DE4441298A1 - Mehrebenen-Abtastsystem für das Lesen von Daten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft optische Abtastsysteme und im einzelnen ein optisches Abtastsystem, welches Objekte abtasten kann, welche in einer Vielzahl von unterschiedlichen Lagen ausgerichtet sind. Die Erfindung ist insbesondere für die Anwendung für einen ortsfesten Scanner geeignet, wie er beispielsweise bei Kassen von Supermärkten für das Lesen Barcodes verwendet wird, die auf den Konsumprodukten angebracht sind.

Für ein wirksames und zuverlässiges Betriebsverhalten ist die fokussierende Optik eines Barcode-Scanners und die Abtastgeometrie wesentlich. Bei ortsfesten Scannern wird häufig ein rotierender Polygonspiegel verwendet, welcher einen Abtastlichtstrahl auf ein Spiegelfeld richtet, um ein gewünschtes Abtastmuster zu erzeugen. Bei einem Typ von ortsfesten Barcode-Scanner ist eine Abtastmechanik in einer Basis angeordnet, welche ein Scannerfenster aufweist, das in einer horizontalen Ebene ausgerichtet ist. Ein derartiges Abtastsystem ist in der amerikanischen Patentschrift US 5,073,702 offenbart, wobei ein Abtastlichtstrahl von einem Spiegelfeld aus reflektiert wird, welches eine Mehrzahl von im wesentlichen halbkreisförmig gruppierten Spiegeln aufweist. Der von jedem dieser Spiegel wegreflektierte Abtastlichtstrahl weist eine vertikal nach oben gerichtete Komponente auf und passiert so durch das Fenster bzw. eine Öffnung. Die abzutastenden Objekte werden über das Fenster bewegt, wobei die Barcodes im wesentlichen nach unten gerichtet sein müssen.

Bei einer anderen Ausrichtung des Scanners kann die Abtastmechanik in einem vertikalen Turm untergebracht sein, wobei das Scannerfenster sich in einer vertikalen Ebene erstreckend ausgerichtet ist. Bei einem derartigen vertikalen Scanner werden im wesentlichen alle heraustretenden Abtastlichtstrahlen seitlich herausgestrahlt und haben eine aufwärts gerichtete Vertikalkomponente. Objekte, welche abzutasten sind, werden vor der Fensterfront mit ihrem im wesentlichen seitlich ausgerichteten Barcodes vorbeigeführt.

Um ein erfolgreiches Abtasten zu bewerkstelligen, darf das Objekt mit seinem Barcode, welches vor dem Scannerfenster vorbeigeführt wird, nur in einem nicht zu sehr geneigten Winkel vorbeigeführt werden, um zu verhindern, daß eine Abtastlinie mit dem Barcode zusammentrifft ("seeing"). Daher muß, um ein erfolgreiches Abtasten zu erreichen, der Anwender das Objekt mit dem Barcode so positionieren, daß eine möglichst nahe Annäherung an die optimale Orientierung erzielt wird. Der Bereich der geeigneten Orientierung der Ebenen des Objekts, welches den Barcode trägt, ist durch die Größe des Fensters und den Winkel, über welchen das Spiegelfeld das Abtastmuster richten kann, begrenzt. Derzeitige vertikale Scanner können Barcodes abtasten, welche auf eine bestimmte seitliche Fläche (d. h. Seitenfläche) ausgerichtet sind, welche dem vertikalen Fenster zugewandt ist, haben jedoch Schwierigkeiten, Flächen abzutasten, welche in einer horizontalen Ebene ausgerichtet sind (d. h. nach oben oder unten weisen) oder Seitenflächen abzutasten, welche dem Fenster abgewandt sind. Horizontale Scanner (d. h. nach oben gerichtete) sind gut daran angepaßt, Unterseiten oder Bodenflächen abzutasten, aber sind darin beschränkt, Seitenflächen abzutasten. Es ist ein Ziel der Erfindung, den Bereich der Orientierung der von dem Scanner zu lesenden Seiten zu erhöhen, was die geforderte Positionierung oder Ausrichtung eines Barcode-Etiketts minimieren würde, das Förderband-zu-Förderband-Abtasten (automatisches Abtasten) erleichtern würde, und eine verbesserte Abtast-Ergonomie verwirklichen würde.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Ansprüchen 1, 17 und 21 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen beansprucht.

Die Erfindung betrifft ein optisches System und ein Verfahren zum Lesen von Daten. Ein erstes bevorzugtes System ist auf einen Scanner gerichtet, welcher Einrichtungen zum Erzeugen eines ersten optischen Lichtstrahls und eines zweiten optischen Lichtstrahls aufweist, wobei der erste optische Lichtstrahl auf eine Seite eines ersten optischen Abtastelements wie eines rotierenden Polygonspiegels und zu einem ersten Spiegelfeld gerichtet ist, während der zweite optische Lichtstrahl zu einem zweiten optischen Abtastelement wie einer weiteren Seite des rotierenden Polygonspiegels und von dort aus zu einem zweiten Spiegelfeld gerichtet ist. Das erste Spiegelfeld ist so ausgebildet, daß ein Abtastmuster erzeugt wird, welches in einer rechtwinkligen Richtung strahlt, und das zweite Spiegelfeld ist derart ausgebildet, daß es ein Abtastmuster erzeugt, welches in einer anderen, zu der ersten Richtung im wesentlichen senkrechten Richtung strahlt. Ein zweites, bevorzugtes System ist auf einen Scanner gerichtet, welcher ein Gehäuse mit einem sich im wesentlichen senkrecht erstreckenden Fenster in einem oberen Gehäuseteil aufweist und ein sich im wesentlichen horizontal erstreckendes Fenster in einem unteren Gehäuseteil aufweist. Der Scanner weist eine Lichtquelle auf, welche einen Lichtstrahl erzeugt, und ist mit einem Strahlenteiler versehen, welcher den Lichtstrahl in einen ersten optischen Lichtstrahl und in einen zweiten optischen Lichtstrahl teilt. Der erste optische Lichtstrahl wird zu einer Seite eines optischen Abtastelements hin gerichtet und trifft dann auf ein erstes Spiegelfeld, welches in dem oberen Gehäuseabschnitt in der Nähe des vertikalen Fensters angeordnet ist, und tritt dann durch das vertikale Fenster. Der zweite optische Lichtstrahl wird zu einer weiteren Seite des optischen Abtastelements hin gerichtet, wobei der erste Teil des zweiten optischen Lichtstrahls zu einem zweiten Spiegelfeld hin gerichtet ist, welches in einer ersten Seite des unteren Gehäuseteils in der Nähe des oberen Gehäuseteils angeordnet ist und wird dann durch das horizontale Fenster herausgestrahlt, und wobei ein zweiter Teil des zweiten optischen Lichtstrahls zu einem dritten Spiegelfeld gerichtet ist, welches an einer zweiten Seite des unteren Gehäuses angeordnet ist, welche der ersten Seite gegenüberliegend angeordnet ist. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden zurückgesendete Signale, welche sowohl durch den ersten, als auch durch den zweiten optischen Lichtstrahl verursacht wurden, in einem einzigen Mikroprozessor verarbeitet, um eine einheitliche Signalverarbeitung zu gewährleisten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht eines vertikalen Mehrebenen-Scanners gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Teil-Seitenansicht der rechten Seite des Scanners nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Teil-Draufsicht des Scanners nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Teil-Frontansicht des Scanners nach Fig. 1;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf das von dem oberen Spiegelfeld des in Fig. 1 dargestellten Scanners erzeugte Abtastmuster entlang einer horizontalen Ebene;

Fig. 6 eine schematische Vorderansicht des von dem unteren Spiegelfeld des Scanners 1 erzeugten Abtastmusters entlang einer vertikalen Ebene;

Fig. 7 eine schematische Darstellung, welche eine bevorzugte Polygonspiegel-Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung zeigt;

Fig. 8 eine schematische Ansicht, welche eine alternative Polygonspiegel-Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung zeigt;

Fig. 9 eine schematische Ansicht, welche eine alternative Polygonspiegel-Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung zeigt;

Fig. 10 eine detaillierte Ansicht der Blende nach Fig. 9 gemäß der Linie 10-10;

Fig. 11 eine schematische Ansicht, welche eine weitere Polygonspiegel-Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung zeigt;

Fig. 12 eine schematische Ansicht, welche eine weitere, alternative Polygonspiegel -Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung zeigt;

Fig. 13 eine schematische Ansicht einer weiteren, alternativen Polygonspiegel-Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung;

