DE102007043609A1 - Integrierte Beleuchtungsvorrichtung für einen optischen Codeleser - Google Patents

Integrierte Beleuchtungsvorrichtung für einen optischen Codeleser Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine integrierte Beleuchtungsvorrichtung für einen kamerabasierten optischen Codeleser, welche wahlweise eine Beleuchtung eines Codes auf einem Gegenstand in der Art einer diffusen Hellfeldbeleuchtung oder in der Art einer segmentierten Dunkelfeldbeleuchtung realisiert. Um bei der Dunkelfeldbeleuchtung eine diffuse Beleuchtung des Gegenstandes, ausgehend vom Dom der Hellfeldbeleuchtung und angeregt durch eine Streustrahlung der Lichtquelle der Dunkelfeldbeleuchtung, zu verhindern, ist eine Filterscheibe mit einem Mehrschicht-Interferenzfilter (dichroitisch beschichteter Filter) zur Trennung der optischen Kanäle von Hell- und Dunkelfeldbeleuchtung vorgesehen. Ein solcher Filter ist für annähernd senkrecht zur Beschichtung einfallendes Licht transparent und wirkt für annähernd streifend einfallendes Licht reflektierend.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine integrierte Beleuchtungsvorrichtung für einen optischen Codeleser.
  • Codeleser mit integrierten Beleuchtungsvorrichtungen sind aus der Patentliteratur bekannt und werden dafür eingesetzt, um Codes auf ebenen oder gekrümmten Oberflächen zu erfassen und zu decodieren. Bei den Codes kann es sich um eine Anordnung von Zeichen, insbesondere auch Ziffern und Buchstaben handeln, die auf einem Substrat mittels geeigneter Drucktechniken oder physikalischer oder chemischer Beschichtungsverfahren aufgebracht oder durch Nadelprägen, Bohren, Gravieren, LASER-Gravieren, Ätzen oder dergleichen materialabtragende oder materialumformende Verfahren des Substrates erzeugt werden. Beispiele für Codes sind zweidimensionale Data-Matrix-Codes (DMC) oder DPM-Codes (Direct Part Marking-Codierungen). Beim zweidimensionalen DPM-Code sind in einer den Code enthaltenden Fläche rasterförmig punktförmige Ausnehmungen oder dergleichen Strukturen auf dem Substrat aufgebracht.
  • Wird ein Code, dessen Bestandteile keinen oder nur einen geringen Kontrast zum umgebenden Substrat aufweisen, mit einer Hellfeldbeleuchtung senkrecht zur Oberfläche des Substrates beleuchtet, so ist der Kontrast in der Regel derart gering, daß eine Identifizierung des Codes nicht möglich ist. Sollen derartige Codes mit einem guten Kontrast abgebildet werden, so wird in der Regel ein Ringlicht in der Art einer Dunkelfeldbeleuchtung zur Beleuchtung des Codes verwendet.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 005536 A1 ist ein Codeleser für DMP-Markierungen (Direct Part Marking-Codierungen) bekannt, der ein Ringlicht mit einer diffus reflektierenden Ringfläche für Dunkelfeldbeleuchtung zur Verfügung stellt.
  • Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE20110289U1 ist eine Vorrichtung zur diffusen Hellfeldbeleuchtung mit LEDs und einem Diffusor bekannt, der eine Öffnung für den Kamerastrahlengang (Kameraloch) aufweist.
  • Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE20212577U1 ist eine Kamerainspektionsvorrichtung mit einer von außen beleuchteten, diffus streuenden, konischen Diffusorkalotte mit einem Kameraloch bekannt.
  • Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE3100662A1 ist eine Dunkelfeldbeleuchtung für ein Auflichtmikroskop bekannt, bei der das Licht in einem rohrförmigen Hohlkörper auf eine konische Reflektorfläche geleitet wird und von dort auf das Objekt reflektiert wird.
