DE1774807A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren von Mustern bzw. flaechigen Zeichen,wie z.B. Buchstaben,Ziffern od.dgl. - Google Patents

Description

Patentanwalt 2 Hamburg 1

DIPL.-ING. O.R. KRETZSGHMiR ' ■ '■ . ' ^Beim Strohhause

1774RÜ7 National Research Development ι / /tou/

Corporation

London/ Großbritannien

Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren von Mustern bzw, flächigen Zeichen,wie z.B. Buchstaben,Ziffern oder dergleichen» Λ

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren von Mustern bzw. flächigen Zeichen, wie Z₀B,"Buchstaben,Ziffern od, dgl., insbesondere ein optisches übertragungsverfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens,

Es sind verschiedenartigste optische übertragungsverfahren, zürn Identifizieren bzw«, Erkennen von Zeichen bekannt. In den meisten Fällen ist es erforderlich, mit kohärentem Licht zu arbeiten, v/o bei es im allgemeinen notwendig ist, das zu identifizierende Zeichen--in-transparenter .Form bei hoher optischer Qualität vorliegen zu haben« Vorzugsweise wird gefordert,daß das Zeichen transparent und der Hintergrund lichtundurchlässig ist.Diese Anforderungen sind in einer ganzen Reihe praktischer MlIe nachteilig, vor allem, wenn es sich um das Lesen von in üblicher Weise gedrucktem oder geschriebenem Text handelt, beispielsweise von schreibmaschinegeschriebenem oder gedrucktem Text sowie die üblichen Ausgabestreifen von Rechen- oder "_\

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anderen Büromaschinen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein-Verfahren zum Identifizieren von Mustern bzw. flächigen Zeichen zu schaffen, bei dem kein, ; kohärentes Licht benötigt wird und bei dem weiterhin das zu ; identifizierende Muster bzw. fläiaftige ^eichen, nicht in transparenter J?orm vorzuliegen .braucht; außerdem soll eine Vor richtung zur Durchführung ,dieses Verfahrens:geschaffen.werden.

Biese Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß durch die folgenden Verfahrenssehritte .gekennzeichnet , ist:^: Abbildung des Musters bzw. Zeichens mit ,inkohärentem: Licht,' freibeweglichen Elektronen oder anderen geladenen i'eilchen in Schattenrissen wenigstens·, eines 4astea?s aus. für d^e■·■■■, abbildenden- Strahlen undurchlässigen Linien mit.durchlässigen Zwischenräumen zwischen den Linien auf' eine. Mehrzahl- von entsprechend ■·-. angeordneten PhotoyElektrone'n-,oder sonstigen für die abbildenden Strahlenempfindlichen Detektoren zur_:J&\zeu*-. ._; ™ gung einer Mehrzahl elektrischer Sign&le.i· die entsprechende. -; verschiedene Courier - Goeffizienten einer oder mehrerer räumlicher Pre^uenzkomponenten des:^:,Must^s·;l>^zwv Zeichens darstellen, sowie Vergleich; der Mehrzahl-der: Signale^ i|i-- β|η,β.^;_:;£·_; Logikachalt einrichtung- zum .iJrzeugeh eines die, ^den-titäir «^ag^r:-; abgebildeten Musters bzw, Zeichens "anzeigeiiSen.-.laiBgaiigss-ig.-r. .-u::

Eine" Vorrichtung ^gemäß^;-der ^;Erf±rtdling

Mustern bzw. Zeichen zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch

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eine Einrichtung zum Abbilden des Musters bzw. Zeichens mit inkohärentem Licht, freibeweglichen Elektronen oder anderen geladenen Teilchen, ein Easter von für die abbildenden Strahlenundurchlässigen Linien und durchlässigen Zwischenräumen zwischen den Linien, eine Einrichtung zum Projizieren der Abbildung des Musters auf die eine Seite des Hasters, eine Mehrzahl von Photo-, Elektronen- oder sonstigen für die abbildenden Strahlenempfindlichen Detektoren, die bezüglich des Rasters so angeordnet sind, daß sie mit durch die Zwischenräume des g Rasters hindurchtretendem Licht, Elektronen oder anderen geladenen Teilchen beaufschlagt werden, wobei die Anordnung der Detektoren weiterhin so gewählt ist, daß die Ausgangssignale der Detektoren entsprechende unterschiedliche Fourier - Koeffizienten einer oder mehrerer räumlichen Frequenzkomponenten des Musters bzw. "eichens darstellen, sowie durch eine mit den Ausgängen der Detektoren verbundene Logiksclialteinrichtung, welche die Ausgangssignale der Detektoren aufnimmt und vergleicht und hierbei ein die Identität des abgebildeten Musters bzw. Zeichens anzeigendes Ausgangssignal erzeugt· "

Bei einem derartigen Verfahren bzw.in einer derartigen Torrichtung wirft die von der Abbildung bzw, dem Muster ausgehende Licht- "bzw. Teilchenstrahlung geladener Teilchen normalerweise einen unscharfen Schatten des Rasters auf einen Schirm, der in der Ebene einer oder mehrerer der Detektoren angeordnet ist· Wenn jedoch eine yorbestimmte räumliche ixequenzkomponente des Musters bzw» Zeichens mit einem Raster

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von bestimmten Abmessungen der Zwischenräume zwischen den Linien bei einem bestimmten Abstand zwischen dem Easter und dem Schirm zusammenwirkt, kommt es zu einem scharfen Schattenbild und damit zu einem vergrößerten Ausgangssignal am je- weiligen Detektor. Wenn, wie es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders zu bevorzugen ist, eine relative Abtastbewegung zwischen der Abbildung des Musters bzw. Zeichens und dem Raster und/oder den für die abbildenden Strahlenempfindlichen Detektoren stattfindet, dann erhät man ein sich veränderndes oder ein Wechselstromausgangssignal an jedem der Detektoren, wobei die Spitzenamplituden zu verschiedenen Augenblikken während eines jeden Abtastzyklus erscheinen.

Um Signale zu erhalten, die sich auf eine Anzahl von verschiedenen räumlichen Frequenzen beziehen, kann eine entsprechende Anzahl von Rastern und Detektoren vorgesehen werden, wobei geeignete Haster und/oder geeignete Abstände zwischen dem jeweiligen Easter und dem Detektor eingestellt werden. Diese räumlichen Frequenzen können so ausgewählt sein, daß sie in den verschiedensten Richtungen verlaufen, die durch die Ausrichtung der Linien des -^asters relativ zur Abbildung des Musters bzw. Zeichens bestimmt sind.

Besonders vorteilhaft ist es, eine kreisföraige Abtastbewegung anzuwenden. Bei Verwendung von Lichtstrahlen kann dies duroh mechanische Vorrichtungen,wie z.B. durch einen rotierenden Spiegel oder Prisma erreicht werden, aber es lassen sich auch andere Abtastbewegungen bzw, -wege oder -muster anwenden,

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Anstelle einer mechanischen Abtastvorrichtung kann auch vorzugsweise eine elektro-optische Einrichtung "benutzt werden , wie Z₉B₀ Bildwandlerröhren oder BildverstärkerÖhren, insbesondere um die Schnelligkeit des Abtast-Zyklus und damit die Identifizierungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger in den Mg. 1 bis 17 der "eichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläuterte Diese Ausführungsbeispiele beziehen " sich vor allem auf die Anwendung der Erfindung zum Identifizieren von gedruckten Zahlen aus dem Dezimalbereich von 0 bis 9. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sondern läßt sich vielmehr unter den gegebenen lichtlinien im Rahmen des Gegenstandes der Erfindung sowie des allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise mit Erfolg verwirklichen. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer einfachen erfindungsgemäßen Yorrichtung, mit der das Verfahren nach der Erfindung durchführbar ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die in vereinfachter Weise das Grundprinzip der Schattenbildung und des kritischen Abstandes zwischen der Muster- bzw. Zeichenabbildung, dem Kaster und der JOurier-Transformationsebene veranschaulicht j

