DE60001647T2

DE60001647T2 - Keilförmiger holographischer kollektor

Info

Publication number: DE60001647T2
Application number: DE60001647T
Authority: DE
Inventors: J. Kevin WHITCOMB; J. Brian MCMASTER; Alan Shearin; M. Anna DEAN
Original assignee: PSC Scanning Inc
Current assignee: Datalogic Scanning Inc
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2020-05-19
Also published as: US6169614B1; WO2000072231A3; EP1179200A2; US6259545B1; DE60001647D1; WO2000072231A2; EP1179200B1

Description

Hintergrund der Erfindung:
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen diffraktiven Kollektor für einen Barcodescanner (Strichcodeabtastgerät). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen keilförmigen Kollektor, der eine ebene vordere Oberfläche und ein holographisches Gitter enthält, das an einer konischen Bodenfläche vorgesehen ist.
2. Beschreibung der relevanten Technik
Strichcodes werden in einer weiten Vielzahl von Anwendungsgebieten zum Abfragen von Information verwendet, wie etwa dem Preis von Gegenständen. In dieser Hinsicht sind Barcodescanner in Lebensmittelgeschäften und Warenhäusern weit verbreitet, sowohl zur Inventursteuerung als auch für Kassen- (POS) Transaktionen.
Ein Strichcode enthält normalerweise mehrere Strichcodezeichen. Ein Strichcodezeichen ist eine Gruppe von Linien (Strichen) und Abständen, die eine einzige Zahl oder einen Buchstaben repräsentieren. Ein Strichcodesymbol ist eine Ansammlung verschiedener Strichcodezeichen, die eine Identifikation eines bestimmten Gegenstands repräsentieren. Die Linien des Strichcodes können z. B. in einem Bereich von 3,2 bis 25,4 mm (1/8'' bis 1'') Höhe variieren, und von etwa 25 μm bis 1,3 mm (1 bis 50 mil) Dicke. Die Abstände zwischen den Linien, die den Strichcode bilden, können unterschiedliche Breiten haben, wobei die Variationen des Abstands eine Bestimmung des Typs von Strichcodezeichen sind, die den Strichcode aufbauen.
Typischerweise werden Strichcodes gelesen, indem die Striche und die Abstände aufeinanderfolgend beleuchtet werden, wobei die Striche Licht absorbieren und die Hintergrundabstände Licht reflektieren. Dies resultiert in einem Muster von Reflektionen und Nichtreflektionen, das durch eine Lichterfassungsschaltung sensiert wird, die sich in dem Barcodescanner befindet. Die Lichterfassungsschaltung liefert eine Eingabe zu einem digitalen Prozessor, der den Strichcode in ein digitales Wort interpretiert.
Es werden verschiedene Typen von Vorrichtungen für die Lichterfassungsschaltungen in Barcodescannern verwendet. Zum Beispiel kann ein Fotodiodendetektor benutzt werden, um von einem Strichcodesymbol wegreflektiertes Licht zu detektieren. Der Fotodiodendetektor erzeugt ein elektrisches Signal, das die detektierte Lichtintensität anzeigt. Das elektrische Signal wird dann an eine Signalprozessorschaltung ausgegeben, die das elektrische Signal verarbeitet und Daten erzeugt, die das Symbol beschreiben.
Allgemein fällt Licht, das von einem Lichtsensor in dem Barcodescanner ausgegeben wird, auf ein Strichcodesymbol, wodurch ein Teil des Lichts von dem Strichcodesymbol wegreflektiert wird. Ein Teil des reflektierten Lichts wird von einem Spiegel (typischerweise einem gekrümmten Spiegel) in dem Gehäuse des Barcodescanners empfangen (der jedoch hinter einem Fenster angeordnet ist, welches erlaubt, dass Licht dorthin durchtritt). Der Spiegel fokussiert das empfangene Licht auf dem Fotodiodendetektor. Ein solches System ist in dem U.S. Patent Nr. 5,410,139 mit dem Titel "Peak Detecting Bar Code Reader", ausgegeben für W. Barkan, beschrieben. Im Wesentlichen wirkt dieser Spiegel als "Kollektor" für das reflektierte Licht, und gibt das gesammelte Licht zu dem Fotodiodendetektor aus. Hierdurch wird ein Signal erhalten, das die Menge des empfangenen reflektierten Lichts anzeigt.
Andere detailierte Konstruktionen von Strichcodeleseinstrumenten sind in dem U.S. Patent Nr. 5,258,604 beschrieben, das für James Behrens et al. am 02. November 1993 ausgegeben wurde, mit dem Titel "Bar Code Scanner"; U.S. Patent Nr. 5,237,161, das für Scott R. Grodevant am 17. August 1993 ausgegeben wurde mit dem Titel "System for Automatically Reading Symbols, Such as Bar Codes, on Objects Which are Placed in the Detection Zone of a Symbol Reading Unit, Such as a Bar Code Scanner"; U.S. Patent Nr. 5,212,371, das für John A. Boles et al. am 18. Mai 1993 ausgegeben wurde, mit dem Titel "Hand Held Bar Code Scanner with Improved Aiming Means"; U.S. Patent Nr. 5,200,597, das für Jay M. Eastman et al. am 06. April 1993 ausgegeben wurde, mit dem Titel "Digitally Controlled System for Scanning and Reading Bar Codes"; sowie U.S. Patent Nr. 5,019,698, das für Jay M. Eastman et al. am 28. Mai 1991 ausgegeben wurde, mit dem Titel "Bar Code Reading System Having Electrical Power Conservation and Laser Radiation Power Limiting Means". Diese Anmeldung und alle oben genannten Patentanmeldungen und Patente, außer das Barkan Patent, sind auf PSC Inc. (Webster, New York) übertragen.
Gegenwärtig werden Hologramme für eine Vielzahl von sicherheitrelevanten Zwecken für Smart Cards (Computerkarten) verwendet. Das U.S. Patent Nr. 5,101,184 mit dem Titel "Diffraction Element And Optical Machine-Reading Device", ausgegeben für G. Antes, betrifft die Verwendung eines Hologramms auf einer Karte, wie etwa einer Kreditkarte oder Banknote, um eine Sicherheitsmaßnahme für die Karte bereitzustellen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Lesen der Information auf der Karte.
Das U.S. Patent Nr. 4,400,616 mit dem Titel "Document Card Containing Information in Holographic Form", ausgegeben für P. Chevillat et al., betrifft eine Dokumentenkarte, die mit Geheimdaten versehen ist, die in der Form eines Wellenleiterhologramms enthalten sind, sowie eine Vorrichtung zum Lesen der Geheimdaten.
Ein herkömmlicher Barcodescanner verwendet Hologramme zur Ausgabe von Licht auf ein Strichcodesymbol. Das U.S. Patent Nr. 5,266,788 mit dem Titel "Laser Scanner For Bar Code Reader Having a Transparent Light Guide Plate", ausgegeben für K. Yamazaki et al., beschreibt einen derartigen herkömmlichen Scanner.
