DE102005039197A1

DE102005039197A1 - Vorrichtung zum Lesen optischer Information

Info

Publication number: DE102005039197A1
Application number: DE102005039197A
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Itou
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2025-08-19
Also published as: US20060038145A1; US7731092B2; JP2006085664A; JP4169001B2; KR100737353B1; DE102005039197B4; KR20060053126A

Abstract

In einer Vorrichtung zum Lesen optischer Information weist eine Aufnahmeeinheit eine vorab bestimmte Leseposition auf und ist so aufgebaut, dass sie optisch Information eines Ziels aufnimmt, wenn die Information in der Leseposition ist. Eine Einheit zum Aussenden eines Markierungsstrahls weist eine Lichtstrahlquelle auf, die so aufgebaut ist, dass sie einen Lichtstrahl aussendet. Die Einheit zum Aussenden eines Markierungsstrahls weist ein Objektiv zum Bilden eines Strahlmusters auf, das so angeordnet ist, dass es dem ausgesendeten Lichtstrahl möglich ist, darin einzutreten. Das ein Muster bildende Objektiv ist so aufgebaut, dass es auf der Grundlage des ausgesendeten Lichtstrahls einen Markierungsstrahl aussendet. Der Markierungsstrahl weist ein vorab bestimmtes Strahlmuster auf, das aus mindestens einem linearen Teilstrahl besteht, um die Leseposition der Aufnahmeeinheit anzuzeigen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bezug auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen 2004-239460 und 2004-354217, die jeweils am 19. August 2004 und am 07. Dezember 2004 eingereicht wurden. Diese Anmeldung nimmt die Priorität dieser japanischen Patentanmeldungen in Anspruch, so dass deren Beschreibungen durch Bezugnahme hier einbezogen sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum optischen Lesen eines Ziels, an welchem optisch lesbare Information, wie ein Informationscode, beispielsweise ein Barcode oder ein zweidimensionaler Code, angebracht ist.

Tragbare optische Informationsleser zielen darauf ab, Informationscodes zu lesen, die optisch lesbar sind, wie Barcodes, zweidimensionale Codes oder andere ähnliche Codes. In dieser Beschreibung wird ein Ziel selbst, oder ein Ziel, an dem optisch lesbare Information angebracht ist, allgemein als das "Ziel" bezeichnet.

Um die Verwendbarkeit tragbarer optischer Informationsleser zu verbessern, werden optische Informationsleser vorgesehen, die einen Informationscode lesen können, der in einem Abstand von ihnen positioniert ist.

Der tragbare bzw. in der Hand zu haltende optische Informationsleser weist einen in der Hand zu haltenden Gehäusekörper auf, der an seinem einen Endabschnitt mit einem Lesefenster versehen ist. Zusätzlich weist der tragbare optische Informationsleser auch einen Photodetektor wie einen CCD (Charge-Coupled Device)-Bereichssensor, eine Abbildungsoptik mit einem Abbildungsobjektiv und eine Leseeinheit auf, die aus einer Licht aussendenden Einrichtung wie einer LED (Licht aussendenden Diode) besteht. Der Photodetektor, die abbildende Einheit und die Leseeinheit sind jeweils in dem Gehäusekörper installiert.

Um das Lesefenster (den Photodetektor) auf das Ziel auszurichten, werden tragbare optische Informationsleser im Allgemeinen mit einem Markierungsstrahl versehen, der eine Laserdiode (LD), eine LED oder andere ähnliche Licht aussendende Vorrichtungen verwendet. Die Einheit zur Beleuchtung mit dem Markierungsstrahl wird dazu verwendet, einen Markierungsstrahl auf das Ziel auszusenden, um eine Leseposition eines Lesers, wie ein Sichtfeld (FOV, Field of View) des Photodetektors und/oder die Mittelposition des FOV auf dem Ziel anzuzeigen.

Ein Beispiel solcher Einheiten zum Bestrahlen mit Markierungsstrahlen ist in der US-Patentveröffentlichung Nr. 6,347,163 offenbart. Die offenbarte Einheit zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nützt eine LD als eine Lichtquelle, die dazu fähig ist, einen deutlich sichtbaren Markierungsstrahl auszusenden, und ein brechendes Gitter, durch welches der ausgesendete Strahl in verschiedenen Designs auf das Ziel abgestrahlt wird.

Insbesondere ist, wie in 15 veranschaulicht, die Einheit 3 zum Bestrahlen mit dem Markierungsstrahl auf einer Seite eines CCD-Bereichssensors 1 und einer Abbildungsoptik 2, beispielsweise einer oberen Seite, angeordnet. Wie in 16 veranschaulicht, besteht die Markierungsstrahlbeleuchtungseinheit 3 aus einer Laserdiode 4, einer Kollimatorlinse 5, die an deren Licht aussendender Seite angeordnet und koaxial zu ihr ausgerichtet ist und einem brechenden Gitter 6, das auf der Seite der Ausgabe des kollimierten Lichts angeordnet und koaxial dazu ausgerichtet ist.

In der Einheit 3 zur Bestrahlung mit dem Markierungsstrahl wird ein von der Laserdiode 4 ausgesendeter Laserstrahl von der Kollimatorlinse 5 gesammelt. Der gesammelte Strahl wird durch diese übertragen, um in eine Hologrammebene des Beugungsgitters 6 einzutreten. Der einfallende Laserstrahl wird durch die Hologrammebene so gebrochen, dass die Teilstrahlen erster Ordnung der Beugung und die Teilstrahlen zweiter Ordnung der Beugung von der Hologrammebene als ein Markierungsstrahl M mit einem vorab bestimmten Strahlmuster (Beugungsmuster) auf ein Ziel R abgestrahlt werden (siehe 15 und 17).

Beispielsweise besteht das Beugungsmuster des Markierungsstrahls M aus vier L-förmigen Musterelementen, welche den vier Eckabschnitten eines Sichtfelds V des CCD-Bereichssensors 1 entsprechen (siehe 15). Zusätzlich besteht das Beugungsmuster des Markierungsstrahls M aus einem Kreuzmusterelement, welches das Zentrum des Sichtfelds V anzeigt.

Weil die Beugungsteilstrahlen, wie die Beugungsteilstrahlen erster Ordnung und die Beugungsteilstrahlen zweiter Ordnung das Strahlmuster (Beugungsmuster) des Markierungsstrahls bilden, wie in 17 veranschau licht, werden die Beugungsteilstrahlen auf dem Ziel R als Punktmuster angezeigt. Das heißt, der Satz von Punktmustern bildet ein lineares Muster auf dem Ziel R, was verursachen kann, dass das Strahlmuster auf dem Ziel verschmiert ist und was die visuellen Effekte des Strahlmusters verschlechtern kann.

Zusätzlich können optische Informationsleser mit einer Einheit zur Beleuchtung mit einem Markierungsstrahl als Beleuchtungslicht zum Scannen des Barcodes einen Markierungsstrahl verwenden, der sich linear in einer horizontalen Richtung erstreckt, wenn ein eindimensionaler Code wie ein Barcode abgetastet wird.

Einige optische Informationsleser, die eine Einheit zum Beleuchten mit einem Markierungsstrahl mit einem solchen Beugungsgitter verwenden, können jedoch keinen Markierungsstrahl, der von der Einheit zum Beleuchten mit dem Markierungsstrahl ausgesendet wird, als das Beleuchtungslicht zum Abtasten des Barcodes verwenden.

