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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Abtaster
und insbesondere auf einen optischen Abtaster, der
Strichkodierungen hoher Dichte in einem weiten Abstandsbereich vom
Abtaster lesen kann.
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Optische Abtaster für Strichkodierungen werden für eine Reihe
verschiedener Zwecke benutzt. Die bekannteste Anwendung für
solche Abtaster sind Vergleichsvorgänge beim Kleinverkauf
in Supermärkten oder bei Massengütern. Im
Einzelhandelsbereich erkennt der Abtaster eine Strichkodierung, die auf
ein Produkt, das geprüft wird, aufgedruckt oder an ihm
befestigt ist und benutzt die strichkodierte Information,
um die Identität und den gegenwärtigen Preis des
Produktes von einem Systemspeicher abzurufen. Der gegenwärtige
Preis und die Produktidentität werden hauptsächlich
dazu benutzt, um Kundenrechnungen auszustellen und die
Gesamtumsätze aufzuzeichnen. Die Information kann auch
für andere Zwecke benutzt werden. Beispielsweise kann
die Produktidentität in einem System zur Bestandskontrolle
benutzt werden, um laufende Bestände eines bestimmten
Produktes ausfindig zu machen und automatisch das Produkt
nachzubestellen, wenn der Bestand unter einen
Schwellwert abfällt.
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Optische Abtaster für Strichkodierungen werden auch in
industriellen und/oder Fabrikationsumfeldern für eine
Reihe verschiedener Zwecke benutzt. Eine Anwendung eines
Abtasters für einen Strichkode in einem solchen Umfeld
besteht darin, eintreffende und abgehende etikettierte
Materialien zu verfolgen, um den Weg der Materialien
durch ein automatisches Transportsystem zu steuern.
Eine andere Anwendung besteht darin, etikettierte Teile
oder Teilbaugruppen in einer Montagelinie zu verfolgen,
um sicherzustellen, daß die richtigen Teile und
Teilbaugruppen zu den Zeitpunkten und an den Stellen
verfügbar sind, die für die Endmontage eines Endproduktes,
wie zum Beispiel eines Automobils, benötigt werden. Es
gibt viele andere Anwendungen für optische Abtaster
für Strichkodierungen in
industriellen/Fabrikationsumfeldern.
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Da es grundlegende Unterschiede zwischen den Forderungen
des Einzelhandels und der
industriellen/Fabrikationsumfelder gibt, ist die gleiche Art des optischen Abtasters
für Strichkodierungen nicht notwendigerweise für die
Verwendung in beiden Arten von Umfeldern geeignet. In dem
Umfeld des Einzelhandels kann das Produkt, das das Etikett
mit der Strichkodierung trägt, gewöhnlich physikalisch durch
den Bediener des Abfertigungsstandes relativ zu dem Abtaster
positioniert werden. Daher wird es allgemein nicht als
kritisch betrachtet, daß ein Abfertigungsabtaster Etikette
mit einer Strichkodierung in sich in weitem Maß ändernden
Abständen von der Fläche des Abtasters lesen kann.
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In einem industriellen/Fabrikationsumfeld ist es nicht immer
möglich, daß ein Etikett mit einer Strichkodierung in einen
begrenzten Entfernungsbereich von dem Abtaster gebracht
werden kann. In solch einem Umfeld kann der Gegenstand, der
das Etikett mit der Strichkodierung trägt, zu schwer oder
zu massig sein, um ein Umpositionieren des Gegenstandes
nur für den Zweck zuzulassen, daß das Etikett mit der
Strichkodierung näher an den Abtaster gebracht wird. In
einigen automatischen Systemen kann ein Bediener nicht für
das Umpositionieren eines Gegenstandes verfügbar sein,
selbst wo es physikalisch ausführbar wäre, das zu tun.
