DE2063953B2 - Vorrichtung zur Signalaufbereitung analoger Abtastsignale für einen Zeichenleser - Google Patents

Description

a) vor jeder Abtastung eines einzelnen Bildelementes stellt eine Steuerung (188) eine Klemmschaltung (192) auf eine durch das Umgebungslicht des Abtasters bestimmte Bezugsspannung (Dunkelspannung Kl) ein und die in einem Weißspitzen-Speicher (194) und einem Schwarzspitzen-Speicher (196) enthaltene Werte auf einen definierten Ausgangswert zurück,

b) der größte positive Wert des beim Abtasten des Aufzeichnungsträger-Hintergrundes erhaltenen Signals wird in dem Weißspitzen-Speicher (194), der größte negative, beim Abtasten eines schwarzen Zeichenelements erhaltene Wert des Abtastsignals wird in den Schwarzspitzen-Speicher (196) gespeichert,

c) dem Weißspitzen-Speicher (194) ist eine Schal- - tung (302, 198) zur Erzeugung einer Schwellwertspannungskomponente nachgeordnet, die zu Beginn jeder Abtastung auf den kleinstmöglichen erkennbaren Kontrast zwischen Zeichenschwärzung und Hinfe.rgrundhelligkeit eingestellt wird und dk.· sich dann auf den tatsächlich vorliegenden, gemessene, Kontrast einstellt,

d) der Ausgang der Schwellwertschaltung (302, 398) und der Ausgang des Schwarzspitzen-Speichers (196) sind mit dem Vergleicher (200) verbunden, der ein Signal für das Vorliegen eines schwarzen Zeichenelementes dann abgibt, wenn am Ende einer Abtastung die Schwellwertspannung positiver ist als die Ausgangsspannung des Schwarzspitzen-Speichers.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Signalaufbereitung analoger Abtastsignale für einen Zeichenleser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen, die unter Verwendung von opto-elektrischen Wandlern und Schwellwertschaltungen aus analogen Abtastsignalen digitale, zur Identifizierung des abgetasteten Zeichens oder zur weiteren Verarbeitung geeignete Signale erzeugen, sind in großer Zahl bekannt und können beispielsweise den USA-Patentschriften 29 75 371, 3104 370, 3104 372, 743, 33 09 669 und 33 39 178 sowie der DE-OS 22 373 entnommen werden. Auch in der Literatur über Zeichenerkennung werden derartige Vorrichtungen erwähnt, so beispielsweise im fBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 8, Nr. 3, August 1965, Seiten 417 und 418; in der Zeitschrift »Electronics« vom 22. August auf den Seiten 86 bis 93; und in der Zeitschrift »Electronic Design«, Vol. 22, vom 25. Oktober 1967 auf den Seiten 138 bis 140.

Diesem Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgehl, sind einige gravierende Nachteile inhärent:

Der Kontrastbereich, in dem die bekannten Einrichtungen und Verfahren zuverlässig arbeiten können, ist so eingeschränkt, daß ein optimaler Betrieb für alle praktisch vorkommenden Situationen noch nicht möglich ist.

Der erforderliche technische Aufwand der bekannten Einrichtungen ist relativ hoch, so daß Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit dieser Einrichtungen zu wünschen übrig lassen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nun, diese Nachteile zu beseitigen und insbesondere eine Einrichtung anzugeben, die eine solche Signalaufbereitung analoger Abtastsignale gestattet, daß ein Weltgeld hend störungsfreier Zeichenerkennungsbetrieb bei gleichzeitig gesenkten Kosten möglich ist

