DE1967450U

DE1967450U - Optische abtasteinrichtung.

Info

Publication number: DE1967450U
Application number: DEG37218U
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1966-05-31
Filing date: 1967-05-31
Publication date: 1967-08-31
Also published as: GB1183853A; US3466451A

Description

Optische Abtasteinrichtung

Die Erfindung "betrifft eine Einrichtung zum lesen τοη Aufzeichnungen, insbesondere eine einfache, kleine, "billige Einrichtung zum optischen Lesen oder Abtasten von Symbolen, die eine Kontrastreflektion auf einem beweglichen Medium bewirken,

Normalerweise findet in einer optischen Abtasteinrichtung eine ♦

Relativbewegung zwischen dem die Symbole tragenden Medium und einem ι beleuchteten Schlitz statt, line lichtempfindliche Einrichtung wie eine Fotozelle erhält Licht, das von der Schlitzfläche reflektiert oder durchgelassen wird, und erzeugt ein Signal, dessen Verlauf dem abgetasteten Symbol entspricht» (Das Signal mit einem derartigen Verlauf kann dann einer Wiedererkennungsschaltung oder einer anderen verarbeitenden Einrichtung zugeführt werden,)

Zs sind bereits verschiedene optische Abtasteinrichtungen bekannt, z_eB„2 Eine optische Abtasteinrichtung für telegrafische «t Zwecke (US-Patentschrift 2 565 266), eine optische Abtasteinrichtung zum Umsetzen von Wehrzeichen in akustische Signale (US-Patentschrift 2 616 983)₃ sowie eine optische Abtasteinrichtung für einen Zeiciienleser ("Optical Character Recognition" by E_eC_e Greanias, Spartan Books, 1962, S* 134 - 136)»

Diese bekannten Abtasteinrichtungen sind sehr aufwendig und kompliziert» Starke Lichtquellen sind zur Beleuchtung des Mediums

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erforderliche Normalerweise werden eine oder mehrere 500 W-Progektionslampen verwendet, was zu Schwierigkeiten wegen der Lampenhalterung, ihrer Lebensdauer und der Wärmeabfuhr führt» Komplizierte und teuere optische Systeme sind ferner notwendig, um das Licht auf das Medium zu richten, sowie das Symbolbild, zu verstärken und auf die lichtempfindlichen Einrichtungen zu werfen. Die bekannten Abtasteinrichtungen müssen außerdem sorgfältig justiert s:ein, daiait sie richtig arbeiten»

Es ist daher Aufgabe der Erfindung;, diese Schwierigkeiten und lachteile zu vermeiden, insbesondere eine kleine und billige Abtasteinrichtung anzugeben«

Sine Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung hat eine einzelne Linse mit mindestens einer zylindrischen Oberfläche um sowohl das Licht auf das Medium zu fokussieren als auch das Licht, das von dem Medium reflektiert wird, auf eine Fotozelle oder ein anderes lichtempfindliches Element zu fokussieren. Die Linse kann vorteilhafterweise eine einfache, billige vollzylindrische Linse kleinen Durchmessers sein»

Die Linse wird in unmittelbarer Hahe des bewegten Mediums angebracht, wobei die Längsachse der Linse senkrecht auf der Bewegungsrichtung des Mediums stellt _a Eine oder mehrere Lichtquellen sind an der zu dem Medium entgegengesetzten Seite der Linse angeordnet, so daß die Linse das Licht von den Lichtquellen auf einen schmalen Querstrich auf dem Medium fokussiert« Ein lichtempfindliches Element befindet sich ebenfalls auf der zum Medium entgegengesetzten Seite der Linse, vorzugsweise entlang eines zu der Linsenachse senkrechten Strichs, wodurch das von dem Medium reflektierte Licht durch die Linse auf das lichtempfindliche Element fokussiert wird. Die Lichtquellen können unter einem Winkel gegen die Linsenachse angeordnet sein, um eine Überlagerung mit dem reflektierten Licht zu vermeiden, das auf das lichtempfindliche Element gerichtet wird.

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Die Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung "benötigt also nur eine einzige₉ einfache,, "billige Linse mit kleinen Abmessungen, und die Lichtquellen können verhältnismäßig schwach sein, da sie in unmittelbarer Hähe des Mediums angeordnet sind und das Licht in wesentlichen durch die Linse auf einen sehr schmalen Strich auf dem - Medium fokussiert wird»

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

?igo 1 die G-esaiiitansicht der Mediumtransport- Lind abtasteinrichtung ι

J¹Ig₀ 2 ein Schaltbild einer Differentiationsschaltung, die zum Umsetzen des Signals von der optischen Abtasteinrichtung in eine für eine bekannte Wiedererkennungsschaltung geeignete Form verwendet werden kannj

Fig» 5 die G-esamtanordnung der Grundelemente der optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung» und

J¹Ig. 4 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Längsschnitt, eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der optischen Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung,,

Gemäß 'S¹Ig₀ 1 läuft ein Medium in form eines Schriftstücks 10, das mehrere Symbole 11 trägt, die durch Tinte oder ein anderes Material aufgetragen sind, das eine Kontrastreflektion auf der « Mediumoberfläche erzeugt. Die Symbole 11 können irgendwelche optisch unterscheidbaren identifizierenden Zeichen sein. Z.B. können sie zu einem System von Symbolen menschlicher Sprache gehören, die besonders zum Maschinenlesen geeignet sind (ein derartiges System von Symbolen wird z.B., in Mg. 6 des DBP 1 180 177 behandelt).

