DE2330759A1 - Vorrichtung zum optischen lesen eines strichcodes - Google Patents

Description

PATENTANWALT DR. ING. KARL BOEHMERT · DIPi-IrtG. AiBbItT BOEHMERT 28 BREMEN · FELDSTRASSE 24 · TEL. (04 21) »444038

233075

Neuanmeldung ^LSZ: »* loou«.

PITNEY-BOWES, INC.

P 98 28 Bremen, den16. Juni 1973

PITNEY-BOWES, ING., Stamford, Staat Connecticut, (V.St.A.)

Vorrichtung zum optischen Lesen eines Strichcodes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum optischen Lesen eines strichcodes, welcher auf einen Aufzeichnungsträger aufgebrachte Strichelemente und Leerelemente variabler Breite aufweist.

Die vorliegende Erfindung findet vorzugsweise Anwendung bei Verkaufspunktsystemen und Einrichtungen, bei denen das Sammeln von Daten wenigstens teilweise das maschinelle Lesen von codierten Tickets, Anhängern und/oder Etiketten erfordert, welche die einzelnen Verkäufe darstellen, die an einem am Ausgang angeordneten Zähler oder dergleichen registriert werden. Die jedermann bekannte derzeitige Praxis macht es erforderlich, daß ein Angestellter oder eine Bedienungs-

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person den Preis und möglicherweise die Art oder die auf einem mit jedem Warenstück verbundenen Anhänger aufgedruckte Standnummer abliest und dann diese Information in eine Registrierkasse oder dergleichen oder einen Eingabepunkt eines Verkaufspunkt-Datensammelsystems eintastet, wie es in der USA-Patentschrift 3 596 256 beschrieben ist. Diese Dateneingabe kann sehr zeitraubend sein, insbesondere dann, wenn die Bedienungsperson unerfahren ist. Darüberhinaus führt das Eintasten der Daten zu Fehlern, insbesondere dann, wenn die Bedienungsperson sich in Eile befindet. Werden zu wenige Daten oder Preise eingegeben, so ist dies für Supermarkets oder dergleichen sehr nachteilig, weil derartige Institutionen typischerweise mit sehr geringer Gewinnspanne arbeiten. Auf der anderen Seite kann das Eintasten zu hoher Praise vom Standpunkt des Verorauohers aus schädlich sein.

Eine allgemeine Lösung dieses Problems besteht darin, daß die Verkaufsdaten, die auf den jedem Warenstück zugeordneten Anhängern enthalten sind, in durch eine Maschine lesbarer Sprache geschrieben sind, wobei eine entsprechende Lesevorrichtung, welche durch die Bedienungsperson bedient wird, die Daten vor der Eingabe in eine Registrierkasse oder ein Datenssmmelsystem abtastet. Eine derartige Ablesevorrichtungybeispielsweise eine von Hand geführte Stabeinrichtung, kann durch eine relativ unerfahrene Bedienungsperson über ein codiertes Ticket geführt werden, um die darauf befindlichen Verkaufsdaten mit wesentlich geringerem

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Zeitaufwand einzugeben, als dies eine sehr erfahrene Bedienungsperson mittels Eintasten der Verkaufsdaten vermöchte. Weiterhin wurde, angenommen, daß das Ticket korrekt abgelesen worden war, die Übertragung der Verkaufsdaten auf die Registrierkasse bisher durch menschliche Einwirkung bewirkt, bei dem automatischen Verfahren jedoch ohne Fehler.

Wegen der Attraktivität dieser Form der Dateneingabe bei Verkaufspunktsystemen sind beträchtliche Anstrengungen unternommen worden, um maschinenlesbare Codes, Einrichtungen zum Aufbringen der codierten Verkaufsdaten auf Anhänger oder dergleichen und geeignete.. Lesevorrichtungen zur Interpretation der Daten zu schaffen. Eine Codiervorrichtung, die wegen der wenig kostspieligen und raschen Aufdruckmöglichkeit auf Anhänger und wegen der ihr eigenen hohen Informationsdichte besonders attraktiv ist, besteht aus einem optischen, zweifarbigen linearen Strichcode, bei dem die Datenbits sich in den selektiven Breiten sowohl der Strichelemente als auch der Leerelemente des Codes ausdrucken. Ein derartiger Strichcode ist in der USA-Patentanmeldung Serial No, 130 600 der Anmelderin beschrieben .

Zum Lesen eines derartigen Strichcodes, entweder durch Abtasten der Tickets mit einem von Hand gehaltenen Stab oder durch eine Bewegung der Tickets an einer stationären Lesevorrichtung vorbei, wird ein durch die Aufeinanderfolge der Codeelemente moduliertes Lichtsignal durch einen geeigneten Umsetzer, beispielsweise eine Fotodiode