BAD

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Fig. 3 eine schematische vertikale Querschnittsansicht der in Fig. 2 dargestellten Elemente;

Figo 4 eine Ansicht einer von verschiedenen Rasterformen , vereinfacht und zum praktischen Gebrauch in der in Fig. 1 dargestellten Anordnung geeignet;

Fig. 5 eine andere, allgemeinere Rasterform, mit der eine erheblich größere Anzahl von Fourier-Eoeffizienten erreicht wird;

Figo 6 ein Schaltbild, im wesentlichen als Blockschaltbild dargestellt, zur Erläuterung der mit den Detektoren verbundenen Signalverarbeitungsvorrichtungen;

Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild, das ein Ausführungsbeispiel der Logikschalteinrichtung verdeutlicht, die eine Anzahl von Identifizierungs-Ausgangssignalen von drei Detektoren erzeugt und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Phasen-Referenzsignals relativ zum Ausgang eines Detektors gemäß den Fig_o1 bis 6 aufweist;

Fig. 8 und 9 genauere Schaltbilder besonders bevorzugter Komponenten des in Fig. 6 dargestellten Blockschaltbildes;

Fig. 10 eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines modifizierten optischen Systems;

Fig. 11,ein anderes besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Torrichtung mit einer Bildröhre mit

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BADORiGiNAi.

Elektronenoptik zum Drehen des Muster- bzw. Zeichenbildes mit hoher Geschwindigkeit;

Fig. 12 eine weitere Anordnung zur Anwendung hoher Abtastgeschwindigkeit en mit einer Bildröhre mit Elektronenoptik in Verbindung mit einer Photo-Detektoranordnung;

Pig. 13 eine Anordnung gemäß Pig. 12, die jedoch in soweit abgewandelt ist, als hierin Elektronen-Detektoren verwendet M werden;

Pig. 14 und 15 teilweise schematische Blockschaltbilder zur Erläuterung verschiedener Abwandlungen der beispielsweise in den Pig. 6 und 7 dargestellten Logikschaltkreise;

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer anderen, für die Erzeugung eines Phasen-Referenzsignals geeigneten Anordnung und

Pig« 17 eine schematische Ansicht eines weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, mit dem es möglich ist, die Abtastbewegung ohne Relativbewegung zwischen verschiedenen teilen des Systems zu simulieren.

In der Pig· 1 sind die wesentlichsten Teile einer einfachen, mit inkohärentem Licht arbeitenden erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. DaB Muster, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung identifiziert werden soll und das im vorliegenden Fall aus einem Zeichen, beispielsweise einer Dezimalzahl des

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Zahlenbereiches von O bis 9 besteht, wird in Form eines reellen Bildes 10 auf eindP lichtdurchlässigen Schirm 11 oder dgl, erzeugt. Das ortsfeste Linsensystem 12 entwirft ein im Unendlichen liegendes virtuelles Bild des ^eichene* Dieses-Linsensystem 12 ist so angeordnet, daß dessen Brennebene mit der Ebene des Schirmes 11 übereinstimmt. Das von dem Linsensystem 12 ausgehende, das virtuelle Bild des Zeichens entwerfende Strahlenbündel inkohärenten Lichts wird durch einen £ vorzugsweise kreisförmigen, ebenen Spiegel 13 auf die eine Seite eines -"-asters 14 reflektiert. Das Kaster 14 besteht aus in vorbestimmter Weise angeordneten lichtundurdhlässigen Linien, die durch transparente Zwischenräume getrennt sind« Durch diese transparenten Zwischenräume gelangt ein Teil des Lichtstrahlenbündels auf einen ersten Photodetektor 15·

Der Spiegel 13 ist auf der Welle eines geeigneten, beispielsweise elektrischen Motors 16 befestigt, und zwar so, daß die Achse der Welle nicht genau senkrecht zur Spiegelebene ver-™ läuft, sondern unter einem geringen Winkel von wenigen Graden:, gegen diese senkrechte Lage geneigt ist, wodutsch %as Bild des Zeichens um einen kreisförmigen Abtastweg auf dem Raster H gedreht wird, so daß dem im Spiegel erkennbaren virtuellen Bild des Zeichens eine Schwankung bzw, Vibration aufgeprägt wird.

Anhand der Pig. 2 und 3 läßt sich erkennen, auf welche Weise ein scharfer Schatten des Rasters G- in einer Ebene FP ereeugt wird, die in einem kritischen Abstand von dem Raster angeordnet

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Q _

ist* Dieser Schatten entsteht durch das Zusammenwirken des inkohärenten lichts, welches von den horizontalen Stegen LH des Buchstabens E ausgeht bzw. diesen entspricht, und durch die ebenfalls horizontal verlaufenden transparenten Zwischenräume S des Hasters hindurchgeht. Bei einem vorgegebenen- Abstand zwischen der von dem auftreffenden licht erzeugten Abbildung IR und dem Raster G sowie zwischen dem Raster G und der Ebene FP ergibt sich dann ein scharfer Schattenriß, wenn sich das Objekt der Abbildung räumlich unter einer vor- : g bestimmten Frequenz bewegt bzw. mit einer derartigen !Frequenz beaufschlagt ist. Wie sich ohne weiteres aus den Fig. 2 und erkennen läßt, können die betreffenden Frequenzen durch Verändern des Schattenabstandes oder durch Abwandlung der Abstandsabmessungen des Hasters verändert werden, während die Orientierung der zu untersuchenden Teile durch Veränderung des Easterwinkels variiert werden kann*

Der in Fig. 1 dargestellte Photodetektor 15 ist in einer Ebene angeordnet, die auf der dem auftreffenden lichtstrahl " abgewandten Seite des Rasters 14 liegt, so daß bei der zur Identifizierung ausgewählten räumlichen Frequenz ein höchstmöglicher Kontrast im Schatten erreicht wird, während das Raster 14 innerhalb seiner iJbene drehbar ausgebildet ist, damit der Winkel G)ker Hasterlinien in eine beliebige gewünschte Orientierung relativ zu dem Bild des zu identifizierenden Zeichens eingestellt werden kann.

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Am Ausgang des Photodetektors 15 erhält man während jeder Umdrehung oder jedes Abtastzyklus des Spiegels 13 ein zeitlich variierendes Frequenz signal, das für eine einzelne, räum^· liehe Frequenzkomponente der Fourier-Transformation des zu r identifizierenden Zeichens charakteristisch ist, die durch den Abstand der Rasterlinien sowie die Entfernung zwischen dem Raster und dem Photodetektor bestimmt ist. Wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert wurde, kann ^ die jeweils wirksame räumliche Frequenz dadurch geändert werden, daß Raster mit verschiedenen Linienabständen verwendet werden und/oder die Entfernung zwischen Raster und Detektor verändert wird. Wie weiter unten noch näher erläutert werden wird, ist eine Vielzahl von verschiedenen räumlichen Frequenzsignalen erforderlich, um irgendein Zeichen aus einer Mehrzahl verschiedener Zeichen heraus zu identifizieren. Eine solche Vielzahl von Signalen kann dadurch erhalten werden , daß man eine Anzahl von getrennten Photodetektoren 15 vorsieht, die in unterschiedlichen Abständen von dem Raster an-

^w geordnet werden, wie beispielsweise die beiden Photodetektoren 15x und 15y in Fig. 1.

