DE4221069A1

DE4221069A1 - Nicht-scannende optische lesevorrichtung

Info

Publication number: DE4221069A1
Application number: DE4221069A
Authority: DE
Inventors: Mitsunori Iima; Kazuya Hara; Atsumi Kaneko
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1993-01-14
Also published as: GB2257280A; US5486688A; GB9213267D0; FR2678409A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine nicht-scannende optische Lesevorrichtung zum Lesen von Mustern, wie z. B. einem Strichcode, dessen Bild auf einem Fotosensor gebildet wird.

Herkömmliche optische Lesevorrichtungen des durch die vorliegende Erfindung erfaßten Typs beleuchten ein Muster, Wie z. B. einen Strichcode, mit einer Lichtquelle, die z. B. LEDs (LED = light smitting diode, lichtemittierende Diode) beinhaltet, so daß das von dem Muster reflektierte Licht auf ein lichtempfangendes Element, wie z. B. einen CCD-Liniensensor, durch eine Abbildungslinse projiziert wird, um die Information des Musters anhand dessen Ausgabe zu lesen.

Bei der herkömmlichen optischen Lesevorrichtung wird das von dem gleichmäßig beleuchteten Muster reflektierte Licht so abgebildet, daß das cos⁴ Potenzgesetz der Abbildungslinse Lichtabschwächung verursacht, wodurch der Liniensensor weniger Licht in seiner Peripherie als in dem zentralen Bereich empfängt. Wenn das Bild auf dem Liniensensor nicht gleichmäßig ist bezüglich der Verteilung der Lichtmenge, wird es schwierig, einen Schwellwert in der Schaltung zum Verarbeiten der Ausgabe des Liniensensors festzusetzen. Demzufolge kann die Information des Musters möglicherweise inkorrekt gelesen werden oder dessen Information kann wegen eines Einstellfehlers nicht gelesen werden.

Vorrichtungen, wie ein Kopiergerät und ein Faksimile, benutzen eine Schattierungsplatte zum Korrigieren der Lichtmenge. Im Vergleich mit Kopiergeräten und Faksimiles benutzen Strichcodeleser weniger helle Linsen mit großen F-Zahlen. Da solche dunklen Linsen nur ein Strahlenbündel mit einem kleinen Durchmesser durchlassen, ist der Bereich von Fehlern, die statthaft für die Größe und Position der Schattierungsplatte sind, relativ eng. Daher benötigt man im Fall der Benutzung von Schattierungsplatten Zeit, um sie herzustellen und zu installieren, durch das gesamte optische System ziemlich ungeeignet für Massenproduktion gemacht wird.

Die vorliegende Erfindung wurde erzielt unter diesen Umständen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische Lesevorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, Information korrekt zu lesen durch Sicherstellen, daß das Bild eines auf einem lichtempfangenden Element zu bildenden Musters eine gleichmäßige Verteilung der Lichtmenge hat.

Erfindungsgemäß wird diese und andere Aufgaben nach Anspruch 1 gelöst durch eine optische Lesevorrichtung, welche umfaßt: eine Abbildungslinse zum Abbilden eines Musters als ein zu lesendes Objekt, eine Lichtempfangseinrichtung zum Lesen der Information des Bildes des Musters und eine Dämpfungseinrichtung, die vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Lichtempfangseinrichtung, um sicherzustellen, daß eine Dämpfungsgröße in der Menge eines auf den zentralen Bereich der Lichtempfangseinrichtung gerichteten Lichtstrahls größer ist als eine Dämpfungsgröße in der Menge auf die Peripherie gerichteten Lichtstrahls. Die Dämpfungseinrichtung beinhaltet ein optisches Element, das in der Lage ist, die Menge eines Lichtstrahls optisch abzuschwächen.

Es sollte bemerkt werden, daß die optische Lesevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Lesen eines zweidimensionalen Bildes, das ein zu lesendes Informationsmuster enthält, verfügbar ist.