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oder dergleichen, in ein entsprechendes Videosignal verwandelt. Unglücklicherweise sind diese Videosignale in der Praxis häufig schwierig zu interpretieren, hervorgerufen durch störende Signa!Veränderungen, die durch einen ungleichmäßigen Strichcodedruck, durch Lichtänderungen, durch Änderungen des Hintergrundes, durch Schmutz, durch Tintenmarkierungen etc. hervorgerufen werden können. Soweit die Godeelemente infolge ihrer Breite die Information tragen, ist es unerläßlich, daß die Vorder- und Rückkantendes Videosignales präzise erkannt werden. Darüberhinaus muß diese Erkennung trotz Änderungen in der Äbtastrate gewährleistet sein, die beim Ablesen der sbrichcodierten Anhänger mittels eines von Hand geführten Stiftes notwendigerweise auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Lesevorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche die Verarbeitung eines von der Abtastung eines Strichcodes mit codierten Strichelementen und Leerelementen variabler Breite abgeleiteten Videosignals gestattet. Insbesondere soll die Erfindung eine verläßliche und wenig kostspielige Schaltungsanordnung schaffen, welche den Nachweis von Übergängen im Videosignal gestattet, die dem Abtasten über die Übergänge zwischen den Codeelementen entspricht, wobei diese Übergänge als Basis zur Digitalisierung des Videosignals in ein Logiksignal verwendet werden können, woraufhin dann die Signale durch eine digitale Logik verarbeitet werden können.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Lesevorrichtung der genannten Art gelöst durch: A. eine Lichtquelle, welche zum Abtasten der einzelnen Codeelemente bei einer Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Vorrichtung angeordnet ist; B. einen zum Empfangen des von der Lichtquelle ausgehenden, durch die Aufeinanderfolge der Codeelemente modulierten Lichtes angeordneten Detektor zur Erzeugung eines fluktuierenden Videosignales mit einem ersten Video -Signalpegel während des Abtastens jedes Strichelementes und einem zweiten Videο-Signalpegel während des Abtastens jedes Leerelementes des Codes; C. einen Signalkonverter mit folgenden Komponenten: 1) ein Doppelpegel-Haltekreis, der auf einen bestirnten Abschnitt jedes Video-Singalüberganges zwischen dem ersten und zweiten Video-Signalpegel anspricht und dabei ein alternierendes, symmetrisch um Null Volt zwischen dem positiven und dem negativen Haltespannungspegel festgehaltenes Spannungssignal erzeugt; und 2) ein auf jeden Übergang des alternierenden Spannungssignals, der eine bestimmte Größe übersteigt, ansprechender Triggerkreis zum Aufschalten eines Ausgangssignales von einem der Logik-Signalpegel auf den anderen, so daß die Zeitdauer, während welcher das Ausgangssignal auf jedem der Logik-Signalpegel bleibt, die Breite der entsprechenden abgetasteten Codeelemente repräsentiert; und D. eine auf das Ausgangssignal ansprechende Prozeßlogik zum Decodieren des Strichcodes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also einen Foto-

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detektor zur Umwandlung des von dem strichcodierten Ticket, Anhänger oder Etikett aufgenommenen Lichtsignales in ein entsprechendes Videosignal auf. Dieses Videosignal wird gefiltert und in geeigneter Weiser verstärkt, woraufhin es in einen Doppel-Haltekreis eingegeben wird. Dieser Haltekreis weist einen Kondensator auf, dessen einer Anschluß so geschaltet ist, daß er das verstärkte Videosignal aufnimmt. Der andere Kondensatoranschluß ist mit dem Eingang eines Verstärkers mit negativem oder umkehrendem Verstärkungsgrad verbunden, weiterhin über entgegengesetzt gepolte Dioden mit mit dem Ausgang des Verstärkers verknüpften Spannungen entgegengesetzter Polarität, welche einen Haltepegel aufbauen. .Die Spannung am anderen Kondensatoranschluß folgt jedem verstärkten Signalübergang, der einem Strichcodeelementübergang entspricht, d.h., von einem Strich zum Leerelement und vom Leerelement zum Strich, wie es bei der umgekehrten Ausgangsspannung des Verstärkers der Fall ist. Wenn der Übergang des Video-Eingangsspannungssignales entweder in positiver oder negativer Richtung eine vorbestimmte Größe relativ zu einer der Haltesoannungen erreicht, welche ausreicht, um die zugeordnete Diode leitfähig zu machen, tritt der Haltezustand ein. An diesem anderen Kondensatora.nschluß entsteht· also ein alternierendes Spannungssignal, welches symmetrisch um EuIl Volt gehalten wird. Am Verstärkerausgang entsteht eine verstärkte, jedoch komplementäre, festgehaltene alternierende Signalspannung.

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Diese alternierende Signalspannung wird auf einen Triggerkreis aufgegeben, der auf jeden Übergang des Signals zwischen positivem und negativem Halte-Spanmmgspegel anspricht, welcher eine bestimmte Größe überschreitet, indem der Ausgang zwischen einem hohen .und einem niedrigen Logik-Signalpegel geschaltet wird. Der Triggerkreisausgang besteht daher aus einer Aufeinanderfolge digitalisierter, alternierender Logik-Signalimpulse und Impulsintervalle entsprechender Breite, proportional zur Aufeinanderfolge der abgetasteten Strichcodeelemente.

Eine Terarbeitungslogik, wie sie.in der USA-Patentanmeldung Serial No. 157 870 beschrieben ist, dient dann zum Verarbeiten der Logik-Signalimpulse, so daß die richtige Binärcodesignifikanz jeden; einreisen Strichcodeelement zugeordnet werden kann.

Bei der Erfindung handelt es sich also um die Konstruktion, die Kombination von Elementen und die Anordnung von Bauteilen, deren gegenseitige Zuordnung sich nachfolgend ergibt.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Gesamt-Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie im Verkaufspunkt-Betrieb verwendet wird;

Fig. 2 in detaillierter, schematischer Darstellung die Schaltungsanordnung eines Teiles des Blockdiagrammes von Fig. 1; und

Fig. 3 eine Anzahl von Zeitdarstellungen, welche die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung von Fig. 2 erläutern.

Die erfindungsgemäße, optische Codelesevorrichtung, wie sie allgemein in Fig. 1 dargestellt ist, eignet sich insbesondere zum Lösen eines linearen Strichcodes mit Strichelementen 10 und Leerelementen 12 variabler Breite, die auf ein Ticket, ein Etikett, einen Anhänger oder ähnliches 14- aufgedruckt oder auf andere Weise aufgebracht worden sind. Ein derartiger linearer Strichcode, bei welchem die breiten, Striche und Leerelemente eine Binärbedeutung repräsentieren und die schmalen Striche und Leerelemente die andere Binärbedeutung tragen, ist in der schwebenden USA-Patentanmeldung Serial No. 130 600 beschrieben.