Um ein Phasen_#-Referenzsignal zu erzeugen, ist eine punktförmige lichtquelle 17 bzw, eine Lichtquelle mit geringen Abmessungen der Strahlungsfläche in der Brennebene des Linsensystems 12 angeordnet. Diese Lichtquelle richtet einen zusätzlichen Lichtstrahl von nicht kohärentem Licht durch das Linsensystem 12 auf den rotierenden Spiegel 13 und von hier aus durch das Raster 14 auf einen zweiten Phot©detektor 18,

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der in der gleichen Ebene wie der Photodetektor 15 angeordnet ist. Der Ausgang dieses Photodetektors 18 ist, entsprechend der aufgeprägten kreisförmigen Abtastbewegung ein sich in seiner Amplitude veränderndes Signal, das den Abtastzyklus darstellt· Der Lichtstrahl vom Muster bzw. ^eichen und der Referenzstrahl müssen voneinander getrennt gehalten werden. Um dieses sicher-zustellen, können die Strahlen so polarisiert sein, daß die Polarisation sebene des einen Strahles senkrecht zu der des anderen Strahles verläuft. Dies wird durch Einschieben geeigneter Polarisationsfilter 19a,19b und 20a sowie 20b erreicht, die nur für Licht entsprechender Polarisationsrichtung durchlässig sind, was durch die Doppelpfeile auf den Filtern angedeutet ist«

Eine andere Möglichkeit, um die beiden unterschiedlichen Signale voneinander getrennt zu halten, besteht darin, geeignete Farbfilter zu verwenden» Als solche Farbfilter 19a und 19b kommen beispielsweise Ilford Quecksilber-Gelbfilter Nr»808 in Frage, die für Licht durchlässig sind, dessen Wellenlänge f von 5800 1 bis ins Infrarot reicht» Für derartiges Lieht sind die meisten Photodetektoren besonders empfindlich. Als Filter 20a und 20b können dann Ilford Quecksilber-Grünfilter Nr. 807 zusammen mit wärmeabsorbierendem Glas verwendet werden» Die Lichtquelle 17 wird in diesem Fall von einem stabilisierten Quecksilberbogen gebildet.

Das einfache, in Fig. 1 dargestellte Raster 14 erfordert eine Verdrehung des das Raster tragenden Körpers, damit verschiedene

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Winkel Θ zur Verfügung stehen} außerdem ist es erforderlich, die Photodetektoren in verschiedenen Abständen von dem Raster anzuordnen, um bei verschiedenen räumlichen Frequenzen arbeiten zu können. Alternativ hierzu ist es möglich, ein zusammengesetztes Raster zu verwenden, das eine Anzahl getrennter Bereiche aufweist, deren jeweilige Streifen bzw. Linien verschiedene Abstände besitzen und unter verschiedenen Winkeln verlaufen* Din einfaches Raster dieser Form ist in der Fig. 4 dargestellt. Hier sind vier Sektoren bzw, Bereiche 14a, 14b, 14c und 14d vorgesehen, wobei die Bereiche 14a, 1413* und 14b progressiv abnehmende Abstände zwischen den Rändeln der undurchlässigen Linien haben und im einen Fall (14a) die Zwischenbereiche zwischen den undurchlässigen Linien horizontal, im anderen Fall (14b) vertikal und im dritten Fall (14c) unter einem Neigungswinkel gegen die Horizontale verlaufen. Der vierte Bereich 14d, der eine Fortsetzung des dritten Bereiches 14c ist, wird in Verbindung mit dem senkrecht zum Licht von der Abbildung polarisierten Referenz-Lichtstrahl ( Fig. 1 ) verwendet, der zur Phasenreferenz dient.

Eine andere brauchbare Abwandlung des Rasters" stellt die allgemein bekannte Zonenplatte dar,bei der irgendein schmaler Flächenbereich als lineares Rastersystem angesehen werden kann, dessen räumliche Frequenz proportional dem Abstand vom Zentrum ist und dessen Orientierung senkrecht zum Radius verläuft« Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein zusammengesetzter Aufbau diskreter Rasterbereiche verwendet, wie in

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. Fig. 5 dargestellt.

Wenn derartige zusammengesetzte Haster verwendet werden, dann können die verschiedenen Detektoren in einer einzigen Ebene hinter dem Raster angeordnet werden*. u_ez« in Positionen,die in Übereinstimmung mit der zweidimensionalen lourier-Transformation der Intensitätsverteilungen der der zu identifizierenden Zeichenserie angehörenden Zeichen sind, Es wurde gefunden, daß die Zeichen O, 1, 2, ... 9 der Gill Sans Titling-Type bei fj Verwendung von nur drei lOurier-Koeffizienten , gemessen bei' sieben Ataplitudenhöhen (drei binäre Bits) , wohei nur eine davon phasenmäßig bestimmt wurde, voneinander unterschieden werden konnten. Diese letztgenannte Zeichentype ist eine von denjenigen, bei denen die Zahlen 6 und 9 genaue Umkehrungen voneinander sind und daher nur durch ein Phasensignal unterscheidbar sind.

Selbstverständlich kann es bei anderen ^eichentypen, sowohl λ von Zahlen wie auch von Buchstaben erforderlich sein, mehr und unterschiedliche Fourier-Koeffizienten zu messen, was von den !ypencharakteristiken abhängt. Im allgemeinen erfordert das Yerfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Minimum von primär aufzunehmenden Informationen, d.h. es liegt ein relativ niedriger Bedundanzwert vor und eine relative TJnempfindllchkeit gegenüber Variationen der Typenflache* Dies folgt vor allem aus der 'JatsaoJat»daM feine Einzelheiten, wie z,B_f Haar- bzw» Querstriche in den höheren Irequenzthermen der Transformation erscheinen und daher ohne wesentlichen

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Verlust der Auflösungsfähigkeit dadurch eleminiert werden können, daß das die hohen Frequenzen enthaltende ]Mde des räumlichen Frequenzbereichs willkürlich abgeschnitten wird.

Die Pig. 6 veranschaulicht hauptsächlich in Form eines Blockschaltbildes den elektronischen Schaltkreis, der zur Ableitung eines binären digitalen Signals, erforderlich ist, das die Amplitude des kontrastsignals von irgendeinem der Detek-

ψ toren, z.B. dem Detektor 15 darstellt. Weiterhin dient dieser Schaltkreis zum Ableiten des Phasenreferenzsignals. Das Amplitudensignal kommt beispielsweise vom Detektor 15(Fig_ei) , wird über einen Eingang 21 auf einen Vorverstärker 22 gegeben, dessen Ausgang nach weiterer Verstärkung in dem Verstärker 23 mittels des Gleichrichters 23a gleichgerichtet und auf die Enden eines Spannungsteilers 24 gegeben wird. Dieser Spannungsteiler weist sieben in geeignetem Abstand voneinander befindliehe Abgriffe a, b, c..«g auf. Jeder dieser Abgriffe ist mit einem spannungsempfindlichen Trigger 25 mit üwei stabilen Zuständen, beispielsweise einem Schmitt-Trigger verbunden. Diese Trigger sind so eingestellt, daß sie in Tätigkeit gesetzte werden, wenn die Amplitude des Kontrastsignals an den Eingängen einen vorbestimmten Wert überschreitet und daß sie zurückgestellt werden, wenn dieser Wert unterschritten wird-·

Die .entsprechenden Ausgänge der Trigger 25 sind, ,mit IiQgikaehalteinricht'ung verbunden, die Ver^ög 26, 27 und 28, Verzögerungsschalteinrichtungen 30, 31, 32 und 33 sowie ODi)R- bzw. Zwischen-

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34 und 35 aufweisto Diese Schalteinrichtung ist so ausgebildet, daß drei digitale Ausgänge f1 (2²), £2 (2¹) und f3 (2°) vorhanden sind, die zusammen die Amplitudenhöhe in sieben gleichen Schritten in üblicher Weise signalisieren.

