DE2626062C3

DE2626062C3 - Lichtstrahlabtasteinrichtung

Info

Publication number: DE2626062C3
Application number: DE2626062A
Authority: DE
Inventors: Moritoshi Tokio Ando; Hiroyuki Yokohama Kanagawa Ikeda; Takefumi Kawasaki Kanagawa Inagaki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1975-06-10
Filing date: 1976-06-10
Publication date: 1980-12-04
Also published as: DE2626062B2; DE2626062A1; FR2314540A1; GB1556174A; JPS51146244A; JPS5820406B2; US4165464A; FR2314540B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtstrahlabtasteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer aus der US-PS 36 19 033 bekannten Einrichtung dieser Art bestehen die Ablenkelemente aus Beugungsgittern mit parallelen Linien konstanten Abstands oder aus Linsen. Die einzelnen Ablenkelemente erzeugen zueinander parallele Abtastlinien entsprechend einem Zeilenraster.

Lichtstrahlabtasteinrichtungen können bei beliebigen Systemen eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Lichtstrahlabtasteinrichtung ist ein Verkaufssystem, im folgenden abgekürzt POS genannt.

Bei einem Warenmarkt ist es wichtig, eine Aufstellung über die vorrätigen Waren zu haben, um den Umfang der verkauften Waren verechnen zu können und außerdem die verkauften Waren klassifizieren zu können. Falls der Umfang der zu handelnden Waren klein ist und es sich nur um wenige Warenarten handelt, ist es leicht, ein Bestandverzeichnis der vorrätigen Waren zu halten und den Umfang der verkauften Waren zu berechnen und die verkauften Waren zu klassifizieren. Beim Handeln mit einer sehr großen Warenmenge und einer Vielzahl an Warenarten ist diese Art der Überwachung jedoch nicht leicht So ist in den letzten Jahren das obengenannte POS-System entwickelt und vorgeschlagen worden. Mittels dieses Systems kann eine große Menge und Vielfalt unter Verwendung eines Rechners überwacht werden und die Berechnung und Klassifizierung des Warenausgangs und des Wareneingangs kann mit Hilfe des Rechners automatisch durchgeführt werden. Bei diesem POS-System wird im voraus eine die jeweilige Ware betreffende Information unmittelbar auf der Ware angebracht, da die Waren durch den Rechner überwacht

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werden. Eine derartige Information wird auf einer Außenfläche der jeweiligen Ware durch Befestigen eines sogenannten Strich-Code-Etiketts angebracht Der Strich-Code wird üblicherweise unter Verwendung von UPC-Zeichen (universeller Waren-Code) angeordnet Die Information des Strich-Codes über die jeweilige Ware kann mit Hilfe einer Lichtstrahlabtasteinrichtung bzw. eines optischen Abtastgerätes und eines fotoelektrischen Wandlers, der mit dem Eingang eines Rechners , verbunden ist gelesen und erfaßt werden. Das optische Abtastgerät liefert einen kohärenten Lichtstrahl, etwa einen Laserstrahl, der den Strich-Code abiastet, während der fotoelektrische Wandler den durch das Strich-Code-Etikett reflektierten kohärenten Lichtstrahl empfängt. Die Intensität des reflektierten kohärenten Lichtstrahls ändert sich demzufolge in Abhängigkeit vom Strich-Code. Der Rechner liest die Information in Abhängigkeit von den Intensitätsänderungen des reflektierten kohärenten Lichtstrahls, die vom fotoelektrischen Wandler in Form einer elektrisehen Impulsfolge geliefert werden.

Es gibt optische Abtastgeräte mit einem rotierenden Polygonalspiegel oder einem schwingenden Spiegel zur Erzeugung der Abtastlinien. Die Nachteile eines optischen Abtastgerätes bei Verwendung eines rotierenden Polygonalspiegels oder eines schwingenden Spiegels liegen in den hohen Kosten und in der Kompliziertheit des Aufbaus.

Bei dem durch die US-PS 36 14 193 bekanntgewordenen optischen Abtastgerät wird eine Quelle einer kohärenten elektromagnetischen Strahlung zur Erzeugung eines divergierenden Strahls der Strahlung, ein Reflektor, der durch die Strahlung der Quelle beleuchtet wird und diese zu einem auf einer vorbestimmten Achse gelegenen Brennpunkt konvergiert, sowie ein Abtaster benutzt, der eine mit der vorgegebenen Achse konzentrische sphärische bzw. Kugeloberfläche aufweist und um die Achse rotiert sowie eine Vielzahl von Zonenlinsen enthält, die Längs des Umfangs auf der Kugeloberfläche verteilt und so bezüglich des Reflektors angeordnet sind, daß die konvergierende Strahlung einen Sektor der Kugeloberfläche beleuchtet, der mehr als eine Zonenlinse enthält, wobei die Zonenlinsen die konvergierende Strahlung gegen die betreffenden Abtastbrennpunkte zurückleiten. Es ist ferner ein Antrieb zum Drehen des Abtasters um die vorgegebene Achse vorgesehen. Die Abtastbrennpunkte sind ringförmig konzentrisch zu der vorgegebenen Achse angeordnet.

Die erwähnten bekannten Lichtstrahlabtasteinrichtungen eignen sich nur als eindimensionales optisches Abtastgerät Das für ein POS-System erforderliche optische Abtastgerät muß jedoch ein zweidimensionales Abtastgerät sein.

Aus der DE-OS 22 64 173 ist eine Lichtstrahlabtasteinrichtung ähnlich der aus der US-PS 36 19 033 bekannt, bei der die einzelnen Ablenkelemente so ausgebildet sind, daß sich eine eindimensionale Linieneblenkung ergibt Bei jedem der in Form von holographischen Beugungsgittern ausgebildeten Ablenkelemente ändert sich d\ ^;J:·....konstante kontinuierlich in Umfangsrichtung. Die für ein POS-System erforderliche zwei- oder mehrdimensionale Abtastung läßt sich auch mit dieser bekannten Einrichtung nicht durchführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtstrahlabtasteinrichtung der eingangs bezeichneten Gattung so weiterzubilden, daß eine sichere zwei- oder

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₆₅ mehrdimensionale Abtastung eines mit UPC-Symbole versehenen Gegenstandes möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Tel! der Patentansprüche 1 -ind 7 gelöst

Diese Lösung und in den Unteransprüchen enthaltene vorteilhafte Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf 22 Figuren näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 eine vergrößerte Draufsicht auf eine übliche Strich-Code-Markierung,

F i g. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf eine übliche Strich-Code-Markierung und Abtastlinien, von denen jede den gesamten Bereich des Strich-Codes kreuzt,

Fig.3 eine vergrößerte Draufsicht einer üblichen Strich-Code-Markierung und von Abtastlinien, von denen keine den gesamten Bereich des Strich-Codes kreuzt,

Fig.4 schematisch ein Beispiel eines bekannten zweidimensionalen Abtastmusters gemäß einem senkrecht kreuzenden Mode,

Fig.5 schematisch ein weiteres Beispiel eines bekannten zweidimensionalen Abtastmusters gemäß einem zickzackförmigen und stabförmigen Modes,

F i g. 6 eine bildhafte Ansicht zur Erleichterung des Verständnisses des grundsätzlichen Aufbaus eines optischen Abtastgerätes gemäß der Erfindung, wobei das Abtastgerät ein Abtastmuster gemäß einem senkrecht kreuzenden Mode liefern kann,

F i g. 7 eine bildhafte Ansicht zur Erleichterung des Verständnisses des grundsätzlichen Aufbaus eines optischen Abtastgerätes gemäß der Erfindung, wobei das Gerät ein Abtastmuster entsprechend einem zickzackförmigen und stabförmigen Mode liefern kann,

Fig.8 eine bildhafte Ansicht, die eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Abtastgerätes darstellt,

F i g. 9 eine bildhafte Ansicht, die eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Abtastgerätes darstellt,

Fig. 10 eine bildhafte Ansicht, die eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Abtastgerätes darstellt,

F i g. 11 eine perspektivische Ansicht einer Dreheinrichtung für die Rotation eines Laserstrahls gemäß der Erfindung,

Fig. 12 eine bildhafte Ansicht, die eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen optischen Abtastgerätes darstellt