Man bemerke, dass die Kollimatorlinse 5 allgemein als eine Sammellinse verwendet wird, um den aus der Laserdiode 4 ausgesendeten Laserstrahl zu sammeln. Kollimatorlinsen haben eine Funktion, einen durch sie gesammelten Laserstrahl mit einem im Wesentlichen horizontal ausgedehnten elliptischen Profil in der Querschnittsansicht zu übertragen. Dies kann die Effizienz der Übertragung des gesammelten Strahls verschlechtern, was zu einem größeren Verlust des Laserstrahls führt.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund gemacht, so dass bevorzugte Ausführungsformen von optischen Lesevorrichtungen nach der vorliegenden Erfin dung dazu fähig sind, einen Markierungsstrahl mit einem vorab bestimmten Strahlmuster klar auf ein Ziel abzustrahlen.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Lesen einer optischen Information vorgesehen. Die Vorrichtung weist eine Aufnahmeeinheit auf, die eine vorab bestimmte Leseposition aufweist. Die Aufnahmeeinheit ist so aufgebaut, dass sie optisch Information eines Ziels aufnimmt, wenn die Information an der Leseposition angeordnet ist. Die Vorrichtung weist eine Beleuchtungseinheit für einen Markierungsstrahl auf. Die Beleuchtungseinheit für den Markierungsstrahl weist eine Lichtstrahlquelle auf, die dazu aufgebaut ist, einen Lichtstrahl auszusenden, und eine Linse zum Bilden eines Strahlmusters, die so angeordnet ist, dass sie es dem ausgesendeten Lichtstrahl erlaubt, in sie einzutreten. Die Linse zum Bilden des Musters ist so aufgebaut, dass sie einen Markierungsstrahl auf der Grundlage des ausgesendeten Lichtstrahls abstrahlt. Der Markierungsstrahl weist ein vorab bestimmtes Strahlmuster auf, das aus mindestens einem linearen Teilstrahl besteht, um die Leseposition der Aufnahmeeinheit anzuzeigen.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben und Eigenschaften der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher, in welchen:
1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht ist, die schematisch den Aufbau eines pistolenförmigen Lesers für zweidimensionale Codes nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ein Blockschaubild ist, das schematisch den elektrischen Aufbau des Lesers für zweidimensionale Codes nach der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine Ansicht ist, die schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4A eine Draufsicht ist, die schematisch den Aufbau einer ein Muster bildenden Linse bzw. eines ein Muster bildendes Objektivs der Vorrichtung zum Bestrahlen mit dem Markierungsstrahl, der in 3 gezeigt ist, zeigt;
4B eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch einen Teil der in 4A gezeigten ein Muster bildenden Linse veranschaulicht;
4C eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch einen Teil der in 4A gezeigten ein Muster bildenden Linse veranschaulicht;
5 eine Ansicht ist, die schematisch die Musterform eines vorab bestimmten Markierungsstrahlmusters auf einem Ziel veranschaulicht, das durch die in 3 gezeigte Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl gebildet ist;
6 eine Ansicht ist, die schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine Ansicht ist, die schematisch eine Beziehung zwischen dem Aufbau der ein Muster bildenden Linse und den Strahlprofilen eines Laserstrahls nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
8A eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch den Aufbau einer ein Muster bildenden Linse einer Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
8B eine Ansicht ist, die schematisch die Musterform eines vorab bestimmten Markierungsstrahlmusters auf einem Ziel veranschaulicht, die durch die Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
9A eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch den Aufbau eines Objektivs zum Bilden eines Musters in einer Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
9B eine Ansicht ist, die schematisch die Musterform eines vorab bestimmten Markierungsstrahlmusters auf einem Ziel veranschaulicht, die durch die Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird;
10 eine Ansicht ist, welche schematisch die Musterform eines vorab bestimmten Markierungsstrahlmusters auf einem Ziel veranschaulicht, das durch eine Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
11 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch den Aufbau einer ein Muster bildenden Linse einer Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
12A eine Ansicht ist, die schematisch erste und zweite Linsenabschnitte veranschaulicht, die an einer Ausgangsoberfläche der ein Muster bildenden Linse gebildet sind, das in 11 veranschaulicht ist;
12B eine Ansicht ist, die schematisch einen dritten Linsenabschnitt veranschaulicht, der an einer Eintrittsoberfläche der ein Muster bildenden Linse gebildet wird, die in 11 veranschaulicht ist;
12C eine Ansicht ist, die schematisch eine Seite der in 11 veranschaulichten ein Muster bildenden Linse in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform veranschaulicht, wenn sie entlang einer horizontalen Richtung gesehen wird;
12D eine Ansicht ist, die schematisch eine andere Seite der in 11 veranschaulichten ein Muster bildenden Linse in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform veranschaulicht, wenn sie entlang einer vertikalen Richtung gesehen wird;
13A eine Ansicht ist, die schematisch einen Teil eines Laserstrahl veranschaulicht, der in die Eintrittsoberfläche der ein Muster bildenden Linse nach der fünften Ausführungsform eintritt; wobei dieser Teil des Laserstrahls so wirkt, dass er einen durch eine Schraffur wiedergegebenen Markierungsstrahl bildet;
13B eine Ansicht ist, die schematisch einen Teil eines Laserstrahls veranschaulicht, der einem kreuzförmigen Linsenabschnitt entspricht, der nur auf einer Aus trittsoberfläche einer ein Muster bildenden Linse gebildet wird, wobei dieser Teil des Laserstrahls durch Schraffur veranschaulicht ist;
14 eine Ansicht ist, die schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zum Beleuchten mit einem Markierungsstrahl nach einer Modifizierung jeder der ersten bis fünften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
15 eine Ansicht ist, die schematisch eine Anordnung einer Vorrichtung zum Beleuchten mit einem Markierungsstrahl eines herkömmlichen optischen Informationslesers veranschaulicht;
16 eine Ansicht ist, die schematisch den Aufbau der in 15 veranschaulichten Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl veranschaulicht; und
17 eine Ansicht ist, die schematisch die Musterform eines vorab bestimmten Markierungsstrahlmusters auf einem Ziel veranschaulicht, die durch die in 16 veranschaulichte Vorrichtung zum Bestrahlen mit einem Markierungsstrahl gebildet ist.
GENAUE ERLÄUTERUNG VON AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen wird die Erfindung auf einen pistolenförmigen Leser für zweidimensionale Codes angewendet.
Erste Ausführungsform
1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die schematisch den Aufbau eines Lesers CR für zweidimensionale Codes nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 2 ist ein Blockschaubild, das schematisch den elektrischen Aufbau des Lesers CR für zweidimensionale Codes nach der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 1 gezeigt, weist der Leser CR für zweidimensionale Codes als ein Beispiel für Vorrichtungen zum optischen Lesen eines Ziels nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein pistolenförmiges Gehäuse 11 auf. Das pistolenförmige Gehäuse 11 weist beispielsweise einen dünnen rechteckigen parallelepipetischen Hauptkörper 11a auf. Ein seitlicher Endabschnitt des Hauptkörpers 11a ist abgerundet.
Das pistolenförmige Gehäuse 11 weist auf einer Seite (insbesondere auf der Unterseite in 1) des einen seitlichen Endabschnitts des Hauptkörpers 11a einen Griffabschnitt 11b auf, der sich von dem Hauptkörper 11a weg erstreckt. Der Griffabschnitt 11b ist integriert mit dem Hauptkörper 11a gebildet. Der Griffabschnitt 11b erlaubt es einem Nutzer, den Leser CR für zweidimensionale Codes einfach mit einer Hand zu greifen und handzuhaben.
Der Hauptkörper 11a wird an einer seitlichen Oberfläche des anderen seitlichen Endabschnitts mit einem Lesefenster 11c gebildet, das beispielsweise eine rechteckige Form aufweist und lichtdurchlässig ist. Der Leser CR für zweidimensionale Codes ist außerdem mit einem Triggerschalter bzw. Abzugsschalter 12 versehen. Der Abzugsschalter 12 ist an einer Seitenoberfläche des Griffabschnitts 11b vorgesehen, die in der Richtung des Lesefensters 11c liegt. Der Abzugsschalter 12 erlaubt es ei nem Nutzer, dem Leser CR für zweidimensionale Codes einen Lesebetrieb zu befehlen.
Der Leser CR für zweidimensionale Codes ist mit einem Lesemechanismus (optischen Lesemechanismus) RM versehen, der im anderen seitlichen Endabschnitt des Gehäuses 11 angeordnet ist. In der ersten Ausführungsform wird der andere seitliche Endabschnitt des Gehäuses 11 als "Kopfabschnitt" bezeichnet.
Der Lesemechanismus RM wird betrieben, um einen zweidimensionalen Code, wie einen QR (Quick Response, Schnellantwort)-Code zu lesen, der an einem Ziel R (siehe 2) durch Aufdrucken oder andere ähnliche Verfahren aufgebracht ist. Zu den Zielen R gehören ein Katalog und ein Label, das ein Stück Papier ist, oder ein anderes Medium. Das Ziel R kann auf Gütern angebracht sein, wie es mit herkömmlichen Barcodes geschieht. Der zweidimensionale Code weist Information wie eine Herstellseriennummer, einen Namen, eine eindeutige Identifizierungsnummer, ein Herstelldatum der Waren oder eine URL auf, welche auf Information im Internet hinweist.
In den letzten Jahren gehörte zum Ziel R auch der Bildschirm eines Displays wie eines Flüssigkristalldisplays (LCD) in einem Computerterminal, wie einem Handy oder einem PDA (Personal Digital Assistant); ein zweidimensionaler Code wird auf dem Bildschirm der Anzeige angezeigt.
Beispielsweise besteht der zweidimensionale Code aus verschiedenfarbigen Zellen wie schwarzen oder weißen Zellen, die in einer Matrix angeordnet sind, um in ihrem Inneren bestimmte Muster zu bilden, wodurch Daten angezeigt werden. Eine der schwarzen und weißen Farben entspricht einem der Bit-Werte "0" und "1", und die andere aus den schwarzen und weißen Farben dem anderen Bit-Wert "0" oder "1". Nach dem Lesen der Zellen ist es möglich, die gelesenen Farbdaten einfach zu digitalisieren, um sie zu decodieren.
Wie schematisch in den 1 bis 3 gezeigt, weist der Lesemechanismus RM einen Photodetektor 13, ein abbildendes Objektiv 14, das eine Abbildungsoptik bildet, und eine Vielzahl, beispielsweise ein Paar, von Licht aussendenden Vorrichtungen 15 auf; diese Vorrichtungen 15 sind nur in 2 veranschaulicht. Der Lesemechanismus RM weist außerdem eine Vorrichtung 16 zum Aussenden eines Markierungsstrahls zum Markieren des Gebiets des Sichtfelds (FOV) des Photodetektors 13 und/oder der Mitte des Sichtfelds auf.