Das Phasensignal O wird dadurch erhalten, daß der Ausgang des zusätzlichen Detektors 18 (Figo 1) auf den Eingang 36 eines zweiten Vorverstärkers 37 gegeben wird. Der Ausgang von diesem Vorverstärker wird mittels eines Frequenzbeschneidungs-Kreises 38 in Hechteckwellen umgeformt« In gleicher Weise wird auch der Ausgang des Vorverstärkers 22 mittels eines Frequenzbesehneidungs-Kreises 39 in Rechteckwellen umgeformt, um das Phasensignal unabhängig von Amplitudenveränderungen zu machen· Die beiden Ausgänge der Frequenzbeschneidungs-Kreise 38 und 39 werden auf einen homodynen Wellen-Mischkreis 4o gegeben, der so arbeitet, dass ein binäres Ausgangssignal zur Verfügung steht, dessen Wert O anzeigt, daß das Kontrast- und das Referenzsignal sich nicht in gleicher Phase befinden, und dessen Wert 1 bedeutet, daß diese Signale in Phase sinde "I

In Fig. 8 ist eine praktische Ausführungsform des Vorverstärkers 22, des Verstärkers 23 und des Gleichrichters 23a dargestellt. Die Transistoren TR1 und TR2 sowie die zugehörigen elektronischen Komponenten bilden den Vorverstärker 22, während die Transistoren TR3 und TE4 zusammen mit den zugehörigen elektronischen Komponenten den Hauptverstärker 23

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bilden. Der Brücken-Gleichrichterkreis BR stellt den Gleichrichter 23a dar, dessen Ausgangsgröße über die Anschlüsse 60 und 61 an die Enden des in Pig, 6 dargestellten Potentiometerkreises 24 angelegt wird. Der Ausgang P des Kollektors des Transistors TR3 ist mit dem Eingang 62 der Phasensignal-Anordnung nach Fig« 9 verbunden. In dieser Phasensignal-Anordnung bilden die Transistoren TR5 und TR6 Emitterfolger bzw, entsprechende Ausgangsstufen, die zu der Abschneidestufe 39

^ · führen, welche gegensätzlich gepolte und vorgespannte Gleioh.-richter D1 und D2 umfaßt. Der Ausgang der Abschneidestufe bildet den Eingang eines homodynen Mischkreises 40 mit Transistoren TR7 und TR8 « Der Referenzeingang 36 von dem Photodetektor 18 (Pig. 1) wird über den Transistor TR9 und eine zweite Abschneidestufe 38 , welche die' umgekehrt polarisierten und vorgespannten Dioden D3 und D4 enthält, auf die entgegengesetzten Seiten des Mischkreises 40 gegeben. Am Ausgang des Mischkreises steht nach Gleichrichtung durch die Dioden D5 und D6 das erforderliche, die jeweilige Phase anzeigende

w analoge Gleichspannungssignal zur Verfügung, u.z. am Anschluß 64. ". ;v.

Pig. 7 zeigt ein schematisches Blockschlatbild, das verdeutlicht, in welcher Weise die drei 3-bit!binären Kontrastsignale f1_A... f^_A, f1_B··· f3j3 und £1q... f3₀ die mittels des in Fig«6 dargestellten Schaltkreises aufgrund geeigneter unterschiedlicher räumlicher Frequenzkomponenten eines Zeichens und eines einzelnen Phasensignals gebildet worden sind, zum Identifizieren des jeweils untersuchten Zeichens aus dem Dezimal-

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zahl ent) er ei oh 1,2.... 9,0 verwendet werden. Die zehn ülingangs-. signale werden, entweder direkt oder in inverser Form über geeignete logische Schaltelemente einer Inverter-Verζögerungssehalteinrichtung 70 und einer Verzögerungsschalteinrichtung 71 auf die Eingänge von zehn getrennten UND-Gattern 41, 42, 45 ._ββ50 gegeben, deren Ausgänge, sofern diese aktiv sind, Identifizierungs-Signale N1, F2, N3... NO geben. Die jeweiligen im Einzelfall auftretenden Signalkombinationen, durch welche sich das Identifizierungs-Signal ergibt, sind, wie ohne weiteres einzusehen, unterschiedlich, u.z, in überein- ™ Stimmung mit den jeweiligen im Einzelfall auftretenden Charakteristiken der räumlichen Frequenz und des Phasensignals der betreffenden Zahl.

In vielen Fällen ist es nicht erforderlich, jeden vorhandenen Eingang oder dessen Umkehrung mit jedem der Ausgangsgatter 41 ··* 50 zu verbinden. Vielmehr kann es ausreichend sein, nur diejenigen Verbindungen zwischen einem, einem bestimmten Zeichen zugeordneten Ausgangs-UND-Gatter und denjenigen De- | tektoren herzustellen, die dazu dienen, dieses Zeichen von allen anderen Zeichen zu unterscheiden. Wenn daher beispielsweise (Fig. 7) das Zeichen N1 von allen anderen zu identifizierenden Zeichen durch die Detektoren A und 0 unterschieden wird, dann brauchen die Verbindungen f 1A,f2A, fi>A, f 10, f20 und f JC nur von diesen Detektoren mit dem UIiD-Gatter 41 hergestellt zu werden. Das Signal Q des Phasendetektors ist nur dann erforderlich, wenn die Zeichen "6 "und "9" von--oinander

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unterschieden werden sollen, sofern sich diese Zeichen auseinander durch Umkehrung ergeben. Daher —ist eine Verbindung ' vom Phasendetektor nur zu den UND-Gattern 46 und 49 erforderlich, welche die entsprechenden Ausgänge N6,N9 aufweisen·. ■

Es wurde gefunden, daß bestimmte Detektoren bei der Analyse bestimmter Zeichen insofern instabile Signale erzeugen, als diese Signale zwischen zwei Niveaus oszillieren. In diesen Fällen ist es, vorausgesetzt daß durch Verwendung genügender

Detektorstellen ein Entstehen identischer Signale für zwei

verschiedene Zeichen mit Sicherheit vermieden wird, erforderlich, sicherzustellen, daß beide unstabile Niveaus auf das richtige Ausgangs-UND-Gatter einwirken. Wenn daher (Fig.14) ein bestimmter Detektor ein Ausgangssignal erzeugt, das zwischen den Niveaus 1(0.0.1) und 2(0.1.0) oszilliert, dann wird zweckmäßigerweise eine Anordnung benutzt, die UND-Gatter 80 und 81 umfaßt, deren Ausgänge mit einem ODER-Gatter 83 verbunden sind; dadurch wird erreicht, daß das Ausgangs— * UND-Gatter 84 bei jedem Niveau in passender Weise betätigt wird.

Die gleiche Technik kann angewandt werden, um einer Variation des Typenbildes Rechnung zu tragen. Hierbei ist jedoch ein gewisser Grad von Redundanz erforderlich.