Eine Lichtquelle 16, die einen Teil der Lesevorrichtung bildet, richtet während einer relativen Scanningbewegung zwischen dem Etikett und der Lesevorrichtung

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einen Lichtstrahl auf den Strichcode. Dies bedeutet, die Lichtquelle 16 kann in einen von Hand gehaltenen Stift eingeschlossen sein, der bei feststehendem Ticket 14- über den linearen Strichcode geschwungen wird. Alternativ hierzu kann das Etikett an einer stationären Lesevorrichtung vorbeigeführt werden, um den linearen Strichcode abzutasten. Bei beiden Anwendungsfällen werden die reflektierten Abbildungen der individuellen Codeelemente 10, 12 auf einen geeigneten Fotodetektor 18, beispielsweise eine Fotodiode, einen Fototransistor oder dergleichen, fokussiert. Die Fokussierung erfolgt durch eine entsprechend geformte Öffnung in einer Maske 20. Während dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist, liegt es doch auf der Hand, daß zum Fokussieren der Abbildungen der einzelnen Codeelemente auf den Fotodetektor 18 ein geeignetes Linsensystem verwendet werden kann.

Die Ansprache des Fotodetektors 18 auf das auf ihn auffallende analoge Lichtsignal, moduliert durch die einzelnen Codeelemente 10 und 12 des Strichcodes, erfolgt in Form eines analogen Video-Stromsignals, welches auf ein Netzwerk 22 zur Strom/Spannungswandlung und Verstärkung aufgegeben wird. Dieses Netzwerk bewirkt eine Umwandlung des ankommenden Video-Stromsignales in ein entsprechendes Video-Spannungssignal mit geeigneter Verstärkung.

Es ist klar, daß ein Fotodetektor so angepaßt werden kann, daß er in Form eines Video-Spannungssignales anspricht, so daß in diesem Fall die Strom/Snannungs-

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Umwandlung nicht erforderlich ist. Das verstärkte Video-Signal am Ausgang des Netzwerkes 22 wird auf einen Analogdigitalkonverter 2A- aufgegeben, der erfindungsgemäß derart arbeitet, daß er auf jeden ins Positive und ins Negative gehenden Übergang des Video-Spannungssignales entsprechend der vorderen und hinteren Kante der abgetasteten Strichcodelemente anspricht, um so an seinem Ausgang digitalisierte Logik-Signalimpulse zu erzeugen, deren Vorder- und Hinterkanten zeitlich proportional getrennt sind. Dementsprechend entsprechen die Impulsbreiten der aufeinanderfolgenden Logik-Signalimpulse am Ausgang des Konverters 24 den jeweiligen Breiten der aufeinanderfolgend abgetasteten Strichcodeelementen. Diese Aufeinanderfolge von Logik-Signalimpulsen wird auf eine geeignete Decodier- und Prozeßlogik 26 aufgegeben, wie sie in der TTSA-Patentanmeldung Serial No. 157 870 beschrieben ist. Die Prozeßlogik 26 dient dazu, die geeignete Binärcodebedeutung den einzelnen Logik-Impulseingängen auf der Basis ihrer Impulsbreiten zuzuordnen. Die nunmehr binärcodierten Datenbits, welche die in der strichcodierten Information des Etiketts 14-enthaltenen Dateninformationen bilden, werden als Dateneingang auf eine Anwendungseinrichtung 28, beispielsweise ein Verkaufspunkt-Sammelsystem, aufgegeben .

Es ist klar, daß einer der Faktoren, welche die Breite der einzelnen Logik-Signalimpulse am Ausgang, des Kon-

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verters 24- beeinflussen, die Abtastrate des Strichcodes ist. Änderungen in der Abtastrate verursachen entsprechende Änderungen in den scheinbaren Breiten der Strichcodeelemente. Die Decodier- und Prozeßlogik 26 jedoch, welche in der USA-Patentanmeldung Serial No. 157 8?0 beschrieben ist, führt die Decodierfunktion auf der Basis der relativen Breiten der Logik-Signalimpulseingänge aus, nicht auf der Basis der absoluten Impulsbreiten, sowie ferner in der Weise, daß Information auf Information decodiert wird. Aus diesem Grunde sind drastische Veränderungen der Abtastrate über die Länge einer Information oder eines Schriftzuges, welche in der Größe von etwa 5 cm oder weniger (0,2 inohes oder weniger) sein kann, äußerst unwahrscheinlich. Dementsprechend läßt sich schlüssig annehmen, daß.die Abtastgeschwindigkeit über eine diskrete Informations- oder Schriftzuglänge die· scheinbaren Breiten der einzelnen Codeelemente der Information in gleicher Weise beeinflußt, so daß dieser Einfluß in der Decodierlogik 26 leicht ausfaktorisiert werden kann.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeisniel der Erfindung sind das Netzwerk 22 und der Konverter 24 in der in Fig. 2 dargestellten Weise konstruiert. Im einzelnen liegt' dabei der Fotodetektor 18 in Form einer Fotodiode mit seiner Anode auf Erdpotential, während die Kathode als Eingang 29 mit einem Rechenverstärker 30 verbunden ist. Die Fotodiode 18 dient als Stromquelle zur Erzeugung eines Analog-Videosig-

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nales, welches direkt zum analogen Lichtsignal proportional ist, das auf die Fotodiode vom Etikett 14 her auffällt. Der Rechenverstärker 30 arbeitet als
Strom/Spannungswandler, wobei der andere Eingang 31 auf Erdpotential liegt und zwischen den Eingang 29
und seinem Ausgang 32 ein Ausgangswiderstand R1 geschaltet ist. Ein Kondensator C1 umgeht den Widerstand R1 und stabilisiert den Verstärker 30. Außerdem erfüllt er die wichtige Funktion, hochfrequente Störsignale auszufiltern, welche auf geringfügige
Schmutz- und Tintenmarkierungen im Strichcodebereich des Anhängers 14 zurückgehen.

Der Video-Signalspannungsausgang vom Verstärker 30, der dem Videosignalstromeingang entspricht,wird auf ein leistungssteuerndes Potentiometer R2 aufgegebenEin Teil dieses Spannungssignals wird abgezapft und auf einen Eingang 34 eines Rechenverstärkers 36 aufgegeben. Der andere Eingang 38 dieses Verstärkers ist über einen Widerstand R3 mit Erde und über einen Widerstand R4 mit seinem Ausgang 40 verbunden. Die Widerstände R3 und R4 bestimmen den nicht-umkehrenden Verstärkungsgrad des Rechenverstärkers 36, während der zum Widerstand R4 parallel geschaltete Kondensator C2 das Ausfiltern des hochfrequenten Rauschens gewährleistet. Die Schaltungsanordnung, soweit sie bisher beschrieben worden ist, entspricht dem Netzwerk 22 zur Stromspannungswandlung und zur Verstärkung von Figur 1.

