DE3688639T2

DE3688639T2 - Fester Hologrammabtaster.

Info

Publication number: DE3688639T2
Application number: DE86302387T
Authority: DE
Inventors: Hidekazu C O Tsushinki Sei Edo; Takashi C O Tsushinki S Harada; Yasuchika C O Seigyo Hatanaka; Izumi C O Tsushinki Sei Mikami; Kazurou C O Oyo-Kiki Ken Nishi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-06-12
Filing date: 1986-04-01
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2006-04-02
Also published as: CA1294467C; KR870000656A; US4738499A; EP0206454A2; DE3688639D1; EP0206454B1; KR900006253B1; EP0206454A3

Description

Die Erfindung betrifft einen stationären Hologramm- Scanner, der an einer Registrierkasse in einem Supermarkt oder dgl. installiert ist, um auf Waren gedruckte Strichkodierungen zu lesen.
In den vergangenen Jahren werden nicht nur in großdimensionierten Supermärkten, sondern auch in Gemischtwarenläden auf Waren gedruckte Strichkodierungen zwecks Zählung und Inventarkontrolle ausgelesen. Bei einem Typ der zum Lesen von Strichkodierungen benutzten Vorrichtungen handelt es sich um einen Hologramm- Scanner.
Der herkömmliche stationäre Hologramm-Scanner wird im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 13 beschrieben, die eine schematische Darstellung des Aufbaus des Hologramm-Scanners zeigt. Dieser Scanner weist die im Oberbegriff von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale auf und ist ferner in EP-A-0069306 beschrieben.
In Fig. 13 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Laseroszillator, 2 einen von dem Laseroszillator 1 ausgesandten Lichtstrahl, 3 eine Linse, 4 einen Spiegel, und 5 bezeichnet einen perforierten Spiegel, der mit einer Öffnung zum Durchlassen des Lichtstrahls 2 versehen ist.
Das Bezugszeichen 6 bezeichnet Hologramm-Linsen zum Ablenken des Lichtstrahls 2, und 7 bezeichnet eine Hologramm-Scheibe, die mit den Hologramm-Linsen versehen ist. Die Anzahl der Linsen gleicht derjenigen der Abtastlinien, und ihre Mittelpunkte sind um einen Abstand zueinander versetzt, der der Distanz der Abtastlinien entspricht. 8 und 9 bezeichnen einen ersten Abtaststrahl und einen zweiten Abtaststrahl, die zu räumlich voneinander getrennten Positionen abgelenkt sind. 10 und 11 bezeichnen Spiegel, die die Abtaststrahlen 8 und 9 jeweils auf eine Lesefenster 12 reflektieren, 12 bezeichnet ein Lesefenster, auf dem die Strichkodierungen angeordnet sind, 13 und 14 bezeichnen durch die Abtaststrahlen 8 bzw. 9 erzeugte Abtastlinien, 15 bezeichnet Licht, das aufgrund von Strichkodierungen eines auf dem Lesefenster 12 angeordneten Etiketts gestreut ist, 16 bezeichnet einen optischen Detektor, und 17 bezeichnet einen Motor zum Rotieren der Hologramm-Scheibe 7.
Bei Betrieb trifft der von dem Laseroszillator 1 ausgehende Lichtstrahl 2 über die Linse 3, den Spiegel 4 und den perforierten Spiegel 5 nacheinander auf jede der Hologramm-Linsen 6. Da die Hologramm- Scheibe 7 von dem Motor 17 gedreht wird, wird der Lichtstrahl 2 von den an der Hologramm-Scheibe 7 installierten Hologramm-Linsen 6 abgelenkt, um Abtaststrahlen zu übertragen, deren Richtungen zahlengleich mit der Anzahl der Hologramm-Linsen 6 ist. Für die Strahlen sind der erste Abtaststrahl 8 und der zweite Abtaststrahl 9 repräsentativ. Da die Mittelpunkte der Hologramm-Linsen 6 zueinander versetzt sind, werden die Abtaststrahlen 8,9 in einer Richtung abgelenkt, die rechtwinklig zu einer Tangente an einem Punkt O an der Hologramm-Scheibe 7 verläuft. Mit anderen Worten werden die von den Hologramm-Linsen 6 übertragenen Abtaststrahlen 8,9 durch Versetzen der Mittelpunkte der Hologramm-Linsen 6 mit geeigneten Abständen radial voneinander getrennt. Somit sind die Spiegel 10,11 zum Reflektieren der Abtaststrahlen 8,9 zu dem Lesefenster 11,12 leicht zu installieren.
Die Abtaststrahlen 8,9 werden durch die Spiegel 11,12, die mit vorbestimmten Winkeln und Positionen installiert sind zu dem Lesefenster 12 hin reflektiert werden, wobei das Scannen an dem Lesefenster an den Abtastlinien erfolgt. Die Konfiguration in Fig. 13 ist derart, als ob zwei Abtaststrahlen und somit zwei Abtastlinien von einer einzigen Hologramm-Linse 6 erzeugt würden; tatsächlich jedoch kann von jeder Hologramm-Linse 6 lediglich ein einziger Abtaststrahl abgegeben werden. In Fig. 13 ist der Abtaststrahl, der sich ergibt, wenn durch Drehung der Hologramm- Scheibe 7 die nächste Hologramm-Linse in den optischen Weg des Lichtstrahls 2 eintritt, der Darstellung des ersten Abtaststrahls übergelegt. Somit werden die den Hologramm-Linsen 6 zahlenmäßig gleichen Abtaststrahlen von der Hologramm-Scheibe 7 in unterschiedlichen Aufwärtsrichtungen abgestrahlt, und die Spiegel, die den Abtaststrahlen und somit den Hologramm-Linsen zahlenmäßig gleich oder überlegen sind, sind derart angeordnet, daß sie die Abtaststrahlen zu dem Lesefenster 12 hin reflektieren.
