DE3702208C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildlesegerät mit mehreren Lichtquellen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 34 18 366 A1, von der im Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 aus gegangen wird, ist ein derartiges Gerät bekannt. Bei diesem bekannten Gerät sind die Lichtquellen in mehrere Gruppen unterteilt und werden abschnittsweise hellge­ schaltet. Ein zu lesender Gegenstand wird von den Lichtquellen mit Licht bestrahlt, das dann auf eine fotoelektrische Um­ setzvorrichtung geleitet wird. Die Sensorelemente der Umsetz­ vorrichtung verändern allmählich ihre Eigenschaften.

Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines solchen bekannten Bildeingabegeräts. In dieser Ansicht sind eine Anzahl von Fotosensoren bzw. Sensorelemente 1 in Form einer Matrix derart angeordnet, daß die optische Achse jedes Fotosensors 1 mit der optischen Achse einer Linsenanordnung 2 mit verteiltem Brechungsindex zusammenfällt. Eine Lichtquelle bzw. Leuchtdiodenmatrix 3 strahlt Licht auf eine Leseposition P einer Vorlage 4. Das reflektierte Licht geht durch die Linsenanordnung 2 und wird auf dem Fotosensor 1 fokussiert.

Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels einer Anordnung der Fotosensoren 1 und der Leuchtdiodenmatrix 3. Wie in der Ansicht gezeigt, sind Sensorzellen S₁ bis S₄₀ des Fotosensors 1 in Sensorblöcke SB₁ bis SB₄ und die Leuchtdiodenmatrix 3 in Lichtquellenblöcke 5 bis 8 aufge­ teilt.

Der Fotosensor 1 und die Leuchtdiodenmatrix 3, die derart in mehrere Blöcke aufgeteilt sind, werden zu den in einem Zeitsteuerdiagramm gemäß Fig. 7 gezeigten Zeiten gesteu­ ert.

Wie in der Abtast-Zeitsteuerung gemäß Fig. 7 gezeigt, werden die Sensorblöcke SB₁ bis SB₄ des Fotosensors 1 nacheinander auf der Grundlage der Blockeinheiten ange­ steuert. Die Lichtquellenblöcke 5 bis 8 werden ebenfalls nacheinander synchron mit der Ansteuerung der Sensorblöcke hellgeschaltet (der hohe Pegel bezeichnet den Lichtein­ schaltzustand und der niedrige Pegel den Lichtausschalt­ zustand). Wie in der Ansicht gezeigt, sind die Lichtquel­ lenblöcke 5 bis 8 zu den Zeiten derart hellgeschaltet, daß sich die halben Perioden der Lichteinschaltzeiten mit­ einander überlappen.

Aufgrund einer solchen Lichteinschaltsteuerung wird das Licht während einer vorbestimmten Zeitdauer auf den Foto­ sensor 1 gestrahlt, bevor er den Lesebetrieb ausführt, so daß die Begrenzung der Lesegeschwindigkeit infolge der Lichtansprechzeit beseitigt werden kann. Weiterhin wird die Temperaturerhöhung unterdrückt, und eine Verringerung der Lichtmenge kann vermieden werden, da die Leuchtdioden­ matrix 3 abschnittsweise aufeinanderfolgend hellgeschaltet wird.

Bei einem Bildlesegerät, wie z. B. einem Faksimilegerät oder dergleichen mit Bildübertragungsfunktion, wächst je­ doch die Verarbeitungszeit für die Umwandlung in dem Modem an, wenn die Informationsmenge der Vorlage groß ist, und es dauert auch eine lange Zeit, die Bilddaten nach einer Leseabtastzeit des Fotosensors 1 zu übertragen.

