11 bestehen, die den Fotodioden Bis D1 bis
D16 parallel geschaltet sind. Die Fotodetektoren U1 bis U16 sind
jeweils
mit Schaltern SX1 bis SX16 der Schalteinheit SW1 in Reihe geschaltet. Signale von
Ausgangsanschlüssen PO bis P15 der Adressierschaltung M1 liegen den Schaltern SX1
bis SX16 einzeln an. An Adresseneingängen PA, PB, PC, PD liegen Adressiersignale
über Leitungen / A bis bD an. Ein Eingangsanschluß INH der Adressierschaltung M1
empfängt ein Aktiviersignal vom NAND-Glied Gl.
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Die Adressierschaltung M1 ist so eingerichtet, daß ihre Ausgangsanschlüsse
P0 bis P15 die Schalter SX1 bis SX16 offenhalten, solange der Pegel des Signals
am Eingangs anschluß INH hoch liegt. Außerdem werden während niedrigem Pegel des
am Anschluß INH anliegenden Signals die durch die an den Anschlüssen PA bis PD anliegende
Adresse gesteuerten Ausgänge PO bis P15 der Adressierschaltung M1 so gesteuert,
daß wahlweise einer der Schalter SX1 bis SX16 geschlossen wird. Eine solche Schalteinheit
SW1 ist als integrierte Halbleiterschaltung handelsüblich. Durch die Schalteinheit
SW1 wird jedoch der an die Leitung 11 abgegebenen Detektorsignalkomponente ein Störsignal
überlagert, wenn die Schalteinheit SW1 durch Anlegen eines Adressiersignales an
die Eingangsanschlüsse PA bis PD adressiert wird.
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Durch die Erfindung wird jedoch bewirkt, daß das am Ausgang 30 abgegebene
Signal keine Störsignalkomponente enthält. Dies wird nachstehend beschrieben. Die
Schalteinheit SW1 erzeugt keine Störsignalkomponente, wenn der Pegel des Signals
am Eingangsanschluß INH der Adressierschaltung M1 hoch geht, d.h., wenn der Schaltzustand
der Schalter SX1 bis SX16 wechselt. Deshalb wird die Einschaltzeit der Schalter
SX1 bis SX16 bezüglich des durch das Adressiersignal an den Eingängen PA bis PD
bewirkten Adressiervorgangs an den Ausgängen Po bis P15 der Adressierschaltung Ml
verzögert. Auf diese Weise ki"inen tlic Zeiten, wo die durch den Adressiervorgang
hervorgerufenen Störkomponenten auftreten, von den Zeiten,
Tabelle
1
| Eingangsanschlüsse auszuwählender Schalter |
| PA PB PC PD |
| 0 0 0 0 SX1 |
| 1 0 0 0 SX2 |
| 0 1 0 0 SX3 |
| 1 1 0 0 SX4 |
| 0 0 1 0 SX5 |
| 1 0 1 0 SX6 |
| 0 1 1 0 SX7 |
| 1 1 1 0 SX8 |
| 0 0 O 0 1 SX9 |
| 1 0 0 1 SX10 |
| 0 1 0 1 SX11 |
| 1 1 0 1 SX12 |
| 1 1 0 1 SX12 |
| 0 0 1 1 SX13 |
| 1 0 1 1 SX14 |
| 0 1 1 1 SX15 |
| 1 1 1 1 SX16 |
Die Steuersignalgeneratorschaltung 12 liefert ein Steuersignal
vom Ausgangs anschluß 31 gemäß dem Signaldiagramm in Figur 8(5). Dieses Steuersignal
hat die doppelte Frequenz als das am niedrigstwertigen Eingang PA der Adressier-M1
angelegte Adressiersignal, wie dies in Figur 8(1) dargestellt ist. Der am Taktanschluß
CK jedes Flipflops FF1 bis FFn von der Steuersignalgeneratorschaltung 12 erzeugte
und über die Leitung 33 übertragene Taktimpuls (Figur 8 (6) ) hat dieselbe Periodendauer
wie das in Figur 8(4) dargestellte Adressiersignal der höchstwertigen Adresstelle
PD (über Leitung vt D).
