DE69204710T2

DE69204710T2 - Weisspegel Detektorschaltung für einen optischen Bildabtaster.

Info

Publication number: DE69204710T2
Application number: DE69204710T
Authority: DE
Inventors: Shinya Takenaka
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1992-03-23
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2012-03-24
Also published as: CA2063070C; EP0505970A1; JPH04296981A; DE69204710D1; CA2063070A1; KR920019156A; EP0505970B1; KR950015213B1; US5321526A

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungseinrichtung für den Weißpegel für einen optischen Bildabtaster, wie einen optischen Zeichenleser, einen Strichcodeleser oder einen Bildleser.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Es ist ein optischer Bildleser bekannt, der optisch ein Bild liest, indem optoelektrische Wandlerelemente, wie Bildsensoren und Fotodioden verwendet werden und der die durch diese Elemente erzeugten Bilddaten verarbeitet. Ein optischer Zeichenleser (OCR) und ein Strichcodeleser sind Beispiele dieser Art von optischen Bildlesern. Ein Bildsignalausgang von einem Bildsensor wird in eine binäre Bilddate umgewandelt. Die binäre Bilddate wird zum Erkennen von Zeichen und Strichcoden verarbeitet. Es ist übliche Praxis, daß Bilddaten auf der Grundlage eines Weißpegels (Signalpegel) verarbeitet werden, die einem Hintergrundbereich mit hohem Wert (z. B. weißer Farbe) in dem Bild entsprechen.
Der Weißpegel kann über das Bild aus verschiedenen Gründen nicht gleichförmig sein, wie einer Ungleichförmigkeit einer Beleuchtungslichtquelle, der Verschlechterung des Wirkungsgrades einer Abbildungslinse um den Randbereich des Bildes herum, durch die cos&sup4; Regel, der Qualität des Papiers, das die Bilddaten trägt, und von Schmutz auf der Oberfläche des Papiers. Um ein Bild genau wiederzugeben, ist es notwendig, den Weißpegel genau zu kennen, der sich mit dem Ort auf dem Bild ändert.
Eine Grundkonzeption einer beispielhaften Erfassungsschaltung für den Weißpegel, die bisher bei einem Strichcodeleser verwendet worden ist, ist in Fig. 4 gezeigt. Die Erfassungsschaltung für den Weißpegel ist im wesentlichen eine Spitzenhalteschaltung. Ein Ausgangssignal eines Bildsensors, das ein Eingangsbildsignal bildet, wird durch einen Pufferverstärker 1 und eine Diode 2 an einen Kondensator 3 gegeben. Der Kondensator 3 wird mit dein Bildsignal aufgeladen und durch einen Widerstand 4 entladen. Ein Potential, das an dem Anschluß des Kondensators 3 auftritt, liefert ein Weißpegelsignal mittels eines Pufferverstärkers 5.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Wellenform zeigt, die zum Erläutern der Betriebsweise der Erfassungsschaltung für den Weißpegel der Fig. 4 zweckmäßig ist. Das Bildsignal ist durch eine Kurve L1 und das Weißpegelsignal durch eine Kurve L2 dargestellt. Man betrachte den einfachen Fall eines schwarzen Strichcodes, der auf weißem Papier gebildet ist. Eine weiße Periode W entspricht einem weißen Abschnitt in dem Bild, und eine schwarze Periode B einem schwarzen Abschnitt (das heißt einem schwarzen Strich). Eine Periode TB gibt eine freie Periode des Bildsensors an. Wenn das Bildsignal zunimmt, wird der Kondensator 3 durch die Diode 2 aufgeladen. Wenn das Bildsignal abnimmt, wird der Kondensator 3 mit einer vorbestimmten Zeitkonstanten durch den Widerstand 4 entladen. Wenn sich ein Punkt, der gelesen wird, von schwarz nach weiß ändert, nimmt das Bildsignal scharf zu, und der Kondensator 3 lädt sich durch die Diode 2 auf. Als ein Ergebnis wird während der weißen Periode W ein Weißpegelsignal, das gleich dein Bildsignal ist, ausgegeben. Wenn sich der Punkt, der gelesen wird, von weiß nach schwarz ändert, fällt das Bildsignal scharf ab. Der Kondensator 3 entlädt sich dadurch, wobei das Bildsignal im wesentlichen gleich dem Wert während der vorhergehenden, weißen Periode W beibehalten wird. Änderungen bei dem Weißpegel sind gering, die sich aufgrund von Änderungen des Wertes oder der Helligkeit bei dem weißen Bereich auf dem Papier ergeben. Demgemäß folgt, wenn der Weißpegel auf dem Papier fällt, das Weißpegelsignal genau dem Abfall des weißen Pegels.
