DE102021104464A1

DE102021104464A1 - Optische anordnung in einem maschinellen bildverarbeitungssystem mit diffuser und direkter beleuchtung für dpm-zeichen

Info

Publication number: DE102021104464A1
Application number: DE102021104464.2A
Authority: DE
Inventors: Igor Vinogradov; Eric Trongone; Qing Tu
Original assignee: Zebra Technologies Corp
Current assignee: Zebra Technologies Corp
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2021-09-02
Also published as: CN113312931A; US11120236B1; US11720763B2; CN113312931B; US20210271836A1; US20210374369A1

Abstract

Angegeben ist eine Vorrichtung zum Erfassen eines Bildes von mindestens einem Objekt, das in einem Bildgebungssichtfeld (FOV) erscheint. Ein Gehäuse hat einen Bildgebungssensor, der operativ mit der Leiterplatte gekoppelt ist, wobei der Bildgebungssensor so konfiguriert ist, dass er ein Bildframe erfasst, das in dem Bildgebungs-FOV erscheint und eine Bildgebungsachse definiert. Eine Beleuchtungsbaugruppe hat eine Vielzahl von Lichtquellen, die operativ mit der Leiterplatte gekoppelt sind, einen Diffusor, der benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist, wobei der Diffusor so konfiguriert ist, dass er ein diffuses Lichtmuster erzeugt, und einen Lichtleiter, der benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist, um ein direktes Beleuchtungsmuster und ein außeraxiales Beleuchtungsmuster zu erzeugen, wobei das direkte Beleuchtungsmuster im Allgemeinen parallel zu der Bildgebungsachse ausgerichtet ist und das außeraxiale Beleuchtungsmuster so konfiguriert ist, dass es die Bildgebungsachse schneidet.

Description

HINTERGRUND
Strichcode- und andere Lesegeräte erfassen im Allgemeinen Bilder innerhalb eines bestimmten Sichtfelds (FOV). Strichcodeleser können für eine Verwendung mit verschiedenen Sichtfeldern und verschiedenen Entfernungen zu einem Zielobjekt vorgesehen sein. Typischerweise erfordern unterschiedliche Entfernungen und Sichtfelder unterschiedliche konstruktive Anforderungen, wie z. B. unterschiedliche Beleuchtungsstärken und -arten. Insbesondere das Lesen von DPM (Direct Part Marking) -Strichcodes erfordert eine diffuse Beleuchtung und in einigen Szenarien eine außeraxiale Beleuchtung, je nach dem Substrat, auf das der DPM-Strichcode aufgedruckt ist. Die Systeme erfordern möglicherweise eine stärkere oder fokussierte Beleuchtung für Objekte in Entfernungen von 12 Zoll oder mehr, verglichen mit typischen Strichcodescanvorrichtungen.
Typische Beleuchtungssysteme zum Scannen von Strichcodes bieten nicht die Vielseitigkeit, die zum effektiven Lesen von DPM-Strichcodes erforderlich ist, die auf eine Vielzahl von Substraten aufgedruckt sind und sich in unterschiedlichen Entfernungen befinden. Die unterschiedlichen Designanforderungen erfordern oft unterschiedliche Gehäuse- und Komponentenpositionen, verschiedene Beleuchtungsquellen sowie zusätzliche Komponenten wie Spiegel, Linsen und Leiterplatten.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an verbesserten Systemen und/oder Zubehör mit verbesserten Funktionalitäten.
BESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform ist eine optische Baugruppe zum Erfassen mindestens eines Bildes eines Objekts vorgesehen, das in einem Bildgebungssichtfeld (FOV) erscheint. Die optische Baugruppe umfasst eine Leiterplatte, einen Bildgebungssensor, der operativ mit der Leiterplatte gekoppelt ist, und eine Beleuchtungsbaugruppe. Der Bildgebungssensor ist so konfiguriert, dass er ein Bild erfasst, das im Bildgebungs-FOV erscheint, und definiert zusätzlich eine Bildgebungsachse. Die Beleuchtungsbaugruppe umfasst eine Vielzahl von Lichtquellen, die operativ mit der Leiterplatte gekoppelt sind, einen Diffusor, der benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist, und einen ersten Lichtleiter, der angrenzend an die Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist. Die Vielzahl von Lichtquellen sind so konfiguriert, dass sie Licht emittieren, um das Objekt zu beleuchten. Der Diffusor ist so konfiguriert, dass er ein diffuses Lichtmuster erzeugt. Der erste Lichtleiter ist so konfiguriert, dass er ein direktes Beleuchtungsmuster und ein außeraxiales Beleuchtungsmuster erzeugt. Das direkte Beleuchtungsmuster ist im Allgemeinen parallel zur Bildgebungsachse ausgerichtet und das außeraxiale Beleuchtungsmuster ist so konfiguriert, dass es die Bildgebungsachse schneidet.
In einer Variante der aktuellen Ausführungsform umfasst der erste Lichtleiter einen Körper mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, der eine Lichtleiterlängsachse definiert, eine Eintrittsfläche, die am ersten Ende des Körpers angeordnet ist, und eine Austrittsfläche, die am zweiten Ende des Körpers angeordnet ist. Die Eintrittsfläche ist so konfiguriert, dass sie benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist und das von diesen emittierte Licht empfängt. Die Austrittsfläche erstreckt sich über eine Breite des ersten Lichtleiters und umfasst einen ersten Austrittsflächenabschnitt und einen zweiten Austrittsflächenabschnitt. Der erste Austrittsflächenabschnitt ist im Allgemeinen senkrecht zur Bildgebungsachse ausgerichtet und der zweite Austrittsflächenabschnitt ist in einem Winkel von mehr als etwa 85° relativ zur Bildgebungsachse ausgerichtet. Die Lichtleiterlängsachse des Körpers des ersten Lichtleiters ist so konfiguriert, dass sie parallel zur Bildgebungsachse verläuft, und wobei die Austrittsfläche so konfiguriert ist, dass sie das emittierte Licht auf das Objekt richtet.
In einigen Ansätzen hat die Eintrittsfläche eine positive optische Leistung. In diesen und anderen Beispielen hat die Austrittsfläche eine negative optische Leistung. Die Eintrittsfläche kann eine Vielzahl von Sammellinsen enthalten. Des Weiteren umfasst die Austrittsfläche in einigen Varianten einen ersten Austrittsflächenabschnitt mit einer konkaven Oberfläche und einen zweiten Austrittsflächenabschnitt mit einer konvexen Oberfläche, der benachbart zu dem ersten Austrittsflächenabschnitt positioniert ist. Der zweite Austrittsflächenabschnitt kann einen Keil definieren.
In Ausführungsformen umfasst der Diffusor einen Streukörper und einen Flanschabschnitt, der den Streukörper umgibt. Der Streukörper kann einen zentralen Bereich aufweisen, der eine Öffnung definiert, die so dimensioniert ist, dass sie mindestens gleich dem Bildgebungs-FOV ist, und der zentrale Bereich erstreckt sich von einer ersten Höhe zu einer zweiten Höhe, um eine gekrümmte Wand zu definieren, die mit dem Bildgebungs-FOV korrespondiert. Der Flanschabschnitt kann eine Öffnung enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie einen Abschnitt des ersten Lichtleiters aufnimmt. In einigen Ausführungsformen umfasst der erste Lichtleiter außerdem ein Befestigungselement, das so konfiguriert ist, dass es den ersten Lichtleiter mit dem Diffusor operativ koppelt.
In einigen Beispielen umfasst das Bildgebungs-FOV eine Bildgebungs-FOV-Breite und eine Bildgebungs-FOV-Höhe. Die Breite des ersten Lichtleiters ist so konfiguriert, dass sie parallel zur Breite des Bildgebungs-FOV entlang des Flanschabschnitts des Diffusors positioniert ist. In diesen und anderen Beispielen kann die Baugruppe außerdem einen zweiten Lichtleiter umfassen, der auf dem Flanschabschnitt des Diffusors gegenüber dem ersten Lichtleiter positioniert ist.
In einigen Ansätzen kann die Baugruppe acht optische Quellen enthalten, um dem Diffusor optische Energie zuzuführen, um eine diffuse Beleuchtung des Objekts zu erzeugen, und mindestens zwei optische Quellen, die so konfiguriert sind, dass sie dem Lichtleiter optische Energie zuführen, um eine direkte und indirekte Beleuchtung des Objekts zu erzeugen.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Lichtleiter zur Verwendung mit einem Strichcodeleser bereitgestellt, der eine Beleuchtungsbaugruppe aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens ein Objekt beleuchtet, das von einer Bildgebungsbaugruppe erfasst werden soll. Der Lichtleiter umfasst einen Körper, der ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und eine Lichtleiterlängsachse definiert, eine Eintrittsfläche, die am ersten Ende des Körpers angeordnet ist, und eine Austrittsfläche, die am zweiten Ende des Körpers angeordnet ist. Die Eintrittsfläche ist benachbart zu einer Beleuchtungsquelle der Bildgebungsbaugruppe angeordnet und empfängt von dieser emittiertes Licht. Die Austrittsfläche umfasst einen ersten Austrittsflächenabschnitt und einen zweiten Austrittsflächenabschnitt. Der erste Austrittsflächenabschnitt ist im Allgemeinen senkrecht zur Lichtleiterlängsachse ausgerichtet und der zweite Austrittsflächenabschnitt ist in einem Winkel von mehr als etwa 85° relativ zur Längsachse des Lichtleiters ausgerichtet. Die Austrittsfläche ist so konfiguriert, dass sie das emittierte Licht auf das Objekt richtet. Der Körper ist so konfiguriert, dass er ein direktes Beleuchtungsmuster und ein außeraxiales Beleuchtungsmuster an der Austrittsfläche erzeugt, wobei das direkte Beleuchtungsmuster die Austrittsfläche an dem ersten Austrittsflächenabschnitt verlässt und das außeraxiale Beleuchtungsmuster die Austrittsfläche an dem zweiten Austrittsflächenabschnitt verlässt.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine entfernbare Lichtlenkungsbaugruppe zur Verwendung mit einer Beleuchtungsbaugruppe zum Beleuchten mindestens eines Objekts, das von einer Bildgebungsbaugruppe erfasst werden soll, bereitgestellt. Die entfernbare Lichtlenkungsbaugruppe umfasst einen ersten Lichtleiter, der benachbart zu einer Beleuchtungsbaugruppe positionierbar ist, um von dieser emittiertes Licht zu empfangen, und einen Diffusor, der operativ mit dem ersten Lichtleiter gekoppelt ist und benachbart zu der Beleuchtungsbaugruppe positionierbar ist. Der erste Lichtleiter umfasst einen Körper, der ein erstes Ende und ein zweites Ende hat und eine Lichtleiterlängsachse definiert. Der erste Lichtleiter erzeugt ein direktes Beleuchtungsmuster, das im Allgemeinen parallel zur Lichtleiterlängsachse ausgerichtet ist, und ein außeraxiales Beleuchtungsmuster, das in einem Winkel von mehr als etwa 5° relativ zur Lichtleiterlängsachse ausgerichtet ist. Der Diffusor erzeugt ein diffuses Lichtmuster.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Lichtleiter zur Verwendung in einem Strichcodeleser bereitgestellt, der eine Beleuchtungsbaugruppe aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens ein Objekt beleuchtet, das von einer Bildgebungsbaugruppe erfasst werden soll. Der Lichtleiter umfasst ein erstes Ende mit einer Vielzahl von konvexen Eintrittsflächen, ein zweites Ende mit einer Austrittsfläche und einem Flansch, der sich um die Austrittsfläche herum erstreckt, und einen zentralen Abschnitt, der sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt und eine Lichtleiterlängsachse definiert. Die Austrittsfläche erstreckt sich über eine Breite des zweiten Endes und definiert einen Muldenabschnitt und einen Keilabschnitt. Die Austrittsfläche ist so konturiert, dass ein erster Teil des von der Vielzahl von konvexen Eintrittsflächen empfangenen Lichts an der Austrittsfläche in einer Richtung allgemein parallel zur Längslichtleiterachse austritt und ein zweiter Teil des von der Vielzahl von konvexen Eintrittsflächen empfangenen Lichts an der Austrittsfläche in einer Richtung größer als etwa 5° relativ zur Längslichtleiterachse austritt.
Figurenliste
Die beigefügten Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente in den einzelnen Ansichten bezeichnen, sind zusammen mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in die Offenbarung inkorporiert und bilden einen Bestandteil der Offenbarung und dienen dazu, hierin beschriebene Ausführungsformen von Konzepten, die die beanspruchte Erfindung umfassen, weiter zu veranschaulichen und verschiedene Prinzipien und Vorteile dieser Ausführungsformen zu erklären.

1 zeigt ein Blockdiagramm einer bildgebungsbasierten Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung.
2A ist eine seitliche perspektivische Querschnittsansicht einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung.
2B ist eine seitliche Querschnittsansicht der Bildverarbeitungsvorrichtung von 2A gemäß dieser Offenbarung.
2C ist eine Draufsicht auf die Bildverarbeitungsvorrichtung von 2A gemäß dieser Offenbarung.
3A ist eine perspektivische Ausschnittansicht einer Ausführungsform eines Diffusors für eine bildgebungsbasierte Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung.
3B ist eine perspektivische Ausschnittansicht einer Ausführungsform eines Diffusors für eine bildgebungsbasierte Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung.
4A ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Lichtleiters zur Verwendung in einem Beleuchtungssystem in einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung.
4B ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Lichtleiters zur Verwendung in einem Beleuchtungssystem in einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung.
4C zeigt ein mechanisches Modell einer Ausführungsform eines Lichtleiters gemäß dieser Offenbarung.
5A ist eine Draufsicht auf ein Strahlenspurdiagramm von Lichtstrahlen, die sich durch einen Lichtleiter ausbreiten, gemäß dieser Offenbarung.
5B ist eine Seitenansicht eines Strahlenspurdiagramms von Lichtstrahlen, die sich durch einen Lichtleiter ausbreiten, gemäß dieser Offenbarung.
6 ist eine Darstellung einer Ausführungsform eines Lichtleiters mit zusätzlichen Merkmalen zur Implementierung einer Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung.
7A ist eine perspektivische Ansicht eines Lichtleiters, der zur Implementierung in einer Bildverarbeitungsvorrichtung physisch mit einem Rahmen gekoppelt ist, gemäß dieser Offenbarung.
7B ist eine perspektivische Ansicht eines Lichtleiters, der zur Implementierung in einer Bildverarbeitungsvorrichtung physisch mit einem Rahmen gekoppelt ist, gemäß dieser Offenbarung.
7C ist eine perspektivische Ansicht eines Lichtleiters, der zur Implementierung in einer Bildverarbeitungsvorrichtung physisch mit einem Rahmen gekoppelt ist, gemäß dieser Offenbarung.
8 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer Beleuchtungsleiterplatte zur Verwendung in einem Beleuchtungssystem für eine Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß dieser Offenbarung.

Fachleute werden erkennen, dass Elemente in den Figuren der Einfachheit und Klarheit halber dargestellt sind und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Zum Beispiel können die Dimensionen einiger der Elemente in den Figuren relativ zu anderen Elementen übertrieben sein, um das Verständnis von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verbessern.
Die Vorrichtungs- und Verfahrenskomponenten wurden, wo es angemessen ist, durch herkömmliche Symbole in den Zeichnungen dargestellt, die nur jene spezifischen Details zeigen, die zum Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung relevant sind, um somit die Offenbarung nicht mit Einzelheiten zu verdecken, die für die Fachleute auf dem Gebiet, die auf die vorliegende Beschreibung zurückgreifen, ohne weiteres ersichtlich sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Tragbare optische Hochleistungs-Bildgebungssysteme für die Bildverarbeitung verwenden kleine Bildgebungssensoren, um kleine Formfaktoren zu erhalten. Ein typischer Bildverarbeitungssensor für die Bildverarbeitung hat beispielsweise eine rechteckige Sensorfläche von etwa 6 x 6 Millimetern mit Sensorpixeln von etwa 3 Mikrometern Größe. Einige leistungsstarke, kompakte Bildverarbeitungssysteme erfordern zusätzlich zu den Bildsensoren mit kleinem Formfaktor auch Weitwinkel-Sichtfelder (FOVs) (z. B. größer als 40 Grad). Unterschiedliche Sichtfelder und Entfernungen von Zielobjekten für die Bildgebung erfordern unterschiedliche Beleuchtungsstärken und -arten. Bildverarbeitungssysteme für die Bildgebung von DPM (Direct Part Marking) -Strichcodes erfordern eine diffuse Beleuchtung und in einigen Szenarien eine außeraxiale Beleuchtung, abhängig von dem Substrat, auf das der DPM-Strichcode aufgedruckt ist. Die Systeme können eine stärkere oder fokussierte Beleuchtung für Objekte in Entfernungen von 12 Zoll oder mehr erfordern, verglichen mit typischen Strichcodescannern. Die aktuelle Offenbarung beschreibt ein Bildverarbeitungssystem, das ein Beleuchtungssystem verwendet, das einen Diffusor und einen Lichtleiter umfasst, die drei Arten von Beleuchtung bereitstellen: (i) diffuse Beleuchtung, (ii) direkte Beleuchtung und (iii) indirekte Beleuchtung, auf ein Zielobjekt. Das beschriebene Bildverarbeitungssystem ermöglicht robuste Messungen von mehreren Strichcodetypen und DPM-Strichcodes in verschiedenen Entfernungen.
In einer Implementierung stellt die vorliegende Anmeldung eine Baugruppe zum Erfassen mindestens eines Bildes eines Objekts bereit, das in einem Bildgebungssichtfeld (FOV) erscheint. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst die Baugruppe eine Leiterplatte und einen Bildgebungssensor, der operativ mit der Leiterplatte gekoppelt ist, wobei der Bildgebungssensor so konfiguriert ist, dass er ein Bild einfängt, das in dem Bildgebungs-FOV erscheint und eine Bildgebungsachse definiert. Die Baugruppe umfasst ferner eine Beleuchtungsbaugruppe mit einer Vielzahl von Lichtquellen, die operativ mit der Leiterplatte gekoppelt sind, wobei die Vielzahl von Lichtquellen so konfiguriert ist, dass sie Licht emittieren, um das Objekt zu beleuchten. Die Beleuchtungsbaugruppe umfasst ferner einen Diffusor, der benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist, wobei der Diffusor so konfiguriert ist, dass er ein diffuses Lichtmuster erzeugt; und einen ersten Lichtleiter, der benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist, um ein direktes Beleuchtungsmuster und ein außeraxiales Beleuchtungsmuster zu erzeugen, wobei das direkte Beleuchtungsmuster allgemein parallel zur Bildgebungsachse ausgerichtet ist und das außeraxiale Beleuchtungsmuster so konfiguriert ist, dass es die Bildgebungsachse schneidet. Der Diffusor und der erste Lichtleiter können zusammenwirken, um eine entfernbare Lichtlenkungsbaugruppe zu bilden.
In Ausführungsformen umfasst der erste Lichtleiter einen Körper, der ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und eine Lichtleiterlängsachse definiert. Der erste Lichtleiter umfasst ferner eine Eintrittsfläche, die am ersten Ende des Körpers positioniert ist, wobei die Eintrittsfläche so konfiguriert ist, dass sie benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist und das von diesen emittierte Licht empfängt. Der erste Lichtleiter hat auch eine Austrittsfläche, die am zweiten Ende des Körpers positioniert ist und sich über eine Breite des ersten Lichtleiters erstreckt, wobei die Austrittsfläche einen ersten Austrittsflächenabschnitt und einen zweiten Austrittsflächenabschnitt aufweist, wobei der erste Austrittsflächenabschnitt im Allgemeinen senkrecht zur Bildgebungsachse ausgerichtet ist und der zweite Austrittsflächenabschnitt in einem Winkel von mehr als ungefähr 85° relativ zur Bildgebungsachse ausgerichtet ist. Die Lichtleiterlängsachse des Körpers des ersten Lichtleiters ist so konfiguriert, dass sie parallel zur Bildgebungsachse verläuft, und die Austrittsfläche ist so konfiguriert, dass sie das emittierte Licht auf das Objekt richtet.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer bildgebungsbasierten Bildverarbeitungsvorrichtung 100. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 kann ein Strichcodelesegerät für die direkte Teilekennzeichnung (DPM - Direct Part Marking) sein, und dementsprechend können diese Begriffe hier austauschbar verwendet werden. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Gehäuse 102, eine Beleuchtungsbaugruppe 106, eine Bildgebungsbaugruppe 110, die innerhalb des Gehäuses 102 angeordnet ist, und eine Sensorbaugruppe 114. Die Beleuchtungsbaugruppe 106 umfasst Lichtquellen, Wellenleiter und Diffusoren, die so konfiguriert sind, dass sie eine direkte und indirekte Beleuchtung eines Zielobjekts bereitstellen. Die Bildgebungsbaugruppe 110 umfasst Optiken wie Linsen, Aperturen und andere Optiken zur Bildgebung eines Bildes des Zielobjekts auf einen Bildgebungssensor. Die Sensorbaugruppe 114 umfasst einen Bildgebungssensor (z. B. eine Fotodiodenanordnung, eine CCD-Kamera usw.) und eine Schaltung zum Empfangen eines Bildes des Zielobjekts und zur Erzeugung eines elektrischen Signals, das für das Zielobjekt indikativ ist. In Ausführungsformen kann die Beleuchtungsbaugruppe 106 nicht innerhalb des Gehäuses 102 untergebracht sein, und die Beleuchtungsbaugruppe 106 kann von der Bildgebungsbaugruppe 106 und der Sensorbaugruppe 114 entfernbar oder abnehmbar sein.
Es wird nun gleichzeitig Bezug genommen auf die 1 und die 2A - 2C. 2A ist eine seitliche perspektivische Querschnittsansicht der Bildverarbeitungsvorrichtung 100 von 1, 2B ist eine seitliche Querschnittsansicht der Bildverarbeitungsvorrichtung 100 von 1, und 2C ist eine Draufsicht auf die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 von 1. Die Beleuchtungsbaugruppe 106 der Bildverarbeitungsvorrichtung 100 umfasst einen Diffusor 120, einen oder mehrere Lichtleiter 123, eine Vielzahl optischer Quellen 126 und eine Beleuchtungsleiterplatte 128 zum Erfassen eines Bildes eines Zielobjekts 136 innerhalb eines Sichtfeldes 139 der Bildverarbeitungsvorrichtung 100. Ein Teil der Vielzahl von optischen Quellen 126 ist so konfiguriert, dass er optische Energie an die Lichtleiter 123 liefert, während ein anderer Teil der Vielzahl von optischen Lichtquellen so konfiguriert ist, dass er optische Energie an den Diffusor 120 liefert. In Ausführungsformen können die optischen Quellen 126 eine oder mehrere von einer Leuchtdiode, einer organischen Leuchtdiode, einer Laserdiode, einer Schwarzkörperstrahlungsquelle, einer Ultraviolettstrahlungsquelle, einer Infrarotstrahlungsquelle oder einer anderen Beleuchtungsquelle umfassen. In Ausführungsformen wird der Großteil der optischen Energie, die den Lichtleitern 123 und dem Diffusor 120 zugeführt wird, so bereitgestellt, dass sich der Großteil der optischen Energie durch die Lichtleiter 123 und den Diffusor 120 ausbreitet, wie hierin weiter beschrieben. Der Diffusor 120 ist so konfiguriert, dass er eine diffuse Beleuchtung bereitstellt (dargestellt durch Pfeile mit der Referenznummer 130), um das Zielobjekt 136 innerhalb des Sichtfeldes 139 der Bildverarbeitungsvorrichtung 100 zu beleuchten. Die Lichtleiter 123 sind optische Wellenleiter, die so konfiguriert sind, dass sie eine direkte Beleuchtung 132 und eine außeraxiale Beleuchtung 133 für das Zielobjekt 136 bereitstellen. Die Beleuchtungsleiterplatte 128 steht in elektrischer Verbindung mit den optischen Quellen 126, um die Emission von optischer Energie von den optischen Quellen zu steuern, um das Zielobjekt 136 zu beleuchten. In Ausführungsformen kann beispielsweise eine Steuerung über Busse oder elektrische Leitungen der Beleuchtungsleiterplatte 128 in elektrischer Kommunikation mit den optischen Quellen 126 stehen, um die optischen Quellen 126 zu steuern. In Ausführungsformen kann die Steuerung eine externe Steuerung sein, die in elektrischer Verbindung mit der Beleuchtungsleiterplatte 128 steht, um die optischen Quellen 126 zu steuern, oder die Steuerung kann direkt auf der Beleuchtungsleiterplatte 128 befestigt sein, z. B. neben den optischen Quellen 128 oder auf einer Unterseite oder Seite gegenüber den optischen Quellen 126 der Beleuchtungsleiterplatte 128.
Die Bildgebungsbaugruppe 110 enthält optische Elemente zur Bildgebung des Zielobjekts 136 auf einen Bildsensor 145 der Sensorbaugruppe 114. In Ausführungsformen enthält die Bildgebungsbaugruppe eine oder mehrere asphärische Linsen, Glaslinsen, Linsen mit variablem Fokus, Raumfilter, optische Filter, Aperturen, Bandpassfilter, Hochpassfilter, Tiefpassfilter, Kerbfilter, chromatische Filter, Neutraldichtefilter oder eine andere Art von Linse oder optischem Element. In Ausführungsformen kann die Bildgebungsbaugruppe so konfiguriert sein, dass sie chromatische Dispersion, optische Feldkrümmung, Koma, chromatische Aberrationen und/oder andere optische Feldverzerrungen korrigiert oder abschwächt. In allen Ausführungsformen ist die Bildgebungsbaugruppe 110 so konfiguriert, dass das Bild des Zielobjekts 136 auf dem Bildgebungssensor 145 korrekt abgebildet werden kann. Es können auch andere Konfigurationen und/oder Komponenten verwendet werden.
Die Sensorbaugruppe 114 umfasst einen Bildgebungssensor 145 und eine Sensorleiterplatte 147. Der Bildgebungssensor 145 ist so konfiguriert, dass er ein Bild des Zielobjekts 136 empfängt und ein elektrisches Signal erzeugt, das für das Bild des Zielobjekts 136 indikativ ist. Die Sensorleiterplatte 147 ist kommunikativ mit dem Bildgebungssensor 145 gekoppelt, um den Bildgebungssensor 145 zu steuern, um ein Bild des Zielobjekts 136 zu erhalten. Die Sensorleiterplatte 147 kann zusätzliche Komponenten enthalten, wie z. B. eine Steuerung, die steuert, wann der Bildgebungssensor 145 aktiviert werden soll, um das Bild (d. h. ein Bildframe) des Zielobjekts 136 zu erfassen. Zusätzlich kann die Sensorleiterplatte 147 einen oder mehrere Speicher zum Speichern des elektrischen Signals, das für das erfasste Bild indikativ ist, oder zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen zum Steuern des Bildgebungssensors 145 enthalten. Zusätzlich kann die Sensorleiterplatte Eingangs- /Ausgangsanschlüsse haben oder anderweitig mit der Beleuchtungsleiterplatte 128 in Verbindung stehen, um die mehreren optischen Quellen 126 zu steuern. Durch die Steuerung sowohl der optischen Quellen 126 als auch des Bildgebungssensors 145 kann die Vielzahl der optischen Quellen 126 oder eine Untergruppe der Vielzahl der optischen Quellen 126 nur aktiviert werden, wenn der Bildgebungssensor 145 aktiv ist, was Energie sparen und einen geringeren Leistungsbedarf für den Betrieb der Vorrichtung 100 ermöglichen kann. Die Sensorleiterplatte kann ein Kommunikationsmodul oder Eingangs-/Ausgangsvorrichtungen und Anschlüssen für die Kommunikation mit externen Systemen, Vorrichtungen und Netzwerken enthalten.
Der Bildgebungssensor 145 kann eine Vielzahl von lichtempfindlichen Elementen aufweisen, die eine im Wesentlichen flache Oberfläche bilden, und kann relativ zum Gehäuse 102 mit einer beliebigen Anzahl von Komponenten und/oder Ansätzen fest montiert sein. Der Bildsensor 112 hat ferner eine definierte zentrale Bildgebungsachse A, die senkrecht zu der im Wesentlichen flachen Oberfläche auf einer Erfassungsfläche des Bildgebungssensors 112 verläuft, wobei die Erfassungsfläche ungefähr in der Bildgebungsebene der Bildgebungsbaugruppe 110 liegt. In einigen Ausführungsformen ist die Bildgebungsachse koaxial mit einer zentralen Achse der Bildgebungsbaugruppe 110. Die Bildgebungsbaugruppe 110 kann auch relativ zum Gehäuse 102 mit einer beliebigen Anzahl von Komponenten und/oder Ansätzen fest montiert sein. In der dargestellten Ausführungsform ist die Bildgebungsbaugruppe 110 zwischen der Beleuchtungsbaugruppe 106 und dem Bildsensor 112 angeordnet. Die Bildgebungsbaugruppe 110 kann eine oder mehrere Aperturen enthalten, um Licht von Objekten außerhalb des Sichtfeldes zu blockieren, was Bildgebungsprobleme aufgrund von Streulicht von anderen Objekten als dem Zielobjekt reduziert. Zusätzlich kann die Beleuchtungsleiterplatte 128 eine Apertur enthalten, um Licht, das von den optischen Quellen 126 in die Bildgebungsbaugruppe 110 und/oder den Bildgebungssensor 145 eintritt, zu reduzieren. Wie hier beschrieben, kann direkte Beleuchtung als optische Energie oder Beleuchtung betrachtet werden, die sich im Wesentlichen parallel zur Bildgebungsachse ausbreitet, und indirekte Beleuchtung oder außeraxiale Beleuchtung kann als jede optische Energie betrachtet werden, die sich in einer Richtung ausbreitet, die die Bildgebungsachse schneidet.
Die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 verfügt über ein Bildgebungssichtfeld (FOV) zur Erfassung von Bildframes des Zielobjekts 136. Das FOV hat eine FOV-Breite FOVw und eine FOV-Höhe FOVh, wie in 2C dargestellt, die durch die Größe des Sensors, die Optik der Beleuchtungsbaugruppe 106 und alle Aperturen entlang der Bildgebungsachse A definiert sind.
In Ausführungsformen kann die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 zusätzliche Elemente enthalten oder so angepasst sein, dass sie in eine Docking-Station mit zusätzlichen Elementen eingesetzt werden kann, wie z. B. eine Wechselstromquelle, um die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 mit Strom zu versorgen, oder eine andere Rechenvorrichtung, ein externes Netzwerk oder ein Kommunikationsmodul, um zwischen der Bildverarbeitungsvorrichtung 100 und externen Vorrichtungen und Systemen zu kommunizieren. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 kann außerdem eine eingebaute Stromversorgung, wie z. B. eine Batterie, enthalten, die so konfiguriert ist, dass sie die Beleuchtungsleiterplatte 128 und die Sensorleiterplatte 147 mit Strom versorgt. Zusätzlich kann die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 einen Speicher und eine Steuerung enthalten, die den Betrieb des Bildgebungssystems 110 (z. B. die optischen Quellen 126 und den Bildgebungssensor 145) steuert. In Ausführungsformen kann die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 einen Auslöser (in der Darstellung nicht dargestellt) enthalten, der dazu dient, die Vorrichtung zur Erfassung eines Bildes zu aktivieren. Die Bildverarbeitungsvorrichtung 100 kann eine beliebige Anzahl zusätzlicher Komponenten enthalten, wie z. B. Dekodiersysteme, Prozessoren und/oder Schaltungen, die mit der Beleuchtungsleiterplatte 128, der Sensorleiterplatte 147 und/oder anderen Schaltungen und Leiterplatten verbunden sind, um den Betrieb der Vorrichtung 100 zu unterstützen.
3A und 3B sind perspektivische Schnittansichten einer Ausführungsform einer entfernbaren Lichtlenkungsbaugruppe 150, die den Diffusor 120 und den Lichtleiter 123 der 2A - 2C enthält. Der Diffusor 120 kann einen Streukörper 152 und einen Flanschabschnitt 165 umfassen. Im dargestellten Beispiel umfasst der Streukörper 152 vier gekrümmte Flächen 154a, 154b, 154c (die vierte Fläche ist nicht dargestellt, soll aber bei Diskussionen über die Oberflächen des Diffusors mit einbezogen werden), die in physischem Kontakt stehen und zusammenwirken, um einen zentralen Bereich 153 zu bilden. Die gekrümmten Flächen 154a - 154c erstrecken sich von einer ersten Höhe 156 (3B) zu einer zweiten Höhe 158 (3B), um eine breitere Apertur auf der zweiten Höhe 158 und eine schmalere Apertur 160 auf der ersten Höhe 156 zu bilden. Anders ausgedrückt, die breite Apertur ist an einer Stelle entfernt oder distal vom Bildgebungssensor 145 positioniert und die schmale Apertur 160 ist im Vergleich zur breiten Apertur an einer Stelle nahe oder distal zum Bildgebungssensor 145 positioniert. Die schmale Apertur 160 kann dazu beitragen, die Menge an Streulicht zu reduzieren, die vom Bildgebungssensor 145 empfangen wird. Außerdem kann die schmale Apertur das Bildgebungs-FOV des Bildgebungssensors und des Bildverarbeitungssystems definieren. Die Krümmung der Flächen 154a -154c des Diffusors 120 sorgt für eine im Wesentlichen gleichmäßige Lichtverteilung zur Beleuchtung des Zielobjekts 136. In Ausführungsformen ist die Krümmung der Flächen im Allgemeinen zylindrisch mit einem Krümmungsradius von etwa 22,5 Millimetern.
Der Diffusor 120 kann aus einem Kunststoffmaterial, einem Glasmaterial, einem Kunststoff-Polycarbonat, einem Acrylmaterial oder einem anderweitig transparenten Material hergestellt sein, damit sich das Licht von einer Untergruppe der Vielzahl von optischen Quellen 126 durch ihn hindurch ausbreiten kann. In Ausführungsformen ist der Diffusor 120 aus einem halbtransparenten diffusiven weißen Kunststoffmaterial aufgebaut und die Lichtquellen 126 sind Leuchtdioden (LEDs). In Ausführungsformen sind die Lichtquellen 126 etwa 23 Millimeter vom nächstgelegenen Segment der Oberfläche des Diffusors 120 entfernt. Wenn die Lichtquellen 126 so konfiguriert sind, dass sie im Wesentlichen im gleichen Abstand von der gesamten Oberfläche der nächstgelegenen Oberfläche des Diffusors 120 positioniert sind, ergibt sich eine gleichmäßigere Beleuchtungsstärke der Diffusoroberfläche, die außerdem eine gleichmäßigere Leuchtkraft der Oberfläche selbst zur Beleuchtung des Zielobjekts 136 erzeugt. In Ausführungsformen kann der Diffusor 120 aufgeraute Oberflächen zur Dispersion oder Streuung des Lichts aufweisen, z. B. können auf den Oberflächen des Diffusors 120 Mikrolinsen zur Streuung des Lichts vorhanden sein. Zusätzlich kann der Diffusor 120 diffusive Elemente innerhalb der Oberflächen des Diffusors 120 enthalten, wie z. B. Mikroperlen, kleine Lufttaschen oder eine andere Aberration, die so konfiguriert ist, dass sie optische Energie, die sich durch den Diffusor 120 ausbreitet, zerstreut und streut. In jeder Ausführungsform ist der Diffusor 120 so konfiguriert, dass er Licht von einer Untergruppe der Vielzahl von optischen Quellen 126 empfängt, das empfangene Licht streut und eine diffuse Beleuchtung des Zielobjekts 136 bereitstellt. Zusätzlich ist der Diffusor 120 in Ausführungsformen so konfiguriert, dass sich das vom Zielobjekt 136 reflektierte Licht durch die breite und schmale Apertur des Diffusors 120 und in die Bildgebungsbaugruppe 110 ausbreitet, um vom Bildgebungssensor 145 empfangen zu werden. Die Anordnung des Diffusors 120 relativ zur Positionierung der Vielzahl von optischen Quellen 126 trägt dazu bei, eine im Wesentlichen gleichmäßige Beleuchtung des Zielobjekts 136 zu erzeugen und die Bildung von optischen „Hot Spots“ zu minimieren.
Der Flanschabschnitt 165 des Diffusors 120 ist ein im Wesentlichen flacher oder leicht gekrümmter Abschnitt mit einer Öffnung 167, die so konfiguriert ist, dass sie einen Abschnitt des Lichtleiters 123 durch sie hindurch aufnehmen kann. Der Flanschabschnitt 165 kann einen oder mehrere Lichtleiter 123 in einer Position halten, die so konfiguriert ist, dass die Lichtleiter 123 Licht von optischen Quellen empfangen. In Ausführungsformen kann die Öffnung 167 so konfiguriert sein, dass die Breite eines in der Öffnung positionierten Lichtleiters 123 parallel zur FOV-Breite FOVw ist, wie in 2C dargestellt. In Ausführungsformen kann der Flanschabschnitt 165 eine beliebige Anzahl von Öffnungen aufweisen, wie z. B. eine Öffnung 167, zwei Öffnungen 167 oder drei oder mehr Öffnungen 167, von denen jede so konfiguriert ist, dass sie einen Abschnitt eines oder mehrerer Lichtleiter 123 aufnehmen kann. Wie in 2C und in der gesamten Beschreibung dargestellt, kann ein zweiter Lichtleiter 123 in einem Flanschabschnitt 165b gegenüber dem ersten Lichtleiter 123 in einem gegenüberliegenden Flanschabschnitt 165 a im Diffusor 120 positioniert sein.
4A und 4B sind perspektivische Ansichten einer Ausführungsform des Lichtleiters 123. Der Lichtleiter 123 hat erste und zweite Eintrittsflächen 202 an einem ersten Ende 123a des Lichtleiters 123, einen Leitungsbereich 204 und eine Austrittsfläche 207 an einem zweiten Ende 123b des Lichtleiters 123. Der Leitungsbereich 204 kann auch als der Körper des Lichtleiters 123 bezeichnet werden, der sich zwischen der ersten und zweiten Oberfläche 202 bzw. 207 am ersten und zweiten Ende des Lichtleiters 123 erstreckt. Zusätzlich hat der Lichtleiter 123 eine Lichtleiterlängsachse B, die sich entlang der Länge des Körpers 204 vom ersten Ende 123a des Lichtleiters 123 zum zweiten Ende 123b desselben erstreckt. Zusätzlich hat der Lichtleiter 123 eine Lichtleiterbreite 208. Licht von optischen Quellen, wie z. B. den optischen Quellen 126 der 2A - 2C, tritt durch die Eintrittsflächen 202 in den Lichtleiter 123 ein. Im dargestellten Beispiel haben die erste und die zweite Eintrittsfläche 202 eine positive optische Leistung und eine Freiformerscheinung. In Ausführungsformen können die erste und die zweite Eintrittsfläche 202 jeweils die Form einer Fläche mit einer positiven Krümmung oder einer Linse mit im Wesentlichen positiver optischer Leistung haben.
Die Austrittsfläche 207 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form und umfasst zwei Oberflächenabschnitte (auf die weiter unten näher eingegangen wird), wobei einer der Oberflächenabschnitte eine asphärische Form mit einer negativen optischen Leistung aufweist und der andere Oberflächenabschnitt im Wesentlichen flach ist. In Ausführungsformen hat die Austrittsfläche 207 insgesamt eine negative optische Leistung. Im dargestellten Beispiel ist der Krümmungsscheitelpunkt der Austrittsfläche 207 von der Zentralachse des Leitungsbereichs 204 versetzt. In Ausführungsformen ist der Krümmungsscheitelpunkt der Austrittsfläche 207 um 2,4 mm vom Zentrum des Lichtleiters 200 versetzt. Die Austrittsfläche 207 kann außerdem einen Keil enthalten, um einen Teil des Lichts in Richtung der Bildgebungsachse des Bildgebungssensors 145 umzulenken, was die außeraxiale indirekte Beleuchtung 212 bereitstellt. In Ausführungsformen können die Austrittsfläche 207, die Eintrittsflächen 202 und/oder die Seitenflächen des Leitungsbereichs 204 strukturiert sein oder Diffusorelemente aufweisen, um die Streuung des Lichts in bevorzugte Richtungen (d. h. in Richtung der Bildgebungsachse des Bildgebungssensors 145) zu unterstützen. Der Leitungsbereich 204 kann aus einem beliebigen Kunststoff, Glas, Acryl oder einem anderen Material hergestellt sein, das in der Lage ist, mehr als etwa 50 % des in die Eintrittsflächen 202 eintretenden Lichts zur Austrittsfläche 207 durchzulassen oder zu übertragen. In Ausführungsformen ist der Lichtleiter 123 so konfiguriert, dass er mindestens etwa 95 % des an den Eintrittsflächen 202 empfangenen Lichts durch die Austrittsfläche 207 durchlässt. Als solches ist der Leitungsbereich 204 ein optischer Wellenleiter. Der Leitungsbereich 204 ist im Wesentlichen rechteckig mit sich verjüngenden Seiten, und der Leitungsbereich 204 leitet das Licht durch interne Totalreflexion.
Der Leitungsbereich 204 kann ein im Wesentlichen lichtdurchlässiges Material sein, das in Ausführungsformen Glas, Kunststoff, ein Acrylmaterial oder ein anderes Material mit einem Brechungsindex und einer Geometrie umfassen kann, die so konfiguriert sind, dass Licht von den Eintrittsflächen 202 zur Austrittsfläche 207 geleitet wird. Das aus der Austrittsfläche 207 austretende Licht wird in zwei Richtungen und/oder Mustern emittiert: Ein direktes Beleuchtungsmuster 210 wird im Wesentlichen nach vorne aus dem Lichtleiter 123 entlang der Längsachse des Leitungsbereichs 204 emittiert, und ein indirektes Beleuchtungsmuster 212 wird in einem Außeraxial-Winkel in Richtung der Bildgebungsachse des Bildgebungssensors 145 emittiert, um eine außeraxiale Beleuchtung bereitzustellen. Die direkte Beleuchtung 210 kann nützlich sein, um ein Zielobjekt zu beleuchten, das sich in einer Entfernung von mehr als etwa 5 oder 6 Zoll vom Bildgebungssensor 145 befindet, und kann die Bildgebung eines Objekts in einer Entfernung von mehr als 12 Zoll ermöglichen, während die indirekte Beleuchtung 212 nützlich sein kann, um Zielobjekte in einer Entfernung von 6 Zoll oder weniger vom Bildsensor 145 zu beleuchten. In Ausführungsformen kann der Leitungsbereich 204 ein beliebiger optischer Wellenleiter sein, der so konfiguriert ist, dass er Licht vom ersten Ende 123a des Lichtleiters 123 zum zweiten Ende 123b des Lichtleiters 123 führt, überträgt oder weiterleitet.
4C zeigt ein mechanisches Modell einer Ausführungsform des Lichtleiters 123 mit einer Eintrittsfläche 202, einem Leitungsbereich 204 und einer Austrittsfläche 207. Insbesondere hat die Austrittsfläche 207 einen ersten Austrittsabschnitt 207a und einen zweiten Austrittsabschnitt 207b. Der erste Austrittsabschnitt 207a steht im Allgemeinen senkrecht zur Lichtleiterachse B, ist eine konkave, im Wesentlichen zylindrische Fläche und hat einen Krümmungsradius 209a. In Ausführungsformen beträgt der Krümmungsradius des ersten Austrittsabschnitts 207a etwa 13,3 Millimeter. Andere Beispiele sind möglich. Der konkave erste Austrittsabschnitt 207a kann als Muldenabschnitt betrachtet werden. Wie in 4C dargestellt, ist die Krümmung des ersten Austrittsoberflächenabschnitts 207a nicht auf der Lichtleiterachse B zentriert oder ist außeraxial zu dieser angeordnet, jedoch kann in anderen Beispielen die Krümmung des ersten Austrittsoberflächenabschnitts 207a auf der Lichtleiterachse B zentriert sein. In Ausführungsformen ist der erste Austrittsoberflächenabschnitt 207a so konfiguriert, dass er mindestens ungefähr 40 % des an der Eintrittsoberfläche 202 empfangenen Lichts überträgt.
In Ausführungsformen ist der zweite Austrittsflächenabschnitt 207b konvex und in einem Winkel von ungefähr mehr als 85° relativ zur Lichtleiterlängsachse B ausgerichtet und bildet einen Keil, um die Erzeugung der außeraxialen Beleuchtung zur Beleuchtung eines Zielobjekts zu unterstützen. In Ausführungsformen ist der zweite Austrittsflächenabschnitt 207b so konfiguriert, dass er mindestens etwa 40 % des an der Eintrittsfläche 202 empfangenen Lichts durchlässt. Zusammen bewirken der erste Austrittsflächenabschnitt 207a und der zweite Austrittsflächenabschnitt 207b, dass das Licht die Austrittsfläche 207 sowohl als direkte Beleuchtung zur Beleuchtung von Zielobjekten, die weiter als ca. 6 Zoll entfernt sind, als auch als indirekte Beleuchtung zur Beleuchtung von Zielobjekten in Entfernungen von 6 Zoll oder weniger verlässt. Darüber hinaus ermöglicht die außeraxiale indirekte Beleuchtung einem Strichcodelesegerät oder einem Bildverarbeitungssystem, DPM-Strichcodes und/oder Markierungen besser abzubilden. In Ausführungsformen kann die Eintrittsfläche 202 eine insgesamt positive optische Leistung aufweisen, und die Eintrittsfläche 202 kann eine oder mehrere Sammellinsen enthalten.
5A und 5B sind Strahlenspurdiagramme von Lichtstrahlen, die sich durch den Lichtleiter 123 ausbreiten. Zwei optische Quellen 126 liefern Licht an die erste und zweite Eintrittsfläche 202. Die Eintrittsflächen 202 sind gekrümmt, um eine Fokussierung des Lichts in den Leitungsbereich 204 des Lichtleiters 123 zu ermöglichen. Die optischen Quellen 126 sind in einer Entfernung und an einer Stelle angeordnet, die so konfiguriert sind, dass der Großteil des von den optischen Quellen 126 emittierten Lichts in den Lichtleiter 123 fokussiert wird. Wie in den 5A und 5B dargestellt, wird der Großteil des Lichts, das in den Lichtleiter 123 eintritt, durch den Lichtleitungskörper oder den Leitungsbereich 204 eingeschlossen und innerhalb der Oberflächen des Lichtleiters 123 vollständig intern reflektiert. Das Licht wird dann von der Austrittsfläche 207 als direkte Beleuchtung 210 und indirekte Beleuchtung 212, wie hier beschrieben, abgestrahlt.
Mit Bezug auf 6 kann der Lichtleiter 123 zusätzlich ein Befestigungselement, dargestellt als Positionierstift 214, und Einrastkeile 216, die aus dem Lichtleiter 123 herausragen, enthalten. Der Positionierstift 214 (d. h. ein Befestigungselement) passt in ein korrespondierendes Befestigungselement, das in Form einer Kerbe oder Öffnung in einem Gehäuse und/oder einem Diffusor, wie z. B. dem Gehäuse 102 oder dem Diffusor 120, vorhanden sein kann. In Ausführungsformen kann der Positionierstift 214 physisch mit einem Befestigungselement gekoppelt sein, das teilweise fest an dem Gehäuse 102 oder dem Diffusor 120 befestigt ist. Der Positionierstift 214 und die Kerbe stellen sicher, dass der Lichtleiter 123 relativ zu den optischen Lichtquellen positioniert ist, um eine effiziente Einkopplung des Lichts von den optischen Lichtquellen in den Lichtleiter 123 durch die Eintrittsflächen 202 zu gewährleisten. Die Einrastkeile 216 ragen aus den Seiten des Lichtleiters 123 heraus und sind so konfiguriert, dass sie auf einen Rahmen oder eine lichtblockierende Abschirmung aufgeklipst oder anderweitig befestigt werden können, um zu verhindern, dass Streulicht in den Lichtleiter 123 eindringt, was unter Bezugnahme auf die 7A - 7C näher erläutert wird.
Die 7A - 7C sind perspektivische Ansichten des Lichtleiters 123, der mit einem Rahmen 450 zur Implementierung in einer Bildverarbeitungsvorrichtung, wie z. B. die Bildverarbeitungsvorrichtung 100, gekoppelt ist. In Ausführungsformen umfasst der Rahmen 450 eine Rückwand 452, eine erste und zweite Seitenwand 454a und 454b sowie eine Verriegelung 457. Die Rückwand 452 wirkt als isolierende Abschirmung, isolierendes Abschirmelement oder Lichtblockierung, die verhindert, dass Licht von unerwünschten optischen Quellen in den Lichtleiter 123 eintritt. In Ausführungsformen kann der gesamte Rahmen 450 oder die Rückwand 452 des Rahmens 450 ein Metall, ein trüber oder lichtundurchlässiger Kunststoff, ein lichtundurchlässiges Glas, ein Kunststoff oder ein anderes lichtundurchlässiges Material sein, das in der Lage ist, Streulicht davon abzuhalten, den Lichtleiter 123 zu erreichen und in den Lichtleiter 123 einzudringen. In Ausführungsformen, wie in 7B dargestellt, kann der Rahmen 450 physisch mit dem Lichtleiter 123 gekoppelt sein, wobei der Rahmen 450 an den Lichtleiter angeklipst, aufgeschnappt oder anderweitig an ihm befestigt wird. Der Lichtleiter 123 und der Rahmen 4550 können dann in den Diffusor 120 eingesetzt werden, wie in den 7B und 7C dargestellt. In Ausführungsformen kann der Lichtleiter 123 physisch mit dem Diffusor 120 gekoppelt werden, bevor der Rahmen 450 physisch an dem Lichtleiter 123 befestigt wird. Beispielsweise kann der Lichtleiter 123 physisch an den Diffusor 120 gekoppelt werden, indem er mit zwei Spritzgüssen, einem Klebstoff, einem Band oder einem anderen Kopplungsverfahren versehen wird. Der Lichtleiter 123, der Rahmen 450 und der Diffusor 120 können dann durch den Positionierstift 214, wie zuvor unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, so positioniert werden, dass sie relativ zu einer optischen Quelle 126a physisch konfiguriert sind, um Licht von der optischen Quelle 126a durch die Eintrittsflächen 202 zu empfangen, und dass der Diffusor 120 Licht von den optischen Quellen 126b empfängt, wie unter Bezugnahme auf 8 weiter beschrieben. Das Licht kann sich dann durch den Leitungsbereich 204 des Lichtleiters 123 ausbreiten und den Lichtleiter 123 durch die Austrittsfläche 207 verlassen. Die Rückwand 452 kann zwischen dem Lichtleiter 123 und dem nahegelegenen Diffusor positioniert werden, um zu verhindern, dass Licht von der optischen Quelle 126a den nahegelegenen Diffusor 120 erreicht. Zusätzlich kann eine nahegelegene zweite optische Quelle 126b den nahegelegenen Diffusor 120 mit Licht versorgen, und die Rückwand 452 kann verhindern, dass Licht von der zweiten optischen Quelle 126b den Lichtleiter 123 erreicht. In Ausführungsformen wird der Lichtleiter 123 durch den Positionierstift 214, der mit dem Diffusor 120 gekoppelt ist, physisch positioniert. In Ausführungsformen kann der Positionierstift 214 beispielsweise in eine Aussparung des Diffusors 120 einrasten oder hineinpassen, um den Fixierstift 214 und damit den Lichtleiter 123 und den Rahmen 450 in einer gewünschten Position relativ zur Beleuchtungsleiterplatte 128 und den optischen Quellen 126 zu halten.
In Ausführungsformen kann der Rahmen 450 durch einen oder mehrere Keile 216 des Lichtleiters 123 physisch am Lichtleiter 123 befestigt werden. Der eine oder die mehreren Keile 216 können an der ersten und/oder zweiten Seitenwand 454a und 454b einrasten oder einschnappen, um den Rahmen 450 an seinem Platz zu sichern. Die Seitenwände 454a und 454b können elastisch flexibel sein, so dass sie sich biegen können, wenn der Rahmen 450 am Lichtleiter 123 befestigt wird. In Ausführungsformen positionieren der Diffusor 120 und der Positionierstift 214 den Lichtleiter 123 in einer Entfernung 418 von einer Außenwand des Diffusors 120. Die Entfernung 418 ermöglicht, dass eine Luftschicht zwischen dem Lichtleiter 123 und dem Diffusor 120 vorhanden ist, um zu verhindern, dass Licht aus dem Lichtleiter 123 in den Diffusor 120 entweicht. Das Ausmaß des Lichtentweichung aus dem Lichtleiter 123 in den Diffusor 120 hängt von der Art der Materialien ab, die zur Herstellung des Lichtleiters 123 und des Diffusors 120 verwendet werden, und insbesondere von den Brechungsindizes dieser Materialien. Zusätzlich kann in Ausführungsformen ein Spalt zwischen dem Lichtleiter 123 und den ersten und zweiten Seitenwänden 454a und 454b des Rahmens 450 vorhanden sein. Wie in 7A dargestellt, können beispielsweise die ersten und zweiten Seitenwände 454a und 454b nur an oder in der Nähe der Einrastkeile 216 mit dem Lichtleiter 123 in Kontakt kommen, um den Rahmen 450 am Lichtleiter 123 zu befestigen. Der Großteil der ersten und zweiten Seitenwand 454a und 454b mag nicht in physischem Kontakt mit dem Lichtleiter 123 stehen, um zu verhindern, dass Licht aus dem Lichtleiter 123 austritt. In Ausführungsformen kann die Verriegelung 457 den Rahmen 450 physisch mit dem Diffusor 120 koppeln, um die Breite eines Spalts zwischen der Rückwand 452 des Rahmens 450 und dem Lichtleiter 123 zu steuern.
8 ist eine perspektivische Draufsicht auf eine Ausführungsform der Beleuchtungsleiterplatte 128 und enthält ähnliche Merkmale wie diese. Die Beleuchtungsleiterplatte 128 enthält optische Lichtquellen 826a-l, um einen Diffusor und einen Lichtleiter mit Licht zu versorgen, wie hierin beschrieben. Die Lichtquellen 826a-l können eine oder mehrere von einer LED, einer Laserdiode, einer organischen LED, einer Schwarzkörperquelle oder einer anderen Strahlungsquelle zur Erzeugung von Licht sein. Die Lichtquellen 826a-l sind räumlich so konfiguriert, dass eine Untergruppe der Lichtquellen 826a-l einen oder mehrere Lichtleiter mit optischer Leistung versorgt und eine komplementäre Gruppe der Lichtquellen 826a-l den Diffusor mit optischer Leistung versorgt. Zum Beispiel sind, wie in 8 dargestellt, die vier Lichtquellen 826a-826d räumlich so konfiguriert, dass sie zwei Lichtleiter mit optischer Leistung versorgen, die durch die gestrichelten Linien um die beiden Gruppen von Lichtquellen 826a mit 826b und 826c mit 826d dargestellt sind. Die restlichen Lichtquellen 826e-l sind räumlich so konfiguriert, dass sie optische Leistung für den Diffusor bereitstellen. Wie hierin beschrieben, kann ein Rahmen, der physisch mit den Lichtleitern gekoppelt ist, eine Barriere zwischen den Gruppen von Lichtquellen, die Licht an den Lichtleiter liefern, und den Lichtquellen, die optische Leistung an den Diffusor liefern, bilden. Zum Beispiel kann eine Barriere zwischen der Gruppe von Lichtquellen 826a - 826b und der Gruppe von Lichtquellen 826i - 826j vorhanden sein, um zu verhindern, dass Licht aus der Gruppe von Lichtquellen 826a - 826b den Diffusor erreicht, und in ähnlicher Weise, um zu verhindern, dass Licht aus den Lichtquellen 826i - 826j den Lichtleiter erreicht.
In Ausführungsformen können die spezifischen Positionen der Lichtquellen 826a - 8261 integral sein, um ein im Wesentlichen gleichmäßig verteiltes diffuses Licht aus dem Diffusor zu erzeugen und um genügend Licht in die Lichtleiter einzukoppeln, um die direkte und indirekte Beleuchtung an den Austrittsflächen der Lichtleiter zu erzeugen. In Ausführungsformen hat die Beleuchtungsleiterplatte 128 eine zentrale Apertur 810 mit einem Zentrum C, das durch den Schnittpunkt einer vertikalen Achse V und einer horizontalen Achse X der Leiterplatte 128 definiert ist. Die zentrale Apertur ermöglicht die Ausbreitung von Licht, das von einem Zielobjekt reflektiert wird, zur Bildgebung des Zielobjekts. In Ausführungsformen kann sich die optische Quelle 826k in einer Entfernung von etwa 20,65 mm von der vertikalen Achse V in einer Richtung rechts von der vertikalen Achse und in einer Entfernung von 10,95 mm oberhalb der horizontalen Achse H befinden, was dazu führt, dass sich die optische Quelle 826k in einer radialen Entfernung von etwa 23,37 mm vom Zentrum C befindet, wie in 8 dargestellt. Andere optische Lichtquellen können ähnlich räumlich angeordnet sein, wie die Lichtquellen 826h, 826g und 8261 auf der Beleuchtungsleiterplatte 128 in der gleichen radialen Entfernung vom Zentrum C in verschiedenen Quadranten, wie durch die vertikale und horizontale Achse V und H definiert. In Ausführungsformen kann sich die optische Quelle 826j in einer Entfernung von ca. 8 mm rechts von der vertikalen Achse V und ca. 25,35 mm oberhalb der horizontalen Achse H befinden, was dazu führt, dass die optische Quelle 826j eine radiale Entfernung von ca. 26,58 mm vom Zentrum C hat, wie in 8 dargestellt. In ähnlicher Weise können optische Quellen, wie die Lichtquellen 826i, 826f und 826e, räumlich auf der Beleuchtungsleiterplatte 128 in der gleichen radialen Entfernung vom Zentrum C in verschiedenen Quadranten, wie durch die vertikale und horizontale Achse V und H definiert, angeordnet sein.
Die Lichtquellen 826e - 8261 sind die Gruppe von Lichtquellen, die den Diffusor beleuchten. Die Anzahl der optischen Lichtquellen und die Entfernung der Lichtquellen 826e - 8261 ist entscheidend für die Erzeugung einer im Wesentlichen gleichmäßigen diffusen Beleuchtung zur Bildgebung eines Zielobjekts. Außerdem sollte in Ausführungsformen die Entfernung zwischen den Lichtquellen 826e - 8261 und den Oberflächen des Diffusors groß genug sein, damit das Licht im Wesentlichen durch den Diffusor gestreut wird, und klein genug, damit genügend Licht von den Lichtquellen 826e - 8261 den Diffusor erreicht.
Zurück zu 8 kann sich in Ausführungsformen die optische Quelle 826b in einer Entfernung von ca. 4 mm rechts von der vertikalen Achse V und ca. 29,7 mm oberhalb der horizontalen Achse H befinden, was dazu führt, dass die optische Quelle 826j eine radiale Entfernung von ca. 29,97 mm vom Zentrum C hat, wie in 8 dargestellt. In ähnlicher Weise können Lichtquellen, wie die Lichtquellen 826a, 826c und 826d, auf der Beleuchtungsleiterplatte 128 in der gleichen radialen Entfernung vom Zentrum C in verschiedenen Quadranten, wie sie durch die vertikale und horizontale Achse V und H definiert sind, räumlich angeordnet sein. Die Lichtquellen 826a - 826d sind die Gruppe von Lichtquellen, die die Lichtleiter beleuchten. Die Lichtquellen 826a und 826b versorgen einen ersten Lichtleiter mit optischer Energie, und die Lichtquellen 826c und 826d versorgen einen zweiten Lichtleiter mit optischer Energie. Die Entfernung von den Lichtquellen 826a - 826d zu einer Eintrittsfläche der Lichtleiter ist so gewählt, dass ein Großteil (z. B. mehr als 50 %, mehr als 75 % oder mehr als 90 %) der von den Lichtquellen 826a - 826d emittierten optischen Energie durch die Eintrittsflächen in die Lichtleiter eintritt.
Die Beleuchtungsleiterplatte 128 kann weitere Komponenten für den Betrieb enthalten, wie z. B. elektrische Leitungen, gedruckte Busleitungen, Dioden, Kondensatoren, Induktoren, Speicher, Steuerungen, Prozessor, Verstärker oder andere elektrische Komponenten zur Steuerung des Betriebs der Lichtquellen 826a-l.
In der vorstehenden Beschreibung wurden spezifische Ausführungsformen beschrieben. Ein Durchschnittsfachmann erkennt jedoch, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie sie in den untenstehenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Dementsprechend sind die Beschreibung und die Figuren vielmehr in einem illustrativen als in einem einschränkenden Sinne zu betrachten, und alle derartigen Modifikationen sollen im Umfang der vorliegenden Lehren eingeschlossen sein. Darüber hinaus sollten die beschriebenen Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen nicht als sich gegenseitig ausschließend interpretiert werden, sondern als potentiell kombinierbar verstanden werden, wenn solche Kombinationen in irgendeiner Weise permissiv sind. Mit anderen Worten kann jedes Merkmal, das in einer der vorgenannten Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen offenbart ist, in jeder der anderen vorgenannten Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen enthalten sein.
Die Nutzen, Vorteile, Lösungen für Probleme und alle Elemente, die zum Auftreten oder einer Verstärkung eines Nutzens, eines Vorteils, oder einer Lösung führen können, sind nicht als kritische, erforderliche oder wesentliche Merkmale oder Elemente in einigen oder sämtlichen Ansprüchen zu verstehen. Die Erfindung ist lediglich durch die angehängten Ansprüche definiert, einschließlich jeglicher Änderungen, die während der Anhängigkeit dieser Anmeldung vorgenommen wurden und aller Äquivalente der erteilten Ansprüche.
Darüber hinaus können in diesem Dokument relationale Begriffe wie erster und zweiter, oberer und unterer und dergleichen lediglich verwendet sein, um eine Entität oder Aktion von einer anderen Entität oder Aktion zu unterscheiden, ohne notwendigerweise eine tatsächliche derartige Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Entitäten oder Aktionen zu erfordern oder zu implizieren. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassend“, „hat“, „haben“, „aufweist“, „aufweisend“, „enthält“, „enthaltend“ oder jede andere Variation davon sollen eine nicht-ausschließliche Einbeziehung abdecken, derart, dass ein Prozess, Verfahren, Produkt oder Vorrichtung, das eine Liste von Elementen umfasst, hat, aufweist, enthält, nicht nur diese Elemente aufweist, sondern auch andere Elemente aufweisen kann, die nicht ausdrücklich aufgelistet sind oder einem solchen Prozess, Verfahren, Produkt oder Vorrichtung inhärent sind. Ein Element, dem „umfasst ... ein“, „hat ... ein“, „aufweist ... ein“ oder „enthält ...ein“ vorausgeht, schließt ohne weitere Einschränkungen die Existenz zusätzlicher identischer Elemente in dem Prozess, dem Verfahren, dem Produkt oder der Vorrichtung, die das Element umfasst, hat, aufweist oder enthält, nicht aus. Die Begriffe „ein“ und „eine“ sind als eine oder mehrere definiert, sofern es hierin nicht ausdrücklich anders angegeben wird. Die Begriffe „im Wesentlichen“, „im Allgemeinen“, „ungefähr“, „etwa“ oder jede andere Version davon sind so definiert, dass sie von einem Fachmann auf diesem Gebiet nahekommend verstanden werden, und in einer nicht-einschränkenden Ausführungsform ist der Ausdruck definiert als innerhalb von 10%, in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 5%, in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 1% und in einer weiteren Ausführungsform als innerhalb von 0,5%. Der Ausdruck „gekoppelt“, wie er hierin verwendet wird, ist als verbunden definiert, jedoch nicht notwendigerweise direkt und nicht notwendigerweise mechanisch. Eine Vorrichtung oder eine Struktur, die auf eine bestimmte Art „ausgeführt“ ist, ist zumindest auch so ausgeführt, kann aber auch auf Arten ausgeführt sein, die nicht aufgeführt sind.
Es versteht sich, dass einige Ausführungsformen von einem oder mehreren generischen oder spezialisierten Prozessoren (oder „Verarbeitungsgeräten“) wie Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren, kundenspezifische Prozessoren und Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGAs) und einmalig gespeicherten Programmanweisungen (einschließlich sowohl Software als auch Firmware) umfasst sein können, die den einen oder die mehreren Prozessoren steuern, um in Verbindung mit bestimmten Nicht-Prozessorschaltungen einige, die meisten oder alle der hierin beschriebenen Funktionen des Verfahrens und/oder der Vorrichtung zu implementieren. Alternativ können einige oder alle Funktionen durch eine Zustandsmaschine implementiert sein, die keine gespeicherten Programmanweisungen aufweist, oder in einer oder mehreren anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), in denen jede Funktion oder einige Kombinationen von bestimmten Funktionen als benutzerdefinierte Logik implementiert sind. Natürlich kann eine Kombination der beiden Ansätze verwendet werden.
Darüber hinaus kann eine Ausführungsform als ein computerlesbares Speichermedium implementiert sein, auf dem computerlesbarer Code gespeichert ist, um einen Computer (der zum Beispiel einen Prozessor umfasst) zu programmieren, um ein Verfahren auszuführen, wie es hierin beschrieben und beansprucht ist. Beispiele solcher computerlesbaren Speichermedien weisen eine Festplatte, eine CD-ROM, eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, einen ROM (Nur-Lese-Speicher), einen PROM (programmierbarer Nur-Lese-Speicher), einen EPROM (löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher), einen EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher) und einen Flash-Speicher auf, sind aber nicht hierauf beschränkt auf. Ferner wird davon ausgegangen, dass ein Durchschnittsfachmann, ungeachtet möglicher signifikanter Anstrengungen und vieler Designwahlen, die zum Beispiel durch verfügbare Zeit, aktuelle Technologie und wirtschaftliche Überlegungen motiviert sind, ohne Weiteres in der Lage ist, solche Softwareanweisungen und - programme und ICs mit minimalem Experimentieren zu generieren, wenn er durch die hierin offenbarten Konzepte und Prinzipien angeleitet wird.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird bereitgestellt, um es dem Leser zu ermöglichen, schnell das Wesen der technischen Offenbarung zu ermitteln. Sie wird mit dem Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Ferner kann der vorangehenden detaillierten Beschreibung entnommen werden, dass verschiedene Merkmale in verschiedenen Ausführungsformen zum Zwecke der Verschlankung der Offenbarung zusammengefasst sind. Diese Art der Offenbarung ist nicht so auszulegen, dass sie die Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchten Ausführungsformen mehr Merkmale erfordern, als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr ist es so, wie die folgenden Ansprüche zeigen, dass der erfinderische Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer einzigen offenbarten Ausführungsform liegt. Somit werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung inkorporiert, wobei jeder Anspruch für sich als ein separat beanspruchter Gegenstand steht.

Claims

Baugruppe zum Erfassen mindestens eines Bildes eines Objekts, das in einem Bildgebungssichtfeld (FOV) erscheint, wobei die Baugruppe umfasst: eine Leiterplatte; einen Bildgebungssensor, der operativ mit der Leiterplatte gekoppelt ist, wobei der Bildgebungssensor so konfiguriert ist, dass er ein Bildframe erfasst, das in dem Bildgebungs-FOV erscheint und eine Bildgebungsachse definiert; eine Beleuchtungsbaugruppe umfassend: eine Vielzahl von Lichtquellen, die operativ mit der Leiterplatte gekoppelt sind, wobei die Vielzahl von Lichtquellen so konfiguriert sind, dass sie Licht emittieren, um das Objekt zu beleuchten; einen Diffusor, der benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen angeordnet ist, wobei der Diffusor so konfiguriert ist, dass er ein diffuses Lichtmuster erzeugt; und einen ersten Lichtleiter, der benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist, um ein direktes Beleuchtungsmuster und ein außeraxiales Beleuchtungsmuster zu erzeugen, wobei das direkte Beleuchtungsmuster im Allgemeinen parallel zu der Bildgebungsachse ausgerichtet ist und das außeraxiale Beleuchtungsmuster so konfiguriert ist, dass es die Bildgebungsachse schneidet.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der erste Lichtleiter umfasst: einen Körper, der ein erstes Ende und ein zweites Ende hat und eine Lichtleiterlängsachse definiert; eine Eintrittsfläche, die am ersten Ende des Körpers positioniert ist, wobei die Eintrittsfläche so konfiguriert ist, dass sie benachbart zu der Vielzahl von Lichtquellen positioniert ist und das von diesen emittierte Licht empfängt; und eine Austrittsfläche, die am zweiten Ende des Körpers positioniert ist und sich über eine Breite des ersten Lichtleiters erstreckt, wobei die Austrittsfläche einen ersten Austrittsflächenabschnitt und einen zweiten Austrittsflächenabschnitt umfasst, wobei der erste Austrittsflächenabschnitt im Allgemeinen senkrecht zur Bildgebungsachse ausgerichtet ist und der zweite Austrittsflächenabschnitt in einem Winkel von mehr als etwa 85° relativ zur Bildgebungsachse ausgerichtet ist; wobei die Lichtleiterlängsachse des Körpers des ersten Lichtleiters so konfiguriert ist, dass sie parallel zur Bildgebungsachse verläuft, und wobei die Austrittsfläche so konfiguriert ist, dass sie das emittierte Licht auf das Objekt richtet.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Eintrittsfläche eine positive optische Leistung aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 3, wobei die Eintrittsfläche eine Vielzahl von Flächen umfasst, die jeweils eine positive optische Leistung aufweisen.
Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Austrittsfläche eine negative optische Leistung aufweist.
Baugruppe nach Anspruch 5, wobei die Austrittsfläche einen ersten Austrittsflächenabschnitt mit einer konkaven Oberfläche und einen zweiten Austrittsflächenabschnitt mit einer konvexen Oberfläche aufweist, der benachbart zu dem ersten Austrittsflächenabschnitt angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 6, wobei der zweite Austrittsflächenabschnitt einen Keil definiert.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei der Diffusor einen Streukörper und einen den Streukörper umgebenden Flanschabschnitt aufweist, wobei der Streukörper einen zentralen Bereich aufweist, der eine Öffnung definiert, die so dimensioniert ist, dass sie mindestens gleich dem Bildgebungs-FOV ist, und wobei sich der zentrale Bereich von einer ersten Höhe zu einer zweiten Höhe erstreckt, um eine gekrümmte Wand zu definieren, die mit dem Bildgebungs-FOV korrespondiert.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei der Flanschabschnitt eine Flanschöffnung aufweist, die zur Aufnahme eines Abschnitts des ersten Lichtleiters konfiguriert ist.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei der erste Lichtleiter ferner ein Befestigungselement umfasst, das so konfiguriert ist, dass es den ersten Lichtleiter mit dem Diffusor operativ koppelt.
Baugruppe nach Anspruch 9, wobei das Bildgebungs-FOV eine Bildgebungs-FOV-Breite und eine Bildgebungs-FOV-Höhe umfasst, wobei die Breite des ersten Lichtleiters so konfiguriert ist, dass sie parallel zu der Bildgebungs-FOV-Breite entlang des Flanschabschnitts des Diffusors positioniert ist.
Baugruppe nach Anspruch 11, ferner umfassend einen zweiten Lichtleiter, der auf dem Flanschabschnitt des Diffusors gegenüber dem ersten Lichtleiter angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Vielzahl von Lichtquellen, die relativ zu den Oberflächen des Diffusors positioniert sind und so konfiguriert sind, dass sie optische Energie an den Diffusor liefern, um eine diffuse Beleuchtung des Objekts zu erzeugen, und mindestens zwei Lichtquellen, die so konfiguriert sind, dass sie optische Energie an den Lichtleiter liefern, um eine direkte und indirekte Beleuchtung des Objekts zu erzeugen.
Lichtleiter zur Verwendung in einem Strichcodeleser mit einer Beleuchtungsbaugruppe, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens ein Objekt beleuchtet, das von einer Bildgebungsbaugruppe erfasst werden soll, wobei der Lichtleiter umfasst: einen Körper, der ein erstes Ende und ein zweites Ende hat und eine Lichtleiterlängsachse definiert; eine Eintrittsfläche, die am ersten Ende des Körpers positioniert ist, wobei die Eintrittsfläche so konfiguriert ist, dass sie benachbart zu einer Beleuchtungsquelle der Bildgebungsbaugruppe positioniert ist und von dieser emittiertes Licht empfängt; eine Austrittsfläche, die am zweiten Ende des Körpers angeordnet ist, wobei die Austrittsfläche einen ersten Austrittsflächenabschnitt und einen zweiten Austrittsflächenabschnitt umfasst, wobei der erste Austrittsflächenabschnitt im Allgemeinen senkrecht zur Lichtleiterlängsachse ausgerichtet ist und der zweite Austrittsflächenabschnitt in einem Winkel von mehr als etwa 85° relativ zur Lichtleiterlängsachse ausgerichtet ist, wobei die Austrittsfläche so konfiguriert ist, dass sie das emittierte Licht auf das Objekt richtet; wobei der Körper so konfiguriert ist, dass er ein direktes Beleuchtungsmuster und ein außeraxiales Beleuchtungsmuster an der Austrittsfläche erzeugt, wobei das direkte Beleuchtungsmuster die Austrittsfläche an dem ersten Austrittsflächenabschnitt verlässt und das außeraxiale Beleuchtungsmuster die Austrittsfläche an dem zweiten Austrittsflächenabschnitt verlässt.
Lichtleiter nach Anspruch 14, wobei der Lichtleiter so konfiguriert ist, dass er etwa 90 % des an der Eintrittsfläche empfangenen emittierten Lichts durch die Austrittsfläche überträgt.
Lichtleiter nach Anspruch 15, wobei der Austrittsflächenabschnitt so konfiguriert ist, dass er mindestens etwa 40 % des an der Eintrittsfläche empfangenen emittierten Lichts als direkte Beleuchtung auf das Objekt überträgt.
Lichtleiter nach Anspruch 14, wobei die Eintrittsfläche eine positive optische Leistung aufweist.
Lichtleiter nach Anspruch 17, wobei die Eintrittsfläche eine Vielzahl von Sammellinsen aufweist.
Lichtleiter nach Anspruch 14, wobei die Austrittsfläche eine negative optische Leistung aufweist.
Lichtleiter nach Anspruch 19, wobei der erste Austrittsflächenabschnitt eine konkave Oberfläche und der zweite Austrittsflächenabschnitt eine konvexe Oberfläche aufweist, und wobei der zweite Austrittsflächenabschnitt benachbart zu dem ersten Austrittsflächenabschnitt angeordnet ist.
Lichtleiter nach Anspruch 19, wobei der zweite Austrittsflächenabschnitt einen Keil definiert.
Lichtleiter nach Anspruch 14, ferner umfassend ein Befestigungselement, das sich vom ersten Ende des Körpers aus erstreckt, wobei das Befestigungselement so konfiguriert ist, dass es in ein korrespondierendes Befestigungselement auf einer Beleuchtungsleiterplatte der Beleuchtungsbaugruppe eingreift.
Lichtleiter nach Anspruch 22, wobei das Befestigungselement einen Positionierstift umfasst.