Der Photodetektor 13 besteht beispielsweise aus einem CCD-Bereichssensor. Der Photodetektor 13 ist in der Mitte des Kopfabschnitts des Hauptkörpers 11a angeordnet. Der Photodetektor 13 weist einen aktiven Bereich (lichtempfindlichen Pixelbereich) auf, der aus Pixeln besteht, die horizontal und vertikal beispielsweise in einer Matrix angeordnet sind. Insbesondere entspricht in der ersten Ausführungsform der Pixelbereich des Photodetektors 13 dessen FOV.
Der Photodetektor 13 weist außerdem eine vorab bestimmte optische Achse auf. Der Photodetektor 13 ist so angeordnet, dass sein Pixelbereich dem Lesefenster 11c des Hauptkörpers 11a parallel gegenüber liegt und seine optische Achse koaxial zu der Mitte des Lesefensters 11c angeordnet ist. Das Aspektverhältnis des Sichtfelds des Photodetektors 13 wird beispielsweise auf 3:4 festgelegt. Die Bestrahlungszeit, d.h. die Verschlussgeschwindigkeit des Photodetektors 13 kann extern gesteuert werden.
Das abbildende Objektiv 14 weist einen Rohrkörper und eine Vielzahl von Linsenelementen auf, die koaxial darin angeordnet sind. Das abbildende Objektiv 14 weist eine vorab bestimmte optische Achse auf. Das abbildende Objektiv 14 ist so angeordnet, dass seine optische Achse sich orthogonal zu der Kopfendoberfläche erstreckt, die mit dem Lesefenster 11c des Hauptkörpers 11a gebildet wird. Das heißt, das Lesefenster 11c, der Photodetektor 13 und das abbildende Objektiv 14 sind koaxial miteinander in dem Hauptkörper 11a angeordnet.
Jede der Licht aussendenden Vorrichtungen 15 ist mit Ausnahme einer radialen Seite, insbesondere der Oberseite derselben, um das abbildende Objektiv 14 angeordnet. Genauer gesagt ist jede der Licht aussendenden Vorrichtungen 15 mit einer Licht aussendenden Diode (LED) versehen, die als eine Lichtquelle dient. Jede der Licht aussendenden Vorrichtungen 15 ist außerdem mit einem Beleuchtungsobjektiv versehen, das zwischen der zugehörigen Licht aussendenden Diode und dem Lesefenster 11c angeordnet ist. Eine optische Achse jedes Beleuchtungsobjektivs wird so auf das Lesefenster 11c gerichtet, dass jedes Beleuchtungsobjektiv so betrieben wird, dass es Licht durch das Lesefenster 11c sammelt und verteilt, das von jeder Licht aussendenden Diode ausgesendet wird.
Insbesondere wenn das Lesefenster 11c des Codelesers CR so positioniert ist, dass es dem Ziel R, auf dem der zweidimensionale Code angebracht ist, gegenüber liegt, wird Beleuchtungslicht, das aus jeder der Licht aussendenden Vorrichtungen 15 ausgesendet wird, durch das Lesefenster 11c auf den zweidimensionalen Code abgestrahlt. Von dem zweidimensionalen Code reflektiertes Licht tritt durch das Lesefenster 11c in das Abbildungsobjektiv 14. Das in das abbildende Objektiv 14 eintretende reflektierte Licht wird durch das abbildende Objektiv 14 auf den Pixelbereich des Photodetektors 13 fokussiert, so dass ein dem zweidimensionalen Code entsprechendes Bild von dem Photodetektor 13 aufgenommen wird.
Zusätzlich ist der Leser CR für zweidimensionale Codes, wie in 1 gezeigt, mit einer Schaltkreisplatine 19 versehen, die an dessen einer Endseite, insbesondere an der Rückseite, welche der Kopfseite gegenüber liegt, in dem Hauptkörper 11a angeordnet ist. In der Schaltkreisplatine 19 sind elektrische Komponenten des Codelesers CR installiert (siehe 2). Wie nur in 2 veranschaulicht, ist der Leser CR für zweidimensionale Codes mit einem Betätigungsschalter 20, einer LED (Licht aussendenden Diode) 21, einer Flüssigkristallanzeige 22, einem Piepser 23 und einer Kommunikationsschnittstelle 24 versehen. Diese Elemente 20 bis 24 sind jeweils zu der anderen Seite (insbesondere der Oberseite in 1) des einen seitlichen Endabschnitts des Hauptkörpers 11a hin angeordnet.
Der Betriebsschalter 20 erlaubt es einem Nutzer, verschiedene Befehle in den Codeleser CR einzugeben. Die LED 21 wird betätigt, um visuelle Informationen anzuzeigen, um einen Nutzer zu benachrichtigen. Der Piepser 23 wird betätigt, um eine Serie von Piepsern auszusenden, um einem Nutzer eine Nachricht zu senden. Die Kommunikationsschnittstelle 24 erlaubt es, dass der Codeleser CR mit externen Vorrichtungen kommuniziert.
Weiterhin ist der Leser CR für zweidimensionale Codes mit einer Batterie 25 als einer Stromversorgung versehen, um jeweils die vorstehend erwähnten optischen Vorrichtungen 13, 15, 16, die in der Schaltungsplatine 19 eingebauten elektrischen Komponenten und die vorstehend genannten I/O-Vorrichtungen 12, 20 bis 24 mit Strom zu versorgen bzw. zu aktivieren.
Wie in der 2 gezeigt, ist auf der Schaltungsplatine 19 eine Steuerschaltung 26 vorgesehen, die beispielsweise aus mindestens einem Mikrocomputer {einer CPU (Zentralverarbeitungseinheit), einer internen Speichereinheit, die ein ROM (Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher), ein RAM (Random Access Memory, Speicher mit wahlfreiem Zugriff) und Ähnliches und Peripheriegeräten} besteht. Man bemerke, dass die Steuerschaltung als eine festverdrahtete Logikschaltung konzipiert sein kann.
Die Steuerschaltung 26 arbeitet mit Strom, der von der Batterie 25 bereitgestellt wird. Die Steuerschaltung 26 arbeitet in Übereinstimmung mit Programmen, die beispielsweise in dem ROM und/oder dem RAM gespeichert sind, um die Gesamtheit des Lesers CR für zweidimensionale Codes zu steuern und die Codierungsvorgänge und andere Vorgänge durchzuführen. Die Programme können von einem Signale tragenden Medium in die interne Speichereinheit geladen werden. Zu Beispielen für Signale tragende Medien gehören Medien vom Typ zur Aufnahme von Aufzeichnungen wie Floppy Disks und CD (Compact Disk)-ROM, und Medien vom Übertragungstyp wie digitale und analoge Kommunikationsverbindungen.
Die Steuerschaltung 26 ist so mit dem Abzugsschalter 12 und dem Betätigungsschalter 20 verbunden, dass sie damit kommunizieren kann, so dass die von den Schaltern 12 und 20 gesendeten Befehle in die Steuerschaltung 26 eingelesen werden. Die Steuerschaltung 26 ist jeweils so mit dem Photodetektor 13, den Licht aussendenden Vorrichtungen 15 und der den Markierungsstrahl ausstrahlenden Vorrichtung 16 verbunden, dass sie damit kommunizieren kann.
Das heißt, die Steuerschaltung 26 arbeitet, um den Photodetektor 13, die Licht aussendenden Vorrichtungen 15 und die den Markierungsstrahl aussendende Vorrichtung 16 zu steuern, um Lesevorgänge für den zweidimensionalen Code durchzuführen, der an dem Ziel R angebracht ist. Die Steuerschaltung 26 ist ebenfalls so mit der LED 21, dem Piepser 23 und der Flüssigkristallanzeige 22 gekoppelt, dass sie mit ihnen kommunizieren kann, um sie zu steuern. Zudem ist die Steuerschaltung 26 so über die Kommunikationsschnittstelle 24 verbunden, dass sie darüber kommunizieren kann, um mit externen Vorrichtungen, zu denen beispielsweise ein Managementcomputer bzw. Leitrechner gehört, durch die Kommunikationsschnittstelle 24 zu kommunizieren.
Insbesondere arbeitet die Steuerschaltung 26, um eine Belichtungszeit (die Verschlussgeschwindigkeit) des Photodetektors 13 zu steuern.
Weiterhin sind in der Schaltkreisplatine 19 ein Verstärker (AMP) 17, ein Analog-Digital (A/D)-Wandler 28, ein Speicher 29, eine Schaltung 30 zur Erfassung eines spezifizierten Verhältnisses, ein Synchronsignalerzeuger 31 und ein Adressengenerator 32 so eingebaut, dass sie jeweils mit der Steuerschaltung 26 kommunizieren können.
Der Verstärker 27 ist elektrisch mit dem Photodetektor 13 verbunden und arbeitet, um ein Bildsignal zu verstärken, das von dem Photodetektor 13 mit einer Verstärkung ausgegeben wird, die auf der Grundlage eines Verstärkungssteuersignals ermittelt wird, das von der Steuerschaltung 26 übertragen wird. Der A/D-Wandler 28 ist elektrisch mit dem Verstärker 27 verbunden und arbeitet, um das verstärkte Bildsignal in digitale Bilddaten {Lichtintensitätsdaten (Pixeldaten) jedes Pixels des lichtsensitiven Pixelbereichs des Photodetektors 13} umzuwandeln.
Der Synchronsignalgenerator 31 erzeugt beispielsweise periodisch ein Synchronsignal, um es unter der Steuerung der Steuerschaltung 26 periodisch an den Photodetektor 13, die Schaltung 30 zur Erfassung des spezifizierten Verhältnisses und den Adressgenerator 32 auszugeben.
Der Adressgenerator 32 zählt periodisch eine Zahl der übertragenen synchronen Signale, um Adresssignale als Antwort auf das gezählte Ergebnis zu erzeugen, wodurch die Adresssignale an den Speicher 29 ausgegeben werden.
Insbesondere werden die von dem A/D-Wandler 28 gesendeten Bilddaten im Speicher 29 so gespeichert, dass sie den ausgegebenen Adresssignalen entsprechen. Die Schaltung 30 zur Erfassung des spezifizierten Verhältnisses arbeitet, um spezifizierte Muster (Bit-Muster) in den Bilddaten als Antwort auf die synchronen Signale auf der Grundlage der Steuerung der Steuerschaltung 26 zu erfassen. Die Steuerschaltung 26 und die Schaltung 30 zur Erfassung des spezifizierten Verhältnisses identifizieren die Art des Informationscodes, der zu den Bilddaten gehört, auf der Grundlage der erfassten spezifischen Muster, wodurch die Bilddaten auf der Grundlage des identifizierten Ergebnisses decodiert werden. Das heißt, die spezifizierten Muster in den Bilddaten erlauben es der Steuerschaltung 26 und der Schaltung 30 zur Erfassung des spezifizierten Verhältnisses, die Art der Bilddaten (des Informationscodes) zu identifizieren.
Als Nächstes wird der Aufbau der Vorrichtung 16 zur Bestrahlung mit dem Markierungsstrahl mit Bezug auf die 3 bis 5 im Folgenden beschrieben.
Die Vorrichtung 16 zur Bestrahlung mit dem Markierungsstrahl ist um den Lesemechanismus RM herum angeordnet. Beispielsweise ist die Vorrichtung 16 zur Bestrah lung mit dem Markierungsstrahl an der einen radialen Seite (Oberseite) des abbildenden Objektivs 14 so angeordnet, dass sowohl die Licht aussendenden Vorrichtungen 15 als auch die Vorrichtung 16 zur Aussendung des Markierungsstrahls positionsmäßig voneinander unabhängig sind.
Die Vorrichtung 16 zur Aussendung des Markierungsstrahls arbeitet, um einen Markierungsstrahl M mit einem vorab bestimmten Strahlmuster auszusenden, um eine Leseposition eines Photodetektors, wie das FOV des Photodetektors 13, auf dem Ziel R anzuzeigen. Die 5 veranschaulicht die Form des Musters des vorab bestimmten Markierungsstrahlmusters auf dem Ziel R.
Wie in 5 veranschaulicht, besteht das vorab bestimmte Strahlmuster des Markierungsstrahls M aus vier L-förmigen Musterelementen (Teilstrahlen) Ma bis Md, welche den vier Eckabschnitten des FOV des Photodetektors entsprechen, dessen Aspektverhältnis bzw. Höhen-zu-Breiten-Verhältnis auf 3:4 festgelegt ist. Zusätzlich besteht das vorab bestimmte Strahlmuster des Markierungsstrahls M auch aus einem Kreuzmusterelement Me, welches die Mitte des FOV anzeigt. Genauer gesagt weist jedes L-förmige Musterelement (Teilstrahl) Ma bis Md und das Kreuzmusterelement eine vorab bestimmte Musterbreite (Strahlbreite) auf.
