DE1922373A1 - Bezugsspannungsgenerator fuer einen opto-elektrischen Zeichenabtaster - Google Patents

Description

International Business Machines Corporation,Arsnonk_llo5o4,N.Y./^|JSA

Bezugsspannungsgenerator für einen opto-elektrisehen Zeiohenabtaster,

Die Erfindung betrifft einen Bezugsspannungegenerator für einen opto-elektrisohen Zeiohenabtaeter, bei dem ein dae Abtaetsignal von der weiden Seite einhüllendes Weißspitaensignal und ein von der schwarzen 8eite einhüllendes Schwarsapitaensignal erzeugt wird, aus denen durch, eine arithmetische Kombination eine Bezugsspannung für das Abtaeteignal gewonnen wird.

Für das Abtast- oder Video-Signal eines solchen Zeichenabtasters benötigt man eine Bezugsspannung, um die darin enthaltenen Informationen weiter tu verarbeiten. Bei dieser Bezugs spannung muß man

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berliokei oh ti gen, dass dio Vei8 werte und auch die Schwarz wer to des abgetasteten Dokumentes Schwankungen unterworfen sind; so kann bei schwarzer Sohrift auf weiflem Grunde das Dokument versohmutzt sein, wodurch minimale Sohwarzwerte im weiQen Gebiet vorgetäusoht worden« und es kann ed.oh um eine sehr blasse Sohrift

- zum Beispiel geeohrieben mit einem alten Duroheohlagpapier odor einen alten Farbband - handeln, wodurch nur schwaohe Sohwarzwerte erzielt worden·

Bei einem bekannten Generator der eingangs genannten Art sind die Bezugsspannungen als arithmetieoher Mittelwert zwieohen dem v/eißepitzansignal und dem Sohwarespitzensignal gewonnen· -Das führt aber in vielen Fällen nicht zu befriedigenden Ergebnis sen, weil die Schwärzunge Schwankungen, die in der Prärie in der schwarzen Schrift von Dokument zu Dokument auftreten, nicht hinreichend berücksichtigt worden, so dass Fehler bei der Weiterverarbeitung der Abtastsigjiale nur schwer vermeidbar sind,od©r man gezwungen iet, die Abtastung auf solche Dokumente zu beschränken, die hinsichtlich der Schwärzung der Schrift in engen Toleranzgrenzen liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bezugsspannungsgenerator der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass mit einfachen Mitteln die Bezugsspannung den praktischen Gegebenheiten besser angepasst werden kenn.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Sifferenzsipannung proportional der Differena der mit einem ersten Faktor multiplizierten SchwarzspitsensignalSpannung und der mit einem zweiten vom ersten Faktor verschiedenen Faktor moltipllslerten Weißepltzeneignalspannüng gebildet ^m₅, 'unü dass die Bezugsspannung als Summe der Differenz spannung und d©r WelSspitzeneignal» spannung gebildet wird.

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Bei dor einfachen arithmetischen Hlttlung sind die beiden Faktoren gleich. Nach ä»r Erfindung sind al© unteraohiedlioh und ββ ergibt «Loh so die Möglichkeit, die eine oder die andere Signalspännung mit größerem Gewicht in. die arithmetieohe Kombination eingehen zu lassen. Dieser zusätzliche Freiheitegrad kann dann für die angestrebte bessere Anpassung ausgenutzt werden.

In der Hegel handelt es eich darum, dass bei schwarzer Schrift auf weißem Grund die Hauptunterschiede in der Schwärzung der Schrift liegen. Diesem Umstand kann man Rechnung tragen, indem man den Paktor für die Sohwarζepitzensignalspannung größer wählt als den für die Weißspitzensignalspannung.