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Durch die Erfindung werden die bei der Abtastung gewonnenen negativen und positiven Spitzenwerte der analogen Abtastspannung gespeichert und sie beeinflussen die Schwellwertschaltung, die zur Digitalisierung des Analogsignals notwendig ist Dabei ist es sowohl möglich, den Schwellwert auf einem relativ zu den Spitzenwerten festen Punkt zu halten, als auch eine dynamische Verschiebung des Schwellwerts in Abhängigkeit von den Spitzenwerten vorher abgetasteter Zeichen oder durch Vorabtastung von Zeichen durchzuführen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Funktionsschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig.2 eine graphische Darstellung der mit der in Fig. 1 gezeigten Schaltung erzielbaren Impulsformen,

Fig.3 eine graphische Darstellung der Ausgangsspannung des opto-elektrischen Wandlers,

F i g. 4 ein Schaltbild einer Klemmschaltung,
F i g. 5 die aus der Schaltung in F i g. 1 erhaltenen Impulsformen,

Fig.6 und 7 Schaltbilder der Weißspitzen- bzw. Schwarzspitzen-Speicherschaltungen (Nachlaufschaltungen),
F i g. 8 das Schaltbild einer Vergleicherschaltung,

F i g. 9 das Schaltbild einer Schwellwertschaltung,

Fig. 10 ein in der in Fig.9 gezeigten Schaltung verarbeitetes Signal,

F i g. 11 das Schaltbild einer dynamischen Schwellwertschaltung,

Fig. 12 ein in der in Fig. 11 gezeigten Schaltung verarbeitetes Signal und

Fi g. 13 das detaillierte Schaltbild einer Schwellwertschaltung.

In F i g. 1 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt Einrichtungen zum Steuern der Abtastung sind durch die durchbrochenen scheibenartigen Verschlußteile 121' und 122' dargestellt. Andere Steuereinrichtungen können bei Bedarf verwendet werden, da die erfindungsgemäße Schaltung mit konventionellen optischen, mechanischen oder elektronischen Steuerungen arbeitet.

Obwohl das Tageslicht im allgemeinen ausreicht, funktioniert ein optisches Zeichenerkennungsgerät mit einer stabilen Quelle gleichförmigen Lichtes wesentlich besser, weiche den Untergrund und die Zeichen beleuchtet. Das Dokument wird dann vorzugsweise durch eine geeignete Lichtquelle wie ?,. B, die Lampe 181

beleuchtet Diese oder eine weitere Lampe 182 liefert außerdem Licht zur Erzeugung von Taktimpulsen. Zwei lichtempfindliche Elemente 184 und 185 fühlen Licht ab, welches durch die Steueröffnungen in den Scheiben fällt Durch das taktgebende Photoelement 185 werden Taktimpulse erzeugt, während Licht durch die taktgebenden öffnungen fällt, oder durch eine andere Einrichtung, die mit dem AbtastprozeQ synchronisiert ist Diese Impulse werden durch einen Vorverstärker 186 verstärkt und auf die Steuerung 188 gegeben, die to eine Vielzahl von Taktimpulsen erzeugt, um damit die gesamte Schaltung zu steuern.

Der opto-elektrische Wandler 184 ist an die Vorverstärkerstufe 190 und an eine Klemmschaltung 192 angeschlossen. Der Ausgang des letzleren wird auf eine Weißspitzen-Speicherschaltung 194 und auf eine Schwarzspitzen-Speicherschaltung 196 gegeben, die beide als Nachlaufschaltungen ausgebildet sind. Das Ausgangssignal der Weißspitzen-Speicherschaltung wird durch Betätigung eines Schalters 197 direkt oder indirekt über είπε Schweliwert-Regelschaltung 138 auf einen Schwellwertvergleicher 200 geleitet, cer auch das Ausgangssignal der Schwarzspitzen-Speicherschaltung empfängt Das Ausgangssignal des Schwellwertvergleichers 200 liefert eine bistabile Signalfolge an der Ausgangsklemme 202 synchron mit Zeittaktimpulsen der Steuerschaltung 188 an deren Ausgangsanschlüssen 204.