Wie in 3 veranschaulicht, weist die Vorrichtung 16 zur Aussendung des Markierungsstrahls eine Laserdiode 33 als eine Lichtquelle auf, die so gerichtet ist, dass ihre optische Achse durch das Lesefenster 11c geht. Die Vorrichtung 16 zur Aussendung des Markierungsstrahls weist außerdem ein Sammelobjektiv 34, ein Muster bildendes Objektiv 35, ein abbildendes Objektiv 36 und eine Objektivapertur 37 auf, die koaxial auf der Ausgangsseite des Laserstrahls (der Lesefensterseite) der Laserdiode 33 mit vorab bestimmten Abständen dazwischen in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Insbesondere arbeitet die Laserdiode 33, um einen diffusen Laserstrahl im sichtbaren Frequenzbereich, wie einen roten Laserstrahl, in Richtung des Sammelobjektivs 34 auszusenden. Das Sammelobjektiv 34 arbeitet, um den ausgesendeten diffusen Laserstrahl zu sammeln, und es dem gesammelten Laserstrahl zu erlauben, in die ein Muster bildende Linse 35 einzutreten.
Die Muster bildende Linse 35 ist beispielsweise aus transparentem Plastik, transparentem Glas oder einem anderen transparenten Material hergestellt und arbeitet, um das vorab bestimmte Muster des Markierungsstrahls M zu erzeugen.
Insbesondere besteht die ein Muster bildende Linse 35, wie in 4A veranschaulicht, aus einem Basiselement 35a mit einer horizontal länglichen plattenartigen Form; diese Form entspricht dem Bereich des FOV des Photodetektors. Das Basiselement 35a ist koaxial zu dem Sammelobjektiv 34 angeordnet. Die Muster bildende Linse 35 weist ebenfalls eine Zylinderlinsenanordnung 38 auf, die aus einer Vielzahl von zylindrischen Linsenelementen 38a bis 38e besteht. Die Zylinderlinsenanordnung 38 ist in eine Oberfläche S des Grundelements 35a integriert, diese eine Oberfläche S liegt dem abbildenden Objektiv 36 gegenüber.
Wie in den 4A bis 4C gezeigt, entspricht die Anzahl von Zylinderlinsenelementen 38a bis 38e jener der Strahlmusterelemente Ma bis Me und die Form und Orientierung jeder der Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e entspricht jener jedes der Strahlmusterelemente Ma bis Me. Zusätzlich sind die Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e auf der Oberfläche S des Grundelements 35a so angeordnet, dass sie der Anordnung der Strahlmusterelemente Ma bis Me entsprechen.
Genauer gesagt weist jedes der Zylinderlinsenelemente 38a bis 38d im Wesentlichen eine L-Form auf. Das zylindrische Linsenelement 38a weist eine im Wesentlichen zylindrische (halbkreisförmige) brechende Oberfläche 38a1 mit einer im Wesentlichen kontinuierlichen L-Form auf, wenn es von der Seite der abbildenden Linse gesehen wird. Ähnlich weisen die zylindrischen Linsenelemente 38b bis 38d im Wesentlichen zylindrische brechende Oberflächen 38b1 bis 38d1 mit im Wesentlichen kontinuierlichen L-Formen auf, wenn sie jeweils von der Seite des abbildenden Objektivs gesehen werden.
Wie in 4C veranschaulicht, weist das zylindrische Linsenelement 38e im Wesentlichen eine Kreuzform auf. Genauer gesagt weist das zylindrische Linsenelement 38e eine im Wesentlichen zylindrische (halbkreisförmige) brechende Oberfläche 38e1 mit einer im Wesentlichen kontinuierlichen Kreuzform auf, wenn es von der Seite des Abbildungsobjektivs gesehen wird.
Das heißt, eine zylindrische brechende Oberfläche einer Zylinderlinse hat im Allgemeinen die Funktion, den einfallenden Laserstrahl zu brechen, wodurch der einfallende Laserstrahl linear fokussiert wird, wenn ein Laserstrahl auf die Zylinderlinse fällt.
Wenn der Laserstrahl in die L-förmigen Zylinderlinsenelemente 38a bis 38d der Zylinderlinsenanordnung 38 eintritt, wird daher der in das L-förmige Zylinderlinsenelement 38a einfallende Teilstrahl durch die brechende Oberfläche 38a1 desselben gebrochen. Der gebrochene Teilstrahl, der eine Form und Strahlweite aufweist, die jener des L-förmigen Musterelements Ma entspricht, wird weiter übertragen, bis er in das abbildende Objektiv 36 einfällt.
Ähnlich werden die in die L-förmigen Zylinderlinsenelemente 38b bis 38d einfallenden Teilstrahlen durch die Oberflächen 38b1 bis 38d1 derselben gebrochen, so dass die gebrochenen Teilstrahlen, die jeweils eine Form und Strahlbreiten aufweisen, welche jener der jeweiligen L-förmigen Musterelemente Mb bis Md entspricht, so übertragen werden, dass sie in das abbildende Objektiv 36 einfallen.
Wenn der Laserstrahl in das kreuzförmige zylindrische Linsenelement 38e der Zylinderlinsenanordnung 38 eintritt, wird zudem der in das kreuzförmige zylindrische Linsenelement 38e einfallende Teilstrahl durch die brechende Oberfläche 38e desselben gebrochen. Der gebrochene Teilstrahl, der eine Form und Strahlbreite aufweist, welche jener der Kreuzmusterelemente Me entspricht, wird so übertragen, dass er in das abbildende Objektiv 36 einfällt.
In dem Aufbau nach der ersten Ausführungsform ist das zylindrische Linsenelement 38a so aufgebaut, dass der Krümmungsradius an jeder Position der brechenden Oberfläche 38a1 desselben abhängig von dem Abstand zwischen jeder Position auf der brechenden Oberfläche 38a1 und der Position des Ausstrahlens des Laserstrahls der Laserdiode 33 geändert wird, wie in dem L-förmigen zylindrischen Linsenelement 38a als einer Repräsentation der L-förmigen zylindrischen Linsenelemente 38a bis 38b in 4 veranschaulicht.
Beispielsweise bezieht sich der Bezugsbuchstabe "r" auf den Krümmungsradius der brechenden Oberfläche 38a1 des L-förmigen Zylinderlinsenelements 38a. Wenn der Krümmungsradius "r" an der Peripherie eines Endes der L-förmigen brechenden Oberfläche 38a auf "r1" festgelegt wird, ist der Krümmungsradius "r2" an der Position auf der brechenden Oberfläche 38a1 umso größer, je weiter eine Position auf der brechenden Oberfläche 38a1 von dem einen Ende in Richtung des Eckabschnitts des L-förmigen zylindrischen Linsenelements 38 entfernt ist.
Ähnlich ist der Krümmungsradius r2 an der Position auf der brechenden Oberfläche 38 umso länger, je weiter eine Position auf der brechenden Oberfläche 38a1 vom anderen Ende in Richtung eines Eckabschnitts des L-förmigen zylindrischen Linsenelements 38a entfernt ist, wenn der Krümmungsradius "r" an der Peripherie des anderen Endes der L-förmigen brechenden Oberfläche 38a1 auf "r3" festgelegt ist.
Das bedeutet, dass in der ersten Ausführungsform der Brechungswinkel der Position auf der brechenden Oberfläche 38a1 umso kleiner ist, je größer der Krümmungsradius an einer Position auf der brechenden Oberfläche 38a1 ist. Eine Anpassung des Krümmungsradius an jeder Position auf der brechenden Oberfläche 38a1 erlaubt es daher, dass der Beugungswinkel dort gesteuert wird, was es ermöglicht, die Strahlbreite des L-förmigen Teilstrahls, der durch das L-förmige Zylinderlinsenelement 38a übertragen wird, konstant zu halten.
Der Krümmungsradius an jeder Position jeder der brechenden Oberflächen 38b1 bis 38d1 jedes der L-förmigen zylindrischen Linsenelemente 38b bis 38d wird in derselben Weise wie bei dem L-förmigen zylindrischen Linsenelement 38a angepasst. Dies ermöglicht es, die Strahlbreite des L-förmigen Teilstrahls, der durch die jeweiligen L- förmigen zylindrischen Linsenelemente 38b bis 38d übertragen wird, konstant zu halten.
In ähnlicher Weise bezieht sich der Bezugsbuchstabe "ra" auf den Krümmungsradius der Beugungsoberfläche 38e1 des kreuzförmigen Zylinderelements 38e. Wenn der Krümmungsradius "ra" an der Peripherie eines Endes der brechenden Oberfläche 38e1 auf "r10" festgelegt ist, ist der als "r11" bezeichnete Krümmungsradius an der Position der Brechungsoberfläche 38e1 umso länger, je weiter eine Position auf der brechenden Oberfläche 38e1 von dem einen Ende in Richtung des Eckabschnitts des mittleren Abschnitts des Linsenelements 38e weg ist.
Das heißt, in der ersten Ausführungsform ist der Brechungswinkel der Position auf einer brechenden Oberfläche 38e1 umso kleiner, je länger der Krümmungsradius an der Position auf der brechenden Oberfläche 38e1 ist. Eine Anpassung des Krümmungsradius an jeder Position auf der brechenden Oberfläche 38e1 erlaubt es daher, dass der Brechungswinkel dort gesteuert wird, was es ermöglicht, die Strahlbreite des kreuzförmigen Teilstrahls konstant zu halten, der durch das kreuzförmige Zylinderlinsenelement 38e übertragen wird.
Zusätzlich ist die Laserdiode 33 so angeordnet, dass der Abstand zwischen der Position der Aussendung des Laserstrahls der Laserdiode 33 und jedem Hauptpunkt jedes der Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e die Brennweite jedes der Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e übersteigt.
Zusätzlich arbeitet die Abbildungslinse 36, um auf der Grundlage des Markierungsstrahls M durch die Linsenapertur 37 ein Bild auf dem Ziel R abzubilden. In der ersten Ausführungsform ist das Sammelobjektiv 34, wie in 1 veranschaulicht, so aufgebaut und angeordnet, dass es den von der Laserdiode 33 ausgesendeten Laserstrahl so sammelt, dass der Markierungsstrahl M, der durch die Zylinderlinsenanordnung 38 übertragen wird, zu der Eingangspupille (den Pupillenachsen P) des Abbildungsobjektivs 36 passt.
Zusätzlich arbeitet die Objektivapertur 37, um diffuses Licht bzw. Streulicht zu eliminieren, wenn das Ziel R vergleichsweise weit von dem Lesefenster 11c entfernt ist.
In der ersten Ausführungsform arbeitet die Steuerschaltung 26, um die Laserdiode 33 der Vorrichtung 16 zum Aussenden des Markierungsstrahls so zu steuern, dass die Laserdiode 33 kontinuierlich oder periodisch den Laserstrahl aussendet, während der Leser CR für zweidimensionale Codes arbeitet.
Zusätzlich wird angenommen, dass der Abzugsschalter 12 so konstruiert ist, dass er es einem Nutzer erlaubt, ihn in zwei Hüben (erste und zweite Hübe) zu drücken. Unter dieser Annahme drückt ein Nutzer den Abzugsschalter im ersten Hub, wie einem halben Hub, um den Markierungsstrahl M auf das Ziel R zu senden. Der Befehl, welcher dem halben Hub des Abzugsschalters 12 entspricht, und das Aussenden des Markierungsstrahls M wiedergibt, wird an die Steuerschaltung 26 gesendet, so dass die Steuerschaltung 26 arbeitet, um die Laserdiode 33 zu steuern, um den Laserstrahl auszusenden.
Als Nächstes wird nachstehend der Betrieb des Lesers CR für zweidimensionale Codes nach der ersten Ausführungsform beschrieben.
Wenn ein Nutzer es wünscht, den an dem Ziel R angebrachten zweidimensionalen Code zu lesen, ordnet der Nut zer den eingeschalteten Codeleser CR in einer solchen Position an, dass das Lesefenster 11c dem Ziel R gegenüberliegt und einen beliebigen Abstand davon aufweist.
Während der Codeleser CR in einem solchen Zustand angeordnet ist, wird der Markierungsstrahl M von der Vorrichtung 16 zur Aussendung des Markierungsstrahls kontinuierlich auf das Ziel R ausgesendet (siehe 5), weil der Laserstrahl kontinuierlich von der Laserdiode 33 der Vorrichtung 16 zum Aussenden des Markierungsstrahls ausgesendet wird. Der Markierungsstrahl M zeigt die Leseposition (FOV) des Photodetektors 13 an.