Beim Scannen der Strichkodierungen eines Etiketts durch die Abtaststrahlen 8,9 und andere trifft das von den Strichkodierungen gestreute das Licht 15 an dem perforierten Spiegel 5 entlang eines Weges ein, der umgekehrt zu demjenigen zu den Abtaststrahlen verläuft, wo das Licht derart reflektiert wird, daß es in den optischen Detektor 16 hinein kondensiert wird. Der optische Detektor 16 detektiert das gestreute Licht 15 und setzt es in ein elektrisches Signal um, wodurch die Strichkodierungen optisch gelesen werden.
Um zu erreichen, daß ein derartiger Hologramm-Scanner in beliebigen Richtungen angeordnete Strichkodierungen mit hoher Präzision lesen kann, ist es erforderlich, die Anzahl der Abtastzeilen in einer Lesezeit so weit wie möglich zu vergrößern. Dies bedeutet, daß es nötig ist, ein Abtastmuster mit zahlreichen Abtastlinien in jeder von vielen Richtungen zu erzeugen.
Der oben beschriebene herkömmliche stationäre Hologramm-Scanner bereitet jedoch insofern Probleme, als Spiegel in einer den Richtungen der Abtastlinien gleichenden oder größeren Anzahl zwischen den Hologramm-Linsen und dem Lesefenster angeordnet werden müssen, und da diese Spiegel von den Hologramm-Linsen abgelenkte und zum Scannen jedes Spiegels benötigte Strahlen reflektieren müssen, muß jeder Spiegel große Abmessungen aufweisen, so daß insgesamt ein sehr groß bemessenes optisches System erzeugt wird. Folglich hatte der herkömmliche Hologramm-Scanner unvermeidlicherweise große Abmessungen, und eine diesen Hologramm-Scanner betätigende Bedienungsperson war gezwungen, den Scanner entweder stehend oder in einer unnatürlichen oder unvorteilhaften Stellung sitzend zu betätigen, wenn sich die Bedienungsperson einem Kunden gegenüber befand und ein Hologramm-Scanner zwischen ihnen angeordnet war, da die Beine (insbesondere die Knie) der Bedienungsperson an das Gehäuse des Hologramm-Scanners stießen.
Aufgrund der oben beschriebenen Umstände wurde vorgeschlagen, den Hologramm-Scanner kleinformatig auszubilden, indem eine Konstruktion gewählt wurde, bei der die Spiegel 10,11 etc. nicht wie bei dem herkömmlichen Hologramm-Scanner von Fig. 13 zwischen dem Hologramm-Scanner 7 und dem Lesefenster 12 positioniert sind. Um eine derartige Konstruktion zu ermöglichen, ist es lediglich erforderlich, daß mehrere Lichtstrahlen auf die Positionen der Hologramm-Linsen 6 der Hologramm-Scheibe 7 auftreffen, um mehrere Abtastlinien zu erzeugen, statt einen einzigen Lichtstrahl 2 in mehreren Richtungen von den Hologramm- Linsen 6 der rotierenden Hologramm-Scheibe 7 abzulenken. Da, wenn die Mittelpunkte der Hologramm-Linsen derart positioniert sind, daß die Abtaststrahlen an einem Punkt (z. B. dem Lesefenster) kondensiert werden können, die Abtaststrahlen von einem Randbereich der Hologramm-Scheibe 7 abgestrahlt werden, ist es nicht nötig, daß gemäß Fig. 13 mehrere Spiegel 10,11 zwischen den Hologramm-Scheibe 7 und dem Lesefenster 12 positioniert sind.
Um jedoch eine derartige Konstruktion zu realisieren, ist eine Vorrichtung erforderlich, die bewirkt, daß die Lichtstrahlen auf mehrere an den vorbestimmten Positionen auf der Hologramm-Scheibe 7 installierte Hologramm-Linsen 6 auftreffen. Beispielsweise wurde eine in Fig. 14 gezeigte Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung vorgeschlagen.
In Fig. 14 bezeichnet das Bezugszeichen 52 einen auftreffenden Lichtstrahl, 50 bezeichnet einen sich drehenden Spiegel, der durch einen Motor 51 gedreht wird, und 53 (53a, 53b und 53c) bezeichnet reflektierte Lichtstrahlen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung beschrieben.
Der auf den Drehspiegel 50 auftreffende Lichtstrahl 52 wird reflektiert. Falls der Drehspiegel 52 nicht geneigt ist (wie in Fig. 14 durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist), dreht sich der reflektierte Lichtstrahl 53 entsprechend dem Gesetz der Reflektion in eine Richtung 53a. Falls der Drehspiegel 50 um +R. geneigt ist, dreht sich der reflektierte Lichtstrahl 53 in eine Richtung 53b. Falls der Drehspiegel 50 um -R. geneigt ist, dreht sich der reflektierte Lichtstrahl 53 in eine Richtung 53c. Somit kann die Richtung des reflektierten Lichtstrahls 53 in einem Bereich von 53a bis 53c geändert werden, indem die Neigung des Drehspiegels 50 um ±R gesteuert wird.
Eine derartige Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung ist jedoch insofern nachteilig, als der Drehspiegel 50 bei einem Ansteigen der Steuergeschwindigkeit nicht in der Lage ist, seine Neigung in kurzer Zeit zu ändern, wodurch eine Zeitverzögerung beim Ändern der Richtung eines Lichtstrahls entsteht, der reflektierte Strahl aufgrund der Vibration einer Reflektionsfläche nicht stabilisiert wird und der Drehspiegel 50, der Motor 51 und dessen Steuervorrichtung sehr kostenaufwendig sind.
Nach der Erfindung wird ein stationärer Hologramm- Scanner mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 vorgeschlagen.
Der Hologramm-Scanner gemäß der Erfindung ist so aufgebaut, daß er Strichkodierungen ohne die Notwendigkeit eines großformatigen optischen Systems liest, obwohl die Strichkodierungen relativ zu einem Lesefenster in jeder beliebigen Richtung ausgelegt sein können.
Die Hauptteile des optischen Systems sind vorzugsweise in einem Bereich angeordnet, der näher an einer Seite des Systems liegt, wodurch der Querschnitt des anderen Bereiches so weit wie möglich reduziert ist, so daß eine Bedienungsperson die Bedienungstätigkeit ausüben kann, während sie in einer angenehmen und natürlichen Stellung sitzt.
Der Hologramm-Scanner gemäß der Erfindung kann hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Arbeitsweise einfach sein und mit hoher Präzision und Zuverlässigkeit arbeiten.
Im folgenden werden die Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus eines stationärer Hologramm-Scanners nach der Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Strahlteilers, der als Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung für den in Fig. 1 gezeigten stationären Hologramm- Scanner verwendet wird,
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Aufteilens eines Strahls durch den in Fig. 2 gezeigten Strahlteiler,
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus eines optischen Systems des stationären Hologramm-Scanners nach der Erfindung,
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Strahlteilers, der als Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Aufteilens eines Strahls durch den in Fig. 5 gezeigten Strahlteiler,
Fign. 7 und 8 zeigen schematische Ansichten des Aufbaus eines Strahlteilers, der als Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung des Aufteilens eines Strahls durch den in den Fign. 7 und 8 gezeigten Strahlteiler,
Fign. 10, 11 und 12 zeigen schematische Ansichten des Aufbaus eines Strahlteilers, der als Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,
Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung eines herkömmlichen stationärer Hologramm-Scanners,
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung der herkömmlichen Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung und des Aufteilens eines Strahls mittels der herkömmlichen Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Die Fign. 1 bis 3 zeigen einen stationären Hologramm- Scanner nach einer Ausführungsform der Erfindung, wobei das Bezugszeichen 1 einen Laseroszillator bezeichnet, 2 einen Lichtstrahl bezeichnet, 20 einen Spiegel bezeichnet, 21 eine Linse bezeichnet, 22 einen Strahlteiler bezeichnet, der als Lichtstrahlaufteilungsvorrichtung verwendet wird, um den Lichtstrahl in zeitgeteilter Weise in drei Abschnitte zu zerlegen, nämlich einen oberen Abschnitt, einen mittleren Abschnitt und einen unteren Abschnitt, 23 einen Prismenspiegel bezeichnet, um den in drei Abschnitte zerlegten Lichtstrahl 2 in die vorbestimmte Richtung zu reflektieren oder zu übertragen, mit 24 Spiegel bezeichnet sind, um den von dem Prismenspiegel 23 kommenden Lichtstrahl zu Öffnungen der perforierten Spiegel 25 hin zu reflektieren, 7 eine Hologramm-Scheibe bezeichnet, deren Drehachse parallel zu einer Oberfläche eines Lesefensters 27 verläuft, über dem Strichkodierungen von Waren angeordnet sind, 17 einen Motor zum Drehen der Hologramm-Scheibe 7 bezeichnet, 26 einen Spiegel zum Reflektieren von Lichtstrahlen bezeichnet, die in der zu dem Lesefenster 27 hin verlaufenden Richtung durch die Öffnungen der perforierten Spiegel 25 getreten sind, mit 13 Abtastlinien bezeichnet sind, die auf das Lesefenster 27 projiziert sind, 28a einen Teil des Lichtes bezeichnet, der von (nicht gezeigten) Strichkodierungen her gestreut ist, 28b gestreutes Licht bezeichnet, das von den Hologramm-Linsen gesammelt wird (Mehrere Hologramm-Linsen sind auf der Hologramm-Scheibe 7 in der gleichen Weise wie bei der herkömmlichen Scheibe angeordnet, jedoch nicht gezeigt) und 29 eine photoelektrische Konvertierungsvorrichtung bezeichnet, um das gestreute Licht 28b zu empfangen und es in elektrische Signale umzusetzen.
Die oben aufgeführten Teile sind mit Ausnahme des Lesefensters 27 in einem Gehäuse 31 angeordnet, und das Lesefenster 27 ist in Form einer Öffnung in der Oberseite des Gehäuses 31 ausgebildet. Ferner sind die in dem Gehäuse 31 angeordneten Teile konzentrisch in einem Bereich 31a untergebracht, der an eine Seite des Gehäuses 31 angrenzt und dessen Querschnitt größer ist als derjenige eines Bereiches 31b an der Seite 30, wo die Bedienungsperson plaziert ist.
Ferner bilden bei der oben erläuterten Konstruktion der Laseroszillator 1, der Spiegel 20, die Linse 21, der Strahlteiler 22, der Prismenspiegel 23 und der Spiegel 24 eine Lichtstrahlausrichteinrichtung 34, die bewirkt, daß Lichtstrahlen, deren Anzahl der Anzahl der zum Lesen der Strichkodierungen erforderlichen Abtastrichtungen gleicht, auf die Hologramm- Linsen der Hologramm-Scheibe 7 auftrifft, die an den vorbestimmten, voneinander unterschiedlichen Positionen angeordnet sind.
In Fig. 2, die eine schematische Ansicht des Aufbaus des Strahlteilers 22 ist, und Fig. 3, die eine schematische Darstellung des Aufteilens eines Strahls durch den in Fig. 2 gezeigten Strahlteiler ist, bezeichnet das Bezugszeichen 220 einen sich drehenden Spiegel, 22m einen Motor zum Drehen des Drehspiegels 220 mit der vorbestimmten Geschwindigkeit, und 23 bezeichnet den oben beschriebenen Prismenspiegel.
Der Drehspiegel 200 ist derart ausgebildet, daß eine seiner Oberflächen, die die Reflektionsfläche ist, in sechs gleiche Teile von jeweils 60 aufgeteilt werden kann, und daß drei Sätze von Reflektionsflächen 22a,22b,22c, die aus zwei einander gegenüberliegenden Flächen bestehen, mit unterschiedlichen Abständen entlang der Drehachse rechtwinklig zur Drehachse angeordnet werden können.
Somit ist, wenn der Lichtstrahl 2 auf die Reflektionsfläche des Drehspiegels 220 auftrifft, in Abhängigkeit von den Reflektionsflächen 22a,22b, 22c, an denen der auftreffende Lichtstrahl reflektiert wird, die Reflektionsposition des auftreffenden Lichtstrahls unterschiedlich ist (und die Länge des optischen Weges des Lichtstrahls 2 unterschiedlich ist), so daß ein auftreffender Lichtstrahl 2 durch Drehung des Drehspiegels 220 in Zeitteilungsweise in drei parallele Strahlen 2a,2b,2c aufgeteilt wird.
Von den drei erwähnten parallelen Strahlen 2a,2b,2c treffen die äußeren Strahlen 2a,2c auf Spiegelflächen 23a,23c an entgegengesetzten Seiten des Prismenspiegels auf, wo sie zu den jeweiligen perforierten Spiegeln 25 hin reflektiert werden, wobei der mittlere Strahl 2b auf eine vordere Prismenfläche 23b des Prismenspiegels 23 auftrifft und durch den Prismenspiegel 23 verläuft, um sich auf geradem Wege zu dem jeweiligen perforierten Spiegel 25 fortzubewegen.
Als nächstes wird anhand von Fig. 4 die Grundkonstruktion eines optischen Systems erläutert. Gemäß Fig. 4(a) kann ein hinter der Hologramm-Scheibe 7 angeordnetes optisches System als ein Konus aufgefaßt werden, wobei die Hologramm-Scheibe 7 die Basis darstellt und eine Kondensierposition D der Hologramm-Linsen 6 die Apex darstellt. Da der auf drei Punkte A,B,C auf der Hologramm-Scheibe 7 auftreffende Lichtstrahl 2 in einer Umfangsrichtung der Hologramm- Scheibe 7 abgelenkt wird, werden Abtastlinien A1A2, B1B2, C1C2 mit D als Mittelpunkt in einer Ebene 33 erzeugt, die parallel zu der Hologramm-Scheibe 7 verläuft und den Kondensierungspunkt D enthält, wie in Fig. 4(b) gezeigt ist. Da die Schnittwinkel zwischen diesen Abtastlinien < AOB und < BOC sind, können sie leicht ausgewählt werden, indem die Schnittwinkel, d. h. die Auftreffpositionen A,B,C geändert werden.
Obwohl in Fig. 4(b) in jeder Richtung nur eine einzige Abtastlinie gezeigt ist, ist es zum Erzeugen mehrerer Abtastlinien in jeder Richtung lediglich erforderlich, die gewünschte Anzahl von Hologramm- Linsen zu installieren, wobei der Kondensierungspunkt D auf der Hologramm-Scheibe 7 beispielsweise in einer radialen Richtung der Hologramm-Scheibe 7 (der in Fig. 4(a) durch einen Pfeil H gezeigten Richtung) auf die gleiche Weise wie beim Stand der Technik unterschiedlich ist.
Dieses optische System ist durch den Spiegel 26, der einen Fuß E einer rechtwinkligen Linie aufweist, die von dem Mittelpunkt D1 des Lesefensters 27 zu einer den Mittelpunkt O der Hologramm-Scheibe 7 mit dem Kondensierungspunkt D als Zentrum verbindenden Linie OD gezogen ist, um 90º abgelenkt.
Die Abtastflächen der Lichtstrahlen werden auf dem Lesefenster 27 gebildet, indem der Abstand von dem Punkt D1 auf dem Lesefenster 27 zu dem Punkt E derart eingestellt wird, daß er gleich dem Abstand von dem Punkt E zu dem Punkt D ist. Somit ist die Anzahl der Richtungen von Abtastlinien gleich derjenigen der Auftreffpositionen der Lichtstrahlen 2a,2b,2c auf die Hologramm-Scheibe 7.
Bei Betrieb wird der von dem Laseroszillator 1 abgestrahlte Lichtstrahl 2 durch den Spiegel 20 derart abgelenkt, daß er durch die Linse 21 tritt und zu dem Strahlteiler 22 gelangt, wo der Lichtstrahl 2, wie in Fig. 3 gezeigt, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des von dem Motor 22m gedrehten Strahlteilers 22 von dem Spiegel 22a, dem Spiegel 22b oder dem Spiegel 22c reflektiert wird, wodurch in zeitgeteilter Weise drei parallele Reflektionsstrahlen 2a,2b,2c erhalten werden. Diese Reflektionsstrahlen treffen auf die Spiegeloberfläche 23a, die Prismenoberfläche 23b bzw. die Spiegeloberfläche 23c des Prismenspiegels 23 auf. Folglich werden die Lichtstrahlen 2a und 2c derart von den Spiegeloberflächen 23a und 23c reflektiert, daß sie in den durch die Pfeile A bzw. B gezeigten Richtungen verlaufen, wobei der Lichtstrahl 2b durch den Prismenspiegel 23 tritt und sich in der durch den Pfeil C gezeigten Richtung bewegt.
Diese Lichtstrahlen werden von dem Spiegel 24 reflektiert und treffen auf die Hologramm-Linsen auf der Hologramm-Scheibe 7 auf, nachdem sie durch die in Fig. 1 gezeigten Öffnungen 25a,25a,25a der jeweiligen perforierten Spiegel 25 getreten sind. Der von den Hologramm-Linsen zerlegte Lichtstrahl 2 wird von dem Spiegel 26 reflektiert, an dem Lesefenster 27 kondensiert und durch über das Lesefenster 27 passierende Strichkodierungen reflektiert, um gestreutes Licht 28 zu erzeugen. Das gestreute Licht 28a in der Figur (korrekt ausgedrückt, liegt das gestreute Licht in Form von zerstreuten Bahnen vor, deren Anzahl der Anzahl der von den Hologramm-Linsen zerlegten Lichtstrahlen ist, wobei jedoch zur Vereinfachung nur ein einziger zerlegter Lichtstrahl gezeigt ist) trifft auf die Hologramm-Linse längs eines Weges auf, der umgekehrt zu demjenigen des Lichtstrahls 2 verläuft, wird von dem perforierten Spiegel 25 reflektiert und dann an der photoelektrischen Konvertierungsvorrichtung 29 kondensiert, um in ein elektrisches Signal umgesetzt zu werden.
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht eines Strahlteilers 22 nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Der Strahlteiler 22 weist den gleichen Aufbau auf wie der in Fig. 2 gezeigte Strahlteiler, jedoch mit Ausnahme der Tatsache, daß er aus einem aus lichtdurchlässigem Material gefertigten drehbaren Lichtdurchlaßteil 221, etwa einem Prisma, besteht. Somit entsprechen die Lichtübertragungsflächen 221a, 221b,221c bei dieser Ausführungsform den Reflektionsflächen 22a,22b,22c in Fig. 2.
Bei dem in dieser Weise aufgebauten Strahlteiler 22 wird gemäß Fig. 6 der auf die Lichtübertragungsfläche 221a auftreffende Lichtstrahl 2 an einem Punkt A auf der Lichtübertragungsfläche 221a gebrochen und dann erneut an der Lichtübertragungsfläche 221d gebrochen, um nach dem Durchtritt durch das drehbare Lichtdurchlaßteil 221 zu einem Strahl 2a zu werden. Anschließend wird durch Drehung des drehbaren Lichtdurchlaßteils 221 um 60 der auf die Lichtübertragungsfläche 221b auftreffende Lichtstrahl 2 an einem Punkt B auf der Lichtübertragungsfläche 221b gebrochen und dann erneut an der Lichtübertragungsfläche 221d gebrochen, um nach dem Durchtritt durch das drehbare Lichtdurchlaßteil 221 zu einem Strahl 2b zu werden. Durch weitere Drehung des drehbaren Lichtdurchlaßteils 221 wird der auf die Lichtübertragungsfläche 221c auftreffende Lichtstrahl 2 an einem Punkt C auf der Lichtübertragungsfläche 221c gebrochen und dann erneut an der Lichtübertragungsfläche 221d gebrochen, um nach dem Durchtritt durch das drehbare Lichtdurchlaßteil 221 zu einem Strahl 2c zu werden. Wie oben beschrieben, kann der auftreffende Lichtstrahl in drei parallel zueinander verlaufende Lichtstrahlen 2a,2b,2c zerlegt werden, indem das drehbare Lichtdurchlaßteil 221 mittels des Motors 22m gedreht wird.
Ferner werden die Lichtstrahlen 2a,2b,2c direkt oder indirekt projiziert, nachdem sie an dem Prismenspiegel 23 von einem Spiegel und dgl. reflektiert worden sind.
In Fig. 7, die eine schematische Ansicht eines Strahlteilers 22 nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt, Fig. 8, die eine Seitenansicht des Aufbaus eines Drehspiegels 222 des in Fig. 7 gezeigten Strahlteilers 22 zeigt, und Fig. 9, die eine schematische Darstellung der Arbeitsweise des in Fig. 8 gezeigten Drehspiegels 222 zeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 2 einen auftreffenden Lichtstrahl, 222 einen Drehspiegel, der drei reflektierende Flächen 222a,222b,222c aufweist, die radial unterteilt sind, wobei ihre Drehachse den Mittelpunkt bildet, 3 einen reflektierten Lichtstrahl, und 22m einen Motor zum Drehen des Drehspiegels 222 mit der vorbestimmten Geschwindigkeit.
Wie in den Fign. 7 und 8 gezeigt ist, besteht der Drehspiegel 222 aus drei reflektierenden Flächen 222a,222b,222c, die sich hinsichtlich ihrer Neigung voneinander unterscheiden und die erhalten werden, indem man den Spiegel in drei gleiche Teile unterteilt, und der Spiegel wird durch den Motor 22m mit der vorgeschriebenen Geschwindigkeit gedreht.
Wie insbesondere aus Fig. 9 ersichtlich ist, wird der auf die reflektierende Fläche 222a auftreffende Lichtstrahl 2 entsprechend dem Brechungsgesetz an einem Punkt A auf der reflektierenden Fläche 222a gebrochen, um ein Reflektionslichtstrahl 2a zu werden. Somit trifft der Lichtstrahl 2 auf die reflektierende Fläche 222b auf, indem der Drehspiegel 222 um 120º gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der auftreffende Lichtstrahl 2 an einem Punkt B auf der reflektierenden Fläche 222b reflektiert, um ein Reflektionslichtstrahl 2b zu werden. Der Lichtstrahl 2 trifft auf die reflektierende Fläche 222c auf, indem der Drehspiegel 222 um weitere 120 gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der auftreffende Lichtstrahl 2 an einem Punkt C auf der reflektierenden Fläche 222c reflektiert, um ein Reflektionslichtstrahl 2c zu werden. Somit kann ein einziger Lichtstrahl 2 in drei sich in ihrer Richtung voneinander unterscheidende reflektierte Lichtstrahlen 2a,2b,2c umgesetzt werden, indem der Drehspiegel 222 mittels des Motors 22m gedreht wird.
Ferner wird in dem Fall, in dem der den Strahlteiler 22 bildende Drehspiegel 222 gemäß Fig. 12 aus einem lichtübertragenden Material gebildet ist, der auf die unterschiedlich geneigten Flächen 222a, 222b bzw. 222c auftreffende Lichtstrahl auch von den Flächen 222a,222b,222c und von einer Fläche 222d reflektiert, von der der Lichtstrahl austritt, so daß er in die sich richtungsmäßig unterscheidenden Strahlen 2a,2b, 2c umgesetzt wird.
In Fig. 10, die eine schematische Darstellung des Aufbaus eines drehbaren Lichtdurchlaßteils 223 zeigt, das bei einem Strahlteiler 22 nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, und den Fign. 11,12, die schematische Darstellungen der Arbeitsweise des in Fig. 10 gezeigten drehbaren Lichtdurchlaßteils 223 zeigen, bezeichnet das Bezugszeichen 2 einen auftreffenden Lichtstrahl, 223 ein drehbares Lichtdurchlaßteil, 2 einen übertragenen Lichtstrahl, und 22m einen Motor zum Drehantrieb des drehbaren Lichtdurchlaßteils 223 mit der vorbestimmten Geschwindigkeit. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, weist das drehbare Lichtdurchlaßteil 223 drei Lichtübertragungsteile 223a,223b,223c auf, die erhalten werden, indem man das Lichtdurchlaßteil 223 in drei gleiche Teile unterteilt, die in radial unterteilter Weise um dessen Drehachse angeordnet sind. Ferner unterscheiden sich die drei Lichtübertragungsteile 223a,223b,223c in ihrem Brechungsindex. Die Brechungsindizes n&sub1;,n&sub2;,n&sub3; der Lichtübertragungsteile 223a,223b,223c betragen beispielsweise 1,5 bzw. 1,7 bzw. 1,9.
Wie insbesondere in Fig. 12 ersichtlich ist, wird der auf die Lichtübertragungsfläche 223a auftreffende Lichtstrahl 2 an einem Punkt A auf der Oberfläche des Lichtübertragungsteils 223a mit dem Brechungsindex n&sub1; gebrochen und dann erneut an einem Punkt B an der rückwärtigen Oberfläche des Lichtübertragungsteils 223a gebrochen, um nach dem Passieren durch das Lichtübertragungsteil 223a ein Strahl 2a zu werden. Anschließend wird durch Drehung des drehbaren Lichtübertragungsteils 223b um 120º der mit dem Brechungsindex n&sub2; auf das Lichtübertragungsteil 223b auftreffende Lichtstrahl 2 an einem Punkt A auf der Oberfläche des Lichtübertragungsteils 223b gebrochen und dann erneut an einem Punkt C auf der Rückseite des Lichtübertragungsteils 223b gebrochen, um nach dem Durchtritt durch das Lichtübertragungsteil 223b zu einem Strahl 2b zu werden. Durch weitere Drehung des drehbaren Lichtdurchlaßteils 223 um 120º wird der mit dem Brechungsindex n&sub3; auf das Lichtübertragungsteil 223 auftreffende Lichtstrahl 2 an einem Punkt A auf der Oberfläche des Lichtübertragungsteils 223 gebrochen und dann erneut an einem Punkt D an der rückwärtigen Oberfläche des Lichtübertragungsteils 223 gebrochen, um nach dem Durchtritt durch das Lichtdurchlaßteil 223 zu einem Strahl 2c zu werden. Somit kann der auftreffende Lichtstrahl 2 in drei Lichtstrahlen 2a,2b,2c zerlegt werden, indem das drehbare Lichtdurchlaßteil 223 mittels des Motors 22m gedreht wird.
Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen der Versetzung x des ausgelassenen Lichtstrahls und dem Brechungsindex n, dem Einfallswinkel a, der Dicke des Lichtübertragungsteils d und dem Brechungswinkel β.
Das Prinzip des Brechungsindex wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
sin α = n sin β.
Aus dieser Gleichung enthält man die folgende Gleichung zum Ausdrücken der Strahl-Versetzung:
Aus dieser Gleichung wiederum ergibt sich die folgende Differentialgleichung:
Somit wird die Strahl-Versetzung Δx, die sich aufgrund der Brechungsindexdifferenz Δn ergibt, durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
Da optisches Glas in Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung einen weiten Bereich von Brechungsindizes von etwa 1,45 bis etwa 1,95 aufweist, kann ein auftreffender Lichtstrahl 2 in drei zueinander parallele Lichtstrahlen 2a,2b,2c aufgeteilt werden, und zwar durch geeignete Auswahl und Einstellung der Dicke d des Lichtübertragungsteils, der Brechungsindizes n&sub1;,n&sub2;,n&sub3; der Lichtübertragungsteile 223a, 223b,223c und des Einfallswinkels a des Lichtstrahls.
Obwohl bei der Vorrichtung nach der oben beschriebenen Ausführungsform der Lichtstrahl in mehrere Richtungen aufgeteilt werden kann, bevor er auf die Hologramm-Scheibe auftrifft, wodurch in einem optischen System zwischen dem Laseroszillator und der Hologramm-Scheibe Spiegel in gleicher Anzahl wie die Richtungen des Lichtstrahls erforderlich sind, können die Spiegel kleinformatig ausgebildet sein, da der Lichtstrahl nicht abgelenkt wird. Ferner können, da das optische System zwischen dem Laseroszillator und der Hologramm-Scheibe fast sämtliche Hauptteile enthält und nur lediglich ein Spiegel zwischen der Hologramm-Scheibe und dem Lesefenster nötig ist, die Hauptteile des optischen Systems, d. h. das optische System zwischen dem Laseroszillator und der Hologramm-Scheibe, kollektiv in einem Seitenbereich gegenüber der Seite, an der die Bedienungsperson plaziert ist, untergebracht werden, und das vereinfachte optische System zwischen der Hologramm-Scheibe und dem Lesefenster, das eine große optische Weglänge aufweist, kann auf der Seite der Bedienungsperson installiert werden. Folglich kann das an der Bedienungsperson befindliche Seitenteil dünnwandig ausgebildet sein, und die Bedienungsperson kann ihre Tätigkeit ausüben, während ihre Knie in dem unterhalb des Scanners gelegenen Raum plaziert sind (vgl. 35 in Fig. 4), ohne daß wie bei dem herkömmlichen Scanner die Breite und die Länge geändert werden müssen.
Somit ist eine Bedienung in Sitzposition möglich. Ferner brauchen bei der Vorrichtung nach der Erfindung lediglich viele kleinformatige Spiegel in dem optischen System vor der Hologramm-Scheibe und ein einziger großformatiger Spiegel in dem optischen System hinter der Hologramm-Scheibe installiert zu werden, und somit braucht die Vorrichtung keine großen Abmessungen zu haben, und sein Gewicht nimmt selbst dann kaum zu, wenn die Anzahl der Richtungen der Abtastlinien vergrößert wird, um ein mit hoher Präzision erfolgendes Ablesen von Strichkodierungen in jeder Richtung zu ermöglichen.
Zudem kann bei der Vorrichtung nach der Erfindung der Winkel (die Richtung) der Abtastlinien problemlos verändert werden, indem die Einfallsposition des Lichtstrahls auf die Hologramm-Scheibe verändert wird.
Ferner kann bei der Vorrichtung nach der Erfindung die Zeit des Aufteilens des Lichtstrahls in mehrere Richtungen problemlos verändert werden, indem die Gestalt und die Bemessung der Reflektionsfläche oder der Lichtübertragungsfläche in einem abgestuften Bereich des Strahlteilers verändert werden.
Auch falls die hauptsächlichen optischen Teile in dem der Bedienungsperson gegenüberliegenden Seitenbereich angeordnet sind, kann der Scanner dünner ausgebildet sein. Zudem braucht der den größeren Querschnitt aufweisenden Teil des Gehäuses nur in einer einzigen Richtung ausgedehnt zu werden, d. h. lediglich zu der oberen Seitenfläche, der unteren Seitenfläche oder zu beiden Seitenflächen des Gehäuses hin. Ferner ist es nicht immer erforderlich, die Hologramm-Scheibe strikt rechtwinklig zu dem Lesefenster zu installieren.
Obwohl bei den oben erläuterten Ausführungsformen in drei Richtungen verlaufende Abtastlinien beschrieben wurden, kann die Anzahl der Richtungen beliebig ausgewählt werden. Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsformen ein einziger Spiegel 26 zwischen der Hologramm-Scheibe 7 und dem Lesefenster 27 angeordnet ist, können auch mehrere Spiegel verwendet werden, um Abtastlinien in anderen Richtungen auf der Abtastfläche zu erhalten.
Obgleich in Fig. 1 der Lichtstrahl in Fokussierung auf das Lesefenster gezeigt ist, kann der Lichtstrahl zur Erzeugung der Abtastlinien auch auf einen Punkt fokussiert sein, der sich im Abstand von dem Lesefenster befindet. Ferner kann der Prismenspiegel 23 aus kombinierten Spiegeln bestehen. Obwohl bei den erläuterten Ausführungsformen photoelektrische Konvertierungsvorrichtungen 29 beschrieben wurden, deren Anzahl der Anzahl der auftreffenden Strahlen gleich ist, kann ausgehend von der Kombination von Spiegeln und dgl. jede beliebige Anzahl und Anordnung gewählt werden.

Claims

1. Stationärer Hologramm-Scanner mit einer Hologramm-Scheibe (7) mit mehreren umfangsmäßig angeordneten Hologramm-Linsen, um einen Lichtstrahl abzulenken und ihn auf abzutastende Strichkodierungen zu projizieren, und mit einer Einrichtung zum sukzessiven Ausrichten des Lichtstrahls auf die Hologramm-Linsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlausricht-Einrichtung Vorrichtungen (22,23,24) zum sukzessiven Ausrichten des Lichtstrahls auf einediskrete Anzahl verschiedener Stellen auf einer von der Hologramm-Scheibe eingenommenen Ebene aufweist, wobei die Anzahl gleich der zum Lesen der Strichkodierungen erforderlichen Anzahl von Abtastrichtungen ist.

2. Scanner nach Anspruch 1, bei dem die Lichtstrahlausricht-Einrichtung aufweist: ein drehbares Lichtdurchlaßteil (221), das um eine Drehachse drehbar ist und aus einem lichtdurchlässigen Material gefertigt ist, wobei das Teil um die Drehachse in mehrere Sektoren (221a, 221b,221c) radial unterteilt ist, die längs der Richtung der Drehachse betrachtet unterschiedliche Höhe aufweisen, und einen Motor (22m) zum drehbaren Antreiben des drehbaren Teils (221) mit vorbestimmter Geschwindigkeit, wobei der Lichtstrahl bei Drehung des drehbaren Teils seinerseits auf jeden der Sektoren auftrifft, wodurch bewirkt wird, daß der Strahl nach dem Passieren des drehbaren Teils sukzessive längs eines jeden von mehreren zueinander parallelen Wegen verläuft.

3. Scanner nach Anspruch 1, bei dem die Lichtstrahlausricht-Einrichtung aufweist: ein drehbares Teil (220), das um eine Drehachse drehbar ist und um die Drehachse in mehrere Sektoren (22a,22b,22c) radial unterteilt ist, die längs der Richtung der Drehachse betrachtet unterschiedliche Höhe aufweisen, wobei jeder Sektor eine obere reflektierende Fläche hat, und einen Motor (22m) zum drehbaren Antreiben des drehbaren Teils (220) mit vorbestimmter Geschwindigkeit, wobei der Lichtstrahl bei Drehung des drehbaren Teils seinerseits auf jeden der Sektoren auftrifft, wodurch bewirkt wird, daß der Strahl nach Reflektion von den oberen reflektierenden Flächen sukzessive längs eines jeden von mehreren zueinander parallelen Wegen verläuft.

4. Scanner nach Anspruch 1, bei dem die Lichtstrahlausricht-Einrichtung aufweist: ein drehbares Lichtdurchlaßteil (223), das um eine Drehachse drehbar ist, wobei das Teil um die Drehachse in mehrere Sektoren (223a,223b,223c) radial unterteilt ist, die sich hinsichtlich des Brechungsindexes (n1,n2,n3) des Materials, aus dem sie gefertigt sind, voneinander unterscheiden, und einen Motor (22m) zum drehbaren Antreiben des drehbaren Teils mit vorbestimmter Geschwindigkeit, wobei der Lichtstrahl bei Drehung des drehbaren Teils seinerseits auf jeden der Sektoren auftrifft, wodurch bewirkt wird, daß der Strahl nach dem Passieren des drehbaren Teils sukzessive längs eines jeden von mehreren zueinander parallelen Wegen verläuft.

5. Scanner nach Anspruch 1, bei dem die Lichtstrahlausricht-Einrichtung aufweist: ein drehbares Lichtdurchlaßteil, das um eine Drehachse drehbar ist und aus einem lichtdurchlässigen Material gefertigt ist, wobei das Teil um die Drehachse in mehrere Sektoren radial unterteilt ist, von denen jeder eine Oberfläche aufweist, die quer zu der Drehachse unter unterschiedlichem Neigungswinkel zu dieser verläuft, und einen Motor zum drehbaren Antreiben des drehbaren Teils mit vorbestimmter Geschwindigkeit, wobei der Lichtstrahl bei Drehung des drehbaren Teils seinerseits auf jede der Oberflächen auftrifft, wodurch bewirkt wird, daß der Strahl nach dem Passieren des drehbaren Teils sukzessive längs eines jeden von mehreren unterschiedlichen Wegen verläuft.

6. Scanner nach Anspruch 1, bei dem die Lichtstrahlausricht-Einrichtung aufweist: ein drehbares Teil (222), das um eine Drehachse drehbar ist und um die Drehachse in mehrere Sektoren (222a,222b,222c) radial unterteilt ist, von denen jeder eine reflektierende Oberfläche aufweist, die quer zu der Drehachse unter unterschiedlichem Neigungswinkel zu dieser verläuft, und einen Motor (22m) zum drehbaren Antreiben des drehbaren Teils mit vorbestimmter Geschwindigkeit, wobei der Lichtstrahl bei Drehung des drehbaren Teils seinerseits auf jede der Oberflächen auftrifft, wodurch bewirkt wird, daß der Strahl nach Reflektion von dem drehbaren Teil sukzessive längs eines jeden von mehreren unterschiedlichen Wegen verläuft.

7. Scanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Gehäuse (31), das ein Fenster (27) zum Lesen der Strichkodierungen durch dieses hindurch aufweist, wobei das Gehäuse einen größeren vertikalen Schnittbereich aufweisenden ersten Teil (31a), in dem die Mehrzahl der optischen Komponenten untergebracht ist, und einen kleineren vertikalen Schnittbereich aufweisenden zweiten Teil (31b) aufweist, in dem das Fenster (27) ausgebildet ist.

8. Scanner nach Anspruch 7, bei dem die in dem ersten Teil (31a) des Gehäuses (31) untergebrachten optischen Komponenten die Vorrichtungen (22,23,24) zum sukzessiven Ausrichten des Lichtstrahls auf eine diskrete Anzahl verschiedener Stellen, die Hologramm-Scheibe (7), deren Ebene im wesentlichen rechtwinklig zu dem Fenster (27) verläuft, und eine photoelektrische Konversionseinrichtung (29) zum Konvertieren von den Strichkodierungen reflektierten und von den Hologramm-Linsen gesammelten Lichtes in elektrische Signale aufweist.

9. Scanner nach Anspruch 8, mit einem zwischen der Hologramm-Scheibe (7) und dem Fenster (27) angeordneten Spiegel (26) zum Ausrichten von Licht von der Hologramm-Scheibe auf das Fenster und umgekehrt.