Fig.2 zeigt in einer graphischen Darstellung das idealisierte Ausgangssignal des opto-elektrischen Wandlers 184 zusammen mit dem binären Datenausgang der Ausgangsanschlüsse 202 und dem Abtastimpuls, wie er an den Taktgeber-Ausgangsanschlüssen 204 erscheinen kann. 14 Abtastungen sind hier für ein Zeichen dargestellt Die Abtastungen 1 bis 12 sind κ Abtastungen der 12 Bildelemente über eine Zeichenbreite, die Abtastungen 0 und 13 sind Start- und Stopimpulse.

F i g. 3 zeigt eine der Abtastungen, wie sie in F i g. 2 dargestellt sind, im einzelnen. In dieser Kurve ist die *o Verstärker-Ausgangsspannung über der Zeit während der Abtastung einer Markierung aufgezeichnet Am Anfang ist das Ausgangssignal des Verstärkers 190 die Dunkelspannung »VI«, die zur Zeit t\ dargestellt ist, während der nur Umgebungslicht das photoempfindli- *"> ehe Element 184 erreicht Zur Zek f? beginnt Licht von dem Aufzeichnungsträger 34' auf das photoempfindliche Element 184 zu fallen. Zur Zeit (3 ist der Verschluß über dem Abtastfeld ganz geöffnet und die größte Lichtmenge, die vom Hintergrund des Aufzeichnungsträgers 34' reflektiert wird, wird auf das Photoelement 184 fibertragen und führt zu einer Hintergrundspannung »V2« am Ausgang des Verstärkers 190. Diese Spannung beginnt zur Zeit u abzufallen, während die Abtastung über eine Markierung auf dem Dokument 34' läuft Der remittierte Lichtstrom nimmt dann durch die Absorption des Lichtes durch die Markierung ab. Zur Zeit fe füllt das Bild der Markierung das Photoelement 184 ganz aus und führt zu einer Markierungsspannung »V3«. Während die Abtastung über der Markierung &o weiterläuft, kehrt das Signal zur Hintergrundspannung » V2« zurück. Zur Zeit U beginnt der Verschluß sich zu schließen und das Licht fällt auf die Dunkelspannung »VI« zur Zeit k zurück.