Wenn liier und im folgenden von schwarz und weiß gesprochen wird, dann kann das als Farbe schwarz und weise ausgelegt werden· Ss kann aber auch darunter eine andere Kontrastfarbenkombination verstanden werden und die Begriffe können auch mit ihrer inversen Bedeutung ausgelegt werden, so dass eich die eingangs gemachte Abhandlung auf eine tatsächlich weiSgefärbte Schrift auf sohwarzgefärbtem Grund bezieht.

Die Erfindung wird nun anhand der bei gefügten Zeichnung näher erläutert. -

Xn der Zeichnung zeigt

Figur 1 im Blookdiagramm ein Auefilhrungsbeiepiel nach

der Erfindung und

Figur 2 im Zeitspannungsdiagramm Abtastsignale, wie sie

beim Ausfülirungsboispiel nach Figur 1 verarbeitet werden können.

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Erfindung wird in Verbindung mit einem optischen Buohstabenleser beschrieben, der tile folgt arbeitet : Der erste-Buohstabe einer Zeile, der im Zuge der Abtastung aufgedeckt wird, wird .von der Abtastung zum Zwecke der Normierung umfahren. Es wird jeweils nur der erste Buchstabe einer Zeile umfahren, alle anderen Buchstaben dieser Zeile werden nur durch di© Erkennungsäbtastung abgetastet. -

Es sind verschiedene Arten von Erkennungeabtaetungen bekannt, und ee ist für die Erfindung ohne große Bedeutung, welche dieser Erkennungeabtastungen in Verbindung mit der Erfindung verwendet wird. Währen die Normierungsabtastung den Buchstaben umfährt, werden die schwarzen und weißen Spitzenwerte ermittelt und aus diesen Werten vdrd ein Differenzsignal abgeleitet, das zur Erzeugung der BeZugsopa^ung dient. Dieses Differenzsignal wird während dor ganzen Zeitdauer der Abtastung dor Buchstaben einer Zeile aufrecht erhalten.

Geraäss Figur 1 ist allgamain mit Io ein Abtaster bezeichnet, mit IJ? ein Weißspitzendotöktor, mit 14 ein Schwarzspitzendetekterr, mit 16 und 32 zwei Verstärker, mit 2o und 28 zwei Emitterfo7. gel .reise und mit 3o ein Haltekreis. Der Auegang des Abtasters Io 7drd in die beiden Ppitzendetektoren 12 und 14 eingespeist« Bei dem Ausgang handelt es sich,um ein elektronisches Signal* dessen oberes Niveau dor Buchstabenechvjära^ und deeeen unteres Niveau der HintergrundweiSe de« abgetasteten Dokumente· pro-: portioned, ist. Der Weiß spitzende tektor ist ein bekannter Amplitudendemodulator» der die untere Einhüllende des Eingangesignale erzeugt, während der Sohwaraepitzendetektor 14 ein Amplitudendemodulator ist, der die obere Einhüllende der Eingangefrequenz erzeugt.

