DE2350926C3 - Elektrooptisches Lesegerät - Google Patents
Elektrooptisches LesegerätInfo
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Description
Saphirkugeln haben eine hohe optische Qualität und werden daher bevorzugt.
Das Gehäuse weist eine Innenschulter lOß auf,
welche in Abstand von dem Teil 12 angeordnet ist Die Schulter lOß halten eine Scheibe 14, in deren Mitte ein
Element 16 befestigt ist, das eine Lichtquellt 8 oder ein
lichtempfangendes Element sein kann. Ein zweites Element 18, das entsprechend entweder lichtemittierender
oder lichtempfangender Art ist, ist im Inneren des zulaufenden Endes 10' des Gehäuses 10 in der Nähe der
oberen Fläche des Teils 12 angeordnet. Bei der in F i g. 1 gezeigten AusfOhrungsform ist das zweite Element 18
an der Oberfläche des Teils 12 mittels eines durchsichtigen Klebstoffs 19 befestigt Das zweite Element 18 kann
statt dessen in einer durchsichtigen Halterungsscneibe
ähnlich der Scheibe 14 gelagert und in geringem Abstand über der oberen Fläche des Teils 12 angebracht
sein. Die Außenbereiche des Teils 12 sind von einer optisch undurchsichtigen Maske 23 abgedeckt, was noch
beschrieben wird. Die Wände des von der Scheibe 14 und dem Teil 10' gebildeten Hohlraums können mit
einem geeigneten licbtabsorbierenden Überzug 20 versehen sein, um unerwünschte Lichtreflexionen im
Inneren des Hohlraums auf ein Minimum zu beschränken. Elektrische Leitungen 22, welche zu dem zweiten
Element 18 führen, und elektrische Leitungen 24, welche zu dem ersten Element 16 führen, sind zu einem Kabel
25 zusammengefaßt, das durch eine Durchführung 28 geht, welche in einen Deckel 26 des Gehäuses 10
eingesetzt ist. Das Kabel 25 kann mit der restlichen elektrischen Schaltung der Sonde verbunden werden,
die nicht gezeigt ist.
Das lichtdurchlässige, kugelförmige Teil 12 übt eine den Lichtstrahl konzentrierende Wirkung aus, ist robust,
billig und ohne weiteres erhältlich. Bei dieser Ausführungsform sind die Elemente 16 und 18 vorzugsweise
axial fluchtend zum Durchmesser des Teils 12 angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Teil 12 einen Durchmesser von 0,317 cm. Als Element 18
wird ein Phototra.isistor verwendet; das Element 16 ist eine lichtemittierende Diode, die in einem Abstand von
etwa 3,8 cm von dem Element 18 angeordnet wird. Die Diode 16 weist eine einstückig mit ihr ausgebildete
Fokussierungslinse auf.
Bei der beschriebenen Anordnung trifft ein Lichtbündel 30, das von der Lichtquelle mit dem Element 16 und
der Linse 16/4 ausgeht, auf einen Teil der oberen Fläche des Teils 12, welches von der Maske 23 und dem
Element 18 begrenzt ist. Dieses Lichtbündel wird von dem Teil 12 gebrochen. Es entsteht auf diese Weise
neben der Bodenfläche des Teils 12 ein Lichtfleck S1
mit einem Durchmesser von etwa 0,030 cm. In einem Abstand von 0,025 cm zu der Unterfläche des Teils 12
erhält man einen Lichtfleck S2 mit einem Durchmesser von etwa 0,0076 cm. Auf diese Weise wird ein stark
konzentriertes Lichtbündel erzeugt.
Wenn ein Aufzeichnungsträger neben das Teil 12 gebracht wird, erfolgt eine Reflexion des von ihm
durchgelassenen und gebrochenen Lichts zurück zu dem Teil 12, wobei die Intensität von dem Reflexionsgrad des
Aufzeichnungsträgers abhängt. Ein Teil der reflektierten Lichtbündel trifft auf das Teil 12 unter einem nahezu
senkrechten Einfallswinkel und wird mit einer geringen Brechung direkt durch die Mitte des Teils 12 zu dem tv>
lichtempfangenden Element 18 geleitet, das an dessen oberen Fläche angebracht ist.
Diese Anordnung ermöglicht ein Verkippen des Aufzeichnungsträgers um einen Winkel bis zu 50°
gegenüber der gemeinsamen Achse des Teils 12 und der Elemente 16 und 18 bei nur geringer Reduzierung der
Leseieistung. Die Maske 23 bewirkt eine Abblendung derjenigen Strahlen des Lichtbündels 3G, welche auf die
äußeren Bereiche des sphärischen Teils 12 gelangen. Eine Abblendung dieser äußeren Strahlen bewirkt eine
stärkere Konzentrierung des Strahlenbündels.
Zur Erläuterung der Empfindlichkeitsunterschiede zwischen der beschriebenen Ausführungsform der
Erfindung und einem bekannten Lesegerät mit Lichtleitern wird im folgenden auf die Fig.2 und 3 Bezug
genommen. F i g. 2 zeigt ein Diagramm, in dem mit A das unverstärkte Ausgangssignal einer Lichtsonde
bezeichnet ist, die ein zentrales Faseroplikteil mit einem
Durchmesser von 0,013 cm aufweist, welches das reflektierte Licht einem Photozellendetektor zuführt,
wobei eine Mehrzahl von Lichtleitern (Fasern) das zentrale Bündel umgibt, um das Papier von der
Lichtquelle zu beleuchten. Die Sonde wurde über einen Aufzeichnungsträger hinweggeführt, welcher alternierend
0,013 cm breite schwarze Striche und 0,051cm breite weiße Striche oder Abstände zwischen den
schwarzen Strichen enthielt, wobei eine relativ konstante Geschwindigkeit bei der Bewegung der Spitze der
Sonde eingehalten wurde und wobei die Sonde neben dem Aufzeichnungsträger und senkrecht zu diesem
geführt wurde. Die Kurve B (Fig. 2) zeigt ein
verstärktes Signal, welches dem Ausgangssignal der Kurve A entspricht. Es ist ersichtlich, daß hinsichtlich
der Linie 32 die positiven Teile des Signals, welche den weißen Abständen entsprechen, 10 Einheiten breit sind,
während die negativen Teile, welche den schwarzen Strichen entsprechen, 6 Einheiten breit sind. Das
Verhältnis zwischen Breite des positiven Signalbereiches und der Breite des negativen Signalbereiches
entspricht somit nicht dem tatsächlichen Verhältnis von 4 :1 des Kodes. Wenn daher ein Kode verwendet wird,
in dem die relative Strichbreite die Information enthält, erweist sich das Lesegerät entsprechend F i g. 2 als nicht
ausreichend empfindlich. Es müßten daher größere Kodezeichen verwendet werden, damit eine Anpassung
an die Empfindlichkeit erreicht wild. Dies führt jedoch
zu einer Verminderung der Informationsmenge, die in einem gegebenen Aufzeichnungsträger enthalten sein
kann.
F i g. 3 zeigt das unverstärkte und das verstärkte Signal durch Kurven A und B, das mit dem
erfindungsgemäßen Lesegerät erhalten wird, wenn ein identischer Aufzeichnungsträger mit 0,013 cm breiten
schwarzen Streifen und 0,051 cm breiten weißen Streifen abgetastet wird. Die Kurve A zeigt, daß die
Information über die Strichbreite besser aufgezeichnet wird. Die Kurve B, durch die eine Bezugslinie 34
hindurchgeht, zeigt, daß die positiven Bereiche des Signals, die den weißen Abständen entsprechen,
annähernd 11 Einheiten einnehmen, während die negativen Bereiche des Signals, welche den schwarzen
Strichen entsprechen, ungefähr 4 Einheiten einnehmen. Das Verhältnis der Signalbreiten für den positiven
Signalteil und den negativen Signalteil entspricht somit besser dem 4 : !-Verhältnis des Kodes als die Signale,
die mit der Faseroptik erhalten werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist das Element 16 als Lichtquelle und das Element 18 als
lichteiiipfangendes Element benützt worden. Das
Element 18 kann jedoch auch die Lichtquelle, beispielsweise eine lichtemittierende Diode sein, welche Licht
durch den Mittelpunkt des sphärischen Teils 12 hindurchläßt; das Element 16 stellt dann den Phototransistor,
eine Photodiode, eine Photozelle oder eine ähnliche Einrichtung dar. welche das Licht empfängt,
das von dem Aufzeichnungsträger reflektiert und von den äußeren Bereichen des sphärischen Teils 12
gebrochen wird. Eine derartige Anordnung weist gegenüber der vorbeschriebenen den Vorteil auf, daß
sie unempfindlicher gegen unerwünschtes Streulicht ist. da das lichtempfangende Element auf einen kleinen
Punkt fokussiert ist. Bei dem Lesegerät, bei dem das Element 16 eine Lichtquelle und das Element 18 ein
lichtempfangendes Element ist, läßt sich ebenfalls eine gegenüber einer Streustrahlung relativ unempfindliche
Wirkung erreichen, wenn das lichtemittierende Element ein Ausgangssignal mit einer relativ kleinen Bandbreite
erzeugt, wie es beispielsweise bei einer lichtemittierenden Diode der Fall ist. oder wenn die obere Fläche dec
sphärischen Teiles 12 mit einem optischen Filter mit geringer Bandbreite versehen wird. In dem lichtdurchlässigen
Klebstoff 19 kann ein optisches Filter angeordnet sein.
In den F i g. 4 bis 6 ist eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Lesegeräts dargestellt. Ein federhalterähnliches Gehäuse 110 definiert eine zylindrische
Öffnung 110/4 am unteren Ende, in der ein kugelförmiges Teil 112 eingesetzt ist. das aus lichtdurchlässigem
Material besteht. Eine Innenschulter llOßdes
Gehäuses 110 trägt ein scheibenartiges Teil 114, welches
in seiner Mitte ein lichtemittierendes Teil 116 aufweist. Mehrere lichtempfangende Elemente 118/4, 118ß, 118C
sind um die obere Fläche des Teiles 112 verteilt angeordnet und an dieser mittels eines lichtdurchlässigen
Klebstoffes befestigt. Die drei Elemente 118 werden vorzugsweise in Winkeln von 120° zueinander angeordnet.
Ausgangsleitungen 1224. 122ßund 122Cführen von den Elementen 118A 118ß und 118C weg. Diese
Leitungen sind mit weiteren Leitungen 124 zu einem Kabel zusammengefaßt, wobei die Leitungen 124 von
dem Element 116 kommen. Das Kabel dient zum Anschluß der einzelnen Leitungen an der nicht
gezeigten elektrischen Schaltung.
Eine zweite Innenschulter HOC ist in dem Hohlraum
des Gehäuses 110 vorgesehen. Sie trägt eine scheibenförmige,
undurchsichtige Maske 126. die in ihrer Mitte eine Öffnung 1264 aufweist. Das lichtemittierende
Element 116 sowie die öffnung 1264 fluchten vorzugsweise zum Durchmesser des sphärischen Teiles
112. Dc Maske 126 verhindert, daß Licht von dem Element 116 auf die lichtempfangenden Elemente 1184.
118ßund 118C fällt. Das lichtemittierende Element 116
ist durch die öffnung 1264 auf einen kleinen zentralen Punkt auf dem sphärischen Teil 112 gerichtet. Es werden
daher an der oberen Fläche die überlegenen Abbildungs- und Konvergenzeigenschaften der Kugelmitte
verwendet, um einen intensiven Lichtpunkt neben der unteren Räche des sphärischen Teiles 112 zu bilden.
Reflexionen von dem Aufzeichnungsträger werden anschließend durch Brechung zu den äußeren Bereichen
des sphärischen Teiles 112 geleitet, wo sie mittels der lichtempfangenden Elemente 1184, 118ß und I18C
festgestellt werden.
In den Fig. 7 und 8 ist eine dritte Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Ein Gehäuse 210 enthält einen unteren, sich verjüngenden Bereich 2104 sowie einen
einheitlich damit ausgebildeten und rechtwinklig davon abstehenden Bereich 210ß. Auf beiden Seiten sind
Ausnehmungen vorgesehen, von welchen nur die
ίο Ausnehmung 2114 (Fig.8) gezeigt ist. Das sich
verjüngende Gehäuse 210 legt eine zylindrische Innenkammer 2104' fest, welche in Verbindung mit
einem zylindrischen Kanal 210C an einem ersten Ende derselben steht, sowie mit einem zylindrischen Kanal
210ß'an einem zweiten Ende derselben.
Ein Haheteii 2i4 ist durch einen Kanal 2iOZ3 geführt.
Das Halteteil 214 weist eine Oberfläche auf, welche im Eingriff mit einer Innenschulter 210£"des Gehäuses 210
steht, sowie eine abgesetzte Oberfläche, welche im
2» Eingriff mit dem zylindrischen Kanal 210C steht. Das
Halteteil 214 enthält an einem Ende einen konusförmigen Sockel 2144 zur Aufnahme eines sphärischen Teiles
212 sowie mehrere mit allmählich zunehmendem Durchmesser und mit Innengewinde versehene Bereiehe
214S. 214C und 214D, welche eine innere lichtführende Kammer festlegen. Eine Schulter 214E ist
an dem anderen Ende des Halteteiles 214 ausgebildet, um eine lichtemittierende Diode 216 zu haltern, sowie
die einstückig mit ihr ausgebildete Linse 2164. Die lichtemittierende Diode 216 sowie die Linse 2164
werden während des Zusammenbaus auf die Schulter 214E aufgesetzt, um Änderungen in dem optischen
Mittelpunkt des davon ausgehenden Lichtbündels zu kompensieren, wobei sie anschließend in diesem
Zustand mittels einer Gießmasse oder eines Klebstoffs 217 gehalten werden.
Das Halteteil 214 kann aus Gewichts- und strukturellen Festigkeitsgründen aus Aluminium gebildet sein.
Durch schwarzes Eloxieren der mit Innengewinde
ίο versehenen Bereiche 214ß, 214Cund 214Dunterschiedlichen
Durchmessers werden unerwünschte Reflexionen auf ein Minimum vermindert. Das Halteteil 214 enthält
eine hablkugelförmige Oberfläche 2144, welche zusätzlich als Maske für den äußeren Bereich des kugelförmigen
Teiles 212 dient.
Ein lichtempfangendes Element 218 ist an der oberen Fläche des sphärischen Teiles 212 mittels eines
lichtdurchlässigen Klebstoffs 219 befestigt. Elektrische Leitungen 222. welche zu dem lichtempfangenden
Element 218 führen, sowie elektrische Leitungen 224. welche an die lichtemittierende Diode 216 angeschlossen
sind, sind durch die Innenkammer 2104'sowie in eine rechtwinklige Verbindungskammer 210ß'geführt
welche in dem Teil 210ß angeordnet ist. Diese Leitungen sind zu einem Kabel 225 zusammengefaßt
das in einer Durchführung 228 liegt und mit dei restlichen, nicht gezeigten Schaltung verbunden ist. Dei
zylindrische Durchgang 210D ist mit einem Deckel 23C verschlossen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
1. eiektrooptisches Lesegerät für Strichkodes
od. dgl., bestehend aus einem lichtdurchlässigen Teil
mit zumindest teilweise sphärischer Form, einem lichtemittierenden Element und einem lichtempfangenden
Element, welche sich im Inneren des Gehäuses des Lesegeräts befinden, dadurch
gekennzeichnet, daß das lichtdurchlässige
Teil (12; 112, 212) kugelförmig ausgebildet ist, daß das lichtemittierende Element (16; 116;216) oder das
lichtempfangende Element (18; 118A, 118Ö, 118C; 218) in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des
kugelförmigen Teils (12; 112; 212) angeordnet ist, während das andere Element (18; 118A 1185,118C;
218 bzw. 16; 116; 216) einen Abstand zur Oberfläche des kugelförmigen Teils einhält und daß das
lichtempfangende Element durch einen oder mehrere lichtelektrische Wandler gebildet wird.
2. Lesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei lichtelektrische Wandler (118;
1185, 118Q vorgesehen sind.
3. Lesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfangende Element (18;
118/4,118Ö, 118C;218)ein Phototransistor ist.
4. Lesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtemittierende Element (16; 116;
216) eine lichtemittierende Diode ist.
5. Lesegerät nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfangende Element
(18; 218) in Flucht zu dem lichtemittierenden Element (16; 216) angeordnet ist.
6. Lesegerät nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Abschirmmaske (23; 126) :n der Nähe der das lichtemittierende Element (16; 116; 216) oder das
lichtempfangende Element (18; 118A 118ß, 118C; 218) tragenden Oberfläche des kugelförmigen Teils
(12; 112; 212) vorgesehen ist.
7. Lesegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung
des lichtemittierenden Elements (16; 116; 216) oder des lichtempfangenden Elements (18;
118Λ, 118ß, U8C; 218) auf dem kugelförmigen Teil
(12; 112; 212) ein lichtdurchlässiges Mittel (19'; 219) vorgesehen ist.
8. Lesegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtelektrischen Wandler (118A
118B, HSC) unter einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind.
9. Lesegerät nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im
Inneren des Gehäuses (10; 110) zwischen dem lichtemittierenden Element (16; 116) und dem
lichtempfangenden Element (18; 118A 1185, \\%C)
ein lichtabsorbierendes Element (22; 120) vorgesehen ist.
10. Lesegerät nach wenigstens einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (210) in ein ergreifbares Teil mit einem
Hohlraum sowie in ein in dem Hohlraum angeordneten Halteteil (214) unterteilt ist und Einrichtungen
(214,4 bis 214DJ aufweist, welche das Innere des Gehäuses und den Durchgang festlegen, und daß das
Halteteil (214) Halteeinrichtungen (214', 214", 214£";
enthält.
Die Erfindung betrifft ein eiektrooptisches Lesegerät gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein eiektrooptisches Lesegerät mit einem lichtdurchlässigen Teil mit zumindest teilweise sphärischer Form,
einem lichtemittierenden Element und einem lichtempfangenden Element, welches sich im Inneren des
Gehäuses des Lesegeräts befindet, ist bereits aus der US-PS 34 17 234 bekannt Bei diesem elektrooptischen
Lesegerät wird durch den Einsatz des teilweise
ίο lichtdurchlässigen Teils in Form einer Halbkugel eine
Strahlkonzentration nur in der Lichtübertragungsrichtung und nicht in Richtung des reflektierten Lichtes
erreicht. Somit sind Lichtleiter erforderlich, um die reflektierten Lichtstrahlen zu den lichtempfangenden
Elementen zu übertragen. Der Einsatz von Lichtleitern reduziert jedoch die mechanische Beanspruchbarkeit
eines derartigen Lesegeräts.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eiektrooptisches Lesegerät zu schaffen, welches hohen
mechanischen Beanspruchungen standhält und eine sehr gute Empfindlichkeit hat. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Verwendung des vollständig kugelförmig ausgebildeten Teils wird bei dem erfindungsgemäßen
elektrooptischen Lesegerät erreicht, daß eine Strahlkonzentrierung sowohl in der Lichtübertragungsrichtung
als auch in Richtung des reflektierten Lichtes sichergestellt ist. Außerdem erübrigt sich der Einsatz
von Lichtleitern, was zu einer relativ hohen möglichen mechanischen Beanspruchung führt. Ein weiterer
Vorteil wird darin gesehen, daß das lichtemittierende Element und das lichtempfangende Element gegenein-
.15 ander austauschbar sind und somit wahlweise dicht bzw. weiter entfernt von dem kugelförmigen Teil angeordnet
werden können. Durch den nicht erforderlichen Einsatz von teuren und relativ leicht zerbrechlichen Lichtleitern
ergeben sich außerdem wesentlich niedrigere Herstellungskosten und ein einfacher Aufbau.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenschnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lesegeräts,
Fig. 1 eine Seitenschnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lesegeräts,
F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Ansprechverhaltens eines Lesegeräts mit Lichtleitern,
F i g. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Ansprechverhaltens des erfindungsgemäßen Lesegeräts,
so F i g. 4 eine Schnittansicht durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 5 und 6 Aufsichten entlang der Linien 5-5 bzw. 6-6 in F i g. 4 auf das erfindungsgemäße Lesegerät,
Fig.7 eine Seitenschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lesegeräts, und
Fig.7 eine Seitenschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lesegeräts, und
F i g. 8 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses für das erfindungsgemäße Lesegerät.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform nimmt ein zylindrisches Gehäuse 10 ein erstes sich verjüngendes
Ende 10' auf, welches einen zylindrischen Durchgang 10/4 festlegt. In dem Durchgang 10/4 ist ein
kugelförmiges Teil 12 gelagert, das aus einem lichtdurchlässigen Material besteht. Das Teil 12 ist
h5 vorzugsweise eine synthetische Saphirkugel mit der
relativen Härte von Saphir, kann auch aus Glas, Quarz oder einem anderen durchsichtigen Material bestehen,
das eine harte Oberfläche aufweist. Synthetische
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