Fig. 14 eine schematische Ansicht, welche eine alternative Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung zeigt, welche ein Paar von bewegbaren Spiegeln verwendet;

Fig. 15 eine schematische Ansicht, welche eine Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung mit einer holographischen Scheibe darstellt;

Fig. 16 eine schematische Darstellung, welche eine alternative Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung mit einer holographischen Scheibe darstellt;

Fig. 17 eine schematische Ansicht einer Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung mit zwei holographischen Scheiben;

Fig. 18 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb einer Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung veranschaulicht;

Fig. 19 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb einer alternativen Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung veranschaulicht;

Fig. 20 eine perspektivische Vorderansicht einer Kombination mit einem vertikalen und einem horizontalen Scanner;

Fig. 21 eine perspektivische Ansicht eines alternativen Mehrebenen-Scanners gemäß der Erfindung von oben rechts;

Fig. 22 ein vereinfachtes Schema der Optik des in Fig. 21 dargestellten Scanners;

Fig. 23 eine schematische Seitenansicht der inneren Optik des in Fig. 21 dargestellten Scanners;

Fig. 24 eine Seitenansicht der inneren Optik des in Fig. 21 dargestellten Scanners;

Fig. 25 eine perspektivische Seitenansicht des in Fig. 21 dargestellten Scanners von oben rechts betrachtet, teilweise in Schnittdarstellung;

Fig. 26 eine schematische Ansicht des von dem oberen Spiegelfeld des in Fig. 21 gezeigten Scanners erzeugten Abtastfelds in einer vertikalen Ebene;

Fig. 27 eine schematische Darstellung des von dem unteren Spiegelfeld des in Fig. 21 gezeigten Scanners erzeugten Abtastmusters entlang einer vertikalen Ebene;

Fig. 28 eine schematische Darstellung des von dem unteren Spiegelfeld des in Fig. 21 gezeigten Scanners erzeugten Abtastmusters entlang einer horizontalen Ebene;

Fig. 29 ein Flußdiagramm des Betriebs einer bevorzugten Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung für den in Fig. 21 dargestellten Scanner.

Nachfolgend werden nun bevorzugte Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten, vertikalen Scanners 10, welcher ein Gehäuse 12 mit einem unteren Gehäuseteil 14 und einem oberen Gehäuseteil 16 aufweist.

Der Scanner 10 kann ein Abtastvolumen abtasten, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet wird, indem Abtast-Lichtstrahlen nach außen durch ein unteres Fenster 20 bzw. ein oberes Fenster 25 gestrahlt werden. Um die Bezugnahme auf verschiedene, relative Richtungen zu erleichtern, sind orthogonale Koordinaten (X,Y,Z) in Fig. 1 eingezeichnet. Die Koordinaten X bezeichnen die seitliche Richtung, senkrecht zu oder horizontal auswärts von dem unteren Fenster 20 des Scanner-Gehäuses 12; die Y-Koordinaten bezeichnen eine vertikal nach oben gerichtete Richtung; und die Z-Koordinaten bezeichnen eine weitere horizontale Richtung parallel zu dem unteren Fenster 20.

Die Fig. 2-4 zeigen die Einrichtungen zum Erzeugen und Sammeln eines Abtast-Lichtstrahls des Scanners 10. Der Scanner 10 weist zwei Fenster auf, nämlich das untere Fenster 20 und das obere Fenster 25, welche in einem zueinander schrägen oder geneigten Winkel relativ zueinander angeordnet sind. Der Scanner 10 kann alternativ ein einziges vertikales oder geneigtes Fenster aufweisen, jedoch liefert die Doppelfenster- Anordnung dem Anwender physikalische Informationen bezüglich der Richtung der Abtast-Lichtstrahlen, im einzelnen daß ein Abtast-Lichtstrahl-Muster grundsätzlich durch das obere Fenster 25 ausgestrahlt wird und ein weiteres Abtast-Lichtstrahl-Muster grundsätzlich durch das untere Fenster 20 ausgestrahlt wird.

Die Abtastmechanik des Scanners 10 weist einen zentralen, rotierenden Polygonspiegel 30 auf, welcher von einem Motor 40 angetrieben wird. In dem unteren Gehäuseteil 14 befindet sich eine Lichtquelle 76, welche einen Lichtstrahl erzeugt und diesen zu dem Spiegel 74 hin richtet. Die Lichtquelle 76 kann ein Laser oder eine Laserdiode, oder jede andere geeignete Lichtquelle sein. Der Spiegel 74 fokussiert und reflektiert Licht in Richtung des Polygonspiegels 30, welcher vier Spiegelflächen 31, 32, 33, 34 aufweist. Wenn der Polygonspiegel 30 rotiert, wird der Ausgangs-Lichtstrahl über das untere Spiegelfeld 80 geleitet und dann durch das untere Fenster 20 herausreflektiert, um ein gewünschtes Abtastmuster zu erzielen. Licht, welches von dem Zielobjekt reflektiert wird, kehrt auf dem gleichen Weg zurück und wird mittels eines Sammelspiegels 72 gesammelt und zu einem Detektor 79 hin fokussiert. Der Polygonspiegel 30 ist vorzugsweise einstückig aus lichtreflektierendem Material ausgebildet, kann aber auch aus Akryl oder anderen optischen Materialien wie anderen Kunststoffen, aus Metallen oder Glas ausgebildet sein, wobei der Fachmann das jeweils geeignete Material wählt. Die Außenoberfläche von jeder der Spiegelflächen kann vorteilhaft mit einer geeigneten, mit hohem Wirkungsgrad reflektierenden Beschichtung beschichtet sein, wobei die gewählte Beschichtung von dem optischen Material des Polygonspiegels 30 abhängt. Beispielsweise kann eine reflektierende oder Akryl- Spiegelfläche, oder eine Metallbeschichtung wie eine Aluminium- oder Goldbeschichtung vorgesehen sein, während eine Metall- oder Glasspiegelfläche vorzugsweise mit einem einschichtigen oder mehrschichtigen Dielektrikum wie Siliziumdioxid (SiO₂) oder Titandioxid beschichtet sein kann.

Der Ausgangs-Lichtstrahl-Spiegel 74 und der Eingangs- Sammelspiegel 72 sind vorzugsweise als eine einstückige Einheit ausgebildet, welche eine Spiegeleinheit 70 darstellt. Beide Spiegelelemente haben eine optische Wirkung, wobei der kleinere Ausgangs-Spiegel 74 ein Parabolspiegel ist und der größere Sammelspiegel 72 ein Ellipsoidspiegel ist.

Gleichzeitig (oder falls gewünscht intermittierend) zu dem Betrieb der unteren Abtast-Lichtstrahl-Erzeugung, erzeugt eine obere Lichtquelle 56 einen Lichtstrahl und richtet ihn zu dem Spiegel 54. Die Lichtquelle 56 kann ein Laser, eine Laserdiode, oder eine andere geeignete Lichtquelle sein. Der Spiegel 54 fokussiert und reflektiert Licht in Richtung des Polygonspiegels 30. Wenn der Polygonspiegel 30 rotiert, wird der Ausgangs-Lichtstrahl über das obere Spiegelfeld 60 gerichtet und dann durch das obere Fenster 25 herausreflektiert, um ein gewünschtes Abtastmuster zu erzeugen. Licht, welches von dem Zielgegenstand zurückreflektiert wird, kehrt auf dem gleichen Weg zurück und wird von einem Sammelspiegel 52 gesammelt, und von dem Umlenkspiegel 58 weiterreflektiert und so in einen Detektor 59 hinein fokussiert. Der Ausgangslichtstrahl-Spiegel 54 und der Eingangs-Sammelspiegel 52 sind vorzugsweise als eine einstückige Einheit ausgebildet, welche eine Spiegeleinheit 50 darstellt. Beide Spiegelelemente haben eine optische Wirkung, wobei der kleinere Ausgangs-Spiegel 54 ein Parabolspiegel ist und der größere Sammelspiegel 52 ein Ellipsoidspiegel ist.

Der Ausgangs-Lichtstrahl von der oberen Lichtquelle 56 wird von einer Seite des Polygonspiegels 30 wegreflektiert, während gleichzeitig der Lichtstrahl von der unteren Lichtquelle 76 von einer gegenüberliegenden Seite des Polygonspiegels 30 wegreflektiert wird. Das obere Spiegelfeld 60 wirkt mit dem rotierenden Polygonspiegel 30 zusammen, um das in Fig. 5 gezeigte Abtastmuster 90 zu erzeugen. Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Abtastmuster 90 mit den sich schneidenden Abtastlinien 92, wie sie in einer horizontalen X- Z-Ebene auf der Basis des Scanners 10 gezeigt sind.