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Verschiedene Verfahren sind bei Versuchen aufgegriffen
worden, die Probleme zu lösen, die beim Versuch auftreten,
Etikette mit einer Strichkodierung in einem industriellen/
Fabrikationsumfeld zu lesen. Wo das Etikett nicht an den
Abtaster herangebracht werden kann, besteht die einfachste
Lösung darin, den Abtaster zu dem Etikett zu bringen durch
Benutzen eines in der Hand gehaltenen oder tragbaren
Abtasters. Ein Problem besteht bei dieser Lösung darin, daß
das Etikett nicht an einer leicht zugänglichen Stelle auf
dem verfolgten Gegenstand angeordnet sein kann. Ein
anderes Problem besteht darin, daß ein Bediener stets
verfügbar sein muß, um das auszuführen, was im Grunde eine
mechanische Funktion ist, nämlich das Manövrieren des
in der Hand gehaltenen Abtasters in eine Position, in
der das Etikett gelesen werden kann.
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Weil in der Hand gehaltene Abtaster für bestimmte
industrielle/Fabrikationsanwendungen nicht gut geeignet
sind, sind Versuche gemacht worden, für einige Zwecke
Abtaster mit fester Position zu verwenden. Da der Abstand
zwischen dem Etikett und dem Abtaster in solchen
Umfeldern sich in weitem Maß ändern kann, muß ein Abtaster mit
fester Position so entworfen werden, daß er eine große
Feldtiefe besitzt. Die "Feldtiefe" eines Abtasters ist
der Entfernungsbereich, in dem der Abtaster das kleinste
Etikett mit Strichkodierungen erfolgreich lesen kann,
das durch den Normenausschuß für die betreffende
gelesene Strichkodierung zugelassen ist. Beispielsweise
gibt The Uniform Products Councel technische Vorschriften
heraus, die fordern, daß UPC (Universal Product Code)-
Etikette nicht kleiner als eine vorgeschriebene
Mindestgröße sein dürfen.
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Bekannte Abtaster verwenden rotierende Strahlablenker,
die in der Lage sind, mehrere Abtastzeilen mit
verschiedenen Brennweiten zu erzeugen; das heißt, fokussiert
an Punkten in verschiedenen Abständen vom Abtaster.
Es ist vorgeschlagen worden, daß die Feldtiefe
eines solchen Abtasters maximiert werden kann durch
Herstellen des Strahlablenkers so, daß er verschiedene
Abtastzeilen so fokussiert, daß die Tiefen des Feldes
oder der Brennzonen für verschiedene Abtastzeilen sich
berühren, aber nicht wesentlich überlappen. Die
kombinierten Brennzonen sorgen für eine kontinuierliche
Feldtiefe in einem für den Abtaster sinnvollen Bereich. Ein
System dieser Art ist im US Patent 4 560 862 beschrieben,
nach dem eine Lichtquelle das Feld abtastet unter Benutzung
eines rotierenden Polygons, das Spiegel mit verschiedenen
Krümmungen für verschiedene Brennebenen in dem Feld besitzt,
während diese Ebenen zeitweilig im Mehrfachbetrieb arbeiten.
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Der Abtaster dieses Systems schließt eine Lichtstrahlquelle
ein, einen Fotodetektor zum Erzeugen eines elektrischen
Signals, das dem optischen Signal äquivalent ist, das durch
das Etikett mit der Strichkodierung reflektiert wird,
Verarbeitungsmittel zum Dekodieren des elektrischen Signals
und Fokussiermittel, die in der Lage sind, den Lichtstrahl
abzulenken und zu fokussieren, um einen Satz von
Abtastzeilen zu erzeugen, wobei jede Abtastzeile auf einen
unterschiedlichen Brennpunkt fokussiert wird, der sich in
einer vorgegebenen Brennweite von der Fokussiervorrichtung
befindet und eine Brennzone aufweist, wobei die
Fokussiermittel so angeordnet sind, daß ein Überlappen der
Brennzonen auftritt, wodurch sichergestellt wird, daß ein
Etikett mit einer Strichkodierung, die in dem Feld mit
kombinierter Tiefe des Abtasters festgestellt wird, in zumindest
eine Brennzone der Abtastzeilen fällt.
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Ein Problem bei dieser vorgeschlagenen Lösung besteht darin,
daß die Größe des fokussierten Flecks klein genug gehalten
werden muß, um das kleinste zulässige Etikett mit
Strichcodierungen lesen zu können, wenn das Etikett am
Brennpunkt der Abtastzeile festgestellt wird, die die längste
Brennweite besitzt. Da die Größe des Abtaststrahles an dem
Strahlablenker festgelegt ist, ist die Größe eines
fokussierten Strahles an seinem Brennpunkt proportional zu der
Brennweite des Strahls. Die Größen der fokussierten Lichtflecke
für Abtastzeilen, die eine kleinere als die maximale
Brennweite aufweisen, sind notwendiger Weise kleiner als die
Größe des fokussierten Lichtflecks für die Abtastzeile
mit der längsten Brennweite.
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Für Zeilen mit kurzen Brennweiten kann die Größe des
Lichtflecks tatsächlich klein sein im Vergleich zu
Unregelmäßigkeiten der Oberfläche, auf der das Etikett mit der
Strichkodierung erscheint. Die Oberflächenunregelmäßigkeiten
können bedingt sein durch die normale Textur des Mediums
(gewöhnlich Papier), auf der das Etikett gedruckt ist oder
werden geschaffen durch den Prozeß des Druckens des Etiketts.
Beträchtliche Unregelmäßigkeiten werden beispielsweise
erzeugt, wenn ein Matrixdrucker zum Erzeugen des Etiketts mit
Strichkodierungen benutzt wird.
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Wenn die Oberfläche, auf der ein Etikett mit
Strichkodierungen erscheint, relativ glatt ist, wird ein bedeutender
Teil der optischen Energie des auftreffenden Lichtstrahles
längs des Wegs des Lichtstrahles zurückgeschickt oder
reflektiert. Das zurückgeschickte Licht erreicht eventuell
einen Fotodetektor und wird von ihm erkannt. Der
Fotodetektor erzeugt ein elektrisches Signal, das einen
zeitveränderlichen Wert besitzt, der hauptsächlich von dem
Reflexionsvermögen der von dem Lichtstrahl getroffenen
Oberfläche abhängt.
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Wenn jedoch die Oberfläche relativ zu der Größe des
Lichtstrahles unregelmäßig ist, kann bedeutende Streuung der
optischen Energie auftreten. Der Teil des Strahles, der
zu dem Fotodetektor zurückgeschickt wird, enthält eine Stör- oder
Zitterkomponente als Ergebnis der unregelmäßigen und
intermittierenden Streuverluste. Das zurückgeschickte
optische Signal wird durch Streustörspannungen verschlechtert,
was es schwierig macht, die Signalverarbeitungsoperationen
durchzuführen, die nötig sind, um die Strichkodierungen in
dem Strom elektrischer Signale, die durch den Fotodetektor
erzeugt werden, zu lokalisieren und richtig zu dekodieren.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen optischen
Abtaster, der Strichkodierungen hoher Dichte in einem
weiten Abstandsbereich von dem Abtaster lesen kann, obgleich
die Größe des Lichtflecks des Abtaststrahles für einige
Abtastzeilen klein sein kann im Vergleich zu den
Unregelmäßigkeiten der Oberflächen, auf der das Etikett erscheint.
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Ein gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierter Abtaster
schließt ein eine Lichtstrahlquelle, einen Fotodetektor zum
Erzeugen eines elektrischen Signals, das dem durch das
strichkodierte Etikett reflektierten optischen Signal
äquivalent ist, Verarbeitungsmittel zum Dekodieren des
elektrischen Signals und eine Fokussiervorrichtung, die
in der Lage ist, den Lichtstrahl abzulenken und zu
fokussieren, um einen Satz von Abtastzeilen zu erzeugen, wobei
jede Abtastzeile an einem verschiedenen Brennpunkt
fokussiert wird, der in einer vorgegebenen Brennlänge von der
Fokussiervorrichtung weg angeordnet ist, und jede
Abtastzeile eine Brennzone aufweist, in der der durch die
Fokussiervorrichtung erzeugte Abtastfleck ausreichend klein ist,
um zwischen den Strichen und Zwischenräumen des kleinsten
zulässigen Strichkode-Etikettes, das gelesen werden soll,
zu unterscheiden und wobei die Fokussiervorrichtung so
angeordnet ist, daß ein Überlappen der Brennzonen auftritt,
wodurch sichergestellt wird, daß ein erkanntes Strichkode-
Etikett immer in die kombinierte Feldtiefe des Abtasters
innerhalb der Brennzonen von zumindest zwei Abtastzeilen
so fällt, daß, wenn das durch eine erste der zumindest
zwei Abtastzeilen, die einen schmalen Lichtfleck aufweist,
erzeugte Signal durch Störsignale so verschlechtert ist,
daß es unbrauchbar ist, das Signal, das durch eine zweite
der zumindest zwei Abtastzeilen, die einen größeren
Lichtfleck besitzt, erzeugt wird, das Erkennen und Dekodieren
des Strichkode-Etikettes erlaubt.
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Ebenso wird gemäß der Erfindung ein Verfahren bereitgestellt
zum Lesen strichkodierter Etikette mit einem optischen
Abtaster von der Art, die eine kohärente Lichtstrahlquelle
und einen Strahlablenker einschließt, der in der Lage ist,
den Lichtstrahl abzulenken und zu fokussieren, um einen Satz
von Abtastzeilen zu erzeugen, von denen jede an einer
unterschiedlichen vorgegebenen Brennlänge fokussiert wird, wobei
das Verfahren die Schritte umfaßt des Erzeugens von
Abtastzeilen, von denen jede eine Brennzone aufweist, in der der
Abtastlichtpunkt, der durch den Strahlablenker erzeugt wird,
ausreichend klein ist, um zwischen den Strichen und
Zwischenräumen des kleinsten zulässigen Strichkode-Etikettes, das
gelesen werden soll, zu unterscheiden, des Fokussierens der
Abtastzeilen so, daß ein Strichkode-Etikett immer in die
Brennzonen von zumindest zwei Abtastzeilen fällt, und des
Abtastens des strichkodierten Etikettes während sich das
Etikett so in den Brennzonen von zumindest zwei
Abtastzeilen befindet, daß, wenn das durch eine erste der
zumindest zwei Abtastzeilen, die einen schmalen Lichtfleck
besitzt, erzeugte Signal so durch Störspannungen
verschlechtert ist, daß es unbrauchbar ist, das Signal, das durch eine
zweite der zumindest zwei Abtastzeilen, die einen größeren
Lichtfleck aufweist, erzeugt wird, das Erkennen und
Dekodieren des Strichkode-Etikettes zuläßt.
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Während die folgende technische Beschreibung der Erfindung
mit Ansprüchen abschließt, die das besonders herausstellen
und klar beanspruchen, was als die vorliegende Erfindung
betrachtet wird, werden Einzelheiten eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles der Erfindung leichter aus der
technischen Beschreibung festgestellt, wenn sie in Verbindung
mit den zugehörigen Zeichnungen gelesen wird, in denen:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf einen industriellen Abtaster
ist, der die Hauptkomponenten eines Systems
einschließt, das in der Lage ist, die vorliegende
Erfindung zu praktizieren,
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Fig. 2 eine Darstellung verschiedener Abtaststrahlen ist,
die die Beziehung zwischen den Brennweiten und den
Lichtfleckgrößen zeigt,
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Fig. 3 die Wirkung von Oberflächenunregelmäßigkeiten
für Abtaststrahlen verschiedener Größen darstellt,
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Fig. 4 eine schematische Darstellung der Eigenschaften ist,
die eine Ablenkvorrichtung für den Abtaststrahl bei
einer Implementierung der vorliegenden Erfindung
besitzen muß,
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Fig. 5 eine repräsentative Kurvenform ist, die erzeugt
wird, wenn eine Fläche mit einem Strahl abgetastet
wird, der eine kleine Lichtfleckgröße relativ zu
den Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweist und
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Fig. 6 ein repräsentativer Kurvenverlauf ist, der erzeugt
wird, wenn die gleiche Oberfläche mit einem Strahl
abgetastet wird, der relativ zu den
Oberflächenunregelmäßigkeiten größer ist.
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Es wird auf die Fig. 1 Bezug benommen. Ein System, in das
die vorliegende Erfindung eingegliedert werden kann, ist
ein Etikettenlesesystem zum Lesen eines strichkodierten
Etikettes 10, das an einem Gegenstand 12 befestigt ist,
der als auf einem Förderband 14 transportiert dargestellt
ist. Das Etikettenlesesystem schließt eine kohärente
Lichtquelle oder einen Laser 16 und einen rotierenden
Strahlablenker ein. Der Strahlablenker besitzt
vorzugsweise die Form einer rotierenden vielfacettigen
holografischen Scheibe 18 von der Art, die allgemein in dem
US Patent 4 415 224 beschrieben ist. Die Scheibe 18 trägt
einen oder mehrere Sätze von holografischen optischen
Elementen oder Facetten. Jede Facette dient der
doppelten Funktion des Ablenkens eines auftreffenden
Laserstrahles 20, um eine Abtastzeile zu erzeugen, und dem Fokussieren
des Strahles 20 auf einen vorgegebenen Punkt im Raum.
Der Abstand zwischen der Oberfläche der Scheibe 18 und
dem Punkt im Raum ist natürlich die Brennweite der
Abtastzeile. Um die vorliegende Erfindung durchzuführen, müssen
die Facetten in der Scheibe 18 so hergestellt werden, daß
die Brennweiten der einzelnen Abtastzeilen in einem Satz
solcher Zeilen in einem vorgegebenen Verhältnis zu den
Brennweiten anderer Abtastzeilen in dem Satz stehen. Die
Einzelheiten der Verhältnisse werden später abgehandelt.
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Etwas von der optischen Energie, die durch das Etikett 10
reflektiert wird, wird durch die Scheibe 18 zurück- und
auf einen Fotodetektor 22 geleitet, der das elektrische
Äquivalent des zurückgeleiteten optischen Signals
erzeugt.
Das elektrische Signal wird
Signalformungsschaltungen 24 zugeleitet, die eine Schwellwertbildung und andere
übliche Signalfilteroperationen durchführen, um einen
Rechteckimpulszug zu erzeugen. Wenn der Strahl 20 das Etikett
tatsächlich überquert, stellt die Länge der Impulse zumindest
nominell die Breite der Striche und Zwischenräume auf dem
Etikett dar. Der Rechteckimpulszug wird einem
Prozessorsystem 26 zugeführt, das in der Lage ist, die
strichkodierte Information in dem Impulszug abzutrennen und diese
Information zu dekodieren, um die die kodierten Werte zu
bestimmen.
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Die tatsächlichen Größen und Formen von mit Etiketten
versehenen Gegenständen, die einen optischen Abtaster in einem
industriellen oder Fabrikationsumfeld passieren, schwanken
sehr stark. Der Abstand zwischen dem Abtaster und dem
strichkodierten Etikett, das an diesen Gegenständen
befestigt ist, schwankt ebenfalls sehr stark. Die Fähigkeit
eines Abtasters, Strichkodierungen hoher Dichte zu lesen,
wird durch Benutzen von Abtaststrahlen mit verschiedenen
Brennweiten verbessert. Um das kleinste zulässige
strichkodierte Etikett in der größten zulässigen Entfernung vom
Abtaster zu lesen, ist es notwendig, die Größe des Strahles
im Brennpunkt der Abtastzeile, die die größte Brennweite
besitzt, zu begrenzen.
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Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die, das muß betont
werden, nicht maßstäblich gezeichnet ist. In ihr sind
fünf verschiedene Abtastzeilen SL1, SL2, SL3, SL4 und SL5
dargestellt. Der Durchmesser des Abtaststrahles am
Brennpunkt jeder der fünf Abtastzeilen wird durch die Kreise
an jedem Ende der Abtastzeilen dargestellt. Der
Laserstrahl 20, der auf die Scheibe 18 auftrifft, ist in seiner
Größe durch die optischen Komponenten in dem
Etikettenlesesystem
festgelegt. Wenn die Abtastzeile SL5 die maximal
zulässige Strahlgröße an ihrem Brennpunkt aufweist,
diktiert die festgelegte Größe des Strahles 20, daß die
Strahlgröße an den Brennpunkten jeder der Abtastzeilen mit
kürzeren Brennweiten als SL5, wie zum Beispiel die
Abtastzeilen SL1 bis SL4, notwendigerweise kleiner sind als die
Strahlgröße am Brennpunkt der Abtastzeile SL5. Der
Durchmesser des Strahles am Brennpunkt einer Abtastzeile ist
eine Funktion der relativen Brennweiten für die
Abtastzeilen. Wenn zum Beispiel die Brennweite der Abtastzeile SL5
fünfmal größer ist als die Brennweite der Abtastzeile SL1,
dann ist der Durchmesser des Strahles am Brennpunkt der
Abtastzeile SL1 nur 1/5 oder 20% so groß wie der
Durchmesser des Strahles am Brennpunkt der Abtastzeile SL5.
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Fig. 3 veranschaulicht die Beziehung zwischen der
Strahlgröße, Oberflächenunregelmäßigkeiten und den optischen
Signalen, die erzeugt werden. Zwei Strahlen verschiedener
Größen werden auf eine eine Textur aufweisende Oberfläche
gerichtet, auf der eine Strichkodierung (dargestellt durch
die Striche 30, 32 und 34 und die Abstände 36, 38 und 40)
aufgedruckt wurde. Der Strahl 42 ist relativ klein im
Vergleich zu den Unregelmäßigkeiten der Oberfläche. Wenn der
Strahl 42 die Oberfläche überquert, hängt der Betrag der
optischen Energie, die längs des Strahlweges 42 zu einem
gegebenen Zeitpunkt zurückreflektiert wird, nicht nur von
dem Reflexionsvermögen der Oberfläche, sondern auch von
dem Betrag an Energie ab, der aufgrund von Streuung durch
die Oberflächenunregelmäßigkeiten verloren geht. Die
Streuverluste ändern sich schnell und unregelmäßig mit
Änderungen in der Oberfläche, und prägen eine Störspannungs- oder
Zitterkomponente dem reflektierten Signal auf, das
letztlich dem Fotodetektor in dem Abtaster zugeführt wird.
Fig. 5 zeigt den mit Störspannungen überlagerten
Kurvenverlauf,
der erzeugt werden kann, wenn eine Oberfläche
durch einen verhältnismäßig kleinen Strahldurchmesser
abgetastet wird. Da die Störspannungen das zurückgeleitete
Signal verschlechtern, kann eine inkorrekte
Schwellwertbildung oder Glättung des verschlechterten Signals durch
die Signalverarbeitungsschaltungen auftreten, was es
verhindert, daß das Etikett richtig gelesen und dekodiert
wird.
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Wenn jedoch ein Strahl 44 mit einem größeren Durchmesser
die gleiche Oberfläche abtastet, wird der Einfluß der
Oberflächenunregelmäßigkeiten auf das zurückgeleitete
Signal beträchtlich verringert. Während die Streuung
noch Platz greift, "mittelt" der größere Strahl die
schnellen Änderung aufgrund der Streuung "aus", was
zu einem glatteren Rücksignal führt.
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Fig. 6 stellt einen glatten oder sauberen
Kurvenverlauf dar, der erzeugt wird, wenn die in Fig. 3
dargestellte Oberfläche durch einen großen Strahl, wie zum
Beispiel den Strahl 44, abgetastet wird.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf der Tatsache, daß
eine holografische Scheibe hergestellt werden kann, um
einen Satz oder ein Muster von Abtastzeilen herzustellen,
bei dem die Brennzone jeder Abtastzeile den Brennpunkt
zumindest einer anderen Abtastzeile überlappt. Die
Überlappung in den Brennzonen stellt sicher, daß ein
strichkodiertes Etikett, das im wesentlichen irgendwo in der
kombinierten oder Gesamtfeldtiefe des Abtasters erkannt
wird, in die Brennzonen von zumindest zwei Abtastzeilen
fällt. Wenn der erste der beiden Strahlen so schmal ist,
daß das Rücksignal, das er erzeugt, durch Störspannungen
verschlechtert ist, was an oder in der Nähe von
Brennpunkten von Abtastzeilen auftreten kann, die kurze
Brennweiten
aufweisen, ist der zweite der beiden Strahlen
notwendigerweise etwas größer als der erste Strahl, da das
Etikett nicht gleichzeitig an dem Brennpunkt von zwei
Abtastzeilen mit verschiedenen Brennweiten erscheinen kann.