1 zeigt die Verwendung eines Hologramms zum Vorsehen eines Ausgabeabtastsignals gemäß der Yamazaki-Erfindung. In 1 ist eine transparente Lichtleiterplatte 23 integral auf einem Substrat 20 ausgebildet, und ein Abtaststrahl-Emmissionsfenster 25 ist als ein Hologramm an einem oberen Teil der Lichtleiterplatte 23 ausgebildet. Das Substrat 20 enthält ein optisches Abtastsystem für den Abtaststrahl P. Das optische Abtastsystem von Yamazaki hat einen polygonalen Spiegel 31, der durch einen Motor 35 um eine Drehwelle 33 herum gedreht wird. In Antwort auf die Drehung leitet der polygonale Spiegel 31 den Strahl P in einer Ebene innerhalb des Substrats 20, so dass der Strahl von einem unteren Spiegel 37a in die transparente Lichtleiterplatte 23 aufwärts reflektiert wird. Der Abtaststrahl P unterliegt innerhalb der transparenten Lichtleiterplatte 23 wiederholten Totalreflektionen und wird durch das Hologramm 27 in einer vorbestimmten Richtung gebeugt und von dem Emissionsfenster 25 ausgegeben. Die Emissionsrichtung wird optional entsprechend der Konstruktion eines gewünschten Abstands von Interferenzstreifen etc. des Hologramms 27 eingestellt. In der Erfindung von Yamazaki ist die Lichtquelle des Abtaststrahls P ein Halbleiterlaser 31, und der Strahl P fällt von der Innenseite des Substrats 20 auf den polygonalen Spiegel 31.
2 zeigt eine andere Ausführung der Erfindung von Yamazaki, worin ein Hologramm 38 an einem unteren Endabschnitt des transparenten Lichtleiters 23 angeordnet ist. Das Hologramm 23 beugt den Abtaststrahl P von dem polygonalen Spiegel 31 in eine vorbestimmte Richtung, um den Strahl aufwärts in die transparante Lichtleiterplatte 23 zu leiten.
Ein anderer herkömmlicher Barcodescanner verwendet Hologramme sowohl zum Ausgeben von Licht auf ein Strichcodesymbol als auch zum Empfangen von Licht, das von dem Strichcodesymbol wegreflektiert worden ist. Das U.S. Patent Nr. 5,231,277 mit dem Titel "Optical Scanner Using Plannar Reflecting Holograms", ausgegeben für H. Aritake et al., beschreibt einen solchen herkömmlichen Scanner.
3 zeigt einen herkömmlichen Barcodescanner gemäß Aritake, worin ein rotierender polygonaler Spiegel als Laserstrahlabtastmittel verwendet wird und Streifenhologramme vom Transmissionstyp für ein Lesefenster verwendet werden. Das Lesefenster 10 ist aus drei transparenten Substraten 11, 12 und 13 zusammengesetzt, die jeweiligen Streifenhologramme 11a, 12a und 13a des durchlässigen Typs aufweisen, die in unterschiedlichen Richtungen voneinander ausgebildet sind und in Schichten aufeinander kleben, so dass die Streifenhologramme 11a, 12a und 13a sich in einer aneinander schneidenden Beziehung erstrecken. Unter dem Lesefenster 10 ist ein Abtastmustererzeugungsspiegelmittel 14 angeordnet, das aus drei Seitenspiegeln 15, 16 und 17 besteht, einem konkaver Spiegel 18, in dem ein Durchgangsloch 18a ausgebildet ist, einem Bodenspiegel 19, der parallel zu dem Lesefenster 10 angeordnet ist, einem Fotodetektor 20, einem Spiegel 21 und einem polygonaler Spiegel 23, der fünf Reflektionsflächen aufweist und mit einem Motor 22 zu dessen Drehung verbunden ist. Ein Laserstrahl gibt einen Lichtstrahl ab, der durch die Spiegel 15, 16 und 17 und den Bodenspiegel 19 auf das Lesefenster 10 projiziert wird, um die drei Streifenhologramme 11a, 12a und 13a aufeinanderfolgend abzutasten. Die Laserstrahlen, die durch eines der Streifenhologramme 11a, 12a und 13a gebeugt sind, werden als Abtastlinien vorbestimmter Abstände projiziert, und im Ergebnis wird ein gewünschtes Abtastmuster gebildet.
Auch wird, wie in 4 gezeigt, Signallicht von einem an einer Ware befestigten Strichcode durch das Lesefenster 10 gebeugt und in den Bodenspiegel 19 eingeführt und wird dann durch den Bodenspiegel 19, dem Seitenspiegel 16 und dem polygonalen Spiegel 23 aufeinanderfolgend reflektiert, so dass es in den konkaven Spiegel 18 eingeführt wird. Das gestreute Licht wird durch den konkaven Spiegel 18 gesammelt und reflektiert und wird dann mittels des Spiegels 21 in den Fotodetektor 20 eingeleitet und dort detektiert.
Jedoch benötigt die oben erwähnte Vorrichtung drei horizontal geteilte Seitenspiegel, die unter dem Lesefenster eingebaut sind, wobei das Lesefenster selbst drei transparente Substrate hat, die jeweilige Streifenhologramme bilden. Im Hinblick hierauf offenbart Aritake ein System, wie es in 5 gezeigt ist, worin ein Hologramm 34 vom Reflektionstyp für das Erzeugen eines Abtastmusters verwendet wird. Das Hologramm 34 wird mit einem konkaven Spiegel 18 verwendet, in dem ein Durchgangsloch 18a ausgebildet ist, und der eine gekrümmte Reflektionsfläche aufweist, einem Fotodetektor 20, einem Reflektionsspiegel 21, einem polygonalen Spiegel 23', der sechs Reflektionsflächen aufweist, und mit einem Motor 22 zu dessen Antrieb verbunden ist, einem Laserrohr 24, einem Strahlenformer 25 und einem anderen Reflektionsspiegel 26, die unter dem Lesefenster so ähnlich wie die in 3 gezeigte Vorrichtung angeordnet sind.
Das Hologramm 34 vom Reflektionstyp umfasst drei Streifenhologramme 35, 36 und 37 vom Reflektionstyp, die voneinander unterschiedliche Beugungsrichtungen haben und die in einer vertikal überlappenden Beziehung in der gleichen vertikalen Ebene angeordnet sind. In jedem der Streifenhologramme 35, 36 und 37 sind Beugungsstreifen ausgebildet, so dass sie einen Abtaststrahl, der darin von dem polygonalen Spiegel 23'eingeleitet ist, beugen können, um den Abtaststrahl von unten her zu auf Streifenhologramme (nicht gezeigt) vom Transmissionstyp des Lesefensters 30 strahlen. Bei der Herstellung eines Hologramms vom Reflektionstyp wird ein Referenzstrahl in eine Seite einer fotografischen Platte in der gleichen Richtung mit einem Laserstrahl eingeleitet, die bei der Reproduktion eines Hologramms zu verwenden ist, während ein Objektstrahl in die andere Seite der fotografischen Platte eingeführt wird, in einer derartigen Richtung, dass bei der Reproduktion des Hologramms eine gewünschte Abtastlinie auf dem Lesefenster gebildet werden kann. Mit diesem Verfahren kann ein Hologramm mit einem beliebigen Beugungswinkel hergestellt werden.