Zum Durchführen der Beleuchtungssteuerung zu den in Fig. 7 gezeigten Zeiten in einem solchen Fall wird die Zeitdauer, bis die Übertragung beendet ist, üblicherweise auf die Wartezeit, bis der Lesebetrieb gestartet wird, einge­ stellt. Beim herkömmlichen Bildlesegerät jedoch wird der Fotosensor 1 manchmal für eine lange Zeit im Dunkeln gelassen. Folglich besteht das Problem, daß der Fotostrom mit einer Verzögerungszeit ansteigt und das Ausgangssignal abnimmt, wenn der nächste Hauptabtastbetrieb gestartet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungs­ gemäßes Bildlesegerät derart auszugestalten, daß unter Beibe­ haltung verhältnismäßig hoher Lesegeschwindigkeit und verhält­ nismäßig niedriger Temperatur relativ exakte Bildsignale gewonnen werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Mitteln gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildlesegerät werden die Lichtquel­ len derjenigen Blöcke, die gerade nicht abschnittsweise hell­ geschaltet sind, pulsartig angesteuert. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß Probleme aufgrund sich verändernder Fo­ toströme, die bei herkömmlichen Geräten bei zu langer Nicht­ belichtung der Sensorzellen insbesondere bei Beginn des Aus­ lesens auftreten können, zuverlässig ausgeschaltet werden kön­ nen. Hierdurch wird erreicht, daß auch bei Beginn eines neuen Lesezyklus korrekte Bildsignale erzeugt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Ausführungsbei­ spiels,

Fig. 2 ein Zeitsteuerdiagramm, das die Lichteinschaltsteuerung wiedergibt,

Fig. 3 eine Kurve, die die Anstiegscharakteristik eines verwendeten Fotosensors wiedergibt,

Fig. 4 eine Kurve zum Vergleichen der Ausgangspegel der Foto­ sensoren in dem Fall, daß das Lichteinschaltsteuern der Licht­ quellen bei dem Ausführungsbeispiel unter Verwendung des Foto­ sensors durchgeführt wird, der die Fig. 3 gezeigte Lichtant­ wortcharakteristik hat, und dem herkömmlichen Fall,

Fig. 5 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines bekannten Bildeingabegerätes,

Fig. 6 eine schematische Ansicht, einer beispielsweise An­ ordnung eines Fotosensors 1 und einer Leuchtdiodenmatrix 3 und

Fig. 7 ein Zeitsteuerdiagramm, das einen Lichteinschalt-Steu­ erbetrieb bei einem herkömmlichen Bildeingabegerät darstellt.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Ausfüh­ rungsbeispiels einer Lichteinschalt-Steuervorrichtung des Bildlesegeräts. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel wird die in Fig. 5 gezeigte Bildeingabeein­ heit verwendet, wobei ein Fotosensor 1 und eine Leucht­ diodenmatrix, bzw. Lichtquellen 3 in einer ähnlichen Weise, wie in Fig. 6 gezeigt, angeordnet sind.

Gemäß Fig. 1 wird ein Grundtaktimpuls über einen Taktan­ schluß an Zähler 12 und 20 und an ein UND-Glied 19 gege­ ben. Auf den Grundtaktimpuls hin gibt der Zähler 20 ein Impulssignal einer vorbestimmten Frequenz an ODER-Glieder 21 bis 24 ab.

Ein Rücksetzimpuls zum neuerlichen Starten des Lichtein­ schaltsteuerns der Lichtquellen von Anfang an wird über einen Rücksetzanschluß zugeführt. Zähler 12 und 13 und Flip-Flops 10 und 15 bis 18 werden durch den Rücksetzim­ puls rückgesetzt. Jedes der Flip-Flops 15 bis 18 hat eine Anzahl von Setz- oder Rücksetzanschlüssen.

Ein Setzimpuls zum Starten des Lichteinschaltsteuerns der Lichtquellen wird über den Start-Anschluß den Setzan­ schlüssen der Flip-Flops 9 und 15 zugeführt. Das Ausgangs­ signal der Flip-Flops 9 wird dem Zähler 12 zugeführt, so daß der Zähler 12 zum Zählen aktiviert wird. Wenn eine vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen vom Zähler 12 gezählt sind, wird das Flip-Flop 9 rückgesetzt und das Flip-Flop 10 über einen Decodierer 11 am Ausgang des Zählers 12 rückgesetzt.