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Nachdem die Flipflops FF1 bis FFn durch ein über die Leitung 34 zugeführtes
Rücksetzsignal zurückgesetzt sind und die Pegel der Q-Ausgänge tief gehen, wird
über die Leitung 32 ein Impuls hohen Pegels ausgegeben. Wenn gleichzeitig ein Taktsignal
auf der Leitung 33 erzeugt wird, geht der Ausgang Q des Flipflops FF1 hoch,weil
der Dateneingang D zu dieser Zeit hoch liegt. Die Adressiersignale auf den Leitungen
iA A bis CD werden der Schalteinheit SW1 zugeführt Die Adressierschaltung M1 versetzt
aufeinanderfolgend die Schalter SX1 bis SX16 entsprechend den Ausgangssignalen an
den Anschlüssen P0 bis P15 in den leitenden Zustand. Die Zeitdauer des leitenden
Zustands jedes Schalters SX 1 bis SX16 ist gleich der Dauer des hohen Pegels des
Signals auf der Leitung 31, das ist die Zeitdauer, wo das am Ausgang des NAND-Glieds
G1 erzeugte Signal tiefes Potential hat. Nach Beendigung der Abtastfolge der Schalter
SX1 bis SX16 wird auf der Leitung 33 ein erneutes Taktsignal erzeugt. Dadurch geht
der Ausgang Q des Flipflops FF2 hoch, wohingegen die Q-Ausgänge der anderen Flipflops
FF1 und FF3 bis FFn tief gehen bzw. bleiben. Nach Anlegen des Signals auf der Leitung
31 an das NAND-Glied G2 geht dessen Ausgang tief. Auf diese Weise werden die Schalter
der Schalteinheit SW2 aufcin;indcrfolgend eingeschaltet und abgetastet. Nach Ende
der Abtastfolge
der Schalteinheiten SW1 bis SWn beginnt die Abtastung
wieder mit der Schalteinheit SW1.
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Falls beispielsweise 2048 Fotodetektoren in allen n Fotodetektoreinheiten
B1 bis Bn enthalten sind, und z. B. jede Fotodetektoreinheit 16 Fotodetektoren hat,
darf die maximale Zeitdauer für jede Fotodetektoreinheit nicht länger als 2,3 Bus
sein, damit alle diese 2048 Fotodetektoreinheiten durch die Schalter innerhalb von
5 ms abgetastet werden können. Aus diesem Grunde ist die Zeitdauer des hohen Pegels
des Adressiersignals an der niedrigstwertigen Adresstelle, das vorr der Leitung
Z A übertragen wird, zu 2,3 ps bestimmt.
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Die Figur 9(1) zeigt das von der Leitung 4A zugeführte Adressiersignal
der niedrigsten Adressierstelle. Die Dauer WO beträgt beispielsweise wie oben erwähnt,
2,3 lls. Der Pegel des Steuersignals von der Leitung 31 ist, wie Figur 9(2) zeigt,
nur während der Zeitdauer W4 innerhalb der Dauer WO des hohen Pegels des in Figur
9(1) dargestellten Adressignals hoch. Zum Zeitpunkt tll geht das um die Zeitdauer
W1 von der Vorderflanke T10 des Signals in Figur 9(1) verzögerte Steuersignal von
der Leitung 31 hoch und geht zum Zeitpunkt wenn der Pegel des Adressiersignals auf
der Leitung . A tief geht, oder zu einem Zeitpunkt t12, der früher als der Zeitpunkt
t13 ist, tief. Das dem Verstärker 17 von der Leitung 11 über den Koppelkondensator
16 zugeführte Erfassungsignal enthält zur Setzzeit t10 des Adressiersignals von
jeder der Leitungen 1A bis t D eine Störkomponente p100, wie Figur 9(3) darstellt.
Deshalb wird nach Vergehen der Zeitdauer W1 zum Zeitpunkt t11 , wenn diese Störkomponente
p100 im Erfassungsignal nicht mehr enthalten ist, das Steuersignal auf der Leitung
31 übertragen.