Als Nächstes richtet der Benutzer den Codeleser CR auf das Ziel R aus, um ihn an einer Position anzuordnen, an welcher der zweidimensionale Code in der Mitte des beleuchteten Markierungsstrahls M (des FOV) liegt. Während der Markierungsstrahl M auf das Ziel R ausgesendet wird, bedient der Benutzer den Abzugsschalter 12, um ihn einzuschalten.
Als Antwort auf das Einschalten des Abzugsschalters 12 steuert die Steuerschaltung 26 die Laserdiode 33, um vorübergehend die Beleuchtung des Markierungsstrahls M zu unterbrechen, und schaltet jede der Licht aussendenden Vorrichtungen 15 ein.
Als ein Ergebnis wird Beleuchtungslicht, das von den Licht aussendenden Vorrichtungen 15 abgestrahlt wird, durch das Lesefenster 11c auf den zweidimensionalen Code auf dem Ziel R abgestrahlt. Von dem zweidimensionalen Code des Ziels R reflektiertes Licht tritt durch das Lesefenster 11c in das abbildende Objektiv 14 ein. Das in das abbildende Objektiv 14 eintretende reflektierte Licht wird von dem abbildenden Objektiv 14 auf den Pixelbereich des Photodetektors 13 fokussiert, so dass ein dem zweidi mensionalen Code entsprechendes Bild von dem Photodetektor 13 aufgenommen wird.
Die Vorrichtung 16 zum Aussenden des Laserstrahls nach der ersten Ausführungsform wie vorstehend erläutert bildet das vorab bestimmte Strahlmuster des Markierungsstrahls M (die Strahlmusterelemente Ma bis Me) auf der Grundlage der Zylinderlinsenanordnung 38, welche die Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e aufweist. Die Form und Orientierung jedes der Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e entsprechen denen jedes der Strahlmusterelemente Ma bis Me, und die Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e sind so angeordnet, dass sie jeweils der Anordnung der Strahlmusterelemente Ma bis Me entsprechen.
Diese Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e erlauben daher, dass lineare Teilstrahlen durch die Strahlmusterelemente Ma bis Me gebildet werden, welche diesen Elementen entsprechen. Dies ermöglicht es, dass die Strahlmusterelemente Ma bis Me deutlich auf das Ziel R abgebildet werden.
Zusätzlich ist es in der ersten Ausführungsform möglich, den Krümmungsradius an jeder Position jeder der brechenden Oberflächen 38a1 bis 38e1 der Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e abhängig von dem Abstand zwischen jeder Position auf jeder der brechenden Oberflächen 38a1 bis 38e1 und der Position des Aussendens des Laserstrahls der Laserdiode 33 zu ändern. Dies ermöglicht es, dass die Strahlbreite jedes der Strahlmusterelemente, aus dem der Markierungsstrahl M besteht, konstant gehalten wird. Dies ermöglicht, dass die deutliche Ausleuchtung der Strahlmusterelemente Ma bis Me auf dem Ziel R stabil ist.
Weiterhin eliminiert die Objektivapertur 37 in der ersten Ausführungsform diffuses Licht, selbst wenn das Ziel R vergleichsweise weit von dem Lesefenster 11c entfernt ist, was es ermöglicht, die Klarheit des auf das Ziel R ausgesendeten Strahlmusters weiter zu verbessern. Zusätzlich ist das Sammelobjektiv 34 so aufgebaut und angeordnet, dass es den Laserstrahl, der von der Laserdiode 33 ausgesendet wird, sammelt, so dass der durch das abbildende Objektiv 36 übertragene Markierungsstrahl M der Eingangspupille (den Pupillenachsen P) des Abbildungsobjektivs 36 entspricht. Dieser Aufbau des Sammelobjektivs 34 ermöglicht es, dass ein Verlust des Laserstrahls verringert wird, was die Helligkeit des Markierungsstrahls M hoch hält.
Wie vorstehend beschrieben weist der zweidimensionale Codelaser CR nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zylinderlinsenanordnung 38 auf, die aus den Zylinderlinsenelementen 38a bis 38e besteht; diese Zylinderlinsenelemente 38a bis 38e ermöglichen es, dass lineare Teilstrahlen durch sie gebildet werden, welche den Strahlmusterelementen Ma bis Me entsprechen. In dem Aufbau ist es möglich, den Markierungsstrahl M mit vorab bestimmten Strahlmustern auf der Grundlage der linearen Teilstrahlen und deren Kombination zu beleuchten, was sich vom Bilden von Strahlmustern eines Markierungsstrahls unter Verwendung von Punktmustern auf der Grundlage der Hologrammebene des herkömmlichen Beugungsgitters 6 unterscheidet.
Man bemerke, dass eine Änderung der Anordnung der Zylinderlinsenelemente, der Anzahl der Zylinderlinsenelemente und/oder der Formen und Orientierung derselben es ermöglichen, einfach wünschenswerte Strahlmuster des Markierungsstrahls zu konzipieren.
Zweite Ausführungsform
Die 6 und 7 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Erläuterungen der Elemente einer zweiten Ausführungsform des Lesers für zweidimensionalen Code mit Ausnahme einer Vorrichtung zur Aussendung eines Markierungsstrahls in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch mit denen des Codelesers CR nach der ersten Ausführungsform sind, werden ausgelassen oder vereinfacht. Das heißt, die Erläuterungen werden auf den Aufbau der Vorrichtung zur Aussendung des Markierungsstrahls nach der zweiten Ausführungsform fokussiert.
In der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich die Vorrichtung 41 in einem Punkt bezüglich der Aussendung des Markierungsstrahls gegenüber der Vorrichtung 16 zur Aussendung des Markierungsstrahls nach der ersten Ausführungsform dadurch, dass das Sammelobjektiv 34 durch ein Sammelobjektiv 42 ersetzt wird.
Insbesondere weist das Sammelobjektiv 42 eine Austrittsoberfläche 42a auf, die konkav gekrümmt ist. Das Sammelobjektiv 42 arbeitet, um den ausgesendeten diffundierten Laserstrahl in einem im Wesentlichen kreisförmigen Profil (einem im Wesentlichen elliptischen Profil) in seiner Querschnittsrichtung zu sammeln. Das Sammelobjektiv 42 arbeitet außerdem, um es dem gesammelten Strahl zu ermöglichen, in die ein Muster bildende Linse 35 einzutreten. Der in die ein Muster bildende Linse 35 einfallende Strahl wird in 7 mit dem Bezugsbuchstaben "L1" wiedergegeben.
Um den Aufbau des Sammelobjektivs 42 genau zu beschreiben, weist die Austrittsoberfläche 42a eine vorab bestimmte horizontale Krümmung in der horizontalen Richtung auf, welche der horizontalen Richtung des Fotodetektors 13 entspricht, und eine vorab bestimmte vertikale Krümmung in der vertikalen Richtung, welche der vertikalen Richtung des Fotodetektors 13 entspricht. Die horizontale Krümmung und die vertikale Krümmung der Austrittsoberfläche 42a des Sammelobjektivs 42 sind so festgelegt, dass das Längenverhältnis des Strahlprofils L1 in der Hauptachse (in der horizontalen Richtung) zu dem in der Nebenachse (der senkrechten Richtung) im Wesentlichen gleich dem Aspektverhältnis des FOV des Fotodetektors von 3:4 ist.
In einem Fall, in welchem das vorstehend beschriebene Kollimatorobjektiv 5 anstelle des Sammelobjektivs 42 verwendet wird, wie in 7 durch die Zwei-Punkt-Strichlinie L0 veranschaulicht, weist ein von dem Kollimatorobjektiv 5 gesammelter Laserstrahl in seiner Querschnittsrichtung ein im Wesentlichen horizontal längliches elliptisches Profil auf. Dies kann verursachen, dass der Verlust der Stärke des Laserstrahls, der auf die ein Muster bildende Linse 35 fällt, vergleichsweise größer wird und die Größe der Helligkeit des Markierungsstrahls M kann ungenügend sein.
In dem Aufbau nach der zweiten Ausführungsform ist jedoch das Strahlprofil L1 des gesammelten Laserstrahls in seiner lateralen Schnittsrichtung im Vergleich mit dem Strahlprofil L0 in einem Fall der Verwendung der Kollimatorlinse stärker fokussiert. Das Sammelobjektiv 42 ermöglicht es daher, dass die Effizienz des Sammelns des von der Laserdiode 33 ausgesendeten Laserstrahls steigt, was es ermöglicht, den Markierungsstrahl M deutlich mit hoher Helligkeit auf das Ziel R auszusenden.
Insbesondere ist in der zweiten Ausführungsform das Verhältnis der Länge des Strahlprofils L1 in der Hauptachse (in der horizontalen Richtung) zu jener in der Nebenachse (der senkrechten Richtung) im Wesentlichen gleich dem Verhältnis des Aspektverhältnisses des FOV des Fotodetektors, wie beispielsweise 3:4. Dies ermöglich es, die Effizienz des Sammelns des Laserstrahls, der von der Laserdiode 33 ausgesendet wird, weiter zu steigern.
Dritte Ausführungsform
8A veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Erläuterungen der Elemente eines Lesers für zweidimensionale Codes einer dritten Ausführungsform mit Ausnahme einer Vorrichtung zur Aussendung eines Markierungsstrahls nach der dritten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch mit jenen des Codelesers CR nach der ersten Ausführungsform sind, werden ausgelassen oder vereinfacht. Das bedeutet, dass die Erläuterungen auf den Aufbau der Vorrichtung zur Aussendung des Markierungsstrahls nach der dritten Ausführungsform fokussiert sind.
In der dritten Ausführungsform besteht das vorab bestimmte Strahlmuster eines Markierungsstrahls M1 nach der dritten Ausführungsform, wie in 8B veranschaulicht, aus einem mittleren Musterelement M1a, welches der mittleren Position der FOV des Fotodetektors entspricht. Zusätzlich besteht das vorab bestimmte Strahlungsmuster des Markierungsstrahl M1 außerdem aus einem Paar von linearen Musterelementen M1b und M1d, welche das mittlere Musterelement M1a vertikal umgeben, um das mittlere Musterelement M1a betont anzuzeigen bzw. besonders hervorzuheben. Weiterhin besteht das vorab bestimmte Strahlmuster des Markierungsstrahls M1 auch aus einem Paar von linearen Musterelementen M1c und M1e, welche das mittlere Musterelement M1a horizontal umgeben, um das mittlere Musterelement M1a besonders hevorzuheben. Insbesondere weist jedes der Musterelemente (Teilstrahlen) M1b bis M1e eine vorab bestimmte Musterbreite (Strahlbreite) auf.
Ein Punkt, in welchem sich die Vorrichtung zur Aussendung des Markierungsstrahls von der Vorrichtung 16 zur Aussendung des Markierungsstrahl nach der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist es, dass die ein Muster bildende Linse 35 durch eine Muster bildende Linse 51 ersetzt wird.
Die Muster bildende Linse 51 wird beispielsweise aus transparentem Plastik, transparentem Glas oder einem anderen transparentem Material hergestellt und arbeitet, um das vorab bestimmte Muster des Markierungsstrahls M1 zu bilden.
Insbesondere besteht die ein Muster bildende Linse 51, wie in 8A veranschaulicht, aus einem Basiselement 51a mit einer sich horizontal in die Länge erstreckenden plattenförmigen Form; diese Form entspricht dem Bereich des FOV des Fotodetektors. Das Basiselement 51a ist koaxial zum Sammelobjektiv 34 angeordnet. Die ein Muster bildende Linse 51 weist außerdem eine Zylinderlinsenanordnung 52 auf, die aus einer Vielzahl von Zylinderlinsenelementen 52a bis 52e besteht. Die Zylinderlinsenanordnung 52 ist in eine Oberfläche S1 des Basiselementes 51a integriert, diese eine Oberfläche S1 steht dem abbildenden Objektiv 36 gegenüber.