6 zeigt eine andere Ausführung der Verwendung eines Hologramms im Aritake-Patent. Das gestreute Signallicht S1 von dem Strichcode 50a pflanzt entlang im Wesentlichen dem gleichen Lichtweg wie dem einfallenden Strahl rückwärts fort und wird in das Hologramm 55 vom Reflektionstyp eingeleitet, das einen konkaven Spiegel aufweist. Das gestreute Licht S2 von dem Hologramm 55 wird mittels des Spiegels 21 auf einem Fotodetektor 20 gesammelt, so dass die Barcodeinformation von dem Fotodetektor gelesen wird.
Das U.S. Patent Nr. 5,714,750, ausgegeben für Jay Eastman et al. und übertragen auf PSC Inc., beschreibt die Verwendung konzentrischer kreisförmiger holographischer Gitter, die das Mittel bereitstellen, um das Rücklauflicht auf einen Fotodetektor zu leiten, der nahe einem Mittelpunkt in Bezug auf die konzentrischen Kreisgitter positioniert ist. Im Ergebnis kann ein miniaturisierter Kollektor für einen Barcodescanner konstruiert werden.
Das U.S. Patent Nr. 5,786,585, ausgegeben für Jay Eastman et al. und übertragen auf PSC Inc., beschreibt die Verwendung der Beugungsgitter an einem Kollektor eines Barcodescanners. Die Beugungsgitter variieren in der Breite in Abhängigkeit davon, wo sie sich auf einer Vorderfläche eines Substrats befinden. Aufgrund der Beugungsgitter wird das Rücklauflicht auf eine bestimmte Fläche fokussiert, wo der Detektor angeordnet ist. Es ist erwünscht, ein Hologramm in einem Kollektor zum Empfangen von Licht zu verwenden, das von einem abgetasteten Strichcodesymbol wegreflektiert ist, so dass der Kollektor eine kompakte Größe hat und nicht so kompliziert ist wie die oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtungen.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kollektor anzugeben, der eine kompakte Größe hat, so dass er in alle Größen optischer Scanner passt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein holographisches Gitter in einem Kollektor zu nutzen, um das reflektierte Licht zu einem Detektor zu schicken.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Struktur anzugeben, um eine nutzbare Abtastung eines Rotors innerhalb eines optischen Scanners anzugeben, auch wenn ein Stoß auf den optischen Scanner ausgeübt wird.
Zumindest eine der oben erwähnten Aufgaben wird durch einen Kollektor für einen optischen Scanner gelöst, wie er in den Ansprüchen 1 bzw. 9 definiert wird. Der Kollektor enthält ein keilförmiges Substrat mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite. Der Kollektor enthält auch ein holographisches Gitter, das auf der ersten Seite des keilförmigen Substrats vorgesehen ist. Licht, das auf die erste Seite des keilförmigen Substrats fällt, beugt sich in das keilförmige Substrat zur zweiten Seite und dann zurück zu dem holographischen Gitter auf der ersten Seite. Das Licht wird in dem keilförmigen Substrat zu einem Unterende des keilförmigen Substrats reflektiert, wo ein Kollektor angeordnet ist, um das Licht zu empfangen. Weitere Aspekte der Erfindung sind in den Verfahrensansprüchen 14 und 16 aufgeführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung weiter ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, wobei gleiche Bezugszahlen durchgehend entsprechende Teile angeben und worin:
1 zeigt einen herkömmlichen Scanner, der ein Hologramm zum Erzeugen eines Abtaststrahls verwendet;
2 zeigt einen anderen herkömmlichen Scanner, der ein mehrfach unterteiltes Hologramm zum Erzeugen eines Abtaststrahls und zum Empfangen von Rücklauflicht von einem abgetasteten Licht verwendet;
3 zeigt einen noch anderen herkömmlichen Scanner, der ein Hologramm verwendet;
4 zeigt das Reflektionslicht innerhalb eines Gehäuses des herkömmlichen Scanners von 3;
5 zeigt einen noch anderen herkömmlichen Scanner, der ein Hologramm verwendet;
6 zeigt einen noch weiteren anderen herkömmlichen Scanner, der ein Hologramm verwendet;
7 entspricht einer Unteransicht eines Kollektors gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung;
8 entspricht einer Draufsicht, die eine Bodenfläche des Kollektors gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung zeigt;
9 entspricht einer Draufsicht, die eine Vorderfläche des Kollektors gemäß der ersten Ausführung der Erfindung zeigt;
10 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 10-10 von 7;
11 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie 11-11 von 9;
12 zeigt eine Seitenansicht des Kollektors gemäß der ersten Ausführung der Erfindung;
13 zeigt das Interferenzstreifenmuster auf der Vorderfläche des Kollektors gemäß der ersten Ausführung der Erfindung;
14 zeigt das Reflektionslichtmuster, wie es den Kollektor gemäß der ersten Ausführung der Erfindung quert;
15A–15C zeigen jeweils eine perspektivische Rückansicht, eine perspektivische Vorderansicht und eine Durchschnittsansicht eines keilförmigen Kollektors gemäß einer zweiten Ausführung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, die aber nur zu Illustrationszwecken beschrieben ist.
16A und 16B zeigen jeweils eine perspektivische Vorderansicht und eine perspektivische Rückansicht einer Rotor/Basis-Einheit-Baugruppe gemäß einer dritten Ausführung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, sondern die nur zu Illustrationszwecken beschrieben ist.
17A und 17B zeigen jeweils eine perspektivische Oberansicht und eine perspektivische Rückansicht einer Rotor/Basis-Einheit-Baugruppe gemäß einer vierten Ausführung, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, die jedoch nur zu Illustrationszwecken beschrieben ist; und
18 zeigt eine Explosionsansicht der Rotor/Basis-Einhetts-Baugruppe gemäß der vierten Ausführung.
Detailbeschreiung der bevorzugten Ausführungen
Ein diffraktiver Kollektor gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung ist in den 7–14 gezeigt. Der diffraktive Kollektor kann in einem Barcodescanner oder einem anderen Typ eines optischen Scanners (Abtasters) verwendet werden, und hat eine kompakte Größe, so dass er leicht in alle Typen von Scannern passt, einschließlich miniaturisierten Scannern.
Wie in 7 gezeigt, enthält der diffraktive Kollektor 700 einen ersten keilförmigen Substratbereich 705, einen zweiten keilförmigen Substratbereich 710 sowie einen Abstandshalter (oder ein Halterungsteil) 715, der zwischen den ersten und zweiten keilförmigen Substratbereichen 705, 710 angeordnet ist. Der Abstandshalter 715 ist in einer durchgangsartigen Öffnung zwischen den Substratbereichen 705, 710 angebracht und sorgt für die Verbindung des Kollektors mit einem Beuger, einem Motor oder einer anderen Struktur innerhalb eines optischen Scanners. Die Substratbereiche 705, 710 sind vermittels einer gemeinsamen Vorderseite 750 miteinander verbunden, die sich diese zwei Bereiche teilen, wie am besten in 9 gezeigt.