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Folglich hält die Adressierschaltung M1 den adressierten Schalter
SX1 bis SX16 leitend. Ein Bezugszeichen W2 deutet auf die Verzögerungszeit, die
vom Anlegen des Tiefpegelsignals
an den Eingangsanschluß INH bis
zur tatsächlichen Ausgabe des Erfassungssignals an die Leitung 11 vergeht (Figur
9 (2) ). Die Zeitdauer W1 wird zum Beispiel zwischen 200 bis 1800 ns gewählt. Die
Verzögerungszeit W2 ist z.B.
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typisch 300 ns. Somit wird, nachdem die Zeitdauer W2 vergangen ist,
das Erfassungssignal das nur die Fotodetektorkomponente q100 entsprechend der von
der Fotodetektorschaltung erfaßten Lichtmenge enthält ohne die Störkomponente p100
erzeugt.
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Zusammenfassend wird die Störkomponente p100 während des Adressiervorgangs
der Adressierschaltung M1 erzeugt. Zum Zeitpunkt t11 nach der Zeitdauer W1 wird
dem Eingangsanschluß INH der Adressierschaltung M1 ein Tiefpegelsteuersignal angelegt.
Folglich liefert einer der Schalter SX1 und SX16 der durch diesen Vorgang ausgewählt
wurde, ein Fotodetektorsignal, das die Komponente q100 enthält, nach dem Zeitpunkt
t15, der um die Zeitdauer W2 vom Zeitpunkt tll an verzögert ist.
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Auf diese Weise liegt zwischen der Fotodetektorkomponente q100 und
der Störkomponente p100 eine genügend große Zeitdauer. Aus diesem Grunde läßt sich
die Störkomponente aus dem Ausgangssignal des optischen Lesers leicht entfernen,
wie dies nachstehend beschrieben wird.
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Die Steuersignalgeneratorschaltung 12 gibt auf der Leitung 28 ein
Signal aus, das Figur 9(4) zeigt. Als Ergebnis wird der Transistor 27 der Austastschaltung
26 während der Zeitdauer W3 , wo das Signal auf der Leitung 28 hohen Pegel hat,
nicht leitend . In den Zeiten tiefen Pegels des Signals auf der Leitung 28 ist der
Transistor 27 der Austastschaltung 26 leitend. Der Zeitpunkt t14 des Transistors
27 liegt nach dem Zeitpunkt tll zu dem das Hochpegelsignal auf der Leitung 31 erzeugt
wird und vor dem Zeitpunkt t15, wo die Fotodetektorkomponente q100 über die Leitung
11 übertragen wird. Die Hochpegeldauer W3 wird länger als die Zeitdauer der auftretenden
Fotodetektorkomponente q100 gewählt. Wenn der Transistor
27 nicht
leitet, wird die Signalkomponente q100 verstärkt durch die Verstärkerschaltung 17
am Ausgangsanschluß 30 abgegeben. Während dem die Störkomponente p100 erzeugt wird,
leitet der Transistor 27, so daß diese nicht am Ausgangsanschluß 30 abgegeben wird.
Auf diese Weise enthält die Signalform am Ausgangsanschluß 30 nur noch die Fotodetektorkomponente
qlpO, wie Figur 9(5) zeigt.
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Die Verstärkerschaltung 17 verstärkt das von der Leitung 11 über den
Koppelkondensator 16 empfangene Detektorsignal.
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Die wesentliche Funktion der Verstärkerschaltung 17 ist folgende:
Durch das Öffnen oder Schließen des Transistors-27 in der Austastschaltung 26 wird
eine geringe Störkomponente erzeugt. Diese Störkomponente entsteht, während der
Transistor 27 leitend ist, wenn die Kollektoremitterspannung am Ausgangsanschluß
30 etwa 0,2 V beträgt. Diese Spannung bleibt unabhängig vom Pegel des Signals auf
der Leitung 25 konstant. Dadurch kann durch eine genügende Signalverstärkung des
Verstärkers 17 das Signal-Rauschverhältnis verbessert werden. Der Verstärker 17
bewirkt außerdem eine genaue Pegeldiskriminierung durch den Pegel'der damit verbunden
Diskriminatorschaltung.
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Figur 10 zeigt einen Teil eines elektrischen Schaltdiagramms eines
weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, bei dem gleiche Komponenten die
gleichen Bezugszeichen wie beim vorangehenden Ausführungsbeispiel haben. Dieses
Ausführungsbeispiel ist mit dem vorangehend beschriebenen identisch mit der Ausnahme,
daß die Schalteinheit SW101 Schalter SX1 bis SX16 und D-Flipflops FF1 bis FF16 enthält.
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Eine Steuersignalgeneratorschaltung 12a erzeugt ein Hochpegelsignal,
das auf der Leitung 32 abgegeben wird. Wenn dem Flipflop FF1 von einer Leitung 33
ein Taktsignal zugeführt wird, geht der Pegel seines Ausgangs Q hoch und der Schalter
SX1 wird leitend. Wenn die Störkomponente wegen des Einschaltens
des
Schalters SX1 im Signal der Leitung 11 nicht mehr enthalten ist, wird der Transistor
27 der Austastschaltung 26 vom leitenden in den nichtleitenden Zustand versetzt.
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Als Ergebnis liegt am Ausgangsanschluß 30 nur die Fotodetektorkomponente
an. Die Schalteinheiten SW101 und SW102 einerseits und die Fotodetektorschaltungen
B1 und B2 sind jeweils in Reihe geschaltet, während die Schalteinheiten SW1 bis
SWn und die Fotodetektorschaltungen B1 bis Bn bei den Ausführungsbeispielen gemäß
Figur 6 und 7 matrixförmig z.E. in n-Spalten und 16-Reihen angeordnet sind.
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In Figur 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
anhand eines Blockschaltbildes dargestellt, bei dem entsprechende Teile die gleichen
Bezugszeichen haben.
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Dieses Ausführungsbeispiel ist teilweise mit dem in Figur 10 dargestellten
identisch mit der Ausnahme, daß die Schalteinheiten SW201, SW202, ... UND-Glieder
G101 bis G116 aufweisen. Den UND-Gliedern wird ein Steuersignal 36 von der Steuersignalgeneratorschaltung
12b angelegt. Die Ausgänge Q der Flipflop-Schaltungen FF1 bis FF16 werden mit dem
Steuersignal auf der Leitung 36 durch die UND-Glieder und-verknüpft und danach den
Schaltern SX1 bis SX16 angelegt. Wenn die aus dem Einschalten der Schalter SX1 bis
SX16 resultierende Störkomponente nicht mehr vorhanden ist, wird am Ausgangsanschluß
30 nur die Fotodetektorkomponente abgegeben.
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Figur 12 zeigt ein elektrisches Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels
gemäß der Erfindung. Dabei sind in Reihe mit den Fotodioden D1 bis D16 Ladungsspeicherkapazitäten
C101 bis -C116 geschaltet. Schalter SX1 bis SX16 der Schalteinheit SW301 sind mit
dem Verbindungsanschluß der Kapazitäten C10l bis C116 mit den Dioden D1 bis D16
verbunden. Eine in der Schalteinheit SW301 enthaltene Schaltung F101 kann entweder
die in Figur 10 dargestellten
Flipflops FF1 bis FF16 oder Flipflops
FF1 bis FF16 und UND-Glieder G101 bis G116 entsprechend Figur 11 enthalten. Der
Betrieb der Austastschaltung ist derselbe wie er in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen
der Figuren 1.0 und 11 erklärt wurde. Die vorliegende Erfindung kann auch mittels
der in Figur 12 dargestellten Fotodetektor einheit B101, B102, ... ausgeführt werden.
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Figur 13 zeigt ein elektrisches Schaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen
Ausführungsform, bei der. Fotodetektorschaltungen U1 bis U6 durch zwei Umschalter
SXA und SXB wie in einem Matrixbetrieb umgeschaltet werden. Durch dieses Matrixschalten
werden von den Fotodetektorschaltungen U1 bis U6 Detektorsignale abgeleitet.