Wenn das Flip-Flop 10 gesetzt ist, wird das UND-Glied 19 geöffnet, so daß der Zähler 13 die Taktimpulse zu zählen beginnt. Wenn der Zähler 13 eine vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen gezählt hat, wird ein Decodierer 14 aufgrund des gezählten Werts gesteuert. Die Flip-Flops 15 bis 18 werden durch fünf Ausgangssignale des Decodierers 14 ge­ setzt oder rückgesetzt. So wird das Flip-Flop 16 durch ein Ausgangssignal Φ₁ des Decodierers 14 gesetzt. Das Flip- Flop 15 wird von einem Ausgangssignal Φ₂ rückgesetzt und das Flip-Flop 17 gesetzt. Andererseits wird das Flip-Flop 16 von einem Ausgangssignal Φ₃ rückgesetzt und das Flip- Flop 18 gesetzt. Das Flip-Flop 17 wird von einem Aus­ gangssignal Φ₄ rückgesetzt. Weiterhin wird das Flip-Flop 18 von einem Ausgangssignal Φ₅ rückgesetzt.

Die Ausgangsanschlüsse der Flip-Flops 15 bis 18 werden mit den Eingangsanschlüssen der ODER-Glieder 21 bis 24 ver­ bunden. Die Ausgangsanschlüsse der ODER-Glieder 21 bis 24 werden mit den Basisanschlüssen von Transistoren 25 bis 28 verbunden. Eine Spannung +V einer Spannungsquelle wird jedem Kollektoranschluß über einen Widerstand R zugeführt. Die Emitteranschlüsse werden jeweils über Blöcke 5 bis 8 der Leuchtdiodenmatrix 3 an Masse gelegt. Daher werden die Blöcke 5 bis 8 von den Aus­ gangssignalen der ODER-Glieder 21 bis 24 jeweils hell- oder dunkelgeschaltet.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Lichteinschalt- Steuergerätes in dem Ausführungsbeispiel mit dem vorher­ gehenden Aufbau an Hand von Fig. 2 beschrieben.

Fig. 2 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm, das das Licht­ einschaltsteuer des Ausführungsbeispiels zeigt.

Wenn der Zähler 20 den Impuls einer vorbestimmten Frequenz ausgibt, werden zunächst alle Blöcke 5 bis 8 gleichzeitig periodisch pulsartig hellgeschaltet (nachfol­ gend als zyklisches Lichteinschalten bezeichnet, z.B. beträgt die Periode 40 µs, die Lichteinschaltzeit 8 µs oder dergleichen).

Um das Lichteinschaltsteuer zum Bildlesen neuerlich zu starten, wird ein Rücksetzimpuls über den Rücksetzanschluß zugeführt, wodurch die Flip-Flops und Zähler zurückgesetzt werden.

Wenn ein Startimpuls vom Startanschluß aus zugeführt wird, wird das Flip-Flop 9 gesetzt und der Zähler 12 in den Zählfreigabezustand geschaltet. Das Flip-Flop 15 wird ebenfalls gesetzt, ein Signal mit hohem Pegel wird vom ODER-Glied 21 ausgegeben, und der Block 5 wird mit Gleichstrom bzw. nach Art eines Gleichstroms hellge­ schaltet. Ein solcher gleichstromartiger Lichteinschaltbe­ trieb wird nur während der den Abtastzeitsteuerungen der Sensorblöcke SB₁ bis SB₄ entsprechenden Zeitdauer (z.B. 4 ms) fortgesetzt und aufeinanderfolgend für jeden Block 5 bis 8 in Abhängigkeit von den Abtastzeit­ steuerungen durchgeführt. Deshalb wird diese Gleichstrom- Lichteinschaltbetriebsart im folgenden als abschnittswei­ ses Lichteinschalten bezeichnet.

Wenn der Zähler 12 die der Zeit T₁ entsprechenden Taktim­ pulse bis zur Abtastzeitsteuerung des Sensorblocks SB₁ zählt, setzt der Zähler 12 das Flip-Flop 9 zurück und setzt das Flip-Flop 10 über den Dekodierer 11. Wenn das Flip-Flop 10 gesetzt ist, wird das UND-Glied 19 geöffnet, so daß der Zähler 13 die Taktimpulse zu zählen beginnt.