Der Kollektor 700 enthält einen offenen bogenförmigen Bereich 720, in den eine Laserdiodenanordnung (nicht gezeigt) eingesetzt wird. Während eines Abtastbetriebs eines Barcodescanners, der den Kollektor 700 aufnimmt, weisen dementsprechend die Laserdiodenanordnung (die Licht zu einem Barcodesymbol oder -objekt ausgibtl und der Kollektor 700 (der von dem abgetasteten Barcodesymbol oder -objekt reflektiertes Licht empfängt), immer im Wesentlichen in die selbe Richtung.
Jeder Substratbereich 705, 710 hat eine flache oder ebene Vorderseite 750 sowie eine konische oder keilförmige Rückseite 730, 740, wie am besten aus den 8 und 9 zu sehen. Die Vorderseite 750 weist Beugungsgitter auf, die darauf z. B. durch einen Präge-, Ätz- oder Laminierungsprozess vorgesehen sind, um ein Hologramm auf der Vorderseite 750 vorzusehen. 12 zeigt eine Querschnittsansicht des Kollektors 700, worin die wellenartige Natur der Vorderseite 750 klar gezeigt ist. 13 zeigt eine Draufsicht des Kollektors 700, die das zylindrische Interferenzstreifenmuster des holographischen Musters 760 zeigt, das auf der Vorderseite 750 vorgesehen worden ist. Wie in den 12 und 13 gezeigt, nimmt die Ortsfrequenz des holographischen Gitters zu, wenn der Abstand von der dreieckförmigen Öffnung 750 größer wird.
Die Periodizität des holographischen Gitters wird manchmal Gitterfrequenz genannt. In der Erfindung nimmt die Gitterfrequenz entlang der Länge der Vorderseite 750 in Richtung von den Photodetektoren, die dem Brennpunkt für das Beugungsgitter entsprechen, zu.
Die Konstruktion des holographischen Gitters kann bekannter Technik folgen. Der Abstand (1/v) der Randebenen, wie sie sich mit der Oberfläche des holographischen Gitters schneiden, definiert die Gitterstreuung. Diese beugt Licht entsprechend der Standardgittergleichung äquivalent einem klassischen Oberflächen-Relief-Gitter. Die Gleichung für ein holographisches Transmissionsgitter kann ausgedrückt werden durch mvλ = sin(α) – sin(β) wobei m die Beugungsordnung ist, v die Gitterfrequenz ist, λ die freie Raumwellenlänge ist und α und β die Einfalls- und Beugungswinkel in Luft sind. Verwiesen wird auf das U.S. Patent 5,013,133, ausgegeben am 07. Mai 1991 für D. A. Buralli et al, mit dem Titel "Diffractive Optical Imaging Lens System", und zu Patenten und Literatur, die hierin zitiert und diskutiert sind, als weitere Information wie die Konstruktion von Beugungsgitterlinsen.
Wie in 13 gezeigt, sind ein erster Fotodetektor 1410 und ein zweiter Fotodetektor 1420 innerhalb der Öffnung 745 angeordnet, um Licht zu empfangen, das von den ersten und zweiten Substratbereichen 705, 710 jeweils gesammelt worden ist. In der ersten Ausführung sind die ersten und zweiten Fotodetektoren 1410, 1420 an die ersten und zweiten Substratbereiche 705, 710 indexiert angepasst, um hierdurch den Lichtprozentsatz zu maximieren, der von den Bereichen 705, 710 bereitgestellt wird, die durch die Fotodetektoren 1410, 1420 zu erfassen sind. In der ersten Ausführung wird die Ausgabe der zwei Fotodetektoren summiert. Der summierte Wert zeigt die Eigenschaften des Lichts an, das von einem Objekt, wie etwa einem Barcodeetikett reflektiert wird.
Wie in 1 1 gezeigt, fällt reflektiertes Licht, das von einem Objekt, wie etwa einem Barcodeetikett wegreflektiert wird, auf die Vorderfläche 750 der Substratbereiche 705, 710. Das Licht ist in 12 als "P" bezeichnet. Aufgrund des holographischen Gitters 750 wird das Licht auf die Fläche 730, 740 gebeugt und dann zur Fläche 750 hin reflektiert. Das Licht verbleibt innerhalb des Kollektors 700, wenn es zwischen den Ober- und Bodenflächen reflektiert wird, und findet evtl. seinen Weg zu den Fotodetektoren 1410, 1420. Der exakte Weg des gebeugten Lichts ist stark von der holographischen Konstruktion abhängig. Die Tiefe des Gitters, die Tiefe der Streifenstruktur und die Winkel und Spektralkomponenten des einfallenden Lichts und ihre Beziehung zu der Bragg'schen Bedingung bestimmen die Beugungsordnung. Im Fall eines ebenen parallelen Gitters mit zur Oberfläche normalen Streifen wird die Bragg'sche Bedingung gegeben durch: mλ = Λ2n2sin(α2B)
Der Streifenabstand ist Λ, n₂ ist der Brechungsindex des Hologrammmediums, und der Bragg'sche Winkel für das Gittermedium ist α_2B. Die Bragg'sche Bedingung gilt für den ganzzahligen Wert von m und dann, wenn der Gitterabstand und die Wellenlänge einen gleichen und entgegengesetzten Einfalls- und Beugungswinkel definieren. Für die erste Ausführung des holographischen Kollektors sind die Streifen geneigt und die Formulierung der Bragg'schen Formulierung ist komplizierter. Der prinzipielle Faktor ist, dass die Einfalls- und Beugungswinkel innerhalb des Mediums um die Randebenen herum symmetrisch sind. In der Nähe der Bragg'schen Bedingung gibt es einen Bereich von Winkeln, für die Licht effizient gebeugt wird. Es gibt auch eine Wellenlängenkurve, in der eine effiziente Beugung stattfindet. Licht wird ohne Beugung durchgelassen, wenn die Bragg'sche Bedingung nicht erfüllt ist. Die erste Ausführung des holographischen Beugungsgitters hat gekippte Streifen. Sie arbeitet bei 650 nm bei normalem einfallenden Licht und einem Beugungswinkel von 40°. Der Streifenabstand liegt in der Größenordnung von 4000 Linien/mm. Natürlich wird ein normaler Fachmann erkennen, dass andere Konstruktionen angewendet werden können, die bei andersartigen Wellenlängen und/oder einen Beugungswinkel und/oder einem Streifenabstand arbeiten, während der Umfang der Erfindung verbleibt.
Das Licht, das in die Substratbereiche 705, 710 gebrochen wird, quert die Innenseite dieser Bereiche 705, 710, wie in 11 gezeigt und findet seinen Weg zu den jeweiligen Bodenflächen 730, 740. Das Licht fällt auf die konische geformten Bodenflächen 730, 740 und wird von den Bodenflächen 730, 740 wegreflektiert und zurück zu der Vorderseite 750 hin, wie in 11 gezeigt.