Wie in 8A veranschaulicht, entspricht die Form und Orientierung jedes der Zylinderlinsenelemente 52a bis 52e jener jedes der Musterelemente M1a bis M1e, und die Anordnung der Zylinderlinsenelemente 52a bis 52e entspricht der Anordnung der Musterelemente M1a bis M1e.
Insbesondere weist das Zylinderlinsenelement 52a eine im Wesentlichen halbkugelförmige Form auf, die auf der Mitte der einen Oberfläche S1 des Basiselementes 51a an geordnet ist. Die Zylinderlinsenelemente 52b bis 52e sind auf der einen Oberfläche S1 des Basiselementes 51a so angeordnet, dass sie das Zylinderlinsenelement 52a umgeben. Die Zylinderlinsenelemente 52b und 52d sind so angeordnet, dass sie sich entlang der senkrechten Richtung erstrecken, und die Zylinderlinsenelemente 52c und 52e sind so angeordnet, dass sie sich entlang der horizontalen Richtung erstrecken.
Das Zylinderlinsenelement 52a weist eine im Wesentlichen halbkugelförmige brechende Oberfläche 52a1 auf. In ähnlicher Weise weisen die Zylinderlinsenelemente 52b bis 52e im Wesentlichen zylindrische brechende Oberflächen 52b1 bis 52e1 auf.
Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform wird der in das Zylinderlinsenelement 52a einfallende Teilstrahl durch dessen brechende Oberfläche 52a1 gebrochen, wenn der Laserstrahl in die Zylinderlinsenelemente 52a bis 52e der Zylinderlinsenanordnung 52 eintritt. Der durch das Zylinderlinsenelement 52a gebrochene Teilstrahl weist eine Form und einen Strahldurchmesser auf, die jenem des Musterelements M1a entsprechen.
In ähnlicher Weise werden die Teilstrahlen, welche in die Zylinderlinsenelemente 52b bis 52e einfallen, von den entsprechenden Oberflächen 52b1 bis 52e1 derselben so gebrochen, dass die gebrochenen Teilstrahlen jeweils eine Form und Strahlbreite aufweisen, welche jener der Musterelemente M1b bis M1e entsprechen.
In dem Aufbau der dritten Ausführungsform ist wie in der ersten Ausführungsform jedes der Zylinderlinsenelemente 52b bis 52e so aufgebaut, dass der Krümmungsradius an jeder Position auf jeder der brechenden Oberflächen 52b1 bis 52e1 derselben abhängig von dem Abstand zwischen jeder Position auf jeder der brechenden Oberflächen 52b1 bis 52e1 und der Position des Aussendens des Laserstrahls der Laserdiode 33 geändert wird.
Die wie vorstehend ausgeführte Vorrichtung zur Aussendung des Markierungsstrahls nach der dritten Ausführungsform bildet das vorab bestimmte Strahlmuster des Markierungsstrahls M1 (die Strahlmusterelemente M1a bis M1e) auf der Grundlage der Zylinderlinsenanordnung 51, welche die Zylinderlinsenelemente 52a bis 52e aufweist. Die Form und Orientierung jedes der Zylinderlinsenelemente 52a bis 52e entspricht jener jedes der Musterelemente M1a bis M1e und die Zylinderlinsenelemente 52a bis 52e sind so angeordnet, dass sie der Anordnung der Strahlmusterelemente M1b bis M1e entsprechen.
Diese Zylinderlinsenelemente 52a bis 52e erlauben es daher, dass durch sie hindurch jeweils lineare Teilstrahlen erzeugt werden, welche den Strahlmusterelementen M1a bis M1e entsprechen. Dies erlaubt es, dass die Strahlmusterelemente M1a bis M1e auf dem Ziel R deutlich angestrahlt werden. Zusätzlich ist es in der dritten Ausführungsform möglich, den Markierungsstrahl M1 so zu bilden, dass die Mittelposition der Leseposition (des FOV) betont ist.
Vierte Ausführungsform
9A veranschaulicht eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Erläuterungen der Elemente des Lesers für zweidimensionalen Code nach einer vierten Ausführungsform mit Ausnahme einer Vorrichtung zur Aussendung eines Markierungsstrahls nach der vierten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch mit denen des Codelesers CR nach der vierten bzw. ersten Ausführungsform sind, werden ausgelassen oder vereinfacht. Das be deutet, die Erläuterungen sind auf den Aufbau der Vorrichtung zur Aussendung eines Markierungsstrahls nach der vierten Ausführungsform fokussiert.
In der vierten Ausführungsform besteht das vorab bestimmte Strahlmuster eines Markierungsstrahls M2 nach der vierten Ausführungsform wie in 9B veranschaulicht aus einem horizontalen Linienmusterelement M2a, welches der horizontalen Linie des FOV entspricht, die durch das Zentrum des FOV geht. Zusätzlich besteht das vorab bestimmte Strahlmuster des Markierungsstrahl M2 auch aus einem Paar von Linearmusterelementen M2b und M2c, die den mittleren Abschnitt des horizontalen Linienmusterelements M2a senkrecht orthogonal mit vorab bestimmten Abständen umgeben, um das mittlere Musterelement M2a betont anzuzeigen. Die Musterbreite des horizontalen Linienmusterelement M2a ist im Wesentlichen gleich der von jedem der linearen Musterelemente M2b und M2c.
Ein Punkt, in dem sich die Vorrichtung zur Aussendung des Markierungsstrahls von der Vorrichtung 16 zur Aussendung eines Markierungsstrahls nach der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist es, dass die ein Muster bildende Linse 35 durch eine ein Muster bildende Linse 61 ersetzt ist.
Die ein Muster bildende Linse 61 wird beispielsweise aus transparentem Plastik, transparentem Glas oder einem anderen transparenten Material hergestellt und arbeitet, um das vorab bestimmte Muster des Markierungsstrahls M2 zu bilden. Insbesondere besteht die ein Muster bildende Linse 61 aus einem Grundelement 61a mit einer sich horizontal in die Länge erstreckenden plattenförmigen Form, wie in 9A veranschaulicht; diese Form entspricht dem Bereich des FOV des Fotodetektors. Das Grundelement 61a ist koaxial zu dem Sammelobjektiv 34 angeordnet. Die ein Muster bildende Linse 31 ist außerdem mit einer Zylinderlinsenanordnung 62 versehen, die aus einer Vielzahl von Zylinderlinsenelementen 62a bis 62c besteht. Die Zylinderlinsenanordnung 62 ist in eine Oberfläche S2 des Grundelements 61a integriert, diese eine Oberfläche S2 liegt dem abbildenden Objektiv 36 gegenüber.
Wie in 9A veranschaulicht, entspricht die Form und Orientierung jedes der zylindrischen Linsenelemente 62a bis 62c derjenigen jedes der Musterelemente M2a bis M2c, und die Anordnung der Zylinderlinsenelemente 62a bis 62c entspricht der Anordnung der Musterelemente M2a bis M2c.
Genauer gesagt weist das Zylinderlinsenelement 62a eine im Wesentlichen horizontale lineare Form auf, die so angeordnet ist, dass sie durch die Mitte der einen Oberfläche S2 des Basiselements 61a geht. Die Zylinderlinsen 62b und 62c sind so auf der einen Oberfläche S2 des Grundelements 61a angeordnet, dass sie den mittleren Abschnitt des Zylinderlinsenelements 62a umgeben. Die Zylinderlinsenelemente 62b und 62c sind so angeordnet, dass sie sich entlang der senkrechten Richtung erstrecken.
Das Zylinderlinsenelement 62a weist eine im Wesentlichen zylindrische brechende Oberfläche 62a1 auf. Ähnlich weisen die Zylinderlinsenelemente 62b und 62c im Wesentlichen zylindrische brechende Oberflächen 62b1 und 62c1 auf.
Ebenso wie in der ersten Ausführungsform wird der in das Zylinderlinsenelement 62a einfallende Teilstrahl durch dessen brechende Oberfläche 62a1 gebrochen, wenn der Laserstrahl in die Zylinderlinsenelemente 62a bis 62c der Zylinderlinsenanordnung 62 eintritt. Der durch das Zylinderlinsenelement 62a gebrochene Teilstrahl weist ei ne Form und Strahlbreite auf, welche jener der Musterelemente M2a entspricht.
In ähnlicher Weise werden die in die Zylinderlinsenelemente 62b und 62c einfallenden Teilstrahlen durch die brechenden Oberflächen 62b1 und 62c1 derselben so gebrochen, dass die gebrochenen Teilstrahlen jeweils eine Form und eine Strahlbreite aufweisen, welche jenen der Musterelemente M2b und M2c entsprechen.
In dem Aufbau nach der vierten Ausführungsform ist jedes der Zylinderlinsenelemente 62a bis 62c wie in der ersten Ausführungsform so aufgebaut, dass der Krümmungsradius an jeder Position jeder der brechenden Oberflächen 62a1 bis 62c1 derselben abhängig von dem Abstand zwischen jeder Position auf jeder der brechenden Oberflächen 62a1 bis 62c1 und der Position, an welcher der Laserstrahl von der Laserdiode 33 ausgesendet wird, verändert ist.
Die Vorrichtung zur Aussendung eines Markierungsstrahls nach der vierten Ausführungsform wie vorstehend dargelegt bildet das vorab bestimmte Strahlmuster des Markierungsstrahls M2 (die Strahlmusterelemente M2a bis M2c) auf der Grundlage der Zylinderlinsenanordnung 61, welche die Zylinderlinsenelemente 62a bis 62c aufweist. Form und Orientierung jeder der Zylinderlinsenelemente 62a bis 62c entsprechen jener jedes der Musterelemente M2a bis M2c, und die Zylinderlinsenelemente 62a bis 62c sind so angeordnet, dass sie der Anordnung der Strahlmusterelement M2a bis M2c entsprechen.
Diese Zylinderlinsenelemente 62a bis 62c erlauben daher, dass durch sie hindurch lineare Teilstrahlen gebildet werden, welche jeweils den Strahlmusterelementen M2a bis M2c entsprechen. Dies erlaubt es, dass die Strahlmusterelemente M2a bis M2c deutlich auf dem Ziel R ausge leuchtet sind. Zusätzlich ist es in der vierten Ausführungsform möglich, den Markierungsstrahl M2 so zu bilden, dass er die Mittelposition der Laserposition (des FOV) betont.
Zusätzlich ermöglicht das Zylinderlinsenelement 62a in der vierten Ausführungsform, dass das horizontale Strahlmuster M2a auf das Ziel R abgestrahlt wird. Wenn ein eindimensionaler Code wie ein Barcode ausgelesen wird, ist es daher möglich, den Markierungsstrahl M2 als das auf den Barcode auszusendende Licht bzw. als das Beleuchtungslicht zu verwenden.
Fünfte Ausführungsform
Die 10 bis 13B veranschaulichen eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Erläuterungen der Elemente eines Lesers für zweidimensionale Codes nach einer fünften Ausführungsform mit Ausnahme einer Vorrichtung zur Aussendung eines Markierungsstrahls nach der fünften Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch mit denen des Codelesers CR nach der ersten Ausführungsform sind, werden ausgelassen oder vereinfacht. Das heißt, die Erläuterungen sind auf den Aufbau der Vorrichtung zur Aussendung eines Markierungsstrahls nach der fünften Ausführungsform fokussiert.
In der fünften Ausführungsform besteht das vorab bestimmte Strahlmuster eines Markierungsstrahls M3 nach der fünften Ausführungsform, wie in 10 veranschaulicht, aus einem horizontalen Linienmusterelement M3a, welches der horizontalen Linie des FOV des Fotodetektors entspricht, die durch die Mitte des FOV geht. Zusätzlich besteht das vorab bestimmte Strahlmuster des Markierungsstrahls M3 außerdem aus einem Paar von Linienmusterelementen M3b und M3c, welche senkrecht orthogonal den mitt leren Abschnitt des Horizontallinienmusterelementes M3a mit vorab bestimmten Abständen umgeben, um das mittlere Musterelement M3a betont anzuzeigen. Die Musterbreite des Horizontallinienmusterelements M3a ist im Wesentlichen gleich jener jedes der linearen Musterelemente M3b und M3c.
Ein Punkt, in dem sich die Vorrichtung zur Beleuchtung des Markierungsstrahls von der Vorrichtung 16 zur Aussendung des Markierungsstrahls nach der ersten Ausführungsform unterscheidet, ist es, dass die ein Muster bildende Linse 35 durch eine ein Muster bildende Linse 81 ersetzt ist.