  • Aus der deutschen Patentschrift DE3540288C2 ist ein System zur Inspektion von Lötstellen auf einer Leiterplatte bekannt, bei dem ein Diffusor-Dom vorgesehen ist, bei dem Lampengruppen, die einem Breitenkreis des Diffusor-Doms zugeordnet sind, nacheinander zur Erzielung eines optimalen Bildkontrastes eingeschaltet werden. Aus der europäischen Patentschrift EP1112483B1 ist ein Code-Handleser mit einer Vorrichtung zur diffusen Beleuchtung bekannt.
  • Aus der europäischen Patentschrift EP498811B1 ist ein Videoinspektionssystem mit einem außenbeleuchteten Diffusor-Dom bekannt.
  • Aus der europäischen Patentschrift EP634892B1 ist eine Lichtquelle für eine Bildaufnahmevorrichtung bekannt, bei der das Licht von ringförmig angeordneten LEDs mittels eines hohlzylinderförmigen Lichtleiters für eine Dunkelfeldbeleuchtung verwendet wird.
  • Aus der europäischen Patentschrift EP685140B1 ist eine Vorrichtung für diffuse Beleuchtung bekannt, bei der eine Diffusor-Kalotte von außen beleuchtet wird und ein Kameraloch mittels eines teildurchlässigen Spiegels optisch verschlossen wird.
  • Aus der US-Anmeldung US20030184740A1 ist eine Vorrichtung zur diffusen Beleuchtung mit einer außenbeleuchteten Diffusorkalotte bekannt, deren Kameraloch optisch verschlossen ist.
  • Aus der europäischen Patentschrift EP150846B1 ist ein Ringlicht für Dunkelfeldbeleuchtung bekannt, bei dem das Licht an diffus reflektierenden Flächen gestreut wird.
  • Aus dem US-Patent US5051872A ist eine Vorrichtung zur diffusen Beleuchtung mit außenbeleuchteter Diffusor-Kalotte und einer optischen Abdeckung des Kameraloches bekannt.
  • Aus dem US-Patent US5697699A ist ein Codeleser mit einer Vorrichtung zur Dunkelfeldbeleuchtung bekannt, bei der das Licht in einem Lichtleiter geleitet wird.
  • Aus den PCT-Anmeldungen WO05041556A2 und WO05043449A1 sind Code-Handleser mit einer Hellfeld- und einer Dunkelfeldbeleuchtung bekannt, bei denen zur Lichtleitung optische Lichtleiter vorgesehen sind.
  • Aus der PCT-Anmeldung WO06065619A1 ist ein Code-Handleser mit einem außenbeleuchteten konischen Diffusor und einer Dunkelfeldbeleuchtung mittels Lichtleiter bekannt, bei der ein Graufilter in Form einer lichtabsorbierenden Folie auf der Innenseite des konischen Diffusors angeordnet ist, um eine Rückstreuung auf das Untersuchungsobjekt zu verhindern. Weiterhin ist vorgesehen, für die Hellfeldbeleuchtung und die Dunkelfeldbeleuchtung Lichtquellen mit im wesentlichen nicht überlappenden Emissionsspektren zu verwenden. Die Absorption der Streustrahlung auf der Diffusorinnenseite führt zu einer unerwünschten Erwärmung des Diffusors und erfordert eine höhere Lichtleistung der Dunkelfeldbeleuchtung, um die absorbierte Verlustleistung auszugleichen.
  • Aus der PCT-Anmeldung WO06068848A1 ist ein Codeleser bekannt, bei dem die Dunkelfeldbeleuchtung über einen Lichtleiter auf den Untersuchungsbereich geleitet wird.
  • Aus der PCT-Anmeldung WO07050454A2 ist ein Codeleser bekannt, der einen außenbeleuchteten konischen Diffusor und eine mittels Lichtleiter eingespiegelte Dunkelfeldbeleuchtung aufweist.