Das verstärkte Video-Spannungssignal, welches am Aus-

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gang 40 des Rechenverstärkers 36 auftritt, wird durch die Wellenform B^ die in Fig. 3 gezeigt ist, angenähert. Betrachtet man diese in Verbindung mit der Strichcodedarstellung von Fig.3 , so erkennt man, daß das Videosignal während des Abtastens der Etikett-Hintergrundflächen hoch ist, wie bei 44 gezeigt, sowie ebenso während der Leercodeelemente 12. Das Videosignal fällt während des Abtastens der Strichcodeelemente 10 auf ein niedriges Niveau ab. Die Wellenform B läßt erkennen, daß die durch das Videosignal während des Abtastens der Hintergrundbereiche 44 und der Leercodeelemente 12 angenommenen Pegel nicht' notwendigerweise konstant sind, und zwar infolge der auf Verschmutzung oder dergleichen zurückzuführenden Änderungen des Reflexionsgrades. Aus demselben Grunde sind die niedrigen Pegel, welche durch das Videosignal während des Abtastens der Strichcodeelemente 10 angenommen werden, nicht notwendigerweise konstant^hervorgerufen durch ungleichmäßige Bedrückung oder dergleichen. Wie sich noch herausstellen wird, beeinträchtigen diese Pegelveränderungen die Funktion des Konverters 24 nicht.

Wie Fig. 2 erkennen läßt,wird das verstärkte Video-Spannungssignal durch einen wechselstrombegrenzenden Widerstand R5 und einen in Serie geschalteten Kondensator C3 auf einen Verbindungspunkt 46 gegeben, der mit einem Eingang 48 eines Rechenverstärkers 50 in Verbindung steht. Der Rechenverstärker 50 hat vorzugsweise eine hohe Eingangsimpedanz, beispielsweise in Form eines FET-Einganges, um die Ladung am Kondensator C3 auf ein Minimum zu reduzieren. Der Ausgang

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52 des Verstärkers 50 steht mit seinem anderen Eingang 5^- in der Weise in Verbindung, daß der Verstärker strikt als Spannungsfolger arbeitet. Obwohl nicht absolut erforderlich, dient der Verstärker 50 zur Verbesserung der niederfrequenten Ansprache des Konverters 24.

Wie Fig. 2 weiterhin erkennen läßt, steht der Verbindungspunkt 46 über eine Diode D1 und einen Widerstand R5 mit einer positiven Snannungsquelle geeigneter Größe, beispielsweise +15 Volt, in Verbindung. Der Verbindungspunkt 46 steht weiterhin über eine Diode D22 und einen Widerstand R6 mit einer negativen Spannungsquelle von - I5 Volt in Verbindung. Ein Verbindungspunkt 5^ zwischen dem Widerstand R5 und der Diode D1 ist einem Ausgang 58 eines Rechenverstärkers 60 durch zwei vorwärtsgespannte Dioden D3 und D4 zugeordnet. In ähnlicher Weise steht ein Verbindungspunkt 62 zwischen dem Widerstand R6 und der Diode D2 mit dem Verstärkerausgang 58 über zwei vorwärtsgespannte Dioden D5 und D6 in Verbindung. Ein Eingang 64 des Rechenverstärkers 66 ist geerdet, während sein anderer Eingang 66 über einen Widerstand R7 mit dem Ausgang 52 des Rechenverstärkers 50 und über einen Widerstand R8 mit dem Ausgang 58 in Verbindung steht. Die Werte der Widerstände R7 und R8 sind so ausgewählt, daß der Verstärker 60 einen umkehrenden oder negativen Verstärkungsgrad von beispielsweise zwanzig aufweist. D:;r Kondensator C4 , der über den Widerstand R8 geschaltet ist, gewährleistet ein Hochfrequenzabrollen. Ein Widerstand R9 , der Oarallel zur Diode D1

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geschaltet und vorzugsweise verwendet ist, "bringt den Konverter 24 zwangsweise auf ein bestimmtes Ruhe-Ausgangssignal.

Wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Betriebsweise der Vorrichtung ergibt, arbeitet die Konverterschaltungsanordnung, die vorstehend beschrieben ist, als Doppelpegel-Haltekreis, welcher lediglich auf vorübergehende Änderungen des verstärkten Yideosignales (Kurve B) zwischen seinem hohen und niedrigen Pegel anspricht.

Liegt kein Video-Eingangssignal vor, wird der Kondensator C2 von der oositiven Bezugsspannungsquelle durch einen Widerstand R9 aufgeladen, der zur Diode D1 parallel geschaltet ist, um so am Verbindungspunkt 46 eine positive Spannung zu entwickeln. Diese positive Eingangsspannung wird durch den Verstärker 60 verstärkt, so daß an seinem Ausgang 58 eine negative Spannung entsteht. Die Haltepegelspannung am Verbindungspunkt 56 wird durch diese negative Ausgangsspannung heruntergezogen, da sie mit dieser durch die im wesentlichen konstanten Vorwärts-S^annungsabfalle über die beiden in Serie, geschalteten Dioden DJ, und D4 verbunden ist. Zum Zwecke der vorliegenden Beschreibung wird angenommen, daß der Vorwärts-Spannungsabfall beider Dioden, ebenso wie der Dioden D5 und D6 , 0,6 Volt beträgt. Auf diese Weise liegt die Haltespannung am Verbindungspunkt 56 stets 1,2 Volt oberhalb der Spannung am Verstärkerausgang 58. In ähnlicher Weise liegt die Haltesnannung am Verbindungspunkt

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62 stets 1,6 Volt unter der Verstärker-Ausgangssoannung.