Die gerade beschriebene Impulsform wird an einen ^M Eingangsanschluß 210 eines als Klemmschaltung 192' wirkenden Verstärker.' gegeben, der in F i g. 4 gezeigt ist. Diese Schaltung soll die direkte Spannung der Impulszüge so verschieben, daß diese Impulse relativ zu der hier als Erdpotential dargestellten Bezugsspani.ung von 0 Volt zurückgeführt wird. Die Klemmschaltung 192' liefert an ihren Ausgangsanschlüssen 212 und 214 einen Impuls, wie er in Fig. 5A gezeigt ist Zur Zeit ta wird ein von einem negativen Pegel ansteigender kleiner Impuls 216 von der Steuerung 188 auf einen Anschluß 218 gegeben. Dieser Impuls 216 steigt um einen kleinen Wert von einem anfangs negativen Pegel auf einen anderen Pegel, der hoch genug ist um den Entiadungs-Steuertransistor 220 leitend zu machea Die Leitstellung des Transistors 220 entlädt einen Kondensator 224 und koppelt den Vorverstärker 190 (Fig. 1) mit einem Feldeffekttransistor (FET) 226. Dadurch wird die den Kondensator 224 und die Steuerelektrode des FET 226 verbindende Leitung auf ein Potential von ungefähr minus 0,7 Volt relativ zum Erdpotential gebracht Ein Transistor 228 in Emitterfolgeschaltung fühlt die Spannung über den niedrigen Widerstandsweg des FET 226 ab und liefert er Potential auf die Ausgangsanschlüsse 212 und 2Ϊ4, welches für die Zeitdauer des Impulses 216 von ta bis tb etwas unter Erdpotential liegt Zur Zeit tb wird das Signal am Anschluß 218 auf seinen normalen negativen Pegel zurückgeführt und der Transistor 220 gesperrt Zur Zeit te wird ein Einschaltimpuls 232 (Fig.5B) von der Steuerung 188 an den Anschluß 234 gelegt um eine Ladung wieder auf den Kondensator 224 zu bringen, der dann das Potential an den Ausgangsanschlüssen 212 und 214 innerhalb von +0,005 Volt des Erdpotentials hält Zu diesem Zweck wird ein Ladungssteuertransistor 236 in den leitenden Zustand gebracht, wodurch die Basis eines anderen Transistors 238 zwar positiv wird, der Transistor selbst jedoch nicht leitet Der Transistor 238 leitet wenn der Kollektoranschluß eines weiteren Transistors 240 wesentlich unter diese Basisspannung absinkt Der Transistor 238 überbrückt einen Lastwiderstand 241 des Transistors 240. Dadurch wird die Kollektorspannung hoch gehalten, wenn der Nebenschlußtransistor 238 leitet Zur Zeit tb wird der Kollektoranschluß des Transistors 240 auf einen Einschalt-Schwellwert für einen Ladetransistor 242 gesenkt dessen Kollektoranschluß mit der Steuerelektrode des FET 226 und dem Kondensator 224 verbunden ist Da die Anschlüsse 2i2 und 214 eine Spannung unter Erdpotential führen, und die Basis des Transistors 240 mit Erde verbunden ist wird dieser Transistor leitend, und zwischen den Zeiten tb und te leitet auch der Ladetransistor 242. Dieser Vorgang leitet einen Stromfluß zum Kondensator 224 ein, der diesen wieder lädt Bei dtm einen Ladepegel des Kondensators 224 wird die Spannung an den Anschlüssen 212 und 2\A in die Nähe des Erdpotentials gebracht Wenn dieses Potential sich dem Erdpotential nähert, haben die Basis des Transistors 244 und die des Transistor, 240 dasselbe Potential, und die Spannung am Kollektor des Transistors 240 steigt auf einen Pegel, der ausreicht um den Ladetransistor 242 abzuschalten. Dadurch wird der Kondensator 22^ nicht mehr geladen, der Impuls 232 fällt ab und die Potentialspeicherung ist beendet Zur Zeil I₂ beginnt die Abtastung und dauert bis zum Zeitpunkt t-, wenn das Tor zu schließen beginnt und die Abtastung zur Zeit fg beendet. Während der Abtastoperation befindet sich die Clamp-Schaltung 192' in Ruhe und bleibt in dieser..' Zustand bis unmittelbar vor Beginn der nächsten Abtastung. Zu diesem Zeitpunkt wird der Dunkelpegel wieder auf Erdpotential gebracht. Die Wcißspitzen-Speicherschaltung 194 (b7w. 194'.

F i g. 6) soll die Ausgangsspannung am Anschluß 246 in Fig.6 auf den positivsten Wert des Eingangsanschlusses 212' während der Zeit bringen, in welcher die Weißspitzen-Speicherschaltung 194' eingeschaltet ist. Die Ausgangspegel der Weißspitzen-Speicherschaltung 194' sind graphisch in Fig.5B dargestellt. Zuerst wird die Speicherschaltung auf ihre Anfangsstellung durch einen Impuls zurückgestellt, der an die Rückstellanschlüsse 248 angelegt wird und der von der Analogsteuerschaltung 188 kommt. Zur Zeit te wird ein Einschaltimpuls von der Steuerung 188 an den Eingangsanschluß 258 angelegt. Der Rückstellimpuls an den Anschlüssen 248 entlädt über die Transistoren 250 und 252 einen Speicherkondensator 256. Der Impuls an den Eingangsklemmen 258 betätigt zwei Steuertransistoren 260 und 262 und lädt den Kondensator 256 auf die Hintergrundspannung V2 auf. Dieser höchste Spannungspegel wird durch einen FET 264 und einen Emitterfolgetransistor 266 an den Ausgangsanschluß 246 übertragen. Dieser Signalpegel wird an die Basis eines Transistors 268 angelegt und dieser dadurch auf denselben Wert gebracht, den die Basis des Transistors 270 hat. Auf diese Weise wird der Ladeprozeß trotz Vorliegen des Impulses an den Eingangsklemmen 258 beendet.