Wenn der Zähler 13 die Taktimpulse entsprechend der Zeit T₂ zählt, setzt der Dekodierer 14 das Flip-Flop 16 durch das Ausgangssignal Φ₁ aufgrund des gezählten Werts des Zählers 13. Auf diese Weise wird der Block 6 abschnittsweise durch den Transistor 26 über das ODER- Glied 22 hellgeschaltet. Wie in dem Diagramm gezeigt, ist es erwünscht, die abschnittsweise Lichteinschalt-Zeit­ steuerung des Blocks 6 an dem Punkt einzu­ schalten, an dem die Abtastposition der Vorlage die mittlere Position des Sensorblocks SB₁ erreicht.

Wenn der Zähler 13 anschließend die der Zeit T₃ entspre­ chenden Taktimpulse vom abschnittsweisen Lichteinschalten des Blocks 6 ab bis zu dem Punkt zählt, an dem die Abtastposition die mittlere Position des Sensorblocks SB₂ erreicht, setzt der Dekodierer 14 das Flip-Flop 15 zurück und setzt das Flip-Flop 17 durch das Ausgangssignal Φ₂ aufgrund des gezählten Werts des Zählers 13. Auf diese Weise beendet der Block 5 den abschnittsweisen Lichteinschaltbetrieb und startet den zyklischen Lichtein­ schaltbetrieb. Der Block 7 beendet dagegen den zyklischen Lichteinschaltbetrieb und startet den ab­ schnittsweisen Lichteinschaltbetrieb. Zu dieser Zeit wird der Block 6 im abschnittsweisen Lichtein­ schaltzustand gehalten, da sich das Flip-Flop 16 im ge­ setzten Zustand befindet.

Wenn anschließend der Zähler 13 weiterhin die der Zeit T₃ entsprechenden Taktimpulse zählt, setzt der Dekodierer 14 das Flip-Flop 16 zurück und setzt das Flip-Flop 18 durch das Ausgangssignal Φ₃. Auf diese Weise startet der Block 6 den zyklischen Lichteinschaltbetrieb, während der Block 8 den abschnittsweisen Lichteinschaltbetrieb startet. Der Block 7 setzt den abschnittsweisen Lichteinschaltbetrieb fort.

Als nächstes setzt der Dekodierer 14 das Flip-Flop 17 durch das Ausgangssignal Φ₄ zurück, wenn der Zähler 13 weiterhin die der Zeit T₃ entsprechenden Taktimpulse zählt.

Der Block 7 startet den zyklischen Lichtein­ schaltbetrieb, während der Block 8 den ab­ schnittsweisen Lichteinschaltbetrieb fortsetzt.

Wenn der Zähler 13 weiterhin die der Zeit T₃ entsprechen­ den Taktimpulse zählt, setzt der Dekodierer 14 das Flip- Flop 18 durch das Ausgangssignal Φ₅ zurück, so daß der Block 8 mit dem zyklischen Lichteinschaltbe­ trieb beginnt.

Auf diese Weise sind alle Blöcke 5 bis 8 im zyklischen Lichteinschaltzustand. Nach Beendigung der Übertragung der gelesenen Information des Fotosensors, wird ein Rücksetzimpuls über den Rücksetzanschluß zuge­ führt und dann ein Startimpuls über den Startanschluß eingegeben. Die Blöcke werden aufeinanderfol­ gend hellgeschaltet, wie vorstehend erläu­ tert.

Fig. 3 zeigt eine Kurve, die die Anstiegscharakteristik des beim Ausführungsbeispiel verwendeten Fotosensors wie­ dergibt. Die Kurve zeigt eine Änderung des Fotostroms ip, der über den an einer vorbestimmten Spannung liegenden Fotosensor von Beginn an fließt, wenn dieser mit einer vorbestimmten Lichtstärke beleuchtet wird. Die Zeit vom Start (t=0) der Beleuchtung bis zu einer Zeit, da der Wert des Fotostroms 0,9 erreicht, wird unter der Annahme, daß der Stromwert bei Sättigung 1 beträgt, als Anstiegs­ zeit der Lichtantwort festgelegt.