Wenn der Kondensator C3 bis auf einen Punkt aufgeladen ist, an dem die Spannung am Verbindungspunkt 4-6 leicht überschritten wird, beispielsweise auf + 57 Millivolt, ist die Spannung am Verstärkerausgang 58 auf - 1,14- Volt abgefallen, wobei davon ausgegangen wird, daß ein negativer Verstärkungsgrad von 20 vorliegt. Die Haltespannung am Verbindungspunkt 56 wird auf diese Weise auf einen etwas oberhalb von + 57 Millivolt liegenden Wert heruntergezogen, wodurch über den Widerstand R9 ein Null-Spannungsabfall erzeugt wird, ein Punkt, an dem die Aufladung des Kondensators 03 aufhört. Demzufolge stellen sich die Spannungen am Verbindungspunkt 46 und am Verstärkerausgang 58 auf annähernd + 57 Millivolt bzw. - 1,14- Volt ein, verursacht durch den Widerstand R9, solange kein Viode-Eingangssignal vorliegt. Hieraus ergibt sich, daß der Widerstand R9 den Effekt hat, für den Konverter 24 eine vorbestimmte hohe Signal-Ausgangsbedingung aufrechtzuerhalten, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Signalbedingung entspricht, bei welcher die Lesevorrichtung Weiß sieht. Wenn gewünscht, i. an der Widerstand R9 über die Diode D2 geschaltet werden. In diesem Fall ist die Ruhe-Signalausgangsbedingung derart, daß am Verbindungsnunkt 46 eine Spannung von - 57 Millivolt und am Verstärkerausgang 58 eine Spannung von + 1,14 Volt auftritt, entsprechend einer Signalbedingung, bei welcher die Lesevorrichtung Schwarz sieht. Es liegt auf der Hand, daß der Vider-

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stand R9 hinreichend groß bemessen sein sollte, um so die Niederfrequenzansprache nicht untunlich zu begrenzen. Der Kondensator C3 sollte ebenfalls hinsichtlich seiner Kapazität hinreichend groß sein, um eine gute Niederfrequenzansprache zu ermöglichen. Es ist zu beachten, daß beide Dioden D1 und D2 während des Ruhesignalzustandes abgeschaltet sind.

Wenn Licht von der Etikett-Hintergrundfläche 44 (Fig.3), welche vor dem ersten Strich 10 liegt, auf die Fotozelle 18 auffällt,geht das verstärkte Spannungs-Videosignal am Ausgang 40 des Verstärkers 36 auf einen hohen Pegel von beispielsweise + 350 Millivolt (Wellenform B). Wird dieses hohe Spannungssignal auf den Kondensator C3 aufgegeben, so folgt die Spannung am Verbindungspunkt 46 der Signalspannung von + 57 auf + 85 Millivolt nach oben, wo sie durch die Diode D1 aus den noch zu beschreibenden Gründen gehalten wird. Der Kondensator C3 lädt sich durch die Diode D1 rasch auf eine Spannung auf, welche mit der Differenz zwischen der Eingangssignalspannung und den + 45 Millivolt am Verbindungspunkt 46 übereinstimmt. Wenn die Lesevorrichtung auf der Hintergrundfläche 44 anhält, entlädt sich den Kondensator C3 durch den Widerstand R9 , unter Abschalten der Diode D1, woraufhin der Konverter in den Ruhezustand zurückgeht. Es wird sich noch zeigen, daß diese positiven Spannungsfluktuationen zwischen + 57 und + 85 Millivolt auf den Pegel des Konverter-Ausgangssignales keinen Einfluß haben. Im folgenden wird angenommen, daß die Lesevorrichtung nicht auf der Hintergrundfläche anhält, sondern sich zum ersten Strich 10 bewegt. Dabei bleibt die Spannung am Verbin-. dungspunkt 46 auf + 85 Millivolt festgehalten, wie es sich

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in der Wellenform C von Fig. 3 zeigt, fällt also nicht auf den Ruhepegel von + 57 Millivolt ab.

Sobald die Vorderkante des ersten Striches 10 erreicht ist, beginnt die Video-Signalspannung (Wellenform B Fig. 3) abzufallen. Die Diode D1 schaltet" sich ab, wodurch der Kondensator C3 von einem Schaltungsweg niedrigen Widerstandes abgenommen wird, durch den er sich entladen kann. Aus diesem Grunde behält der Kondensator C3 seine gerade existierende Ladung. Die Spannung am Verbindungspunkt 46 folgt der Video-Signalspannung (Wellenform Cj Fig. 3)· Die Spannung am Ausgang 58 des Verstärkers 60 schwingt mit einem Verstärkungsgrad von 20 (Wellenform D. Fig. 3) ins Positive. Wenn die analoge Signalspannung durch einen .ins Negative gehenden Übergang von 170 Millivolt geht, ist die Spannung am Verbindungspunkt 46 auf - 85 ^: Millivolt abgefallen, während die Spannung am Verstärkerausgang 58 auf +1,7 Volt angestiegen ist. Die Haltespannung am Verbindungsr>unkt 62 folgt diesem Schwingen der Ausgangsspannung, ist jedoch davon durch die Summe der Vorwärts-S^annungsabfalle über die Dioden D5 und D6 getrennt. Dementsprechend geht die Haltespannung am Verbindungspunkt 62 auf +0,5 Volt, wenn die Ausgangsspannung auf +1,7 Volt ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Vorwärts-Spannungsabfall über die Diode D2 von der Größenordnung 0,6 Volt, was ausreicht^urn diese Diode umzukehren. Hierdurch werden der Verbindungspunkt 46 und der Verstärkerausgang 58 auf - 85 Millivolt bzw. +1,7 Volt gehalten. Das fortgesetzte Weiterschwingen

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des Video-Spannungssignales ins Negative wird im Kondensator C5 infolge des jetzt vorliegenden Leitungszustandes der Diode Ώ2 absorbiert.