Bei dem Stand der Technik tritt, wenn ein relativ langer, schwarzer Abschnitt vorliegt, eine lange, schwarze Periode BL auf, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. In dieser Situation ist die Entladung des Kondensators 3 durch das Ende der langen, schwarzen Periode BL abgeschlossen. Das Weißpegelsignal (durch die Kurve L2 angegeben) fällt, um sich dem Pegel des Bildsignals anzunähern, der dem schwarzen Abschnitt entspricht, wie es durch das Bezugszeichen a1 gezeigt ist. Wenn das Bildsignal auf der Grundlage eines solchen Weißpegelsignals verarbeitet wird, kann der schwarze Abschnitt fehlerhaft als der weiße Abschnitt erkannt werden. Obgleich ein Fehler beim Erkennen, bei dem der weiße Abschnitt als der schwarze Abschnitt oder umgekehrt erkannt wird, niemals auftreten würde, wird das Bildsignal des schwarzen Abschnittes im Vergleich mit dem Weißpegelsignal erhöht, woraus sich eine Störung bei dem erkannten Bild ergibt. Die Störung beeinflußt nachteilig die Unterscheidungsverarbeitung des Strichcodes, die die binäre Verarbeitung umfaßt.
Eine Methode, dieses Problem zu lösen, wäre, die Entladungszeitkonstante ausreichend zu erhöhen, die durch den Kondensator 3 und den Widerstand 4 festgelegt ist. Diese Methode jedoch kann den Fehler ergeben, daß das Weißpegelsignal dem natürlichen Abfall des weißen Pegels auf dem Papier folgt.
Eine Einrichtung, die das Problem gestörter Bilder löste, ist in Fig. 7 gezeigt. Die Einrichtung schließt eine Spitzenhalteschaltung 11 ein, die eine veränderbare Entladungszeitkonstante aufweist. Die Entladungszeitkonstante der Spitzenhalteschaltung 11 wird wahlweise durch eine Schalterschaltung 12 geändert, die eine kurze Zeitkonstante für den weißen Abschnitt und eine lange Zeitkonstante für den schwarzen Abschnitt auswählt. Die Spitzenhalteschaltung 11 enthält einen Kondensator, eine Diode zum Aufladen des Kondensators und einen Widerstand zum Entladen des Kondensators.
Ein Bildsignal wird an die Spitzenhalteschaltung 11 und an die Differenzierschaltung 13 angelegt. Eine Ableitung oder ein differentieller Koeffizient, der durch die Differenzierschaltung 13 erzeugt wird, wird mit den richtigen Schwellenpegeln TH1 und TH2 (TH1 > 0 > TH2) in der Vergleichsschaltung 14 verglichen. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 14 wird an den Flip-Flop 15 entweder als Setzsignal S oder als Rücksetzsignal R gelegt, um dadurch die Schalterschaltung 12 zu steuern. Die Schalterschaltung 12 wird leitend oder nichtleitend in Abhängigkeit vom Zustand des Flip- Flop 15 gemacht, wodurch die Entladungszeitkonstante der Spitzenhalteschaltung 11 ausgewählt wird, jeweils entweder kurz oder lang zu sein.
Fig. 8(A) bis (d) sind Diagramme, die Wellenformen zeigen, die zum Erläutern der Arbeitsweise der Schaltung der Fig. 7 des Standes der Technik nützlich sind.
Fig. 8(a) zeigt eine Bildsignalwellenform.
Fig. 8(b) zeigt eine Wellenform des entsprechenden Ausgangssignals der Differenzierschaltung 13.
Fig. 8(c) zeigt eine Wellenform des sich ergebenden Ausgangssignals des Flip-Flop 15.
Fig. 8(d) zeigt die sich ergebende Ausgangswellenform des Weißpegelsignals von der Spitzenhalteschaltung 11.
Das Bildsignal ändert sich scharf an dem Anfangs- und Endpunkt der freien Periode TB und der schwarzen Periode B. Im pulssignale, die eine Polarität auf der Grundlage von Änderungen bei dem Bildsignal haben, werden von der Differenzierschaltung 13 ausgegeben. Wenn das Signal von der freien Periode TB zu der weißen Periode W, und von der schwarzen Periode B zu der weißen Periode W bearbeitet wird, wird das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 13 ein großes, positives Signal, das den Schwellenpegel TH1 überschreitet. Als ein Ergebnis erzeugt die Vergleichsschaltung 14 ein Setzsignal S, das den Flip-Flop 15 setzt, der seinerseits ein Ausgangssignal mit logischer "1" erzeugt. Infolgedessen wählt die Schalterschaltung 12 eine kurze Entladungszeitkonstante der Spitzenhalteschaltung 11 aus. Demgemäß folgt während der Periode W das Weißpegelsignal genau der Änderung des Bildsignals.
Wenn das Signal von der weißen Periode W zu entweder der freien Periode TB oder der schwarzen Periode B verarbeitet wird, hat das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 13 eine negative Polarität, wobei es unterhalb des Schwellenwerts TH2 fällt. Als ein Ergebnis wird ein Rücksetzsignal R von der Vergleichsschaltung 14 abgeleitet und setzt das Flip-Flop 15 zurück, der seinerseits ein Ausgangssignal mit logischer "0" erzeugt. In Reaktion wählt die Schalterschaltung 12 eine große Entladungszeitkonstante der Spitzenhalteschaltung 11 aus. Als ein Ergebnis kann, selbst wenn die schwarze Periode B lang ist, das Weißpegelsignal im wesentlichen seinen Wert von dem Ende der vorhergehenden weißen Periode beibehalten. Demgemäß wird der schwarze Abschnitt nicht fehlerhaft für den weißen Abschnitt genommen, weil die Bildstörung, die bewirkt wird, wenn das Bildsignal in dem schwarzen Abschnitt relativ zu dem Weißpegelsignal zunimmt, ausgeschlossen worden ist.
Jedoch ist dieser Stand der Technik nicht problemfrei. Wenn der weiße Pegel auf der Papieroberfläche während einer langen, schwarzen Periode B fällt, kann ein richtiges Weißpegelsignal nicht während der nachfolgenden, weißen Periode erhalten werden. Dieses Problem wird weiter unten in bezug auf die Fig. 9(a) und 9(b) beschrieben.
Wenn, wie es in Fig. 9(a) gezeigt ist, der weiße Pegel auf der Leseoberfläche um Δw1 während der langen, schwarzen Periode BL1 zunimmt, erhöht die Spitzenhalteschaltung 11 unmittelbar das Weißpegelsignal, das der Bildsignaländerung folgt, während der weißen Periode W, die der schwarzen Periode BL1 folgt. Im Gegensatz dazu kann, wenn, wie es in Fig. 9(b) gezeigt ist, der weiße Pegel auf der Leseoberfläche um Δw2 während der langen, schwarzen Periode BL2 abnimmt, die Spitzenhalteschaltung 11 nicht unmittelbar einer Änderung des abgenommenen Bildsignals während der weißen Periode W nach der schwarzen Periode BL2 folgen. Vielmehr folgt sie langsam der Änderung des abgenommenen Bildsignals mit einer Zeitkonstanten. Als ein Ergebnis wird während der weißen Periode W, die der schwarzen Periode BL2 folgt, ein Weißpegelsignal, das höher als der tatsächliche, weiße Pegel ist, ausgegeben, weil der Bildsignaleingang während der weißen Periode W nach der schwarzen Periode BL2 niederer als das Weißpegelsignal ist, das in der Spitzenhalteschaltung 11 zurückgehalten worden ist, und kann den Kondensator in der Spitzenhalteschaltung 11 nicht aktiv aufladen. Mit anderen Worten wartet die Schaltung unnötig bis zum Abschluß der Entladung des Kondensators mit einer Zeitkonstanten, damit sich das Weißpegelsignal ändert, nachdem sich das Bildsignal ändert. Sonst wird, wenn das Weißpegelsignal während der weißen Periode W unrichtig ist, das weiße Bild gestört.
Ein ähnliches Problem tritt auch auf, wenn sich der weiße Pegel des Bildes an dem Anfangspunkt und dem Endpunkt der Bildabtastperiode ändert. Wenn der weiße Pegel des Bildsignals an dem Anfangspunkt der Abtastperiode um Δw größer als der weiße Pegel an dem Endpunkt ist, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, kann das Weißpegelsignal, das während der schwarzen Periode TB aufrechterhalten worden ist, nicht unmittelbar der Bildsignaländerung bei dem Vorderabschnitt der weißen Periode nach der schwarzen Periode TB folgen. Als ein Ergebnis wird, wie in dem obigen Fall, das Bild in dem weißen Abschnitt gestört.
Demgemäß ist eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung, eine Erfassungsschaltung für den Weißpegel für einen optischen Bildleser zu schaffen, der ein Weißpegelsignal wiedergibt, das genau einer Änderung des weißen Pegels auf der Oberfläche folgt, und ein Weißpegelsignal erzeugt, das eine ausgezeichnete Verarbeitung des Bildsignals, das dem schwarzen Abschnitt entspricht, ermöglicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wird eine Erfassungsschaltung für den Weißpegel für einen optischen Bildleser verwendet, bei dem Licht, das von einer Leseoberfläche reflektiert wird, in ein elektrisches Bildsignal durch eine optoelektrische Wandlereinrichtung umgewandelt wird, und das Bild wird auf der Grundlage des sich ergebenden Bildsignals gelesen. Der Weißpegel wird als der Bildsignalpegel entsprechend einem Hintergrundabschnitt mit hohem Wert in dem Bild erfaßt. Die Erfassungsschaltung für den Weißpegel umfaßt eine Abtast/Halteeinrichtung zum Empfangen des Bildsignals von der optoelektrischen Wandlereinrichtung und dann zum Erzeugen eines Weißpegelausgangssignals. Die Arbeitsweise der Abtast/Halteeinrichtung wird in Reaktion auf ein äußeres Steuersignal zwischen einem Abtastmodus, bei dem die Abtast/Halteeinrichtung ein Signal nach einer Änderung des Bildsignals erzeugt, und einem Haltemodus umgeschaltet, bei dem die Abtast/Halteeinrichtung ein Signal bei einem festen Pegel erzeugt, der dem Bildsignalpegel des vorhergehenden Abtastmodus entspricht. Die Erfassungsschaltung umfaßt auch eine Steuereinrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals, das die Abtast/Halteeinrichtung in den Abtastmodus bringt, wenn das Ausgangssignal der optoelektrischen Wandlereinrichtung stark zunimmt, oder in den Haltemodus, wenn das Ausgangssignal der optoelektrischen Wandlereinrichtung stark abnimmt.
Wenn sich ein Punkt auf der Leseoberfläche von einem Bildabschnitt mit einem geringen Wert zu einem Hintergrundabschnitt mit einem hohen Wert verschiebt, nimmt das Ausgangssignal der optoelektrischen Wandlereinrichtung scharf zu. In Reaktion darauf wird die Abtast/Halteeinrichtung in einen Abtastmodus gebracht. In dem Abtastmodus erzeugt die Abtast/Halteeinrichtung ein Signal (beispielsweise ein Bildsignal per se) nach einer Änderung eines Bildsignals in der Form eines Weißpegelsignals. Demgemäß erzeugt sie ein genaues Weißpegelsignal, das dem Hintergrundbereich entspricht, wenn das Bildsignal entweder steigt oder fällt. Somit kann die Verarbeitung des Bildsignals des Hintergrundbereiches auf der Grundlage des Weißpegelsignals genau ausgeführt werden.
Wenn sich ein Punkt von einem Hintergrundpunkt mit hohem Wert zu einem Bildpunkt mit geringem Wert verschiebt, nimmt das Ausgangssignal der optoelektrischen Wandlereinrichtung scharf ab. In Reaktion darauf wird die Abtast/Halteeinrichtung in einen Haltemodus gebracht. In dem Haltemodus bleibt das gehaltene Weißpegelsignal mit seinem Pegel über die gesamte Periode des Haltemodus unverändert. Deshalb bleibt, selbst wenn der Bildbereich mit niederem Wert andauert, das Weißpegelsignal unverändert. Das Signal, das dem Bildbereich mit niederem Wert entspricht, kann verarbeitet werden, wobei es frei von einer Bildstörung bleibt.
Die Abtast/Halteeinrichtung kann genau einer kontinuierlichen Änderung des Bildsignals folgen, folgt aber nicht einer diskontinuierlichen oder äußerst scharfen Änderung des Bildsignals, die durch die Differenzierschaltung erfaßt wird. Deshalb ändert sich in Abhängigkeit von der scharfen Zunahme oder der scharfen Abnahme des Bildsignals der Weißpegel mit dem Bildsignal. Somit ist, wenn kein Bildsignal vorhanden ist und das Bildsignal eintrifft und zuerst ansteigt, der Weißpegel während eines Augenblicks falsch, folgt aber dem Bildsignalpegel bei dem Abtastmodus während eines Abtastvorgangs, und sobald der Weißpegel korrigiert worden ist, folgt er genau der Änderung des Bildsignalpegels. Deshalb ist der momentane, falsche Weißpegelzustand bei der praktischen Verwendung vernachlässigbar.
In einer Erfassungsschaltung für den Weißpegel einer anderen Ausführungsform enthält die Steuereinrichtung eine Differenziereinrichtung zum Erfassen einer Ableitung eines Ausgangssignals einer optoelektrischen Wandlereinrichtung, eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignals der Differenziereinrichtung mit einem positiven, ersten Schwellenpegel bzw. einem negativen, zweiten Schwellenpegel. Die Vergleichseinrichtung erzeugt ein Setzsignal, wenn das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung den ersten Schwellenpegel überschreitet, und ein Rücksetzsignal, wenn das Ausgangssignal der Differenziereinrichtung unter den zweiten Schwellenpegel fällt. Die Steuereinrichtung umfaßt auch eine Halteeinrichtung, um die Abtast/Halteeinrichtung in den Abtastmodus in Reaktion auf das Setzsignal von der Vergleichseinrichtung zu bringen, und um die Abtast/Halteeinrichtung in den Haltemodus in Reaktion auf das Rücksetzsignal von der Vergleichseinrichtung zu bringen.
Deshalb kann die Differenziereinrichtung eine scharfe Zunahme oder eine scharfe Abnahme des Bildsignals erfassen. Die Vergleichseinrichtung vergleicht eine Ableitung des Bildsignalausgangs von der Differenziereinrichtung mit dem ersten oder dem zweiten Schwellenpegel. Die Zunahme oder Abnahme des Bildsignals wird während des Vergleichsvorgangs bestimmt. Der erste Schwellenpegel hat einen positiven Wert. Die Ableitung zeigt die steile Zunahme des Bildsignals an, wenn sie den ersten Schwellenpegel überschreitet. Nach der Zunahme des Bildsignals ist der zu lesende Punkt in dem Hintergrundbereich des hohen Wertes vorhanden. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Vergleichseinrichtung ein Setzsignal. In Reaktion auf das Setzsignal gibt die Halteeinrichtung ein Steuersignal aus und hält es, wobei die Abtast/Halteeinrichtung in einen Abtastmodus gebracht wird, der dann ein Weißpegelsignal erzeugt, das dem Bildsignal für den Hintergrundbereich des hohen Wertes folgt.
Der zweite Schwellenpegel nimmt einen negativen Wert an. Die von der Differenziereinrichtung erfaßte Ableitung zeigt, wenn sie unterhalb des zweiten Schwellenpegels fällt, die steile Abnahme des Bildsignals an. Der Bildsignalabnahme nachfolgend ist der zu lesende Punkt in dem Bildbereich des niederen Wertes vorhanden. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Vergleichseinrichtung ein Rücksetzsignal, und die Halteeinrichtung gibt ein Steuersignal aus und hält es, wobei die Abtast/Halteeinrichtung in einen Haltemodus für den Bildbereich mit niederem Wert gebracht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, daß die zusätzliche Einrichtung einer Erfassungsschaltung für den Weiß pegel eines optischen Bildlesers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das die detaillierte Anordnung der Erfassungsschaltung für den Weißpegel zeigt.
Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm, das zum Erläutern der Arbeitsweise der Erfassungsschaltung für den Weißpegel zweckmäßig ist.
Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm, das die grundsätzliche Konstruktion einer herkömmlichen Erfassungsschaltung für den Weißpegel zeigt.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Wellenform zeigt, die zum Erläutern der Arbeitsweise der derart ausgestalteten Erfassungsschaltung für den Weißpegel nützlich ist.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das eine Wellenform zum Erläutern des Problems bei der Erfassungsschaltung des Weißpegels bei dem Stand der Technik zeigt.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das den Stand der Technik zeigt.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das eine Gruppe von Wellenformen zeigt, die zum Erläutern der Arbeitsweise der Schaltung nach dem Stand der Technik zweckmäßig sind.
Fig. 9 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern eines Problems bei dem Stand der Technik.
Fig. 10 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern eines anderen Problems bei dem Stand der Technik.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die grundsätzliche Ausgestaltung einer Erfassungsschaltung für den Weißpegel für einen optischen Bildleser gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Erfassungsschaltung für den Weißpegel wird für einen optischen Bildleser, wie einen Strichcodeleser oder einen optischen Zeichenleser verwendet. Optische Bildleser wiederum werden zum Lesen von Bildern auf weißen Papieroberflächen verwendet, auf denen schwarze Strichcode und Zeichen gebildet sind. Die Erfassungsschaltung für den Weißpegel erfaßt das Bildsignal, das dem weißen Bereich der Oberfläche als Hintergrund entspricht und liest es in der Form eines Weißpegels. Das Bildsignal wird erhalten, wenn die Papieroberfläche mit Licht beleuchtet wird und das reflektierte Licht in ein elektrisches Signal durch ein optisches Wandlerelement umgewandelt wird, von dem ein Beispiel einen Bildsensor und Fotodioden umfaßt.
Ein Bildsignal, das von dem optoelektrischen Wandlerelement abgeleitet worden ist, wird an die Abtast/Halteschaltung 31 gelegt. Unter der Steuerung eines Steuersignals auf der Leitung 32 ist die Abtast/Halteeinrichtung mit beiden von zwei Modi betreibbar: Ein Abtastmodus, bei dem sie ein Signal erzeugt, das einer Bildsignaländerung folgt, oder einem Haltemodus, bei dem sie den Signalpegel von dem vorhergehenden Abtastmodus hält, das heißt beibehält. Das Ausgangsbildsignal von der Abtast/Halteschaltung 31 wird als ein Weißpegelsignal verwendet. Die binäre Verarbeitung des Bildsignals und die Unterscheidungsverarbeitung bei Zeichen und Strichcoden werden auf der Grundlage des Weißpegelsignals durchgeführt.
Das Bildsignal von dem optoelektrischen Wandlerelement wird auch an die Differenzierschaltung 33 gelegt, um die Ableitung oder den Differentialkoeffizienten des Bildsignals zu bestimmen. Die Differenzierschaltung 33 erzeugt ein positives Signal, wenn sie die Vorderflanke des Bildsignals erhält, und ein negatives Signal, wenn sie die Rückflanke erhält. Die Amplitude des Ausgangssignals der Differenzierschaltung hängt von der Änderungsgeschwindigkeit des Bildsignals ab.
Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 33 wird an die Vergleichsschaltung 34 gelegt, wo es mit einem positiven, ersten Schwellenpegel TH1 bzw. einem negativen, zweiten Schwellenpegel TH2 (TH1 > 0 > TH) verglichen wird. Wenn das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 33 höher als die erste Schwelle TH1 ist, erzeugt die Vergleichsschaltung 34 ein Setzsignal S. Wenn es niederer als der zweite Schwellenpegel TH2 ist, erzeugt die Schaltung ein Rücksetzsignal R.
Das Setzsignal S und Rücksetzsignal R, die von der Vergleichsschaltung 34 ausgegeben werden, werden an ein RS (Setzen/Rücksetzen) Flip-Flop 35 angelegt. Das Flip-Flop 35 wird durch das Setzsignal S von der Vergleichsschaltung 34 gesetzt und überträgt ein Signal mit logischer "1" auf der Leitung 32. Das Flip-Flop wird durch das Rücksetzsignal R zurückgesetzt und überträgt ein Signal mit logischer"0" auf der Leitung 32.
Das Signal von dem Flip-Flop 35 wird als ein Steuersignal an die Abtast/Halteschaltung 31 gelegt. Wenn das Signal mit logischer "1" auf der Leitung 32 abgeleitet wird, wird die Abtast/Halteschaltung 31 in den Abtastmodus gebracht. Wenn das Signal mit logischer "0" auf der Leitung 32 abgeleitet wird, wird die Abtast/Halteschaltung 31 in den Haltemodus gebracht. Die Differenzierschaltung 33, die Vergleichsschaltung 34 und das Flip-Flop 35 bilden eine Steuereinrichtung für die Erfassungsschaltung.
Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine detaillierte Ausgestaltung der Erfassungsschaltung für den Weißpegel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Abtast/Halteschaltung 31 ist aus einem Eingangspuffer 41, einem Analog-Schalter 32 zum Umschalten eines Bildsignals, das durch den Eingangspuffer 41 angelegt wird, einem Kondensator 34 zum Halten des durch den Analog-Schalter 42 angelegten Signals und einem Ausgangspuffer 44 gebildet. Ein Potential, das an dem Anschluß des Kondensators 43 auftritt, der mit dem Analog-Schalter 42 verbunden ist, wird als ein Weißpegelsignal durch den Ausgangspuffer 44 abgeleitet. Das Steuersignal von der Leitung 32 ist mit dem Tor des Analogschalters 42 verbunden. Durch den Schaltervorgang des Analogschalters 42 kann die Arbeitsweise der Abtast/ Halteschaltung 31 von dem Abtastmodus auf den Haltemodus oder umgekehrt geschaltet werden.
Wenn der Analogschalter 42 leitend ist, entspricht das Signal, das von dem Ausgangspuffer 44 abgeleitet wird, unmittelbar dem Bildsignal, und demgemäß wird der Abtastmodus eingestellt. Wenn der Analogschalter 42 nichtleitend ist, wird das Signal, das durch den Analogschalter 42 angelegt wird, in dem Kondensator 43 gehalten, unmittelbar bevor der Schalter abgeschaltet wird, und der Haltemodus wird eingestellt.
Die Differenzierschaltung 33 besteht aus dem Kondensator 45 und dem Widerstand 46. Wenn die Ausgangsimpedanz der Vorstufe der Differenzierschaltung 33 hoch ist, wird vorzugsweise ein Eingangspuffer an dem Eingang der Differenzierschaltung vorgesehen.
Die Vergleichsschaltung 34 enthält Vergleichseinrichtungen 51 und 52. Die umkehrende Eingangsklemme der Vergleichseinrichtung 51 erhält den ersten Schwellenpegel TH1, und die nichtumkehrende Eingangsklemme davon erhält ein Ausgangssignal der Differenzierschaltung 33. Ein Signal mit hohem Pegel, das von der Vergleichseinrichtung 51 ausgegeben wird, dient als das Setzsignal. Die Vergleichseinrichtung 52 erhält das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 33 an der umkehrenden Eingangsklemme und den zweiten Schwellenpegel TH2 an der nichtumkehrenden Eingangsklemme. Das Signal mit hohem Pegel, das von der Vergleichseinrichtung 52 ausgegeben wird, dient als das Rücksetzsignal R. Das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 51 wird an die Setzeingangsklemme 35s des Flip-Flop 35 gelegt. Das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 52 wird auf die Rücksetzeingangsklemme 35r des Flip-Flop 35 angewendet. Wenn der Flip-Flop 35 mit zwei NICHTUND-Toren konstruiert wird, wie es der Fall sein kann, muß der Eingang des Flip-Flop das negative logische Signal "0" sein.
Die Fig. 3(a) bis 3(g) sind Zeitdiagramme, die zum Erläutern der Arbeitsweise der derart ausgestalteten Erfassungsschaltung für den Weißpegel nützlich sind. Fig. 3(a) zeigt eine Signalwellenform des Bildausgangssignals eines optoelektrischen Wandlerelements. Fig. 3(b) zeigt eine Wellenform eines Ausgangssignals der Differenzierschaltung 33. Die Fig. 3(c) zeigt eine Wellenform eines Setzsignals S, das von der Vergleichsschaltung 34 ausgegeben wird. Die Fig. 3(d) zeigt eine Wellenform eines Rücksetzsignals R, das von der Vergleichsschaltung 34 ausgegeben wird. Die Fig. 3(e) zeigt eine Wellenform eines Signals, das von dem Flip-Flop 35 abgeleitet und auf die Leitung 32 angewendet wird. Die Fig. 3(f) zeigt eine Änderung bei dem Zustand der Abtast/Halteschaltung 31. Die Fig. 3(g) zeigt eine Wellenform eines Signalausgangs des Weißpegels von der Abtast/Halteschaltung 31.
Während der weißen Perioden W1 und W2, die den weißen Bereichen entsprechen, die als der Hintergrund eines Bildes dienen, ist das Bildsignal relativ groß. Während der schwarzen Periode W, die dem schwarzen Bereich der Oberfläche entspricht, ist das Bildsignal relativ niedrig, und während der freien Periode TW einer Abtastperiode nimmt das Bildsignal den minimalen Wert an. "Eine Abtastperiode" bedeutet eine Periode, die für das elektrische Abtasten einer Zeile oder Reihe von Elementen genommen wird, so als wenn ein Bild unter Verwendung eines 2-dimensionalen Bildsensors gelesen wird. Wenn ein Bild mit einem Laserstrahl abgetastet und das von der Oberfläche reflektierte Licht von einer Fotodiode erfaßt wird, bezieht sich "eine Abtastperiode" auf eine Periode, die von dem Laserstrahl genommen wird, ein Bild abzutasten.
Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 33, das das abgeleitete Bildsignal ist, nimmt einen großen Wert, wie es durch b1 angegeben ist, in Verbindung mit einer steilen Zunahme bei dem Bildsignal an, wenn sich der Punkt, der gelesen werden soll, von der freien Periode TB zu der weißen Periode W1 bewegt wird. Wenn der große Wert den ersten Schwellenpegel TH1 in der Vergleichsschaltung 34 überschreitet, gibt die Vergleichseinrichtung 51 einen hohen Logikpegel (Setzsignal S) aus. Mit dem Signal mit hohem Pegel wird der Flip-Flop 35 gesetzt, so daß ein Signal mit logischer "1" auf die Leitung 32 übertragen wird. In der Abtast/Halteschaltung 31 wird der Analogschalter 42 leitend, um die Abtast/Halteschaltung 31 in den Abtastmodus zu bringen. Wie es durch b2 in Fig. 3(g) angegeben ist, zeigt das Weißpegelsignal eine Änderung, die dem Bildsignal ähnelt. In dem Abtastmodus folgt das Weißpegelsignal der Änderung des Bildsignals ohne irgendwelche Verzögerung.
Bei dem Übergang von der weißen Periode W1 zu der schwarzen Periode B und von der weißen Periode W2 zu der freien Periode TB nimmt das Bildsignal scharf ab, wie es durch b3 und durch b4 in Fig. 3(a) angezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt hat das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 33 einen großen Wert und eine negative Polarität. Die Werte des Ausgangssignals, die als b5 und b6 in Fig. 3(b) bezeichnet sind, gehen über den zweiten Schwellenpegel TH2 hinaus. Als ein Ergebnis wird der Flip-Flop 35 zurückgesetzt, so daß ein Signal mit logischer "0" auf die Leitung 32 übertragen wird. Das Signal mit logischer "0" schaltet wiederum den Analogschalter 42 in der Abtast/Halteschaltung 31 um, um zu verhindern, daß das Bildsignal eingegeben wird. Infolgedessen wird das Weißpegelsignal auf dem Signalpegel gehalten, der in dem Kondensator 34 zurückgehalten wird, das heißt dem Signalpegel (als b7 in Fig. 3(g) bezeichnet) an dem Ende der vorhergehenden weißen Periode W1. Somit wird die Bildsignalverarbeitung während der schwarzen Periode B genau auf der Grundlage des geeigneten Weißpegelsignals durchgeführt. Selbst wenn die schwarze Periode B lang ist, bleibt das Weißpegelsignal unverändert, und daher gibt es keine Störung bei dem schwarzen Bereich des Bildes.
Als nächstes wird der Vorgang beschrieben, wenn sich der Lesepunkt von der schwarzen Periode B zu der weißen Periode W2 bewegt. Bei dem Übergang ist die scharfe Zunahme bei dem Bildsignal durch b8 in Fig. 3(a) angegeben. Wenn das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 33 den ersten Schwellenpegel TH1 überschreitet, wird ein Setzsignal S von der Vergleichsschaltung 34 abgeleitet, wodurch die Abtast/Halteschaltung 31 in den Abtastmodus gebracht wird. Wenn das Bildsignal höher als das Potential ist, das in dem Kondensator 43 gehalten wird, wird der Kondensator 43 schnell geladen. Wenn aber das Bildsignal niederer als der Kondensator 43 ist, wird der Kondensator 43 schnell entladen. Die Fig. 3(a) bis 3(g) zeigen einen Fall, wo das Bildsignal während der weißen Periode W2, die der schwarzen Periode B folgt, kleiner als das Bildsignal an dem Ende der weißen Periode W1 ist, die der schwarzen Periode B vorausgeht. In einem solchen Fall folgt das Weißpegelsignal schnell dem Wert, der dem Bildsignal entspricht, wie es durch b9 in Fig. 3(g) angegeben ist.
Die Arbeitweise wird ähnlich beim Übergang von der schwarzen Periode TB zu der weißen Periode W1 durchgeführt. Selbst wenn der Weißpegel im Anfangsbereich des Abtastbereiches von seinem Endbereich unterschiedlich ist, kann ein ausgezeichnetes Weißpegelsignal in den jeweiligen Teilen erzeugt werden.
Wie es oben beschrieben worden ist, kann bei der vorliegenden Erfindung ein Weißpegelsignal, das dem weißen Bereich entspricht, der dem schwarzen Bereich vorausgeht, für den schwarzen Bildbereich erzeugt werden. Demgemäß kann das Bildsignal, das dem schwarzen Bereich entspricht, gut verarbeitet werden. Selbst wenn der Weißpegel des weißen Bereiches, der dem schwarzen Bereich folgt, niederer als der weiße Pegel des weißen Bereiches ist, der vor dem schwarzen Bereich gelesen worden ist, kann die Erfassungsschaltung für den Weißpegel ein Weißpegelsignal erzeugen, das einem solchen niederen Weißpegel genau folgt. Deshalb kann das Bildsignal, das dem weißen Bereich entspricht, auch gut verarbeitet werden.
Auf diese Weise können die Bildsignale von dem weißen Bereich und dem schwarzen Bereich in einer zufriedenstellenden Weise verarbeitet werden, wodurch die Leistung beim Lesen von Zeichen, Strichcoden, Symbolen und anderen Bildern verbessert wird.
Es sollte verstanden werden, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt ist, sondern daß sie auf verschiedene Weise innerhalb des Bereiches der beigefügten Ansprüche abgeändert, geändert und verändert werden kann.

Claims

1. Eine Erfassungsschaltung für den Weißpegel für einen optischen Bildleser von der Art, bei dem von einer Leseoberfläche reflektiertes Licht in ein elektrisches Bildsignal durch eine optoelektrische Wandlereinrichtung umgewandelt wird und das genannte gelesene Bild auf der Grundlage des genannten Bildsignals gelesen wird, wobei die Erfassungsschaltung für den Weißpegel arbeitet, einen Weißpegel als den Bildsignalpegel zu erfassen, der einem Hintergrundbereich mit hohem Wert in dem genannten, gelesenen Bild entspricht, wobei die genannte Erfassungsschaltung für den Weißpegel umfaßt:

eine Abtast/Halteeinrichtung, die das genannte Bildsignal von der genannten optoelektrischen Wandlereinrichtung empfängt und ein Ausgangssignal in einer Weißpegelsignalform erzeugt, wobei die genannte Abtast/Halteeinrichtung entweder in einem Abtastmodus, bei dem die Abtast/Halteeinrichtung ein Signal erzeugt, das einer Änderung des genannten Bildsignals folgt, oder einem Haltemodus arbeitet, bei dem die genannte Abtast/Halteeinrichtung ein Signal erzeugt, das auf den Pegel des genannten Bildsignals festgelegt ist, das während eines vorhergehenden Abtastmodusvorgangs eingegeben worden ist, wobei die Arbeitsweise der genannten Abtast/Halteeinrichtung von einem Steuersignal abhängt; und

eine Steuereinrichtung zum Erzeugen des genannten Steuersignals, das die genannte Abtast/Halteeinrichtung in den Abtastmodus bringt, wenn das Ausgangssignal der genannten optoelektrischen Wandlereinrichtung scharf zunimmt, und die genannte Abtast/Halteeinrichtung in den Haltemodus bringt, wenn das Ausgangssignal der genannten optoelektrischen Wandlereinrichtung scharf abnimmt.

2. Die Erfassungsschaltung für den Weißpegel für einen optischen Bildleser gemäß Anspruch 1, in der die genannte Abtast/Halteschaltung umfaßt:

einen Eingangspuffer zum Empfangen des Bildsignals von der genannten optoelektrischen Wandlereinrichtung;

eine analoge Schaltereinrichtung zum Schalten des genannten Bildsignals, das durch den genannten Eingangspuffer angewendet wird;

einen Kondensator zum Halten des genannten Bildsignals, das durch den genannten analogen Schalter angelegt wird; und

einen Ausgangspuffer zum Erzeugen des genannten Ausgangssignals in der Weißpegelsignalform.

3. Die Erfassungsschaltung für den Weißpegel für einen optischen Bildleser gemäß Anspruch 1, in der die genannte Steuereinrichtung umfaßt:

eine Differenziereinrichtung zum Bestimmen einer Ableitung eines Ausgangssignals der genannten optoelektrischen Wandlereinrichtung;

eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignals der genannten Differenziereinrichtung mit einem positiven, ersten Schwellenpegel bzw. einem negativen, zweiten Schwellenpegel, wobei die genannte Vergleichseinrichtung ein Setzsignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal der genannten Differenziereinrichtung den genannten ersten Schwellenpegel überschreitet, und die genannte Vergleichseinrichtung ein Rücksetzsignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal der genannten Differenziereinrichtung unterhalb des genannten zweiten Schwellenpegels fällt; und

eine Halteeinrichtung zum Ausgeben und Halten eines Steuersignals, das die genannte Abtast/Halteeinrichtung in einen Abtastmodus in Reaktion auf das genannte Setzsignal von der genannten Vergleichseinrichtung bringt, und zum Ausgeben und Halten eines anderen Steuersignals, das die genannte Abtast/Halteeinrichtung in einen Haltemodus in Reaktion auf das genannte Rücksetzsignal von der genannten Vergleichseinrichtung bringt.

4. Die Steuereinrichtung des Anspruches 3, in der die genannte Differenziereinrichtung einen Kondensator und einen Widerstand umfaßt.

5. Die Steuereinrichtung des Anspruchs 3, in der die genannte Vergleichseinrichtung eine Vergleichsschaltung ist, die umfaßt:

eine erste Vergleichseinrichtung zum Empfangen des genannten positiven, ersten Schwellenpegels an ihrer umkehrenden Eingangsklemme und des genannten Ausgangssignals der genannten Differenzierschaltung an ihrer nichtumkehrenden Eingangsquelle, wobei die genannte erste Vergleichseinrichtung das genannte Setzsignal- Ausgangssignal für die genannte Vergleichseinrichtung erzeugt, wenn das Ausgangssignal der genannten Differenziereinrichtung den genannten positiven, ersten Schwellenpegel überschreitet; und

eine zweite Vergleichseinrichtung zum Empfangen des genannten zweiten, negativen Schwellenpegels an ihrer nichtumkehrenden Eingangsklemme und des genannten Ausgangssignals der genannten Differenzierschaltung an ihrer umkehrenden Eingangsklemme, wobei die genannte zweite Vergleichseinrichtung das genannte Rücksetzsignal-Ausgangssignal für die genannte Vergleichseinrichtung erzeugt, wenn das Ausgangssignal der genannten Differenziereinrichtung unterhalb des genannten zweiten Schwellenpegels fällt.