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den Gegenstand, der enthalten ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1 54 942/1991 (eingereicht am 26. Juni 1991), der hierin ausdrücklich durch Referenz in seiner Ganzheit miteinbezogen wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die begleitende Zeichnung, die mit eingegliedert ist und einen Teil der Spezifikation darstellt, und gegenwärtig bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht, dient zusammen mit der allgemeinen Beschreibung, die im folgenden gegeben wird, und der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, die im folgenden gegeben wird, dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die die Zusammensetzung eines Strichcodelesers nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge über einen Liniensensor in Abwesenheit eines Dämpfungselements zeigt;

Fig. 3 eine grafische Darstellung, die das Reflexionsfaktorprofil eines Spiegels und die Verteilung einer Lichtmenge über den Liniensensor in Gegenwart eines Dämpfungselements zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das illustriert, wie ein Lichtstrahl in eine Abbildungslinse durch eine Übergangszone in dem Spiegel eingelassen wird;

Fig. 5 eine grafische Darstellung, die ein anderes Reflexionsprofil des Spiegels zeigt;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die die Zusammensetzung eines Strichcodelesers nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7(A) und (7B) Diagramme, die eine ebene Ansicht zweier Beispiele einer ND-Filterbeschichtung, die auf der Abbildungslinse vorgesehen ist, zeigen;

Fig. 8 ein Diagramm, das einen Transmissionsfaktor oder Reflexionsfaktorprofil der Dämpfungseinheit für den Fall des Lesens eines zweidimensionalen Codes zeigt;

Fig. 9(A) eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Liniensensor zeigt, falls der Strichcode gleichmäßig beleuchtet wird und kein Dämpfungselement vorgesehen ist;

Fig. 9(B) eine grafische Darstellung, die eine Variation im Transmissionsfaktor des ND-Filters bezüglich einer optischen Achse zeigt;

Fig. 9(C) ein Diagramm, das eine Vorderansicht eines ND-Filters zeigt, wobei Kreise ein Beispiel eines Strahlenbündels anzeigen;

Fig. 9(D) eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor mit einem ND-Filter mit solch einem Transmissionsfaktor zeigt, der auf zwei Stufen variiert, wie in Fig. 9(B) gezeigt;

Fig. 10(A) eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor zeigt, wenn der Strichcode gleichmäßig beleuchtet wird und kein Dämpfungselement vorgesehen ist;

Fig. 10(B) eine grafische Darstellung, die eine Variation im Transmissionsfaktor des ND-Filters zeigt, der auf drei Stufen bezüglich der optischen Achse variiert;

Fig. 10(C) ein Diagramm, das eine Vorderansicht eines ND-Filters zeigt, wobei Kreise ein Beispiel eines Bündels von Strahlen anzeigen;

Fig. 10(D) eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor mit dem ND-Filter zeigt, dessen Transmissionsfaktor, wie in Fig. 10(B) gezeigt, variiert;

Fig. 11(A) eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor zeigt, wenn der Strichcode gleichmäßig beleuchtet wird und kein Dämpfungselement vorgesehen ist;

Fig. 11(B) eine grafische Darstellung, die die Variation im Transmissionsfaktor des Bandpaßfilters bezüglich einer optischen Achse zeigt;

Fig. 11(C) eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor mit dem Bandpaßfilter mit solch einem wie im Fig. 11(B) gezeigten Transmissionsfaktor zeigt;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht, die die Zusammensetzung eines Strichcodelesers nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 13 eine grafische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Emissionswellenlänge einer LED und zwei Transmissionsfaktorprofilen eines Bandpaßfilters zeigt;

Fig. 14(A) eine grafische Darstellung, die eine Variation bezüglich der optischen Achse im Transmissionsfaktor des Bandpaßfilters, der in der dritten Ausführungsform, wie in Fig. 12 gezeigt, zeigt;

Fig. 14(B) eine grafische Darstellung, die eine Variation bezüglich der optischen Achse im Reflexionsfaktor des Spiegels der dritten Ausführungsform zeigt;

Fig. 14(C) eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor im Falle der Benutzung sowohl des Spiegels als Lichtabschwächungselement als auch des Bandpaßfilters zeigt;

Fig. 15(A) und 15(C) Variationen bezüglich der optischen Achse in dem Reflexionsfaktor des Spiegels und des Transmissionsfaktors eines ND-Filters, die in einem optischen System, wie in Fig. 15(F) gezeigt, benützt werden;

Fig. 15(B) ein Diagramm, das eine Vorderansicht eines Spiegels und

Fig. 15(D) ein Diagramm, das eine Vorderansicht eines ND-Filters zeigt, wobei Kreise ein Strahlenbündel anzeigen, wenn entweder der Spiegel oder der Filter unabhängig benutzt werden;

Fig. 15(E) eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor im Falle der Benutzung von sowohl dem Spiegel als lichtabschwächendes Element als auch dem ND-Filter als Dämpfungselement zeigt;

Fig. 15(F) ein Diagramm, das ein optisches System illustriert, bei dem der Spiegel und der Bandpaßfilter beinhaltet sind, dessen optische Eigenschaften in den Fig. 15(A) und 15(C) jeweils gezeigt sind;

Fig. 16 ein schematisches Diagramm, das eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, welche einen Strichcodeleser zeigt, der in der Lage ist, eine zweidimensionale Information zu lesen;

Fig. 17(A) ein Diagramm, das eine Variation bezüglich einer optischen Achse im Reflexionsfaktor eines Spiegels zeigt, der angewendet wird als Abschwächungselement in einem zweidimensionalen Strichcodeleser, wie gezeigt in Fig. 16;

Fig. 17(B) eine grafische Darstellung, die eine Variation bezüglich einer optischen Achse in dem Reflexionsfaktor eines Spiegels, der auf drei Stufen variiert, zeigt;

Fig. 18(A) und 18(B) ebenso Diagramme, die eine Variation bezüglich einer optischen Achse im Reflexionsfaktor eines Spiegels zeigen, die im wesentlichen dieselben sind wie die von Fig. 17(A) und 17(B) mit Ausnahme, daß die Gestalt der Reflexionsfaktorbereiche der unteren Stufen verschieden sind;

Fig. 19(A) ein Diagramm, das eine Variation bezüglich einer optischen Achse im Transmissionsfaktor eines ND-Filters zeigt, der angewendet wird als Abschwächungselement in einem zweidimensionalen Strichcodeleser, gezeigt in Fig. 16;

Fig. 19(B) eine grafische Darstellung, die eine Variation bezüglich einer optischen Achse im Transmissionsfaktor des ND-Filters zeigt, der auf drei Stufen variiert; und

Fig. 20(A) und 20(B) ebenfalls Diagramme, die eine Variation bezüglich einer optischen Achse in dem Transmissionsfaktor eines ND-Filters zeigen, welches im wesentlichen die gleichen wie die von Fig. 19(A) und 19(B) sind, mit Ausnahme, daß die Gestalt der Reflexionsfaktorbereiche der unteren Stufen verschieden sind.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden beschrieben werden mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die optische Lesevorrichtung der Erfindung als Strichcodeleser benutzt wird.

Der Strichcodeleser umfaßt ein Gehäuse 1, welches eine Öffnung am distalen Ende hat und welches die folgenden Komponenten beinhaltet: Eine Lichtquelle mit drei LEDs 2, die einen Strichcode 0 (ein zu lesendes Objekt) über eine zylindrische Beleuchtungslinse 2(A) beleuchten; eine transparente Platte 3, die vorgesehen ist nahe der Öffnung in dem Gehäuse zum Zulassen von Außenlicht; einen Spiegel 4 zum Zurückablenken des von dem Strichcode 0 reflektierten Lichts; einen Bandpaßfilter 5; eine Abbildungslinse 6; und einen CCD-Liniensensor 7 als lichtempfangendes Element, ausgestattet mit einem Vorderseitenabdeckglas 7a.

Der Spiegel 4 ist versehen mit einer Beschichtung, die einen niedrigeren Brechungsfaktor im zentralen Bereich als in der Peripherie hat und die als Dämpfungselement dient.

Wenn der Strichcode gleichmäßig ohne das Dämpfungselement beleuchtet wird, sorgt das cos⁴ Potenzgesetz der Abbildungslinse 6 für eine Verteilung der Lichtmenge auf dem Liniensensor 7, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei weniger Licht empfangen in der Peripherie als in dem zentralen Bereich wird. Wenn der Reflexionsfaktor des Spiegels 4 eine zentrale Absenkung, wie angedeutet über eine kurz-lang-gestrichelte Linie in Fig. 3, hat, wird der Liniensensor eine Verteilung einer Lichtmenge haben, wie angedeutet durch eine durchgezogene Linie in Fig. 3. In diesen Figuren repräsentiert eine horizontale Achse einen Abstand von einer optischen Achse des optischen Systems und eine Normalisierung ist ausgeführt basierend auf einem Lichtstrahl, der auf den äußersten Bereich des Spiegels oder des Liniensensors auftrifft.

Wenn der Spiegel 4 versehen ist mit zwei Bereichen mit unterschiedlichen Stufen des Reflexionsfaktors, tritt eine große Änderung in der Beleuchtung in der Übergangszone auf. Bei einem optischen System, wie z. B. einem Faksimile, welches Bildinformation ließt, ist kein Übergang, der einen große Niveauunterschied verursacht, erlaubt, um Verschlechterung der Bildqualität zu vermeiden. Andererseits ist ein vergleichbar großer Stufenunterschied zulässig für eine Vorrichtung, wie z. B. einen Strichcodeleser, der einen binären Code, bestehend aus weißen und schwarzen Bändern liest, wenn ein großer Stufenunterschied kontinuierlich auftritt.