Zum Abtasten der Symbole 11 wird das Medium 10 gemäß Fig. 1 nach rechts durch eine bekannte [Transporteinrichtung bewegt, die eine Antriebsrolle 12(1) hat_s die beispielsweise durch einen Antriebsmotor 12 (2) angetrieben wird. Die Symbole 11 werden auf

diese Weise an einer optischen Abtasteinrichtung 13 "vorbeibewegt, die das von einem schmalen Querstrich auf dem Medium reflektierte Licht erfaßt j, so daß Signale an eine Leitung 14 abgegeben werden«, die eine Punktion der von dem Medium reflektierten Lichtmenge, das heißt der von ihm getragenen Symbole₉ sind. Wenn die Symbole 11

t_v für i'Iaschinenlesen vorgesehen sind, wie "oben erwähnt wurden so wird ein Signal mit eindeutigem Wellenzug an die Leitung 14 für jedes ab-

* getastete Symbol abgegeben,,

Es sind bereits viele Systeme zur Wiedererkennung von Signalen

(zoB„ Französische Patentschrift 1 459 209) mit verschiedenem Wellenzug vorgeschlagen d4^Wl~H¥~^~ schiedenen Signale über die Leitung 14 einer Differentiationsschaltung, z«B„ der von lig. 2₅ zugeführt werden, können die resultierenden differentierten Signale über eine Leitung 15 einer Verzögerungsleitiing zu einem Wiedererkennungssystem zugeführt werden.

Die Grundelemente und der Betrieb der Abtasteinrichtung gemäß dex" Erfindung ist aus Pig«, 3 ersichtlich» Das Medium 10, das die Symbole 11 trägt ₉ ist dabei in Endansicht gezeigt» Eine Zylinderlinse 30 befindet sich in unmittelbarer Uähe des Mediums 1O₅ wobei die Längsachse der Linse im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Mediums und im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Mediums angeordnet ist« Eine oder mehrere Lichtquellen wie zwei Lampen 3l(l) und 3l(2) sind so angeordnet;, daß Licht von ihnen durch die Linse 30 auf einen schmalen vertikalen Strich auf der Oberfläche des Mediums 10 fokussiert wird«

Das auf das Medium 10 durch die Linse 30 geworfene Licht wird von dem Medium in Abhängigkeit von den bedruckten Flächen reflektiert, und das reflektierte Licht wird durch die gleiche Linse 30 auf ein lichtempfindliches Element 32 fokussiert, das entlang eines Striches angeordnet ist_s der im wesentlichen senkrecht auf der Oberfläche des Mediums 10 steht und die Achse der Linse 30 schneidet.

Für manche Anwendungen kann es wünschenswert sein₉ ein Mehr-

kanal-A To tasten vorzunehmen. Das kann leicht erreicht werden, indem das lichtempfindliche Element 32 wie in Pig« 3 vertikal unterteilt wird j um Mehrkanal-Signale an mehrere .Signalleitungen 14- (1) bis 14 (n) abzugeben«, Eine Einkanal-Abtastung kann durchgeführt werden, indem die von dem unterteilten lichtempfindlichen Element 32 ausgehenden Leitungen 14 (l) - 14 (n) parallelgeschaltet sind. Auf diese Weise wird das Medium 10 horizontal durch den schmalen vertikalen Strich des Nichts abgetastet, so daß das lichtempfindliche Element dadurch ein Signal erzeugt, dessen Verlauf der von der Oberfläche des Mediums reflektierten Lichtmenge entspricht»

Ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist in Hgi 4 abgebildet, wo ein G-ehäuseblock 40 im Längsschnitt gezeigt ist«, Eine Zylinderlinse 41 ist in eine Aussparung am rechten Ende des Blocks 40 eingepaßte Bin transparentes Fenster 42 befindet sich am rechten Ende des Blocks 4O₉ um den richtigen Abstand des Mediums von der linse zu gewährleisten und eine schützende Gleitfläche für äas Medium zu ergeben«,

Im Block 40 ist ein. zentraler Kanal 43 abgebildet. Am linken Ende dieses Kanals ist ein lichtundurchlässiges_s mit einer Öffnung versehenes Stück 44 eingepaßt, dessen Öffnung die Form eines schmalen vertikalen Schlitzes 45 hat, der im wesentlichen parallel zur Achse der Zylinderlinse 41 verläuft« Hinter dem Schlitz 45 ist ein lichtempfindliches Element 32' montiert. Auf. diese Weise wird das von dem Medium reflektierte Licht durch die Linse 41 durch den Kanal 43 und den Schlitz 45 auf das lichtempfindliche Element 32⁵ fokussiert.