Bei einer alternativen Anordnung zum gleichen Zweck kann auch ein "Ungleich -kreis"verwendet werden, wie bei 85 in

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Fig. 15 dargestellt. Derartige Anordnungen können in einfacher Weise soweit ausgedehnt bzw. vervollständigt werden, daß alle möglichen Zwei-Niveau-Oszillationen, die auftreten können, erfaßt werden. Die Instabilität kann in einigen Fällen weiterhin dadurch reduziert werden, die Schaltniveaus der Trigger 25 (Fig. 6) individuell eingestellt werden. Bei einer weiteren abgewandelten Ausführung wird die Anzahl der Amplituden-Niveaus jedes Detektors auf zwei reduziert, d_eh. binäres "ein" oder "aus", u.Z. durch Erhöhung der Anzahl der

untersuchten Fourier-Koeffizienten, ■"

Das zur Erläuterung des Prinzips der Erfindung einfach gehaltene Ausführungsbeispiel kann in vielfältiger Weise abgewandelt und ergänzt werden. Es wurde beispielsweise gefunden, daß das von jedem Detektor erzeugte Signal durch ein unmittelbar vor dem Detektor vorgesehenes Gritter oder Raster verbessert werden kann, dessen Form und Orientierung gleich dem Raster 14 ist, welches den Schatten wirft. Derartige zusätzliche Gitter 75 sind in Fig. 1 vor den detektoren 15» 15x» 15y und i 18 vorgesehen. Weil diese zusätzlichen Gitter die gleiche Orientierung haben müssen, wie das den Schatten werfende Raster, ist deren Anwendung dann besonders zu bevorzugen, wenn ein zusammengesetztes, nicht verdrehbaree Raster zur Erzeugung des Schattens vorgesehen ist, wie in Fig. 4 oder 5 dargestellt» Die Detektor-Gitter sind dann in Übereinstimmung mit der Form und Orientierung des dem jeweiligen Detektor zugeordneten Rasterbereiches ausgebildet bzw. angeordnet. Die "Verbesserung,

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die durch derartige zusätzliche Gitter erreicht wird, machtsich besonders dann "bemerkbar, wenn die empfindlichen Emp- . fangsbereiche der entsprechenden Detektoren verhältnismäßig groß und nicht punktförmig sind«

In Pig. 10 ist ein abgewandeltes optisches System dargestellt, bei dem das zu erkennende Objekt, das Muster oder das Zeichen 90 im Brennpunkt eines Linsensystems 91 angeordnet ist. Die ^ Lichtstrahlen, die hiervon ausgehen, verlaufen durch das Raster oder die Zonenplatte 92 in nächster Nähe des Linsensystems 91. Hierdurch entstehen räumliche !Frequenzen der lOurier-Transformation in der Ebene I¹R.- Die Abbildung in der Ebene wird durch ein weiteres Linsensystem 93 vergrößert und in die Detektorebene DP geworfen»

Bei dem zuletzt beschriebenen System kann ein kleiner rotierender Spiegel 94 angewandt werden,der, .gleich dem rotierenden Spiegel 13 der lig. 1 ist; dieser Spiegel ist !^,Brennpunkt * des Linsensystems 93 anzuordnen. Es entstehen keine wesentlichen Verluste, weil die Schattenebene bereits vor dem rotierenden Spiegel erzeugt wird» pio Gesamtheit der optischem Bauteile kann von kleiner Abmessung sein, wobei dsr Begre'h— zungsfaktor bedingt ist duroh die BeuguÄg bzw* Diffraktion an den Rastern für die h'o&iiß-fen Ire^uehisen» Außerdem isi die körperliche Abmessung der ;ii| der !belie Di¹ angf ordne ten Betelttoren nicht mehr kritisch,; da das Bild uer ^r&^iif;ormationsebene durch das Linsensystem 93 ohne Liohtv^rluste in angemessener Weise vergrößert werden kann. ;

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Ein weiteres Hilfsmittel zur Identifizierung ist der soge-• nannte "O-Frequenz-Koeffizient"» Dieser 0-Freq.uenz-Koeffi-* zient, der dem Nullpunkt der Iransformationsebene entspricht, ist der Fläche des zu erkennenden Musters bzw. Zeichens proportional und kann mittels eines Photodetektors oder eines anderen empfindlichen Detektors bestimmt werden, der direkt auf das Muster bzw». Zeichen gerichtet ist. Ein derartiger Detektor ist in Fig. 1 mit 95 bezeichnet und zwischen dem zu identifizierenden Zeichen und dem Irichtcolli- * mator angeordnet. Alternativ hierzu ist es auch möglich , diesen Detektor in Kontakt mit einem freieit Bereich des Rasters 14 so vorzusehen, daß keine Relativbewegung zwischen dem Schatten und dem Detektor auftritt. Sofern ein Strahl zur erzeugung eines Phasenreferenzsignals dient, darf dieser Strahl in dem für dieBestimmung des O-Frequenz-Koeffizienten vorgesehenen Detektors kein Signal erzeugen. Um dies zu gewährleisten ist es bei Anwendung von Lichtstrahlen zweckmäßig, entsprechende Polarisationsanordnungen oder Farbfilter vorzusehen«, ™

Selbstverständlich stehen zur Messung eines bestimmten Fourier-Koeffizienten außer der vorgeschriebenen aucn eine ganze Anzahl anderer Möglichkeiten zur Verfügung. Beispielsweise erfolgt dies bei einem anderen Ausführungsbeispiel, bei dem die von dem zu erkennenden Muster bzw. Zeichen einerseits und die von der Heferenzlientquelle kommenden Strahlen andererseits hinsichtlich ihrer Wirkung zum Beispiel durch

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Polarisation oder Farbfilter in der -vorgeschriebenen Weise getrennt gehalten werden, dadurch, daß der zur Phasenreferenz dienende Strahl auf zwei getrennte Detektoren, beispielsweise Photodetektoren einwirkt, die so hinter dem zugehörigen schattenwerfenden Raster angeordnet sind, daß die entsprechenden Ausgangssignale dieser Detektoren um 90° in ihrer Phase gegeneinander verschoben sind» Das kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht werden, daß der eine detektor relativ zu dem anderen Detektor seitlich um eine Strecke versetzt ist, die einem Viertel des Wiederholungsabstandes des Schattens entspricht· Die Signale von derartig getrennten Detektoren können dann als Kosinus- und Sinus-Referenzsignale angesehen werden. Diese Signale lassen sich anschließend auf eine der nachstehend beschriebenen zwei Arten mit dem vom Muster bzw« Zeichen herrührenden Signal kombinieren ;

Eine Kombinationsart umfaßt das Teilen und Be- bzw. Abschneiden (clipping) des von dem Muster bzw. Zeichen herrührenden Signals, gefolgt von der Kombination des einen Halbsignals mit einem be- bzw. abgeschnittenen (geclipptem) Kosinus-Referenzsignal und des anderen Halbsignals mit einem be- bzw. abgeschnittenen (geclipptem) Sinus-Referenzsignal. Diese Kombination kann in einem phasenempfindlichem oder homodynem System erfolgen, so daß man zwei Spannungen erhält, die in einer definierten Sequenz wechseln und den entsprechenden Kosinus und Sinus des Phasenwinkels des Fourier-Koeffizienten

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darstellen. Dieses System ist unabhängig von der Amplitude des Fourier-Koeffizienten vorausgesetzt,daß diese Amplitude nicht zu niedrig ist.

Bei der zweiten Kombinationsweise wird ein Be- bzw. Abschneiden (clipping) eines oder mehrerer Signale vermieden* Statt dessen wird das von dem Muster bzw. Zeichen herrührende Signal in zwei Hälften geteilt, die dann mit dem entsprechenden Kosinus- und Sinus-Referenzsignal kombiniert werden. Bei Λ diesem System hängen die gewonnenen Spannungen sowohl von der Amplitude als auch von der Phase des Fourier-Koeffizienten ab,die in einer einfachen Beziehung zum Real- und Imaginärteil des Koeffizienten stehen.

Anstelle der oben beschriebenen rotierenden Abtastbewegung kann eine lineare Wobbel- oder Abtastbewegung angewandt werden. Bei Zugrundelegung der in Pig. 1 dargestellten Anordnung wird eine derartige lineare Bewegung dadurch erreicht, daß entweder der Spiegel 13 oder das Raster 14 oder die verschiedenen Photodetektoren 15,18, ... auf einer elektromagnetisch in Schwingung versetzten Stimmgabel angeordnet werden.

Um mit hoher Geschwindigkeit arbeiten zu können, beispielsweise mit einer Ablesegeschwindigkeit von 100 bis 10 000 Zeichen pro Sekunde_# sind mechanische Systeme, wie z, B. der vorgenannte rotierende oder vibrierende Spiegel unpraktisch bzw. schlecht geeignet. Es empfiehlt sich daher, diese 2?eile durch ein elektronenoptisches System ,etwa eine Katoden-

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strahlröhre oder eine Bildwandlerröhre konventioneller oder, spezieller Bauart zu ersetzen.

Hierbei wird die aus inkohärentem Licht bestehende, auf das Raster, beispielsweise das Easter 14 in Pig. 1 gerichtete Muster- bzw. Zeichenabbildung durch ein sichtbares, auf dem Schirm einer Katodenstrahlröhre erzeugtes Bild ersetzt, wobei die Katodenstrahlröhre von einem Eingangs-Kamerasystem in normaler Pernsehart betrieben wird. Ein derartiger Aufbau nach Art des Pernsehbetriebs ist außerdem selbst in mechanischen Systemen, die bei niedriger Geschwindigkeit betrieben werden zur Umwandlung eines schwarzen Zeichens auf weißem Grund in ein weißes Zeichen auf schwarzem Grund brauchbar.

In Pig. 11 ist eine weitere erfindungsgemäße Anordnung für hohe Ablese- bzw. Identifizierungsgeschwindigkeiten dargestellt, bei welcher das eingegebene Zeichen 10 auf dem photoempfindlichen Schirm 100 einer Bildwandlerröhre 101 entworfen wird. Diese Bildwandlerröhre 101 ist mit üblichen fokussierenden Peldspulen 102 und mit Strahlenabiehkungsspulen 103 versehen, die von einer geeigneten Stromquelle 104 mit Pokussierungs- und Ablenkungsströmen beaufschlagt werden. Der Strahl in der Röhre erzeugt auf dem fluoreszierenden Ausgangsschirm 105 ein Gegenbild des eingegebenen Bildes, Das auf dem Ausgangsschirm erscheinende Bild ist in, bekannter Weise durch Beaufschlagung der Ablenkungsspule 103 mit geeigneten Ablenkungsströmen rotierbar. Dieses Bild wird dann in der bereits beschriebenen Weise auf einen Raster oder eine

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Zonenplatte 106 und durch dieses /bzw. diese hindurch auf Detektoren 107 gerichtet, die hinter Detektor-Vergleichsgittern 108 angeordnet sind.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung, bei der eine spezielle Ausführung einer Bildröhre verwendet wird, ist in Pig. 12 dargestellt:

Hierin wird das leuchtende Bild des zu identifizierenden Λ Zeichens 10 auf einem elektronenemittierenden Frontschirm 110 einer Röhre 111 entworfen, so daß innerhalb der Höhre ein Elektronenstrahl erzeugt wird, der in seinem Querschnitt der Gestalt des zu erkennenden Zeichens entspricht. Dieser Elektronenstrahl wird in Röhrenlängsrichtung auf eine innerhalb der Röhre vorgesehene Zonenplatte 112 beschleunigt. Diese Zonenplatte besitzt die Form eines geeigneten Gitters. Dieses Gitter wird auf einem derartigen Potential gehalten, daß sich keine Ladung darauf aufbaut. Diejenigen Elektronen des Strahls, die durch die Zonenplatte hindurchtreten, erzeugen auf dem Fluoreszenzschirm 113 ein sichtbares Bild. Das Licht von diesem Bild wird von geeignet angeordneten Detektoren 115 aufgenommen, wobei vor den detektoren in der ⁿSchatten^M-Ebene ein Verdeckungs-Gitter 114 angeordnet ist. Auf die sich in Höhrenlängsrichtung bewegenden Elektronen wird mittels Üblicher Ablenkplatten 116 und 117 ein rotierendes Feld zur Einwirkung gebracht, inxdem diese Ablenkplatten, mit um 90° gegeneinander in Blase verschobenen Wechselspannungen der

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Stromquelle 118 "beaufschlagt werden. Derartige rotierende Felder können mit Frequenzen in der Größenordnung von 100 MHz "betrieben werden, wobei die Frequenzgrenze durch die Ansprech-Frequenz der aufnehmenden Detektoren und die Erholungszeit des lichtempfindlichen Schirms bedingt ist.

Eine v/eitere Anordnung, die derjenigen nach S¹Ig, 12 in wesentlichen Teilen entspricht, ist in Fig. 13 dargestellt. Im §egensatz zu der Ausführungsform nach Fig_# 12 sind in der mit einem photoempfindlichen Schirm 121, Ablenkplatten 122 und 123 sowie einem Zonenplatten-Gitter 124 versehenen Bohre 120 mehrere Elektronenkollektoren oder Anoden 1:25 vorgesehen. Diese sind unmittelbar hinter einem oder gegebenenfalls mehreren, innerhalb der Bohre befindlichen Yerdeckungsgittern 126 angeordnet.

Solche elektronenoptische Anordnungen erlauben die Anwendung sehr hoher Lesegeschwindigkeiten, u.z. bis zu einer Million Zeichen pro Sekunde. Hierbei können, falls erforderlich ist, , sehr kleine Gitter verwendet werden; außerdea· sind nur relativ geringe Lichtintensitäten notwendig. Das Bild bzw. der Schatten kann sowohl elektrostatische als auch diurch elektromagnetische Ablenkung in Drehung bzw. Rotation versetzt werden.

Da bei den elektronenoptischen Anordnungen ©in© Trennung des von dem Muster bzw.. Zeichen herrührenden Strahls und des zur Erzeugung des Referenzsignals vorgesehenen Strahle Büttels

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Polarisation oder !Farbfilter nicht möglich ist, muß sichergestellt werden, daß der zur Erzeugung des Referenzsignals vorgesehene Strahl "vollständig von dem Strahl, der von dem Muster oder Zeichen herrührt, getrennt gehalten wird; gegebenenfalls ist ein zusätzliches "künstliches" Referenzstrahl-System vorzusehen.

Eine bevorzugte Anordnung zum Erzeugen eines derartigen "künstlichen" Referenzsignals ist in Pig. 16 dargestellt. Hier wird die Grund-Oszillationsfrequenz zum Rotieren des von dem Muster bzw. Zeichen herrührenden Strahls innerhalb der Röhre von einem Sinus-Generator 130 erzeugt, u.z. mittels einer 90°-Phasenteilerschaltung 131, mit der zwei um 90° gegeneinander in Phase verschobene Signale erzeugt werden, die auf die Ablenkeinrichtung der Bildröhre, beispielsweise die Ablenkplatten DP gegeben werden. Ein weiterer Schwingungsgenerator 132 erzeugt eine Schwingung, deren Frequenz eine harmonische oder eine Oberschwingung der Grundfrequenz des Schwingungsgenerators 130 ist. Diese wird in Bezug auf die Grundfrequenz des Schwingungsgenerators 130 mittels einer Synchronisiereinrichtung 133 synchronisiert. Am Ausgang 135 eines Frequenzmodulators 134, der das Ausgangssignal des Schw-ingungsgenerators 132 mit der Grundfrequenz des Schwingungsgenerators 130 moduliert, erhält man dann das Phasenreferenzsignal·

Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung sind alle Elemente des Systems ortsfest, und ein dem vorbeschrie-

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benen mechanischen Abtasten entsprechender Vorgang wird elektronisch durchgeführt. Ein solches "statisches Abtasten" kann dadurch erreicht werden, daß der von dem Raster bzw, schattenwerfenden Gitter erzeugte Schatten auf ein vor den Photodetektoren angeordnetes Vergleichsgitter geworfen wird« In Pig. 17 ist eine Anordnung zur Messung eines Transformations-Koeffizienten dargestellt, in der vier Detektoren

170 A, 170 B, 170 0 und 170 D anstelle eines einzigen Detektors vorgesehen sind. Das zugehörige ^vergleichsgitter 170 ist in vier Teile aufgeteilt, nämlich die Teile 171 A, 171 B,

171 G und 171D₀ Wie man in Pig. 17 erkennen kann, stimmt der Teil 171 A des Vergleichsgitters MG- genau mit dem entsprechenden gegenüberliegenden Teil des schattenwerfenden Gitters 172 übereinj hingegen ist der Teil 171 B , obwohl der gleiche Gitterabstand wie bei dem schattenwerfenden Gitter

172 vorgesehen ist, um ein Viertel einer Abstandsperiode nach der Seite hin verschoben, während die Teile 171 G und 171 D des Vergleichsgitters entsprechend um die Hälfte und drei Viertel einer Abstandsperiode relativ zu dem Gitterteil 171 A verschoben sind.