Wird der Übergang zwischen dem ersten Strich 10 und dem ersten Leerel'ement 12 erreicht (Muster A, Fig. 3), so beginnt die Video-Signalspannung anzusteigen. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, beginnt die Spannung am Verbindungspunkt 46 (Wellenform C) ebenfalls anzusteigen, wodurch die Spannung am Verstärkerausgang 58 (Wellenform D) in negativer Richtung nach unten schwingt. Zu Beginn dieses Vorganges ist die Diode D2 nicht mehr vorwärtsgespannt und schaltet daher ab. Der Kondensator C3 kann also seine während des Abtastens des ersten Striches 10 angesammelte Ladung nicht ändern. Die Spannung am Verbindungspunkt 46 folgt dem Anstieg der Videosignalspannung am Verbindungspunkt 40 (Wellenform B).

Wenn die Spannungen am Verstärkerausgang 40 und am Verbindungspunkt 46 durch einen ins Positive gehenden 170-MiHivolt-Übergang schwingen, ist die Spannung am Verstärkerausgang 58 von +1,7 Volt auf - 1,7 Volt gegangen. Die Spannung am Verbindungspunkt 56, die von der Verstärker-Ausgangsspannung durch die·Vorwärts-Spannungsabfälle über die Dioden D3 und D4 getrennt ist, nimmt einen Pegel von - 0,5 Volt ein. Dementsprechend hat die Diode D1 nunmehr einen Vorwärtsabfall von annähernd 0,6 Volt, hinreichend, um diese Diode leitend zu machen, wodurch der Verbindungspunkt 46 und der Verstärkerausgang 58 auf + 45 Millivolt bzw. - 1,7 Volt

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gehalten werden. Der Kondensator C3 absorbiert den Rest der ins Positive gehenden Schwingung der Video-Signalspannung, da die Diode D1 leitend ist. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, wiederholt sich die Operation dieses Doppelpegel-Haltekreises lediglich, wenn die Video-Spannungssignale, die beim Abtasten der übrigen Striche und Leerelemente des auf das Etikett 14 aufgedruckten Strichcodes abgeleitet werden, verarbeitet werden. Es ist klar, daß diese Spannungswerte lediglich zur besseren Darstellung gewählt sind und in keiner Weise eine Begrenzung der Erfindung darstellen.

Von der vorgesehenen Operationsbeschreibung läßt sich entnehmen, daß der Doppelpegel-Haltekreis auf die Übergänge der Video-Signalspannung zwischen den Pegeln, welche sie während des Abtastens der alternierenden Striche und Leerelemente einnimmt, anspricht, jedoch vollständig gegenüber den Absolutwerten der eingenommenen Spannungsniveaus oder Spannungsoegel unempfindlich ist. Dementsprechend kann die Abnahme der Lichtreflexionsfähigkeit der einzelnen Striche und Leerelemente, hervorgerufen durch ungleichmäßige Bedruckung, Schmutz oder dergleichen, wodurch die Größe des oberen und unteren Spannungspegels verändert wird, definitiv vernachlässigt werden.

Auch ist es im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung wichtig, daß der Doppelpegel-Haltekreis sich zur Behandlung sehr niedriger Signalr>egel eignet. Dies wird dadurch erreicht, daß die Haltespannungen mit der verstärkten Signalspannung, die am Ausgang 58 auftritt,

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verknüpft werden. Dies hat den Effekt, daß der negative Verstärkungsgrad des Verstärkers 60 dazu beiträgt, daß die Eingangs-Videosignalspannung am Verbindungspunkt 46 die Vorwärts-Soannungsabfalle über die Dioden D1 und D2 erreicht, welche notwendig sind, um die Haltewirkung zu erzielen. Es liegt auf der Hand, daß, wenn die Verbindungspunkte 56 und 4-2 geerdet wärenj anstatt mit der Verstärker-Ausgangsspannung verknüüft zu sein, die Video-Signalspannung am Verbindungspunkt 46 mindestens 1,2 Volt von Spitze zu Spitze, d.h., + 0,6 Volt, betragen müßte, um die Dioden D1 und D2 leitfähig zu machen. Um Eingangs-Videosignalspannungen dieser Größe zu erreichen, würde es erforderlich sein, einen Verstärker 36 mit exzessiv hohem Verstärkungsgrad zu verwenden. Derart hohe Verstärkungsgrade machen jedoch eine Wechselstromkonplung erforderlich, welche dem Signal unerwünschte Über- und Unterspitzen zufügen, infolge der Wechselwirkung der Zeitkonstanten eines derartigen Kop.plungskondensators mit dem Kondensator 03·

Wie sich aus Fig. 2 weiter ergibt, wird die verstärkte, festgehaltene Wechsels trom-Signalsriannung, die am Ausgang 58 auftritt, als Eingang 78 auf einen Rechenverstärker 80 gegeben, der als Komparator in einem Triggerkreis dient, v/elcher einen Transistor OJ aufweist. Der Ausgang des Verstärkers steht über ein?n Widerstand R10 mit der Basis des Transistors Q1 in Verbindung, dessen Kollektor über einen Widerstand R11 mit einer +5-VoIt-Snsnnungsquelle verbunden ist, Während der Emitter geerdet ist. Die Basis und der Emitter des Transistors

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QI sind mittels einer Diode D7 miteinander verbunden. Ein Verbindungspunkt 82 zwischen dieser Diode und dem Widerstand R10 wird als zweiter Eingang 84 auf den Verstärker 80 zurückgegeben. Der Ausgang Konverters 24, dargestellt durch die Wellenform E in Fig. 3» wird vom Kollektor des Transistors Q1 abgenommen und auf die Decodier- und Prozeßlogik 26 von Fig. 1 aufgegeben.