Wenn die Schwarzspitzen-Speicherschaltung 196 (bzw. 1%', Fig. 7) während der Abtastoperation eingeschaltet wird, speichert sie den negativsten Signalwert, der am Eingangsanschluß 214' ankommt. Dieser größte negative Wert tritt am Ausgangsanschluß 272 auf. Diese Schwarzspitzenspeicherschaltung 196' ist in vieler Hinsicht ähnlich aufgebaut wie die Weißspitzen-Speicherschaltung 194'.

Am Anfang wird ein Speicherkondensator 274 auf einen hohen positiven Wert aufgrund eines negativ verlaufenden Rückstellimpulses geladen, der an die Eingangsklemmen 276 angelegt wird und über die Transistoren 278 und 280 wirkt. Ein Einschaltimpuls wird an die Eingangsanschlüsse 282 zur Entladung des Speicherkondensators 274 über die Transistoren 284, 286 und 288 angelegt. Die Spannung auf dem Kondensator 274 wird an einen FET 290 und einen weiteren Emitterfolgetransistor 292 weitergegeben. Diese an der Ausgangsklemme 272 erscheinende Spannung wird auch an die Basis eines Transistors 296 angelegt, die dann mit der Basisspannung eines anderen Transistors 298 gleich ist und die Entladung des Kondensators 274 beendet, wenn der Einschaltimpuls am Anschluß 282 vorhanden ist. Die Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 272 ist in Fig. 5C gezeigt, und zwar als Spannung VA, auf die der Kondensator 274 am Anfang geladen wird. Zur Zeit U. entlädt der Einschaltimpuls den Kondensator 274 auf die Hintergrundspannung V2"; und während die Spannung beim Abfühlen einer Markierung absinkt, wird der Kondensator zur Zeit fs bis auf den Spannungswert V3' entladen, bis die Schwarzspitzen-Speicherschaltung 196' wieder zurückgestellt wird.

Die Kombination von Feldeffekttransistoren und Abfühltransistoren 226—228, 264—266 und 290—292 überwacht die Spannung an den Kondensatoren 224, 256 und 274 und entwickelt am Ausgang über dem Lastwiderstand eine Spannung, die der Spannung an den Kondensatoren 224,256 und 274 sehr nahe kommt Der Transistor 262 (F i g. 6) lädt den Kondensator 256. Die Widerstände 263 und 265 bestimmen den Pegel, ar. welchem der Transistor 262 mit der Ladung beginnt Diese Widerstände begrenzen auch den Kondensator-

Ladestrom.

Im Betrieb messen die Transistoren 268 und 270 den Unterschied zwischen der Eingangs- und der Ausgangsspannung der Schaltung. Wenn die Eingangsspannung unter der Ausgangsspannung liegt, bleibt der Transistor 262 gesperrt und die Spannung über dem Kondensator 256 bleibt konstant. Wenn die Eingangsspannung jedoch die Ausgangsspannung übersteigt, beginnt die Spannung am Kollektor des Transistors 270 abzufallen, und der Ladetransistor 262 beginnt zu leiten. Dadurch wird der Kondensator 256 auf die Ausgangsspannung bis auf einige Millivolt der Eingangsspannung geladen. Somit lädt die Schaltung den Kondensator 256 so, daß die Ausgangsspannung gleich oder größer ist als die Eingangsspannung.