  • Aus der PCT-Anmeldung WO07050456A2 ist ein Codeleser bekannt, der einen außenbeleuchteten konischen Diffusor und eine mittels Lichtleiter eingespiegelte Dunkelfeldbeleuchtung aufweist, wobei für Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung Lichtquellen unterschiedlicher Lichtfarbe verwendet werden.
  • Aus der PCT-Anmeldung WO99049347A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Codeleser bekannt, bei dem die Dunkelfeldbeleuchtung von einer ringförmigen Anordnung von LEDs über einen Lichtleiter auf den Untersuchungsbereich gespiegelt wird.
  • Mehrschicht-Interferenzfilter sind beispielsweise aus dem Buch: Helmut Naumann, Gottfried Schröder: "Bauelemente der Optik, Taschenbuch der Technischen Optik", 6. neubearbeitete Auflage (1992) Carl Hanser Verlag München Wien, Seite 255–259, 5b bekannt.
  • Im Falle eines Codes, der ohne oder mit sehr geringem Kontrast auf einem spiegelnden Substrat aufgebracht ist und der unter einem kleinen Winkel von etwa bis zu 30° streifend beleuchtet wird, gelangt nur Licht in das Objektiv der Kamera des Codelesers, das an den Codebestandteilen gestreut wurde, während das Licht von der ungestörten Substratoberfläche vom Objektiv weg reflektiert oder bei nichtspiegelnden, glänzenden Oberflächen gestreut wird. Die Codebestandteile erscheinen im Kamerabild hell auf einer dunklen Substratoberfläche.
  • Befinden sich die Codes auf einer dreidimensionalen Oberfläche, beispielsweise auf einer Zylindermantelfläche, so ist die Dunkelfeldbedingung keinesfalls für den gesamten Substratbereich erfüllbar. Für derartige Fälle ist aus der Patentliteratur bekannt, eine anisotrope Dunkelfeldbeleuchtung vorzusehen, beispielsweise ein Ringlicht, bei dem jeweils einzelne Segmente separat betreibbar sind. Für die Hellfeldbeleuchtung derartiger Oberflächen ist eine diffuse Beleuchtung mittels eines diffus strahlenden Beleuchtungsdomes bekannt, welcher ein Kameraloch aufweist, das mittels einer über einen teildurchlässigen Spiegel oder einen Strahlteiler eingespiegelten, diffusen Lichtquelle verschlossen wird. Wünschenswert für eine Beleuchtungsvorrichtung eines Codelesers ist es, wahlweise eine diffuse Beleuchtung oder eine Dunkelfeldbeleuchtung zu realisieren, um aus mehreren Beleuchtungssituationen diejenige nach vorgegebenen Kriterien auswählen zu können, die die größte Wahrscheinlichkeit zur Erkennung des Codes gewährleistet. Werden Dunkelfeldbeleuchtung und diffuse Hellfeldbeleuchtung in einem Codeleser integriert, so besteht das Problem, daß das Ringlicht in der Art einer Dunkelfeldbeleuchtung entweder direkt oder über die Reflexion auf der Substratoberfläche, die glänzend, spiegelnd oder diffus reflektierend sein kann, den kalottenförmigen Diffusor-Dom beleuchtet, wodurch die Dunkelfeldbeleuchtung von einer unerwünschten diffusen Beleuchtung überlagert wird, was zu einer Kontrastverminderung der Kamerabilder bei der Dunkelfeldbeleuchtung führt.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung einer integrierten Beleuchtungsvorrichtung für einen optischen Codeleser, welche wahlweise eine Beleuchtung eines Codes auf einem Gegenstand in der Art einer diffusen Hellfeldbeleuchtung oder in der Art einer segmentierten Dunkelfeldbeleuchtung realisiert und bei der die Dunkelfeldbeleuchtung auf einfache Weise und kostengünstig einen verbesserten Bildkontrast der Kamerabilder bei geringstmöglichem Wärmeeintrag in den Diffusor der diffusen Hellfeldbeleuchtung erzeugt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine integrierte Beleuchtungsvorrichtung für einen Codeleser gelöst, welche folgende Mittel aufweisen:
    • • Mittel zur diffusen Hellfeldbeleuchtung eines Untersuchungsbereiches eines Gegenstandes mit einem Diffusordom,
    • • Mittel zur Dunkelfeldbeleuchtung des Untersuchungsbereiches,
    • • eine Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe mit einem vom Einfallswinkel stark abhängigen Transmissionsgrad, welche die dem Untersuchungsbereich zugewandte Öffnung des Diffusordoms vollständig abdeckt und durch eine geringe Transmission bei großen Einfallswinkeln verhindert, daß das Licht der Dunkelfeldbeleuchtung entweder direkt oder nach Reflexion am Substrat auf den Diffusor der diffusen Hellfeldbeleuchtung fällt und von dort auf die Substratoberfläche gestreut wird (Entkopplung der optischen Kanäle von Dunkelfeld- vom Hellfeldbeleuchtung), wohingegen Licht, das an einem Code auf der Substratoberfläche gestreut wird, nahezu ungehindert in die Kameraoptik des Codelesers gelangen kann.