Als Ergebnis der verschiedenen relativen Verschiebungen des schattenwerfenden Gitters bzw. Rasters 172 und der Teile des Vergleichsgitters 171 und der dadurch bedingten "Überlagerungen" zwischen dem Schatten und den vier Teilen A, B, C und D des Gitters 171 kommt es zur Bildung unterschiedlicher Signale .

10984 5/(U 2U

Wenn der durch ein einzelnes Elementargitter auf der Ebene des zugehörigen Detektors erzeugte Schattenriß das Profil

I = H + a Sin ( +θ)

hat, wobei H der konstante Untergrundwert oder die mittlere Beleuchtungsstärke, a die .Amplitude der Schattenmodulation, d die Periode des Schattens und θ ein Phasenwinkel ist, welch letzterer die.Entfernung von der Achse beschreibt, bei der ein Höchstwert (Peak) erscheint, dann kann dieser durch die Yerdeckungs- oder Gitterteile 171A,·...171B effektiv so moduliert werden, daß sich folgende Transmissionen in den einzelnen Abschnitten ergeben:

Abschnitt 171A jj(i + Sin Abschnitt 171B 1(1 ■+ (Jos ^2hx Abschnitt 1710 J(1 - Sin

1 t ΡϊΓττ

Abschnitt 171D i(i - Cos

pv ι ' wwo i /

Ϊ1ΓΧΛ " <

Die mittlere Transmission wird durch Integrieren über einen vollständigen Zyklus von ü bis d bestimmt; es läßt sich zeigen, daß die Transmission

P den Gitterabfjchni tts 171A = —· + ■ jp Cos θ

Q dea Gitterabsohnifcts 171B.'p'P· - f^ Sin ö

R des Gitterabschnitts 1710 = P - f^ Oos Θ

2 4

S des Gitterabschnitts 171D = ψ- + §£ sin θ . Daher gilt: P - R = ψ- cos θ S - Q = |ä _{sin θ}

a = I

+ (Q- S)²J 1

tan θ = §-=-§

Durch entsprechende Weiterverarbeitung der in den Detektoren 170A ο.ο170D erhaltenen Signale ergeben sich in einer dem vorbeschriebenen dynamischen Abtastsystem entsprechenden Weise Ausgangssignale, die die Amplitude und Phase der Schattenwelligkeit darstellen,, Diese Weiterverarbeitung wird durch Modulation des eingegebenen, von dem zu erkennenden Muster bzw» Zeichen herrührenden Lichts mit einer geeigneten Winkelfrequenz w unterstützt. Hierbei ist es von praktischem Vorteil, mit Hilfe von Differentialverstärkern oder Brückenkreisen die Differenz P-R und S-Q zu bilden und den räumlichen Phasenwinkel θ mittels einer Phasenverschiebungsschaltung in einen zeitlichen Phasenwinkel umzuwandeln. Die Amplitude a kann mittels eines Transformators und eines BrüekongLeichrichters in eine atmluge GLeLentspannung umgesetzt v/erden.

Ul y b 4 5 / . ι u 2 U

^BAD

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt sich in vielfältiger V/eise im Rahmen des Erfindungsgedankens abwandeln, beispielsweise kann der Spiegel hinter dem Haster angeordnet werden, etwa der in Fig_e 1 dargestellte Spiegel 14, und die verschiedenen Detektoren können dann entsprechend auf derselben Seite des Rasters vorgesehen werden, auf welche das einfallende Bild auftrifft« Außerdem ist es möglich, anstelle einer Veränderung der λ Schaltniveaus der Trigger 25 ( Pig. 6), Instabilitäten da-

d ■■■■.-■
daurch auszugleichen bzw«, zu beherrschen, daß die Stellungen einiger oder aller Abgriffe a, b ...g des Spannungsteilers verändert werden«.

109845/l'/,/0

Claims (1)

1. Patentansprüche

   1„ Verfahren zum Identifizieren von Mustern bzw, flächigen Zeichen, wie Z₀ B.. Buchstaben, Ziffern od. dgl. gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Abbildung des Musters bzw«. Zeichens mit inkohärentem Licht, freibeweglichen Elektronen oder anderen geladenen Teilchen als Schattenrisse wenigstens eines Hasters aus für die abbildenden Strahlen undurchlässigen Linien mit durchlässigen Zwischenräumen zwischen den Linien auf eine Mehrzahl von entsprechend angeordneten Photo-, Elektronen- oder sonstigen für die abbildenden Strahlen empfindlichen Detektoren zur Erzeugung einer Mehrzahl elektrischer Signale, die entsprechende verschiedene Pourier-Koeffizienten einer oder mehrerer räumlichen Frequenzkomponenten des Musters bzw. Zeichens darstellen, sowie Vergleich der Mehrzahl der Signale in einer Logikschalt einrichtung zum Erzeugen eines die Identität des abgebildeten Musters bzw. Zeichens anzeigenden Ausgangssignals·

   2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein die Phase wenigstens eines der Pourier-Koeffizienten darstellendes Signal erzeugt bzw, abgeleitet und während des Vergleichsvorganges in die 10984 5/04 2 0

   Logiksclialteinrichtung eingegeben wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Komponente des Full-Frequenz- Courier-Koeffizienten darstellendes Signal erzeugt bzw. abgeleitet und während der Vergleichsuntersuchung in die logikschalteinrichtung eingegeben wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildung des Musters bzw„ Zeichens in Schattenrissen jedes -^asters einer Eastermehrzahl auf getrennten Detektoren erfolgt.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Easter der Kastermehrzahl unterschiedliche Linien- und Zwischenraumabstände bzw. -abmessungen aufweisen«,

   6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Linien und Zwischenräume hinsichtlich ihrer Richtung unter verschiedenen Winkeln verlaufen,

   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Abtastbewegung zwischen der Muster- bzw. Zeichenabbildung und dem taster oder den Hastern und/oder den -Detektoren erzeugt wird.

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   8. Verfahren, nach einem der Ansprüche t bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Abtastbewegung zwischen dem Muster "bzw. Zeichen und den. Detektoren durch ein zusätzliches Verdrehungs- bzw, Vergleichsgitter simuliert wird, das dem vor den Detektoren angeordneten Raster gleicht "bzw, entspricht, indem das Verdeckungsbzw. Vergleichsgitter für jeden iOurier-Koeffizienten in eine Mehrzahl von Bereichen unterteilt ist, die um unterschiedliche Beträge relativ zu dem Raster versetzt sind, wobei jeder Bereich das auf einen gesonderten Detektor auftreffende Bild bzw. Bildteil des Musters bzw. Zeichens beeinflußt und die Ausgangssignale der Detektoren für jeden Fourier-Koeffizienten entsprechend in einer Logikschalteinrichtung weiterverarbeitet werden.