Das untere Spiegelfeld 80 wirkt mit dem rotierenden Polygonspiegel 30 zusammen, um so das in Fig. 6 gezeigte Abtastmuster 95 zu erzeugen. Fig. 6 zeigt eine schematische Vorderansicht des Abtastmusters 95 aus sich schneidenden Abtastlinien 97, wie sie in der vertikalen Y-Z-Ebene gezeigt sind und in einem Abstand von 6,0 Inch (15,24 cm) von dem Scanner 10 entfernt angeordnet sind. Mit Hilfe der obigen Beschreibung und des offenbarten Abtastmusters kann der Fachmann einen geeigneten Polygonspiegel 30 und geeignete Spiegelfelder 60, 80 vorsehen, um die gewünschten Abtastmuster zu erzielen.

Wie in den Fig. 2-4 gezeigt ist, weisen die Spiegelfelder 60, 80 eine Mehrzahl von Abtastmuster-Spiegeln auf, welche grundsätzlich in einer Form angeordnet sind, welche als halbkreisförmig oder oval bezeichnet werden kann. Die Abtastspiegel können so gestaltet sein, daß sie eine Mehrzahl von gewünschten Abtastmustern erzeugen können. Der Scanner 10 erzeugt Abtastlinien entlang von zwei grundsätzlich zueinander senkrechten Richtungen, wobei eine Abtastlinie grundsätzlich nach unten und seitwärts durch das obere, geneigte Fenster 25 ausgestrahlt wird, und eine weitere Abtastlinie grundsätzlich seitwärts und nach oben durch das vertikale untere Fenster 20 ausgestrahlt wird. Durch das Zusammenwirken dieser beiden Abtastlinien, welche in unterschiedliche Abtastrichtungen ausgestrahlt werden, wird ein vergrößerter Abtastbereich erzeugt. Die Spiegelfelder 60, 80 können derart gestaltet sein, daß sie ein gewünschtes Abtastmuster für eine bestimmte Anwendung erzeugen.

Das obere Fenster 25 ist in einem geneigten Winkel θ relativ zu dem vertikalen, unteren Fenster 20 von etwa 150° angeordnet. Das untere Fenster 20 und das obere Fenster 25 sind vorzugsweise aus Glas, Plastik oder anderen geeigneten Materialien ausgebildet. Für Anwendungen, bei welchen Objekte gegen das Fenster in Kontakt kommen können, kann dieses jeweils mit einer geeigneten, gegen Zerkratzen resistenten Beschichtung beschichtet sein oder sogar aus Saphir gestaltet sein. Das obere und das untere Fenster stellen erste und zweite Fensterelemente dar oder können einfach als Öffnungen ausgebildet sein, durch welche hindurch die Abtast- Lichtstrahlen passieren können. Das erste Fensterelement ist so ausgebildet und angeordnet, daß es in einer ersten Öffnungsebene verlaufend ausgerichtet ist, und das zweite Fensterelement ist derart ausgebildet und angeordnet, daß es in einer zweiten Öffnungsebene verläuft, wobei die erste Öffnungsebene in einem Winkel θ zu der zweiten Öffnungsebene verläuft. Vorzugsweise ist der Winkel θ größer als 90° und um einen bestimmten Betrag kleiner als 180°, wobei der bevorzugte Winkel 150° ist.

Obgleich in Wirklichkeit die von jedem der Spiegelfelder 60, 80 erzeugten Abtastmuster wirklich dreidimensional sind, sind die Abtastlinien, welche von jedem der Spiegelfelder erzeugt werden, grundsätzlich in einer Abtastebene liegend, wobei die Ebene durch eine Mittelebene der von den jeweiligen Spiegelfeldern ausgestrahlten Abtastlinien definiert wird, wobei die Ebene eine in gleicher Ebene mit dem Halbkreis des Spiegelfelds liegende Ausrichtung hat. Durch Positionieren der Spiegelfelder 60, 80 auf gegenüberliegenden Seiten des Polygonspiegels 30, überschneiden sich die Abtastebenen, welche von den Spiegelfeldern ausgestrahlt werden, in dem Abtastraum oder Abtastvolumen, wobei die abzutastenden Objekte durch dieses Volumen geführt werden. Bei einer Anwendung eines vertikal ausgerichteten Scanners bei einem Markt-Checkoutstand, beispielsweise der Kasse in einem Supermarkt, kann der Winkel der sich überschneidenden Abtastebenen vorzugsweise zwischen 30 und 90° liegen, besonders bevorzugt bei etwa 60°.

Obgleich das bevorzugte Abtastsystem als ein ortsfester Scanner beschrieben wurde, und die abzutastenden Objekte ein Symbol wie einen Barcode aufweisen, welcher durch das Abtastvolumen hindurch geführt wird, kann alternativ dazu der Scanner und damit das Abtastvolumen an einem ortsfesten Objekt vorbeigeführt werden. Eine derartige Anordnung kann für das Managen von Inventar oder für das Abtasten von großen Objekten wünschenswert sein. Sowohl im Falle des ortsfesten, als auch des bewegten Scanners, kann das Objekt durch das Abtastvolumen des Scanners passieren.

Alternativ kann das Abtastfenster (falls ein einziges Fenster verwendet wird) oder können die Abtastfenster 20, 25 holographische Elemente ausweisen, um eine zusätzliche Abtastmuster-Richtungssteuerung zu schaffen. Wie bereits oben beschreiben, zeigen die Fig. 2-4 eine bevorzugte Anordnung zum Erzeugen und Sammeln von Abtast-Lichtstrahlen. Diese Anordnung ist auch schematisch in Fig. 7 gezeigt. Die Lichtquelle 56 erzeugt einen Lichtstrahl und richtet diesen auf einen kleinen Zielspiegel 54, welcher das Licht fokussiert und in Richtung einer Seite des rotierenden Polygonspiegels 30 reflektiert, welcher den Lichtstrahl durch das obere Spiegelfeld zum Abtasten hindurchstrahlt. Das Licht, welches von dem Zielgegenstand zurückreflektiert wird, wird von dem Sammelspiegel 52 gesammelt und zu dem Detektor 59 hin gerichtet. Gleichzeitig erzeugt das untere Lichterzeugungs- und Sammelsystem einen Lichtstrahl, welcher von der Lichtquelle 76 auf einen Zielspiegel 74 gerichtet wird, welcher das Licht fokussiert und in Richtung der gegenüberliegenden Seite des rotierenden Polygonspiegels 30 reflektiert, welcher den Lichtstrahl quer über das untere Spiegelfeld zum Abtasten richtet. Das Licht, welches von dem Zielgegenstand reflektiert wird, wird durch den Sammelspiegel 72 gesammelt und in Richtung des Detektors 79 gerichtet.

Diese Anordnung kann auch je nach Anwendung zusätzliche Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann ein optisches Element 58, 78 wie eine Öffnung, ein Filter oder ein Bildraster in dem Ausgangs-Lichtstrahl angeordnet sein, um ungewünschte, einfallende Lichtstrahlen zu unterbinden oder andere Funktionen zu gewährleisten.

Fig. 7 zeigt nur eine bevorzugte Ausführungsform für eine Anordnung zum Erzeugen und Sammeln von Lichtstrahlen, jedoch können auch andere Anordnungen verwendet werden. Anhand von Beispielen sind bestimmte, alternative Anordnungen in den Fig. 8-17 gezeigt und werden nachfolgend beschrieben.