F i g. 13 eine Darstellung zur Erleichterung des Verständnisses der Beziehung zwischen der Brennweite jedes der ersten Hologramme und der Brennweite jedes der zweiten Hologramme entsprechend der vierten Ausführungsform,

Fig. 14 ein schematisch dargestellter Längsschnitt eines Herstellungsgerätes gemäß der Erfindung zur Herstellung der mit Hologrammen versehenen Kreisscheibe,

Fig. 15die Strahlenwege,die entstehen, wenn ein aus einer parallelen ebenen Welle gebildeter Laserstrah! bei einem Hologramm angewendet wird,

Fig. 16 die Strahlenwege, die entstehen, wenn ein durch eine Kugelwelle gebildeter Laserstrahl bei einem Hologramm angewendet wird,

Fig. 17A eine perspektivische Teilansicht einer fünften Ausführungsform gemäß dieser Erfindung,

Fig. 17B eine perspektivische Ansicht, die eine plankonkave Linse darstellt,

Fig. 18 eine Draufsicht eines Abtastmusters, das einen gitterförmigen Mode aufweist zur Erleichterung des Verständisses der Folge zum Bilden der jeweiligen Abtastlinien gemäß der Erfindung,

Fig. 19 ein Blockdiagramm, das ein optisches Abtastgerät zum Lesen eines Strich-Codes und ein Steuergerät darstellt, die beide Bestandteile der Erfindung sind, wobei das Steuergerät einen Begrenzer so steuert, daß er in Abhängigkeit von den Intensitätsänderungen des von dem Strich-Code reflektierten Strahls elektrische Impulssignale ohne Fehler erzeugen kann,

Fig.20 eine perspektivische Teilansicht eines optischen Steuergeräts gemäß dieser Erfindung,

F i g. 21 eine Unteransicht, teilweise im Schnitt, der in F i g. 20 dargestellten Kreisscheibe,

Fig.22 Zeitdiagramme des Signals 52 in Spalte (a), des Signals Ss in Spalte (b) und des Signals Ss, in Spalte

F i g. 1 zeigte eine vergrößerte Draufsicht eines Strich-Code-Etiketts bzw. einer Strich-Code-Markierung, die an die Außenfläche jeder der abzutastenden Waren (nicht dargestellt) angebracht ist. In F i g. 1 ist das Strich-Code-Etikett mit der Zahl 11 bezeichnet. Die Zahl 12 ist ein Beispiel eines Strich-Codes.

Der Strich-Code 12 wird gewöhnlich auf die Oberfläche des Strich-Code-Etiketts 11 aufgedruckt. Der Strich-Code 12 ist unter Verwendung von UPC-Zeichen angeordnet und stellt Daten, wie die Kosten, den Hersteller, die Art und das Herstellungsdatum der jeweiligen nicht dargestellten Ware dar, an die das Strich-Code-Etikett 11 angebracht ist Die der jeweiligen Ware zugeordnete Information wird durch einen nicht dargestellten Rechner gelesen und verarbeitet, wobei das Lesen automatisch durch die Kombination eines optischen Abtastgerätes und eines fotoelektrischen Wandlers erfolgt, die nicht dargestellt sind. Das optische Abtastgerät liefert einen ebenfalls nicht dargestellten kohärenten Lichtstrahl, wie einen Laserstrahl, der den Strich-Code 12 quer abtastet Der fotoelektrische Wandler empfängt den durch den Strich-Code 12 reflektierten kohärenten Lichtstrahl. Die Intensität des reflektierten kohärenten Lichtstrahls ändert sich in Abhängigkeit von der Anordnung bzw. Ausbildung des Strich-Codes 12.

Der vom optischen Abtastgerät gelieferte kohärente Lichtstrahl muß den Strich-Code, wie es in Fig.2 dargestellt ist, abtasten, indem er ihn in seiner Gesamtheit kreuzt In F i g. 2 stellen die Linien 21a, 216 und 21c die Abtastlinien dar. Jede der Abtastlinien 21a, 21 b bzw. 21 c kann den Strich-Code 12 dadurch abtasten, daß sie ihn in seiner Gesamtheit kreuzt

Wird jedoch das Strich-Code-Etikett unter einem bestimmten Winkel gegenüber dem Lichtabtaststrahl angeordnet, dann kann es sein, daß der kohärente Lichtstrahl nicht den gesamten Strich-Code abtasten kann. D. h, falls das Strich-Code-Etikett unter bestimmten Winkeln, wie unter jenen gemäß F i g. 3 angeordnet ist, kann keine der Abtastlinien 21a, 21 b bzw. 21c den Strich-Code 12 voll abtasten, daß sie diesen nicht in seiner Gesamtheit kreuzt Gleichzeitig ist es für den Rechner nicht möglich, die Information zu lesen, ohne daß Fehler entstehen. Da jede der Abtastlinien 21a, 21 Z> und 21c eindimensional ist, ist es somit für den Rechner schwierig, die Information ohne die Entstehung von Fehlern zu lesen, insbesondere wenn gegenüber der Abtastlinie das Strich-Code-Etikett um bestimmte Winkel gedreht ist

Um diese Fehlerquelle auszuschalten, wird somit ein zweidimensionales Abtasten gefordert Wenn ein zweidimensionales Abtasten des Strich-Codes angewandt wird, wie dies in den F i g. 4 und 5 dargestellt ist, ist gewährleistet, daß der Rechner die Information ohne die Entstehung von Fehlern lasen kann, selbst wenn das Strich-Code-Etikett um irgendeinen Winkel gedreht wird. F i g. 4 zeigt ein Beispiel eines zweidimensionalen Abtastmusters, das sich in Form eines senkrecht kreuzenden Modes darstellt. Fig.5 zeigt ein weiteres Beispiel eines zweidimensionalen Abtastmusters, das sich in Form eines zickzackförmigen und eines stabförmigen Modes darstellt

Es wird nun das optische Abtastgerät gemäß dieser Erfindung erläutert

Fig.6 zeigt eine Anordnung von Linsen, die ein Abtastmuster liefern, das einen sich senkrecht kreuzenden Mode aufweist wie es in F i g. 4 dargestellt ist In F i g. 7 sind eine erste Zonenlinse, d. h. ein Hologramm 71 zusammen mit zweiten Zonenlinsen, d. h. Hologrammen 72-1, 72-2, bis 72-10 durch Einsetzen in eine Kreisscheibe 73 befestigt. Das Hologramm 71 liegt auf einem Kreisdiagramm bzw. einer Kreislinie 74-1, während die übrigen Hologramme 72-i, 72-2 bis 72-10 längs einer anderen Kreislinie 74-2 angeordnet sind. Die Kreislinien 74-1 und 74-2 sind bezogen auf den Mittelpunkt O der Kreisscheibe 73 konzentrisch angeordnet Ein erster Laserstrahl 61-1 bestrahlt ortsfest einen Punkt 75-1 auf der Kreisscheibe 73. Ein zweiter Laserstrahl 61-2 bestrahlt ortsfest einen Punkt 75-2 auf der Kreisscheibe 73. Wenn die Kreisscheibe 73 in einer Richtung längs des Pfeils 76 rotiert, bestrahlt der erste Laserstrahl 61-1 den gesamten Weg der Kreislinie 74-1. und der zweite Laserstrahl 61-2 bestrahlt den ganzen Weg der Kreislinie 74-2. Demgemäß kreuzt bei jeder Umdrehung der Kreisscheibe 73 das Hologramm 71 einmal den ersten Laserstrahl 61-1, und es kreuzt außerdem bei jeder Umdrehung der Kreisscheibe 73 jedes der Hologramme 72-1, 72-2 bis 72-10 einmal den zweiten Laserstrahl 61-2. Wenn einerseits das HoIogramm 71 den Strahl 61-1 an der Stelle 75-1 kreuzt wird ein erster Brennpunkt 77, der durch Beugung des Hologramms 71 gebildet wird, veranlaßt sich in einer Richtung längs des Pfeils 67 zu bewegen, wodurch eine Abtastlinie 78 erhalten wird. Wenn andererseits jedes der Hologramme 72-1,72-2 bis 72-10 den Strahl 62-1 an der Stelle 75-2 kreuzt wird jeder der zweiten Brennpunkte 80-1, 80-2 bis 80-10, die durch Beugung gebildet werden, veranlaßt sich in einer Richtung parallel zum Pfeil 70 zu bewegen. Es sei bemerkt, daß, da das Hologramm 71 den Strahl 61-1 an der Stelle 75-1 horizontal kreuzt, eine horizontale Abtastlinie 78 erhalten werden kann. Andererseits werden, da jedes der Hologramme 72-1,72-2 bis 72-10 den Strahl 61-2 an der Stelle 75-2 vertikal kreuzt, vertikale Abtastlinien 79-1. 79-2 bis 79-10 erhalten. Ferner sei bemerkt, daß jedes der Hologramme 72-1,72-2 bis 72-10 im voraus so bemessen ist, daß jeder der Brennpunkte 80-1, 80-2 bis 80-10 auf die Bildfläche 64 längs der entsprechend verschiedenen Abtastlinien 79-1, 79-2 bis 79-10 projiziert werden kann. Wenn die Kreisscheibe 73 bei dem POS-System angewandt wird, sollten die horizontale Abtastlinie 78 und die vertikalen Abtastlinien 79-1,79-2 bis 73-10 nicht gleichzeitig auf der Bildfläche 64 gebildet werden. Wie in F i g. 7 dargestellt, sollten deshalb, wenn das Hologramm 71 den Strahl 61-1 an der Stelle 75-1 kreuzt, die Hologramme 72-1, 72-2 bis 72-10 nicht den Strahl 61-2 an der Stelle 75-2 kreuzen. Der erste Laserstrahl 61-1 kann demgemäß durch Befestigen

eines nicht dargestellten Spiegels auf der Kreisscheibe 73 zwischen den Hologrammen 72-1 und 72-10 erhalten werden. Der erste Laserstrahl 61-1 wird durch Reflektieren des zweiten Laserstrahls 61-2 unter Verwendung des Spiegels und eines weiteren nicht dargestellten Spiegels erhalten.

F i g. 7 zeigt etwas mehr im Detail das Prinzip eines weiteren optischen Abtastgerätes gemäß der Erfindung. F i g. 7 zeigt eine Anordnung von Linsen, die einen zickzackförmigen und einen stab- bzw. strichförmigen Mode des Abtastmusters liefern, wie es in Fig.5 dargestellt ist In F i g. 7 sind durch Einsetzen in eine Kreisscheibe 64 erste Zonenlinsen bzw. Hologramme 81-1,81-2,81 -3 und 81-4, eine zweite Zonenlinse bzw. ein Hologramm 82 und eine dritte Zonenlinse bzw. ein Hologramm 83 befestigt Die Hologramme sind längs einer Kreislinie 85 angeordnet Ein erster Laserstrahl 86-1, ein zweiter Laserstrahl 86-2 und ein dritter Laserstrahl 86-3 bestrahlen ortsfest die entsprechenden Punkte 87-1, 87-2 bzw. 87-3. Die Punkte 87-1 und 87-2 sind bezogen auf den Mittelpunkt O unter einem Winkel von 60° angeordnet, und die Punkte 87-2 und 87-3 sind bezogen auf den Mittelpunkt O unter einem Winkel von 60° angeordnet Die beiden Hologramme der folgenden Paare von Hologrammen 81-1 und 81-3 bzw. 83 und 82 bzw. 81-4 und 81-2 sind jeweils bezüglich des Mittelpunktes O unter Einschluß des Winkels von 180° angeordnet Ferner sind die beiden Hologramme der folgenden Paare von Hologrammen 81-1 und 83 bzw. 83 und 81-4 bzw. 81-3 und 82 bzw. 82 und 81-2 jeweils unter Einschluß eines Winkels von 80° bezogen auf den Mittelpunkt O angeordnet Wenn die Hologramme 81-1 und 81-2 den Strahl 86-2 an der Stelle 87-2 kreuzen, werden Abtastiinien 88-1 bzw. 88-2 auf der Bildfläche 64 erhalten. Wenn das Hologramm 82 den Strahl 86-1 an dsr Stelle 87-1 kreuzt, werden Abtastlinien 89-1 und 89-2 erhalten. Wenn die Hologramme 81-1 und 81-2 den Strahl 86-3 an der Stelle 87-3 kreuzen, werden Abtastlinien 90-1 bzw. 90-2 erhalten. Die Hologramme 81-3, 81-4 und 83 wirken in gleicher Weise, wie es anhand der Hologramme 81-1,81-2 bzw. 82 beschrieben worden ist Es sei bemerkt daß jedes der Paare von Hologrammen 81-1 und 81-3 bzw. 81-2 und 81-4 bzw. 82 und 83 im voraus so bestimmt wird, daß jeder der entsprechenden Brennpunkte längs der entsprechend verschiedenen Abtastlinien auf die Bildfläche 64 projiziert werden kann. Wenn bei der Darstellung nach F i g. 8 eines der Hologramme einen Strahl an einer der Punkte bzw. Stellen kreuzt sind die übrigen Hologramme nicht in der Lage, Lichtstrahlen an anderen Stellen zu kreuzen, so daß sämtliche Abtastlinien nicht gleichzeitig sondern abwechselnd erzeugt werdan können.

Fig.8 ist eine bildmäßige Ansicht die eine erste Ausführungsform eines optischen Abtastgerätes gemäß der Erfindung darstellt In Fig.8 sind sowohl erste Zonenlinsen bzw. Hologramme 91-1 und 91-2 als auch zweite Zonenlinsen bzw. Hologramme 92-1 und 92-2 durch Einsetzen in eine Kreisscheibe 93 befestigt Die Hologramme 91-1 und 91-2 liegen auf Kreislinien, die bestimmt sind durch einen Mittelpunkt O, und die Hologramme 92-1 und 92-2 sind längs einer weiteren Kreislinie angeordnet, die ebenfalls durch den gleichen Mittelpunkt O bestimmt ist Ein kohärenter Lichtstrahl, d. h. ein Laserstrahl 94, der von einem Helium-Neon-Laser 95 abgestrahlt wird, wird mittels eines halbdurchlässigen Spiegels 96 in zwei Laserstrahlen 94-1 und 94-2 unterteilt Der Laserstrahl 94-2 wird mittels eines Spiegels 97 gegen die Kreisscheibe 93 reflektiert. Die Laserstrahlen 94-1 bzw. 94-2 werden durch Konvexlinsen 98-1 bzw. 98-2 übertragen, um ortsfest die Stellen 99-1 bzw. 99-2 auf der Kreisscheibe 93 zu bestrahlen. Wird die Kreisscheibe 93 in einer Richtung längs des Pfeils 100 mittels eines Elektromotors 101 gedreht, dann liefert jedes der Hologramme 91-1 und 91-2 einen Abtastlaserstrahl, der durch das Bezugszeichen 102 repräsentiert wird, und jedes der Vielzahl von Hologrammen 92-1 und auch jedes der Vielzahl von Hologrammen 92-2 liefert einen Abtastlaserstrahl, der durch das Bezugszeichen 103 repräsentiert wird. Ferner bilden die Laserstrahlen 102 und 103 ein Abtastmuster eines sich senkrecht kreuzenden Modes, wie es anhand von F i g. 6 bereits erwähnt worden ist

Das in F i g. 8 dargestellte optische Abtastgerät wird vorzugsweise bei dem genannten POS-System angewandt In F i g. 8 ist mit der Bezugszahl 104 ein Teil einer POS-Endstation bezeichnet Die Vorrichtung 104 enthält ein durchsichtiges Fenster 105 zum Abtasten des Strich-Code-Etiketts, welches in Fig. 1 mit 11 bezeichnet ist Jeweils wenn Waren (in F i g. 8 nicht dargestellt) auf dem Fenster 105 gelagert werden, und wenn das Strich-Code-Etikett, das an der Außenfläche der jeweiligen Ware angebracht ist, gegen das Fenster 105 weist tasten die Abtastlaserstrahlen 102 und 103 den Strich-Code (in Fig. 1 mit 12 bezeichnet) mittels eines Abtastmusters 106 ab, das einen senkrecht kreuzenden Mode aufweist. Jeder der Abtastlaserstrahlen 102 und 103 wird durch das Strich-Code-Etikett reflektiert, der reflektierte Abtastlaserstrahl 107 wird durch eine Sammellinse 109 gesammelt, falls dies erforderlich ist, und bestrahlt einen fotoelektrischen Wandler 108, der aus einer Fotoverstärkerröhre besteht. Die Intensität des reflektierten Abtastlaserstrahls 107 verändert sich in Abhängigkeit von dem Strich-Code, und die Intensitätsänderungen werden durch den fotoelektrischen Wandler 108 in eine Folge elektrischer Impulse umgewandelt Die vom fotoelektrischen Wandler 108 gelieferte Impulsfolge wird durch einen Demodulator 110 demoduliert Die Ausgangssignale werden dann zu einer zentralen Datenverarbeitungseinheit (CPU) übertragen, die in F i g. 8 nicht dargestellt ist

Fi g. 9 ist eine bildhafte Ansicht zur Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines optischen Abtastgerätes gemäß der Erfindung. In Fig.9 sind die mit den gleichen Bezugszeichen wie bei Fig.8 versehenen Elemente identisch mit denen der F i g. 8, anhand der sie auch bereits erläutert worden sind. Sowohl erste Zonenlinsen bzw. Hologramme 111-1,111-2 bis 111-4 als auch zweite Zonenlinsen bzw. Hologramme 112-1,112-2 ... sind in einer Kreisscheibe 113 befestigt Die Hologramme sind längs einer Kreislinie angeordnet welche durch einen Mittelpunkt O definiert ist Der Laserstrahl 94 wird gegen die Kreisscheibe 113 mittels eines Spiegels 114 reflektiert Der Laserstrahl 94 wird dann durch eine konvexe Linse 115 übertragen, um ortsfest einen Punkt 116 auf der Kreisscheibe 113 zu bestrahlen. Wenn die Kreisscheibe 113 in einer Richtung längs des Pfeils 100 durch den Elektromotor 101 gedreht wird, liefert jedes der Hologramme 111-1, 111-2 ... einen Abtastlaserstrahl 117, der ein Prisma 119 bestrahlt während jedes der Hologramme 112-1,112-2 ... einen Abtastlaserstrahl 118 liefert, der das Dove-Prisma 120 bestrahlt Dies deshalb, weil jedes der Hologramme 111-1, 111-2 ... vorher so konzipiert ist daß der durchtretende Abtastlaserstrahl mittels Beugung auf das Prisma 119 gerichtet wird und jedes der

Hologramme 112-1,112-2... im voraus so konzipiert ist, daß der hindurchtretende Abtastlaserstrahl infolge von Beugung zum Dove-Prisma 120 gerichtet wird. Der durch das Prisma 119 übertragene Abtastlaserstrahl 117 bildet eine der Abtastlinien 121, die sich in F i g. 9 von rechts nach links erstrecken. Der sowohl durch das Dove-Prisma 119 als auch durch ein Prisma 122 hindurchgeleitete Abtastlaserstrahl 118 bildet eine der Abtastlinien 123, die sich auf der Bildfläche in F i g. 9 von oben nach unten erstrecken. Es sei bemerkt, daß die Richtung der Ablenkung des Abtastlaserstrahls 118 durch das Dove-Prisma leicht auf einen beliebigen Winkel von 0° bis 360° eingestellt werden kann.

Fig. 10 ist eine bildhafte Ansicht zur Darstellung einer dritten Ausführungsform eines optischen Abtastgerätes gemäß der Erfindung. Bei den in den F i g. S bzw. 9 dargestellten ersten und zweiten Ausführungsformen wird die Kreisscheibe 93 in F i g. 1 durch den Motor 101 gegenüber den ortsfesten Laserstrahlen 94-1 und 94-2 gedreht, und es wird auch die Kreisscheibe 113 von F i g. 9 durch den Motor 101 gegenüber dem ortsfesten Laserstrahl 94 gedreht. Im Gegensatz hierzu wird bei der dritten Ausführungsform ein Laserstrahl 131 durch einen Elektromotor 132 gegenüber einer ortsfesten Kreisscheibe 133 in einer Richtung längs des Pfeils 139 gedreht. Die Helium-Neon-Laserquelle 95 beleuchtet einen Spiegel 134, der im Mittelpunkt einer sich drehenden Scheibe 135 angeordnet ist, und sich zusammen mit dieser dreht. Der auf den Spiegel 134 gerichtete Laserstrahl wird zu einem Spiegel 136 zurückgeleitet, der sich zusammen mit der sich drehenden Scheibe 135 dreht. Erste Zonenlinsen, d. h. erste Hologramme 137-1,137-2 bis 137-4,137'-1,137'-2 bis 137'-4 sind vorzugsweise in der in Fig. 10 dargestellten Art angeordnet und zweite Zonenlinsen, d.h. zweite Hologramme 138-1, 138-2 bis 138-4, 138'-1, 138'-2 bis 138'-4 sind vorzugsweise in der ebenfalls in Fig. 10 dargestellten Art angeordnet Jedes der ersten Hologramme bildet eine der Abtastlinien 121-1, 121-2, ... 121-4, 121 '1, 121-2 ... 121'-4 und jedes der zweiten w Hologramme bildet eine der entsprechenden Abtastlinien 123-1,123-2 ... 123-4, 123-1, 123'-2,... 123'-4. Die Vorteile der dritten Ausführungsform sind in folgendem zu sehen. Zunächst entfällt das Dove-Prisma, das bei der "zweiten Ausführungsform benötigt wird. Zum zweiten werden auf der Kreisscheibe keine durch den Elektromotor verursachten störenden Schwingungen erzeugt

F i g. 11 ist eine perspektivische Ansicht, durch die eine Drehvorrichtung für die Rotation eines Laserstrahls bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt wird. Ein Laserstrahl 141 wird durch den Elektromotor 132 in der folgenden Weise in einer Richtung längs des Pfeils 142 gedreht Der von dem Helium-Neon-Laser 95 erzeugte Laserstrahl wird durch ein Element 143, das im Mittelpunkt einer sich drehenden Scheibe 144 angebracht ist gebrochen bzw. gebeugt Bei einer Drehung der Drehscheibe 144 dreht sich gleichzeitig das Element 143. Demzufolge rotiert der Laserstrahl 141 längs einer Kreislinie, während er durch das sich drehende Element 143 abgelenkt wird, wie dies in Fig. 11 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist Das Element 143 kann ein Prisma oder ein Hologramm sein.

Fig. 12 ist eine bildhafte Ansicht, die eine vierte Ausführungsform gemäß der Erfindung darstellt, wobei der fotoelektrische Wandler 108, die Sammellinse 109, der Demodulator 110 (alle sind in Fig.8 dargestellt) in Fig. 12 nicht dargestellt sind. In Fig. 12 sind zwei Kreisscheiben 151 und 152 vorgesehen. Erste Zonenlinsen, d.h. Hologramme 153-1, 153-2 ... und erste Durchgangslöcher 154-1, 154-2 ... sind abwechselnd längs einer Kreislinie, die durch einen Mittelpunkt O\ der ersten Kreisscheibe 151 definiert ist, angeordnet Zweite Zonenlinsen, d. h. Hologramme 155-1, 155-2 ... und zweite Durchgangslöcher 156-1, 156-2 ... sind abwechselnd längs einer Kreislinie, die durch einen Mittelpunkt O₂ der zweiten Kreisscheibe 152 definiert ist, angeordnet. Die erste und die zweite Kreisscheibe 151 bzw. 152 sind durch nicht dargestellte Befestigungsmittel rotierbar gelagert. Die zweite Kreisscheibe 152 ist etwas oberhalb der ersten Kreisscheibe 151 angeordnet. Die zweite Kreisscheibe 152 dreht sich in einer Richtung längs des Pfeils 157 synchron zur ersten Kreisscheibe 15i. Die erste Kreisscheibe 151 wird durch einen Elektromotor 159 in Richtung längs des Pfeils 158 gedreht. Die Hologramme 153-1, 153-2 ..„ die Durchgangslöcher 154-1, 154-2 .., die Hologramme 155-1,155-2 ... und die Durchgangslöcher 156-1, 156-2 ... sind so zueinander angeordnet daß jedes der Hologramme 155-1, 155-2 ... mit einem der Durchgangslöcher 154-1, 154-2 ... übereinstimmt und irgendeines der Hologramme 153-1,153-2 ... zusammenfallen muß mit einem der Durchgangslöcher 156-1, 156-2 .. _ Der Laserstrahl 94 kann deshalb gleichzeitig durch eines der Durchgangslöcher 154-1, 154-2 ... und eines der Hologramme 155-1, 155-2 ... hindurchlaufen. Der Laserstrahl 94 kann außerdem gleichzeitig durch eines der Hologramme 153-1. 153-2 ... und eines der Durchgangslöcher 156-1, 156-2 hindurchtreten. Wenn die erste Kreisscheibe 151 und gleichzeitig auch die zweite Kreisscheibe 152 rotieren, wird auf dem transparenten Fenster 105 durch eines der Hologramme 153-1, 153-2 ... eine der Abtastlinien 161 gebildet und außerdem durch eines der Hologramme 155-1,155-2 ... eine der Abtastlinien 162, so daß ein gitterartiges Abtastmuster entsteht

