DE4107018A1 - System zur optischen abtastung der oberflaeche eines visuell wahrnehmbare information tragenden objektes - Google Patents

System zur optischen abtastung der oberflaeche eines visuell wahrnehmbare information tragenden objektes

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DE4107018A1
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Wing-Lim Chiu
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    • H04N1/107Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using flat picture-bearing surfaces with manual scanning
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    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G06F3/0354Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543Mice or pucks
    • G06F3/03544Mice or pucks having dual sensing arrangement, e.g. two balls or two coils used to track rotation of the pointing device

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur optischen Abtastung der Oberfläche eines visuell wahrnehmbare Infor­ mation tragenden Objektes, bei dem die Information erfaßt und digital als zweidimensionale Bildpunktdarstellung eines Bildes dargestellt wird.
Dabei handelt es sich um ein System mit einer manuell ein­ stellbaren Dateneingabeanordnung für Computer, insbesondere ein Eingabeanordnung in Form einer Maus und eine von Hand zu haltende Dokumentenabtastanordnung.
Moderne Computer sind typischerweise mit einer Maus ausgerü­ stet, bei der es sich um eine Anordnung handelt, die manuell über eine Tischoberfläche gerollt werden kann und einem digi­ talen Computer Änderungen in der X- und Y-Stellung auf der Tischoberfläche meldet, wodurch der Computer eine entspre­ chende Zeigeranordnung in der Weise über seinen Schirm führen kann, daß eine Bedienungsperson einen Zeiger auf dem Computer­ schirm durch Einstellung der Maus auf der Tischoberfläche bewegen kann. Typischerweise enthalten Mausanordnungen Druck­ knöpfe, welche zur Erleichterung einer Menü-Auswahl, einer Textblockmarkierung und einer Führung von Bildern über den Schirm von Hand betätigt werden können. Es sind verschiedene Ausführungsformen einer solchen Maus bekannt, wobei bei einer üblichen Ausführungsform einer Kugel in der Maus vorgesehen ist, welche über die Tischoberseite rollen kann. Rotations­ bewegungssensoren, die am Horizontaläquator der Kugel um 90° voneinander beabstandet angeordnet sind, erfassen Bewegungen der Kugel in X- und Y-Richtung und erzeugen Impulse, welche bei Übertragung zum digitalen Computer Zähler in diesem auf den neuesten Stand bringen, wobei diese Zähler eine konti­ nuierliche Aufzeichnung der X- und Y-Stellung der Maus ent­ halten. Dabei kann der Computer auch den visuellen Zeiger auf seinem Schirm entsprechend verschieben.
Es ist in dem vorstehend erläuterten Zusammenhang bekannt, einen von Hand zu haltenden optischen Abtaster mit einem digitalen Computer zu verbinden, so daß durch manuelles Schieben des Abtasters über ein Dokument Bilder von derartigen Dokumenten erfaßt werden können. Auf diese Weise wird ein Bild des Dokumentes auf den Schirm übertragen. Typischerweise ent­ halten diese von Hand zu haltenden Abtaster ein geradliniges Bildsensorelement in Form eines ladungsgekoppelten Elementes, das zusammen mit zugeordneten Linsen- und Beleuchtungssystemen ein sich in einer Richtung erstreckendes Bild eines wie immer gearteten Objektes unter dem Abtaster erfaßt. Dieses Bild be­ sitzt typischerweise eine Länge von 6,35 cm und eine Breite von einem Bildpunkt. Das Bild enthält typischerweise 400 Grau­ stufungs-Bildpunkte pro 2,54 cm geradliniger Länge. Typischer­ weise enthält ein derartiger von Hand zu haltender Abtaster ein Rad, das auf der Oberfläche rollt, wenn der Abtaster über das Dokument gezogen wird. Ein diesem Rad zugeordneter Impuls­ generator erzeugt Impulse, welche ein Maß für die geradlinige Bewegung des von Hand gehaltenen Abtasters in einer Richtung senkrecht zur Richtung der durch das ladungsgekoppelte Element ausgeführten Abtastung sind. Wird der Abtaster über das Doku­ ment gezogen, so definieren die durch die Drehung des Rades erzeugten Impulse, wann der von Hand gehaltene Abtaster sich um eine ausreichende Strecke zur Gewährleistung der Erfassung eines neuen Abtastbildes in der senkrechten Richtung bewegt hat. Aufeinanderfolgende Abtastungen sind daher gleichförmig voneinander beabstandet und können in einem Speicher mit wahl­ freiem Zugriff und auf dem Schirm des Computers gesammelt wer­ den, um ein Bild des abgetasteten Dokumentes zu erzeugen. Ty­ pischerweise kann eine einzige Textspalte, welche Text und/oder Bilder enthalten kann, durch eine einzige kontinuier­ liche Bewegung des von Hand gehaltenen Abtasters in einer Richtung abgetastet werden, so daß die gesamte Spalte in einer einzigen Abtastung erfaßt wird. Bekannte Anordnungen der vor­ stehend beschriebenen Art sind mit einer Anzahl von Nachteilen behaftet. Da Mäuse und Handabtaster unterschiedliche Funktio­ nen ausüben, ist es vor allen Dingen typischerweise notwendig, einen einzigen Computer sowohl mit einer Maus als auch mit einem Handabtaster auszurüsten, wodurch sich auf einer Tisch­ platte zwei Anordnungen und zwei Kabelsätze stören und die Verwendung von zwei Kanälen der Speicherkanäle mit wahlfreiem Zugriff (oder serielle Eingänge) des Computers notwendig wird.
Handabtaster sind ebenfalls mit mehreren Nachteilen behaftet. Zunächst müssen sie ohne Verdrehen sorgfältig über eine Spalte eines Dokumentes gezogen werden. Wird in die Handabtastung eine Drehbewegung eingeführt, so enthält das resultierende Computerbild Verzerrungen. Es ist an bestimmten Stellen ge­ staucht und an anderen Stellen gedehnt, worin sich die nicht­ gleichförmige Bewegung der beiden Enden des Handabtasters niederschlägt.
Weiterhin können Handabtaster lediglich in einer Richtung ty­ pischerweise von oben nach unten über das Dokument gezogen werden. Sie können nicht rückwärts gezogen werden, da sie dann ein auf den Kopf stehendes (oder invertiertes) Bild erfassen, wodurch ein zusätzliches Redigieren im Computer notwendig wird. Erfolgt eine Handabtastbewegung unrichtig, was bei­ spielsweise der Fall ist, wenn der Handabtaster beim Ziehen über das Dokument gedreht ist, so ist es bei einem konven­ tionellen Handabtaster unmöglich, diesen in einfacher Weise in entgegengesetzter Richtung über das Dokument zurückzuziehen und damit den Fehler zu korrigieren, da eine derartige Bewe­ gung ein auf den Kopf stehendes Bild erfaßt. Es ist daher notwendig, den Handabtaster aufzunehmen, ihn manuell neu auf den Beginn des Textes einzustellen und ihn sodann wiederum über das Dokument zu ziehen. Der Computer verliert dabei je­ doch die Spur, auf welcher der Handabtaster eingestellt ist, so daß die neue Abtastung durch den Computer als neue Text­ spalte angenommen und die den Abtastfehler enthaltene Spalte nicht automatisch überschrieben wird.
Schließlich ist es bei Erfasssungen durch Handabtastung von weniger als dem gesamten Material auf einem Dokument mit einem konventionellen Handabtaster unmöglich, diesen mehrmals über das Dokument vor- und zurückzuziehen und die Abtastungen im Dokumentenbild des Computers richtig ausgerichtet zu erhalten. Mit einem konventionellen Handabtaster erzeugt jede Handabtastung einen gesonderten Bildstreifen für den Computer, wobei diese gesonderten Streifen lediglich manuell mit schwierigen Redigierschritten zusammengesetzt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maus und einen Handabtaster, welche als gesonderte Elemente vorliegend, durch eine einzige Anordnung mit einem einzigen Kabel unter Ausnutzung eines einzigen Kanals mit direktem Speicherzugriff des Computers zu ersetzen.
Es soll sich dabei weiterhin um eine von Hand einstellbare Da­ teneingabeanordnung für einen Computer handeln, welche einfa­ cher, schneller und zweckmäßiger handhabbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem System zur optischen Abtastung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung sieht ein System mit einer Hand-Dateneingabean­ ordnung vor, welche die durch eine Maus und einen Handabtaster ausgeübten Funktionen wirksam zusammenführt, wodurch eine zweckmäßigere, einfachere und flexiblere Kombination von Ab­ taster und Maus realisiert ist.
Die Erfindung sieht dabei einen Handabtaster vor, welcher an einem Ende eine übliche Stellungssensoranordnung in Form einer Maus, wie beispielsweise eine Maus-Kugel und ein Paar von Sen­ soren aufweist. Diese Anordnung macht es möglich, daß der Com­ puter zu allen Zeiten die genauen X- und Y-Koordinatenstellung des Handabtasters auf einer Tischoberfläche erkennt. Darüber hinaus ist auf den Handabtaster eine Drehstellungs-Sensoran­ ordnung montiert. Dabei kann es sich um unterschiedliche Aus­ führungsformen handeln. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform handelt es sich dabei um eine zweite Maus- Kugel mit einem einzigen Drehstellungssensor, der Winkelbewe­ gungen des Handabtasters erfaßt. Im Gegensatz zu einer konven­ tionellen Maus kann das erfindungsgemäße System sowohl die Drehstellung als auch die X- und Y-Stellung der Kombination aus Maus und Abtaster erfassen. Ein Programm kann daher so­ wohl auf die Drehung als auch auf die Verschiebung der Hand- Dateneingabeanordnung ansprechen.