Fig. 8 zeigt in schematischer Darstellung eine alternative Lichterzeugungs- und Abtastanordnung, welche eine einzige Lichtquelle 216 verwendet. Die Lichtquelle 216 erzeugt einen Lichtstrahl durch eine fokussierende Linse 217, welche den Lichtstrahl auf einen kleinen Umlenkspiegel 220 fokussiert, von wo er weiterreflektiert wird, wodurch der Lichtstrahl zu einem Strahlenteiler 224 reflektiert wird. Der Strahlenteiler 224 hat zwei Funktionen; (a) einen Teil des Lichts in Richtung des Polygonspiegels 230 zu reflektieren; und (b) zu ermöglichen, daß ein Teil des Lichtes zu einem Umlenkspiegel 227 durchgelassen wird, von wo aus dieser Teil des Lichts zu einer weiteren Seite des Polygonspiegels 230 gerichtet wird. Auf jeder Seite des Polygonspiegels wird der Lichtstrahl quer über das jeweilige Spiegelfeld gestrahlt, um so die gewünschten Abtastmuster zu erzeugen. Licht, welches von dem Zielobjekt zurückreflektiert wird, wird von dem jeweiligen Spiegelfeld weg zu der jeweiligen Seite des Polygonspiegels 230 reflektiert, und wird dann weiter durch den Strahlenteiler 224 zu dem Spiegel 227 gestrahlt und dann durch die Sammellinse 222 gesammelt und zu dem Detektor 219 gerichtet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist nur ein einziger Detektor 219 vorgesehen, und das System kann eine elektronische Datenverarbeitung erforderlich machen, um die simultanen Signale zu verarbeiten. Alternativ dazu können der Strahlenteiler 224 und der Spiegel 227 mit einer Gelenkeinrichtung versehen sein oder eine Blende kann in einem oder mehreren der Lichtwege angeordnet sein, so daß simultan nur einer der hereinkommenden Strahlen zugelassen wird. Gemäß einer weiteren Konstruktion kann eine spezielle Ausrichtung des Strahlenteilers 224 und der Spiegel 227 und 230 vorgenommen werden, so daß nur ein einziges, hereinkommendes Signal von dem Detektor 219 zu einem gegebenen Zeitpunkt empfangen wird. Gemäß noch einer weiteren, alternativen Ausführungsform kann ein separates Detektorsystem für den zurückreflektierten Lichtstrahl vorgesehen sein, wobei das System mit dem Spiegel 227 zusammenwirkt.

Alternativ kann eine derartige Konstruktion gewählt werden, welche einen rotierenden oder hin- und herschwenkenden Umlenkspiegel (beispielsweise anstatt eines Strahlenteilers 224) vorsieht, welche den Lichtstrahl abwechselnd zu dem Umlenkspiegel 227 oder direkt zu dem Polygonspiegel 230 sendet.

Die Fig. 9-10 zeigen eine alternative Ausführungsform mit nur einer einzigen Lichtquelle, wobei die Lichtquelle 236 einen Lichtstrahl erzeugt, welcher mittels einer Fokussierlinse 234 (diese kann wahlweise vorgesehen sein) fokussiert wird und zu einem Umlenkspiegel 238 durch ein Kombinations-Linsenelement 244 gerichtet wird, welche einen Ausgangslichtstrahl-Linsenteil 248 und einen Eingangslichtstrahl-Sammellinsenteil 246 aufweist. Der von dem Umlenkspiegel 238 aus ausgehende Lichtstrahl wird von dem Linsenteil 248 in Richtung des Blenden-Spiegels 250 reflektiert. Der Blendenspiegel 250 ist ein rundes Abdunklungselement, welches von einem Motor 258 gedreht wird. Der Blendenspiegel 250 weist einen äußeren Stützring 254 auf, wobei ein Teil der kreisrunden Fläche des Blendenspiegels einen reflektierenden Spiegelteil 252 aufweist und der übrige Teil ein freier Raum 256 ist.

Wenn der Spiegelteil 252 in den Strahlengang angeordnet ist, wird der Lichtstrahl zu dem Polygonspiegel 240 hin reflektiert und das rückreflektierte Signal wird zurück zu der Sammellinse reflektiert, welche den gesammelten Lichtstrahl zu dem Detektor 239 hin fokussiert. Wenn der freie Raum 256 in dem Strahlengang angeordnet ist, passiert der Lichtstrahl durch diesen freien Raum und wird dann von dem Umlenkspiegel 242 zu dem Polygonspiegel 240 hin reflektiert und das zurückreflektierte Signal wird von dem Umlenkspiegel 242 aus zurückreflektiert und passiert durch den freien Raum 256 zu der Sammellinse hin, welche den gesammelten Lichtstrahl zu dem Detektor 239 hin fokussiert. Die relative Größe des Spiegelteils 252 und des freien Raums 256 zueinander kann so gewählt werden, daß die relative Menge der Abtastung oben und unten wie gewünscht eingestellt wird. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Großteil des Abtastlichtstrahls zu dem oberen Abtastteil (beispielsweise 60%-70%) gerichtet, so daß der Spiegelteil 252 einen größeren Kreisbogen (216°-252°) als der freie Raumteil (144°-108°) einnimmt.

Fig. 11 zeigt ein weiteres, alternatives Schema für eine Licht-Abtast- und Sammel-Anordnung. Separate Lichtquellen 262, 270 sind vorgesehen, wovon jede einen Lichtstrahl erzeugt, welcher mittels einer jeweiligen Fokussierlinse 264, 272 fokussiert wird und dann durch eine Öffnung 268, 275 in einem konkaven Sammelspiegel 267, 274 passiert. Der Lichtstrahl wird dann von einem jeweiligen Umlenkspiegel 265, 277 reflektiert und dann zu einer jeweiligen Seite des Polygonspiegels 260 hin gerichtet. Lichtstrahlen werden dann quer über die jeweiligen Spiegelfelder gestrahlt und reflektierte Signale kehren zurück und werden von den Spiegelflächen des Polygonspiegels 260 zu den Umlenkspiegeln 265, 277 zurückreflektiert und von den jeweiligen Sammelspiegeln 267, 274 zu dem Detektor 269, 279 hin gerichtet. Eine Seite des Sammelsystems zeigt auch eine zusätzliche Fokussierlinse 278 in dem Lichtpfad zwischen dem Sammelspiegel 274 und dem Detektor 279, um das Fokussieren des gesammelten Signalstrahls zu unterstützen.

Obgleich die vorhergehenden Ausführungsbeispiele einen einzigen Polygonspiegel für das optische Abtastelement oder den optischen Abtastmechanismus zeigen, können andere Anordnungen gewählt werden, bei welchen beispielsweise ein rotierendes, optisches Polygon mit jeder beliebigen Anzahl von Spiegelflächen, eine rotierende holographische Scheibe, ein Paar von rotierenden Spiegeln mit nur einer Spiegelfläche, und ein Paar von schwenkbaren Spiegeln mit nur einer Spiegelfläche verwendet werden, oder es kann jeder beliebige andere Abtastmechanismus verwendet werden. Einige dieser alternativen Konstruktionen werden nachfolgend erläutert.

Fig. 12 zeigt ein Abtastsystem, welches einen ersten Polygonspiegel 284 und einem zweiten Polygonspiegel 282 aufweist, welche von einem gemeinsamen Motor 280 angetrieben werden. Der erste und der zweite Polygonspiegel 284 bzw. 282 können koaxial zueinander auf einer gemeinsamen Welle 281 montiert sein. Die beiden Lichterzeugungs- und Abtast- Anordnungen sind schematisch als Elemente 286, 288 bezeichnet und können jede Art von geeigneter Single- oder Dual- Lichtquelle aufweisen und jede geeignete Konfiguration von Lichtdetektoren aufweisen, wie die bereits in dem obigen Ausführungsbeispiel beschriebenen.

In ähnlicher Weise ist in Fig. 13 eine Licht-Abtast- und Sammelanordnung veranschaulicht, welche einen ersten Polygonspiegel 292 und einen zweiten Polygonspiegel 294 aufweist, welche Seite an Seite angeordnet sind. Die Polygonspiegel 292, 294 können von einem gemeinsamen Motor mittels einer in der Basis 290 angeordneten Getriebeanordnung angetrieben werden. Die beiden Lichterzeugungs- und Abtastanordnungen sind schematisch dargestellt und als Elemente 296, 298 bezeichnet und können jede beliebige Art von Lichtdetektor sein, wie diese bereits anhand der anderen Ausführungsbeispiele beschrieben wurden.

Fig. 12 und 13 veranschaulichen zwei Polygonspiegel- Anordnungen, aber es können auch andere Anordnungen verwendet werden. Beispielsweise können die Polygonspiegel übereinander auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet sein. Die Spiegel in jeder der Mehrfach-Spiegelflächen-Anordnungen können eine unterschiedliche Größe und eine unterschiedliche Anzahl von Spiegelflächen aufweisen, je nach Bedarf für die jeweils gewünschte Anwendung.