In die Weißspitzen-Speicherschaltung in F i g. 6 ist ein Potentiometer 302 eingeschoben, um eine Schwellwert-Spannungskomponente des Weißspitzen-Speicherpegels an den Anschlüssen 304 regeln zu können, die mit einem Eingangsanschluß 304' der in Fig. 8 gezeigten Vergleicherschaltung 200' verbunden sind. Die Basen der Vergleichertransistoren 306 und 308 sind einmal mit dem Anschluß 304' der Weißspitzen-Speicherschaltung und zum anderen mit dem Anschluß 272 der Schwarzspitzen-Speicherschaltung verbunden. Die Transistoren 306 und 308 sowie die Transistorenpaare 240. ?44 und 268,270 sind bezüglich ihrer Basis-Emitter-Spannungscharakteristik innerhalb von 10 Millivolt auf einander abgestimmt. Sollte die Eingangsspannung am Anschluß 272' im wesentlichen gleich oder größer sein als die Schwellwertspannung am Anschluß 304', befindet sich die Spannung am Ausgang 202 der Vergleicherschaltung 200' im wesentlichen auf Erdpotential, da der Ausgangstransistor 312 leitet. Der Ausgangstransistor 312 wird durch einen Schalttransistor 314 leitend gemacht, dessen Basis mit dem Kollektor eines Differentialverstärkungstransistors 308 verbunden ist. Die tatsächlichen Spannungen an den Anschlüssen 272' und 304' stammen im Grunde genommen von den Speicherkondensatoren 256 und 274 und spielen keine Rolle. In jedem Falle zeigen die in einer Differentialverstärkung arbeitenden aufeinander abgestimmten Transistorenpaare gleiche oder ungleiche Spannungen entsprechend der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Markierungen.

Die beiden Speicherschaltungen 194 und 196 werden zur Zeit k so abgeschaltet, daß weitere Änderungen im Lichtpegel, wie z. B. das Schließen des Verschlusses, sie nicht beeinflussen.

Die Schwellwertspannung erscheint am Abgriff des Potentiometers 302. Diese Schwellwertspannun^ steht in festem Verhältnis zur Hintergrundspannung V2' (F i g. 5A) und wird durch Bewegung des Potentiometerabgriffs eingestellt Somit ist die Schwellwertspannung nicht festgelegt, sondern wird von dem Hintergrundpegel abgeleitet und stellt den Prozentsatz des einfallenden Lichtes dar, der von einer kleinsten Markierung reflektiert wird oder den Lichtpegel, bei welchem eine Markierung erkannt wird und über welchem das Fehlen einer Markierung angenommen wird Die Ausgangsspannung der Negativspitzen-Speicherschaltung wird mit der Schwellwertspannung verglichen. Wenn am Ende einer Abtastung die Schwellwertspannung positiver ist als die Ausgangsspannung der Schwarzspitzen-Speicherschaltung, liegt ein Zeichen vor. Große Veränderungen des einfallenden Lichtes sind Amplitudenveränderungen, die durch temperaturempfmdfiche Bauteile hervorgerufen werden und beeinflussen die

Erkennungsschaitung nicht, da eine proportionale Änderung der Schwellwertspannung auftritt.