Die Erfindung sieht weiterhin eine Programmsteuerung für einen Personalcomputer (PC) vor, die sowohl auf die zusätzliche In­ formation in Form der X- und Y-Stellung plus der Winkelstel­ lung der Hand-Dateneingabeanordnung als auch auf die durch die Abtastung erfaßten Bilddaten anzusprechen vermag. Wird ein er­ findungsgemäß ausgebildeter Handabtaster über ein Dokument ge­ zogen und werden auf diese Weise erfaßte Bilddaten in die er­ findungsgemäße Programmsteuerung überführt, so kann der Handabtaster mehrmals frei vorwärts und rückwärts über das Doku­ ment gezogen werden, wobei seine Winkelstellung nicht genau gesteuert zu werden braucht. Die auf die kontinuierlich über­ wachte X- und Y-Stellung sowie die Winkeldrehstellung des Handabtasters ansprechende Programmsteuerung im Computer schreibt die abgetasteten Bilddaten kontinuierlich in ein Bildpunktbild des Dokumentes in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff ein. Der Benutzer kann daher den Handabtaster wie ein Maler beim Bemalen einer ebenen Oberfläche vor und zurück über das Dokument ziehen und das Ergebnis betrachten, da jede Be­ wegung einen Streifen von Bilddaten auf dem Schirm des Computers erzeugt. Treten Unregelmäßigkeiten auf, so wird der Hand­ abtaster in einfacher Weise über den entsprechenden Bereich des Dokumentes ein zweites Mal zurückgezogen, wodurch die Un­ genauigkeit automatisch gelöscht und durch ein richtiges Bild ersetzt wird.
Zu den übrigen Zeiten arbeitet die Hand-Dateneingabeanordnung als Mauszeigeranordnung, so daß die Notwendigkeit einer solchen gesonderten Anordnung am gleichen digitalen Computer entfällt.
Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines digitalen Computers mit einer an ihn angeschlossenen Hand-Dateneingabeanordnung, welche im erfindungsgemäßen Sinne sowohl als Mauszeigeranordnung als auch an Handabtaster arbeitet;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Da­ teneingabeanordnung;
Fig. 3A, 3B und 3C jeweils eine detaillierte mechanische Dar­ stellung des Innenaufbaus der Dateneingabeanordnung;
Fig. 4 teilweise mechanisch und teilweise elektrisch die Art der erfindungsgemäßen Erzeugung von elektri­ schen Signalen bei Drehung einer der Rollenkugeln der Dateneingabeanordnung in einer ersten Richtung;
Fig. 5 teilweise mechanisch und teilweise elektrisch die Art der Ableitung von X-, Y- und Winkelkoordinaten von zwei Rollenkugeln in der Dateneingabeanordnung;
Fig. 6 ein Übersichtsblockschaltbild der Innenschaltung der Dateneingabeanordnung;
Fig. 7A und 7B Schaltungseinzelheiten der Dateneingabeanord­ nung;
Fig. 8 ein Zeittaktdiagramm verschiedener durch die Schaltung nach den Fig. 7A, 7B und 7C erzeugter Zeittaktsignale;
Fig. 9 durch die Schaltung der Dateneingabeanordnung nach den Fig. 7A, 7B und 7C erzeugte Graustufungswerte;
Fig. 10 ein Übersichtsblockschaltbild einer Schnittstellen­ anordnung für einen Computer, über die Signale von der Dateneingabeanordnung in den Speicher mit wahl­ freiem Zugriff des Computers übertragen werden;
Fig. 11, 11A, 11B und 11C Schaltungseinzelheiten der Schnitt­ stellenanordnung gemäß Fig. 10;
Fig. 12 ein Übersichtsblockschaltbild des Computer-Programm­ steuersystems einschließlich eines Unterbrechungs­ programms, das Daten von der Dateneingabeanordnung aufnimmt, sowie eines Programms, das Daten in eine Bildpunktkarte im Speicher mit wahlfreiem Zugriff und auf dem Schirm zusammensetzt;
Fig. 13 ein Flußdiagramm eines Abtaster-Treiberprogramms (Fig. 12), das ein Bild eines abgetasteten Doku­ mentes im Speicher mit wahlfreiem Zugriff und auf dem Schirm erzeugt;
Fig. 14A und 14B ein detaillierte Flußdiagramm eines Unter­ programms (Fig. 13), das abgetastete Daten in ein Bild zusammensetzt;
Fig. 15 die Verwendung der Hand-Dateneingabeanordnung zur Abtastung eines Bildes, das breiter als sie selbst ist;
Fig. 16 ein in zwei getrennten Abtastbewegungen gemäß Fig. 15 abgetastetes beispielhaftes Objekt;
Fig. 17 einen Teil des Objektes, das bei einer in den Fig. 15 und 20 dargestellten Abwärtsabtastung abgetastet wird;
Fig. 18 einen Teil des Objektes, das während einer in den Fig. 15 und 20 dargestellten Aufwärtsabtastung abge­ tastet wird;
Fig. 19 die Teile des Objektes gemäß Fig. 17 und 18 zusammen zur Erläuterung des Fehlers in der relativen X- und Y-Stellung bei der anfänglichen Abtastung;
Fig. 20 die Überlappung der Abwärts- und Aufwärtsabtastung gemäß den Fig. 17 und 18 sowie Bereiche mit einem Abstand von 50 Abtastzeilen zur Überprüfung der re­ lativen X- und Y-Fehlausrichtung bei der Abwärts- und Aufwärtsabtastung; und
Fig. 21 ein Flußdiagramm des Programms, durch das Abtastaus­ richtungsfehler in benachbarten Spalten detektiert und korrigiert werden.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen die mechanischen Einzelheiten und die Verwendung einer Kombination 100 aus Maus und Handabtast-Da­ teneingabeanordnung 100. Gemäß Fig. 1 ist die Anordnung 100 mittels eines Kabels 102 mit einem PC 104 verbunden, der eine Tastatur 106 und eine Anzeige 108 aufweist. Die Anordnung 100 ist auf die Oberseite eines Dokumentes 110 aufgesetzt. Eine (nicht gezeigte) Bedienungsperson hat die Anordnung 100 auf der Oberseite des Dokumentes 110 über eine linke Spalte 112 nach oben und über eine rechte Spalte 114 teilweise nach unten gerollt. Diese Bewegungen der Anordnung 110 bewirken, daß - wie dargestellt - ein Text auf der Anzeige 108 erscheint. Es sei darauf hingewiesen, daß der Text rechtzeitig oben erscheint, obwohl die Handabtastung in beiden Richtungen er­ folgt. Es sei weiterhin bemerkt, daß eine rechte und eine linke Spalte 112′ bzw. 114′ auf der Anzeige 108 ohne spezielle Maßnahmen durch den Anwender richtig zueinander orientiert sind, solange die Anordnung 100 gerade auf dem Dokument 110 angeordnet bleibt.
In Fig. 2 sind eine Vorderseite 122 und eine Unterseite 124 der Anordnung 100 im einzelnen dargestellt. In der Unterseite 124 der Anordnung 100 sind zwei Maus-Rollenkugeln 116 und 118 statt einer einzigen Rollenkugel vorgesehen, welche generell für Maus-Zeiger typisch ist. Die beiden Kugeln 116 und 118 sind durch einen Abtastschlitz 120 voneinander getrennt, in dem das Dokument 110 abgetastet werden kann. Mittels Gleit­ füßen 130 aus Tetrafluoräthylen-Fluorkohlenstoff-Polymeren (wie beispielsweise "Teflon" - Markenname -) bei Verwendung als Abtaster frei über das Dokument 110 oder bei Verwendung als Maus über die Oberfläche eines (nicht dargestellten) Tisches gleiten. Da die Anordnung 100 auch als Maus verwendet werden kann, enthält zwei Maus-Druckknöpfe 126 und 128 auf ihrer Vorderseite, die so angeordnet sind, daß sie durch den Daumen einer Bedienungsperson bequem betätigbar sind. Bei dieser Verwendung arbeitet die Anordnung 100 im wesentlichen als Maus. Die Druckknöpfe 126 und 128 können auch zur Steue­ rung der Abtastung von Text in Verbindung mit auf dem Computer 104 laufenden Programmen verwendet werden.
Bei Verwendung als Abtaster ermöglicht ein Einstellknopf 130 der Anordnung 100 die Einstellung der Empfindlichkeit der Abtast­ logik im Sinne einer Anpassung an das Reflexionsvermögen und den Kontrast des Dokumentes 110.
Die internen mechanischen Einzelheiten der Anordnung 100 sind in den Fig. 3A, 3B und 3C dargestellt, welche auf Draufsicht (mit entfernter Abdeckung), eine vordere Schnittansicht bzw. eine Seitenschnittansicht der Anordnung 100 zeigen. Die Anord­ nung enthält eine erste und zweite gedruckte Schaltung 302 und 304, die zur Halterung einer Schaltungsanordnung (Fig. 6 und 7) übereinander montiert sind, sowie Maus-Kugelbewegungsdetektoren 308, 310 und 312 sowie mittels Feder montierte Maus-Kugel­ rollen 314, 316 und 318, welche die beiden Maus-Kugeln ge­ gen die Bewegungsdetektoren 308, 310 und 312 gedrückt halten.
Ein geradliniger Bildsensor in Form einer ladungsgekoppelten Anordnung bzw. eine CCD-Anordnung 320 (der Firma Toshiba mit der Typenbezeichnung TCD132D) enthält 1024 Bildsensorelemente. Ein Bild des abgetasteten Dokumentes 110 tritt über die Öff­ nung 120 in die Anordnung 100 ein, wird von einem Spiegel 322 reflektiert und durch eine Linse 324 auf die CCD-Anordnung 320 reflektiert. Das Dokument 110 wird durch Leuchtdioden 326 be­ lichtet.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Systems ergibt sich aus Fig. 5, welche die Funktion der Anordnung 100 zeigt.