Der Gradient der Übergangszone nimmt ab, wenn der Spiegel 4 (Dämpfungselement) näher an die Abbildungslinse 6 positioniert wird. Dies wird im folgenden erklärt werden. Je näher der Spiegel bei der Abbildungslinse ist, desto dicker ist der Lichtstrahl, der von einem einzelnen Punkt auf dem Strichcode 0 herrührt (siehe Fig. 4, in der der Bereich mit einem niedrigen Transmissionsfaktor des Spiegels 4 durch ein a angedeutet ist), und daher wird ein größerer Teil des von dem Strichcode reflektierten Lichts, das in die Abbildungslinse 6 gelassen wird, überlappen mit dem Übergangsbereich des Reflexionsfaktors des Spiegels, wodurch der Effekt dieser Übergangszone verringert wird.

Der Prozeß des Lesens des Musters des Strichcodes 0 geht wie folgt von statten. Die LEDs 2 werden zunächst erhellt, um den Strichcode 0 zu beleuchten, so daß das von dem Strichcode 0 reflektierte Licht weiter reflektiert wird durch den Spiegel 4. Zur selben Zeit wird die Verteilung der Menge des reflektierten Lichts eingestellt durch den Spiegel 4 und wird übertragen durch den Bandpaßfilter 5 und die Abbildungslinse 6, um das Bild des Musters auf dem CCD-Liniensensor 7 zu fokussieren.

Mittels des Spiegels 4 wird eine Dämpfungsgröße in der Menge eines auf den zentralen Bereich des CCD-Liniensensors 7 gerichteten Lichtstrahles größer gemacht als in der Menge des Lichts, welches auf die Peripherie fällt und das löscht effektiv die Lichtabschwächung aus, die durch die Abbildungslinse 6 verursacht wird, wodurch ein Bild des Musters, welches ein im wesentlichen gleichförmiges Profil der Lichtmenge hat, über den CCD-Liniensensor gebildet wird.

Ein von dem CCD-Liniensensor 7 geliefertes Videosignal wird an einen Decoder-Schaltkreis geliefert (nicht gezeigt) zum Analysieren der in dem Muster enthaltenen Information. Wenn das Außenlicht genügend hell ist, wird das Licht durch die transparente Platte 3 eingelassen werden, um den Barcode 0 zu beleuchten, woraus resultierend keine LEDs 2 erhellt werden müssen, um die Information des Musters zu lesen.

Jedoch kann, falls weißes Außenlicht benutzt wird, um ein - Bild des Musters zu bilden, die chromatische Aberration der Abbildungslinse 6 verhindern, daß das Bild des Musters korrekt fokussiert wird auf den Liniensensor, wodurch eine Verringerung des S-R-Verhältnisses (S-R = Signal/Rausch) der Information verursacht wird. Um diese Möglichkeit zu vermeiden, ist die erste Ausführungsform versehen mit dem Bandpaßfilter 5 zwischen dem Spiegel 4 und der Abbildungslinse 6, um monochromatisches Licht zu erhalten, welches denn fokussiert werden kann, um ein gewünschtes Bild zu produzieren, welches frei ist von widrigen Effekten der chromatischen Aberration der Abbildungslinse. Der Bandpaßfilter 5 kann als separate Ganzheit, wie gezeigt in Fig. 5, vorgesehen werden; alternativ kann eine Beschichtung, welche als ähnlicher (Bandpaß)Filter dient, vorgesehen werden auf der Oberfläche der Abbildungslinse 6.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Reflexionsfaktor des Spiegels 4 angepaßt, um auf zwei Stufen zu variieren. Falls erwünscht, kann der Reflexionsfaktor des Spiegels so eingestellt sein, daß er auf vier Stufen variiert, wie angedeutet durch eine durchgezogene Linie in Fig. 5, und dies ist vorteilhaft, dazu den Gradienten jeder Übergangszone leicht genug zu gestalten, um Gleichförmigkeit für die Gesamtbeleuchtung zu schaffen.

Die Beleuchtung über den Liniensensor 7 kann sogar noch gleichmäßiger gemacht werden durch Kontrollieren des Reflexionsfaktors des Spiegels, so daß er kontinuierlich variiert, wie gezeigt durch eine gestrichelte Linie in Fig. 5.

Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm, das eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Strichcodelesers der vorliegenden Erfindung zeigt.

Die zweite Ausführungsform umfaßt LEDs 2, einen Spiegel 4, der als Dämpfungselement dient, eine Abbildungslinse 6 und einen CCD-Liniensensor 7, der mit einem Vorderseitenabdeckglas 7a ausgestattet ist. In dieser zweiten Ausführungsform wird Außenlicht nicht benutzt sowie in der ersten Ausführungsform, und an stattdessen ist die Öffnung im Gehäuse 1 plaziert in engem Kontakt mit dem Strichcode 0, so daß der Strichcode 0 allein mit dem Licht von den LEDs 2 beleuchtet wird, woraus resultierend die Abnahme im S-R-Verhältnis aufgrund der chromatischen Aberration der Abbildungslinse verhindert werden kann ohne Benutzung eines Bandpaßfilters.

Die vorhergehende Beschreibung der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung nimmt den Fall der Benutzung eines Spiegels 4 als Dämpfungselement an. Alternativ kann ein ND(neutral density = neutrale Dichte)-Filter mit einem niedrigeren Transmissionsfaktor im Zentralbereich als in der Peripherie vorgesehen werden als ein lichtabschwächender Filter in einem optischen Pfad. In diesem Fall kann der Filter vorgesehen werden als eine separate Ganzheit zwischen dem zu lesenden Muster und dem lichtempfangenden Element, aber der ND-Filter kann auch, wenn erwünscht, vorgesehen werden als sogenannter separater optischer Filter oder der ND-Filter kann vorgesehen werden als ein Deckglas 7a auf der Vorderseite des Liniensensors. Alternativ kann eine Beschichtung, die als ähnlicher Filter dient, aufgetragen werden auf die Oberfläche der Abbildungslinse 6.

Fig. 7A und 7B sind schematische Diagramme, die zwei Muster einer ND-Filterbeschichtung zeigen, die auf die Oberfläche der Abbildungslinse 6 aufzutragen ist. In diesen Figuren ist der Bereich mit dem niedrigen Transmissionsfaktor schraffiert und sie kann kreisförmig sein, wie in Fig. 7A gezeigt, oder streifenförmig, wie in Fig. 7B gezeigt. Während der Transmissionsfaktor des ND-Filters nicht nur eingestellt werden kann, um auf zwei Stufen zu variieren, kann er auch variiert auf mehr als zwei Niveaus oder sogar kontinuierlich werden, wie bereits beschrieben in Verbindung mit der Einstellung der Reflektivität des Spiegels 4.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein CCD-Liniensensor benutzt als lichtempfangendes Element, um eindimensionale Information zu lesen. Diesbezüglich muß der Reflexionsfaktor des Spiegels und der Transmissionsfaktor des ND-Filters nur betrachtet werden für eine Richtung. Wenn es erforderlich ist, zweidimensionale Informationen zu lesen, wird ein zweidimensionaler (2D) Bildsensor benutzt als lichtempfangendes Element und der Reflexionsfaktor des Spiegels als Dämpfungselement oder der Transmissionsfaktor des ND-Filters als ein äquivalentes Element wird so eingestellt, daß er kontinuierlich oder schrittweise variiert, wodurch eine gleichförmige Verteilung oder Beleuchtung über den Sensor als dem lichtempfangenden Element geschaffen wird.

Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, das ein einfaches Beispiel des ND-Filters mit konzentrischen Bereichen zeigt, wo die Transmissionsfaktoren schrittweise variieren.

Im allgemeinen zeigt der Reflexionsfaktor eine elliptische Verteilung, da der Spiegel in so einer Art und Weise angeordnet ist, daß er gegen die optische Achse geneigt ist. Es sollte bemerkt werden, daß eine Polygonverteilung, z. B. eine rhombische Verteilung, akzeptabel sein kann.

Weiterhin kann die Reflexionsfaktorverteilung des Spiegels oder Transmissionsfaktorverteilung des ND-Filters asymmetrische modifiziert sein in Übereinstimmung mit der Verteilung in der Lichtmenge eines Beleuchtungslichts oder einer Informationsleseoberfläche, um so die Lichtmenge auf dem 2D-Sensor im wesentlichen gleichmäßig zu machen.

Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft zum Lesen der zweidimensionalen Information, da die Gestalt einer Lichtabschirmplatte kompliziert wird im Falle der Korrektur mit der Lichtabschirmplatte zum Lesen der zweidimensionalen Information und weiterhin hohe Genauigkeit bei der Befestigung der Lichtabschirmplatte erforderlich ist, was in Schwierigkeiten bei der Montage resultiert.

Eine Verteilung der Lichtmenge auf dem Liniensensor 7 im Falle der Benutzung des ND-Filters als Lichtabschwächungselement wird beschrieben werden mit Bezug auf die Fig. 9A bis 9D. Wie im vorigen beschrieben mit Bezug auf Fig. 2 und 3, ist Fig. 9A eine grafische Darstellung, die die Verteilung der Lichtmenge auf dem Sensor aufgrund des cos⁴ Potenzgesetzes der Abbildungslinse 6 zeigt, wenn der Strichcode gleichförmig beleuchtet wird und kein Dämpfungselement vorgesehen ist. In Fig. 9B repräsentiert eine durchgezogene Linie eine Variation im Transmissionsfaktor des ND-Filters bezüglich einer optischen Achse und Fig. 9C ist ein Diagramm, das eine Frontansicht eines ND-Filters zeigt, wobei Kreise ein Beispiel eines Strahlenbündels andeuten. Fig. 9D ist eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor mit einem ND-Filter mit solch einem Transmissionsfaktor zeigt, der auf zwei Stufen variiert, wie in Fig. 9B gezeigt.

Fig. 10A ist auch eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor aufgrund des oben beschriebenen Gesetzes zeigt. In Fig. 10B repräsentiert eine durchgezogene Linie eine Variation im Transmissionsfaktor des ND-Filters, der auf drei Stufen bezüglich der optischen Achse variiert. Fig. 10C ist ein Diagramm, das eine Vorderansicht eines ND-Filters zeigt, wobei Kreise ein Strahlenbündel andeuten. Fig. 10D ist eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor mit dem ND-Filter zeigt, dessen Transmissionsfaktor, wie in Fig. 10B gezeigt, variiert.

Eine Verteilung einer Lichtmenge auf dem Liniensensor 7 im Falle der Benutzung des Bandpaßfilters als lichtabschwächendes Element wird beschrieben werden mit Bezug auf Fig. 11A bis 11C. Wie im vorigen beschrieben mit Bezug auf Fig. 9A, ist Fig. 11A eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor aufgrund des cos⁴ Potenzgesetzes der Abbildungslinse 6 zeigt, wenn der Strichcode gleichmäßig beleuchtet wird und kein Dämpfungselement vorgesehen ist. In Fig. 11B repräsentiert eine durchgezogene Linie eine Variation im Transmissionsfaktor des Bandpaßfilters bezüglich einer optischen Achse und die Transmissionseigenschaften des Bandpaßfilters ist, wie gezeigt, in Fig. 13. Fig. 11C ist eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor mit dem Bandpaßfilter mit solch einem Transmissionsfaktor, wie in Fig. 11B gezeigt, zeigt.

Fig. 12 und 13 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche LEDs 2 umfaßt, einen Spiegel 4 als Dämpfungselement, einen Bandpaßfilter 5, der als Lichtabschwächungselement dient, eine Abbildungslinse 6 und einen CCD-Filter 7, der zusammengepaßt mit einem Vorderseitenabdeckglas 7a ist. Der Bandpaßfilter 5 hat solch eine Charakteristik, daß er einen maximalen Transmissionsfaktor zeigt, wenn Lichtstrahlen, die mit der Wellenlänge der LEDs 2 emittiert werden, von der Achse weg einfallen, während ein Teil der Strahlen blockiert wird, wenn sie auf der Achse einfallen.

Zahlen, die im allgemeinen in Datenblättern angegeben werden für den Transmissionsfaktor gewöhnlicher Bandpaßfilter beziehen sich auf einen Wert in Verbindung mit Lichtstrahlen, die normal zum Filter einfallen. Wenn die einfallenden Lichtstrahlen nicht normal einfallen, macht die Transmissionsfaktorkurve eine Gesamtverschiebung in der Wellenlänge von der Kurve für normalen Einfall, wodurch eine Änderung in der Transmissionscharakteristik des Filters verursacht wird. Unter den Bedingungen ist der Bandpaßfilter 5, der in der dritten Ausführungsform benutzt wird, so entworfen, daß er bei der Emissionswellenlänge der LED 2 eine Transmissionscharakteristik zeigt, wie angedeutet, durch die gestrichelte Kurve in Fig. 13 im Falle eines senkrechten Einfalls, während er eine Transmissionscharakteristik, wie angedeutet durch eine durchgezogene Linie zeigt, im Falle eines Einfalls von einem Winkel von angenommen 20°. Daraus resultierend wird die Menge eines Lichtstrahls, der gerichtet ist auf den Zentralbereich des CCD-Liniensensors 7, abgeschwächt im Vergleich zu der Menge eines Lichtstrahl, der gerichtet ist auf die Peripherie, und insgesamt kann die Verteilung der Lichtmenge über den Liniensensor gleichmäßiger gemacht werden als in der ersten und zweiten Ausführungsform. Anstelle des Bandpaßfilters kann eine Bandpaßbeschichtung, die eine äquivalente Charakteristik hat, aufgetragen werden auf die Oberfläche der Abbildungslinse 6 oder des Abdeckglases 7a.

Fig. 14A zeigt eine Variation bezüglich der optischen Achse im Transmissionsfaktor des Bandpaßfilters, der als Lichtabschwächungselement dient, welche in der dritten Ausführungsform, die in Fig. 12 gezeigt ist, benutzt wird, wohingegen Fig. 14B eine Variation bezüglich desselben im Reflexionsfaktor des Spiegels der dritten Ausführungsform zeigt. Weiterhin ist Fig. 14C eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor im Fall der Benutzung von sowohl dem Spiegel als Lichtabschwächungselement als auch dem Bandpaßfilter zeigt.

Fig. 15A und 15C zeigen Variationen bezüglich der optischen Achse im Reflexionsfaktor des Spiegels und des Transmissionsfaktors des ND-Filters, die in einem optischen System benutzt werden, wie in Fig. 15F gezeigt. Fig. 15B und 15D sind Diagramme, die Vorderansichten jeweils eines Spiegels und eines ND-Filters zeigen, wenn entweder der Spiegel und der Filter unabhängig angewendet werden.

Weiterhin ist Fig. 15E eine grafische Darstellung, die die Verteilung einer Lichtmenge auf dem Sensor im Falle der Benutzung von sowohl dem Spiegel als Lichtabschwächungselement als auch dem ND-Filter zeigt.

Fig. 16 ist eine schematische Darstellung, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, welche einen Strichcodeleser zeigt, der in der Lage ist, zweidimensionale Information zu lesen. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen die gleiche wie von Fig. 1, abgesehen von einem zu lesenden Muster, das zweidimensional ist, und dem Liniensensor, der durch den oben beschriebenen 2D-Sensor ersetzt ist.

Fig. 17A ist ein Diagramm, das eine Variation bezüglich der optischen Achse im Reflexionsfaktor eines Spiegels zeigt, der angewendet wird als Abschwächungselement in einem zweidimensionalen Strichcodeleser, wie gezeigt in Fig. 16. Wie aus der Zeichnung klar wird, ist die Variation des Reflexionsfaktors, der auf zwei Stufen variiert, in jeder von zwei Richtungen gezeigt, d. h. sowohl in der X- als auch in der Y-Richtung. Fig. 17B schaut eine Variation bezüglich einer optischen Achse im Reflexionsfaktor eines Spiegels, der auf drei Stufen variiert.

Fig. 18A und 18B sind ebenfalls Diagramme, die eine Variation bezüglich einer optischen Achse im Reflexionsfaktor eines Spiegels zeigen, welche im wesentlichen dieselben, wie die von Fig. 17A und 17B sind, mit Ausnahme, daß die Gestalt der Reflexionsfaktorbereiche mit niedrigerer Stufe verschieden voneinander in der Gestalt sind. In Fig. 18A und 18B ist die Reflexionsfaktorregion mit der unteren Stufe elliptisch.

Fig. 19 ist ein Diagramm, das eine Variation bezüglich einer optischen Achse im Transmissionsfaktor eines ND-Filters zeigt, der angewendet wird als ein Abschwächungselement in einem zweidimensionalen Strichcodeleser, wie gezeigt in Fig. 16. Wie klar wird aus der Zeichnung, ist die Variation des Transmissionsfaktors, der auf zwei Stufen variiert, gezeigt in jeder von zwei Richtungen, d. h. sowohl in der X- als auch in der Y-Richtung. Fig. 19B zeigt eine Variation bezüglich einer optischen Achse im Transmissionsfaktor des ND-Filters, der auf drei Stufen variiert.

Fig. 20A und 20B sind ebenfalls Diagramme, die eine Variation bezüglich einer optischen Achse in dem Transmissionsfaktor eines ND-Filters zeigen, welches im wesentlichen die gleichen wie die von Fig. 19A und 19B sind, mit Ausnahme, daß die Gestalt der Reflexionsfaktorbereiche der niedrigeren Stufe verschieden voneinander in der Gestalt sind. In Fig. 19A und 19B ist der Reflexionsfaktorbereich der niedrigeren Stufe elliptisch.

Letztendlich ist im Falle der Benutzung eines Bandpaßfilters der Bandpaßfilter mit einer Charakteristik, wie in Fig. 13 gezeigt, auch erhältlich als ein Lichtabschwächungselement im zweidimensionalen Strichcodesensor.

Wie im vorigen beschrieben, gewährleistet die optische Lesevorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mit einem Element zum Abschwächen der Lichtmenge versehen ist, Schaffen einer konstanten Verteilung der Lichtmenge über ein lichtempfangendes Element, erleichtert die Einstellung eines Schwellwertes und ermöglicht das korrekte Lesen eines Musters, welches ein zu lesendes Objekt ist.

Claims

1. Eine optische Lesevorrichtung, umfassend:
eine Abbildungslinse zum Abbilden eines Musters als ein zu lesendes Objekt;
eine Lichtempfangseinrichtung zum Lesen der Information des Bildes des Musters; und
eine zwischen dem Muster und der Lichtempfangseinrichtung vorgesehene Dämpfungseinrichtung zum Sicherstellen, daß eine Dämpfungsgröße in der Menge eines Lichtstrahls, der auf den zentralen Bereich der Lichtempfangseinrichtung gerichtet ist, größer ist als eine Dämpfungsgröße in der Menge eines Lichtstrahls, der auf die Peripherie gerichtet ist.

2. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein Spiegel mit einem Variationsmuster in einem Reflexionsfaktor bezüglich einer optischen Achse ist, der vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Lichtempfangseinrichtung.

3. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein Lichtabschwächungsfilter mit einem Variationsmuster in einem Transmissionsfaktor bezüglich einer optischen Achse ist, der vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Lichtempfangseinrichtung.

4. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Einrichtung zum Beleuchten des Musters umfaßt.

5. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungslinse, die Lichtempfangseinrichtung und die Dämpfungseinrichtung in einem Gehäuse beherbergt sind, das versehen mit einem Fenster ist, durch das Außenlicht auf das Muster geführt wird.

6. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin umfaßt:
einen Bandpaßfilter, der vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Lichtempfangseinrichtung, um die Wellenlänge des Lichtes, das die Lichtempfangseinrichtung erreicht, zu begrenzen.

7. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein Bandpaßfilter ist, der vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Lichtempfangseinrichtung und der so eingestellt ist, daß bei vorgegebener Wellenlänge der Lichtquelle eine mit einem Winkel einfallende Lichtkomponente einen höheren Transmissionsfaktor haben wird als eine normal einfallende Komponente.

8. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaßfilter ein ND-Filter ist.

9. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungslinse ein zweidimensionales Muster als zu lesendes Objekt abbildet.

10. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein Spiegel ist mit einem Variationsmuster in einem Reflexionsfaktor bezüglich einer optischen Achse, der vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Abbildungslinse.

11. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein Lichtabschwächungsfilter ist mit einem Variationsmuster in einem Transmissionsfaktor bezüglich einer optischen Achse, der vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Abbildungslinse.

12. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 9, welche weiterhin eine Einrichtung zum Beleuchten des Musters umfaßt.

13. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungslinse, die Lichtempfangseinrichtung und die Dämfungseinrichtung innerhalb eines Gehäuses beherbergt sind, das versehen mit einem Fenster ist, durch welches Außenlicht geführt auf das Muster wird.

14. Die optische Lesevorrichtung nach Anspruch 9, welche weiterhin umfaßt:
einen Bandpaßfilter, der vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Lichtempfangseinrichtung, um die Wellenlänge des Lichtes zu begrenzen, das die Lichtempfangseinrichtung erreicht.

15. Eine optische Lesevorrichtung, umfassend:
eine Lichtquelle zum Beleuchten eines zweidimensionalen Musters als zu lesendes Objekt;
eine Abbildungslinse zum Abbilden des Musters;
eine Lichtempfangseinrichtung zum Lesen der Information des Bildes des Musters; und
einen Bandpaßfilter, der vorgesehen ist zwischen dem Muster und der Lichtempfangseinrichtung und der so eingestellt ist, daß bei vorgegebener Wellenlänge der Lichtquelle eine Lichtkomponente, die unter einem Winkel einfällt, einen höheren Transmissionsfaktor haben wird, als eine Komponente, die normal einfällt.