Fig. 14 zeigt eine weitere, alternative Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung. Gemäß dieser Anordnung weist das optische Abtastelement ein Paar von schwenkbaren Spiegeln 308, 318 mit nur einer einzigen Spiegelfläche auf. Eine Lichtquelle 300 erzeugt einen Lichtstrahl und richtet diesen auf einen kleinen Zielspiegel 302, welcher das Licht fokussiert und in Richtung des Spiegels 308 reflektiert, welcher schwenkt, um den Lichtstrahl quer über das erste Spiegelfeld zu senden. Licht, welches von dem Zielobjekt zurückreflektiert wird, wird von dem ersten Spiegelfeld zu dem schwenkbaren Spiegel 308 reflektiert und schließlich von dem Sammelspiegel 304 gesammelt und zu dem Detektor 306 gerichtet. Zur gleichen Zeit erzeugt das untere Lichterzeugungs- und Sammelsystem einen Lichtstrahl, welcher ausgehend von der Lichtquelle 310 zu einem Zielspiegel 312 gerichtet wird, welcher das Licht fokussiert und zu dem schwenkbaren Spiegel 318 hin reflektiert, welcher derart schwenkt, daß er den Lichtstrahl quer über das zweite Spiegelfeld strahlt. Licht, welches von dem Zielobjekt zurückreflektiert wird, wird von dem zweiten Spiegelfeld weiterreflektiert und dann zu dem schwenkbaren Spiegel 318 reflektiert und dann von dem Sammelspiegel 314, gesammelt und zu dem Detektor 316 gerichtet.

Fig. 15 zeigt eine weitere, alternative Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung. Gemäß dieser Anordnung weist das optische Abtastelement eine rotierende, holographische Scheibe 320 auf, welche an einen Motor und einen Stützrahmen 321 montiert ist. Separate Lichtquellen 322, 332 erzeugen jeweils einen Lichtstrahl, welcher mittels einer jeweiligen Fokussierlinse 324, 334 fokussiert wird und dann durch eine jeweilige Öffnung 327, 337 passiert, welche in einem jeweiligen, konkaven Sammelspiegel 328, 338 ausgebildet ist. Der Lichtstrahl wird dann von einem jeweiligen, schwenkbaren Umlenkspiegel 326, 336 weiterreflektiert und zu einer jeweiligen Seite der rotierenden, holographischen Scheibe 320 hin gerichtet. Strahlen werden dann verteilt, wozu sie von dem jeweiligen Umlenkspiegeln 327, 337 über die jeweiligen Spiegelfelder verteilt werden und zu dem Zielobjekt gerichtet werden. Die zurückgesendeten Signale werden durch die holographische Scheibe hindurch gerichtet, von dem schwenkbaren Umlenkspiegeln 326, 336 wegreflektiert und dann von dem jeweiligen Sammelspiegel 328, 338 gesammelt und zu dem jeweiligen Detektor 329, 339 gerichtet.

Fig. 16 zeigt eine alternative Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung, welche nur eine einzige Lichtquelle 342 verwendet und welche einen Lichtstrahl zu einem kleinen Umlenkspiegel 344 hin sendet. Licht, welches von dem Umlenkspiegel 344 wegreflektiert wird, passiert durch einen inneren Linsenteil 347 der Linse 346, wobei dieser innere Linsenteil den Ausgangs-Lichtstrahl in Richtung des schwenkenden oder rotierenden Umlenkspiegels 350 fokussiert. Der schwenkbare Spiegel 350 richtet abwechselnd Licht entweder zu dem schwenkbaren Umlenkspiegel 352 oder zu dem schwenkbaren Umlenkspiegel 356, je nach Orientierung des Schwenkspiegels 350. Ein Lichtstrahl von den jeweiligen, schwenkbaren Umlenkspiegeln 352, 356 passiert durch eine jeweilige Seite einer rotierenden, holographischen Scheibe 340. Lichtstrahlen, welche durch die holographische Scheibe passieren, werden dann verteilt, und von den jeweiligen Umlenkspiegeln 354, 358 über die jeweiligen Spiegelfelder verteilt und die zurückreflektierten Signale werden durch die holographische Scheibe und dann von den schwenkbaren Umlenkspiegeln 352, 356 weitergeleitet und durch die Fokussierlinse 348 gesammelt und in den Detektor 359 gerichtet.

Fig. 17 zeigt noch eine weitere, alternative Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung, bei welcher eine erste und eine zweite holographische Scheibe 360 bzw. 370 vorgesehen sind. Die beiden Lichterzeugungs- und Abtastanordnungen sind schematisch dargestellt und als Elemente 362, 372 bezeichnet und können jede geeignete Art von Single- oder Dual-Lichtquelle aufweisen und jede beliebige Art und Anordnung von Lichtdetektoren, wie diese bereits in vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurden. Das erste und das zweite holographische Element 360 bzw. 370 können separat voneinander angeordnet sein und durch separate Motoren angetrieben sein, aber können vorzugsweise wie dargestellt auch auf einer gemeinsamen Achse oder einer gemeinsamen Welle 368 montiert sein und von einem einzigen Motor 366 rotierend angetrieben werden. Der Lichtstrahl von dem ersten Element 362 wird durch die erste holographische Scheibe 360 gerichtet und von dem Umlenkspiegel 364 wegreflektiert und über das erste Spiegelfeld verteilt. In ähnlicher Weise kann der Lichtstrahl von dem zweiten Element 372 durch die zweite holographische Scheibe 37 gerichtet werden und von dem Umlenkspiegel 374 weiterreflektiert und über das zweite Spiegelfeld verteilt werden. Zurückreflektierte Lichtstrahlen folgen dem gleichen Lichtpfad und werden in jeweiligen Sammelelementen erfaßt.

Die oben beschriebenen Sammel- und Abtastanordnungen sind nur einige Beispiele von geeigneten Anordnungen. Der Fachmann kann aufgrund der obigen Offenbarung Teile von einigen der Anordnungen mit anderen Anordnungen kombinieren.

Fig. 18 zeigt ein Flußdiagramm, wie es bei einer bevorzugten Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung vorgesehen ist. Eine erste (untere) Laserdioden-Lichtquelle 107 und eine zweite (obere) Laserdioden-Lichtquelle 105 erzeugen Lichtstrahlen, welche zu einem unteren Abtastkopf 112 bzw. einem oberen Abtastkopf 110 gerichtet sind. Abtast-Lichtstrahlen, sowohl von dem oberen Abtastkopf 110, als auch von dem unteren Abtastkopf 112, werden von einem gemeinsamen Spiegelflächenrad 115 oder Polygonspiegel reflektiert. Weil diese Konstruktion einen gemeinsamen Polygonspiegel verwenden kann, erfordert das System nur eine einzige Motoranordnung, was zu einer verringerten Größe, einem verringerten Gewicht und geringeren Kosten sowie zu einem geringeren Energiebedarf führt. Zurückreflektierte Signale werden von der oberen und der unteren Sammeloptik 120 bzw. 122 gesammelt, wobei die Signale, welche in jeweiligen Analogsignal-Verarbeitungseinheiten 125, 127 verarbeitet werden, dann konvertiert werden und in jeweiligen Digital- Prozessoren 130, 132 verarbeitet werden. Die verarbeiteten Grunddaten von den Digitalprozessoren 130 und 132 werden dann in einen ersten Mikroprozessor 135 eingegeben, in welchem Signale analysiert und zusammen verarbeitet werden. Diese gemeinsame Datenverarbeitung erlaubt eine erhöhte Wirksamkeit und Vorteile beim Abtasten. Beispielsweise kann ein Teil des Barcodes, welcher von einer Abtastlinie abgetastet wird, welche von dem oberen Abtastkopf 110 erzeugt wird und mittels einer Sammeloptik 120 gesammelt wird, mit einem weiteren Teil des Barcodes verknüpft werden, welcher von der von dem unteren Abtastkopf 112 erzeugten Abtastlinie abgetastet wird und in der entsprechenden Sammeloptik 122 gesammelt wird, um so eine komplette Abtastung zu erzielen. Ein zweiter Mikroprozessor 140, welcher von dem ersten Mikroprozessor 135 getrennt vorgesehen oder mit diesem kombiniert sein kann, kann wahlweise Daten integrieren, welche von einer Waage 197 eingegeben werden. Wenn die Daten einmal verarbeitet sind, können sie von dem Prozessor 140 zu einem Anwendungssystem ausgegeben werden, welches einen Punkt des Verkaufssystems 195 dargestellt ist.