Da bei der vierten Ausführungsform die zweite Kreisscheibe 152 etwas oberhalb der ersten Kreisscheibe 151 angeordnet ist, sollte die Brennweite der Hologramme i53-i, 153-2 jeweils von der Brennweile der Hologramme 155-1, 155-2 ... verschieden sein. Anhand der Fig. 13 wird die Beziehung zwischen der Brennweite jedes der Hologramme 153-1, 153-2 ... (in Fig. 12 dargestellt) und der Brennweite jedes der Hologramme 155-1, 155-2 ... (in Fig. 12 dargestellt) erläutert Gemäß Fi g. 13 ist eines der auf der zweiten Kreisscheibe 152 gelegenen Hologramme Hi im Abstand G oberhalb eines auf der ersten Kreisscheibe 151 gelegenen Hologramms H\ angeordnet Der Abstand von der konvexen Linse 115 bis zum Hologramm H\ ist mit U bezeichnet Der Abstand von der Bildfläche 164, d.h. dem in Fig. 13 mit 105 bezeichneten Fenster zum Hologramm //2 ist mit V bezeichnet Die Brennweiten der Hologramme H\ und H2 werden durch /1 bzw. h repräsentiert Die Bezugszahl 94 steht für den Laserstrahl und die Bezugszahlen 165 und 166 für die Abtastlaserstrahlen, die durch die Hologramme H\ bzw. H₂ geliefert werden. Aus Fi g. 13 können die folgenden Gleichungen abgeleitet werden:

V+ G

J_ /1

/1 =

U(V+G) U + V+ G '

(1)

(2)

In ähnlicher Weise
1 1

U + G

/2 =

F(I/ + G)

U + V+ G

(3)

(4)

10

Die Kreisscheiben 73 (siehe F i g. 6), 84 (siehe F i g. 7), 93 (siehe Fig.8), 113 (siehe Fig.9) und 133 (siehe Fig. 10) werden jeweils auf die folgende Weise hergestellt Das Herstellungsverfahren der jeweiligen Kreisscheiben, die mit ersten Zonenlinsen, d.h. ersten Hologrammen, und mit zweiten Zoner.üp.sen, d. h. zweiten Hologrammen versehen sind, wird anhand von F i g. 14 erläutert

Fig. 14 ist eine schematische Längsschnittansicht eines Herstellungsgerätes gemäß der Erfindung zur Erzeugung einer Kreisscheibe, die mit Hologrammen versehen ist. In Fig. 14 ist mit 165 eine transparente Glasplatte bezeichnet, die die Form einer Kreisscheibe hat und mit 166 eine fotoempfindliche Schicht, zum Beispiel eine Silbersalzschicht, mit der die Oberfläche der Glasplatte 165 überzogen ist In der Schicht 166 wird eine Vielzahl von herzustellenden Hologrammen gebildet Die Glasplatte 165 wird an ihrem Mittelpunkt durch eine Welle 167 eines elektrischen Schrittmotors 168 getragen. Vor der Schicht 166 ist ortsfest eine Maske 169 angeordnet Die Maske weist ein Durchgangsloch 170 auf, das die gleiche Form hat wie das herzustellende Hologramm. Ein Helium-Neon-Laser 172 liefert einen Laserstrahl 173, und der Laserstrahl 173 wird in zwei Laserstrahlen 173-1 und 173-2 mittels eines halbdurchlässigen Spiegels 174 aufgeteilt Die Laserstrahlen 173-1 und 173-2 werden einer ersten optischen Einrichtung 175 bzw. einer zweiten optischen Einrichtung 176 zugeführt Die erste optische Einrichtung liefert eine Bezugswelle 171, die durch das Durchgangsloch 171 auf die Schicht 166 auftrifft. Die zweite optische Einrichtung 175 Hefen eine Kugelwelle 177, die ebenfalls durch das Durchgangsloch 170 auf die Schicht 166 auftrifft Es werden damit Interferenzstreifen auf der Schicht 166 erhalten, die ein Hologramm bilden. Zunächst wird ein erstes Hologramm, das zum Beispiel dem Hologramm 137-1 in Fig. 10 entspricht durch die zweite optische Einrichtung 176 und die erste optische Einrichtung 175 auf der Schicht 166 gebildet Der Brennpunkt der zweiten optischen Einrichtung 176 ist auf der strichpunktierten Linie 178 anzuordnen. Der Abstand D zwischen der Linie 178 und der Schicht 166 entspricht zum Beispiel dem Abstand zwischen der Kreisscheibe 113 und dem transparenten Fenster 105 der F i g. 9. Wenn das erste Hologramm (111-1) gebildet ist, wird die zweite optische Einrichtung zu einer Stelle verschoben, die mit der Zahl 176' bezeichnet ist Der Brennpunkt der Einrichtung 176' ist ebenfalls auf der Linie 178 anzuordnen. Gleichzeitig wird die Glasplatte 165 zusammen mit der Schicht 166 durch den bo elektrischen Schrittmotor 168 um einen vorgegebenen Winkel gedreht Sodann wird unter Verwendung der Einrichtungen 175 und 176' auf der Schicht 166 ein zweites Hologramm, das zum Beispiel dem Hologramm 112-2 in Fig.9 entspricht, gebildet in ähnlicher Weise werden ein drittes Hologramm, eine viertes Hologramm ... erhalten.

Bei der ersten bis zur vierten Ausführungsform ist die Länge jeder der Abtastlinien, die auf dem Fenster 105 gebildet werden, gleich der Länge der Bewegung des entsprechenden Hologramms. Falls es demzufolge erforderlich ist, die Länge der jeweiligen Abtastlinie zu vergrößern, dann muß das entsprechende Hologramm längs eines vergrößerten Weges bewegt werden. Als Folge hiervon muß die mit den Hologrammen versehene Kreisscheibe in ihren Abmessungen vergrößert werden. Der Grund, weshalb die Länge der jeweiligen Abtastlinie gleich der Länge der Bewegung des entsprechenden Hologramms sein muß, ist darin zu sehen, daß der Laserstrahl, der das jeweilige Hologramm beleuchtet in Form eines parallelen Strahlenbündels mit ebener Wellenfront ausgebildet ist. Der Grund wird anhand von Fig. 15 deutlich gemacht. In Fig. 15 ist ein. Hologramm schema-.isch durch eine konvexe Linse 181 dargestellt Wenn die Linse 181 mit einer parallelen ebenen Welle 182 beaufschlagt wird, wird ein Brennpunkt 183 auf eine Ebene projiziert, die im Abstand / angeordnet ist Der Abstand / ist die Brennweite der Linse 181. Wenn sich ferner die Linse um einen Abstand Ad bewegt bewegt sich auch der Brennpunkt 183 um einen Abstand Ad.