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Die Fotodetektorschaltungen U1 bis U3 bilden eine erste Gruppe 71
und die Fotodetektorschaltungen U4 bis U6 eine zweite Gruppe 72. Die FotodetektorschaltungU1
enthält eine Parallelschaltung aus einem Fotodetektor D201 und einer Ladungsspeicherkapazität
C201. Die anderen Fotodetektorschaltungen U2 bis U6 haben denselben Aufbau. Ein
Ende der Parallelschaltungen der ersten Gruppe 71 ist gemeinsam mit einem einzelnen
Kontakt 51 des ersten Umschalters SXA verbunden. Dieselben Enden der Fotodetektorschaltungen
U4 bis U6 der anderen Gruppe sind gemeinsam mit einem zweiten einzelnen Kontakt
52 des ersten Umschalters SXA verbunden. Die Leitung 11 ist mit dem gemeinsamen
Kontakt 53 des ersten Umschalters SXA verbunden.
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Die Fotodetektorschaltungen Ul, U4; U2> US; U3, U6 dieser beiden
Gruppen 71 und 72 entsprechen einander. Die anderen Ende der sich entsprechenden
Fotodetektorschaltungen sind gemeinsam jeweils mit einzelnen Kontakten 61, 62 und
63 des zweiten Umschalters SXB verbunden. Die Verstärkerschaltung 17 und die Austastschaltung
26 sind dieselben wie bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen und die
anderen Bauteile sind ebenfalls die gleichen und haben die
gleichen
Bezugsziffern. Eine Signalgeneratorschaltung 43 legt'Signale an den ersten und zweiten
Umschalter SXA und SXB über Leitungen 41 und 42 und an die Austastschaltung 26 über
eine Leitung 28 an.
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Beispielsweise wird,während der gemeinsame Kontakt 53 des ersten Umschalters
SXA den einzelnen Kontakt 51 verbindet, der gemeinsame Kontakt 64 des zweiten Umschalters
SXB sequentiell zu den einzelnen Kontakten 61, 62 und 63 zur Abtastung umgeschaltet.
Während der gemeinsame Kontakt 64 des zweiten Umschalters SXB Verbindung zum einzelnen
Kontakt 61 hat, wird die Erzeugung des Austastsignals über die Leitung 28 zeitweise
für eine kürzere Zeitdauer als diese leitende Zeitdauer verhindert und entsprechend
der Transistor 27 in den nichtleitenden Zustand versetzt.
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Deshalb ist der Transistor 27 sofort nach Einschalten des gemeinsamen
Kontakts 64 mit dem einzelnen Kontakt 61 bis zur Entfernung der Störkomponente von
der Leitung 25 nicht leitend, so daß nur die Fotodetektorsignalkomponente ohne Störkomponente
am Ausgangsanschluß 30 abgegeben wird. Wenn der gemeinsame Kontakt 53 des ersten
Umschalters SXA zum einzelnen Kontakt 52 umschaltet, wird der gemeinsame Kontakt
64 des zweiten Umschalters SXB sequentiell zu den einzelnen Kontakten 61, 62 und
63 umgeschaltet. -Während der gemeinsame Kontakt 64 des zweiten Umschalters SXB
eine Verbindung zu den einzelnen Kontakten 61, 62 und 63 herstellt, wird der Transistor
27 der Austastschaltung 26 für eine kleinere Zeitdauer als die Kontaktzeitdauer
des zweiten Umschalters abgeschaltet, so daß nur die Fotodetektorsignalkomponente
ohne Störkomponente am Ausgangsanschluß 30 abgegeben wird.
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Ein weiteres anhand der Figur 14 dargestelltes Ausführungsbeispiel
enthält CDS-Glieder, CD1 und CD2 oder ähnliche
Elemente, deren
Widerstand abhängig von der empfangenen Lichtmenge variiert anstatt der Fotodioden.
Die Erfindung kann auch unter Verwendung solcher Fotodetektorglieder ausgeführt
werden.
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Die Erfindung kann ebenfalls in Verbindung mit in Reihe mit den jeweiligen
Fotodetektorschaltungen geschalteten Schaltern ausgeführt werden, die direkt und
aufeinanderfolgend zur Abtastung mittels einer Verarbeitungsschaltung wie einem
Mikrocomputer eingeschaltet werden.
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