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Bel der umf ehrenden Abtastung Itt das Ausgangssignal dee Abtaatera, also daa Eingangssignal der Spltsendetektoren, ein Hoehfrequenseignal von etwa 5o Kiloherta« desaen obere Ein- , hüllende der Buohetabenaohirilrise und deeeen untere Einhüllend© der Dokumentenweiee In unmittelbarer Sähe doe umfahren-en Buohetabena proportional let. Venn der betreffende Buohata.be gleiohmassig aatt ausgefärbt let und keine Färb- bzw. SohmutapertU kelohen um den Buchstaben herum verteilt Bind, dann verendern eioh die obere und die untere Einhüllende nicht. Sin typisches Signal, vde ea iloh dann bei den Umfahren einea Buchstabens am Ausgang de· Abta«tere ergibt, let In Figur 2 unter (a) dargestellt. Die Freojuena dieeea 8ignala 4o hangt von der Orundfrequena der umfahrenden Abtaatung ab· Eieee frequenz nlrd auoh Kurvenfolgefrequena genannt, weil man bei der umfahrenden Abtastung auoh von einer Kurvenfolgeabtaatung eprioht. Die obere Einhüllende (Figur 2a), die duroh die gestrichelte Linie 42 angegeben ist, 1st proportional eur BuohstabenBohTJÖrKe dea abgetasteten Buohatabena und die unter· BinhUllend·, die duroh dl· gestrichelte linie 44 angegeben let, let proportional «ur Weiße dea Hintergrundes In unmittelbarer Hähe dea umf ahren-en Buchstabens. Da der Weiöspitiendetelrtor 12 die unter· Ünhüllende erzeugt, ergibt aioh am Auegang dea Weiöspitaendetektor· 12 ein Signal, daa dta Spannunganlv«au dar geetriohelten Linie 44, alao der unteren Einhüllenden enteprioht. Xn entepreohender Vela· entsteht am Ausgang dee Sohwarespitaejidttek-fcor· 14 ein 8ignal, dessen Hireau der gestrichelten Linie 42 baw. der oberen Einhüllenden entspricht. Diese beiden Beeugsspennuafen oder Spannungeniveeus werden im folgenden ala ßohwariepit«· und VeIB-aplta· beseiohnet. IUr die Erfindung ist es nicht von Bedeutung, id· dl· SohwarMpitse und dl· Veiflapitae im Sof· der optiaohen Abtastung eraeugt wird. Dies kann, statt In der besohriebenea. Weise, auoh auf eine andere bekannt· Vela· erfolgen.

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Sie Ausgangseignalo der Spiteendetektoren 12 und 14 gelangen in den Different! al verstärker 16, der mit äusseren Widerständen Bj bestüokt ist. Die Verstärkerglei ohung lautet t

- Ü2 * ^H1 * "V Sohware - B- Weiß, (1)

■° ν

wobei Schwarz das Signal aus dem Sohwarsepitzendetektor 14» Weiß das Signal aus dem Weißspitzendetektor 12, B₀ die Ausgangsspannung aus dem Verstärker 16, E₁ und Rg die Widerstandswerte der Eingangeid.derstände, &, der Widorstandvwert eines Besugs-Widerstandes und R^ der W.derstandswort eines RUokkopplungs-» Widerstandes ist.

Nach den Stande der Technik gilt für B₁ » B₂ * B und Bj · B^ β η« _f womit si oh die oben angegebene (EeioMEg au@»

drücken lässt durch

^E0 ^a TT (^Soawa» - Weiß), . (2)

Va. die Besugsspannung Js₀₁ zu ©rzeugen, wird die Ausgangs Spannung Bq bu der Spannung entsprechen dem weißen Hintergrund agisrt, geaäss der (üeionung '

B_n. - JJl (Sohwars - Weiß ) + Weiß.

Zn folgsnden «erden die Buoluitaben W find B in den Qleloliungta T«rwendtt, um die Auetoüoke Wsiß bzw. Schwax« absrokürsen. lach dbtr Glelonung (3) ergibt ei oh eioe Besugsapannung, die Bit de? Buchetabtnschwäne variiert, aber iiaaer #iü fester Prosentsats der !deferens ewieohen dem mtäiwmm®& nmS i^iien Hireau ist. ser ProeentsatB wird durch d*· ¥«rnältäie B* au B b«etlimt₉

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kann durch Verändern dieses Verhältnisses verändert werden. Eb hat sich jedooh gezeigt, dass, wie bereits eingangs ausgeführt, für viele Anwendungsfall© ein soloh festes prozentuales Verhältnis den au stellenden Anforderungen nicht immer genügt, weshalb nach der Erfindung dieses prozentuale Verhältnis variiert wird.