  • Die zur Entkopplung der optischen Kanäle für diffuse Hellfeld- und Dunkelfeldbeleuchtung vorgesehene Mehrschicht-Interferenzfilterrscheibe ist parallel zur Abdeckscheibe des Codelesers zwischen der Dunkelfeldlichtquelle und der substratseitigen Öffnung des Diffusor-Doms der Hellfeldlichtquelle angeordnet und weist eine winkelabhängige Transmission für die Wellenlängen des Dunkelfeldlichtes dergestalt auf, daß Licht, welches unter einem Einfallswinkel von etwa 60° bis 90° zur Normalen einfällt, nicht durchgelassen wird, wohingegen etwa parallel oder in kleinen Winkeln zur Normalen einfallendes Licht nahezu ungehindert durchgelassen wird. Beispielsweise weisen dichroitisch beschichtete Filterscheiben die erforderlichen Eigenschaften für die erfindungsgemäße Vorrichtung auf. Die erfindungsgemäße Filterscheibe dient dabei insbesondere auch als Blende, die verhindert, daß Licht von der Dunkelfeldbeleuchtung auf die Innenseite des Diffusor-Doms fällt, wobei die Filterscheibe den Vorteil gegenüber bekannten Blenden aufweist, daß sie den Öffnungswinkel der Kameraoptik nicht begrenzt. Ebenso verhindert die Filterscheibe, daß das streifend auf ein ebenes, spiegelndes oder glänzendes Substrat einfallende Licht der Dunkelfeldbeleuchtung auf die Innenseite des Diffusor-Doms gelangt. Mit der Filterscheibe wird der Bildkontrast der Kamerabilder bei Codes auf spiegelnden oder glänzenden Substraten bei der Dunkelfeldbeleuchtung verbessert, ohne daß zusätzliche absorbierende Schichten vorgesehen werden müssen. Der Vorteil eines solchen Filters ist, daß darin nahezu keine Enrgie absdorbiert wird
  • Eine Verbesserung des Bildkontrastes bei der Dunkelfeldbeleuchtung ergibt sich durch die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung insbesondere auch bei nicht-ebenen, glänzenden Substraten, wie sie beispielsweise bei Instrumentengriffen aus poliertem, geschliffenen oder gebürsteten Edelstahl vorgefunden werden. In solchen Fällen können Substratteilflächen, die stark gegenüber der auf der optischen Achse des Kameraobjektivs stehenden Ebene der Abdeckscheibe geneigt sind, das Licht der Dunkelfeldbeleuchtung unter einem Winkel von annähernd 90° auf die Filterscheibe reflektieren, wo es wegen der winkelabhängigen Transmission durch die Filterscheibe in Richtung des Diffusor-Doms durchgelassen werden würde. Daher ist es in derartigen Fällen zur Verbesserung des Bildkontrastes notwendig, das Ringlicht der Dunkelfeldbeleuchtung wahlweise in einzelnen Segmenten zu betreiben. Licht, das im wesentlichen streifend auf eine Tangente des Zylindermantels der Substratoberfläche auftrifft, wird von dem Mehrschicht-Interferenzfilter von dem Diffusor-Dom weg reflektiert.
  • Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen näher erläutert.
  • Hierbei zeigt die 1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Ein Gegenstand (1) ist auf einer nicht gezeigten Halterung, die eine Auflagefläche (29 definiert, derart angeordnet, daß ein Bereich der Oberfläche, die einen Code enthält, zur Kamera (11) hin ausgerichtet ist. Der Untersuchungsbereich wird wahlweise mit einer diffus strahlenden Lichtquelle in Form eines Doms (30) beleuchtet oder mit einem in der Art einer Dunkelfeldbeleuchtung wirkenden Ringlicht beleuchtet. Das Ringlicht in 1 wird durch eine diffus oder spiegelnd reflektierende Ringfläche (33), die von einem äußeren LED-Ring (25), ringförmig angeordnete Leuchtdioden (Light Emitting Diodes) angestrahlt wird, beleuchtet. Der Dom (30) wird von einem Domgehäuse (5) gehalten und weist eine dem Gegenstand (1) zugewandte Innenseite (31) auf. Wahlweise ist das Material des Doms (30) als Streukörper ausgebildet oder es sind auf der Innenseite (31) lichtstreuende Schichten aufgebracht oder die Innenseite (31) weist Mikroprismen oder dergleichen lichtbrechende Mikrostrukturen auf. Die Mikrostrukturen oder die lichtstreuenden Schichten auf der Innenseite (31) müssen nicht zwangsläufig isotrop sein; sie können derart gestaltet sein, daß die Innenfläche (31) von der Auflagefläche (2) aus eine homogene Leuchtdichte aufweist. Der Dom (30) wird von LEDs eines inneren LED-Ringes (24) angestrahlt. Der Dom (30) enthält ein Kameraloch (10), durch das der Untersuchungsbereich von der Kamera aus gesehen wird. Damit der Bereich des Kameraloches ebenso hell erscheint, wie die Innenseite des Doms (30) ist auf der Kameraseite des Kameraloches (10) ein teildurchlässiger Spiegel (7) angeordnet, durch den die Kamera (11) "hindurch blickt". Der teildurchlässige Spiegel (7) wird von einer Mattscheibe (22) beleuchtet, die von einem LED-Array (23) auf einer zweiten Beleuchtungsplatine (21) angestrahlt wird. Um zu verhindern, daß Streulicht in die Kamera (11) gelangt, ist ein Strahlfänger (14) vorgesehen, der den durch den teildurchlässigen Spiegel (7) hindurchgehenden Teil des Lichtes der Mattscheibe (22) absorbiert. Durch die Abstimmung der Leuchtdichte der Mattscheibe (22) mit der Leuchtdichte der Innenseite (31) des Doms (30) wird erreicht, daß das Kameraloch (10) gleich hell erscheint wie die Innenseite (31) des Doms.
  • Außerhalb des Domgehäuses (5) ist ein rohrförmiger Lichtkanal (5) vorgesehen, an dessen Grund ein äußerer LED-Ring (25) angeordnet ist. Die LEDs dieses äußeren LED-Ringes (25) sind vorzugsweise mit integrierten Linsen ausgestattet, die das Licht größtenteils auf die Ringfläche (33) richten.