Das rechte Ende des Kanals 43 ist mit einer Kammer 47 verbunden, deren rechte Seite eine schmale vertikale Öffnung 48 für den Durchtritt des Lichts zu und von der Linse 41 hat»

Um das Medium zu beleuchten, sind zwei Lampen 49 (l) und 49 (2) in zwei entsprechende schief angeordnete Kammern 50 (l) und 50 (2)

eingepaßt5 die mit der Kammer 47 in Verbindung stehen, so daß Licht von den lampen 49 (l) und 49 (2) durch die Öffnung 48 fällt und durch die Zylinderlinse 41 über das transparente Fenster 42 auf einen schmalen Strich auf dem über dem Fenster 42 vorbeilaufenden Medium fokussiert wird.
Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel der optischen

Abtasteinrichtung gemäß der Erfindung hatte der G-ehäusebloek 40 folgende Aussenabmessungen; Eine Länge τοη 4_S5 cm (l 3/4 Zoll), eine Breite γοη 3 cm (1 1/4 Zoll) und eine Höhe von 3,5 cm (l 3/8 Zoll), Die Linse 41 bestand aus optischem Glas mit einem Durchmesser von O₅3 cm (0,125 Zoll). Das Fenster 42 bestand aus synthetisches! Saphir mit einer Dicke von 0,15 cm (0,058 Zoll), Der Abstand der Achse der Linse 4I von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 46 betrug etwa 4 cm (l 15/52 Zoll), Die Lampen 47 (l) und 47 (2)

^v hatten jeweils eine Leistungsaufnahme von 1 ¥ und waren vorfokussiert.

,., Der Schlitz 45 hatte eine Länge von 1 cm (0,375 Zoll) und eine Breite von 0,05 cm (0,020 Zoll).

Mit dieser Anordnung wurde eine Verstärkung des BiMs des Mediums, wie es durch die Linse 41 auf das Stück 44 projeziert wurde, von etwa 16 erreicht. Das entsprach einer effektiven Breite des Schlitzes 45 auf der Oberfläche des Mediums von etwa 0,0032 cm (0,00125 Zoll)*

Wenn das lichtempfindliche Element 32' unterteilt ist, um mehrere

^ Kanäle zu ergeben, wie bereits im Zusammenhang mit Pig, 3 angegeben wurde, kann der zentrale Kanal 43 vorteilhafterweise mit vertikal verteilten Trennwänden (nicht abgebildet) versehen sein, um das von der Linse 41 abgegebene Licht in die entsprechenden Kanals zu unterteilen.

Durch die Erfindung wird also eine optische Abtasteinrichtung mit kleinen Abmessungen und geringen Kosten angegeben, die eine einzige5 einfache Linse sowohl zum Fokussieren des Quellichts auf

— *7 „

das Medium als auch, zum Fokussieren des reflektierten Lichts auf ein lichtempfindliches Element verwendet. Außerdem sind nur schwache lichtquellen erforderlich₉ und eine Justierung braucht nicht vorgenommen zu werden. Ferner kann, wie aus ]?ig, 4 ersichtlich ist, die Einheit vollständig abgedichtet werden, um Staub und andere ., Fremdkörper abzuhalten«

S chutzansprüche

Claims

" ⁸ " 2, Mai 1967 EB/Sm"

"unsere Aktes 1852 /

Schutzansprüche

le Optische Abtasteinrichtung zum lesen γοη Symbolen auf einem "bewegten Medium, gekennzeichnet durch einen Gehäuseblock (40) mit einem länglichen zentralen Lichtkanal (45), durch eine an einem Ende des Kanals ausgebildete erste Kammer (47)» durch eine Zylinderlinse (4I)₅ durch eine Aussparung am Ende des Blocks in der Fähe der Kammer zxac Aufnahme der Linse, durch eine längliche schmale Öffnung (48) zwischen der Kanmer und der Aussparung für den Lichtdurchtritt zu und von der Linse, durch ein an dem Ende des Blocks in der Hähe der Linse angeordnetes transparentes Fenster (42), mit einer Einrichtung zur Bewegung des Mediums vorbei an dem Fenster, durch eine in dem Gehäuseblock unter einem Winkel zu dem Kanal ausgebildete.zweite Kammer (50 (l), 50 (2)), durch eine Lichtquelle (49 (l))? (49 (2)) in der zweiten Kammer, die mit der ersten Kammer so in Verbindung steht, daß Licht von der Quelle durch die Linse auf das Medium fokussiert wird, und durch ein am anderen Ende des zentralen Kanals angeordnetes lichtempfindliches Element (32')» so daß von dem Medium reflektiertes Licht durch die Linse auf das lichtempfindliche Element fokussiert wird ο

*2» Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein lichtundurchlässiges Stück (44), das in dem zentralen Kanal (43) zwischen der Linse (41) und dem lichtempfindlichen Element (32¹) angeordnet ist sowie einen schmalen Längsschlita(45) hat j der im wesentlichen parallel zu der Längsoberfläche der Linse verläuft *

3* -Abtasteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e η η ζ e i c Ii -