Nach der Erfindung hat ειι diesem Zweck de:* Rüoldropplungewiderstand H* einer* Wooerstandswert, der ungleich dom des Besugswiderstendes E, if?t« BIe Folge ist» dasa die Auegangsspannung Eq proportional der Differenz zwischen ainem ©raten Vielfachen dee sohwarzen Hive aus und oinora zweiten Vielfachen des weißen Niveaus ist, wobei diese beiden Vielfachen sich voneinander unterscheiden« Wenn man die so gewonnene Ausgangsepannung Eq der Spannung entsprechend dem weißen Hinter grundni ve aus hinzufügt, ergibt sich eine Bezugs spannung, die im Prozentverhältnis, bezogen auf die Differenz Sohwarz weniger Weiß, mit der Schwärze des Buchstabens variiert. Wenn die infrage stehenden Widerstände beispielsweise folgende Widerstandswerte haben

R₁ a H₂ » 4 k ι ■ H₅ - 12 k* f. R₄ » 2 k, (4)

dann wird die Verstärkungsgleiohung 1 zu

E₀ « |£ - W 'm 1/2 (2,25B - W). (5)

In Gleichung (5) 1st das erst® Vielfache 2,25 und das zweite Vielfache 1st 1· Bio Bezugsspannuag E_GL lässt sich dann ausdrücken durch

E_CL = 1/2 (2,25B -W)₊W. (6)

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In den nun folgenden Tabellen ist die Gleichung (6) für veraohiedene Werte von B (Schwarzspitze) durchgerechnet* In beiden Tabellen let der Wert für W (Weißspitze) als konstant angenommen. FUr Tabelle I gilt W « -4,0 ToIt und für Tabelle II W « -3,0 Volt,

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ρ 15 en Ε09680Ι6

TABEItB I (W » -4,0 Volt)

	2,25B	2,25B-W	1/2(2,25B-W)	1/2 (2,25B-W)+W	•	-
-4	-9,0	5	-2,5	- 6,5	-
-3	-6,75	-2,75	- 1,4	- 5,4	30 a
-2	- 4,5	- 0,5	-0,25	-4,25	50 56
"*-l	-2,25	+1,75	+0,88	-3,12	62 ?6
0	0	+4 >	+ 2,0	- 2*0	71 *
+1	+2,25	■ *<M£ -	+3,13	-0,87	77 *
+2	+ 4,5	¥;M- '	+4,25	+OjJSH	81 i»
+3	+6,75	+XG,75	+5,38	■. . +1,38
+4	+9,0	}·ί.' -** '	+6,5	+2,5

TABELLE II

-3,0

	2,25B	-3^8	2,25B-W 2	ι. * . "■'■ -4,9 ':"V'V	'■■Pm-
B	-6,3	»1.5	-1,9	-3,8	- β
-3	-4,5	+0,7	-0,8	. -2,6	-
-2	-2,3	+3,0 .	+0,4	-1,5	2O?4
-1	0	+5,3	+1,5	-0,4	50^
0.	+2,3	+7,5	+2,6	+0t8	65*
+1	+4,5	+9,8	+3,8	+1,9	7C<
+2	+6,8	+12,0	+4,9	^0 , ·	82?C
+3	+9,0	+14,3	+6,0	+4,1	86?6
+4	+11,3		+7,1		88^
+5

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ORIGINAL INSPECTED

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Zn den beiden Tabellen I und II go*ie in der nun folgenden Tabelle ist in der letzten Spalt® ¹¹^E₀₁ ¹¹ angegeben. Dae bedeutet, derjenige Prozentsatz, au dem die Bezüge spannung, bezogen auf die Differenz (B-W) oberhalb dee Klveaua W liegt. Bemorkenewert ist, dass dieser Prozentsatz mit zunehmender Buchetabeneohwörze, also mit zunehmenden Werten von B - vergleiche 1. Spalte der Tabelle - ansteigt.