Der Reflektionswinkel der Bodenflächen 730, 740 ist gleich dem Einfallswinkel des Lichts, das auf die Bodenflächen 730, 740 fällt. Die Bodenflächen 730, 740 sind aufgrund der konisch geformten Eigenschaft der Bodenfläche 730, 740 sowie der Keilform des Kollektors 700 in Bezug auf die Vorderseite 750 versetzt. Der Versatzwinkel stellt sicher, dass der Lichteinfall auf die Bodenflächen 730, 740 größer ist als der Winkel der totalen Innenreflektion (TIR) für den Kollektor 700. Der TIR-Winkel ist der Winkel, mit dem Licht, das auf eine Oberfläche mit einem Winkel fällt, der größer ist als der TIR-Wert, innerhalb dieses Elements total reflektiert wird, und in dem Licht, das auf einer Oberfläche mit einem Winkel fällt, der kleiner oder gleich dem TIR-Wert ist, innerhalb des Elements nicht total reflektiert wird (und daher ein Teil des Lichts zur Außenseite des Elements gebeugt wird).
Die 5° Keilform des Kollektors 700 trägt dazu bei, das Licht innerhalb des Kollektors 700 zurückzuhalten, und durch weitere Vergrößerung des Winkels, mit dem sich das Licht P durch die Substratbereiche 705, 710 fortpflanzt. Dies setzt das Licht P auf einen solchen Einfallswinkel zu den Bodenflächen 730, 740 und dem holographischen Gitter 760, dass das Licht P nicht mit den Bragg'schen Bedingungen einfällt. Somit wird das Licht P nicht aus den Substratbereichen 705, 710 herausgekoppelt, und das Licht P wird innerhalb der Substratbereiche 705, 710 gefangen und zu den Detektoren gerichtet. In der ersten Ausführung sind die Detektoren indexartig an die Substratbereiche 705, 710 angepasst, um den Lichtverlust an der Grenze zwischen den Substratbereichen 705, 710 und den Detektoren zu senken.
Nachdem es von den Bodenflächen 730, 740 wegreflektiert worden ist, läuft dann das Licht zur Vorderseite 750 zurück, wo es einen Kontakt mit dem holographischen Gitter 760 an einem anderen Punkt des Gitters als dort, wo das Licht anfänglich auf die Vorderseite 750 gefallen ist. Dieser zweite Einfallspunkt an der Vorderseite 750 ist näher an den Fotodetektoren, die innerhalb der Öffnung 745 angeordnet sind, und ist ein Punkt, an dem die Ortsfrequenz des holographischen Gitters kleiner ist als am anfänglichen Einfallspunkt. Dies führt zu einem Winkel der Rückreflektion zu der Bodenfläche, der größer ist als der Winkel, mit dem das Licht anfänglich zu der Bodenfläche hin gerichtet wurde, wenn das Licht den ersten Kontakt mit dem holographischen Gitter hatte.
Dieser Prozess wird wiederholt, bis das Licht an einem entsprechenden der Fotodetektoren 1410, 1420 ankommt, wo es empfangen und das Licht detektiert wird.
14 zeigt eine Punktserie in drei separaten Linien 1510, 1520, 1530. Der oberste Punkt in jeder dieser Linien 1510, 1520, 1530 repräsentiert den Punkt an der Vorderfläche 750, an dem Licht anfänglich auf die Vorderfläche 750 fiel. Die anderen Punkte in jeder der drei separaten Linien 1510, 1520, 1530 repräsentieren die Reflektionen von Licht, wenn das Licht seinen Weg nach unten zu den Fotodetektoren findet, die in der Öffnung 745 angeordnet sind. Auf der Basis davon, wo das Licht anfänglich Kontakt mit der Vorderfläche 750 herstellt, kann dieses Licht viele Male oder nur einige wenige Male reflektieren, bevor es evtl. gesammelt und von den Fotodetektoren 1410, 1420 detektiert wird.
10 entspricht einem Querschnitt entlang der Linie 10-10 von 7 und zeigt die längsweise Keilform der Substrate 705, 710. Wie in 8 ersichtlich, steht das Montageelement 715 von den Bodenflächen 715 von den Bodenflächen 730, 740 vor, um eine Verbindung des Kollektors 700 mit einer anderen Struktur zu erlauben, wie etwa einem Motor oder einem Beuger, wie oben diskutiert.
7 zeigt einen Punkt x1 und einen Punkt x2, die jeweils den Mitten oder Spitzen der 12,7 cm (5'') Radius-Konus entsprechen, die jeweils die Bodenflächen 730, 740 bilden. Der Punkt x1 ist ein Punkt in der Nähe von dort, wo ein Fotodetektor für den Substratbereich 705 angeordnet ist und der Punkt x2 ist ein Punkt in der Nähe von dort, wo ein Fotodetektor für den Substratbereich 710 angeordnet ist.
Wie in 10 ersichtlich, haben in der ersten Ausführung die Koni, die die Bodenflächen 730, 740 jeweils bilden, einen Konusradius von 7,5 cm (5''). Sie haben, aufgrund der Keilform des Substrats 700, auch einen Konuswinkel von 5°. Während bei der ersten Ausführung der Keilwinkel gleich 5° ist, kann er auf einen unterschiedlichen Wert gesetzt werden, während er im Umfang der Erfindung verbleibt. So lange die TIR-Einschränkung erfüllt wird, gilt dies für jeden Keilwinkel, der dies gestattet. Zum Beispiel funktioniert für die meisten Substrattypen ein Keilwinkel, der auf einen Wert innerhalb eines 5°–20° Keilwinkelbereichs eingestellt ist. Auch kann der Konusradius auf einen anderen Wert als 12,7 cm (5'') gesetzt werden, während er im Umfang der Erfindung bleibt, und er kann auf der Basis der Struktur oder des Aufbaus des Kollektors 700 modifiziert werden.
Die Keilform des Kollektors 700 hat, neben ihrem "optischen" Nutzen auch einen zweiten Zweck. Der Zweck ist es, einen Kollektor vorzusehen, der eine kleinere Masse an einem Teil des Kollektors hat, wo der Fotodioden-Detektor positioniert ist. Wenn der Kollektor an einem Beuger zusammen mit einer Laserdiode oder dergleichen positioniert ist, unterliegt er auf diese Weise weniger Vibrationen und anderen ungewünschten Effekten aufgrund der Stromlinienkonfiguration des Substrats. Wenn die Laserdiode mittels eines Beugers quer über einen bestimmten Bereich abtastet, folgt in Folge dessen der Kollektor dem selben Abtastmuster mit minimalen Vibrationen.
In der ersten Ausführung sind die Substratbereiche 705, 710 aus Kunststoff, wie etwa Acryl hergestellt. Natürlich können die Substrate auch aus anderen geeigneten Materialien hergestellt werden, in etwa Quarz oder Glas. In jedem Fall wird ein normaler Fachmann in der Lage sein, die Lehren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines Kollektorsubstrats zu nutzen, das eine besondere Konusgröße und ein holographisches Gittermuster hat, um für die totale Innenreflektion des Lichts zu sorgen, wenn das Licht seinen Weg zu einem oder mehreren Fotodetektoren findet. Im Einzelnen, auf der Basis des Materials, das die Substratbereiche 705, 710 bilden, und auf der Basis der Wellenlänge des von einer Laserdiode ausgegebenen Lichts, das auf ein Objekt fällt und das von dem Kollektor gesammelt wird, wird ein normaler Fachmann in der Lage sein, die Bragg'schen Bedingungen an sowohl der ebenen holographisch gegitterten Vorderseite als auch den konisch keilförmigen Bodenflächen zu bestimmen, um einen Kollektor zu konstruieren, der für eine totale Innenreflektion des Lichts sorgt, das anfänglich in das Substrat gebeugt wird, um hierdurch dieses Licht zu einem oder mehreren Fotodetektoren zu liefern.