Wird im Gegensatz hierzu die parallele ebene Welle 182 durch eine divergierende Welle ersetzt, dann kann sich der Brennpunkt um einen weit größeren Abstand bewegen, als es dem Abstand entspricht, um den die Linse 181 bewegt wird. Dies wird anhand von Fig. 16 verdeutlicht In Fig. 16 ist mit 184 die divergierende Welle bezeichnet. Wenn die Welle 184 auf die Linse 181 trifft, wird auf eine im Abstand L liegende Ebene ein Brennpunkt 185 projiziert Wenn ferner die Linse 181 um einen Abstand Ad bewegt wird, bewegt sich der Brennpunkt 185 um einen Abstand AD, der sich aus der folgenden Gleichung ableiten läßt:

ID= -£- \d

Es wird somit der Abstand Ad um den Koeffizient ^vergrößert Wie aus den obigen Erläuterungen anhand der F i g. 15 und 16 ersichtlich ist kann die Länge der jeweiligen Abtastlinien durch Verwendung eines Laserstrahlenbündels, das aus einer Kugelwelle besteht ohne Vergrößerung der Kreisscheibe vergrößert werden.

Falls ein Laserstrahlenbündel aus einer Kugelwelle benutzt wird, entsteht jedoch der folgende Nachteil. Der projizierte Brennpunkt hat nicht die Form eines exakten Kreises sondern zufolge der Aberration, d. h. des Abbildungsfehlers des Hologramms die Form einer Ellipse. Falls der projizierte Brennpunkt nicht exakt kreisförmig ist ist es ziemlich unmöglich, eine scharfe Abtastlinie zu erhalten, und als Folge hiervon ist es für den Rechner schwierig, die Information des Strich-Codes ohne Fehler zu lesen. Der erwähnte Nachteil kann leicht durch Verwendung einer zylindrischen Linse beseitigt werden. Die zylindrische Linse kompensiert die Aberration des Hologramms und der projizierte Brennpunkt wird exakt kreisförmig.

Fig. 17 stellt eine perspektivische Teilansicht einer fünften Ausführungsform unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer sphärischen bzw. Kugelwelle dar, wobei eine zylindrische Linse vorgesehen ist. Gemäß Fig. 17A wird ein Laserstrahl 94 in einen Laserstrahl 94' umgewandelt, der aus einer sphärischen Welle besteht die durch Verwendung einer konkaven Linse

oder einer konvexen linse 191 erhalten wird. Die erwähnte Aberration des Hologramms wird durch Verwendung einer Zylinderlinse 192 kompensiert Die Zylinderlinse 192 kann in eine plankonkave Linse abgewandelt sein, wie sie in F i g. 17B dargestellt ist

Das optische Abtastgerät gemäß der Erfindung bildet wenigstens zwei Arten von Abtastlinien, obgleich eine einzige Kreisscheibe vorgesehen ist Jede der ersten Abtastlinien erstreckt sich in einer ersten Richtung, während jede der zweiten Abtastlinien sich in einer zweiten Richtung erstreckt, die die erste Richtung kreuzt Es ist für das optische Abtastgerät wesentlich, daß der gesamte Bereich des Strich-Codes in kurzer Zeit durch Verwendung entweder einer der ersten oder der zweiten Abtastlinien durchquert werden kann. Es wurde festgestellt daß die Reihenfolge zur Bildung jeder der ersten und zweiten Abtastlinien in der folgenden Weise sein sollte. Die Reihenfolge wird anhand der Fig. 18 erläutert in der ein Abtastmuster mit zum Beispiel gitterförmigem Mode dargestellt ist Um die Erläuterung der Reihenfolge zu erleichtern, sind die Bezugszeichen ©bis ©und ©'bis ©'benutzt durch die jede der ersten und zweiten Abtastlinien identifizierbar ist Üblicherweise werden jeweils die ersten Abtastlinien 195 in einer Reihenfolge gebildet, bei denen die Linien ©, ©, ©, ©, ©, ©, ©, ®, und ©aufeinanderfolgen. Die zweiten Abtastlinien 196 werden ebenfalls in einer solchen Reihenfolge gebildet, daß die einzelnen Linien ©', ©', ©', ©' aufeinanderfolgen. Es ist jedoch nicht möglich, für jede der ersten oder zweiten Abtastlinien den gesamten Bereich des Strich-Codes innerhalb kurzer Zeit zu durchqueren, und demzufolge nimmt es eine sehr viel längere Zeit in Anspruch die Abtastung des Strich-Codes zu vervollständigen.

Als eine bevorzugte Reihenfolge hat sich durch Versuche die folgende erwiesen: ©,©, ©, ®, ©, ©, ®, ©und © sowie ©', ©', ©' und ®'. Die ersten und zweiten Abtastlinien werden an jeder zweiten oder an jeder dritten Linie gebildet. Bei dieser Reihenfolge ist es für jede der ersten oder zweiten Abtastlinien unmöglich, den gesamten Bereich des Strich-Codes in kurzer Zeit zu durchqueren.

Das optische Abtastgerät zum Lesen des Strich-Codes muß einen fotoelektrischen Wandler, wie er in den F i g. 8,9 bzw. 10 mit dem Bezugszeichen 108 bezeichnet ist, enthalten. Da der fotoelektrische Wandler 108 üblicherweise gegen einen beleuchteten Raum gerichtet ist, wird dem fotoelektrischen Wandler zusätzlich zu dem vom Strich-Code-Etikett reflektierten Abtasthserstrahl äußeres Störlicht zugeführt. Demzufolge ist es für einen Begrenzer, der einen vorgegebenen Spannungsschwellwert aufweist, schwierig, abhängig von den Intensitätsänderungen des reflektierten Abtastlaserstrahls Ausgangs-»O«-Pegelimpulse bzw. -»!«-Pegelimpulse ohne Fehler zu erzeugen.

Die erwähnte Schwierigkeit kann dadurch beseitigt werden, daß die anhand der Fig. 19, 20, 21 und 22 erläuterten Elemente und elektrische Schaltungen verwendet werden.

Fig. 19 ist ein Blockdiagramm, das zwei Teile der Erfindung darstellt, nämlich einerseits ein optisches Abtastgerät zum Lesen eines Strich-Codes und andererseits ein Steuergerät, das den Begrenzer so steuert, daß er eine Folge elektrischer Impulse ohne Fehler in Abhängigkeit von den Intensitätsänderungen des vom Strich-Code reflektierten Abtastlaserstrahls liefern kann. Gemäß Fig. 19 enthält ein optisches Abtastgerät 220 einen Laser 221, einen Spiegel 224, eine konvexe Linse 225, eine Kreisscheibe 222 und einen fotoelektrischen Hilfswandler 228. Mit 211 ist der fotoelektrische Hauptwandler bezeichnet Ein Abtastlaserstrahl 223 beleuchtet jedes der nicht dargestellten Hologramme auf der Scheibe 222. Der durch das Hologramm hindurchgetretene Strah! 223 konvergiert an einem transparenten Fenster 221, bildet eine Vielzahl von Abtastlinien und hat ein Abtastmuster zur Folge, das zum Beispiel einen gitterförmigen Mode aufweist Der Abtastlaserstrahl wird von dem nicht dargestellten Strich-Code zum fotoelektrischen Wandler 211 reflektiert und dann in ein elektrisches Impulssignal S\ umgewandelt F i g. 20 ist eine perspektivische Ansicht des in Fig. 19 dargestellten optischen Abtastgerätes 220. In F i g. 20 stehen die Symbole at, a-i, a-$... a„-2 und a_c für die Hologramme, die ein Abtastmuster in Form eines Gittermodes bilden. Mit 202 ist eine willkürlich reflektierende Platte bezeichnet Das Gehäuse und das Fenster 201 und die Platte 202 sind schwarz bemalt, wodurch der Abtastlaserstrahl absorbiert wird. Zwischen den Hologrammen a_c und a„_2 ist ein getönter Bereich ab angeordnet, der den Laserstrahl 223 abdunkelt. We^n demzufolge die Scheibe 222 eine Drehung ausführt, wird eine Periode T_g erhalten, in der der vom Strich-Code reflektierte Laserstrahl zusammen mit dem äußeren Störlicht dem fotoelektrischen Wandler 211 zugeführt werden, ferner eine Periode T_n in der dem fotoelektrischen Wandler 221 durch die Abdunkelung des Abtastlaserstrahls 223 mittels des getönten Bereiches ab nur das äußere Störlicht zugeführt wird, und eine Periode 7^ in der der Abtastlaserstrahl durch das Hologramm a_c zu der willkürlich reflektierenden Platte 202 konvergiert wird. Die Periode T_g ist eine Periode zur Verstärkungsregelung, wie dies im folgenden erläutert wird. Wie in F i g. 21 dargestellt, ist jeder der Bereiche, die zwischen jeweils einem Paar der Hologramme a_cund au a\ und β2, Ö2 und a3 ... a_n-3 und a„-2 liegen, schwarz gefärbt Hingegen ist jeder der Bereiche, die zwischen dem Hologramm a_n-2 und dem getönten Bereich at, sowie zwischen dem getönten Bereich a* und dem Hologramm a_c liegen, jeweils mit reflektierenden Zonen 226 bzw. 227 versehen. Wenn der in Fig. 19 und 20 dargestellte Abtastlaserstrahl 223 gegen die reflektierenden Zonen 226 und 227 (beide sind in F i g. 21 dargestellt), gerichtet wird, wird jeder der reflektierten Laserstrahlen (nicht dargestellt), dem fotoelektrischen Hilfswandler 228 zugeführt. Das Ausgangssignal S₂ (siehe F i g. 22) dieses Wandlers liefert Taktimpulse. Durch Zählen der Anzahl der Taktimpulse ist es möglich, den Bereich auf der Scheibe 222 zu erfassen, in dem der Abtastlaserstrahl in diesem Augenblick beleuchtet wird. Wie Fig. 19 zeigt, enthält das Steuergerät 210 Baugruppen 212, 230, 240 und 260. Mit 230 ist ein Gerät zum Herausziehen lediglich des elektrischen Impulssignals aus dem elektrischen Impulssignal S\ bezeichnet das sowohl durch den vom Strich-Code reflektierten Abtastlaserstrahl als auch durch das äußere Störlicht erzeugt wird. Mit der Zahl 240 ist ein Gerät zum Verstärken des vom Gerät 230 gelieferten Ausgangssignals Sj bezeichnet. Mit 260 ist ein Gerät zum Dämpfen des Pegels des Ausgangssignals Si bis zu einem vorgegebenen Pegel bezeichnet. Das gedämpfte Signal wird einem Begrenzer 250 zugeführt. Mit anderen Worten ist das Gerät 260 ein variables Dämpfungsglied. Das Ausgangssignal S₂ wird einem Taktimpulsgenerator 212 zugeführt Dieser wiederum liefert während der Periode T₀ ein Schaltsi-