Die nun folgende. Tabelle III geht von anderen Widerstandawerten aus. Bei dem der Tabelle III zugrunde liegenden AuefUhrungsbeispiel sind die Widerstand© R₁ * Hg « 4E, \ ■ 2K₅, R^ « 1OK und die noUe Spitzenspannung, also der Wert für W ist konstant -5,5 Volt* Unter diesen Umständen gilt

B_n - 1/2 (2,1B-W)

(7)

TABBLLBIII

B	2,1B	2,1 B-W	1/2(2,1B-W)	1/2(ZtIB-W)+!-.	28
-3	-6,3	-2,8	-1,4	-4,9	50
-2	-4,2	-0,7	-0,4	-3,9	62
-1	-2,1	+1,4	+0,7	-2,8	69
O	0	+3,5	+1,8	-1,7	75
+1	+2,1	+5,6	+2,8	-0,7	79
+2	+4,2	+7,7	+3,8	+0,3
+3	+6,3	+9,8	♦4,9	+1,4
+4	+8,4	+11,9	+5,9

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Es gibt verschiedene*Möglichkeiten zur Ausgangespannung Sq des Verstärkers 16 die Weißspannung W zu addieren, Έΐη Beispiel dafür ist in figur 1 angegeben«

Während der erste Buchstabe einer Zeile durch den Abtaster umfahren wird, also die Hormierungsabtastung stattfindet, ist der Schalter 18 geschlossen. Die Aiisgangaspannung Eq des Verstärkers gelangt so über einen Emitterfolgekreis 2o zur Speicherung in die Kapazität 22, die mit ihrem anderen Anschluss an Massenpotential 26 liegt» Die gespeicherte Spannung gelangt über einen zweiten Emitterfolgekreis 28 an einen Baltekreis 3o, dor als Speicher mit sehr großer Zsitfconetante arbeitet· Die in dem Haltekreis 3o eingespeiste Spannung wird mithin für eine lange Zeitperiode, nämlich so lange, wie es dauert, um die folgende Schriftzeichenzeile vollständig abzutasten, gespeichert. ft".ο Spannung am Ausgang des Haltekreises 3o wird über den Widerstand stand Hg in den Verstärker 32 eingespeist« In den gleichen Eingangsanschluss des Verstärkers 32 wird die Auegangsspannung des Weiß spitzende tektors 12 über den Widerstand IU eingespeist. Der andere RLngangsanschlues des Verstärkers 32 liegt über dem Bezugswiderstand IU an Massenpotential. Der Ausgang des Verstärkers ist über den Rüokkopplungswideretand R_Q an den zweiten Eingang rückgekoppelt« Es sei nun angenommen, dass die Widerstondswerte der Widerstände IU bis R₉ sämtlichst gleioh groß sind und 2K betragen· Die Ausgangsepannung E^ am Ausgangsan-8chlxiss 34- ist dann die Svwm der Spannungen an den Sdnaltpunkten 38 und 36«

Die Spannung am Sohaltpunkt 36 iet die weiße Hintergrondspaimung aus dem Weiß spitzende tek tor 12. In Figur 2 iet unter (b) ein Beispiel für ein Auegaogssignal des Abtasters Io wänren der Erkennungephase angegeben. Das untere STivesu der Kurve in Figur 2b ist das weiße Hintergrundniveau· Me daraus nach oben ragenden

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BAD

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Impulse entetehen, wenn der Abtaststrahl einen schwarzen Buchstabonbalken durchquert. Bei ein-tuid demselben Dokument, das abgetastet wird, ist das weiße Fiveau 44 gerades Figir 2a das gleiche wie das weiße Niveau gemUss Figur 2b. Kurzzeitige Schwankungen in dem tieferen, also weißen Niveau, könne ι voi Verschmutzungen des Dokumentes herrühren. Ia der Veiß spitzendetektor 12 ein Amplitudendemodulator ist und da die Impulse, die in der Erkennungephase stehen, vronn die Abtastung einen Buchstaben durchquert, kurze Hoohfrequenzimpulse sind, iat der Ausgang des Weißspitzendettktüre 3 2 in der ^rkennungsphano lae vreiße Niveau gemäss Figur Ziu

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Claims (1)

1. ■ ι. ■

   nelne- Akte ι £ 15 871

   Bockst ϊ .10968016-

   denen für das Ab-

   Biffereoa der mit

   Mfforenzep

   einen

   swelteix fo» ersten faktor

   15

   J₁,

   fir

   ^{P 15 871}

   R0968016

   angesohlosaener Weißapitzendetektor (12) zur Erzeugung der WeiSapitzensignalepaniiung (Vy) und ein

   (14) zur Jirseugung der Sohirarzspitaeneignalspajanung

   eehsn ist,'und dass diesen Detektoren ausgangs sei tig-, e%p. meinsamer Differenzverstärker (16) naohgesahaltet Λ?*» &a dessen ersten Eingang über einen ersten EingangawLderetand der WeiSapitaendetektor (12), an deaaen zvreiten JSingang übar einen zweiten Eingangewiderstand (Rg) der Söhw&rzepitzen*- ,_:-_;,. detektor (14) an dessen zveiten(Eingang außerdem Über einen BessngsieLderstaad (IU) Masaenpotential (24) und an dessen w trst@i% Eingang außerdem tlber einen Rüclücopplungewiderate g,d

   (H^; der Ausgang dee DifferenzTerstärkers (16) angesehlQss©^ SiM₉ und das» mindestens die beiden Widerstände eines der Widerataaiapaar©, der Eingangswiders±änd»(R₁, H₂) bzw· der Beauigamderatände (H^, R*) ungleich hinsichtlich ihros sind. . -,"·- -:-.' . _■ , .; --

   3. Besiagsspaaaungegeaerator naoh Anspruch 2,. .dadurch gekenn-, dass die Eingangswiderstände (H₁ und I₂);-^ßter groSan Widorstaaüawert haben, ii@. BeaugswLdsrstfinde, - >-, (Es,; E₁) dagegen unterschiedlich großen WIdaratandswert haben

   ■-."■-.- -Ä^ä 4* idMigsapanmugsgeiierator nach Anspruch 3» dadurch gekenn-. -.._:Λ

   der BezugsiiSerataad (R^) hinsiohtlich seines

   vielfach grader als d@r Biioldcopplungsiit.

   dadurch, g©k®im2@l@Ma@t_s dass für ©in©

   währeni derer ä<§>r i^> absataetejiäea BuÄstalbeiizeil© imfaiiapeii

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   dieser Buchetabonzeile zur Erkennung abgetastet werden, die während der Homierungsphase gewonnene Differenz ep annung (E₀) für die nachfolgende Erkennungsphase gespeichert wird, und dass die Bessugeopannung (E(Ji₁) el β laufend gebildete Summe dieser gespeicherten Differenzspannung (E₀) und der laufend während der Erkennungsphaee gewonnenen Weißspitzensignalspannurig (W) gebildet wird.

   6. Bezugsspannungsgenorator nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang dee Bifferenzverstärkers (16) Über einen nur während der Normierungsphase geschlossenen Schalter (18) cn eine für die Sauer einer Erkennungsphaee speichernden Haltekreis (3o) angeschlossen ist, und dass der Ausgang dieses Haltekrelses (3o) Über einen ersten Widerstand (Rg) und der Ausgang des Weiß spitzendetektore (12) Über einen zweiten Widerstand (B-) an' einen ersten Eingang eines Ausgangsveratörkere (32) angeschlossen sind, an dessen zweiten Eingang über einen Bezugeid.derstand (E,) Mseeenpotentlal und Über einen RUokkopplungswiderstand (Rg) der Ausgang dieses Ausgangsverstärkers (32) angeschlossen sind, und dass die BezugsspannuQg (Bq^) »m Ausgang (34) dieeee Ausgangsrerstärkers (32) abgenommen wird.

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