Wenn von der Hintergrundfläche 44 vor dem ersten Strich 10 ausgehendes Licht auf die Fotodiode 18 auffällt,liegt die Spannung am Verstärkerausgang 58, der mit dem Eingang 78 des Komparatorverstärkers 80 in Verbindung steht, bei -1,7 Volt (Wellenform D, Fig. 3). Der Ausgang des Komparatorverstärkers 80 geht ins Positive und schaltet den Transistor ^1 an. Demzufolge liegt das Spannungssignal der Konverterlogik am Kollektor des Transistors QJ annähernd auf Erdpotential, wie sich aus der Wellenform E in Fig. 3 ergibt. Zu dieser Zeit wird aus Gründen der vorliegenden Beschreibung die Spannung am Verbindungspunkt 82, welche durch den Vorwärts-Spannungsabfall über den Basis-Emitter-Verbindungspunkt des Transistors ^1 bestimmt ist, zu + 0,6 Volt angenommen. Diese Spannung wird auf den anderen Eingang 84 des Komparatorverstärkers 80 aufgegeben. Wenn die Signalsüarnung an seinem anderen Eingang 78 während des Abtastens des ersten Striches 10 von - 1,7 Volt zu + 1,7 Volt hin ins Positive schwingt und dabei über +0,6 Volt ansteigt, geht der Ausgang des-Koinpsratorverstärkers ins Negative, wodurch der antreibende Transistor Q1 abrupt abschaltet. Wie in F:g. 3 gezeigt,

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schaltet die Ausgangsspannung des Konverters 24· am Kollektor des Transistors Q1 sofort von annähernd Erdpotential auf + 5 Volt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung am Verbindungspunkt 82 auf annähernd

- 0,6 Volt gehalten, entsprechend dem Vorwärts-Spannungsabfall über die Diode D7, entsprechend der Spannung am Basis-Emitter-Verbindungspunkt des Transistors Q1. Diese Spannung von - 0,6 Volt wird als Eingang 84 auf den Komparatorverstärker 80 aufgegeben.

Wenn nunmehr der Übergang vom ersten Strich 10 auf das erste Leerelement 12 erfolgt, schwingt die Spannung am Verstärkereingang 78 von +1,7 Volt hin zu

- 1,7 Volt ins Negative. In dem Augenblick, wo diese Spannung stärker negativ wird als die - 0,6 Volt am Eingang 84, geht der Verstärkerausgang wiederum ins Positive und treibt den Transistor Q1 in den leitfähigen Zustand. Das Logiksignal, welches vom Kollektor des Transistors Q1 abgenommen wird, schaltet auf diese Weise von + 5 Volt 8uf Erdpotential, wie in Fig. 3 erkennbar. Die 3ch.. .llenpegel von + 0,6 Volt dienen dazu, eine gute Rauscaunempfindlichkeit zu gewährleisten und die Verwirklichung der Schaltungsanordnung zu erleichtern.

Aus der vorgehenden Beschreibung ergibt sich, daß der digitalisierte Logiksignalausgang vom Konverter 24 (Wellenform S, Fig. 3) die Form aufeinanderfolgender alternierender Impulse und Impulsintervalle hat, deren jeweilige Breiten den Breiten der entsprechend aufeinanderfolgenden abgetasteten Codeelemente entsprechen. Dies bedeutet, daß der Logik-Signalimpuls

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eine Breite hat, die im wesentlichen der Breite des Anfangs abgetasteten Striches 10 (Fig. 3) entspricht. In ähnlicher Weise hat das Impulsintervall 88, welches auf den Impuls 86 folgt, eine Breite, die im wesentlichen dem ersten Leerelement 12 entspricht. Es ist zu "beachten, daß die Vorderkante des Logiksignalimpulses 86 gegenüber der Vorderkante des ersten Striches 10 leicht verzögert ist. Die rückwärtige Kante des Logik-Signalimpulses ist jedoch in ähnlicher Weise gegenüber der rückwärtigen Kante des anfänglichen Striches 10 verzögert, so daß die Breitenrelation zwischen diesen Größen aufrechterhalten bleibt. Das Ausmaß der genannten Verzögerungen wird weitgehend durch die Anfangsneigung der verstärkten Video-Signalspannung (Wellenform'D) beim Schwingen zwischen dem oberen und unteren Pegel bestimmt. Diese Neigung hängt wiederum von der Rate ab, mit welcher der Strichcode abgetastet wird, außerdem von der Kantenschärfe der Codeelemente und dem Verstärkungsgrad des Verstärkers 36. Da jedoch angenommen werden kann, daß die Abtastrate sich während einer Schriftzug- oder Informationslänge nicht wesentlich verändert, und zudem durch die Zuwendung geeigneter Drucktechniken die Karttenschärfe der Codeelemente im wesentlichen konstant gehalten werden kann, kann die Binärsignifikanz der einzelnen Codeelemente leicht aus den Breiten der Lo^iksignalimpulse und der entsprechenden Signalimpulse, welche am Ausgang des Konverters 24 auftretenj abgeleitet werden.

Während bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Verknüpfung der Haltespannungsnegel an den Verbindungspunkten 56 und 62 mit der Verstärker-

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Signalspannung am Ausgang des Verstärkers 60 (Fig. 2) vorwärtsgespannte Dioden verwendet werden, liegt es doch auf der Hand, daß sich auch Zenerdioden, auf Widerstandsbasis arbeitende S^annungsteilernetzwerke und auch tatsächliche Energiequellen oder Batterien zum selben Zweck verwenden lassen. Der Vorteil der vorwärtsgespannten Dioden liegt darin, daß die Vorwärts -Spannungsabfälle dieser Dioden innerhalb bestimmter Grenzen mit Veränderungen des Stromes konstant sind. Die absolute Größe der S^annungs-Haltepegel sollte vernünftigerweise geeignet hoch sein,um eine adäquate Rauschunterdrückung zu gewährleisten und die Beeinflussung der Spannungs-Haltepegel durch kleinere Änderungen der Vorwärts-Spannungsabfälle der Dioden auf ein Minimum zu bringen. Darüberhinaus beeinflussen Faktoren, welche Änderungen der Vorwärts-Spannungsabfälle cter Dioden hervorrufen, entsprechend die Vorwärts-Spannungsabfälle an den Verbindungspunkten, welche die Schwellenpegel für den Komparatorverstärker 80 definieren, wodurch sich ein Kompensationsmaß ergibt.

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Claims (8)

Ansprüche Vorrichtung zum otischen Lesen eines Strichcodes, welcher auf einen Aufzeichnungsträger aufgebrachte Strichelemente und Leerelemente variabler Breite aufweist, gekennzeichnet durch: A. eine Lichtquelle (16), xvelche zum Abtasten der einzelnen Codeelmente (10, 12)· bei einer Relativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsträger und der Vorrichtung angeordnet ist; B. einen zum Empfangen des von der Lichtquelle ausgehenden, durch die Aufeinanderfolge der Codeelemente modulierten Lichtes angeordneten Detektor (18) zur Erzeugung eines fluktuierenden Videosignales mit einem ersten Video-Signalpegel während des Abtastens jedes Strichelementes (10) und einem zweiten Video-Signalpegel während des Abtastens jedes Leerelementes (12) des Codes; C. einen Signalkonverter (2.1V) mit folgenden 309882/1099 Komponenten:

1) ein Doppelpegel-Haltekreis,der auf einen bestimmten Abschnitt Jedes 'Video-Signalüberganges zwischen dem ersten und zweiten Video-Signalpegel anspricht und dabei ein alternierendes, symmetrisch um Null Volt zwischen dem positiven und dem negativen Haltespannungspegel festgehaltenes Spannungssignal erzeugt; und

2) ein auf jede» Übergang des alternierenden Snannungssignals, der eine be-Btimmte Größe übersteigt, ansprechender Triggerkreis zum Aufschalten eines Ausgangssignales von einem der Logik-Signalpegel auf den anderen, so daß die Zeitdauer, während welcher das Ausgangssignal auf jedon der Logik-Signalpegel bleibt, die Breite der entsprechenden abgetasteten Codeelemente repräsentiert; und

D. eine auf das Ausgangssignal ansprechende Prozeßlogik (26) zum Decodieren des Strichcodes .

2. Optische Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekreis folgende Komponen-

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ten aufweist:

1) einen Kondensator (G5) zum Aufkoppeln des Videosignales auf einen ersten Verzwe i gungs punkt ( 4-6 ) ;

2) eine erste Diode (D1) zum Verbinden des ersten Verzweigungspunktes (4-6) mit einem zweiten Verzweigungspunkt (56);

3) eine Einrichtung (D1, R9) zum Erzeugen einer ersten Haltespannung am zweiten Verzweigungspunkt (56), welche im Zusammenwirken mit dem Videosignal am ersten Verzweigungspunkt (4-6) ins Positive gehende Übergänge des Videosignales festhält, welche den vorbestimmten Anfangsabschnitt des

' positiven Halte-Spannungspegels überschreiten;

4-) eine zweite Diode (D2),welche den ersten Ver zwei gungs punkt (4-6) mit einem dritten Verzweigungspunkt (62) verbindet; und

5) eine Einrichtung zur Erzeugung einer zweiten Haltespannung, welche im Zusammenwirken mit dem Videosignal an dem ersten Verzweigungspunkt ins Negative gehende Übergänge desselben, x^elche den vorbestimmten Anfangsabschnitt zum negativen Haltesnannungspegel überschreiten, festhält, so daß das

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festgehaltene alternierende Spannungs*- signal am ersten Verzweigungspunkt erzeugt wird.

3· Optische Lesevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekreis einen Verstärker (50) mit negativem Verstärkungsgrad ausweist, dessen einer Eingang (4-8) mit dem ersten Verzweigungspunkt (4-6) verbunden ist, um ein verstärktes, festgehaltenes,alternierendes Spannungssignal auf den Triggerkreis zu geben.

4. Otische Lesevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekreis eine erste Einrichtung (D3, D4-) zum Verknüpfen der ersten Klemmspannung am zweiten Verzweigungspunkt (56) mit dem verstärkten, alternierenden Halte-^Spannungssignal am Ausgang des Verstärkers und eine zweite Einrichtung (D5, D6) zum Verknüpfen der zweiten Haltespannung am dritten Verzweigungsnunkt (62) mit dem verstärkten, alternierenden Halte-Spannungssignal am Ausgang des Verstärkers aufweist.

5· Otische Lesevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Einrichtung jeweils wenigstens eine vorwärtsgespannte Diode (D3, D4; L>5, D6) aufweisen.

6. Optische Lesevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekreis einen Widerstand (H9) parallel zu einer der ersten und zweiten Dioden (D1, D2) aufweist, um so Ladestrom

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auf den Kondensator (C3) zu geben, wodurch der Triggerkreis zum Aufschalten des Ausgangssignales auf einen der Logik-Signalpegel gebracht wird, wenn am ersten Verzweigungspunkt (4-6) kein Videosignal liegt.

7· Optische Lesevorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Triggerkreis einen Komparator-Rechenverstärker (80) mit einem ersten, zum Empfangen des verstärkten, alternierenden Halte-Spannungssignals geschalteten (78) und einem zweiten Eingang (84) sowie einem Ausgang und eine mit dem zweiten Komparatorverstärkereingang (84) verbundene Einrichtung zum Aufgeben gleicher positiver und negativer Schwellenpegelspannungen auf diesen aufweist, so daß ins Positive und ins Negative gehende Übergänge des verstärkten Spannungssignals, xvelche die positiven bzw. negativen Schwellenpegelspannungen überschreiten, am Komparatorverstärkerausgang entgegengesetzte Signale erzeugen, welche dem auf die Prozeßlogik aufgeprägten Ausgangssignal entsprechen.

8. Optische Lesevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Schwellenspannung folgende Komponenten auf v/eist:

1) einen Ausgangstransistor (m>1) mit einer Basis, die mit dem Komparatorverstärkerausgang in Verbindung steht, einem Kollektor, welcher das Ausgangssignal für die Prozeßlogik entwickelt, und einem Emitter; und

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2) eine zwischen Basis und Emitter des Transistors (Q1) geschaltete Diode (D7), welche entgegengesetzt zum Basis-Emitter-Verbindungspunkt desselben geschaltet ist, wobei der Verbindungspunkt zwischen der Diode und der Basis auf den zweiten Eingang (84) des Komparatorverstärkers (80) rückgeschaltet ist.

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