Die die CCD-Anordnung 320 enthaltende Anordnung 100 ist zwi­ schen den beiden Maus-Rollenkugeln 116 und 118 montiert, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen andere mechanische Einzelheiten nicht dargestellt sind. Auf dem horizontalen Äquator der Maus- Kugel 160 sind in einem Abstand von 90° bzw. senkrecht zuein­ ander die Bewegungssensoren 308 und 310 ebenso wie in einer konventionellen Maus montiert. Die zweite Maus-Kugel 118 ist in bezug auf die Maus-Kugel 116 am anderen Ende der CCD-Anord­ nung 320 montiert. Da ihr Zweck lediglich die Erfassung einer Drehbewegung der Anordnung 100 um eine vertikale Achse durch die Kugel 116 ist, berührt der horizontale Äquator der Kugel 118 lediglich den einzigen Bewegungssensor 312, dessen Achse parallel zu der Linie verläuft, welche die Mittelpunkte der beiden Maus-Kugeln 116 und 118 verbindet. Auf diese Weise spricht der Bewegungssensor 312 lediglich auf Bewegung senk­ recht zu der die Mittelpunkte der beiden Maus-Kugeln 116 und 118 verbindenden Linie an, wobei sich diese Bewegungen teil­ weise aus der Rotation um die Kugel 116 und teilweise aus einer translatorischen Bewegung ergeben. Die Differenz zwi­ schen den Ausgangsgrößen des Bewegungssensors 312 und des Bewegungssensors 304 ist jedoch gleich dem Betrag der aufge­ tretenen Drehbewegung.
Fig. 4 zeigt die Wirkungsweise der Bewegungssensoren. Der Be­ wegungssensor 308 enthält eine zentrale Welle 204, deren Achse horizontal verläuft und auf derem einen Ende ein zylindrisches Rad 404 montiert ist, das den horizontalen Äquator der Kugel 116 berührt. Wenn daher die Kugel 116 in Richtung eines Pfei­ les 401 rollt, dreht sich das zylindrische Rad 404 und die Welle 402. Eine Scheibe 406 mit einer Vielzahl von Schlitzen 408 an ihrem Umfang ist koaxial starr am anderen Ende der Welle 402 befestigt. Wenn die Kugel 116 in Richtung des Pfeiles 401 rollt, so dreht sich die Scheibe 406 in der durch einen Pfeil 403 angegebenen Richtung. Rollt die Kugel 116 in entge­ gengesetzter Richtung, so dreht sich auch die Scheibe 406 in der entgegengesetzten Richtung. Die Bewegung der Anordnung 100 in Richtung eines Pfeiles 461 bewirkt daher eine Drehung so­ wohl der Kugel 116 als auch der Scheibe 406, wobei eine Bewe­ gung der Anordnung 100 in der entgegengesetzten Richtung eine umgekehrte Drehung der Kugel 116 und der Scheibe 406 bewirkt. Eine Drehung der Anordnung 100 kann die Kugel 116 in Drehung versetzen, wobei derartige Drehungen um eine vertikale Achse jedoch nicht auf das zylindrische Rad 404 übertragen werden können, so daß die Scheibe 406 stationär verbleibt. Entspre­ chend bewirken Bewegungen der Anordnung 100 in Richtung senk­ recht zum Pfeil 401 eine Drehung der Kugel 116 um eine Achse, die durch das zylindrische Rad 404 verläuft, wobei ein Einfluß auf die Bewegung der Scheibe 406 nicht erfolgt. Die Bewegungen der Scheibe 406 folgen daher Bewegungen der Anordnung 100 le­ diglich parallel zum Pfeil 104. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird diese Richtung (generell senkrecht zur Längsachse der Anordnung 100) als Y-Richtung bezeichnet.
Auf einer Seite der Scheibe 406 ist ein Paar von lichtemittie­ renden Dioden 502 und 506 vorgesehen, welche durch die Schlitze 406 entsprechende lichtempfindliche Transistoren 504 und 508 beleuchten. Die genaue Einstellung der Dioden 506 und 502 sowie der Transistoren 504 und 508 in bezug auf die Scheibe 406 ist so eingestellt, daß durch die Transistoren 504 und 508 bei rotierender Scheibe 406 erzeugte Signale 530 und 532 zeit­ lich quadratisch schwanken, so daß eine Schwankung 533 des Signals 532 um 90° phasenverschoben in bezug auf eine Schwan­ kung 535 des Signals 530 auftritt. Die abwechselnden Schwan­ kungen der Signale 530 und 532, bei denen die Schwankungen des Signals 530 diejenigen des Signals 532 spiegeln, ihnen aber dabei folgen, zeigen an, daß die Scheibe 406 in Richtung des Pfeiles 403 rotiert, was der positiven Y-Richtungsbewegung der Anordnung 100 entspricht. Die Schwankung des Signals 530, wel­ che diejenige des Signals 532 spiegelt, ihr aber vorausgeht, zeigt die Drehung der Scheibe 406 in der Gegenrichtung und eine negative Y-Bewegung der Anordnung 100 an, was in der Figur nicht eigens dargestellt ist. Die Größe der Bewegung ist durch die Anzahl der erzeugten Impulse gegeben, während die Richtung durch den Phasenzusammenhang der beiden Signale 530 und 532 gegeben ist.
Gemäß Fig. 5 ist den Bewegungsdetektoren 308, 310 und 312 je­ weils ein Paar von Dioden 510-514, 502-506 bzw. 518-522 zuge­ ordnet, welche entsprechende Phototransistoren 512-516, 504-508 bzw. 520-524 beleuchten, wodurch entsprechende Signalpaare 536-534, 530-532 bzw. 538-540 erzeugt werden.
Der Bewegungsdetektor 310 erzeugt die Y-Stellungssignale 530 und 532, deren Schwankungen die Bewegung der Anordnung 100 in Y-Richtung anzeigen (senkrecht zu ihrer Hauptachse). Der Be­ wegungsdetektor 308 erzeugt die Signale 534 und 536, deren Schwankungen die Bewegung der Anordnung im X-Y anzeigen (parallel zu ihrer Hauptachse). Der Bewegungsdetektor 312 erzeugt die Signale 538 und 540, deren Schwankungen die kom­ binierte Bewegung aus Bewegung der Anordnung 100 in der Y- Achse plus der Drehbewegung der Anordnung 100 um die Kugel 116 anzeigen. Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird diese Bewegung als Bewegung in Z-Achsrichtung bezeichnet. Es ist darauf hinzuwei­ sen, daß diese Achsen nicht fest bleiben, sondern sich in bezug auf das Dokument 110 und das Schirmbild 108 drehen, wenn die Anordnung 100 durch den Benutzer im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Da jedoch der Benutzer norma­ lerweise versucht, die Anordnung 100 parallel zum Dokumenten­ text zu halten, ist es zur Vereinfachung der Erläuterung der Erfindung annehmbar, die X- und Y-Stellungssignale so anzuse­ hen, als ob sie die Bewegung der Anordnung 100 parallel und senkrecht zu den Textzeilen im Dokument 100 anzeigen, und wei­ terhin anzunehmen, daß das Z-Stellungssignal die Summe der Verschiebung in Y-Richtung plus der Drehverschiebung anzeigt, so daß die Subtraktion der Y-Bewegung von der Z-Bewegung ein Maß für den Winkel angibt, um den die Anordnung 100 aus der Horizontalen gedreht wird. Unter Berücksichtigung dieses ver­ einfachten Modells für die Erfindung werden das X-, Y- und Z- Stellungssignal von der Anordnung 100 auf drei Programmzähler 562, 564 und 566 im Computer 104 übertragen, welche durch Zäh­ lung der ankommenden Signalschwankungen in der durch den Pha­ senzusammenhang zwischen den Signalen (im oben beschriebenen Sinne) einen X-Stellungszählwert, einen Y-Stellungszählwert und einen Z-(oder Phasenwinkel plus Y-)Zählwert halten. Dies kann zur Festlegung der genauen X- und Y-Stellung sowie der Drehausrichtung der Anordnung zu allen Zeiten ausgenutzt werden.
Mittels der Anordnung 100 wird das Dokument kontinuierlich durch die ladungsgekoppelte Anordnung 320 abgetastet. Diese Abtastungen werden ebenfalls auf die Programmsteuerung im Computer 104 übertragen. Wie im folgenden noch erläutert wird, erzeugt die Programmsteuerung (gemäß den Fig. 12 bis 15) im Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) ein zweidimensionales Bildpunktbild, das Zeilen und Spalten von Bildpunkt-Graustu­ fenwerten enthält, die anfänglich auf einen bestimmten festen Wert gesetzt sind. Ein bestimmter Bildpunkt wird als willkür­ liche Anfangsstellung der Kugel 116 in der Anordnung 100 ge­ wählt, während der Winkel anfänglich zu Null angenommen wird. Erreichen die Abtastwerte den Computer, so schreibt die Pro­ grammsteuerung die abgetasteten Bildpunkte zunächst horizon­ tal und sodann nach rechts von der willkürlichen Anfangsstel­ lung der Kugel 100 in das Bildpunktraster ein. Wenn die Zäh­ ler 562, 564 und 566 ihren Zählzustand ändern, um eine Bewegung der Anordnung 100 anzuzeigen, so wird der Ausgangsbild­ punkt, in dem die abgetasteten Daten in das Bildpunktraster eingeschrieben werden, so verschoben, daß eine Anpassung an die Schwankungen in den Zählern 562 und 564 erfolgt. Weiterhin wird der Winkel der Linie durch das Bildpunktdaten-Raster im Speicher, längs der die Bildpunktdaten eingeschrieben werden, aus der Horizontalen so nach oben und unten geschwenkt, daß eine Anpassung an die Schwankungen im Zähler 566 erfolgt. Der Computer arbeitet daher wie ein Maler, der das Dokument 110 durch den Schlitz 120 in der Bodenseite der Anordnung betrach­ tet und das Geschehene dann mit einem Farbpinsel an einer Stelle auf den Schirm malt, welche der Stellung und der Drehung der Anordnung 100 in bezug auf das Dokument 110 entspricht. Die Programmsteuerung malt jedoch in Bildpunktdaten im RAM und nicht direkt auf den Schirm.
Die Bildpunktdaten werden im RAM im Standard TIFF-Format gehalten. Die Bildpunktdaten werden im richtigen Format (VGA, EGA oder Hercules) für die verwendete Anzeigekarte und den verwendeten Monitor in den Schirm-Anzeigepuffer abgebildet.