Die ein Muster bildende Linse 81 wird beispielsweise aus transparentem Plastik, transparentem Glas oder einem anderen transparenten Material hergestellt und arbeitet, um das vorab bestimmte Muster des Markierungsstrahls M3 zu bilden.
Genauer gesagt besteht die ein Muster bildende Linse 81, wie in den 11 und 12A bis 12D veranschaulicht, aus einem Grundelement 81a mit einer sich horizontal in die Länge erstreckendem plattenförmigen Form. Das Grundelement 81a ist koaxial zu dem Sammelobjektiv 34 angeordnet. Die ein Muster bildende Linse 81 weist außerdem einen ersten Linsenabschnitt 82 und ein Paar zweiter Linsenabschnitte 82, 83 auf, die in eine Oberfläche S3a des Grundelements 81a integriert sind; diese eine Oberfläche S3a steht dem abbildenden Objektiv 36 gegenüber, um als eine Ausgangsoberfläche der ein Muster bildenden Linse 81 zu dienen.
Wie in den 11 und 12A veranschaulicht, wird der erste Linsenabschnitt 82 konvex auf der einen Oberfläche S3a gebildet, um in seinem Querschnitt eine im We sentlichen halbzylindrische brechende Oberfläche 62a aufzuweisen. Die brechende Oberfläche 62a erstreckt sich vollständig horizontal, um mit einer vergleichsweise engen Breite durch die Mitte der einen Oberfläche S3a hindurchzugehen.
Die zweiten Linsenabschnitte 83, 83 sind konvex auf der einen Oberfläche S3a angeordnet, um jeweils gekrümmte zylindrische brechende Oberfläche 83a, 83a aufzuweisen, so dass sich jeder der zweiten Linsenabschnitte 83, 83 mit einer vorab bestimmten horizontalen Strahlbreite in der Vertikalen erstreckt, die breiter als die Breite des ersten Linsenabschnitts 82 ist.
Wie in den 12C und 12D veranschaulicht, weist der erste Linsenabschnitt 82 eine vorab bestimmte Krümmung auf, die größer als jene jedes der zweiten Linsenabschnitte 83, 83 ist, mit anderen Worten ist der Krümmungsradius der brechenden Oberfläche 82a des ersten Linsenabschnitts 82 kleiner als jener der Krümmung jeder der brechenden Oberflächen 83a. Zusätzlich ist die hervorstehende Länge der brechenden Oberfläche 82a des ersten Linsenabschnitts 82 länger als jene jeder der brechenden Oberflächen 83a des zweiten Linsenabschnitts 83.
Weiterhin weist die ein Muster bildende Linse 81 einen dritten Linsenabschnitt 84 auf, der in die andere Oberfläche S3b des Grundelements 81a integriert ist; diese andere Oberfläche S3b steht der sammelnden Oberfläche 34 gegenüber, um als eine Eintrittsoberfläche der ein Muster bildenden Linse 81 zu dienen.
Wie in den 11 und 12B veranschaulicht, ist der dritte Linsenabschnitt 84 konkav auf der anderen Oberfläche S3b gebildet, um in seiner Querschnittsrichtung eine im Wesentlichen gekrümmte zylindrische Brechungs oberfläche 24a zu haben. Die brechende Oberfläche 84a erstreckt sich vollständig horizontal, um durch die Mitte der einen Oberfläche S3b mit einer vorab bestimmten Breite durchzugehen, die breiter als jene der brechenden Oberfläche 82a des ersten Linsenabschnitts 82 ist.
Wie in 12C veranschaulicht, weist der dritte Linsenabschnitt 84 eine vorab bestimmte Krümmung auf, die kleiner als jene des ersten Linsenabschnitts 82 ist, in anderen Worten ist der Krümmungsradius der brechenden Oberfläche 84a des dritten Linsenabschnitts 84 größer als jener der Krümmung der brechenden Oberfläche 82a des ersten Linsenabschnitts 82.
Wie in der ersten Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Aussendung des Markierungsstrahls mit der Laserdiode 33, dem Sammelobjektiv 34, der ein Muster bildenden Linse 81, dem abbildenden Objektiv 36 und der Linsenapertur 37 versehen, die koaxial auf der Ausgangsseite des Laserstrahls (Lesefensterseite) der Laserdiode 33 mit vorab bestimmten Abständen in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Wenn der Laserstrahl L1 durch das Sammelobjektiv 34 gesammelt wird, um in die Eintrittsoberfläche S3b der ein Muster bildenden Linse 81 einzutreten, wird ein Teilstrahl des Laserstrahls L1, der in den dritten Linsenabschnitt 84 eintritt, gestreut. Der gestreute Strahl L1 tritt in die Gesamtheit des ersten Linsenelements 82 und jedes der zweiten Linsenelemente 83 ein.
Danach wird ein in den ersten Linsenabschnitt 82 eintretender Teilstrahl durch die brechende Oberfläche 82a desselben so gebrochen, dass der gebrochene Teilstrahl eine Form und Strahlbreite aufweist, die im Wesentlichen jener des horizontalen Linienmusterelements M3a ent spricht, und wird übertragen, um in das abbildende Objektiv 36 einzufallen.
Ein Teilstrahl des Laserstrahls L1, der in jeden der zweiten Linsenabschnitte 83, 83 eintritt, wird durch jede der brechenden Oberflächen 83a, 83a derselben gebrochen. Die gebrochenen Teilstrahlen, die jeweils eine Form und Strahlbreite aufweisen, welche im Wesentlichen jener der jeweiligen Horizontallinienmusterelemente M3b und M3c entsprechen, werden übertragen, um in das abbildende Objektiv 36 einzutreten.
Wie vorstehend beschrieben, wird in dem Aufbau der dritten Ausführungsform die ein Muster bildende Linse 81 auf der Eintrittsoberfläche mit dem dritten Linsenabschnitt 84 gebildet, und als die Austrittsoberfläche mit den ersten und zweiten Linsenelementen 82 und 83. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass der dritte Linsenabschnitt 84 den Laserstrahl streut, der durch ihn hindurch in die Eintrittsoberfläche der ein Muster bildenden Linse 81 eintritt, was es erlaubt, dass der gestreute Laserstrahl in die gesamte brechende Oberfläche 82a des ersten Linsenabschnitts 82 und die brechenden Oberflächen 83a, 83a der zweiten Linsenabschnitte 83, 83 eintritt.
Das heißt, es ist in der dritten bzw. fünften Ausführungsform möglich, den größten Teil der ein Muster bildenden Linse 81 zu nutzen, um das Strahlmuster des Markierungsstrahls M3 zu bilden. Dies ermöglicht es, dass eine Größe eines Verlusts von Laserlicht vergleichsweise geringer wird, wodurch die Helligkeit des auf das Ziel R abgestrahlten Markierungsstrahls M3 erhöht wird.
Weiterhin ermöglicht der dritte Linsenabschnitt 84, der auf der Eingangsoberfläche S3b der ein Muster bildenden Linse 81 gebildet wird, dass sich die Krümmung des ersten Linsenabschnitts 82 stark von der jedes der zweiten Linsenabschnitte 83, 83 unterscheidet. Dies ermöglicht es weiterhin, den in die ein Muster bildende Linse 81 einfallenden Laserstrahl noch effektiver zu nutzen.
Weiterhin ermöglicht es der dritte Linsenabschnitt 84, dass die Breite der brechenden Oberfläche 82a des ersten Linsenabschnitts 82 und jene jeder der brechenden Oberflächen 83a jedes der zweiten Linsenabschnitte 83, 83 sich deutlich voneinander unterscheiden. Dies ermöglicht es, weiterhin noch effektiver den in die ein Muster bildende Linse 81 einfallenden Laserstrahl zu nutzen.
Beispielsweise veranschaulicht die 13A einen Teils des Laserstrahls L1, der durch das Sammelobjektiv 34 gesammelt wird, um in die Eingangsoberfläche S3b der ein Muster bildenden Linse 81 einzutreten; dieser Teil des Laserstrahls L1 ist wirksam, um den Markierungsstrahl M3 zu bilden, der durch eine Schraffur wiedergegeben wird.
Genauer gesagt ist es in der ein Muster bildenden Linse 81 nach der fünften Ausführungsform möglich, den größten Teil des Laserstrahls L1 zum Bilden des Markierungsstrahls M3 zu nutzen. Dies ermöglicht es, die Effizienz der Nutzung des Laserstrahls im Vergleich mit der Nutzung des Teils des Laserstrahls L1A zu erhöhen, welche einem kreuzförmigen Linsenabschnitt entspricht, der nur auf der Ausgangsoberfläche einer ein Muster bildenden Linse gebildet wird; dieser Teil des Laserstrahls L1A wird in 13B durch Schraffur veranschaulicht.
Wie vorstehend beschrieben ist es in dieser fünften Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform möglich, den Markierungsstrahl M3, der sich aus dem sich horizontal erstreckenden Linienstrahlmuster M3a und jedem der linearen Strahlmuster M3b und M3c zusammensetzt, die sich orthogonal zu dem linearen Strahlmuster M3a erstrecken, deutlich auszuleuchten. Zusätzlich ist es möglich, den auf die ein Muster bildende Linse 81 einfallenden Laserstrahl effektiv zu nutzen.
In jeder der Ausführungsformen und ihrer Modifikationen weist jede der Vorrichtungen 16 (41, 61) zur Aussendung des Markierungsstrahls das Sammelobjektiv 34 (42) und das Abbildungsobjektiv 35 auf, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Insbesondere kann, wie in 14 gezeigt, eine Vorrichtung 71 zur Ausstrahlung eines Markierungsstrahls nach einer Modifizierung jeder Ausführungsform so aufgebaut sein, dass sie den von der Laserdiode 33 ausgesendeten diffusen Laserstrahl dazu veranlasst, direkt in die ein Muster bildende Linse 35 (42) einzutreten, wodurch sie den Markierungsstrahl auf der Grundlage des eingetretenen Laserstrahls auf dem Ziel R deutlich ausleuchtet. Dieser Aufbau der Modifizierung erlaubt es, dass der Markierungsstrahl deutlich veranschaulicht ist.
In jeder der ersten bis fünften Ausführungsformen und ihren Abwandlungen wird die vorliegende Erfindung auf einen pistolenförmigen Leser für zweidimensionale Codes angewendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Aufbau jeder der ersten bis fünften Ausführungsformen beschränkt. Das heißt, ein optischer Informationsleser nach der vorliegenden Erfindung kann einen anderen Aufbau, beispielsweise einen tragbaren Aufbau aufweisen.
Die Strahlmuster des Markierungsstrahls können in breitem Umfang geändert werden. Beispielsweise kann eine rechteckige oder quadratische Rahmenform, welche dem FOV des Photodetektors 3 entspricht, als das Strahlmuster des Markierungsstrahls genutzt werden. Zusätzlich können je weils eine Mehrzahl von kreuzförmigen Musterelementen, welche jeweils das Zentrum und die einen und die anderen seitlichen (oder länglichen) Endabschnitte des FOV anzeigen, als das Strahlmuster des Markierungsstrahls genutzt werden. Zusätzlich kann die Objektivapertur in den Vorrichtungen zum Abstrahlen des Markierungsstrahls nach den ersten bis fünften Ausführungsformen genutzt werden, wenn dies notwendig ist, so dass die Objektivapertur weggelassen werden kann, wenn die Vorrichtungen sie nicht benötigen.
Man bemerke, dass in den ersten bis fünften Ausführungsformen und ihren Modifikationen der Terminus "Objektive und/oder Linsenelemente" als Konzept alle optischen Teile einschließt, die aus lichtdurchlässigen Materialien hergestellt und dazu konzipiert sind, optisch auf darauf einfallendes Licht zu wirken.
Während hier beschrieben wurde, was derzeit als die Ausführungsformen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung angesehen wird, ist es verständlich, dass verschiedene Modifikationen, die noch nicht beschrieben wurden, damit hergestellt werden können, und es ist beabsichtigt, in den beigefügten Ansprüchen alle solchen Modifikationen abzudecken, die in das Gebiet der Erfindung fallen.