Die oben beschriebene Schaltung eignet sich sehr gut zur Erkennung gleichmäßiger Markierungen auf Dokumenten mit gleichmäßigem Untergrund. Die Variationsbreite der auftretenden Dokumente und Markierungen ist jedoch wesentlich größer, wobei handgeschriebene Zeicht.ι besonders schwierig sind. Die das Zeichen aufschreibende Person kann den Schreibstift entweder fest oder leicht aufdrücken. Für leichte Markierungen, die gerade über dem Hintergrund-Störpegel liegen, ist die Schwellwerteinstellung genau definiert. Für kräftigere Zeichen jedoch sollte der Schwellwert so verschoben werden, daß er von dem Störpegel weiter entfernt liegt, um die Möglichkeit so klein wie möglich zu halten. Störungen als Markierungen zu erkennen. Aus diesem Grund ist in die Gesamtschallung die Schwellwert-Regelschaltung 198 eingebaut. Eine derar tiot» Qf><rc»lcs*haltiincr ict in P ι σ Q of>-7t*'iat Γ^ΐα \C lAmm- Schaltung 192' wird an die Anschlüsse 212', 214' angeschlossen, die zur Weißspitzen-Speicherschaltung 194' und zur Schwarzspitzen-Speicherschaltung 1%' führen. Der Ausgangsanschluß 272' der Schwarzspitzen-Speicherschaltung 196' wird mit einem Anschluß der Vergleichereinheit 200' verbunden. Der Ausgangsanschluß 246' der Weißspitzen-Speicherschaltung 194' wird an ein Potentiometer 312 angeschlossen, dessen anderer Anschluß mit der Schwarzspitzen-Speicherschaltung 196' verbunden und dessen Abgriff an einen Anschluß der Vereleichereinheit 320 angeschlossen ist. Ein d'i in Serie geschalteten Widerstände 321 bis 325 umfassender Spannungsteiler wird zwischen den Ausgangsanschluß 246' und Erde gelegt. Die Source-Anschlüsse der FET 331 bis 334 sind einzeln an die Verbindungen zwischen den Widerständen angeschlossen, und die Drain-Anschlüsse gemeinsam mit dem Vergleicher 200' und dem Vergleicher 320 verbunden. Die Ausgangsleitung des Vergleichers 320 ist an den Eingang eines Zwei-Bit-Zählers 338 angeschlossen. Die vier Ausgangsleitungen des Zählers 338 werden in einer aus mehreren UND-Gliedern 341 bis 144 bestehenden Schaltung verknüpft. Fig. 10 zeigt In pulsforrnen und Spannungen, auf denen die Schwellwert-Regelschaltung 198' arbeitet. Am Anfang wird der Zähler 338 auf Null gesetzt, und die UND-Glieder 341 bis 344 werden so verknüpft daß der erste FET 331 geschlossen und die anderen FETs 332 bis 334 geöffnet sind. Auf diese Weise wird nur der Widerstand 321 zwischen den Anschluß 246 und die Vergleicher 200' und 320 gelegt. Mit dieser Verbindung wird der Schwellwert der Schaltung so eingestellt daß dünne, d. h. !eichte Markierungen vom Hintergrund unterschieden werden. Wenn bei der Abtastung eines Zeichens ein ganz schwarzes und starkes Zeichen auftritt sind wahrscheinlich auch andere nachfolgende Zeichen stark, so daß der Schwellwert vom Hintergrundpegel weiter weggeschoben werden muß. Diese Bedingung wird festgestellt durch Vergleich der Spannung am Abgriff des Potentiometers 312 mit der Schwellwertspannung. Wenn die Spannung am Abgriff unter der Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 321, 322 liegt ändert der Vergleicher 320 seinen Zustand. Dadurch wird der Zähler 338 um den Wert 1 erhöht Diese Erhöhung schließt den Stromkreis über den FET 332 und öffnet den über den FET 331, wobei die FETs 333 ■ind 334 wie vorher geöffnet bleiben. Nachfolgende Abtastungen beeinflussen die Nachregelung des Schwellwertes in derselben Weise.

Eine dynamische Schwellwert-Regelschaltung ist in Fig. Il gezeigt. Mit dieser Schaltung wird ein Schwellwert automatisch so geregelt, daß er bei dünnen Schriftzeichen dicht am Pegel der Hintergrundspan- > nung liegt und bei starken Schriftzeichen weiter weg von diesem Pegel verschoben wird. Wenn angenommen wird, daß die Schwärzung der Zeichen über einer Zeile auf dem Aufzeichnungsträger gleichbleibend ist, kann der Schwellwert auf das dunkelste Zeichen der Zeile

in eingestellt werden. Eine ideale Regelung erfordert eine Abtastung der genzen Zeile, um zunächst einmal die Schwärzung der Zeichen festzustellen und eine anschließende Einstellung des Schwellwerts für die endgültige Abtastung zu finden. Eine zufriedenstellende Leistung

r> erhält man jedoch auch durch eine Anfangseinstellung des Schwellwertes auf ein dünnes Zeichen und Regelung des Schwellwertes durch die Schaltung zum größten Dunkelwert hin, während dunklere Zeichen abgetastet

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mit dem Abgriff eines Potentiometers 312' und der andere Eingangsanschluß mit dem Ausgang eines Differentialverstärkers 350 mit fester Verstärkung verbunden. Am Anfang wird ein Kondensator 352 über einen Transistor 354 entladen, dessen Basis am

.'"> Anschluß 356 eine Spannung erhält, die ihn leitend macht. Dadurch erhält man einen in sehr kleinen Werten veränderlichen spezifischen Widerstand des Transistors 354. Wenn die Spannung e, am Potentiometer 312' kleiner als die Schwellenwertspannung e-rn ist,

w wird das Ausgangssignal des Vergleichers 348 positiv und der Transistor 356 wird zum Laden des Kondensators 352 eingeschaltet. Dadurch sinkt die Spannung am Kondensator 352 und dadurch wiederum die Verstärkung und somit die Schwellwertspannung. Der Konden-

Ji sator 352 wird weiter entladen, bis die Schwellwertspannung ungefähr gleich der Spannung am Abgriff des Potentiometers 312' ist. Während diese zuletzt genannte Spannung größer wird, wird der Kondensator 352 nicht mehr geladen und die Verstärkung des gesamten

■*'> Stromkreises wird auf einem durch die bereits ^..•tastete dunkelste Markierung bestimmten Wert

belassen. Verschiedene Beziehungen der Spannungen sind in F i g. 12 gezeigt, die eine graphische Darstellung der Impulse vom Vorverstärker 190 zeigt

•»5 Ein mögliches Verfahren zur Veränderung der Verstärkung ist das Anlegen einer Spannung an einen Verstärker mit veränderlicher Verstärkung in einer automatischen Verstärkungssteuerschaltung. Die Vorteile verfügbarer Leistungs- oder anderer Verstärker

so mit fester Verstärkung erhält man beispielsweise durch die in F i g. 13 gezeigte Anordnung mittels Veränderung de:. Widerstandes Drain-Source eines FETs 364, der an den Inverteranschluß des Verstärkers und über einen Widerstand 366 an Erde angeschlossen ist Der spezifische Drain-Source-Widerstand eines FET wird durch die Gate-Source-Spannung gesteuert Der FET 364 ist über einen Reihenwiderstand 366 an den Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 350 angeschlossen und an diesen Anschluß wird auch das Rückkopplungssignal über einen Widerstand 368 gegeben. Die Transistoren 372 und 374 sind so angeordnet daß die Spannung auf dem Kondensator 352 zur Rückstellung der Schaltung 198'" nahe Null liegt und die Transistoren 376 und 378 sind so angeordnet daß der Kondensator 352 negativ geladen wird, wenn die angetroffenen Markierungen immer dunkler werden. Um den Schwellwert einzustellen, wird die Verstärkung der gesamten Schaltungskombination auf

FET 364 und Verstärker 350 verändert. Wenn der Schwellwert herabgesetzt werden soll, wird die Spannung des Speicherkondensators 352 gesenkt, wodurch der spezifische Drain-Source-Widerstand des FETs 364 ansteigt, wodurch wiederum die Gesamtverstärkung der den Verstärker 350 und den FET 364 umfassenden Schaltung herabgesetzt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Signalaufbereitung analoger Abtastsignale für einen optischen Zeichenleser, der taktgesteuert über die Breite eines Zeichens eine Mehrzahl Abtastsignale liefert, welche einer Schaltung zur Auswertung der Weißspitzen (positive Signale) und der Schwarzspitzen (negative Signale) zugeführt werden, deren Ausgangssignale einen Vergleicher beaufschlagen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: