DE112020005808T5

DE112020005808T5 - Ziellichtbaugruppen zur verwendung in strichcodelesern und damit verbundene verfahren und systeme

Info

Publication number: DE112020005808T5
Application number: DE112020005808.5T
Authority: DE
Inventors: Yuri Astvatsaturov
Original assignee: Zebra Technologies Corp
Current assignee: Zebra Technologies Corp
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-10-06
Also published as: AU2020391337A1; US11275913B2; GB2606285B; US20220198163A1; WO2021108019A1; GB2609322A; KR20220073866A; GB2606285A; GB2609322B; GB202213895D0; KR102497073B1; US11704512B2; AU2020391337B2; US20210157994A1; GB202207834D0

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Manipulieren eines Ziellichts eines Lesegeräts, um das Sichtfeld (FOV) eines Bildgebers innerhalb des Lesegeräts anzuzeigen, umfasst ein Fenster und ein optisches Element. Das Sichtfeld des Bildgebers erstreckt sich durch das Fenster. Das optische Element empfängt das Ziellicht von einer Zielbaugruppe und richtet das Ziellicht so um, dass die zentrale Achse des aus dem optischen Element austretenden Ziellichts nicht koaxial mit der zentralen Zielachse der Zielbaugruppe am Eintritt des optischen Elements ist. Das optische Element kann so konfiguriert sein, dass es ein Bild auf ein Ziel projiziert, das die Begrenzung des Sichtfeldes angibt, oder ein Bild auf das Ziel projiziert, das die Mitte des Sichtfeldes angibt.

Description

HINTERGRUND
Strichcodeleser werden in verschiedenen Branchen und in einer Vielzahl von Umgebungen zum Lesen von Strichcodes eingesetzt. In bestimmten Beispielen enthalten diese Strichcodeleser eine Zielbaugruppe, die dazu dient, ein Zielmuster in das Sichtfeld (FOV) des Strichcodelesers zu projizieren und dem Benutzer einen bestimmten Positionsaspekt des Sichtfeldes des Lesers anzuzeigen. Aufgrund der inhärenten Positionierung der Zielbaugruppe entfernt von den Bildgebungselementen des Strichcodelesers, die für das Sichtfeld verantwortlich sind, und/oder der Parallaxe, die die Position des Zielmusters auf einem Ziel beeinflusst, wenn sich dieses Ziel vom Bildgeber des Strichcodes entfernt oder sich ihm nähert, wird eine genaue Darstellung bestimmter Elemente des Sichtfelds über den Arbeitsbereich eines Strichcodelesers jedoch problematisch.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an verbesserten Techniken zur Bereitstellung von Ziellichtmustern, die verschiedene Elemente des Sichtfeldes einer Bildgebungsbaugruppe über den gesamten Arbeitsbereich der Bildgebungsbaugruppe genauer anzeigen können, sowie an Vorrichtungen, Systemen und Verfahren, die damit verbunden sind.
BESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung, die ein Gehäuse, eine Bildgebungsbaugruppe und eine Zielbaugruppe umfasst. Das Gehäuse hat einen Hohlraum, ein Fenster und ein optisches Element, wobei die Bildgebungsbaugruppe und die Zielbaugruppe innerhalb des Hohlraums angeordnet sind. Die Bildgebungsbaugruppe hat einen Bildgeber mit einem Sichtfeld (FOV), das sich durch das Fenster erstreckt. Das Sichtfeld hat eine zentrale Sichtfeldachse und eine zur zentralen Sichtfeldachse nicht parallele Begrenzungssichtfeldachse. Der Bildgeber ist so konfiguriert, dass er mindestens eines erfasst von: Licht, das von einem Ziel reflektiert wird, und Licht, das von dem Ziel emittiert wird. Die Zielbaugruppe ist so konfiguriert, dass sie ein Ziellicht durch das optische Element bereitstellt, und das optische Element ist so konfiguriert, dass es das Ziellicht parallel zur Begrenzungssichtfeldachse richtet, so dass das Ziellicht ein Bild auf das Ziel projiziert, das die Begrenzung des Sichtfeldes anzeigt.
In einer Variante dieser Ausführungsform ist das optische Element ein Lichtleiter mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, einer Eintrittsfläche und einer Austrittsfläche. Der Lichtleiter ist so konfiguriert, dass er an der Eintrittsfläche Ziellicht von der Zielbaugruppe empfängt und an der Austrittsfläche das Ziellicht parallel zur Begrenzungssichtfeldachse richtet. In einer anderen Variante dieser Ausführungsform ist die Eintrittsfläche so konfiguriert, dass sie das Ziellicht auf die erste Oberfläche richtet, die erste Oberfläche ist so konfiguriert, dass sie das Ziellicht auf die zweite Oberfläche reflektiert, und die zweite Oberfläche ist so konfiguriert, dass sie das Ziellicht auf die Austrittsfläche reflektiert. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist der Lichtleiter so konfiguriert, dass er das Ziellicht zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche mindestens zweimal reflektiert, bevor es den Lichtleiter an der Austrittsfläche verlässt. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist mindestens eine der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mindestens eines von einem konkaven oder einem konvexen Oberflächenmuster. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist mindestens eine der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche ein flaches Oberflächenmuster.
In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist das Fenster einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei sich das Sichtfeld durch den ersten Abschnitt erstreckt und der zweite Abschnitt das optische Element enthält. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform umfasst der erste Abschnitt einen inneren Bereich des Fensters, und der zweite Abschnitt umfasst einen Bereich des Fensters, der an den inneren Bereich des Fensters angrenzt. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform hat der zweite Abschnitt eine Vielzahl von Regionen, und das optische Element hat eine Vielzahl von optischen Unterelementen, die mit jeweils einer der Vielzahl von Regionen korrespondieren. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist die Zielbaugruppe eine Vielzahl von Ziellichtquellen auf, die mit jeweils einem der Vielzahl von optischen Unterelementen korrespondieren. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist das optische Element einen Lichtleiter auf, der sich zu wenigstens zwei der Vielzahl von Unterelementen erstreckt, und die Ziellichtanordnung ist so konfiguriert, dass sie das Ziellicht in den Lichtleiter richtet.
In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist eine Beleuchtungsbaugruppe im Gehäuse angeordnet und so konfiguriert, dass sie Licht durch das optische Element auf das Ziel emittiert, um das Ziel für eine Bilderfassung zu beleuchten.
In einer anderen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung mit einem Gehäuse, einer Bildgebungsbaugruppe und einer Zielbaugruppe. Das Gehäuse hat einen Hohlraum, ein Fenster und ein optisches Element, wobei die Bildgebungsbaugruppe und die Zielbaugruppe innerhalb des Hohlraums angeordnet sind. Die Bildgebungsbaugruppe hat einen Bildgeber mit einem sich durch das Fenster erstreckenden Sichtfeld. Das Sichtfeld hat eine zentrale Sichtfeldachse und eine zur zentralen Sichtfeldachse nicht parallele Begrenzungssichtfeldachse. Der Bildgeber ist so konfiguriert, dass er mindestens eines erfasst von: Licht, das von einem Ziel reflektiert wird, und Licht, das von dem Ziel emittiert wird. Die Zielbaugruppe ist so konfiguriert, dass sie ein Ziellicht durch das optische Element bereitstellt. Das Ziellicht hat eine zentrale Zielachse, und das optische Element ist so konfiguriert, dass es die zentrale Zielachse von einer zentralen Quellenachse einer Quelle des Ziellichts zu einer zentralen Austrittsachse eines Austritts des optischen Elements umpositioniert. Die zentrale Quellenachse ist nicht koaxial zur zentralen Austrittsachse.
In einer Variante dieser Ausführungsform ist das optische Element ein Lichtleiter mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, einer Eintrittsfläche und einer Austrittsfläche. Der Lichtleiter ist so konfiguriert, dass er an der Eintrittsfläche Ziellicht von der Zieleinbaugruppe empfängt und an der Austrittsfläche das Ziellicht parallel zur zentralen Sichtfeldachse richtet. In einer anderen Variante dieser Ausführungsform ist die Eintrittsfläche so konfiguriert, dass sie das Ziellicht auf die erste Oberfläche richtet, die erste Oberfläche ist so konfiguriert, dass sie das Ziellicht auf die zweite Oberfläche reflektiert, und die zweite Oberfläche ist so konfiguriert, dass sie das Ziellicht auf die Austrittsfläche reflektiert. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist der Lichtleiter so konfiguriert, dass er das Ziellicht zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche mindestens zweimal reflektiert, bevor es den Lichtleiter an der Austrittsfläche verlässt. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist mindestens eine der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mindestens eines von einem konkaven und einem konvexen Oberflächenmuster. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist mindestens eine der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche ein flaches Oberflächenmuster.
In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist das Fenster einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei sich das Sichtfeld durch den ersten Abschnitt erstreckt und der zweite Abschnitt das optische Element enthält. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform umfasst der erste Abschnitt einen inneren Bereich des Fensters, und der zweite Abschnitt umfasst einen Bereich des Fensters, der an den inneren Bereich des Fensters angrenzt. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform hat der zweite Abschnitt eine Vielzahl von Regionen, und das optische Element hat eine Vielzahl von optischen Unterelementen, die mit jeweils einer der Vielzahl von Regionen korrespondieren. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist die Zielvorrichtung eine Vielzahl von Ziellichtquellen auf, die mit jeweils einem aus der Vielzahl der optischen Unterelemente korrespondieren. In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform weist das optische Element einen Lichtleiter auf, der sich zu wenigstens zwei der Vielzahl von Unterelementen erstreckt, und die Ziellichtbaugruppe ist so konfiguriert, dass sie das Ziellicht in den Lichtleiter richtet.
In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform ist eine Beleuchtungsbaugruppe im Gehäuse angeordnet und so konfiguriert, dass sie Licht durch das optische Element auf das Ziel emittiert, um das Ziel für eine Bilderfassung zu beleuchten.
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 eine perspektivische Vorder- und Rückansicht eines optischen Bildgebungslesers gemäß einer Ausführungsform.
2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm verschiedener Komponenten des Lesers von 1 gemäß einer Ausführungsform.
3-6 sind perspektivische Rückansichten des Lesers von 1 und Bilder von Zielmustern, die auf eine Bildgebungsebene projiziert werden, gemäß einigen Ausführungsformen.
7 ist eine vereinfachte Explosionsdarstellung eines Teils des Lesers von 1.
8 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittsansicht des Lesers aus 1, die ein Fenster und eine Zielbaugruppe zeigt, gemäß einer Ausführungsform.
9 ist eine vereinfachte seitliche Querschnittsansicht des Lesers aus 1, die ein Fenster und eine Zielbaugruppe zeigt, gemäß einer anderen Ausführungsform.
10-12 sind perspektivische und vereinfachte Vorderansichten eines Fensters und eines Lichtleiters gemäß einigen Ausführungsformen.

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
1 und 2 sind beispielhafte Ausführungsformen eines optischen Bildgebungslesers 100 (auch als Strichcodeleser bezeichnet) und seiner Komponenten. Es versteht sich jedoch, dass diese Offenbarung nicht ausschließlich für Strichcodeleser 100 gilt, sondern für jede Vorrichtung, die eine Bildbaugruppe mit einem Sichtfeld (FOV) und eine Zielbaugruppe verwendet, die beleuchtete Zielmuster erzeugen kann. Mit spezifischerer Bezugnahme auf Strichcodeleser sei weiter verstanden, dass, obwohl eine bestimmte Ausführungsform eines Strichcodelesers 100 offenbart wird, diese Offenbarung auf eine Vielzahl von Strichcodelesern anwendbar ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf pistolenartige handgehaltene Leser, mobile computerartige Leser, Präsentationsleser usw. 1 zeigt einen beispielhaften Strichcodeleser 100 mit einem Gehäuse 102 mit einem Griffteil 104, der auch als Griff 104 bezeichnet wird, und einem Kopfteil 106, der auch als Scankopf 106 bezeichnet wird. Der Kopfteil 106 umfasst ein Fenster 108 und ist so konfiguriert, dass er an der Oberseite des Griffteils 104 positioniert werden kann. Der Griffteil 104 ist so konfiguriert, dass er von einem Benutzer des Lesers (nicht dargestellt) gegriffen werden kann, und enthält einen Auslöser 110 zur Aktivierung durch den Benutzer. Optional ist in einer Ausführungsform auch eine Basis (nicht dargestellt), auch als Basisteil bezeichnet, enthalten, die an dem Griffteil 104 gegenüber dem Kopfteil 106 angebracht werden kann und so konfiguriert ist, dass sie auf einer Oberfläche steht und das Gehäuse 102 in einer im Allgemeinen aufrechten Position abstützt. Der Strichcodeleser 100 kann in einem Freihandmodus als stationärer Arbeitsplatz verwendet werden, wenn er auf einer Arbeitsplatte oder einer anderen Arbeitsplatzoberfläche platziert wird. Der Strichcodeleser 100 kann auch in einem handgehaltenen Modus verwendet werden, wenn er von der Arbeitsplatte oder der Basisstation aufgenommen und in der Hand eines Bedieners gehalten wird. Im Freihandmodus können Produkte an dem Fenster 108 vorbeigeschoben, vorbeigestrichen oder diesem präsentiert werden, damit der Leser die Strichcode-Lesevorgänge einleitet. Im handgehaltenen Modus kann der Strichcodeleser 100 zu einem Strichcode auf einem Produkt bewegt und der Auslöser 110 manuell gedrückt werden, um eine Bildgebung des Strichcodes zu starten.
Andere Implementierungen können nur handgehaltene oder nur Freihand-Konfigurationen bereitstellen. In der Ausführungsform von 1 ist der Leser 100 ergonomisch für die Hand des Benutzers als pistolenförmiges Gehäuse 102 konfiguriert, obwohl auch andere Konfigurationen verwendet werden können, wie es von Fachleuten verstanden wird. Wie dargestellt, erstreckt sich der untere Griff 104 unterhalb und nach hinten weg von dem Gehäuse 102 entlang einer Schwerpunktsachse, die relativ zu einer zentralen Sichtfeldachse (FOV-Achse) eines Sichtfeldes (FOV) einer Bildgebungsbaugruppe innerhalb des Scankopfes 102 schräg abgewinkelt verläuft.
Zumindest bei einigen Ausführungsformen des Lesers umfasst eine Bildgebungsbaugruppe einen lichterfassenden Sensor oder Bildgeber 111, der funktionsfähig mit einer Leiterplatte (PCB) 114 im Leser 100 gekoppelt oder darauf montiert ist, wie in 2 dargestellt. In einer Ausführungsform ist der Bildgeber 111 eine Festkörpervorrichtung, z. B. ein CCD- oder CMOS-Bildsensor, mit einer eindimensionalen Anordnung von adressierbaren Bildsensoren oder Pixeln, die in einer einzigen Zeile angeordnet sind, oder einer zweidimensionalen Anordnung von adressierbaren Bildsensoren oder Pixeln, die in zueinander orthogonalen Zeilen und Spalten angeordnet sind, und zum Erfassen von zurückkehrendem Licht ausgeführt sind, das von einer Bildgebungslinsenbaugruppe 115 über ein Sichtfeld entlang einer Bildgebungsachse 117 durch das Fenster 108 erfasst wird. Das zurückkehrende Licht wird von einem Ziel 113 über das Sichtfeld gestreut und/oder reflektiert. Die Bildgebungslinsenbaugruppe 115 dient zur Fokussierung des zurückkehrenden Lichts auf die Anordnung von Bildsensoren, damit das Ziel 113 gelesen werden kann. Insbesondere wird das Licht, das auf die Pixel auftrifft, erfasst, und die Ausgabe dieser Pixel erzeugt Bilddaten, die der Umgebung zugeordnet sind, die innerhalb des Sichtfeldes (FOV) erscheint (was das Ziel 113 einschließen kann). Diese Bilddaten werden in der Regel von einer Steuerung verarbeitet (in der Regel durch Übermittlung an einen Dekodierer), der die in den Bilddaten erfassten dekodierbaren Zeichen identifiziert und dekodiert. Sobald die Dekodierung erfolgreich durchgeführt wurde, kann der Leser ein erfolgreiches „Lesen“ des Ziels 113 (z. B. eines Strichcodes) signalisieren. Das Ziel 113 kann sich in einem beliebigen Arbeitsbereich zwischen einem Nahbereich-Arbeitsabstand (WD1) und einem Fernbereich-Arbeitsabstand (WD2) befinden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist WD1 etwa einen halben Zoll vom Fenster 106 entfernt, und WD2 ist etwa dreißig Zoll vom Fenster 106 entfernt.
Im Bildgebungsleser 100 ist auch eine Beleuchtungslichtbaugruppe montiert. Die Beleuchtungslichtbaugruppe umfasst eine Beleuchtungslichtquelle, wie z. B. mindestens eine Leuchtdiode (LED) 119 und mindestens eine Beleuchtungslinse 121, und vorzugsweise eine Vielzahl von Beleuchtungs-LEDs und Beleuchtungslinsen, die so konfiguriert sind, dass sie ein im Wesentlichen gleichmäßig verteiltes Beleuchtungsmuster von Beleuchtungslicht auf und entlang des durch Bilderfassung zu lesenden Ziels 113 erzeugen. Zumindest ein Teil des gestreuten und/oder reflektierten zurückkehrenden Lichts wird aus dem Beleuchtungsmuster des Lichts auf und entlang des Ziels 113 abgeleitet.
Eine Ziellichtbaugruppe ist ebenfalls in dem Bildgebungsleser 100 montiert und umfasst vorzugsweise eine Ziellichtquelle 123, z. B. eine oder mehrere Ziel-LEDs oder Laserlichtquellen, und eine Ziellinse 125 zum Erzeugen und Richten eines sichtbaren Ziellichtstrahls vom Leser 100 weg auf das Ziel 113 in Richtung des Sichtfeldes (FOV) des Bildgebers 111. Der Ziellichtstrahl hat einen Querschnitt mit einem Muster, von dem Beispiele in den 3-6 gezeigt sind. Im Allgemeinen ist in jeder der 3-6 ein Strichcodeleser 100, eine Bildgebungsachse 117, das Sichtfeld (FOV) der Bildgebungsbaugruppe und ein Ziellichtmuster 130A-130D dargestellt. In 3 ist das Ziellichtmuster 130A eine vollständige Begrenzung des Sichtfeldes (FOV), während in den 4 und 5 die Ziellichtmuster 130B, 130C eine Teilbegrenzung des Sichtfeldes (FOV) darstellen. In 4 begrenzt das Ziellichtmuster 130B einen Abschnitt der Seiten des Sichtfeldes (FOV), und in 5 begrenzt das Ziellichtmuster 130C die Ecken des Sichtfeldes (FOV) (z. B. die Umkehrung des Ziellichtmusters 130B). Die teilweisen Begrenzungen aus den 4 und 5 können mit Hilfe von Öffnungen und/oder Abdeckungselementen (d. h. einem Element, das den Durchgang von Licht blockiert/verdeckt) auf dem Fenster 108 erreicht werden. In 6 zeigt das Ziellichtmuster 130D das Zentrum des Sichtfeldes (FOV), nämlich die Bildgebungsachse 117. Insbesondere begrenzt oder umgibt das Ziellichtmuster 130D die Bildgebungsachse 117, so dass das Ziellicht parallel zur Bildgebungsachse 117, jedoch nicht kollinear mit der Bildgebungsachse 117 projiziert wird. Obwohl in den 3-5 ein deutlicher Abstand zwischen dem Sichtfeld (FOV) und den Ziellichtmustern 130A-130C dargestellt ist, sei verstanden, dass diese Lücke nur der Veranschaulichung dient, um die Sichtfeldbegrenzung und die Ziellichtmuster 130A-130C zu zeigen, die die Sichtfeldbegrenzung anzeigen. In der Praxis können die Ziellichtmuster 130A-130C jedoch koplanar oder im Wesentlichen koplanar mit der Sichtfeldbegrenzung sein, so dass ein Unterschied zwischen dem Ziellichtmuster und der Sichtfeldbegrenzung für das menschliche Auge praktisch nicht wahrnehmbar ist und/oder dass das Ziellichtmuster und die Sichtfeldbegrenzung im Wesentlichen nebeneinander liegen, wenn sie auf eine Bildgebungsebene projiziert werden. Es sei verstanden, dass die in den 3-6 dargestellten Querschnittsmuster nicht einschränkend sind und andere Muster unter Verwendung der offenbarten Ziellichtbaugruppentechniken auf eine Bildgebungsebene projiziert werden können.
Wie in 2 dargestellt, sind der Bildgeber 111, die Beleuchtungsquelle 119 und die Zielquelle 123 mit einer Steuerung oder programmierten Mikroprozessor 127 funktionsfähig verbunden, die/der den Betrieb dieser Komponenten steuert. Ein Speicher 129 ist mit der Steuerung 127 verbunden und durch diese zugreifbar. Vorzugsweise ist der Mikroprozessor 127 derselbe, der für die Verarbeitung des vom beleuchteten Ziel 113 erfassten, zurückkehrenden Lichts verwendet wird, um Daten über das Ziel 113 zu erhalten. Die vereinfachte, teilweise Explosionsdarstellung des Strichcodelesers 100 in 7 zeigt, wie die Zielquellen 123 und die Beleuchtungsquellen 119 auf derselben Leiterplatte 114 montiert und mit verschiedenen optischen Elementen (weiter unten erläutert) im Fenster 108 ausgerichtet werden können. In dieser besonderen Ausführungsform ist der Leser 100 mit vier im Kreuzmuster angeordneten Zielvorrichtungen und vier quadratisch angeordneten Beleuchtungsvorrichtungen ausgestattet. Es sei jedoch verstanden, dass in anderen Ausführungsformen andere optische Elemente, eine andere Anzahl von Ziel- und Beleuchtungsbaugruppen und eine andere Anordnung der Ziel- und Beleuchtungsbaugruppen verwendet werden können. Obwohl nicht dargestellt, sind im Kopfteil 106 des Gehäuses zusätzliche optische Elemente wie Kollimatoren, Linsen, Öffnungen, Fachwände usw. vorgesehen. Obwohl in den 2 und 7 der Bildgeber 111, die Beleuchtungsquelle 119 und die Zielquelle 123 auf derselben Leiterplatte 114 montiert sind, können diese Komponenten bei verschiedenen Ausführungsformen des Lesers 100 jeweils auf einer separaten Leiterplatte oder in verschiedenen Kombinationen auf separaten Leiterplatten vorgesehen sein. In einer Ausführungsform des Lesers ist die Beleuchtungs-LED-Quelle beispielsweise als achsenversetzte Beleuchtung ausgeführt (d. h. sie hat eine zentrale Beleuchtungsachse, die nicht parallel zur zentralen Sichtfeldachse verläuft).
Wie in 8 dargestellt, umfasst bei einer Ausführungsform des Lesers 100 das Fenster 108 zwei Abschnitte, die jeweils einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen. Ein erster Abschnitt 202 des Fensters 108 ist innerhalb des Pfades des Bildgebungsbaugruppensichtfeldes positioniert, um einen ungehinderten Pfad für das Sichtfeld zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann der Brechungsindex des ersten Abschnitts 202 relativ niedrig sein. Beispielsweise kann der erste Abschnitt aus Kronglas mit einem Brechungsindex von etwa 1,5 hergestellt werden. Der Bildgeber 111 selbst befindet sich direkt hinter dem ersten Abschnitt 202, obwohl er in anderen Ausführungsformen an anderer Stelle im Gehäuse 102 mit einem oder mehreren optischen Elementen versehen sein kann, um das Sichtfeld durch den ersten Abschnitt 202 zu richten. Wenn der Bildgeber 111 jedoch direkt hinter dem ersten Abschnitt 202 angeordnet ist, können der Bildgeber 111 und die Ziel-LED(s) 123 auf derselben Leiterplatte (nicht dargestellt) untergebracht werden, wodurch der von den internen Komponenten des Lesers 100 beanspruchte Platz im Gehäuse 102 minimiert wird und/oder ein größerer Freiheitsgrad bei der Platzierung der Ziel-LED(s) 123 möglich ist.
Ein zweiter Abschnitt 204 des Fensters 108 hat einen Brechungsindex, der sich vom Brechungsindex des ersten Abschnitts 202 unterscheidet und im Allgemeinen größer ist als dieser (z. B. ca. 2,75). In einer Ausführungsform ist der zweite Abschnitt 202 als Lichtleiter mit einer Eintrittsfläche 206, einer ersten Oberfläche 208, einer zweiten Oberfläche 210 und einer Austrittsfläche 212 ausgebildet. Das emittierte Ziellicht 214 trifft auf die Eintrittsfläche 206, und die Eintrittsfläche 206 lenkt den Großteil, vorzugsweise im Wesentlichen das gesamte emittierte Ziellicht, das auf die Eintrittsfläche 206 trifft, in den Lichtleiter 204 um. Insbesondere ist die Eintrittsfläche 206 relativ zur Mittelachse des emittierten Ziellichts 214 so geneigt, dass im Wesentlichen das gesamte auf die Eintrittsfläche 206 auftreffende Ziellicht 214 in den Lichtleiter 204 zur ersten Oberfläche 208 mit einem Einfallswinkel gerichtet wird, der größer als der kritische Winkel ist. Die erste Oberfläche 208 lenkt dann das Ziellicht 214 auf die zweite Oberfläche 210 um. In einer Ausführungsform lenkt die zweite Oberfläche 210 das Ziellicht 214 zur Austrittsfläche 212 um, so dass der Lichtleiter 204 das Ziellicht 214 zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche 208, 210 zweimal reflektiert, bevor es den Lichtleiter an der Austrittsfläche 212 verlässt. Es sei jedoch verstanden, dass das Ziellicht 214 intern mehr als zweimal reflektiert werden kann, bevor es auf die Austrittsfläche 212 auftrifft, wie in 8 gezeigt.
Somit sorgt der Lichtleiter 204 für eine interne Totalreflexion des emittierten Ziellichts 214, das in den Lichtleiter 204 eintritt. Es sei jedoch verstanden, dass Verweise auf die interne Totalreflexion und die Brechung des Lichts in den oder aus dem Lichtleiter nicht starr dahingehend interpretiert werden sollen, dass 100 % des Lichts reflektiert oder gebrochen werden müssen. Fachleute werden verstehen, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen und der Beschaffenheit von Materialoberflächen beim Auftreffen eines Lichtstrahls auf eine Oberfläche und der Brechung an dieser Oberfläche ein vertretbar kleiner Teil des Lichts von dieser Oberfläche reflektiert werden kann. Ebenso kann beim Auftreffen eines Lichtstrahls auf eine Oberfläche und der Reflexion an dieser Oberfläche durch eine so genannte interne Totalreflexion eine vertretbar geringe Lichtmenge an dieser Oberfläche vorbei gebrochen werden. Es sei verstanden, dass sich Verweise auf den Begriff „interne Totalreflexion“ oder „interne Reflexion“ auf einen Lichtstrahl beziehen, der in einem Winkel größer als der kritische Winkel des Mediums auftrifft, wobei der kritische Winkel aus dem Snelliusschen Gesetz bestimmt wird, und dass sich Verweise auf den Begriff „Brechung“ auf einen Lichtstrahl beziehen, der in einem Winkel kleiner als der kritische Winkel des Mediums auf die Oberfläche auftrifft, wobei der kritische Winkel aus dem Snelliusschen Gesetz bestimmt wird. So kann ein Teil des auf die Eintrittsfläche 206 auftreffenden Ziellichts 214 vom Lichtleiter 204 weg reflektiert werden, anstatt in den Lichtleiter 204 gebrochen zu werden. Ebenso kann ein Teil des Ziellichts 214, das innerhalb des Lichtleiters 204 reflektiert wird, durch die erste und/oder zweite Oberfläche 208, 210 durchgelassen werden.
Wie in 8 dargestellt, wird das Ziellicht 214 von der zweiten Oberfläche 210 in Richtung der Austrittsfläche 212 reflektiert, an der das Ziellicht 214 aus dem Lichtleiter 206 austritt. In der Ausführungsform von 8 wird das Ziellicht 214 durch den Winkel der Austrittsfläche 212 relativ zu der ersten und zweiten Oberfläche 208, 210 so gebrochen, dass das Ziellicht 214 den Lichtleiter 204 parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Sichtfeldbegrenzung 216 des Sichtfeldes verlässt. Insbesondere tritt das Ziellicht 214 über den gesamten Arbeitsbereich des Lesers 100 aus dem Lichtleiter 206 im Wesentlichen koplanar mit der Sichtfeldbegrenzung 216 aus. Somit folgt das Ziellicht 214 dem Sichtfeld der Bildgebungsbaugruppe, wenn das Sichtfeld mit dem Abstand vom Fenster 108 wächst, so dass, wenn das Ziellicht 214 auf die Bildgebungsebene auftrifft, das Erscheinen des Ziellichts 214 genau die Begrenzung des Sichtfeldes auf der Bildgebungsebene ohne oder im Wesentlichen ohne Parallaxe anzeigt.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Beleuchtungsbaugruppe, wie z. B. die Beleuchtungs-LED 119 und die Beleuchtungslinse 121 (in den 8 und 9 nicht dargestellt), hinter dem optischen Element 204 relativ zur Bildgebungsebene angeordnet sein und eine Zielbeleuchtung für den Leser 100 durch das optische Element 204 bereitstellen. Das Beleuchtungslicht 218 von der Beleuchtungsquelle 119 fällt auf die zweite Oberfläche 210, wenn auch aus der entgegengesetzten Richtung des Ziellichts 214, das dann durch das optische Element 204 gebrochen wird und sich aus der ersten Oberfläche 208 ausbreitet, um das Ziel 113 zu beleuchten. Als Resultat kann das optische Element als Ziellinse für die Beleuchtungsquelle dienen. In einer anderen Ausführungsform kann die Beleuchtungsquelle 119 zusammen mit der Beleuchtungslinse 121 relativ zur Ziellichtquelle 123 seitlich verschoben werden (siehe 11), so dass die Beleuchtungslinse in einem Bereich positioniert wird, der sich nicht mit dem optischen Element 204 überschneidet. Auf diese Weise kann die Beleuchtungslinse so konfiguriert werden, dass sie das Beleuchtungslicht über einen gewünschten Bereich ohne den Einfluss des optischen Elements 204 lenkt.
9 zeigt eine alternative Ausführungsform des Lesers 100, wobei die Elemente des Lesers 100 im Allgemeinen die gleichen sind wie die der Ausführungsform in 8, mit Unterschieden im optischen Element 206. Auch hier hat das Fenster 108 zwei Abschnitte, die jeweils einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen. Ein erster Abschnitt 302 des Fensters 108 ist innerhalb des Pfades des Sichtfeldes der Bildgebungsbaugruppe positioniert, um einen ungehinderten Pfad für das Sichtfeld der Bildgebungsbaugruppe zu ermöglichen, wobei der Bildgeber 111 direkt hinter dem ersten Abschnitt 302 angeordnet ist.
In der Ausführungsform von 9 hat ein optisches Element 304, das wiederum ein Lichtleiter sein kann, einen Brechungsindex, der größer ist als der Brechungsindex des ersten Abschnitts 302 (z. B. ca. 2,75), und weist eine Eintrittsfläche 306, eine erste Oberfläche 308, eine zweite Oberfläche 310 und eine Austrittsfläche 312 auf. Das emittierte Ziellicht 214 fällt auf die Eintrittsfläche 306, und die Eintrittsfläche 306 lenkt den größten Teil, vorzugsweise im Wesentlichen das gesamte auftreffende Ziellicht in den Lichtleiter 304 um. Auch hier kann die Beleuchtungsquelle 119 relativ zur Bildgebungsebene hinter dem optischen Element 304 positioniert werden, das wiederum das Beleuchtungslicht bricht und erweitert, um das Ziel 113 für den Leser 100 zu beleuchten, oder die Beleuchtungsquelle 119 kann seitlich verschoben werden, um das optische Element 304 zu umgehen.
Wie in 9 dargestellt, wird das Ziellicht 214 von der Eintrittsfläche 306 gebrochen und fällt auf die erste Oberfläche 308 in einem Winkel, der größer ist als der kritische Winkel, der sich aus dem Snelliusschen Gesetz ergibt, so dass eine interne Totalreflexion des Ziellichts 214 innerhalb des Lichtleiters 304 entsteht, wie oben beschrieben. Die erste Oberfläche 308 lenkt dann das Ziellicht 214 auf die zweite Oberfläche 310 um. In einer Ausführungsform lenkt die zweite Oberfläche 310 das Ziellicht 214 zur Austrittsfläche 312 um, so dass der Lichtleiter 304 das Ziellicht 214 zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche 308, 310 zweimal intern reflektiert, bevor es den Lichtleiter an der Austrittsfläche 312 verlässt. Es sei jedoch verstanden, dass das Ziellicht 214 intern mehr als zweimal reflektiert werden kann, bevor es auf die Austrittsfläche 312 auftrifft, wie in 9 gezeigt.
An diesem Punkt tritt das Ziellicht 214 aus dem Lichtleiter 306 aus. In der Ausführungsform von 9 wird das Ziellicht 214 durch den Winkel der Austrittsfläche 312 relativ zu der ersten und zweiten Oberfläche 308, 310 so gebrochen, dass das Ziellicht 214 den Lichtleiter 304 parallel zur zentralen Sichtfeldachse 117 des Bildgebers 111 verlässt. Somit folgt das Ziellicht 214 nicht dem Sichtfeld der Bildgebungsbaugruppe, sondern der zentralen Sichtfeldachse der Bildgebungsbaugruppe, selbst wenn das Sichtfeld mit dem Abstand vom Fenster 108 wächst, so dass, wenn das Ziellicht 214 auf die Bildgebungsebene auftrifft, die Erscheinung des Ziellichts 214 genau die ungefähre Mitte des Sichtfeldes (z. B. die Bildgebungsachse 117) anzeigt. Es sei jedoch verstanden, dass der Winkel der Austrittsfläche 312 nicht der einzige Winkel sein muss, der variiert wird, um die gewünschte Richtwirkung des Zielmusters zu erzielen. Das heißt, die Winkel einer oder mehrerer der Oberflächen 306, 308, 310, 312 können variiert werden, um die Art und Weise zu beeinflussen, wie das Ziellicht 214 aus dem Lichtleiter austritt und sich schließlich über den Bereich bewegt. Es sei verstanden, dass dies nicht nur für die derzeit beschriebene Ausführungsform gilt, sondern für jede Ausführungsform, die in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fällt.
Wie in den beiden 8 und 9 zu sehen ist, ist die Eintrittsfläche 206, 306 relativ zur zentralen Zielachse oder zur Richtung eines kollimierten Strahls des Ziellichts und relativ zur ersten Oberfläche 208, 308 abgewinkelt, um eine Brechung eines Großteils, vorzugsweise eines wesentlichen Teils, des darauf auftreffenden Ziellichts in das optische Element 204, 304 und eine interne Totalreflexion des Ziellichts 214 innerhalb des optischen Elements 204, 304 zu erreichen. In ähnlicher Weise ist die erste Oberfläche 208, 308 relativ zur zweiten Oberfläche 210, 310 angewinkelt (und in einigen Ausführungsformen parallel), um das Ziellicht 214 durch interne Totalreflexion zur Austrittsfläche 212, 312 zu reflektieren und zu leiten. In diesen Ausführungsformen sind die erste Oberfläche 208, 308 und die zweite Oberfläche 210, 310 in einem Winkel von etwa 116,5 Grad (+/- 0,5 Grad) relativ zur zentralen Sichtfeldachse geneigt. Die Austrittsfläche 212, 312 ist ihrerseits relativ zur zentralen Sichtfeldachse abgewinkelt, um das Ziellicht 214 in einem gewünschten Winkel relativ zur zentralen Sichtfeldachse zu brechen und zu lenken. Der Winkel der Austrittsfläche in den Ausführungsformen der 8 und 9 beträgt ungefähr 68 Grad (+/- 0,5 Grad) relativ zur zentralen Sichtfeldachse. Es sei verstanden, dass die jeweiligen Winkel von den Brechungsindizes des Lichtleiters 204, 304 und jedes Mediums (einschließlich Luft) abhängen, das an eine Oberfläche des Lichtleiters stößt, auf die das Ziellicht auftrifft. So können die spezifischen Winkel der Oberflächen des Lichtleiters 204, 304 vom Brechungsindex des Lichtleiters 204, 304 und/oder dem Unterschied im Brechungsindex zwischen dem Lichtleiter 204, 304 und dem auf die Eintrittsfläche 206, 306 auftreffenden Medium (z. B. Luft, ein zweiter Lichtleiter, der das Ziellicht 214 zur Eintrittsfläche 206, 306 und/oder zum Fenster 108 leitet) abhängen. Zusätzlich kann reflektierendes Material, wie z. B. reflektierende Beschichtungen, auf jeder der Oberflächen 206-212, 306-312 verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen der 8 und 9 beträgt der Winkel der Eintrittsfläche 206 in der Ausführungsform von 8 etwa 64 Grad (+/- 0,5 Grad), während der Winkel der Eintrittsfläche 306 in der Ausführungsform von 9 etwa 49 Grad (+/- 0,5 Grad) beträgt. Dieser Winkelunterschied verändert die Brechung des Ziellichts 214 im Lichtleiter, was wiederum die Brechung des Ziellichts 214 durch die Austrittsfläche 206, 306 verändert. Insbesondere ist der Winkel der Eintrittsfläche 206 des Lichtleiters 204 relativ zur zentralen Zielachse in 8 so beschaffen, dass das Ziellicht 214 innerhalb des Lichtleiters 204 so reflektiert wird, dass es von der Austrittsfläche 212 in einem Winkel parallel zur Sichtfeldbegrenzung der Bildgebungsbaugruppe gebrochen wird. Andererseits ist der Winkel der Eintrittsfläche 306 des Lichtleiters 304 relativ zur zentralen Zielachse in 9 so beschaffen, dass das Ziellicht 214 parallel zur zentralen Sichtfeldachse der Bildgebungsbaugruppe reflektiert wird.
In beiden Ausführungsformen kann das Ziellicht 214 auf der Grundlage der Krümmung der Eintrittsfläche 206, 306, der ersten Oberfläche 208, 308, der zweiten Oberfläche 210, 310 und/oder der Austrittsfläche 212, 312 weiter manipuliert werden. Beispielsweise kann bei Verwendung der Ausführungsform von 9 und unter Bezugnahme auf die 10, 11 und 12 gezeigt werden, dass der Lichtleiter 304 mehrere Sektionen oder Unterelemente 304A-304D aufweist. In Bezug auf das Unterelement 304A kann die Zielquelle im Allgemeinen eine Punktquelle für das Ziellicht 214 sein. Um das Ziellicht 214 zu verbreitern, ist die Eintrittsfläche 306 des Unterelements 304A konkav, so dass das Ziellicht 214 zwischen dem Einfall auf die Eintrittsfläche 306 und dem Einfall auf die Austrittsfläche 312 seitlich verbreitert wird. Die Austrittsfläche 312 ist ihrerseits ebenfalls konkav, um das Ziellicht 214 in Längsrichtung zu kollimieren und dadurch einen Lichtstrahl zu erzeugen, der parallel, aber nicht kolinear zur Bildgebungsachse 117 bleibt, selbst wenn sich die Sichtfeldbegrenzung mit dem Arbeitsabstand erweitert. Der Effekt des kollimierten Strahls ist, dass er ein Bild einer Linie auf der Bildgebungsebene erzeugt, die als Referenz für die zentrale Bildgebungsachse 117 dienen kann. Die Eintritts- und Austrittsflächen der anderen Unterelemente 304B-304D können in ähnlicher Weise gekrümmt sein, so dass sie einen kleinen Kasten bilden, der die Mitte des Sichtfeldes der Bildgebungsbaugruppe anzeigt. In einem anderen Beispiel, bei dem die Ausführungsform von 8 verwendet wird, kann die Zielquelle im Allgemeinen eine Punktquelle für das Ziellicht 214 sein. Um das Ziellicht 214 zu verbreitern, ist die Eintrittsfläche 206 des Lichtleiters 204 konkav, so dass das Ziellicht 214 zwischen dem Einfall auf die Eintrittsfläche 206 und dem Einfall auf die Austrittsfläche 212 seitlich verbreitert wird. Die Austrittsfläche 212 wiederum ist ebenfalls konkav, so dass das Ziellicht 214 in Längsrichtung schmaler wird, wodurch ein Lichtstrahl entsteht, der sich seitlich mit der angrenzenden Sichtfeldbegrenzung verbreitert, wenn sich sowohl das Ziellicht als auch das Sichtfeld vom Leser weg erstrecken. Der Effekt des schmaler werdenden Strahls ist, dass er ein Bild einer Linie auf der Bildgebungsebene erzeugt, die als Referenz für die benachbarte Begrenzung des Sichtfeldes dienen kann. Die Eintritts- und Austrittsflächen der anderen Lichtleiter können in ähnlicher Weise gekrümmt sein, so dass sie z. B. einen Kasten bilden, der die Begrenzungen des Sichtfeldes der Bildgebungsbaugruppe anzeigt. Alternativ können die Eintrittsfläche 206, 306 und die Austrittsfläche 212, 312 jedes Unterelements konvex sein, um das Zielmuster nach Wunsch zu verändern. Es sei verstanden, dass die Krümmung der Eintrittsfläche 206, 306 und der Austrittsfläche 212, 312 Einfluss darauf haben kann, wie das Ziellicht 214 manipuliert wird und welches Bild auf der Bildgebungsebene erzeugt wird. Unter besonderer Bezugnahme auf 11 kann eine Ausführungsform des optischen Elements 304 und des Fensters 108 ferner die Aufnahme der Beleuchtungslinse 121 in das Fenster 108 für jede einer Vielzahl von Beleuchtungsquellen umfassen, um das Beleuchtungslicht auf die Bildgebungsebene zu leiten und das Ziel 113 zu beleuchten. Im Fall der Zielquelle und/oder der Beleuchtungsquelle kann eine einzelne Quelle in Kombination mit einem Lichtleiter vorgesehen sein, der sich von der Quelle zum optischen Unterelement oder zur Linse erstreckt, so dass die Lichtquelle das Licht in den Lichtleiter leitet, um das Licht auf den Lichtleiter 204, 304 und/oder die Beleuchtungslinse 121 zu lenken.
Es wird deutlich, dass zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu vorteilhaften Konstruktionen führen können, die es ermöglichen, Ziellichtmuster in einer Weise zu emittieren, die an die Sichtfeldbegrenzungen angrenzt, und die Auswirkungen von Parallaxe zu vermeiden, wenn sich das Ziellichtmuster von der Bildgebungsbaugruppe weg erstreckt. Mit den hier beschriebenen Techniken kann die oben erwähnte Lichtemission unabhängig von der Nähe der Ziellichtquelle zum Bildgeber erreicht werden. Für praktische Zwecke kann dies eine einfachere Konstruktion von Bildgebungsbaugruppen ermöglichen, so dass die Ziellichtquellen nicht in extremer Nähe zum Bildgebungssensor positioniert werden müssen, insbesondere da der Platz auf der Leiterplatte in der Nähe und/oder um den Bildgebungssensor herum durch verschiedene Leiterbahnen belegt sein kann, was die Positionierung der Ziellichtquellen an den gewünschten Stellen verhindert.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein Blockdiagramm in den beigefügten Zeichnungen. Alternative Ausführungsformen des im Blockdiagramm dargestellten Beispiels umfassen ein oder mehrere zusätzliche oder alternative Elemente, Verfahren und/oder Vorrichtungen. Zusätzlich oder alternativ können einer oder mehrere der Beispielblöcke des Diagramms kombiniert, geteilt, neu angeordnet oder weggelassen werden. Die durch die Blöcke des Diagramms dargestellten Komponenten werden durch Hardware, Software, Firmware und/oder eine beliebige Kombination von Hardware, Software und/oder Firmware implementiert. In einigen Beispielen wird mindestens eine der durch die Blöcke dargestellten Komponenten durch eine Logikschaltung implementiert. Wie hierin verwendet, ist der Begriff „Logikschaltung“ ausdrücklich als eine physische Vorrichtung definiert, die mindestens eine Hardwarekomponente enthält, die so konfiguriert ist (z. B. durch Betrieb gemäß einer vorbestimmten Konfiguration und/oder durch Ausführung gespeicherter maschinenlesbarer Anweisungen), dass sie eine oder mehrere Maschinen steuert und/oder Operationen einer oder mehrerer Maschinen durchführt. Beispiele für Logikschaltungen sind ein oder mehrere Prozessoren, ein oder mehrere Ko-Prozessoren, ein oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere Steuerungen, ein oder mehrere digitale Signalprozessoren (DSPs), eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), eine oder mehrere Mikrocontroller-Einheiten (MCUs), ein oder mehrere Hardware-Beschleuniger, ein oder mehrere Spezial-Computerchips und ein oder mehrere System-on-Chip-Bauelemente (SoC). Einige Beispiel-Logikschaltungen, wie ASICs oder FPGAs, sind speziell konfigurierte Hardware zur Durchführung von Operationen (z. B. eine oder mehrere der hierin beschriebenen und in den Flussdiagrammen dieser Offenbarung dargestellten Operationen, falls solche vorhanden sind). Einige Beispiel-Logikschaltungen sind Hardware, die maschinenlesbare Befehle ausführt, um Operationen durchzuführen (z. B. eine oder mehrere der hierin beschriebenen und durch die Flussdiagramme dieser Offenbarung dargestellten Operationen, falls solche vorhanden sind). Einige Beispiel-Logikschaltungen umfassen eine Kombination aus speziell konfigurierter Hardware und Hardware, die maschinenlesbare Befehle ausführt. Die obige Beschreibung bezieht sich auf verschiedene hierin beschriebene Operationen und Flussdiagramme, die zur Veranschaulichung des Ablaufs dieser Operationen angehängt sein können. Alle derartigen Flussdiagramme sind repräsentativ für die hier offenbarten Beispielverfahren. In einigen Beispielen implementieren die durch die Flussdiagramme dargestellten Verfahren die durch die Blockdiagramme dargestellten Vorrichtungen. Alternative Implementierungen der hier offenbarten Beispielverfahren können zusätzliche oder alternative Operationen umfassen. Darüber hinaus können Operationen alternativer Implementierungen der hier offenbarten Verfahren kombiniert, aufgeteilt, neu angeordnet oder weggelassen werden. In einigen Beispielen werden die hier beschriebenen Operationen durch maschinenlesbare Anweisungen (z. B. Software und/oder Firmware) implementiert, die auf einem Medium (z. B. einem zugreifbaren maschinenlesbaren Medium) zur Ausführung durch eine oder mehrere Logikschaltungen (z. B. Prozessor(en)) gespeichert sind. In einigen Beispielen werden die hier beschriebenen Operationen durch eine oder mehrere Konfigurationen einer oder mehrerer speziell entwickelter Logikschaltungen (z. B. ASIC(s)) implementiert. In einigen Beispielen werden die hier beschriebenen Operationen durch eine Kombination aus speziell entwickelten Logikschaltungen und maschinenlesbaren Anweisungen, die auf einem Medium (z. B. einem zugreifbaren maschinenlesbaren Medium) zur Ausführung durch Logikschaltungen gespeichert sind, implementiert.
Wie hierin verwendet, ist jeder der Begriffe „zugreifbares maschinenlesbares Medium“, „nicht transitorisches maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbares Speichergerät“ ausdrücklich definiert als ein Speichermedium (z. B. eine Platte eines Festplattenlaufwerks, eine Digital Versatile Disc, eine Compact Disc, ein Flash-Speicher, ein Festwertspeicher, ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff usw.), auf dem maschinenlesbare Anweisungen (z. B., Programmcode in Form von z. B. Software und/oder Firmware) für eine beliebige geeignete Zeitdauer (z. B. dauerhaft, für einen längeren Zeitraum (z. B. während der Ausführung eines mit den maschinenlesbaren Anweisungen verbundenen Programms) und/oder für einen kurzen Zeitraum (z. B. während der Zwischenspeicherung der maschinenlesbaren Anweisungen und/oder während eines Pufferungsprozesses)) gespeichert werden. Darüber hinaus sind die Begriffe „zugreifbares, maschinenlesbares Medium“, „nicht transitorisches maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbares Speichergerät“ hier ausdrücklich so definiert, dass sie die Übertragung von Signalen ausschließen. Das heißt, dass keiner der Begriffe „zugreifbares maschinenlesbares Medium“, „nicht transitorisches maschinenlesbares Medium“ und „maschinenlesbare Speichervorrichtung“, wie sie in den Ansprüchen dieses Patents verwendet werden, so gelesen werden kann, als dass sie durch ein sich ausbreitendes Signal implementiert sind.
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 sind die beschriebenen Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen nicht als sich gegenseitig ausschließend zu verstehen, sondern vielmehr als potentiell kombinierbar, wenn solche Kombinationen in irgendeiner Weise permissiv sind. Mit anderen Worten kann jedes Merkmal, das in einer der vorgenannten Ausführungsformen/Beispiele/Implementierungen offenbart wird, 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 „konfiguriert“ ist, ist zumindest auch so konfiguriert, kann aber auch auf Arten konfiguriert sein, die nicht aufgeführt sind.
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

Vorrichtung, umfassend: ein Gehäuse mit einem Hohlraum, einem Fenster und einem optischen Element; eine Bildgebungsbaugruppe, die in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei die Bildgebungsbaugruppe einen Bildgeber mit einem Sichtfeld (FOV) aufweist, das sich durch das Fenster erstreckt, wobei das Sichtfeld eine zentrale Sichtfeldachse und eine Begrenzungssichtfeldachse aufweist, die nicht parallel zur zentralen Sichtfeldachse verläuft, wobei der Bildgeber so konfiguriert ist, dass er mindestens eines erfasst von: Licht, das von einem Ziel reflektiert wird, und Licht, das von dem Ziel emittiert wird; und eine in dem Hohlraum angeordnete Zielbaugruppe, wobei die Zielbaugruppe so konfiguriert ist, dass sie ein Ziellicht durch das optische Element bereitstellt, wobei das optische Element so konfiguriert ist, dass es das Ziellicht parallel zu der Begrenzungssichtfeldachse richtet, so dass das Ziellicht ein Bild auf das Ziel projiziert, das die Begrenzung des Sichtfeldes anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Element einen Lichtleiter mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, einer Eintrittsfläche und einer Austrittsfläche umfasst, wobei der Lichtleiter so konfiguriert ist, dass er Ziellicht von der Zielbaugruppe an der Eintrittsfläche empfängt und das Ziellicht parallel zur Begrenzungssichtfeldachse an der Austrittsfläche richtet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei: die Eintrittsfläche so konfiguriert ist, dass sie das Ziellicht auf die erste Oberfläche richtet, die erste Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie das Ziellicht auf die zweite Oberfläche reflektiert, und die zweite Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie das Ziellicht auf die Austrittsfläche reflektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Lichtleiter so konfiguriert ist, dass er das Ziellicht zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche mindestens zweimal reflektiert, bevor es den Lichtleiter an der Austrittsfläche verlässt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei mindestens eine der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mindestens eines ist von einem konkaven Oberflächenmuster und einem konvexen Oberflächenmuster.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei mindestens eine der Eingangsfläche und der Ausgangsfläche ein flaches Oberflächenmuster ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: das Fenster einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, und das Sichtfeld sich durch den ersten Abschnitt erstreckt und der zweite Abschnitt das optische Element umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der erste Abschnitt einen inneren Bereich des Fensters umfasst und der zweite Abschnitt einen Bereich des Fensters umfasst, der an den inneren Bereich des Fensters angrenzt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei: der zweite Abschnitt eine Vielzahl von Regionen umfasst, das optische Element eine Vielzahl von optischen Unterelementen umfasst, die mit jeweils einer der Vielzahl von Regionen korrespondieren.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Zielbaugruppe eine Vielzahl von Ziellichtquellen umfasst, die mit jeweils einem der Vielzahl von optischen Unterelementen korrespondieren.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei: das optische Element einen Lichtleiter umfasst, der sich zu wenigstens zwei der Vielzahl von Unterelementen erstreckt, und die Ziellichtbaugruppe so konfiguriert ist, dass sie das Ziellicht in den Lichtleiter richtet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Beleuchtungsbaugruppe, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie Licht durch das optische Element auf das Ziel emittiert, um das Ziel für eine Bilderfassung zu beleuchten.
Vorrichtung, umfassend: ein Gehäuse mit einem Hohlraum, einem Fenster und einem optischen Element; eine Bildgebungsbaugruppe, die in dem Hohlraum angeordnet ist, wobei die Bildgebungsbaugruppe einen Bildgeber mit einem Sichtfeld (FOV) aufweist, das sich durch das Fenster erstreckt, wobei das Sichtfeld eine zentrale Sichtfeldachse und eine Begrenzungssichtfeldachse aufweist, die nicht parallel zur zentralen Sichtfeldachse verläuft, wobei der Bildgeber so konfiguriert ist, dass er mindestens eines erfasst von: Licht, das von einem Ziel reflektiert wird, und Licht, das von dem Ziel emittiert wird; und eine in dem Hohlraum angeordnete Zielbaugruppe, wobei die Zielbaugruppe so konfiguriert ist, dass sie ein Ziellicht durch das optische Element bereitstellt, wobei das Ziellicht eine zentrale Zielachse aufweist, wobei das optische Element so konfiguriert ist, dass es die zentrale Zielachse von einer zentralen Quellenachse einer Quelle des Ziellichts zu einer zentralen Austrittsachse eines Austritts des optischen Elements umpositioniert, wobei die zentrale Quellenachse nicht koaxial mit der zentralen Austrittsachse ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das optische Element einen Lichtleiter mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, einer Eintrittsfläche und einer Austrittsfläche umfasst, wobei der Lichtleiter so konfiguriert ist, dass er Ziellicht von der Zielbaugruppe an der Eintrittsfläche empfängt und das Ziellicht parallel zur zentralen Sichtfeldachse an der Austrittsfläche richtet.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei: die Eintrittsfläche so konfiguriert ist, dass sie das Ziellicht auf die erste Oberfläche richtet, die erste Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie das Ziellicht auf die zweite Oberfläche reflektiert, und die zweite Oberfläche so konfiguriert ist, dass sie das Ziellicht zur Austrittsfläche reflektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der Lichtleiter so konfiguriert ist, dass er das Ziellicht zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche mindestens zweimal reflektiert, bevor es den Lichtleiter an der Austrittsfläche verlässt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei mindestens eine der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche mindestens eines ist von einem konkaven Oberflächenmuster und einem konvexen Oberflächenmuster.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei mindestens eine der Eintrittsfläche und der Austrittsfläche ein flaches Oberflächenmuster ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei: das Fenster einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, und das Sichtfeld sich durch den ersten Abschnitt erstreckt und der zweite Abschnitt das optische Element umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 19, wobei der erste Abschnitt einen inneren Bereich des Fensters umfasst und der zweite Abschnitt einen Bereich des Fensters umfasst, der an den inneren Bereich des Fensters angrenzt.
Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei: der zweite Abschnitt eine Vielzahl von Regionen umfasst, das optische Element eine Vielzahl von optischen Unterelementen umfasst, die mit jeweils einer der Vielzahl von Regionen korrespondieren.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Zielbaugruppe eine Vielzahl von Ziellichtquellen umfasst, die mit jeweils einem der Vielzahl von optischen Unterelementen korrespondieren.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei: das optische Element einen Lichtleiter umfasst, der sich zu wenigstens zwei der Vielzahl von Unterelementen erstreckt, und die Ziellichtbaugruppe ist so konfiguriert, dass sie das Ziellicht in den Lichtleiter richtet.
Vorrichtung nach Anspruch 21, ferner umfassend eine Beleuchtungsbaugruppe, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie Licht durch das optische Element auf das Ziel emittiert, um das Ziel für eine Bilderfassung zu beleuchten.