Fig. 4 zeigt eine Kurve, die das Vergleichsergebnis der Ausgangssignalpegel des Fotosensors in dem Falle, daß der Lichteinschaltbetrieb der Lichtquellen des Ausfüh­ rungsbeispiels unter Verwendung des Fotosensors mit der in Fig. 3 gezeigten Lichtantwortcharakteristik durchgeführt wird, gegenüber dem herkömmlichen Fall zeigt. Bei dieser Kurve wird der Ausgangssignalpegel des Fotosensors auf "1" gesetzt, wenn die abschnittsweise Lichteinschaltdauer Tp 10 ms beträgt. Die abschnittsweise Lichteinschaltdauer Tp der Lichtquellen ändert sich in Abhängigkeit von der Über­ tragungszeit nach Beendigung eines Leseabtastbetriebs des Fotosensors. Dem Ausführungsbeispiel gemäß, bei dem der zyklische Lichteinschaltbetrieb durchgeführt wird, ist die Abnahme des Fotosensor-Ausgangssignals im Vergleich zu dem in der Kurve B gezeigten herkömmlichen Fall selbst dann viel geringer, wenn die Zeitdauer Tp lang ist.

Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dem Ausführungsbei­ spiel der zyklische Lichteinschaltbetrieb der Lichtquellen auch dann durchgeführt, wenn der Fotosensor sich nicht im Lesebetrieb befindet. Deswegen tritt das Problem des her­ kömmlichen Geräts, daß das Fotosensorausgangssignal beim Start des nächsten Hauptabtastbetriebs abfällt, selbst dann nicht auf, wenn die Übertragungszeit nach dem Leseabtastbetrieb des Fotosensors lang ist.

Andererseits kann das Ausmaß der Wärmeerzeugung der Licht­ quelle unterdrückt bzw. verringert, und die Verschlech­ terung der Leuchtdiodencharakteristik verhindert werden, da die Lichtquellen in mehrere Blöcke aufgeteilt und blockweise hellgeschaltet werden.

Weiterhin können die Wärmeerzeugung und der elektrische Leistungsverbrauch verringert werden, da der zyklische und der abschnittsweise Lichteinschalt-Betrieb durch eine einzelne Lichtquelle vorgesehen werden können. Die her­ kömmlich benötigte Wärmeabstrahleinrichtung kann ent­ fallen. Der Lichtquellenabschnitt kann minimiert und die gesamte Gerätegröße verkleinert werden.

Beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel sind die Licht­ quellen und Fotosensoren der einfacheren Erläuterung wegen in vier Blöcke aufgeteilt worden. Die Anzahl der Blockab­ schnitte ist jedoch nicht auf vier begrenzt. Z.B. ist es auch möglich, die Anzahl der Blockabschnitte der Fotosen­ soren zu vergrößern und diese Blöcke mit einem wohlbe­ kannten Matrixansteuerverfahren zu betreiben.

Wie vorstehend im einzelnen beschrieben, werden gemäß dem Bildlesegerät des Ausführungsbeispiels die Lichtquellen der Blöcke, die nicht abschnittsweise hellgeschaltet sind, pulsartig hellgeschaltet. Selbst wenn eine Informations­ menge eines zu lesenden Gegenstandes groß ist und eine lange Übertragungszeit beansprucht, kann deshalb die Ab­ nahme des Ausgangssignals durch Verzögerung der Anstiegs­ zeit der Lichtantwort der fotoelektrischen Umsetzvor­ richtung verhindert, und das Bild mit hoher Zuverlässig­ keit gelesen werden.

Andererseits wird die von der Lichtquelle erzeugte Wärme­ menge verringert und die Verschlechterung der Lichtquel­ lencharakteristik vermieden. Zusätzlich können Größe, Gewicht und Kosten des gesamten Geräts herabgesetzt wer­ den.

Claims (1)

1. Bildlesegerät mit mehreren Lichtquellen und einer Lichtein­ schalt-Steuervorrichtung zum Aufteilen der Lichtquellen in mehrere Blöcke und zum aufeinanderfolgenden blockweisen Hell­ schalten der Lichtquellen, wobei das von den Lichtquellen aus­ gesandte Licht über einen zu lesenden Gegenstand auf eine fo­ toelektrische Umsetzvorrichtung gestrahlt wird, deren Sensor­ elemente in ihren Empfindlichkeitseigenschaften sich bei Be­ strahlung allmählich verändern, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteinschalt-Steuervorrichtung (9 bis 26) die Lichtquellen der Blöcke (3 bis 8), die nicht blockweise hell­ geschaltet sind, pulsartig hellschaltet.