  • Der Untersuchungsbereich in der Nähe der Auflagefläche (2) wird durch den Öffnungswinkel (13) des Objektivs (12) der Kamera (11) begrenzt. Bei der Kamera (11) handelt es sich vorzugsweise um eine elektronische Kamera mit einem CCD- oder einem CMOS-Bildaufnehmer, die auf einer nicht dargestellten Kameraplatine angeordnet ist. Die Kameraplatine trägt vorzugsweise eine elektronische Schaltung zur Steuerung der Kamera (11), insbesondere zur Steuerung des Bildaufnahme- und Bildauslesevorgangs. Die Bilddaten der Kamera (11) werden an einen nicht dargestellten Auswerterechner übertragen, in dem mittels eines Rechenprogrammes die Codebestandteile im Bild ermittelt und der Code entschlüsselt wird. Der Auswerterechner kann zusammen mit der Kamera im Codeleser integriert sein. Es ist für die Erfindung unerheblich, ob der Codeleser als handgeführter oder als stationärer Codeleser betrieben wird.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung ist in einem Gehäuse (60) angeordnet, das Teil des Gehäuses des Codelesers ist und mit einer Abdeckscheibe (3) abgedeckt ist.
  • In 2 ist die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung dargestellt. Diese weist gegenüber der Darstellung aus 1 eine Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe (4) auf, die parallel zur Abdeckscheibe (3) des Codelesers zwischen der von den LEDs des äußeren LED-Rings (25) angestrahlten Ringfläche (33, Dunkelfeldlichtquelle) und dem Dom (30) und der eingespiegelten Mattscheibe (22) als diffuse Hellfeldlichtquelle angeordnet ist und die eine winkelabhängige Transmission für die Wellenlängen des Dunkelfeldlichtes dergestalt aufweist, so daß Licht, welches unter einem Winkel von bis zu etwa 30° zur Filteroberfläche einfällt, im wesentlichen reflektiert wird, wohingegen etwa senkrecht zur Oberfläche der Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe (4) einfallendes Licht nahezu ungehindert durchgelassen wird. Beispielsweise weist eine dichroitisch beschichtete Filterscheibe (4) die erforderlichen Eigenschaften für die erfindungsgemäße Vorrichtung auf.
  • In 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Filterscheibe (4) als teilgeschnitte Ansicht unter Weglassung der Kamera dargestellt.
  • In 4 ist eine Beleuchtungsvorrichtung dargestellt, bei der in das Kameraloch (10) das Bild der Mattscheibe mittels eines Strahlteilerwürfels (6) eingespiegelt wird und somit das Kameraloch (10) optisch verschlossen wird.
  • In 5 ist eine Beleuchtungsvorrichtung dargestellt, bei der im Raum zwischen der Abdeckscheibe (3) und der Filterscheibe (4) ein oberer LED-Ring (35) angeordnet ist, dessen LEDs mit Sammellinsen ausgestattet sind, wobei deren optische Achsen zur optischen Achse der Kamera (11) hin und vorzugsweise auf die Auflagefläche (2) hin ausgerichtet sind.
  • Die LEDs des oberen LED-Ringes (35) sind wie die LEDs des äußeren LED-Ringes (25) in den 2–4 und 6 in Gruppen schaltbar, wobei vorzugsweise vier Gruppen gebildet werden, die jeweils aus nebeneinander angeordneten LEDs eines Quadranten des jeweiligen Ringes gebildet werden. Die Gruppen sind vorzugsweise nacheinander oder paarweise gegenüber liegend einschaltbar, wodurch der Bildkontrast bei wenigstens einer der Beleuchtungssalternativen dann verbessert ist, wenn das Substrat eine anisotrope Oberflächenstruktur aufweist, wie sie beispielsweise durch Bürsten oder Linearschleifen einer Metalloberfläche entsteht.
  • In 6 ist eine Beleuchtungsvorrichtung dargestellt, bei der das Licht der LEDs des äußeren LED-Ringes (25) in einen hohlzylinderförmigen Lichtleiter (34) eingekoppelt und in der der Abdeckscheibe (3) zugewandten Seite des Lichtleiters (34) durch Totalreflexion an einer konischen Ringfläche ausgekoppelt wird. Der Dom (30) ist ebenso als Lichtleiter ausgebildet, der von dem Lichtleiter (34) durch ein lichtdichtes Domgehäuse (5) optisch entkoppelt. Das Material des Domes (30) weist in seinem Inneren verteilte Streustellen auf, die beispielsweise als kleine Gasblasen beim Spritzgießen eingebracht werden können oder die mittels eines fokussierten Laserstrahls im Inneren des Materials erzeugbar sind.