Claims

Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information, die Folgendes aufweist: eine Aufnahmeeinheit, die eine vorab bestimmte Leseposition aufweist und so aufgebaut ist, dass sie optisch Information von einem Ziel aufnimmt, wenn die Information in der Leseposition angeordnet ist; und eine Einheit zum Abstrahlen eines Markierungsstrahls, die Folgendes aufweist: eine Lichtstrahlquelle, die so aufgebaut ist, dass sie einen Lichtstrahl aussendet; und ein Objektiv zum Bilden eines Strahlmusters, das so angeordnet ist, dass es dem ausgesendeten Lichtstrahl erlaubt, darin einzutreten, wobei das ein Muster bildende Objektiv so aufgebaut ist, dass es einen Markierungsstrahl auf der Grundlage des ausgesendeten Lichtstrahls aussendet, wobei der Markierungsstrahl ein vorab bestimmtes Strahlmuster aufweist, das aus mindestens einem linearen Teilstrahl besteht, um die Leseposition der Aufnahmeeinheit anzuzeigen.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 1, wobei das ein Muster bildende Objektiv wenigstens ein Linsenelement aufweist, das eine im Wesentlichen zylindrische brechende Oberfläche aufweist und so angeordnet ist, dass es dem Strahlmuster entspricht, wobei sich ein Krümmungsradius an jeder Position der brechenden Oberfläche des mindestens einen Linsenelements abhängig von einem Abstand zwischen jeder Position auf der brechenden Oberfläche und einer Position der Lichtstrahlquelle, von welcher der Lichtstrahl ausgesendet wird, ändert.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 2, wobei die brechende Oberfläche des mindestens einen Linsenelements es erlaubt, dass der darin eintretende ausgesendete Lichtstrahl gebrochen wird, wobei der gebrochene Lichtstrahl eine Form und Breite aufweist, welche jenen des mindestens einen linearen Teilstrahls des Strahlmusters entspricht.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 1, wobei die Leseposition der Aufnahmeeinheit ein Sichtfeld derselben ist, das Sichtfeld eine vorab bestimmte Mittenposition aufweist, welche zu einer optischen Achse der Aufnahmeeinheit passt, und eine vorab bestimmte Form hat, das Strahlmuster eine Mehrzahl von Musterelementen aufweist, die so angeordnet sind, dass sie zumindest entweder die Mittenposition des Sichtfelds oder dessen Form identifizieren, und wobei das ein Muster bildende Objektiv eine Vielzahl von Linsenelementen aufweist, die jeweils eine im Wesentlichen zylindrische brechende Oberfläche aufweisen, wobei die Linsenelemente so angeordnet sind, dass sie jeweils den Musterelementen des Strahlmusters entsprechen.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 1, wobei die Einheit zum Aussenden des Markierungsstrahls weiterhin Folgendes aufweist: ein sammelndes Objektiv, das zwischen der Lichtstrahlquelle und dem Objektiv zum Bilden des Strahlmusters angeordnet ist und so aufgebaut ist, dass es den ausgesendeten Lichtstrahl so sammelt, dass der gesammelte Lichtstrahl in das Objektiv zum Bilden des Strahlmusters einfällt; und ein abbildendes Objektiv, das koaxial zu dem sammelnden Objektiv ausgerichtet und so angeordnet ist, dass es dem Objektiv zum Bilden des Strahlmusters mit einem vorab bestimmten Abstand gegenüber liegt.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 1, wobei die Einheit zum Aussenden des Markierungsstrahls weiterhin eine Apertur aufweist, die koaxial zu der Lichtstrahlquelle ausgerichtet und so angeordnet ist, das sie mit einem vorab bestimmten Abstand dem Objektiv zum Bilden des Strahlmusters gegenüber liegt.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 1, wobei die Lichtstrahlquelle so angeordnet ist, dass ein Abstand zwischen einer Position der Lichtstrahlquelle, von welcher der Lichtstrahl ausgesendet wird, und einem Hauptpunkt des Objektivs zum Bilden des Strahlmusters größer als eine Brennweite des Objektivs zum Bilden des Strahlmusters ist.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 1, wobei das Markierungsstrahlmuster ein kreuzförmiges Musterelement entlang erster und zweiter Richtungen aufweist, wobei das kreuzförmige Musterelement eine Mitte der Leseposition anzeigt, und wobei das Objektiv zum Bilden des Musters ein im Wesentlichen halbkugelförmig geformtes Linsenelement aufweist, das so angeordnet ist, dass es einer Mitte des kreuzförmigen Musterelements entspricht, sowie ein erstes Paar von zylindrischen Linsenelementen, die entlang entweder der ersten oder der zweiten Richtung angeordnet sind, um das halbkugelförmig geformte Linsenelement zu umgeben, und ein zweites Paar von zylindrischen Linsenelementen, die entlang der anderen aus den ersten und zweiten Richtungen angeordnet sind, um das halbkugelförmig geformte Linsenelement zu umgeben.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 1, wobei das Strahlmuster ein kreuzförmiges Musterelement entlang erster und zweiter Richtungen aufweist, wobei das kreuzförmige Musterelement eine Mitte der Leseposition anzeigt, und das ein Muster bildende Objektiv ein lineares Element aufweist, das entlang entweder der ersten oder der zweiten Richtung angeordnet ist, um zu einer Mitte des kreuzförmigen Musterelements zu passen, und ein Paar von zylindrischen Linsenelementen aufweist, die entlang der anderen aus der ersten und zweiten Richtung angeordnet sind, um das lineare Element zu umgeben.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 5, wobei das sammelnde Objektiv so aufgebaut und angeordnet ist, dass es den Lichtstrahl sammelt, der von der Lichtstrahlquelle ausgesendet wird, so dass der Markierungsstrahl, der von dem Objektiv zum Bilden des Strahlmusters ausgesendet wird und in das abbildende Objektiv eintritt, zu einer Eintrittspupille des abbildenden Objektivs passt.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 5, wobei das sammelnde Objektiv so aufgebaut ist, dass es den Lichtstrahl sammelt, der von der Lichtstrahlquelle in einem in seinem Querschnitt im Wesentlichen kreisförmigen Profil ausgesendet wird.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 11, wobei die Aufnahmeeinheit einen Bereichssensor aufweist, der ein vorab bestimmtes Aspektverhältnis aufweist, und ein Verhältnis der Länge des Profils in einer horizontalen Richtung zu derjenigen in einer vertikalen Richtung im Wesentlichen gleich dem Aspektverhältnis ist, wobei die horizontale Richtung und die vertikale Richtung jeweils den horizontalen und vertikalen Richtungen des Bereichssensors entsprechen.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 1, wobei das Objektiv zum Bilden des Strahlmusters eine Eintrittsoberfläche aufweist, welche der Lichtstrahlquelle gegenüber liegt und eine Austrittsoberfläche, welche der Eintrittsoberfläche gegenüberliegt, wobei das Objektiv zum Bilden des Strahlmusters an der Eintrittsoberfläche mit zumindest einem eintrittsseitigen Linsenabschnitt versehen ist und an der Austrittsoberfläche mit zumindest einem austrittsseitigen Linsenabschnitt versehen ist, wobei der zumindest eine eintrittsseitige Linsenabschnitt und der zumindest eine austrittsseitige Linsenabschnitt jeweils im Wesentlichen zylindrische brechende Oberflächen aufweisen und so angeordnet sind, dass sie zu dem Strahlmuster des Markierungsstrahls passen.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 13, wobei das Strahlmuster aus einem ersten linearen Muster besteht, das sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, und aus einem zweiten linearen Muster, dass sich entlang einer zweiten Richtung erstreckt, welche orthogonal zu der ersten Richtung ist.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 14, wobei der Linsenabschnitt auf der Austrittsseite einen ersten Linsenabschnitt umfasst, der so aufgebaut ist, dass er das erste lineare Muster bildet, und einen zweiten Linsenabschnitt, der so aufgebaut ist, dass er das zweite lineare Muster bildet, und wobei sich die Krümmung der brechenden Oberfläche des ersten Linsenabschnitts von jener der brechenden Oberfläche des zweiten Linsenabschnitts unterscheidet.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Informationen nach Anspruch 14, wobei das Objektiv zum Bilden des Strahlmusters so aufgebaut ist, dass der Objektivabschnitt auf der Ausgangsseite und der Objektivabschnitt auf der Eingangsseite das erste lineare Muster bilden, und der Objektivabschnitt auf der Ausgangsseite das zweite lineare Muster bildet.
Eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information nach Anspruch 14, wobei die ersten und zweiten linearen Muster eine gleiche Musterbreite aufweisen.