Das Halterungselement 715 ist bevorzugt aus einem derartigen Material hergestellt, dass Licht, das auf das Halterungselement fällt, hindurchtritt. Etwaiges Licht, das anfänglich auf die Substratbereiche 705, 710 fällt, das gegen das Halterungselement 715 reflektiert wird, tritt in das Halterungselement und wird durch das Halterungselement 715 absorbiert, da das Halterungselement 715 bevorzugt indexartig an die Substratbereiche 705, 710 angepasst ist.
Während hierin eine erste Ausführung beschrieben worden ist, kann der normale Fachmann Modifikationen der beschriebenen Ausführungen erkennen, die den Lehren der Erfindung folgen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist. Während z. B. die erste Ausführung beschrieben worden ist, als ein keilförmiger Kollektor mit einer ein holographisches Gitter aufweisenden Oberseite und einer eine Konusform aufweisenden Bodenseite beschrieben worden ist, können alternative Konfigurationen avisiert werden. Zum Beispiel könnte eine erste alternative Konfiguration ein holographisches Gitter auf der Bodenseite enthalten, wobei diese Bodenseite eben und nicht konusförmig ist. Mit der ersten alternativen Konfiguration würde die Oberseite eben sein, wobei das Substrat noch immer eine Keilform hat (bevorzugt von 5°–20°). In dieser ersten alternativen Konfiguration fällt Licht auf die ebene Oberseite, wo es in das Kollektorsubstrat gebrochen wird und auf das holographische Gitter an der Bodenseite fällt. Das Licht wird dann mit einem bestimmten Winkel zur Oberseite zurückgebeugt und das Licht pflanzt sich auf diese Weise zu einem Fotodiodendetektor fort, der am einen Ende des Substrats angeordnet ist.
In einer zweiten alternativen Konfiguration ist die Oberseite eben, und die Bodenseite hat ein holographisches Gitter, wobei auch diese Bodenseite eine konische Form hat, ähnlich jener, die in Bezug auf die erste Ausführung beschrieben ist. In dieser zweiten alternativen Konfiguration ist auch das Kollektorsubstrat keilförmig. In beiden ersten und zweiten alternativen Konfigurationen ist die Struktur des Kollektors derart, dass die TIR-Bedingung immer für solches Licht erfüllt wird, das auf den Kollektor fällt, um hierdurch dieses Licht einem Fotodiodendetektor zu liefern, der an einem bestimmten Bereich des Kollektors angeordnet ist.
Die 15A–15C zeigen jeweils eine Rückansicht, eine Vorderansicht und eine Durchschnittsansicht eines keilförmigen Kollektors 1700 gemäß einer zweiten Ausführung. Diese zweite Ausführung bildet nicht Teil der vorliegenden Erfindung, wie sie beansprucht ist. Der Kollektor 1700 besitzt eine Halterungseinheit 1710, die an einer Rückseite davon angebracht ist.
In der Halterungseinheit 1710 ist ein Loch 1720 vorgesehen, wobei ein Zapfen (nicht gezeigt) an einem Basisabschnitt (nicht gezeigt) eines Barcodescanners in das Loch eingesetzt ist und hierdurch einen Anlenkpunkt für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Kollektors 1700 vorsieht. Auch ist eine Laserlichtquelle 1730 an einer Vorderseite des Kollektors 1700 angeordnet, und liefert eine direkte Beleuchtung eines abzutastenden Objekts. Die Laserlichtquelle 1730 bewegt sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, um einen Abtaststrahl über das Objekt zu liefern, wobei sich der Kollektor 1700 tandemartig bewegt, da die Laserlichtquelle 1730 an der Vorderseite des Kollektors 1700 angebracht ist. Detektoren 1740, 1750 sind auf dem Kollektor 1700 vorgesehen, wie zuvor diskutiert. Auch ist ein holographisches Gitter 1770 an der Vorderseite des Kollektors 1700 vorgesehen, wie oben diskutiert. Die Laserlichtquelle 1730 hat eine Mehrzahl von Anschlüssen 1785, die dazu verwendet werden, der Laserlichtquelle 1730 Strom zuzuführen.
Die 16A und 16B zeigen jeweils eine Vorderansicht von oben und eine Rückansicht von oben eines Kollektorsystems 1800 gemäß einer dritten Ausführung. Diese dritte Ausführung bildet ebenfalls nicht Teil der vorliegenden Erfindung, wie sie beansprucht ist. Das Kollektorsystem 1800 enthält einen Rotor 1805, der einen Kollektor 1810 mit einem holographischen Gitter 1810 an seiner Vorderfläche aufweist, und eine Laserlichtquelle 1820, die ebenfalls auf einer Vorderfläche davon angeordnet ist. Das Kollektorsystem 1800 enthält auch einen stationären Basisabschnitt 1840, mit einem festen Detektor 1850, der an einer Bodenfläche des Basisabschnitts 1840 vorgesehen ist. Der feste Detektor 1850 ist eine optionale Komponente des Kollektorsystems 1800. Detektoren (nicht gezeigt) können auch an einem Bodenabschnitt des Kollektors 1810 vorgesehen sein, so ähnlich, wie in 15B gezeigt.