  • In 7 ist der prinzipielle Aufbau einer Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe dargestellt. Auf einer transparenten Trägerplatte (40) sind in wechselnder Folge dielektrische λ/4-dicke Schichten mit hoher Brechzahl (42) und mit niedriger Brechzahl (41) aufgebracht, die eine Abstandsschicht (43) mit einer Schichtdicke von λ/2 beidseitig umschließen. Die Schichtpakete aus den Schichten (41, 42) sind so dimensioniert, daß sie als Interferenzspiegel wirken, die die λ/2-Abstandsschicht (43) umschließen. Ein Schichtpaket aus einer λ/2-Abstandsschicht (43) mit beidseitigen Schichtpaketen aus den Schichten (41, 42) wird auch "cavity" genannt. Durch Hintereinanderanordnen von mehreren cavities für unterschiedliche Lichtwellenlängen λ kann erreicht werden, daß der reflektierte Strahl (45) eines unter einem Einfallswinkel θ (46) einfallenden Strahls (44) von mit über weite Wellenlängenbereiche hinweg eine stark vom Einfallswinkel (46) abhängige Transmission aufweist, wobei die Transmission bei θ = 0° Maximal ist und ab einem Winkel von etwa θ > 60° nahezu verschwindet.
  • Für die Wirksamkeit der Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe (4) ist es von Vorteil, diese möglichst nahe an dem code-tragenden Gegenstand (1) anzuordnen. Licht von der Dunkelfeldbeleuchtung wird durch die Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe (4) am Eindringen in den Innenraum des Doms (30) gehindert; ebenso wie das Licht der Dunkelfeldbeleuchtung, welches von der Oberfläche des Gegenstandes (1) mit großem Einfallswinkel reflektiert wurde. Licht, das an den Bestandteilen des Codes auf dem Gegenstand (1) gestreut wird, tritt dagegen nahezu ungehindert in das Objektiv (12) der Kamera (11) ein.
  • Gleiches gilt für das Licht der diffusen Hellfeldbeleuchtung und dessen am Gegenstand (1) reflektierten Anteils.
  • Um Fremdlicht, das vom Gegenstand (1) selbst ausgeht oder von der Umgebung in Richtung Codeleser abgestrahlt wird, daran zu hindern, in den Innenraum des Doms (30) einzudringen, kann die Abdeckscheibe (3) zusätzlich mit einem Farbfilter versehen werden, beispielsweise mit einem Infrarot-blockierenden Filter, wenn Codes auf einer heißen Oberfläche gelesen werden sollen.
  • Es ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, die Abdeckscheibe (3) lösbar am Gehäuse (60) anzuordnen. Dadurch ist es beispielsweise möglich, in einem Operationssaal Codes auf sterilen Gegenständen (1) zu lesen. In diesem Fall würde die Abdeckscheibe (3) vor einer Operation sterilisiert werden und derart auf das Gehäuse (60) aufgesetzt werden, daß die Sterilität der Oberfläche, die dem Gegenstand (1) zugewandt ist, erhalten bleibt.