gnal Ss und während der Periode T_g ein Schaltsignal So-Die Signale Ss und Sb werden durch Triggern von nicht dargestellten Einzelrechteck-Impulsgeneratoren erzeugt Das Schaltsignal 5s wird einem Verknüpfungsglied 231 und das Schaltsignal St, den beiden UND-Gliedem 261 und 262 zugeführt Das Gerät 230 dient dazu, lediglich das gewünschte elektrische Impulssignal aus dem elektrischen Impulssignal Si herauszuziehen, welches sowohl durch den vom Strich-Code reflektierten Laserstrahl als auch von dem externen Störlicht erzeugt wird. Das Gerät 230 besitzt einen Austast-Haltekreis 234, der aus einem Verknüpfungsglied 231 aufgebaut ist, das nur dann geschlossen wird, wenn das Schaltsignal 5s angelegt wird, ferner einen Kondensator 232, einen invertierenden Verstärker 233 und einen Addierer 235. j5 Das elektrische Impulssignal Su das während der Periode T₀ und demgemäß nur durch das externe Störlicht erzeugt wird, wird in den Kondensator 232 eingespeist. Die Spannung E_c am Kondensator 232 wird an den invertierenden Verstärker 232 angelegt der eine invertierende Spannung — E_c liefert. In dem Addierer 235 wird die invertierte Spannung -E_c zu dem elektrischen Impulssignal S₁ addiert, das während der Periode T^ erzeugt wird. Demzufolge liefert der Addierer 235 ein Ausgangssignal S3, das keine durch das äußere Störlicht erzeugten elektrischen Impuissignale enthält. Das variable Dämpfungsglied 260 enthält eine Dämpfungseinheit 263 aus Widerständen R\ bis Rs und Transistoren (?i bis Q*, einen reversiblen Zähler 264, der den Dämpfungspegel der Dämpfungseinheit 263 steuert und einen Komparator 265. Mit den Bezugszeichen Ai und A2 sind Pufferverstärker bezeichnet Die Ausgangssignale der UND-Glieder 261 und 262 werden einem aufwärtszählenden Anschluß 264a bzw. einem abwärtszählenden Anschluß 264Ö des reversiblen Zählers 264 zugeführt Ein vom Taktimpulsgenerator 266 gelieferter Taktimpuls CPL wird jeweils den ersten Eingängen der UND-Glieder 261 und 262 zugeführt. Das Schaltsignal Sb wird jeweils den zweiten Eingängen der UND-Glieder 261 und 262 zugeführt. Das Ausgangssignal des Komparators wird einem dritten Eingang des UND-Gliedes 261 und über einen Inverter 267 einem dritten Eingang des UND-Gliedes 262 zugeführt. Der Komparator vergleicht den Pegel der Bezugsspannung Vo mit dem Pegel der Ausgangsspannung Vi, der durch die Dämpfungseinheit 263 aufrecht erhalten wird.

Wird der Spannungspegel V, größer als der Spannungspegel V₀, dann erzeugt der Komparator 265 Ausgangssignale aus »0«-Impulsen. Wird der Spannungspegel V₁ niedriger als der Spannungspegel Vo, dann erzeugt der Komparator 265 ein Ausgangssignal von »!«-Impulsen. Wenn somit ein »1«-Impuls des Schaltsignals Sb dem jeweililgen zweiten Eingang der UND-Glieder 261 und 262 während der Periode 7> zugeführt wird, arbeitel der reversible Zähler 264 derart, daß der Spannungspegi V_t schließlich gleich dem Spannungspegel V₀ werden kann.

Wie es die Fig. 19 bis 22 zeigen, beleuchtet der Abtastlaserstrahl 223 bei dem optischen Abtastgerät 220, nachdem er sämtliche Hologramme a\ bis a_n 2 (siehe F i g. 22) während der Drehung der Scheibe 222 nacheinander bestrahlt hat, die reflektierende Zone 226 (Fig.21), und es trifft dann der reflektierte Strahl auf dem fotoelektrischen Hilfswandler 228 auf, wodurch ein Impuls P\ geliefert wird. Der Impuls P\ ist in F i g. 22 (a) dargestellt. Die F i g. 22 (a), (b) und (c) stellen die Zeitablaufdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Steuergerätes 210 (in Fig. 19) dar. Der Impuls P\

wird dem Taktimpulsgenerator 212 (F i g. 19) zugeführt und es wird dann von diesem zum Verknüpfungsglied

231 (Fig. 19) das Schaltsignal S₅ (Fig. IS) geliefert Wenn zur gleichen Zeit die Torschaltung bzw. das Verknüpfungsglied 231 geschlossen bleibt, wird das elektrische Impulssignal Si ausgetastet und durch den Austast-Haltekreis 234 (Fig. 19) gehalten. Da in diesem Augenblick der Abtastlaserstrahl 223 (Fig.20) durch den getönten Bereich aj, (Fig.20 und 21) verdunkelt wird, ist die Ladespannung E_C(F i g. 19) am Kondensator