Der Rotor 1805 ist an dem Basisabschnitt 1840 vermittels Beugern 1860, 1870 flexibel angebracht. Ein Zapfen 1875, der an einem Oberteil des Rotors 1805 angeordnet ist, sitzt in einem Loch, das in einem oberen Lförmigen Teil 1890 des Basisabschnitts 1840 vorgesehen ist. Eine Abtastbewegung des Kollektors 1810 und der daran angeordneten Laserlichtquelle 1820 wird durch die Beuger 1860, 1870 vorgesehen, die sich entsprechend einem ebenen elektromagnetischen Antrieb bewegen, wie es dem Fachmann bekannt ist. Eine Wicklung 1970 eines Planarmotors ist gezeigt und wird (zusammen mit an dem Basisabschnitt angeordneten Magneten) benutzt, um die elektromagnetische Energie zu erzeugen, um die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Beuger hervorzurufen, in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise. Nicht in den Figuren gezeigt sind Magnete, die mit der Wicklung 1970 arbeiten, um das elektromagnetische Feld für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Beuger zu liefern. Obwohl in den 16A und 16B nicht gezeigt, ist an einem Bodenteil des Rotors 1805 ein weiterer Zapfen vorgesehen und sitzt in einem Loch, das an einer Bodenseite des Basisabschnitts 1840 vorgesehen ist. Durch diese Konfiguration bewegen sich der Kollektor 1810 und die Laserlichtquelle 1820 synchron in einer Vorwärts- und Rückwärts(-Abtast)-Richtung vermittels der Beuger 1860, 1870, während der Basisabschnitt 1840 stationär ist, und wobei durch die Zapfen des Rotors und die Löcher des Basisabschnitts 1840, in denen die Zapfen angeordnet sind, verhindert wird, dass sich der Rotor 1805 zu weit von seinem normalen Drehweg wegbewegt. Eine solche ungewünschte Bewegung kann auf eine Stoßkraft zurückgehen, die auf einen Barcodescanner ausgeübt wird, in dem diese Elemente aufgenommen sind, wodurch die Zapfen/Lochkonfigurationen ein relativ glattgängiges Abtasten auch dann gestattet, während eine Stoßkraft ausgeübt wird. Zum Beispiel berühren, während des normalen Abtastbetriebs, die Zapfen/die Löcher, in denen sie angeordnet sind, nicht. Wenn jedoch eine Stoßkraft auf die Barcodeabtasteinheit ausgeübt wird, wird sich einer oder werden sich beide Zapfen von der Lochmitte in dem sie angeordnet sind, wegbewegen und werden einen entsprechenden Rand des Basisabschnitts berühren, der den Außenumfang des Lochs bildet, in dem der Zapfen angeordnet ist, um hierdurch die Drehung des Rotors 1805 innerhalb eines zulässigen Drehbereichs zu halten.
Jedes Loch ist im Durchmesser bevorzugt 1–2 mm größer als der Durchmesser des Zapfens, der in diesem Loch angeordnet ist, ob normale Auslenkungen des Rotors 1805 während eines Abtastbetriebs zu gestatten. Die Zapfen sind für diese normalen Auslenkungen klein genug, so dass sie die Ränder des Basisabschnitts nicht berühren, die die Außengrenze der Löcher definieren. Beispielsweise, und keineswegs einschränkend, hat jeder Zapfen einen Durchmesser von 1 mm bis 2 mm und jedes Loch ist 0,5 bis 2 mm größer als der Zapfen, der sich in dem Loch dreht. Obwohl es bevorzugt ist, dass diese Zapfen des Rotors an einer Drehmitte des Rotors in Bezug auf die Basiseinheit angeordnet sind, so dass nur eine Drehbewegung und keine Translationsbewegung des Rotors die Folge ist, wird sich in den meisten Konfigurationen der Zapfen während der Abtastbewegeung des Rotors drehen und eine Translationsbewegung durchführen. Dies beruht teilweise auf den Beugern, die ein reines Gelenk für den Rotor vorsehen. Insofern folgt der Zapfen einer Mehrzahl von Punkten, die während einer Vorwärts- und Rückwärtsabtastung eine Rotationsortskurve definieren. In der vorliegenden Erfindung ist das Loch derart bemessen, dass die Punkte, die die Drehortskurve der Zapfen definieren, vollständig in dem Loch verbleiben und während eines normalen Abtastvorgangs, während dem keine Stoßkraft auf den Barcodescanner ausgeübt wird, keinerlei Teil des Basisabschnitts kontaktieren.
In der beschriebenen Ausführung ist die Halterung des Rotors 1805 an dem Basisabschnitt 1840 derart, dass der Rotor 1805 nur unter Stoßbelastung auslenkt und erlaubt, dass die Zapfen an den oberen und unteren Abschnitten des Rotors die Löcher, die an dem Basisabschnitt 1840 vorgesehen sind, kontaktieren. Der Spalt in der Zapfen-/Lochkombination (Schwenklager) ist bevorzugt zur leichteren Herstellung groß genug, jedoch klein genug, so dass während Stoßbedingungen eine Rotortranslation so begrenzt ist, dass auch während solcher Stoßzustände ein nutzbarer Abtastbetrieb erhalten bleibt.
In den 16A und 16B bilden die Beuger 1860, 1870 eine strukturelle Stütze für den Rotor 1805. In einer alternativen Konfiguration sind die Beuger 1860, 1870 auch so konfiguriert, dass sie über eine in einem der Rotoren angeordnete Stromleitung dem Rotor 1805 Strom zuführen und/oder von dem Rotor 1805 ein Rückkopplungssignal liefern (z. B. ist-Position des Rotors) vermittels eines Rückkopplungssignals, das im anderen der Beuger angeordnet ist. Zum Beispiel kann ein Signal, das innerhalb eines Beugers angeordnet ist, Fotodetektorstrom zu dem Rotor 1805 liefern.
Die 17A und 17B zeigen jeweils eine obere Perspektivansicht und eine hintere Perspektivansicht eines Kollektorsystems 1900 gemäß einer vierten Ausführung. Wiederum bildet diese nicht Teil der vorliegenden Erfindung, wie sie beansprucht ist. Beuger 1910, 1920, 1930 und 1940 sind in einem "X-förmigen" Muster angeordnet und sorgen für die Vorwärts- und Rückwärtsabtastbewegung eines Rotors 1950. Der Rotor 1950 enthält einen Kollektor 1960, auf dessen Vorderseite ein holographisches Gitter angeordnet ist, sowie eine Laserlichtquelle 1970, die ebenfalls auf der Vorderseite angeordnet ist. Der Rotor 1950 enthält einen oberen Zapfen 1955 und einen unteren Zapfen 1960, die jeweils in einen oberen L-förmigen Abschnitt 2010 bzw. einem unteren L-förmigen Abschnitt 2020 eingesetzt sind, wie am besten in 18 gezeigt. Die Größe der Zapfen und der Löcher entsprechen den, jeweils in Bezug auf die 16A und 16B beschrieben wurden. Die Beuger 1910–1940 bewegen sich für mittels eines planaren elektromagnetischen Antrieb, oder durch andere Verfahren, wie etwa die Verwendung von Zwei-Elementenkristall für die Beugung und Zuführen eines elektrischen Signals hierzu in einer Weise, wie sie dem Fachmann bekannt ist. Wie die anderen Ausführungen können die Beuger 1910–1940 so konfiguriert sein, dass sie dem Rotor elektrische- und Energiesignale zuführen und die Signale von dem Rotor 1950 überwachen.
18 zeigt eine Explosionsansicht einer S-förmigen Beugerkonfiguration, wobei der Rotor 1950 und der Basisabschnitt 1840 voneinander getrennt sind. 18 zeigt jedes der zwei Löcher 1885, 1888 an den jeweiligen oberen und unteren L-förmigen Abschnitten 2010, 2020 des Basisabschnitts 1840. 18 zeigt auch Zapfen 1955, 1960, die jeweils an oberen und unteren Abschnitten des Rotors 1950 vorgesehen sind. Obwohl L-förmige Verlängerungen mit Löchern zur Aufnahme der Zapfen gezeigt und beschrieben sind, kann der Fachmann auch andere Typen von Verlängerungen für einen Basisabschnitt avisieren, mit der einzigen Voraussetzung, dass die Zapfen des Rotorabschnitts in Löchern sitzen, die an entgegengesetzt positionierten Abschnitten des Basisabschnitts vorgesehen sind.