   9β Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster bzw. Zeichen ein geschriebenes oder gedrucktes Zeichen einer abgeschlossenen definierten Zeichenmehrheit bzw, eines Zeichensatzes ist»

   10, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 feis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw. Zeichenabbildung aus dem mittels inkohärentem Licht beleuchteten Muster bzw. Zeichen besteht,

   11, Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw„ Zeichenabbildung durch Beleuchtung des auf eine rauhe Oberfläche gedruckten Musters bzw,

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   Zeichens erzeugt wird, und zwar so, daß selbst während einer Beleuchtung mit kohärentem Licht bei dem von der Oberfläche reflektierten Licht Rand-Phasen-Beziehungen auftreten, die eine systematische räumliche Kohärenz ausschließen*

   Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw. ^eichenabbildung durch Beleuchtung einer transparenten Muster- bzw. Zeichendarstellung mit inkohärentem Licht erzeugt wird«,

   13« Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw. Zeichenabbildung einer Lichtstreuung ausgesetzt wird_e

   14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster- bzw. Zeichenabbildung von dem sichtbares Licht erzeugenden , fluoreszierendem Ausgabe- bzw. Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, einer f Bildwandlerröhre od, dgl. entnommen wird₀

   15# Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens auf das Raster zur Einwirkung gelangende Muster- oder Zeichenabbildung von einem Elektronen- oder Ionenstrom gebildet wird.

   16. Verfahren nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrom durch Anregung einer Photoelektronen

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   emittierenden Fläche durch ein Lichtmuster- bzw.-zeichen erzeugt wird,

   17» Vorrichtung zum Identifizieren von Mustern bzw· ^eichen, wie Z«B_# von Buchstaben, Zahlen od* dgl,, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Abbilden des Musters bzw« Zeichens .(10) mit inkohärentem Licht, freibeweglichen Elektronen oder anderen geladenen Teilchen, ein.Raster (14) von für die abbildenden Strahlen undurchlässigen linien und durchlässigen Zwischenräumen zwischen den Linien* eine Einrichtung (13) zum ITojizieren der Abbildung des Musters auf die eine Seite des Hasters (14), eine Mehrzahl von Photo-, Elektronen- oder sonstigen für die abbildenden Strahlen empfindlichen Detektoren (15, 15x, 15y), die bezüglich des Rasters (14) so angeordnet sind, daß sie mit durch die Zwischenräume des Rasters (14) hindürchtretendem Licht ,Elektronen oder anderen geratenen Teilchen beaufschlagt werden, wobei die Anordnung der Detektoren (15, 15x, 15y) weiterhin so gewählt ist, daß die Ausgangssignale der Detektoren entsprechende unterschiedliche Fourier-Koeffizienten einer oder mehrerer räumlichen Frequenzkomponenten des Musters bzw. Zeichens (10) darstellen, sowie durch eine mit den Ausgängen der Detektoren verbundene Logikschalteinrichtung (Fig· 6 und 7)» welche die Ausgangssignale der Detektoren aufnimmt und vergleicht und hierbei ein die Identität'des abgebildeten . Musters bzw. Zeichens (10) anzeigendes Ausgangssignal (KI, N2,....NO) erzeugt.

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   Τ8· Torrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (17,18,20a,75) zur Erzeugung eines die Phase wenigstens eines der JFourier-Koeffizienten darstellenden Signals (Phasen-Referenzsignal) und zur Eingabe(37,40,70) dieses Phasen-Eeferenzsignals in die Logiksehalteinriehtung ( Pig.7 )für den Vergleichsvorgang.

   19· Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines die Komponen-

   ten des Fullfrequenz-IOurier-Koef£izienten darstellenden ^ Signals sowie zur Eingabe in die Logikschalteinrichtung (Fig.7) für den Vergleichsvorgang»

   20, Torrichtung nach Anspruch 17, 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Raster (14) eine Mehrzahl von Rasterbereichen (14a,14b,14c) verschiedener Form aufweist, die jeweils wenigstens je einem detektor (15,15x,15y) zugeordnet sind,

   21, Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterbereiche (I4a,i4b,14c sowie Pig. 5) unterschiedliche Linien- und Zwischenraumabstände bzw. -abmessungen aufweisen·

   22, Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Linien und Zwischenräume der verschiedenen Rasterbereiche (14a,14b,14c sowie "Pig. 5) unter verschiedenen Winkeln verlaufen.

   • 109845/0420 original inspected

   23« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22* dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine Lichtquelle für inkohärentes Licht umfaßt, die so angeordnet ist, daß sie eine rauhe Fläche, auf der sich ein lichtreflektierendes Bild des Musters bzw. Zeichens befindet, beleuchtet,

   24, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine transparente darstellung des Musters bzw. Zeichens und eins inkohärentes Licht durch diese Darstellung hindurchstrahlende Lichtquelle umfaßt»

   25· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, gekennzeichnet durch eine Lichtstreuungseinrichtung, die so angeordnet ist, daß sie von dem durch die transparente Darstellung hindurchgehenden Licht bestrahlt wird,

   ' 26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung einen; Fluoreszenzschirm (105,113) einer elektronenoptischen Ein-* richtung, wie beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, einer Bildwandlerröhre od. dgl, umfaßt.

   27, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungseinrichtung eine elektronenoptische Einrichtung (101,111) zur Erzeugung eines Elektronenstromes bzw, -Strahles, der von einer in über-

   109845/0420 original

   einstimmung mit dem Muster bzw» "eichen (1O) verlaufenden Fläche ausgeht, umfaßt,

   28* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27» gekennzeich net durch eine Vorrichtung (13,16,94; 102,103 ί 116,117 i 122,123) zum Erzeugen einer relativen Abtastbewegung zwischen der Muster-bzw« Zeichenabbildung (10) und dem Raster (14,106,.112,. 124) oder den Estern (14a»i4b,i4c,14d sowie Fig.5) und/oder den detektoren (15, 15x, 15yj1°7,115 125).

   29« Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung eine eine lichtreflektierende Fläche, beispielsweise einen Spiegel (13,94) oder ein Prisma bewegende, z.B» rotierende mechanische Vorrichtung wie beispielsweise einen Motor (16) umfaßt»

   30_# Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27» in Verbindung mit Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung eine auf den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre, der Bildwandlerröhre oder einer anderen elektronenoptische Vorrichtung (101,111,120)einwirkende ElektronenstrahlablenkungBvorrichtung (102,103i 116,117| 122,123) timfaßt·

   31* Vorrichtung nach Anspruch 27 in Verbindung mit den Jmsprüehen 28 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der elektronenoptischen Vorrichtung (.111,120) eine als

   ■109845/0420

   1774607 IfP

   Raster (14) wirkende Gitteranordnung (112,124) vorgesehen ist« .

   32, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, durch ein vor dem Detektor bzw. den Detektoren (15i 15x,15y}18) angeordnetes Vferdeckungsgitter (75);» deseen Linien und Zwischenräumen sowie deren Orientierungen gleich den Linien und Zwischenräumen sowie deiiOrien¹-tierungen der Linien und Zwischenräume des Hasters bzw, dee zugeordneten Rasterbereiches sind»

   33* Vorrichtung nach Anspruch 32 in Verbindung mit einem der. Ansprüche 17 bis 27» dadurch gekennzeichnet, daß S5ur Simu·· lierung der relativen Abtastbewegung zwischen der Musterbzw» Zeichenabbildung und den Detektoren das Verdeckungs- bzw. Vergleichsgitter (171) für jeden Fourier-Koeffizienten in eine Mehrzahl von Bereiche (171A, 171B,171G, 171D) unterteilt ist, wobei jeder Bereich seitlich um unterschiedliehe Beträge relativ zu dem zugeordneten schattenwerfenden Raster (172) verschoben ist und jeder Bereioh das auf einen gesonderten Detektor (170A, 17OB, 1700, 17OD.) auf fallende Bild bzw. Bildteil des Musters bzw, Zeichens beeinflußt, wobei ferner die entsprechenden Ausgänge der Detektoren ^BjJrTOO₁JJOB) ^ur Weiterverarbeitung der Signale ggf, über Verstärker od* dgl, mit einer Logilcsohalteinrichtung verbunden

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