Der zweite, größere Strahl erzeugt ein Rücksignal, bei dem
die Störspannungskomponente ausgemittelt ist. Daher sollte,
selbst wenn das Signal, das von dem ersten Strahl erzeugt
wird, so durch Störspannung verschlechtert ist, daß es
unbrauchbar ist, das Signal, das von dem zweiten Strahl
erzeugt wird, das Erkennen und Dekodieren des strichkodierten
Etikettes erlauben.
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Die Brennweiten der Abtastzeilen, die durch die Scheibe 18
erzeugt werden, werden bei der Herstellung der Scheibe
bestimmt. Die einzelnen Facetten auf der Scheibe werden
unter Benutzung bekannter, außerhalb der Achse arbeitender
holografischer Verfahren konstruiert, was die Rekonstruktion
von Strahlen mit bekannten Brennweiten erlaubt. Die optische
Geometrie der Referenz- und Objektstrahlen wird während des
Prozesses der Belichtung des lichtempfindlichen Materials
in den Facetten unter Benutzung bekannter Verfahren
geändert.
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Die Eigenschaften, die eine holografische Scheibe besitzen
muß, um die vorliegende Erfindung zu implementieren, sind
in Fig. 4 für einen Satz von sechs Abtastzeilen
dargestellt. Sechs Abtastzeilen sind in dem Satz nur für Zwecke
der Darstellung gezeigt. In der Praxis würde ein Satz
wahrscheinlich aus einer größeren Anzahl von Abtastzeilen
bestehen. Jede der Facetten in dem Satz würde unter Benutzung
bekannter, außerhalb der Achse arbeitender holografischer
Verfahren erzeugt, um einen Abtaststrahl zu erzeugen, der
einen bestimmten Brennpunkt FPx aufweist, wobei x die Nummer
der Abtastzeile ist. Die Brennweite jeder Abtastzeile wird
als FLx identifiziert, wobei x die Nummer der Abtastzeile
ist.
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Jede Abtastzeile, die durch eine der Facetten in dem Satz
erzeugt wird, hat eine Brennzone FZx, die um den Brennpunkt
für die Abtastzeile zentriert ist. Der Durchmesser des
erzeugten Abtaststrahles irgendwo innerhalb der Brennzone
einer gegebenen Abtastzeile ist klein genug, um zwischen
den Strichen und Zwischenräumen in dem abgetasteten
strichkodierten Etikett zu unterscheiden. Die Brennzonen für
Abtastzeilen mit kurzen Brennweiten sind relativ kürzer
als die Brennzonen für Abtastzeilen mit größeren
Brennweiten. Dies beruht darauf, daß eine Facette bewirkt,
daß ein Strahl mit einer kurzen Brennweite schneller zu
dem Brennpunkt konvergiert und rascher hinter dem
Brennpunkt divergiert.
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Es ist ersichtlich, daß die Brennzone für irgendeine
Abtastzeile den Brennpunkt für zumindest eine Abtastzeile
überlappt. In der Tat überlappt die Brennzone einer
bestimmten Abtastzeile mit Ausnahme der Abtastzeilen mit der
kürzesten und der längsten Brennweite in einem Satz die
Brennpunkte zweier benachbarter Zeilen. Zum Beispiel
überlappt die Brennzone FZ4 der Abtastzeile SL4 die
Brennpunkte FP3 und FP5 der beiden benachbarten Abtastzeilen SL3
und SL5.