  • Verzeichnis der in der Anmeldung genannten Entgegenhaltungen:
  • Verzeichnis der Abbildungen:
  • 1: Beleuchtungsvorrichtung nach dem Stand der Technik
  • 2: Beleuchtungsvorrichtung mit Filterscheibe
  • 3: Teilschnitt-Ansicht der Vorrichtung aus 2
  • 4: Beleuchtungsvorrichtung mit Filterscheibe und Strahlteilerwürfel
  • 5: Beleuchtungsvorrichtung mit Filterscheibe und oberem Ringlicht
  • 6: Beleuchtungsvorrichtung mit Filterscheibe und Lichtleiter
  • 7: Aufbau der Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe
    • 1
    Gegenstand
    2
    Auflagefläche
    3
    Abdeckscheibe
    4
    Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe
    5
    Domgehäuse
    6
    Strahlteilerwürfel
    7
    teildurchlässiger Spiegel
    10
    Kameraloch
    11
    Kamera
    12
    Objektiv
    13
    Öffnungswinkel
    14
    Strahlfänger
    20
    Erste Beleuchtungsplatine
    21
    Zweite Beleuchtungsplatine
    22
    Mattscheibe
    23
    LED-Array
    24
    Innerer LED-Ring
    25
    Äußerer LED-Ring
    30
    Dom
    31
    Innenseite
    32
    Lichtkanal
    33
    Ringfläche
    34
    Lichtleiter
    35
    Oberer LED-Ring
    40
    Trägerplatte
    41
    Schicht mit niedriger Brechzahl
    42
    Schicht mit hoher Brechzahl
    43
    λ/2-Abstandsschicht
    44
    einfallender Strahl
    45
    reflektierter Strahl
    46
    Einfallswinkel
    60
    Gehäuse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005005536 A1 [0004, 0045]
    • - DE 20110289 U1 [0005, 0045]
    • - DE 20212577 U1 [0006, 0045]
    • - DE 3100662 A1 [0007, 0045]
    • - DE 3540288 C2 [0008, 0045]
    • - EP 1112483 B1 [0008, 0045]
    • - EP 498811 B1 [0009, 0045]
    • - EP 634892 B1 [0010, 0045]
    • - EP 685140 B1 [0011, 0045]
    • - EP 150846 B1 [0013, 0045]
    • - US 5051872 A [0014, 0045]
    • - US 5697699 A [0015, 0045]
    • - WO 05041556 A2 [0016, 0045]
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    • - WO 06065619 A1 [0017, 0045]
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Claims (3)

  1. Integrierte Beleuchtungsvorrichtung für einen optischen Codeleser mit einer Vorrichtung für eine diffuse Hellfeldbeleuchtung eines Gegenstandes (1), welche einen diffus streuenden Dom (30) aufweist, der auf der dem Gegenstand (1) abgewandten Seite des Doms von einer Hellfeldlichtquelle beleuchtet wird, wobei der Dom (30) ein Kameraloch (10) enthält, in das mit einem teildurchlässigen Spiegel (7) eine beleuchte Mattscheibe (22) eingespiegelt wird, mit einer Vorrichtung für Dunkelfeldbeleuchtung, die eine ringförmige Dunkelfeldlichtquelle in einer Ebene zwischen dem dem Gegenstand (1) zugewandten Öffnungsrand des Doms (30) und einer Abdeckscheibe (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dom (30) von einem lichtdichten Domgehäuse (5) umgeben und durch dieses von der Dunkelfeldbeleuchtung abgeschottet ist und daß auf dem dem Gegenstand (1) zugewandten Öffnungsrand des Doms (30) eine dichroitisch beschichtete Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe (4) angeordnet ist und lichtdicht in dem Domgehäuse (5) gehalten wird, wobei die Mehrschicht-Interferenzfilterscheibe (4) einen vom Lichteinfallswinkel θ abhängigen Transmissionsgrad aufweist, der für den Wellenlängenbereich der Hellfeld- und der Dunkelfeldbeleuchtung im Bereich von θ ≈ 0° wenigstens 90% (nahezu Durchlässigkeit) und im Bereich von etwa θ > 60° weniger als 20% (nahezu Reflexion) beträgt.
  2. Integrierte Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Dunkelfeldlichtquelle wahlweise als kompletter Ring oder als einzeln ansteuerbare Ringsegmente betreibbar ist.
  3. Integrierte Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (30) zum Zweck einer Autoklaven-Sterilisationsbehandlung leicht lösbar an dem Codelesergehäuse gehalten ist.
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