Fig. 19 zeigt ein Flußdiagramm einer alternativen Lichtabtast- und Lichtsammelanordnung. Eine erste (untere) Laserdioden- Lichtquelle 157 und eine zweite (obere) Laserdioden-Lichtquelle 155 erzeugen Lichtstrahlen, welche in Richtung des jeweiligen unteren Abtastkopfs 162 bzw. des oberen Abtastkopfs 160 gerichtet sind. Lichtstrahlen sowohl von dem oberen Abtastkopf 160, als auch von dem unteren Abtastkopf 162 werden von einem gemeinsamen Spiegelflächen-Rad 165 wegreflektiert. Das rückreflektierte Signal wird an einer oberen und unteren Sammeloptik 170 bzw. 172 gesammelt, wonach die Signale in jeweiligen Analogsignal-Verarbeitungseinheiten 175 bzw. 177 verarbeitet werden und dann in einen Zeitmultiplexerschaltkreis 180 eingegeben werden, so daß die Barcode-Signale von oben und von unten in geeigneter Weise miteinander kombiniert werden können und zu einer decodierenden I/F-Elektronikeinheit 185 übertragen werden können. Diese gemeinsame Datenverarbeitung ermöglicht eine Erhöhung des Wirkungsgrads und Abtastvorteile, ähnlich wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Der decodierende Mikroprozessor 185 kann wahlweise Daten integrieren, welche von einer Waage 147 eingegeben werden. Wenn die Daten verarbeitet sind, werden sie von dem Prozessor 185 zu dem Punkt des Verkaufssystems 145 ausgegeben.

Das Abtastsystem kann auch mit einem horizontalen Scanner kombiniert werden. Fig. 20 stellt eine Kombination aus einem vertikalen und einem horizontalen Scanner 410 dar. Der Scanner 410 weist ein Gehäuse 412 mit einem unteren Gehäuseteil 414 und einem oberen Gehäuseteil 416 auf, und ist mit einem unteren, horizontalen Gehäuseteil 418 versehen. Der Scanner 410 erzeugt ein Abtastvolumen aus 4 Sätzen von Abtastlinien, welche von unterschiedlichen, im wesentlichen senkrechten Richtungen projiziert werden, wobei ein erster Satz von Abtastlinien von einem ersten Spiegelfeld 490 durch das obere, geneigte Fenster 425 nach unten und zur Seite hin ausgestrahlt wird, ein zweiter Satz von Abtastlinien von dem zweiten Spiegelfeld 480 durch das vertikale Fenster 420 zur Seite hin ausgestrahlt wird, und ein dritter Satz von Abtastlinien von einem dritten Spiegelfeld 470 durch das horizontale Fenster 427 (von dem oberen Gehäuseteil 414 weg) im wesentlichen nach oben und zur Seite hin abgestrahlt wird, und ein vierter Satz von Abtastlinien, welche von einem vierten Spiegelfeld 460 durch das horizontale Fenster 427 (in Richtung des oberen Gehäuseteils 414) im wesentlichen nach oben und zur Seite hin abgestrahlt wird.

Alternativ können die Abtastsysteme nach Fig. 1 oder 20 auch mit einer Waage oder einer kombinierten Waagen-Scanner-Einheit kombiniert werden. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Element 427 eine Waagen-Einheit sein, welche Gewichtsdaten liefert, und wie anhand des Flußdiagramms nach Fig. 18 beispielhaft erläutert wurde, kann die Eingabe von der Waagen-Elektronik 147 direkt in den Mikroprozessor 140 erfolgen. Gemäß noch einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann das Element 427 eine kombinierte Waage sein und die Abtasteinheit kann sowohl einen dritten Abtaststrahl, als auch die Möglichkeit Gewicht zu wiegen gleichermaßen aufweisen. Eine solche kombinierte Wieg- und Abtastfunktion ist beispielsweise aus der amerikanischen Patentschrift US 4,971,176 bekannt, welche durch Bezugnahme darauf Bestandteil dieser Anmeldung wird.

Ein alternativer Scanner mit mehreren Ebenen ist in den Fig. 21-39 dargestellt, welche einen Scanner 500 zeigen, welcher ein Gehäuse 510 mit einem unteren, horizontalen Gehäuseteil 512 und einem oberen Gehäuseteil 516 aufweist. Der Scanner 500 weist zwei Fenster auf, nämlich ein oberes Fenster 520, welches in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet ist, und ein unteres Fenster 525, welches in einer im wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet ist. Das obere Fenster 520 und das untere Fenster 525 sind im wesentlichen im rechten Winkel zueinander angeordnet.

Die Fig. 22-25 veranschaulichen eine bevorzugte optische Anordnung für den Scanner nach Fig. 21. Eine einzelne Lichtquelle, welche als eine sichtbare Laserdiode 535 dargestellt ist, erzeugt einen optischen Lichtstrahl 515, welcher ein paralleler Lichtstrahl ist und in Richtung des Strahlenteilers 538 gerichtet ist. Der Strahlenteiler 538 teilt den optische Lichtstrahl 515 in einen ersten Lichtstrahl 517 und einen zweiten Lichtstrahl 518, wodurch eine Mehrfach- Lichtstrahl-Quelle geschaffen wird. Wie in vorhergehenden Ausführungsbeispielen können jedoch die mehreren Lichtstrahlen, d. h. der erste und der zweite Lichtstrahl 517 bzw. 518, von einer ersten bzw. einer zweiten Diode oder durch eine Laserdiode 535 und einen Strahlenteiler 538 erzeugt werden. Der erste Lichtstrahl 517 wird zu einem Umlenkspiegel 536 gerichtet, welcher den Lichtstrahl 517 durch einen zentralen, fokussierenden Linsenteil 533 in der Linse 532 und dann weiter zu dem rotierenden, optischen Polygonspiegel 530 schickt. Das optische Polygon wird von einem Motor 590 gedreht, dessen Geschwindigkeit durch eine geeignete Regelungseinheit geregelt wird. Der optische Polygonspiegel 530 weist drei Spiegelflächen auf, um drei verschiedene Abtastlinien zu schaffen, welche den optischen Strahl quer über die Abtastmuster-Spiegel verteilt. Es können auch mehr Spiegelflächen vorgesehen sein und das Spiegelflächenrad kann den Lichtstrahl entlang des gleichen Wegs verteilen, jedoch werden unterschiedliche Lichtpfade in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt, um eine bessere Raumdeckung mit Abtastlinien zu erzielen. Wenn der Lichtstrahl 517 quer über das obere Spiegelfeld verteilt wird, wird ein erster Satz von Abtastlinien erzeugt. Das obere Spiegelfeld besteht aus Spiegeln 586, 588, welche in dem oberen Gehäuseabschnitt 516 in der Nähe des vertikalen Fensters 520 angeordnet sind. Lichtleitspiegel 580, 581, 582, 583 und 584 leiten den Abtastlichtstrahl von dem optischen Polygonspiegel 530 zu dem oberen Spiegelfeld 586, 588. Weil die Spiegelflächen des rotierenden Polygonspiegels 530 in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sind, erzeugt die Kombination aus Lichtleitspiegeln und Spiegelfeld drei Abtastlinien pro Umdrehung des Polygonspiegels 530.

Fig. 26 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Abtastmusters 610 aus sich schneidenden Abtastlinien, wie sie in einer vertikalen Y-Z-Ebene vor dem vertikalen Fenster 520 vorhanden sind. Der erste Satz von Abtastlinien 610 wird im wesentlichen zur Seite hin durch das vertikale Fenster 520 ausgestrahlt. Das Muster aus Abtastlinien 610 wird wie in der folgenden Tabelle dargestellt geformt:

Fig. 27 zeigt eine schematische Darstellung des Abtastmusters 630 aus sich überschneidenden Abtastlinien, wie sie in einer vertikalen Y-Z-Ebene in dem Abtastvolumen vorgesehen sind, wobei die Abtastlinien sich von dem vertikalen Fenster 520 wegerstrecken. Dieser zweite Satz von Abtastlinien 630 wird im wesentlichen zur Seite und nach oben hin durch das horizontale Fenster 525 zu dem vertikalen Fenster 520 hin abgestrahlt. Die Linien des Abtastmusters 530 setzen sich gemäß der folgenden Tabelle zusammen:

Fig. 28 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Abtastmuster 650 aus sich überschneidenden Abtastlinien in einer X-Y-Ebene in dem Abtastvolumen, wobei diese Ebene dem horizontalen Fenster 525 zugewandt ist. Dieser dritte Satz von Abtastlinien 650 wird im wesentlichen nach oben und in seitliche Richtung durch das horizontale Fenster 525 ausgestrahlt, wobei die Abtastlinien 651 bis 656 sich senkrecht zu der Ebene des vertikalen Fensters 520 erstrecken und die Abtastlinien 557-622 im wesentlichen zum Abtasten unten vorgesehen sind und sich in Richtung des vertikalen Fensters 520 erstrecken. Die Linien des Abtastmusters 650 sind wie in der nachfolgenden Tabelle dargestellt ausgebildet.