Während die zweiten, dritten und vierten Ausführungen in Bezug auf einen keilförmigen Kollektor beschrieben worden sind, wie in dieser Anmeldung früher diskutiert, können auch andere Typen von Kollektoren, wie etwa herkömmliche Kollektoren mit der Zapfen-/Loch-Gelenkanordnung der dritten und vierten Ausführungen benutzt werden.

Claims

Kollektor (700) für einen optischen Scanner, umfassend: ein Substrat, das eine erste Seite (750) und eine zweite Seite (730, 740) aufweist, wobei die erste Seite (750) derart angeordnet ist, dass Rücklauflicht anfänglich durch den Kollektor (700) an der ersten Seite (750) empfangen wird; und ein holographisches Gitter (760), das auf dem Substrat angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet dass: das Substrat keilförmig ist; das holographische Gitter (760) an der ersten Seite (750) des Substrats angeordnet ist; die zweite Seite (730, 740) eine konische Oberfläche ist; Licht (P), das auf die erste Seite (750) des Substrats fällt, innerhalb des Substrats zu der zweiten Seite (730, 740) hin gebeugt wird, und das Licht im Inneren des Substrats zu einem bestimmten Ort des Substrats, wo das Licht gesammelt wird, total reflektiert wird.
Kollektor nach Anspruch 1, der ferner einen Detektor (1410, 1420) aufweist, der mit einem Ende des Substrats gekoppelt ist, wobei der Detektor (1410, 1420) konfiguriert ist, um das Licht zu erfassen, das im Inneren des Substrats total reflektiert worden ist.
Kollektor nach Anspruch 1, worin das Subsrat aus transparentem Kunststoffmaterial gebildet ist.
Kollektor nach Anspruch 1, worin das holographische Gitter (760) des Substrats ausgebildet ist, um einen Beugungswinkel des Rücklauflichts zu bewirken, wenn es anfänglich in das Substrat eintritt.
Kollektor nach Anspruch 1, worin das Substrat einen Keilwinkel von zwischen 5 Grad und 20 Grad für die zweite Seite (730, 740) aufweist.
Kollektor nach Anspruch 1, worin das holographische Gitter (760) auf die erste Seite (750) des Substrats geprägt oder geätzt oder laminiert ist.
Kollektor nach Anspruch 1, worin die erste Seite (750) eine im Wesentlichen ebene Oberfläche mit dem darauf vorgesehenen holographischen Gitter (760) ist.
Kollektor nach Anspruch 6, worin das holographische Gitter (760) eine Mehrzahl zylindrischer Interferenzstreifenmuster enthält.
Kollektor (700) für einen optischen Scanner, umfassend: ein Substrat, das eine erste Seite (750) und eine zweite Seite (730, 740) aufweist, wobei die erste Seite derart angeordnet ist, dass Rücklauflicht anfänglich durch den Kollektor an der ersten Seite (750) empfangen wird; und ein holographisches Gitter (760), das auf dem Substrat angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet dass: das Substrat keilförmig ist; das Gitter (760) an der zweiten Seite (730, 740) des keilförmigen Substrats angeordnet ist; und Licht (P), das auf die erste Seite (750) des Substrats fällt, in das Substrat gebrochen wird und auf die zweite Seite (730, 740) fallen gelassen wird, wo das Licht mit einem bestimmten Winkel zurück zur ersten Seite (750) gebeugt wird.
Kollektor nach Anspruch 9, worin das Licht im Inneren des Substrats zu einem bestimmten Ort des Substrats, wo das Licht gesammelt wird, total reflektiert wird.
Kollektor nach Anspruch 9, worin die erste Seite (750) eine ebene Oberfläche ist und die zweite Seite (730, 740) eine ebene Oberfläche oder eine konische Oberfläche ist.
Kollektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die erste Seite angeordnet ist, um reflektiertes, im wesentlichen paralleles Licht von einem abgetasteten Objekt zu empfangen; worin das im Wesentlichen parallele Licht, das auf die erste Seite (750) des Substrats fällt, in das Substrat durch das holographische Gitter (760) und zu der zweiten Seite (730, 740) hin gebeugt wird, und worin das im Wesentlichen parallele Licht von der zweiten Seite (730, 740) des Substrats mit einem bestimmten Winkel teilweise aufgrund der konischen Keilform reflektiert wird, um das im Wesentlichen parallele Licht innerhalb des Substrats zu halten, wenn das im Wesentlichen parallele Licht in dem Substrat weitere Reflektionen durchführt.
Kollektor nach Anspruch 12, worin das an der ersten Seite (750) vorgesehene holographische Gitter (760) eine solche Laufrichtung des im Wesentlichen parallelen Lichts in dem Substrat verursacht, dass es mit einem bestimmten Winkel in Bezug auf die Laufrichtung des im Wesentlichen parallelen Lichts außerhalb des Substrats gebeugt wird.
Verfahren des Sammelns von Rücklauflicht, das auf Licht beruht, das in Richtung eines Objekts geworfen wird und das von dem Objekt als Rücklauflicht reflektiert worden ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: a) anfängliches Empfangen des Rücklauflichts durch eine holographisch gegitterte Vorderfläche (750) eines keilförmigen Kollektors (700), wobei das Rücklauflicht in den Kollektor (700) hinein mit einem Winkel innerhalb eines festen Bereichs von Beugungswinkeln gebeugt wird; b) danach Empfangen des gebeugten Rücklauflichts durch eine konisch geformte Rückfläche (730, 740) des Kollektors (700), wobei das gebeugte Rücklauflicht zu der Vorderfläche (750) hin zurückreflektiert wird, worin ein Konuswinkel der Rückfläche derart gesetzt ist, dass das Rücklauflicht zwischen den Vorder- und Rückflächen hin und zurück und eventuell zu einem Lichterfassungsbereich des Kollektors (700) hin reflektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, worin der Konuswinkel der Rückfläche in einem Bereich von 5 Grad bis 20 Grad liegt.
Verfahren des Sammelns von Rücklauflicht, das auf Licht beruht, das in Richtung eines Objekts geworfen wird, und das von dem Objekt als das Rücklauflicht reflektiert worden ist, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: a) anfängliches Empfangen des Rücklauflichts durch eine vordere ebene Oberfläche eines keilförmigen Kollektors (700), wobei das Rücklauflicht in den Kollektor gebrochen wird; b) danach Empfangen des Rücklauflichts durch eine Rückfläche (730, 740) des Kollektors (700), der ein holographisches Gitter (760) enthält, wobei das Rücklauflicht mit einem bestimmten Winkel zu der Vorderfläche (750) hin zurückgebeugt wird, worin der bestimmte Winkel so gesetzt ist, dass das Rücklauflicht in dem Kollektor gehalten wird, wenn sich das Rücklauflicht zwischen den Vorder- (750) und Rückflächen (730, 740) des Kollektors (700) fortpflanzt.
Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, das ferner den Schritt umfasst: c) Sammeln des fortgepflanzten Rücklauflichts durch einen Detektor (1410, 1420), der an einem bestimmten Ort in Bezug auf den Kollektor (700) angeordnet ist.