Es sei erneut darauf hingewiesen, daß die Darstellung nach Fig. 5 stark vereinfacht ist. Die weiteren Figuren erläutern die Art der tatsächlichen Realisierung der bevorzugten er­ findungsgmäßen Ausführungsform.
Fig. 6 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild der Anordnung 100 und des Computers 104 unter Hervorhebung der Informations­ flußwege.
Die drei Bewegungssensoren 308, 310 und 312 erzeugen in Quadratur aufeinander bezogene Paare von Rechtecksignalen (siehe Fig. 4) und speisen diese in einen Mikroprozessor 602 ein. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Mikroprozes­ sor 602 ein CMOS-Mikropcontroller auf EPROM-Basis mit 8 Bit der Firma General Instrument Microelectronics mit der Typenbe­ zeichnung PIC16C54. Über eine Zeittaktsteuerung von einem Taktgenerator 604 zeichnet der Mikroprozessor 602 inkremen­ telle Änderungen in den X-, Y- und Phasenwinkel- (oder Z-) Stellungszählwerten auf. In periodischen Intervallen von 3 ms sendet der Mikroprozessor 602 dem Computer 104 über das Kabel 102 drei Datenbytes zu, welche jeweils die Delta- bzw. Inkre­ mentänderung in der Stellung eines der drei Bewegungssensoren repräsentieren. Der ausgesendete Wert ist Null, wenn keine Bewegung stattgefunden hat, bzw. eine positive oder negative Zahl, welche die effektive Schwankungszahl des Bewegungssensor­ signals anzeigt, wenn eine Bewegung stattgefunden hat.
Der Taktgenerator 604 veranlaßt die ladungsgekoppelte Anord­ nung 320 im Zusammenwirken mit einer Zeittaktschaltung 606 zur Erfassung eines linearen Bildes des Dokumentes 110. Dieses Analogbild wird in Form eines mit SIGNAL bezeichneten Signals in einen Analogkomparator 608 eingespeist, in dem es mit einem mit GRAU bezeichneten analogen Referenz-Stufensignal vergli­ chen wird, das direkt durch die Zeittaktsteuerschaltung 606 erzeugt wird. Während jedes Intervalls von 3 ms werden 1024 analoge Bildpunktabtastwerte erfaßt und in den Komparator 608 eingespeist. Zwei Haupttaktimpulse (CLK in den Fig. 7A, 7B und 8) treten während des Anbietens jedes dieser analogen Bildpunktabtastwerte auf, wobei das GRAU-Signal synchron mit dem Haupttakt um vier Stufen ansteigt, wobei im wesentlichen jedes Paar von analogen Bildpunktabtastwerten für die Erzeu­ gung von binären Graustufungswerten (siehe Fig. 9), welche die Größe der analogen Bildpunktabtastwerte digital repräsen­ tieren, als eine einzige Abtastung behandelt werden. Während jedes Intervalls von 3 ms werden daher Graustufungswerte mit vier Bit, die ein Format nach Fig. 9 besitzen, durch den Komparator 608 erzeugt und als VIDEO-Signal über das Kabel 102 in den Computer 104 eingespeist, wobei sie mit einem DATEN- Signal einem Multiplexvorgang unterworfen sind. Eine Hellig­ keitssteuerung 610, welche mit dem Einstellknopf 130 (Fig. 2) verbunden ist, ermöglicht es dem Benutzer, die Gleichvor­ spannung des GRAU-Signals zur Kompensation der Helligkeit bzw. Dunkelheit des Dokuments 110 einzustellen (Fig. 1).
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Auflösung der ladungs­ gekoppelten Anordnung 400 Bildpunkte pro 2,54 cm über einer geradlinigen Abtastung von 6,35 cm beträgt. Nach der Digi­ talisierung im Graustufungs-Codes mit 4 Bit (Fig. 9), wobei vier Abtastwerte bei jeder A-D-Umsetzung verwendet werden, beträgt die in den Computer eingespeiste (und für die Maus- Stellungsfestlegung verfügbare) Auflösung 100 Bildpunkte pro 2,54 cm. Werden diese Daten in ein RAM-Graphikbild eingelesen, so beträgt die im RAM gespeicherte Auflösung der Daten sowohl horizontal als auch vertikal 100 Bildpunkte pro 2,54 cm. Die X- und X-Bewegungskoordinatenauflösung beträgt 200 Punkte pro 2,54 cm. Die entsprechende Winkelauflösung beträgt 15,12 Zäh­ lungen pro Grad. Eine Drehung um 360° der Anordnung 100 erzeugt daher 5443,2 Winkeldreh-Zählwerte.
Im Computer 104 nimmt eine Direktspeicherzugriff-Schnittstel­ le (DMA) 1000, bei der es sich in der Praxis um eine Steckkarte handelt, die in einen mit einem IBM-PC kompatiblen Computer-XT- oder -AT-Signalbus eingebaut ist, die einem Multiplex­ prozeß unterworfenen DATEN- und VIDEO-Signale auf, faßt die Bits in Bytes mit 8 Bit zusammen und führt diese Bytes einem Bus 612 zur direkten Übertragung in ein RAM 614 im Computer zu, was unter Steuerung durch einen (nicht dargestellten) DMA- Controller des Computers erfolgt, welcher Speicherzyklen von der CPU des Computers 104 übernimmt. Nach der Übertragung eines vollen Satzes von ankommenden Daten erzeugt die DMA- Schnittstelle 1000 eine Hardware-Unterbrechung, wonach das Programmsteuersystem (Fig. 12 und ff.) die Handhabung der Information übernimmt.
Die Schaltungseinzelheiten der Anordnung 100 sind in den Fig. 7A und 7B dargestellt. Die Zeittaktschaltung 606 enthält in Kaskade geschaltete Zähler 702 und 704, welche eine PAL-Logik­ einheit 706 steuern. Diese Logikeinheit 706 decodiert die Zäh­ lerausgangssignale in die Gesamtheit der Signale, welche für den richtigen Betrieb der ladungsgekoppelten Anordnung 320 sowie das stufenförmige GRAU-Signal wesentlich sind, das in den Analogkomparator 608 eingespeist wird. Die Einzelheiten des Analogkomparators 608 sind überwiegend konventioneller Art, wobei ein Operationsverstärker 708 die Amplitude des GRAU-Signals mit dem mit SIGNAL bezeichneten Ausgangssignal der ladungsgekoppelten Anordnung vergleicht und damit eine Folge von digitalen Graustufungswerten mit 4 Bit seriell auf der mit VIDEO bezeichneten Signalleitung erzeugt, um alle 3 ms 256 Bildpunktwerte darzustellen. Um die Fähigkeit der Anord­ nung für das Folgen von graduellen Schwankungen in der Hellig­ keit des abgetasteten Dokumentes 110 zu verbessern, wird das mit "SIGNAL" bezeichnete analoge Ausgangssignal der ladungsge­ koppelten Anordnung über eine Spitzendetektordiode 710 in die Basis eines Transistor-Vorspannungsverstärkers 712 einge­ speist, in der es gemittelt und in einem Verstärkungsein­ stellkondensat 714 gespeichert wird, um die Graustufungs­ spannungen in einem festen Abstand vom Spitzen-Bildpunkt­ helligkeitspegel zu halten. Beispielhafte Werte für die Bau­ elemente in der bevorzugten Ausführungsform des Komparators 608 sind die folgenden:
Widerstand 610|1000 Ohm
Kondensator 714 100 Picofarad
Widerstand 716 100 000 Ohm
Widerstand 718 10 000 Ohm
Widerstand 720 470 Ohm
Widerstand 722 1000 Ohm
Widerstand 724 1000 Ohm
Widerstand 726 150 Ohm
Widerstand 728 470 Ohm
Widerstand 730 1000 Ohm
Widerstand 732 1000 Ohm
Widerstand 734 1000 Ohm
Widerstand 736 1000 Ohm
Widerstand 738 2200 Ohm
Widerstand 740 3900 Ohm
Widerstand 742 8200 Ohm
Widerstand 744 1000 Ohm
Die Widerstände 736, 738, 740 und 742 bilden ein konventionelles Digital-Analog-Umsetzernetzwerk, das die durch die Zähler 702 und 704 angesteuerte PAL-Logikeinheit 706 in die Lage ver­ setzt, das stufenförmige Signal mit vier Stufen zu erzeugen. Die speziell erzeugte Signalform kann geändert werden, um un­ terschiedliche Auflösungen und unterschiedliche Vorspannungen für die unterschiedlichen Stufenpegel zu realisieren. In der bevorzugten Ausführungsform werden in steigender Folge vier unterschiedliche Pegel erzeugt, wobei daher einer der vier Digitalwerte gemäß Fig. 9 am Ausgang des analogen Komparators 608 in Abhängigkeit vom Pegel des mit VIDEO bezeichneten Ana­ logsignals erzeugt wird. Anstelle des dargestellten Umsetzers können auch andere A-D-Umsetzer verwendet werden; es kann sich dabei beispielsweise um einen solchen Umsetzer handeln, der an Stelle der Graustufungs-Codes einen binären Code erzeugt. Anstelle von Daten mit 4 Bit für jeweils 100 Bildpunkte pro 2,54 cm für den Computer kann natürlich die Auflösung des Systems in 400 Bildpunkte pro 2,54 cm mit einer Abtastauflö­ sung von 400 Bildpunkten pro 2,54 cm durch geringfügige Ände­ rungen des Systems vervierfacht werden, wobei es sich primär um eine Vervierfachung der durch den Komparator 608 erzeugten Datenbits handelt. Weitere Kompromisse zwischen Bildpunkten pro 2,54 cm und der Anzahl von durch die Grauabstufung aufge­ lösten Schattierungswerte sind ebenfalls wahlweise möglich.
Der Mikroprozessor 602 nimmt von den X-, Y- und Z-(oder Winkel plus Verschiebung-)Bewegungssensoren 308, 310 und 312 die Signalpaare 530-532, 534-536 und 538-540 als Eingangssignale auf. Am Beginn jedes Zeittaktintervalls von 3 ms setzt der Mikroprozessor 602 die internen X-, Y- und Z-Aufwärts-/Abwärts- Programmzähler 562, 564 und 566 auf Null. Jede Schwankung der ankommenden Signale wird in dem entsprechenden Zähler 562, 564 bzw. 566 als Aufwärts- oder Abwärtszählwert in Abhängigkeit vom Phasenzusammenhang zwischen den Signalpaaren gezählt, wie dies oben erläutert wurde. Am Ende des Intervalls von 3 ms spiegelt sich jede Änderung in der Stellung und der Drehung der Anordnung 100 voll in den in den Zählern 562, 564 und 566 gespeicherten Zählwerte mit Byte-Größe wieder. Der Schaltzu­ stand der Schalter 126 und 128 wird ebenfalls alle 3 ms wenig­ stens ein Mal abgetastet und (nach Entprellen) in einem B-Re­ gister mit Byte-Organisation in Bit-Positionen B2 und B3 ge­ speichert.
Die Schaltung der Anordnung 100 wird durch ein vom Zentral­ computer kommendes MODE-Signal gesteuert, um beispielsweise zwischen Maus- und Abtasterbetrieb zu unterscheiden. Im Maus- Betrieb kann die Anordnung 100 eine konventionelle DMA-Maus- Zeigeranordnung bedienen, um beispielsweise Kompatibilität mit einer mauskompatiblen Programmsteuerung zu schaffen, welche direkt über den DMA-Kontroller auf eine Maus-Anordnung zu­ greift. Im Maus-Betrieb werden die den Status der beiden Pri­ märbewegungssensoren 308 und 310 sowie der Schalter 126 und 128 anzeigenden Daten-Bytes in Bytes gruppiert, welche über die DATEN- sowie VIDEO- und DATEN-Signalleitungen in den Hauptcomputer 104 eingespeist zu werden, in dem sie durch DMA- Transfer in Puffer transferiert werden, die durch die Maus- Programmsteuerung bedient werden. Da die Ausgestaltung von Maus-Zeigeranordnungen an sich bekannt ist, wird der Maus-Betrieb lediglich nur insoweit beschrieben, wie die bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform in mit konventionellen DMA- Maus-Systemen voll kompatiblerweise arbeitet. Für die weite­ ren Ausführungen wird angenommen, daß die Anordnung 100 im Ab­ tastbetrieb arbeitet.
Die Zeittaktintervalle von 3 ms werden durch den Mikroprozes­ sor 602 gemessen. Am Beginn jedes derartigen Intervalls sperrt der Mikroprozessor 602 ein Gatter 758 und gibt ein Gatter 760 über ein mit SW bezeichnetes Schaltsignal frei. Der Mikropro­ zessor 602 hebt am Beginn des Zeittaktintervalls von 3 ms ein SHF-Signal an. Dieses SHF-Signal läuft über das Gatter 760 und die PAL-Logikeinheit 706 und wird zu einem SH-Impuls. Der Mik­ roprozessor senkt dann das SHF-Signal ab, wodurch das Gatter 760 gesperrt und der Mikroprozessor freigegeben wird, um auf die über das Gatter 758 kommenden CCD-Impulse anzusprechen und diese zu zählen. Durch Ausnutzung dieser Impulse als Zeittakt­ referenz sendet der Mikroprozessor den Inhalt der X-, Y- und Z-Zähler 562, 564 und 566 sowie des B-Registers 750 aus.
Der Beginn jedes Zeittaktintervalls von 3 ms wird auf diese Weise durch den SH-Impuls angezeigt, welcher von der PAL- Logikeinheit 706 über das Kabel 102 in den Computer 104 einge­ speist wird (siehe Zeittaktdiagramm nach Fig. 8). Auf den für einen Taktzyklus andauernden SH-Impuls folgt eine Verzögerung von drei Taktzyklen. Zusätzlich zur Anzeige des Beginns der Übertragung eines synchronisierten Datenpakets zum Computer 104 betätigt der SH-Impuls die ladungsgekoppelte Anordnung 320 im Sinne der Erfassung eines Bildes und der Vorbereitung der Verschiebung der analogen Bilddaten nach Art einer Eimerketten­ fortschaltung in Form des mit SIGNAL bezeichneten Signals. Währenddessen hält ein mit DV bezeichnetes vom Mikroprozessor 602 erzeugtes Datengültigkeitssignal den Zähler 704 in seinem gelöschten Zustand und verhindert die Einspeisung von Taktim­ pulsen CLK in den Computer 104 über eine mit CLOCK bezeichne­ ten Taktsignalleitung für vier vollständige Taktzyklen, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist.
Das DV-Signal nimmt sodann einen hohen Pegel an, wodurch die Einspeisung von CLK-Signalimpulsen über die CLOCK-Signallei­ tung in den Computer 104 freigegeben wird. Das SW-Signal sperrt (oder schaltet) ein Datengatter 752 und gibt ein Daten­ gatter 754 frei, um ein DATEN-Signal auf die VIDEO- und DATEN- Signalleitung des Kabels 102 zu geben. Die CLOCK-Signalimpulse takten somit Daten-Bits von der DATEN-Ausgangsleistung des Mik­ roprozessors 602 in den Computer 104. Speziell speist der Mik­ roprozessor 602 den Inhalt des B-Registers 750 sowie der X-, Y- und Z-Zähler 562, 564 und 566 seriell auf die VIDEO- und DATEN-Signalleitung synchron mit dem ankommenden CCD-Signal (das über das Gatter 758 in den SHF-Eingang des Mikroprozes­ sors 602 eingespeist wird) mit den Bytes und Bits in der in Fig. 8 dargestellten Folge, wobei zwei volle Zyklen des mit CLOCK bezeichneten während der Darstellung jedes Daten-Bits auftreten, so daß im Effekt jedes Bit zweimal übertragen wird.
Das SW-Signal schaltet sodann seinen Zustand um, wodurch das Datengatter 754 abgeschaltet wird, das Datengatter 752 freige­ geben wird und gleichzeitig das die CCD-Impulse führende Gat­ ter 758 abgeschaltet und das Gatter 760 freigegeben wird, um den nächsten SHF-Impuls am Beginn des nächsten Intervalls von 3 ms durchzulassen.
Das durch die PAL-Logikeinheit 706 erzeugte CCD-Signal bewirkt nun, daß die analogen Bildpunkt-Helligkeitswerte als das mit Signal bezeichnete Signal zu erscheinen beginnen. Der Kompara­ tor 608 vergleicht diese Analogsignalwerte mit dem stufenför­ migen GRAU-Signal und erzeugt im VIDEO-Signal 256 Bildpunkt- Helligkeits-Graustufungs-Abtastwerte mit 4 Bit während des größtenteils des Restes des Zeittaktintervalls mit 3 ms. Da alle analogen 1028 Bildpunkte in dem mit SIGNAL bezeichneten Signal dargeboten werden, wird durch die PAL-Logikeinheit 706 einer der vier möglichen Graustufungswerte erzeugt. Der Komparator 608 vergleicht den Bildpunkt-Helligkeitswert mit dem Graustufungswert und gibt in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs für die Dauer eines einzigen Zyklus des Taktsignals CLK eine "1" oder "0" auf die VIDEO-Leitung. Die drei fol­ genden analogen Bildpunktwerte werden entsprechend mit den drei verbleibenden Graustufungswerten in ansteigender Folge verglichen, wodurch vier der 1024 analogen Bildpunkte ausge­ nutzt werden, um einen einzigen Graustufungswert mit 4 Bit zu erzeugen. Dieser Prozeß wird 256mal wiederholt, was zu 100 Bildpunkt-Helligkeitswerten mit 4 Bit pro Zeile mit 2,54 cm des abgetasteten Dokuments führt.
Schließlich beendet das DV-Signal das CLOCK-Signal, wobei die Übertragung abgeschlossen wird, bis der Beginn des nächsten Zeitintervalls mit 3 ms durch den nächsten SHF-Impuls vom Mikroprozessor 602 angezeigt wird. Der gesamte Zyklus beginnt sodann neu.
Die verbleibenden Signalleitungen im Kabel 102 enthalten Span­ nungsversorgungsleitungen für 5 und 12 V sowie eine Erdlei­ tung, welche auch als Abschirmung verwendet werden kann. Die das Dokument beleuchtenden lichtemittierenden Dioden 326 sind an die Versorgungsspannung von 12 V angeschaltet, welche am Computerende abgeschaltet werden kann, wenn der Abtaster nicht in Betrieb ist. Die ladungsgekoppelte Anordnung 320, welche ebenfalls eine Versorgungsspannung von 12 V benötigt, wird zu­ sammen mit ihrem Ausgangsverstärker 762 ebenfalls abgeschal­ tet, wenn die Spannungsversorgung mit 12 V endet.
Die DMA-Schnittstelle 1000 ist im Überblick in Fig. 10 darge­ stellt, während sie im einzelnen in den Fig. 11A, 11B und 11C dargestellt ist. Gemäß Fig. 10 werden das CLOCK- und SH-Signal von der Anordnung 100 in eine Zeittakt- und Steuerlogik 1002 eingespeist. Diese Logik 1002 erzeugt dann XFER-BIT- und XFER- BYTE-Datenabtast-Zeittaktsignale. Das XFER-BIT-Signal bewirkt die Abtastung der über die VIDEO- und DATEN-Signalleitung des Kabels 102 gelieferten Bits in serieller Eingabe in und in paralleler Ausgabe aus einem FIFO-Register 1004. Ist ein voll­ ständiges Informationsbyte im Register 1004 vorhanden, so be­ wirkt das XFER-BYTE-Signal die Übertragung des Byte in einen Tri-State-Puffer 1006, der an den Datenbus des Computers 104 angeschaltet ist. Der Puffer 1006 befindet sich dann in seinem "Tri-State"-Zustand und speist keine Daten in den Systembus 612 ein. Die Zeittakt- und Steuerlogik 1002 erzeugt sodann ein DMA-REQUEST-Signal, das in eine der DMA-Kanalanforderungslei­ tungen des PC (DMA0 oder DMA1) eingespeist wird. Ist die CPU des Computers 104 angehalten und sein DMA-Controller zur Über­ tragung des Daten-Byte in das RAM 614 bereit, so kommt ein DMA- ACK-Signal vom Systembus zurück und veranlaßt die Zeittakt- und Steuerlogik 1002 zur Erzeugung eines Freigabesignals, das die Einspeisung des Byte in den XT-Datenbus durch den Tri- State-Puffer bewirkt. Währenddessen wird das nächste seriell ankommende Daten-Byte im FIFO-Register 1004 gespeichert. Die­ ser Prozeß setzt sich vom Zeitpunkt des Auftretens des SH- Signalimpulses wenigstens solange fort, bis alle Daten-Bytes übertragen sind.
Das FIFO-Register kann so ausgelegt werden, daß es vor der Auslösung einer Stoßdatenübertragung eine Anzahl von Bytes speichert oder die Daten-Bytes einzeln so schnell speichern kann, wie sie ankommen. Ist eine Gesamtabtastung von Daten- Bytes in das RAM 614 des Computers 104 übertragen, so erzeugt die Zeittakt- und Steuerlogik 1002 ein Unterbrechungssignal, das bei einer Einspeisung in Unterbrechungsleitungen (bei­ spielsweise IRQ2, IRQ3, IRQ4 oder IRQ5) des Computers 104 eine Hardware-Unterbrechung bewirkt, wodurch ein durch eine Pro­ grammunterbrechung betriebenes Programm 1202 (Fig. 12) eine Bedienung der neu eingegebenen Daten in den DMA-Puffer für das RAM 614 entweder durch Verschiebung der Daten in eine Ring­ schleife oder durch Bedienung des DMA-Controllers zur Ein­ bringung nachfolgender Übertragungen in einen anderen Puffer des RAM 614 zu bedienen.
Die Einzelheiten der DMA-Schnittstelle 1000 sind in den Fig. 11A, 11B und 11C dargestellt. Ein Adreßdecoder 1102 gibt die Programmsteuerung des Computers 104 frei, um die Zeittakt- und Steuerlogik 1002 rückzusetzen und um ein Daten-Byte in ein Steuerregister 1104 einzugeben. Die ersten beiden Bitstellen in diesem Register 1104 sind über Signalleitungen 1106 und 1108 mit dem Adreßdecoder 1102 verbunden und ermöglichen eine Änderung der Adresse des Registers 1104 im I-/O-Adreßraum des Computers 104. Die nächsten beiden über Signalleitungen 1110 oder 1112 wirkenden Bitstellen wählen einen DMA-Kanal DRQ1 oder DRQ3 und ein DMA-Quittungssignal DACK1 oder DACK3 durch Freigabe des einen oder anderen Gatters eines Paars von Gat­ tern 1114-1116 oder 1118-1120 aus. Das über ein ODER-Gatter 1122 wirkende Signal 1110 oder 1112 gibt auch einen Decoder 1124 für die Erzeugung einer von vier Hardware-Unterbrechun­ gen IRQ2, IRQ3, IRQ4 oder IRQ5 durch Freigabe eines Gatters von Gattern 1125, 1126, 1127 oder 1128 frei. Die Unterbre­ chung wird durch die über Signalleitungen 1129 und 1130 wir­ kenden Bitstellen sieben und acht des Registers 1104 gewählt.
Die Bitstellen fünf und sechs steuern die Erzeugung des Span­ nungsversorgungssignals, das Transistoren 1131 und 1132 so an­ steuert, daß die Spannungsversorgung von 12 V für die Anord­ nung 100 ein- und ausgeschaltet wird; weiterhin steuern diese Bitstellen die Erzeugung des MODE-Signals, das direkt über einen Treiber 1134 zur Anordnung 100 läuft, um sie zwischen Maus- und Abtastbetrieb oder zur Durchführung einer anderen gewünschten Funktion zu steuern.
Der Treiber 1134 verstärkt und puffert weiterhin die drei an­ kommenden Signale VIDEO und DATEN, CLOCK und SH. Da ankom­ mende CLOCK-Signale wird zum XFER-BIT-Signal, das die ankom­ menden Daten-Bits von der VIDEO- und DATEN-Leitung in das FIFO-Register 1004 taktet.
Das XFER-BIT-Signal wird durch einen Zähler 1136 gezählt. Bei einem Zählwert von acht setzt dieser Zähler 1136 einen D-Puffer 1130, welcher das DMA-REQ-Signal erzeugt, das über das freigegebene Gatter 1114 oder 1118 läuft und entweder die Bussignalleitung DRQ1 oder DRQ3 aktiviert, um eine DMA-Daten­ übertragung eines Daten-Bytes auszulösen. Das Ausgangssignal des Zählers 1136 durchläuft weiterhin eine Ringschleife und löscht diesen Zähler 1136. Das Zählerrücksetzsignal ist das XFER-BYTE-Signal, welches die Aufnahme eines Daten-Bytes vom FIFO-Register 1004 durch den Puffer 1006 bewirkt. Das rückge­ führte DACK1- oder DACK3-Signal läuft durch das Gatter 1116 oder 1120 und wird zum DMA-ACK-Signal, das den Puffer 1138 rücksetzt und weiterhin den Puffer 1006 veranlaßt, das Daten- Byte auf Datenbusleitungen D0 bis D7 des Computers 104 zu geben.
Der ankommende SH-Impuls am Beginn jedes Zeittaktintervalls von 3 ms löscht ein Flip-Flop 1140, so daß dieses ein INT- Signal erzeugt, das über eines der vier Gatter 1125, 1126, 1127 oder 1128 auf eine der vier Hardware-Unterbrechungslei­ tungen IRQ2, IRQ3, IRQ4 oder IRQ5 fließt. Das durch die Un­ terbrechung gesteuerte Programm 1202 (Fig. 12) übernimmt dann die Behandlung des Datensatzes. Ein Bussignal TC setzt sodann das Flip-Flop 1140 zurück, um die Unterbrechung zu beenden.
Fig. 12 zeigt ein Übersichts-Flußdiagramm der erfindungsgemä­ ßen Programmsteuerteile. Ein erstes durch eine Unterbrechung betriebenes Programm spricht auf die alle 3 ms durch die Schnittstelle 1000 erzeugten Unterbrechungen an, in dem es Daten vom DMA-Puffer in einen Ringpuffer überträgt, den DMA- Controller neu programmiert, um den nächsten Datensatz in einen anderen RAM-Puffer zu laden oder in dem es eine andere geeignete Aktion durchführt. Dies erfolgt in einem Schritt 1204. Im Bedarfsfall kann auch der DMA-Controller zur Vorbe­ reitung der nächsten DMA-Datenübertragung rückgesetzt werden, wonach die Programmsteuerung zum Rufprogramm zurückgeführt wird.
Das Hauptprogramm 1208 ist ein konventionelles Programm, das durch das Operationssystem in Gang gesetzt wird und sodann die ankommenden abgetasteten Bilder in ein Bild im Speicher mit wahlfreiem Zugriff überführt. Dieses Programm beginnt in einem Schritt 1210 durch Einsetzen des Unterbrechungsprogramms 1202 und Durchführung jeder notwendigen Programmierung des DMA-Con­ troller, falls das nicht bereits durch ein Hintergrund-Maus- Programm erfolgt ist. Für die Schnittstelle kann ebenso eine Beachtung erforderlich sein, wobei es sich beispielsweise um die Einschaltung der Spannungsversorgung mit 12 V für den Abtaster und seine belichtenden Dioden handelt. Bestimmte Schritte können dabei natürlich zurückgestellt werden, bis die Abtastung tatsächlich beginnt.
Die RAM-Datenstrukturen für die Bildbehandlung werden dann in einem Schritt 1212 rückgesetzt oder falls notwendig, dem obe­ ren Speicher zugewiesen.
Sodann wird der Benutzer in einem Schritt 1214 gefragt, welche Funktion sodann ausgeführt werden soll. Generell wird der Be­ nutzer wünschen, die ankommenden Daten aus dem Ringpuffer oder einer anderen durch die DMA- oder Unterbrechungssysteme gehal­ tenen Struktur in ein Bildpunktbild abzubilden, das im RAM in TIF-Form (Schritt 1216) gehalten wird und von dort in einem Schirmpuffer abgebildet wird, aus dem die Daten durch die Hardware direkt in die Videoanzeige abgebildet werden. Der Benutzer mag dann das Bild in einem Schritt 1218 zu drehen, vergrößern, verkleinern, stutzen oder zu trimmen wünschen. Handelt es sich bei der Information um einen Text, so mag der Benutzer ein Zeichenerkennungs-Unterprogramm abzurufen wün­ schen, um das Textbild in einem Schritt 1220 in einen ASCII- Text zur weiteren Verarbeitung in einem Wortprozessor, zur Speicherung in rückgewinnbarer Form in einer Text-Datensuch­ kartei oder einfach zur Speicherung in maximal kompakter Form zu überführen. Andererseits mag der Benutzer das Datenbild auch in einem Schritt 1222 in ein Eingabesystem in TIF-, PCC- oder IMG-Format zu schreiben wünschen. Alle diese Bilddaten- Handhabungsschritte sind konventionell und brauchen hier mit Ausnahme des Datenabbildungsschrittes 1216 nicht näher be­ schrieben zu werden.
Der Datenabbildungsschritt 1216 ist in Fig. 13 näher erläu­ tert. Die in Intervallen von jeweils 3 ms von der Anordnung 100 kommenden Datensätze werden zunächst in einem Schritt 1302 vom Unterbrechungsringpuffer oder vom DMA-RAM-Puffer empfan­ gen oder sie werden einfach zur Weiterverarbeitung an ihrer gegenwärtigen Stelle gehalten. Sodann wird die "absolute" Position sowohl stellungsmäßig als auch winkelmäßig der neu aufgenommenen Abtast-Bildpunktdaten in bezug auf das TIF-Bild im RAM berechnet (Schritt 1304). Sodann werden die Bildpunkte an dieser Stelle in das RAM eingeschrieben. Danach werden die Bilddaten in einem Schritt 1306 in ein geeignetes Anzeigefor­ mat (EGA, VGA, Hercules usw.) überführt. Schließlich werden die Anzeigedaten in einem Schritt 1308 auf den Schirm gege­ ben. Von diesen Schritten bedarf lediglich der Positionsbe­ rechnungsschritt 1304 einer näheren Erläuterung.
Fig. 14 beschreibt, wie die absolute Position der Abtastlinie im RAM-Bildpunktbild berechnet wird. Nachdem in einem Schritt 1402 die inkrementellen Bewegungswerte Delta X, Delta Y und Delta Z aufgefrischt und die inkrementelle Winkelbewegung Delta Phi berechnet ist, erfolgt in einem Schritt 1404 eine Überprüfung, ob es sich dabei um die 400ste Abtastung handelt. Ist dies der Fall, so werden die inkrementellen Werte um 1 inkrementiert, um im Bedarfsfall eine sanfte "Spring"-Funk­ tion zu implementieren.
In einem Schritt 1406 wird Delta Y mit Delta Z verglichen, um festzulegen, um welche Mauskugel der Handabtaster gedreht wird und um auszuwählen, welcher Satz von Gleichungen bei der Be­ rechnung der tatsächlichen Horizontalbewegung Xinc und der Vertikalbewegung Yinc verwendet werden sollen. (Es sei be­ merkt, daß Delta X und Delta Y parallel bzw. senkrecht zur Hauptachse der Anordnung 100 liegen und generell um den Win­ kel Phi aus den wahren Horizontalkoordinaten des Dokumentes und des Schirms gedreht werden.)
Übersteigt Delta Y Delta Z, so hat sich die linke Mauskugel 116 weitergedreht als die rechte Mauskugel 118, so daß die An­ ordnung 100 sich primär um die rechte Mauskugel 118 dreht. Die inkrementelle Horizontal- und Vertikalbewegung Xinc und Yinc der Anordnung werden in bezug auf Delta X und Delta Z (die Be­ wegung der rechten Mauskugel berechnet), wonach diese Bewegung hinsichtlich der Bewegung der linken Mauskugel korrigiert wird, bei der es sich um die Referenzkoordinaten handelt (Schritt 1408). Der Korrekturfaktor wird gemäß der Darstellung der Figur berechnet, wobei die Differenzbewegung des linken Endes in bezug auf das rechte Ende (Delta Y minus Delta Z) multipliziert mit dem sinus und cosinus eines speziellen Prim­ winkels Phi ausgenutzt wird. Der Primwinkel Phi ist der Anfangswinkel Phi plus Delta Phi, wobei es sich um den mittle­ ren Winkel zwischen dem Anfangswinkel Phi und dem Endwinkel Phi plus zwei Delta Phi handelt.
Ist Delta Z gleich oder größer Delta Y, so hat sich die rechte Mauskugel 118 weiter als die linke Mauskugel 116 gedreht, so daß sich die Anordnung 100 primär um die linke Mauskugel 116 dreht. In diesem Falle werden die einfacheren Formeln gemäß einem Schritt 1410 ausgenutzt, gemäß derer Xinc und Yinc - die Bewegung der linken Mauskugel - als Funktion der Bewegung Delta X und Delta Y multipliziert mit dem sinus und cosinus von Phi - berechnet werden, wie dies in der Figur dargestellt ist.
Sodann werden in einem Schritt 1412 die X- und Y-Koordinate durch Hinzuaddieren dieser inkrementierten Werte (multipli­ ziert mit einem geeigneten Skalierungsfaktor) zu den vorher­ gehenden Werten X und Y berechnet werden (bei einer Reali­ sierung beträgt dieser Skalierungsfaktor 1,065989848). Der neue Winkel Phi wird als ursprünglicher Winkel plus zweimal dem Wert Delta Phi berechnet, wobei zwei ebenfalls ein Ska­ lierungsfaktor ist.
Liegt die neue Position der Anordnung 100 unter einem Winkel in bezug auf die Horizontale und Vertikale, so sind bei der Einbringung der Bildpunktwerte in ein rechteckförmiges Raster von Bildpunktwerten im RAM einige Bildpunktwerte zu eliminie­ ren, da die unter einem Winkel verlaufende Abtastung nicht über so viele Zeilen und Spalten verläuft, wie dies bei einer horizontalen oder vertikalen Abtastung der Fall ist. Für jede von der Abtastung geschnittene Spalte ist lediglich ein Bild­ punktwert erforderlich, wenn die Abtastung mehr horizontal als vertikal verläuft. Entsprechend ist für jede durch die Abtastung geschnittene Zeile lediglich ein Bildpunkt erforderlich, wenn die Abtastung mehr vertikal als horizontal verläuft. Daher wird ein Bildpunkt aus so vielen Bildpunkten eliminiert, um die Anzahl von Bildpunkten so zu reduzieren, daß sie gleich der Anzahl von geschnittenen Spalten oder Zeilen ist, was der Anzahl von Bildpunktwerten entspricht, die im rechteckförmi­ gen Raster aufgezeichnet werden.
Schließlich werden in einem Schritt 1416 die Anfangs- und End­ koordinaten des abgetasteten Bildes in bezug auf die X- und Y- Werte, die sich aus dem Winkel Phi heraus erstrecken, berech­ net. Sodann werden diese Koordinaten zur Festlegung ausge­ nutzt, wo die verbleibenden (nicht-eliminierten) Bildpunkte in das rechteckige Raster von Bildpunkten im RAM eingeschrieben werden (Schritt 1418).
Wird ein Bild abgetastet, dessen Breite größer als die maximal abtastbare Spaltenbreite ist, so wird die Anordnung 100 nach Art eines Rasenmähers sorgfältig über eine Spalte nach unten geführt, über die nächste nach oben, über die wiederum nächste nach unten usw., wobei sich die abgetasteten Spalten überlap­ pen, wie dies in Fig. 15 dargestellt ist. In dieser Figur wird ein großes Bild 140 zunächst in Abwärtsrichtung gemäß A und sodann in Aufwärtsrichtung gemäß B abgetastet, wobei die An­ ordnung 100 im wesentlichen parallel zum unteren Rand des Do­ kumentes 110 gehalten wird. Die Abtastungen A und B überlap­ pen sich teilweise, wie dies in Fig. 20 dargestellt ist, in der die Abtastung A mit 2002 und die Abtastung B mit 2004 be­ zeichnet ist.
Aufgrund der kumulativen Gleichlauffehler wird gemäß den Fig. 16 bis 19 ein Objekt 1602 bei 1702 in der Abwärtsabtastung A und bei 1802 in der Aufwärtsabtastung B wiedergegeben. Die Koordinaten dieser Teilwiedergaben 1702 und 1802 überlappen sich nicht genau wie dies der Fall sein sollte (Fig. 19). Es ist sowohl in X- als auch Y-Richtung eine bestimmte Gleich­ fehler-Verschiebung vorhanden. Dieser Fehler muß korrigiert werden, bevor die Abtastung B 2004 im gleichen RAM-Speicher­ puffer mit der Abtastung A 2002 kombiniert wird. Der Über­ lappbereich 2006 wird daher untersucht, um den kumulativen Gleichlauffehler festzustellen und zu korrigieren. Speziell werden kleine Bereiche mit einem Abstand von 50 Abtastzeilen, wie beispielsweise Bereiche 2008 und 2010 untersucht, um den relativen kumulativen Positionsfehler zwischen den beiden Abtastungen festzustellen, wobei die Daten in der Abtastung B korrigiert werden, bevor die Daten aus den Abtastungen A und B kombiniert werden.
Ein geeignetes Korrekturunterprogramm 2100 ist in Fig. 21 dar­ gestellt.
Im Schritt 2102 wird die erste Abtastung A in Abwärtsrichtung abgeschlossen und im Hauptabtastpuffer gespeichert, wie dies bereits beschrieben wurde.
Sodann wird ein die Schritte 2104 bis 2114 umfassender sich wiederholender Prozeß begonnen. Während jeder Wiederholung werden 50 Abtastzeilen angenommen (in der zweiten Abtastung B in Aufwärtsrichtung und in nachfolgenden überlappenden Ab­ tastungen), zur Bestimmung des Positionsfehlers analysiert sowie im Hauptabtastpuffer korrigiert und gespeichert.
In einem Schritt 2104 werden 50 Zeilen abgetastet (anfänglich an der Unterseite der Abtastung B) und in einem Zwischenpuffer aufbewahrt. Sodann wird in einem Schritt 2106 ein Überlap­ pungsbereich (beispielsweise ein Bereich 2010 in Fig. 20) sowohl aus den Abtastdaten A und B ausgewählt. In einem Schritt 2108 werden Datenwerte aus dem A-Bereich 2010 und dem B-Bereich 2010 wiederholt, kreuzweise gegeneinander korre­ liert, wobei jedes Mal inkrementell verschobene Relativwerte für X und Y ausgenutzt werden. Die Kreuzkorrelation erfolgt Punkt für Punkt im gesamten Bereich durch Multiplizieren korrespondierender Abtastwerte im Bereich A und B und nach­ folgendes Aufsummieren der Produkte über den Bereich. Dies er­ gibt ein Maß der Anpassung der beiden Bereiche. Wird der Be­ reich B in bezug auf den Bereich A inkrementell X- und Y-Rich­ tung verschoben, so wird schließlich eine relative Einstellung der beiden Bereiche gefunden, in der die Bilder fast genau an­ einander angepaßt sind. Diese Anpassung bewirkt, daß der Kreuzkorrelationswert einen Maximalwert erreicht, wodurch die richtige Ausrichtung der Bilder angezeigt wird.
Das folgende Basic geschriebene Programmbeispiel zeigt als vereinfachtes Beispiel dieses Prozesses die mathematischen Schritte:
Nach Abarbeitung des obigen vereinfachten Programms ist die Fehleinstellung des Delta X-Wertes gleich MAXCX und die Fehleinstellung des Delta Y-Wertes gleich MAXCY. Wenn die Bildpunktdatenwerte des Bereiches B in den Hauptabtastpuffer abgebildet sind, so sind ihre X- und Y-Stellung um diesen Betrag korrigiert.
Auf diese Weise erhält man ein saumloses Bild, selbst wenn das externe Bild in Mehrfachsegmenten abgetastet wurden. Natürlich können die Größe der verglichenen Bereiche, der Abstand zwi­ schen den verglichenen Bereichen und die Anzahl der inkremen­ tellen Werte in X- und Y-Richtung von den beispielhaft ange­ gebenen Größen abweichen, wenn eine Anpassung an die speziel­ len Notwendigkeiten eines gegebenen Abtasters dies erforder­ lich machen.
In bestimmten Fällen können die verglichenen Bereiche nicht ausreichend Einzelheiten und Varianz enthalten, um ein rich­ tiges einziges Spitzenmaximum für den Kreuzkorrelationswert zu realisieren. In anderen Fällen können Raster im Bild zu Mehr­ fachspitzen von gleichen (oder fast gleichen) Werten führen. Diese speziellen Fälle sollen durch das Programm erfaßt werden und sodann unterschiedliche Vergleichsbereiche ausgewählt wer­ den. Sind keine richtigen Bereiche auffindbar, so können Be­ rechnungen der vorstehend beschriebenen Art verwendet werden, bis ein sinnvoller Kreuzkorrelations-Wertansatz gewonnen wird. In vielen Fällen kann die Einstellung unkritisch sein, wenn die Kreuzkorrelationswerte keine einzige Spitze besitzen, oder es kann lediglich notwendig zu sein, das Raster anzupassen, wobei eine zyklische Verschiebung nicht von ins Gewicht fallender Bedeutung ist.
Das folgende Computerprogramm zeigt einen Wert, auf dem ein dem in den Figuren entsprechendes Programm implementiert werden kann:

Claims (9)

1. System zur optischen Abtastung der Oberfläche eines visuell wahrnehmbare Information (112, 114) tragenden Objektes (110), bei dem die Information (112, 114) er­ faßt und digital als zweidimensionale Bildpunktdar­ stellung eines Bildes dargestellt wird, mit
einer Abtastanordnung (100), die auf die Oberfläche des abzutastenden Objektes (110) aufsetzbar ist und
ein zur Übertragung zu einem digitalen Computer (104) geeignetes Ausgangssignal erzeugt,
einen optischen Abtaster (320) enthält, der einen ihn benachbarten Oberflächenteil des Objektes (110) wiederholt abtastet sowie eine Darstellung der in diesem Oberflächenteil befindlichen visuell wahr­ nehmbaren Information erfaßt und dem Signalausgang zuführt,
manuell auf die Oberfläche des Objektes (110) auf­ setzbar ist, um Darstellungen der visuell aufnehm­ baren Information von mehreren aneinandergrenzenden und möglicherweise nicht zueinander ausgerichteten und sich überlappenden Teilen des Objektes (110) zu erfassen, sowie einen Mechanismus (308, 310, 312) enthält, der mit dem Objekt (110) zwecks Erfassung und Erzeugung von Darstellungen von Oberflächen­ translationsbewegungen und Drehungen des Objektes (110) sowie zwecks Zuführung dieser Darstellungen zum Signalausgang zusammenzuwirken vermag,
einer an den Computer (104) anschließbare Programmier­ anordnung (602, 604, 606, 608, 610) zum Einschreiben der Darstellungen dem Computer (104) von Abtastanordnung (100) angebotenen visuell wahrnehmbaren Information in einer zweidimensionalen Bildpunktdarstellung eines Bildes, die in einem Speicher (614) des Computers (104) an Stellen der Bildpunktdarstellung gehalten werden können, die lage- und winkelmäßig in bezug auf die zweidimensio­ nale Bildpunktdarstellung um Beträge verschoben sind, welche den Bewegungen der Abtastanordnung (100) auf dem Objekt (110) entsprechen, wie sie durch vom Computer (104) aufgenommene Darstellungen der erfaßten Transla­ tions- und Drehbewegungen der Abtastanordnung (100) in bezug auf das Objekt (110) repräsentiert sind,
wodurch ein einheitliches Bild in der Bildpunktdarstel­ lung aus getrennt abgetasteten Bilddarstellungen von aneinander grenzenden und möglicherweise nicht zueinander ausgerichteten und sich überlappenden Teilen des Objektes (110) zusammensetzbar ist, wenn die Abtastanordnung (100) in wiederholt unkontrollierter Weise über das Objekt ge­ zogen wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus (308, 310, 312) einen ersten Sensor (308) mit einer ersten festen Stellung auf der Anordnung (100) zur Erzeugung von ersten Darstellungen der Oberflächentrans­ lationsbewegung dieses ersten Sensors (308) und einen zweiten Sensor (310) mit einer von der ersten festen Stellung getrennten zweiten festen Stellung auf der An­ ordnung (100) zur Erzeugung zweiter Darstellungen der Oberflächentranslationsbewegung dieses zweiten Sensors (310) sowie zur Übertragung dieser Darstellungen zum Signalausgang aufweist, und daß die Programmieranordnung (602 bis 610) auf die erste und zweite Darstellung der Oberflächentransla­ tionsbewegung anspricht, um die Darstellungen der visuell wahrnehmbaren Information in die Bildpunktdarstellung eines Bildes einzuschreiben.
3. System nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Mechanismus (308, 310, 312) folgende Kompo­ nenten umfaßt:
einen ersten Bewegungssensor (308) zur Erzeugung von Be­ wegungsdarstellungen in einer ersten Richtung sowie zur Erzeugung von Bewegungsdarstellungen in einer zweiten auf der ersten Richtung senkrecht stehenden Richtung sowie einen zweiten vom ersten Bewegungssensor (308) beabstan­ deten Bewegungssensor (310) zur Erzeugung von Bewegungs­ darstellungen in einer zur ersten Richtung parallelen Richtung.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
der optische Abtaster (320) eine erste Darstellung der visuell wahrnehmbaren Information an einer ersten Stelle auf dem Objekt (110) und eine zweite Darstellung der visuell wahrnehmbaren Information an einer zweiten Stelle auf dem Objekt (110) erfaßt, wobei sich die zweite Stelle von der ersten Stelle unterscheidet,
der Mechanismus (308, 310, 312) zur Erzeugung von Dar­ stellungen der Translations- und Rotationsdifferenzen zwischen der ersten und zweiten Stelle dient,
Die Abtastanordnung (10) die erste Darstellung visuell wahrnehmbarer Information, welche mit Translations- und Rotationsdarstellungen der ersten Stelle gekoppelt ist, sowie die zweite Darstellung der visuell wahrnehmbaren Information, welche mit Darstellungen der Translations- und Rotationsdifferenzen zwischen der ersten und zweiten Stellung gekoppelt ist, auf den Signalausgang gibt, und
die Programmieranordnung (602 bis 610) die erste Dar­ stellung der visuell wahrnehmbaren Information in die zweidimensionale Bildpunktdarstellung eines Bildes an einer von den Translations- und Rotationsdarstellungen, welche mit der ersten Darstellung der visuell wahrnehmbaren Information gekoppelt sind, und die zweite Dar­ stellung der visuell wahrnehmbaren Information in die Bildpunktdarstellung eines Bildes an Stellen einschreibt, welche von den Translations- und Rotationsdifferenzen zwischen der ersten und zweiten Stelle abgeleitet sind.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
die zweite Darstellung der visuell wahrnehmbaren Informa­ tion einen Teil der ersten Darstellung der visuell wahr­ nehmbaren Information überlappt, und
die Programmieranordnung (602 bis 610) auf Translations- und Rotationsdifferenzen zwischen der ersten und zweiten Stelle, welche mit der zweiten Darstellung der visuell wahrnehmbaren Information gekoppelt ist, anspricht, um einen Teil der ersten Darstellung der visuell wahrnehm­ baren Information in der Bildpunktdarstellung eines Bildes durch einen Teil der zweiten Darstellung der visuell wahrnehmbaren Information zu ersetzen.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Anordnung (608) zum Vergleich von Darstellun­ gen der von der Abtastanordnung (100) empfangenen visuell wahrnehmbaren Information mit vorher in den Speicher (614) eingeschriebenen Darstellungen der visuell wahr­ nehmbaren Information zur Identifizierung von Fehlern in den Translations- und Rotationsdarstellungen der empfan­ genen Darstellungen der visuell wahrnehmbaren Information und durch eine Ansteuerung der zum Einschreiben dienen­ den Programmieranordnung (602 bis 610) durch von der Ver­ gleichsanordnung (608) identifizierten Translations- und Rotationsfehlern zum Einschreiben der empfangenen Dar­ stellungen der visuell wahrnehmbaren Information in den Speicher (614).
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vergleichsanordnung (608) auf Transla­ tions- und Rotationsdarstellungen der empfangenen visuel­ len Informationsdarstellungen zur Auswahl von Teilen der im Speicher (614) gespeicherten visuellen Informations­ darstellungen für einen Vergleich mit den empfangenen visuellen Informationsdarstellungen.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Pufferung der empfangenen visuellen Informa­ tionsdarstellungen vor dem Vergleich mit dem im Speicher (614) gespeicherten visuellen Informationsdarstellungen.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Speicher (614) visuelle Informations­ darstellungen wenigstens eines Bereiches des Objektes (110) speichert und bei der Pufferung visuelle Informa­ tionsdarstellungen des gleichen Bereiches gespeichert werden und daß die Vergleichsanordnung (608) im Speicher (614) gespeicherte visuelle Informationsdarstellungen des ersten Bereichs mit stellungsmäßig justierten visuellen Informationsdarstellungen des bei der Pufferung gespei­ cherten einen Bereichs vergleicht.
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