232 proportional zum Signal Si, das lediglich durch das externe Störlicht erzeugt wird. Die Ladespannui.g E_c wird in der gleichen Weise gehalten, wie sie in der Periode T₀ (F i g. 22(a]) gehalten wurde. Wenn der Strahl 223 die reflektierende Zone 227 (F i g. 21) anstrahlt und der reflektierende Strahl dem fotoelektrischen Hilfswandler 228 zugeführt wird, liefert dieser einen Impuls P₂ (F i g. 22(a]), wodurch das Schaltsignal S₆ jedem der zweiten Eingänge der UND-Glieder 261 und 262 zugeführt wird. In dem Augenblick, in dem das Schaltsignal S₆ geliefert wird, wird der Abtastlaserstrahi 223 durch das Hologramm a_c (Fig.20 und 21) auf die willkürlich reflektierende Platte 202 (Fig. 19 und 21) konvergiert. Demgemäß werden dem fotoelektrischen Hauptwandler 211 (siehe Fig. 19) sowohl das externe Störlicht als auch der von der willkürlich reflektierenden Platte 202 reflektierte Strahl zugeführt. Es sei bemerkt, daß die Menge des durch die willkürlich reflektierende Platte 202 reflektierten Lichtes so ausgewählt ist, daß sie gleich der durchschnittlichen Menge des durch ein abzutastendes Objekt, d. h. durch den Strich-Code reflektierten Lichtes ist. Das sowohl durch den von der willkürlich reflektierenden Platte 202 reflektierten Strahl als auch von dem externen Störlicht erzeugte elektrische Impulssignal Si wird einem Eingang des Addierers 235 zugeführt. Da das elektrische Impulssignal Su das lediglich durch das externe Störlicht während der Periode T₀ erzeugt wird, dem anderen Eingang des Addierers 235 über den invertierenden Verstärker 233 zugeführt wird, entspricht das Ausgangssignal S3 dem elektrischen Pulssignal, welches proportional lediglich dem von der willkürlich reflektierenden Platte 202 reflektierten Strahl ist. So bildet das Ausgangssignal S3 eine Folge von elektrischen Impulsen, die ähnlich der des elektrischen Impulssignals Si ist, welches nur durch den von der Platte 202 reflektierten Strahl erzeugt wird. Das Ausgangssignal S3 wird durch den Verstärker 240 verstärkt und ferner durch die Dämpfungseinheit 263 bis zum Spannungspegel V₁ gedämpft. Ist der Spannungspegel Vi nicht dem Bezugsspannungspegel Vo gleich, dann steuert der reversible Zähler 264 die Dämpfungseinheit 263, bis der Spannungspegel V, dem Bezugsspannungspegel V₀ gleich wird. Der Bezugsspannungspegel V₀ wird in Abhängigkeit vom Toleranzpegel der Eingangsspannung des Begrenzers 250 ausgewählt. Während der Zeitdauer, zu der der Abtastlaserstrahl 223 nacheinander die Hologramme a\ bis a„^i bestrahlt, ist das Schaltsignal S₆ ein »0«-Impuls und deshalb unterbricht der reversible Zähler 264 die Zählung der von den UND-Gliedern 261 bzw. 262 gelieferten Impulse. Deshalb wird der Dämpfungspegel der Dämpfungseinheit 263 auf einem optimalen Pegel gehalten,-der einmal bei jeder einzelnen Umdrehung der Scheibe 222 eingestellt wird. Somit wird, obgleich der fotoelektrische Wandler 211 sowohl den vom Strich-Code reflektierten Laserstrahl als auch das externe Störlicht empfängt, eine elektrisches Impulssignal erhalten, das

030 2Λ9/226

lediglich dem durch den reflektierten Laserstrahl erzeugten Signal und nicht dem durch das externe Störlicht erzeugten Signal äquivalent ist, falls das Gerät 230 verwendet wird. Ferner ist durch das variable Dämpfungsglied 260 der Pegel des elektrischen Impulssignals, in dem das Signal, welches durch das externe Störlicht erzeugt wird, nicht enthalten ist, optimal für den Begrenzer 250 gemacht Das Steuergerät ist nützlich nicht nur zur Kompensation des erwähnten externen Storlicht.es sondern auch zur Kompensation eines allmählichen Abfalls der Intensität des Laserstrahls, was dazu verhilft, über lange Zeit einen stabilen Zustand aufrechtzuerhalten.

Hierzu 16 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtstrahlabtasteinrichtung mit linsenartigen Ablenkelementen, die, am Umfang einer relativ zum Strahl drehbaren Kreisscheibe angeordnet, je eine Abtastlinie bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente als Fresnellinsen, Beugungsgitter oder entsprechende Hologramme ausgebildet sind und daß zwecks Erzeugung zueinander geneigt verlaufender Abtastlinien (z. B. 121 bzw. 123 in F i g. 10) mindestens zwei Arten (z. B. 111-1 bis 111-4 bzw. 112-1 bis 112-12 in Fig. 10) solcher Ablenkelemente vorhanden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von beiden Arten mehrere Ablenkelemente (111-1 bis 111-4 bzw. 112-1 bis 112-12) auf einer gemeinsamen Kreisbah.i der Kreisscheibe (113) angeordnet sind, daß die Kreisscheibe (113) drehbar ist, daß auf die Kreisbahn ein einziger feststehender Strahl (94) gerichtet ist, daß die Ablenkelemente erster Art (UM bis 111-4) den Strahl (117) über eine erste Umlenkeinrichtung (119) in zueinander versetzten Abtastzeilen (121) einer ersten Abtastrichtung auf den abzutastenden Gegenstand (105) richten und daß die Ablenkelemente zweiter Art (112-1 bis 112-12) den Strahl (118) über eine zweite Umlenkeinrichtung (120, 122) in zueinander versetzten Abtastzeilen (123) einer zur ersten AbtastriclHung senkrecht verlaufenden zweiten Abtastrichtung auf den abzutastenden Gegenstand (105) richten (F ig. 10).

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Umlenkeinrichtung ein Dove-Prisma (120) aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei verschiedene Arten Ablenkelemente (81-1 bis 81-4 bzw. 82 bzw. 83) auf einer gemeinsamen Kreisbahn der Kreisscheibe (84) angeordnet sind, daß die Kreisscheibe (84) drehbar ist und daß drei feststehende Strahlen (85-1 bzw. 86-2 bzw. 86-3) je in Zuordnung zu einer Art Ablenkelementen auf die Kreisbahn gerichtet sind (Fig. 8).

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den Ablenkelementen beider Arten (71; 91-1, 91-2 bzw. 72-1 bis 72-10; 92-1, 92-2) jede auf einer anderen Kreisbahn der Kreisscheibe (73; 93) angeordnet ist, daß die Kreisscheibe drehbar ist und daß auf jede der beiden Kreisbahnen ein gesonderter feststehender Strahl (61-1; 94-1 bzw. 61-2;94-l bzw.61-2;94-2)gerichtet ist (Fig. 7 und9).

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kreisscheibe (151) nur Ablenkelemente der einen Art (153-1, 153-2 ...) auf einer Kreisbahn angeordnet sind, daß die Ablenkelemente zweiter Art (155-1, 155-2 ...) auf einer Kreisbahn einer zweiten Kreisscheibe (152) angeordnet sind, daß auf der Kreisbahn einer jeden Kreisscheibe zwischen je zwei benachbarten Ablenkelementen eine Durchlaßöffnung (154-1, 154-2 ..., 156-1, 156-2 ...) vorgesehen ist, daß die beiden Kreisscheiben (151,152) gegeneinander drehbar und in sich überlappender Weise so angeordnet sind, daß sich ihre Kreisbahnen kreuzen, derart, daß jeweils ein Ablenkelement auf einer Kreisscheibe über bzw. unter einer Durchlaßöffnung in der anderen Kreisscheibe liegt, und daß ein einziger Strahl (94) auf den Kreuzungspunkt der beiden Kreisbahnen gerichtet ist (F i g. 13).

7. Lichtstrahlabtasteinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente (137-1 bis Ϊ37-4, 138'-1 bis 138'-4, 137'-t bis 137'-4 und 138-1 bis 138-4) als gleichartige Jresnellinsen, Beugungsgitter oder entsprechende Hologramme ausgebildet sind, daß die Kreisscheiüe (133) feststeht, daß der Strahl (13i) mittels einer drehbaren Umlenkvorrichtung (134 bis 136) auf der Kreisbahn der feststehenden Kreisscheibe (133) entlangführbar ist und daß die von den einzelnen Ablenkelementen erzeugten Abtastlinien (121-1 bis 121-4, 123'-1 bis 123'-4, 12Γ-1 bis 121'-4, 123-1 bis 123-4) zueinander geneigt verlaufen (F i g. 11).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Strahlquelle (95) und jeder Kreisscheibe (z. B. 133) eine Konkav- oder Konvexlinse (191) angeordnet ist, die den Strahl (94) in ein divergierendes Strahlenbündel (94') umwandelt (F i g. 18A).

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Konkav- oder Konvexlinse (191) und der Strahlquelle (95) eine zylindrische oder plan-konkave Linse (192) angeordnet ist (F ig. 18A).

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkelemente je einen Gradienten bezüglich der räumlichen Frequenz inrer Zonen — bzw. Gitterlinien aufweisen.