Fig. 28 zeigt auch den zweiten Satz von Abtastlinien 630, wie sie sichtbar sind und einen zusätzlichen Beitrag zum raumdeckenden Abtasten in der horizontalen Ebene für das Abtasten der Bodenfläche des durch das Abtastvolumen geführten Objekts liefern.

Zusätzlich kann dabei jede Seite eines durch das Abtastvolumen geführten Objekts mittels Linien von mehr als einem der Sätze von Abtastlinien abgetastet werden. Wenn angenommen wird, daß die Ausrichtung des Scanners 500, wobei das Produkt durch das Abtastvolumen entlang der "Z"-Richtung bewegt wird (siehe die in Fig. 21 eingezeichnete X-, Y- und Z-Richtung), wird die Stirnseite des Objekts hauptsächlich durch die Linien 654-656 von dem dritten Satz von Abtastlinien 650 durch das horizontale Fenster 525 hindurch abgetastet, aber auch durch die Abtastlinien 631 bis 633 von dem zweiten Satz von Abtastlinien 630 durch das horizontale Fenster 525 hindurch und durch die Abtastlinien 620-622 und 626-628 des dritten Satzes von Abtastlinien 610 durch das vertikale Fenster 520 hindurch abgetastet. Auf diese Weise wird eine dichte Raumdeckung von Abtastlinien zum Abtasten aller Seiten eines Objekts erzielt, welches durch das Abtastvolumen geführt wird.

Fig. 29 zeigt ein Flußdiagramm, welches das bevorzugte Abtastverfahren veranschaulicht. Eine Lichtquelle 535 erzeugt einen Lichtstrahl 515, welcher von einem Strahlenteiler 538 in einen ersten Lichtstrahl 517 und einen zweiten Lichtstrahl 518 geteilt wird. Vorzugsweise sendet der Strahlenteiler 538 40% des Lichtstrahls zu einer Seite des Spiegelrads 530 hin, welches den Lichtstrahl 517 quer über den ersten Satz von Abtastmuster-Spiegeln M₁ zum Abtasten durch das vertikale Fenster 520 verteilt, und 60% des Lichtstrahls werden reflektiert und zu der gegenüberliegenden Seite des Spiegelflächenrads 530 gerichtet und über den zweiten und dritten Satz von Abtastmusterspiegeln M₂ und M₃ verteilt. Derjenige Teil des Abtastlichtstrahls, welcher über den ersten Satz von Abtastmusterspiegeln M₁ zurück zu dem Spiegelrad 530 reflektiert wird und von einer Sammeloptik gesammelt wird, nämlich von der Sammellinse 532, dem Sammel-Umlenkspiegel 531, und einer Analog-PCB mit einer Photodiode 537. Derjenige Teil des Abtastlichtstrahls, welcher mittels des zweiten und dritten Satzes von Abtastmusterspiegeln M₂ und M₃ über das Spiegelrad 530 zurückreflektiert wird, wird von einer Sammeloptik gesammelt, nämlich von der Sammellinse 540, dem Sammel- Umlenkspiegel 544 und einer Analog-PCB mit der Photodiode 546. Eine separate Sammeloptik erlaubt das gleichzeitige Abtasten durch ein horizontales und ein vertikales Fenster. Separate Analogsignal-Prozessoren 710, 712 sind vorgesehen, um gleichzeitig die Analogsignale von verschiedenen Photodioden zu verarbeiten. Jedes Signal wird dann konvertiert und in einem entsprechenden Digitalprozessoren 714, 716 weiterverarbeitet und dann in den Mikroprozessor 725 für die endgültige Datenverarbeitung und Ausgabe zu der Schnittstelle oder dem Punkt des Verkaufssystems 730 eingegeben. Alternativ dazu können Signale von Analogsignal-Prozessoren 710, 712 zu einem einzelnen Digitalprozessor 720 gerichtet werden, wozu die Signale mit einem Schaltmechanismus 713 gemultiplext werden. Alternativ kann eine Kombination der obigen beiden Ausführungsbeispiele verwendet werden. Puffer (nicht dargestellt) können bei den obigen Ausführungsbeispielen verwendet werden.

Eine integrierte Waage kann in den horizontalen Gehäuseteil 512 eingearbeitet sein. Ein derartiges System wird vorzugsweise als ein konzentrisches Abtaststrahlen-System gestaltet, welches nicht mit dem horizontalen Fenster 525 in der Mitte einer Waagschale interferiert. Das Signal von der Wiegeelektronik 740 kann dann in den Mikroprozessor 725 übertragen werden, um dort verarbeitet zu werden, und ein Ausgangssignal zu dem POS-System 730 zu erzeugen.

In dieser Weise wurde das Abtastsystem und Abtastverfahren zum Lesen von Daten dargestellt und beschrieben. Jede der offenbarten Ausgangslichtstrahl-Anordnungen kann mit jeder der Sammelanordnungen kombiniert werden. Deshalb wurden bestimmte Beispiele und Vorteile erläutert, während andere Vorteile und Modifikationen aus dieser Offenbarung heraus für den Fachmann naheliegend sind. Die Erfindung ist daher nur im Sinne der nachfolgenden Ansprüche beschränkt, aber ansonsten nicht.

Claims (22)

1. Abtastsystem zum Lesen von Symbolen auf einem durch ein Abtastvolumen geführten Objekt, mit:
einem Scannergehäuse, welches einen oberen Gehäuseteil und einen unteren Gehäuseteil aufweist;
einem ersten Fenster, welches in dem oberen Gehäuseteil angeordnet ist, wobei das erste Fenster sich in einer im wesentlichen vertikalen Ebene erstreckt;
einem zweiten Fenster, welches in dem unteren Gehäuseteil ausgebildet ist, wobei das zweite Fenster sich in einer im wesentlichen horizontalen Ebene erstreckt;
einer Mehrfach-Lichtstrahlenquelle zum Erzeugen eines ersten optischen Lichtstrahls und eines zweiten optischen Lichtstrahls;
einem optischen Scannerelement;
einem ersten Spiegelfeld, welches in dem oberen Gehäuseteil in der Nähe des ersten Fensters ausgebildet ist;
einem zweiten Spiegelfeld, welches in dem unteren Gehäuseteil in der Nähe des zweiten Fensters ausgebildet ist;
einem dritten Spiegelfeld, welches in dem unteren Gehäuseteil in der Nähe des zweiten Fensters ausgebildet ist;
einer ersten Einrichtung zum Lenken des ersten optischen Lichtstrahls zu einer ersten Seite des optischen Abtastelements und zu einer zweiten Seite des optischen Abtastelements, wobei das optische Abtastelement den ersten optischen Lichtstrahl quer über das erste Spiegelfeld verteilt;
einer zweiten Einrichtung zum Richten des zweiten optischen Lichtstrahls entlang eines zweiten optische Pfades zu der zweiten Seite des optischen Abtastelements hin, wobei das optische Abtastelement den zweiten optischen Lichtstrahl quer über das zweite Spiegelfeld und das dritte Spiegelfeld verteilt, wobei der erste Abtastlichtstrahl und der zweite Abtastlichtstrahl gleichzeitig von dem optischen Abtastelement verteilt werden,
wobei das erste Spiegelfeld derart konstruiert und angeordnet ist, daß ein erstes Muster von sich schneidenden Abtastlinien erzeugt wird, welche durch das erste Fenster und in das Abtastvolumen hinein passieren, wenn der erste Abtastlichtstrahl quer über das erste Spiegelfeld verteilt wird, das zweite Spiegelfeld derart konstruiert und angeordnet ist, daß ein zweites Abtastmuster aus sich schneidenden Linien erzeugt wird, welche durch das zweite Fenster und in das Abtastvolumen hinein passieren, wenn der zweite Abtastlichtstrahl über das zweite Spiegelfeld verteilt wird, und das dritte Spiegelfeld derart konstruiert und angeordnet ist, daß ein drittes Abtastmuster aus sich schneidenden Abtastlinien erzeugt wird, welche durch das zweite Fenster in das Abtastvolumen hinein passieren, wenn der zweite optische Lichtstrahl über das dritte Spiegelfeld verteilt wird.

2. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Abtastelement einen Großteil des zweiten optischen Lichtstrahls über das zweite Spiegelfeld verteilt.

3. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtastsystem eine Unterseite und alle Seitenflächen des durch das Abtastvolumen geführten Objekts abtastet.

4. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Abtastelement aus einer Gruppe gewählt ist, welche besteht aus: einem rotierenden optischen Polygonspiegel, einer rotierenden holographischen Scheibe, einem ersten und einem zweiten rotierenden Spiegel mit nur einer Spiegelfläche, und einem ersten und einem zweiten schwenkbaren Spiegel mit nur einer Spiegelfläche.

5. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Spiegelfeld eine Mehrzahl von Abtastmusterspiegeln aufweist, welche im wesentlichen halbkreisförmig gruppiert sind.

6. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Spiegelfeld eine Mehrzahl von Abtastmusterspiegeln aufweist, welche im wesentlichen halbkreisförmig gruppiert sind.

7. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Spiegelfeld eine Mehrzahl von Abtastmusterspiegeln aufweist, welche im wesentlichen halbkreisförmig gruppiert sind.

8. Abtastsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Spiegelfeld und das dritte Spiegelfeld zusammen im wesentlichen kreisbogenförmig oder zu einem Oval gruppiert sind.

9. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiter vorgesehen sind: ein erstes Detektorsystem, welches ein zurückkehrendes Trägersignal von dem ersten optischen Lichtstrahl erfaßt, ein zweites Detektorsystem, welches ein zurückkehrendes Trägersignal von einem zweiten optischen Lichtstrahl erfaßt, und ein Prozessor, welcher die zurückkehrenden Trägersignaldaten sowohl von dem ersten, als auch von dem zweiten Detektorsystem verarbeitet.

10. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Lichtstrahlenquelle eine Laserdiode und einen Strahlenteiler aufweist.

11. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Lichtsstrahlenquelle eine separate erste und eine separate zweite Laserdiode aufweist.

12. Abtastsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Detektor, welches ein zurückkehrendes Trägersignal des ersten Abtaststrahls erfaßt, einen zweiten Detektor, welcher ein zurückkehrendes Trägersignal von dem zweiten Abtastlichtstrahl erfaßt, und einem ersten und einem zweiten Signalprozessor, welche gleichzeitig die Signale von den jeweiligen Detektoren verarbeiten.

13. Abtastsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner Mikroprozessor zum Empfangen und Verarbeiten der Signale sowohl von dem ersten, als auch von dem zweiten Signalprozessor vorgesehen ist.

14. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Abtastelement einen ersten und einen zweiten Polygonspiegel aufweist, welche von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden.

15. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Gehäuseteil einen schräg geneigten Gehäuseteil aufweist, welcher im wesentlichen oberhalb und zu einer Seite des Abtastvolumens hin angeordnet ist;
ein drittes Fenster vorgesehen ist, welches in dem oberen, schräg geneigten Gehäuseteil angeordnet ist, wobei das dritte Fenster im wesentlichen nach unten und zur Seite hin dem Abtastvolumen zugewandt ist;
ein viertes Spiegelfeld, welches in dem oberen, schräg geneigten Gehäuseteil angeordnet ist, wobei das optische Abtastelement den ersten optischen Lichtstrahl über das erste Spiegelfeld und das vierte Spiegelfeld verteilt, wobei das vierte Spiegelfeld derart ausgebildet und angeordnet ist, daß es ein viertes Muster von sich schneidenden Abtastlinien erzeugt, welche durch das dritte Fenster in das Abtastvolumen hinein passieren können.

16. Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Waage im wesentlichen entlang einer horizontalen Ebene sich koplanar zu dem zweiten Fenster erstreckend angeordnet ist.

17. Verfahren zum Abtasten eines Gegenstandes mit einem darauf angebrachten Barcode-Etikett von verschiedenen Richtungen, mit folgenden Verfahrensschritten:
Bereitstellen eines Scannergehäuses mit einem ersten Fenster, welches in einer im wesentlichen horizontalen Ebene angeordnet ist, und einem zweiten Fenster, welches in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet ist;
Anordnen eines ersten Spiegelfelds in der Nähe des ersten Fensters, eines zweiten Spiegelfelds in der Nähe des zweiten Fensters, und eines dritten Spiegelfelds in der Nähe des zweiten Fensters, wobei das zweite Spiegelfeld auf einer Seite des zweiten Fensters im wesentlichen in der Nähe des ersten Fensters angeordnet ist und das dritte Spiegelfeld auf einer Seite des zweiten Fensters angeordnet ist, welche sich im wesentlichen im Abstand von dem ersten Fenster befindet;
Erzeugen einer Mehrzahl von optischen Lichtstrahlen mit einem ersten optischen Lichtstrahl und einem zweiten optischen Lichtstrahl;
Bereitstellen eines rotierenden, optischen Abtastelements in dem Scannergehäuse;
Erzeugen eines ersten, zweiten und dritten Satzes von Abtastlichtstrahlen durch:
Richten des zweiten optischen Lichtstrahls auf eine Seite des optischen Abtastelements und Erzeugen des zweiten und dritten Satzes von Abtastlichtstrahlen durch Verteilen des zweiten optischen Lichtstrahls quer über das zweite und dritte Spiegelfeld und Senden des Satzes von Abtastlichtstrahlen durch das zweite Fenster, und gleichzeitiges Richten des ersten optischen Lichtstrahls auf eine weitere Seite des optischen Abtastelements und Erzeugen des ersten Satzes von Abtastlichtstrahlen durch Verteilen des ersten optischen Lichtstrahls quer über das erste Spiegelfeld und Senden durch das erste Fenster;
Hindurchschicken von Abtastlichtstrahlen sowohl durch das erste und das zweite Fenster zur gleichen Zeit;
Erfassen des von dem Gegenstand zurückreflektierten und/oder gebrochenen Lichts aufgrund des ersten optischen Lichtstrahls in einem ersten Detektor und gleichzeitiges Erfassen des von dem Gegenstand zurückreflektierten und/oder gebrochenen Lichts aufgrund des zweiten optischen Lichtstrahls in einem zweiten Detektor.

18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den Schritt des Erzeugens einer Mehrzahl von optischen Lichtstrahlen, wobei dieser Schritt die Verwendung einer Laserdiode und eines Strahlenteilers beinhaltet.

19. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Erzeugens einer Mehrzahl von optischen Lichtstrahlen mittels einer ersten Laserdiode und einer zweiten Laserdiode.

20. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch das gleichzeitige Verarbeiten von Signalen durch einen ersten und einen zweiten Detektor.

21. Scanner zum Einlesen von Symbolen auf einem durch ein Abtastvolumen geführten Objekt, mit:
einem Gehäuse, welches einen vertikal erstreckenden Gehäuseteil aufweist, der im wesentlichen auf einer Seite des Abtastvolumens angeordnet ist, und einem unteren Gehäuseabschnitt, welcher im wesentlichen unterhalb des Abtastvolumens angeordnet ist;
einem optischen Abtastelement im Inneren des Gehäuses; einem ersten Fenster, welches sich im wesentlichen vertikal erstreckt und in einem unteren Teil des sich vertikal erstreckenden Gehäuseabschnitts angeordnet ist;
einem zweiten Fenster, welches im wesentliche schräg zu dem ersten Fenster geneigt ist und in einem oberen Teil des sich vertikal erstreckenden Gehäuseteils angeordnet ist;
einem dritten Fenster, welches sich im wesentlichen horizontal erstreckend ausgerichtet ist und in dem unteren Gehäuseteil angeordnet ist;
einem ersten Spiegelfeld, welches in dem unteren Gehäuseteil des sich vertikal erstreckenden Gehäuseteils in der Nähe des ersten Fensters angeordnet ist;
einem zweiten Spiegelfeld, welches in dem oberen Gehäuseteil des sich vertikal erstreckenden Gehäuseteils in der Nähe des zweiten Fensters angeordnet ist;
einem dritten Spiegelfeld, welches in dem unteren Gehäuseteil angeordnet ist;
einer Einrichtung zum Erzeugen von mindestens zwei optischen Lichtstrahlen und gleichzeitigen Richten der optischen Lichtstrahlen auf verschiedene Seiten des optischen Abtastelements zum Erzeugen eines ersten, zweiten und dritten Satzes von Abtastlichtstrahlen, welche quer über das erste, zweite und dritte Spiegelfeld verteilt werden, wobei jeweils ein Satz von Abtastlichtstrahlen in das Abtastvolumen durch das erste, durch das zweite und durch das dritte Fenster gerichtet werden.

22. Scanner nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Abtastelement aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus: einem ersten und einem zweiten Polygonspiegel, welche von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden; und einer ersten und einer zweiten rotierenden, holographischen Scheibe, welche von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden.