DE68925862T2

DE68925862T2 - Abtastmodule für Streifencode-Leser und gleichartiges

Info

Publication number: DE68925862T2
Application number: DE68925862T
Authority: DE
Inventors: John A Boles; Jay M Eastman
Original assignee: PSC Inc USA
Current assignee: PSC Inc USA
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2009-11-08
Also published as: US5015831A; ATE135125T1; DE68925862D1; EP0368254A3; ES2087857T3; JPH0685025B2; EP0368254B1; JPH02259616A; EP0368254A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Abtastgeräte und insbesondere auf einen Miniatur-Abtastmodul, der die Einrichtungen zur Ablenkung eines Lichtstrahls und zum Empfang von reflektiertem Licht von einem Symbol bildet, wie z.B. einem Balken- oder Strichcode oder einem anderen Ziel.
Die Erfindung ist insbesondere zur Verwendung in und zur Lieferung von optischen Abtastfähigkeiten in Endgeräten, Tastaturen und Dateneingabegeräten geeignet, die bisher getrennte Balken- oder Strichcode-Leser erforderten. Aufgrund der sehr geringen Größe des Moduls kann er in einen bereits zur Verfügung stehenden Raum eingefügt oder hinzugefügt werden, ohne daß die Größe des den Modul verwendeten Gerätes wesentlich vergrößert wird. Die Erfindung ist auch immer dann anwendbar, wenn es erwünscht ist, die Größe von optischen Eingabegeräten und insbesondere von Balken- oder Strichcode-Lesern dadurch zu verringern, daß deren optische und Ablenkbauteile durch einen einstückigen austauschbaren Abtastmodul ersetzt werden.
Die Erfindung vermeidet die Notwendigkeit von oszillierenden Spiegeln, rotierenden Polygonen oder anderen derartigen optischen Abtast- und Ablenkeinrichtungen, die bei bisherigen Abtastgeräten verwendet werden. Hierdurch wird die Anzahl der erforderlichen optischen Bauteile verringert, wodurch sich entsprechend eine Verringerung der Kompliziertheit und Kosten der Herstellung des Abtastgerätes ergibt. Weil das Abtastgerät keine mechanisch bewegten Teile aufweist, weist es von Natur aus eine große Lebensdauer auf.
Es wurden verschiedene Abtastgeräte vorgeschlagen, die über ein Ziel, wie z.B. eine Zeile von gedruckten Zeichen hinwegbewegbar sind. Derartige Abtasteinrichtungen können Festkörper-Bildmeßfühler oder Kameras enthalten und die Umgebungsbeleuchtung ausnutzen, wobei die Abtastbewegung durch eine Bewegung der Abtasteinrichtung auf einer Bahn entlang der Linie der gedruckten Zeichen ausgeführt wird. Siehe Lindberg, US 4 667 255 vom 19. Mai 1987. Abtasteinrichtungen haben Spiegel verwendet, die auf Biegehalterungen befestigt und durch elektromagnetische Motoren in Schwingung versetzt wurden. Eine derartige Spiegelbefestigung ist in Gadhok, US 4 732 440 vom 22. März 1988 gezeigt.
Es wurden Balken- oder Strichcode-Abtastgeräte vorgeschlagen, bei denen die optischen Abtast- und Ablenkbauteile auf einem Montagegebilde befestigt sind, das so in Schwingungen versetzt wird, daß ein Lichtstrahl über einen Balken- oder Strichcode abgelenkt wird. Siehe Williams, US 4 578 571 vom 25. März 1986. Im einzelnen beschreibt diese Druckschrift eine in einem pistolenförmigen Gehäuse eines Balken- oder Strichcode-Lesers angeordnete optische Baugruppe, die auf einem sich in Längsrichtung erstreckenden Montagegebilde gehaltert ist, das in dem oberen horizontalen Hauptteil des pistolenförmigen Gehäuses angeordnet ist, wobei die optische Baugruppe folgende Teile umfaßt: eine auf einem von der Unterseite des Montagegebildes vorspringenden Verlängerungsarm angeordnete Lichtssendequelle, die nicht durch einen Laser gebildet ist; eine am vorderen Ende des Montagegebildes angeordnete Kondensatorlinse zur Konzentration des Lichts von der Lichtsendequelle; eine Empfangs-Teleskopbaugruppe mit einem Photodetektor zum Empfang und zum Konzentrieren von Licht, das von dem Ziel auf den Photodetektor reflektiert wird; und eine Vorverstärker- und Filtereinheit zur Verarbeitung des Ausgangssignals des Photodetektors. Um die erforderliche Strahlablenkung des von der Lichtsendequelle erzeugten Strahls zu erzielen, ist die optische Baugruppe insgesamt schwenkbar in dem Gehäuse mit Hilfe von elektromechanischen Antriebseinrichtungen befestigt, die sowohl die Funktion der Befestigung der optischen Baugruppe in dem Gehäuse als auch die Funktion des elektromechanischen Antriebs der optischen Baugruppe (und des diese halternden Montagegebildes) für die Ablenkbewegung in dem Gehäuse aufweist. Eine Ansteuerelektronik zur Speisung und Steuerung der Lichtsendequelle, des Photodetektors, der Vorverstärker- und Filtereinheit und zur Speisung und Steuerung der elektromechanischen Antriebseinrichtungen befinden sich außerhalb der optischen Baugruppe und sind von dieser getrennt, und sie befinden sich getrennt in dem Griffteil des pistolenförmigen Gehäuses. Die nicht näher erläuterten mehrfachen elektrischen Verbindungen, die zwischen dieser Ansteuerelektronik und den verschiedenen Elementen in der optischen Baugruppe und in der Antriebseinrichtung erforderlich sind, werden offensichtlich mit Hilfe üblicher getrennter freier Verdrahtungen hergestellt, die aufgrund der Schwingungsbewegung der optischen Baugruppe und der darauf befindlichen Bestandteile einer Abnutzung ausgesetzt sind. Die Antriebseinrichtung sowohl zur Befestigung der optischen Baugruppe innerhalb des Gehäuses als auch für den Antrieb der optischen Baugruppe mit der erforderlichen Schwingungsbewegung weist die Form einer bimorphen Blattfedereinrichtung auf, die auf einer Seite mit der optischen Baugruppe verbunden und auf der anderen Seite an einer Gehäusehalterung verankert ist.
Daher wurde bisher kein universeller Abtastmodul geschaffen, der eine Miniaturgröße aufweist und in der Lage ist, die Lichtstrahlablenk- und Sammelfunktionen zu erfüllen, wobei gleichzeitig die Probleme der Zuführung der Betriebsleistung an die Lichtquelle und der Signale von dem Photodetektor gelöst sind und wobei die optischen Einrichtungen mit enthalten sind, die für die Strahlformung und für das Sammeln des Lichtes erforderlich sind.
Es ist daher das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen Miniatur-Abtastmodul zu schaffen, bei dem alle Funktionen, die für das Ablenken und das Sammeln von Licht von dem abgetasteten Ziel erforderlich sind, vereinigt sind, und zwar unter Einschluß der Handhabung der elektrischen Signale und der Befestigung der elektronischen und optischen Elemente, die für die Abtast- und Ablenkfunktionen erforderlich sind. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Abtastgerät zu schaffen, bei dem die sich bewegenden Spiegel entfallen, die bei den bisher bekannten Abtastgeräten die Ablenkfunktion ergaben, so daß sich geringere Kosten aufgrund der Verringerung der Anzahl der optischen Bauteile und eine höhere Lebensdauer aufgrund des Fortfalls von sich mechanisch bewegenden Teilen, wie z.B. Ablenkmotoren und dergleichen ergeben.
Dieses Ziel wird mit Hilfe eines Miniatur-Abtastmoduls erreicht, wie es in den unabhängigen Ansprüchen angegeben ist. Das beanspruchte Montagegebilde kann ein Volumen von weniger als etwa einem Kubikzoll (16,4 cm³) umschließen (ein Zoll = 2,54 cm). Biegungselemente haben eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer. Entsprechend kann der Modul eine kontinuierliche Ablenkung und Abtastung ausführen, ohne daß eine Abnutzung oder eine Beeinträchtigung von sich bewegenden Teilen befürchtet werden muß.
Die vorstehenden und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie bevorzugte Ausführungsformen hiervon werden beim Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen weiter ersichtlich, in denen:
Fig. 1 eine geschnittene Draufsicht auf einen Abtastmodul gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Moduls ist, wobei der Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 vrläuft,
Fig. 3 eine Schnittansicht des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Abtastmoduls entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 ist,
Fig. 4 eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht ist, die das bei dem Abtastmodul nach den Fig. 1 bis 3 verwendete Biegegelenk zeigt,
Fig. 5 eine bruchstückhafte Ansicht ist, die die gekreuzten Biegeelemente des in Fig. 4 gezeigten Gelenkes zeigt, wobei der Schnitt allgemein entlang der Linie 5-5 verläuft, jedoch die rohrförmigen Elemente des Biegegelenkes fortgelassen sind,
Fig. 6 eine geschnittene Draufsicht auf einen Abtastmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 7 eine Ansicht von rechts des Abtastmoduls nach Fig. 6 ist,
Fig. 8 und 9 den Fig. 6 und 7 ähnliche Ansichten eines Abtastmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind,
Fig. 10 eine Draufsicht ist, die einen Abtastmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 11 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht ist, die eine Optik zur Vergrößerung des Abtastwinkels aufweist.
In den Fig. 1 bis 5 ist ein Abtastmodul 10 gezeigt, der eine Schaltungsplatte 12 mit einer darauf befindlichen gedruckten Schaltung aufweist, um Strom zu einer positiven Spannungsleitung 14 und einer Erdleitung 16 einer Festkörper-Halbleiterlaserdiode 18 zu leiten. Die Laserdiode 18 ist eine allgemein zylindrische Struktur mit einer Grundplatte 20 und einem Zylinder 22, der die Laserdiode enthält, die Licht emittiert, wenn sie durch das Vorhandensein eines durch den Körper aus Halbleitermaterial dieser Diode fließenden Stromes angesteuert wird. Das Licht tritt an der Vorderseite der Laserdiode 18 aus. Eine Hülse 24, die an dem rohrförmigen Abschnitt am vorderen Ende der Laserdiode 18 befestigt und gegen die Stufe 26 festgelegt ist, die von der Platte 20 gebildet ist, haltert eine Linse 28 in der Bahn eines Lichtstrahls 30, der von der Laserdioden-Lichtquelle 18 erzeugt wird.
Weiterhin befindet sich auf der Schaltungsplatte 12 benachbart zu der Laserdioden-Lichtquelle 18 ein Photodetektor 32. Signal- und Erdleitungen 34 und 36 von dem Photodetektor verlaufen zu der gedruckten Verdrahtung auf der Schaltungsplatte 12. Licht wird an dem Photodetektor 32 über eine Sammellinse 38 gesammelt, die vorzugsweise eine Fresnel-Linse mit einer Öffnung 40 ist, durch die der Strahl 38 in Richtung auf das Ziel (den Strichcode oder andere Symbole) verläuft. Das aufgefangene Licht ist durch die Linien 42 und 44 dargestellt. Die Fresnel-Linse fokussiert das Licht in ihrer Apertur auf den Detektor 32, wie dies durch die Linien 46 und 48 angezeigt ist. Dies heißt mit anderen Worten, daß die Fresnel-Linse das Licht von dem Ziel sammelt, und zwar effektiv aufgrund der Fokussierungswirkung dieser Linse, wie dies durch die Neigung der Linien 42, 44, 46 und 48 gezeigt ist. Das Loch 40 in der Linse kann selbstverständlich mit einem klaren ebenen, aus Glas, Kunststoff oder anderem transparenten Material bestehenden Einsatz gefüllt sein.
Die Baugruppe aus der Schaltungsplatte 12, der Laserquelle 18 und dem Photodetektor 32 wird in der durch die mit einem Doppelpfeil versehene Linie 49 angezeigten Abtastrichtung in Schwingungen versetzt; die Abtastrichtung verläuft in die Papierebene hinein und aus dieser heraus, wie dies bei 49 in Fig. 2 gezeigt ist.
Eine weitere Schaltungsplatte 50 des Abtastmoduls ist vorzugsweise in dem Gerät befestigt, in dem der Abtastmodul eingebaut ist, während der Rest des Moduls schwingt. Diese Schaltungsplatte erstreckt sich entlang der Bahn des Strahls 30, im wesentlichen über die gesamte Länge des Abtastmoduls. Die Länge des Moduls 10 ist durch zwei parallele Schaltungsplatten 52 und 54 umgrenzt. Die Schaltungsplatten 52, 12 und 54 können durch eine einzige (sogenannte Umwickel-) Schaltungsplatte mit drei unterschiedlichen Abschnitten gebildet sein, die die Schaltungsplatten 52, 12 und 54 bilden. Entsprechend sollte die Bezugnahme auf getrennte Schaltungsplatten außerdem so aufgefaßt werden, daß sie getrennte Abschnitte der gleichen Leiterplatte vom Umschlingungstyp oder dergleichen bezeichnet. Die Leiterplatten 12, 52 und 54 und die feste Leiterplatte 50 bilden eine Umschließung für den Abtastmodul 10. Diese Umschließung kann an ihren Seiten zwischen den Leiterplatten 52 und 54 offen sein. Es wird jedoch bevorzugt, Platten 56 und 58 zum Schließen des Raumes zwischen den Leiterplatten 52 und 50 vorzusehen. Diese Platten können Schaltungsplatten sein, wenn zusätzliche Schaltungen in dem Abtastmodul erforderlich sind.
Schaltungen, wie z.B. Laser-Regler, Detektor-Vorverstärker und nachfolgende Signalverarbeitungs-Elektronikeinrichtungen in Form von elektronischen Bauteilen sind auf den Leiterplatten 52 und 54 befestigt, wie dies durch die Blöcke 60, 62, 64, 66 und 68 angedeutet ist. Die Seitenplatten 56 und 58 befestigen die Fresnel-Linse 38 am vorderen Ende des Moduls 10, das dem Ende gegenüberliegt, das durch die Schaltungsplatte 12 begrenzt ist, auf der die Laserdioden-Lichtquelle 18 und der Detektor 32 befestigt sind.
Bei dieser Ausführungsform bilden die Schaltungselemente 60, 62 und 64 den Laser-Regler (eine Leistungsversorgung, die den Strom an die Laserdiode 18 steuert) und den Vorverstärker, der die von dem Detektor 32 erfaßten Signale vorverstärkt. Die Bauteile 66 und 68 auf der festen Schaltungsplatte 50 sind vorzugsweise eine lineare integrierte Schaltung 66 und eine digitale integrierte Schaltung 68. Diese integrierten Schaltungen verstärken das Sensorsignal weiter und können weitere digitale Signalverarbeitungsfunktionen ausführen. Ein Digitalsignal wird entsprechend den Symbolen (der Anordnung der Codebalken) des Ziels erzeugt. Dieses Signal kann weiterhin in der Schaltung 68 dekodiert werden, um ein Digitalsignal zu liefern, das die durch das Strichcodesignal dargestellten Zeichen anzeigt.
Die einzigen externen Leitungen des Systems sind eine Erdleitung, eine Signalleitung, die das dem erfaßten Symbol entsprechende Signal führt, und eine Leistungsleitung (beispielsweise 5 Volt Gleichspannung) zur Leistungsversorgung der Laserdiode 18 über die Regelschaltungs-Schaltkreise 62, 64. Diese Leitungen sind mit den Schaltungen auf der Schaltungsplatte verbunden und sie sind über ein Biegungselement 70 (ein Biegegelenk), das den schwingenden Teil des Abtastmoduls 10 mit dem festen Abschnitt, nämlich dessen Schaltungsplatte 50 verbindet, angeschlossen. Das Biegegelenk 70 und dessen Halterungsstruktur, die die Schaltungsplatte 54 einschließt, ergeben die Biegeeinrichtungen, die die biegsame Halterung für die Schwingungsbewegung des Moduls 10 ergeben. Das Biegegelenk 70 führt weiterhin die drei Leitungen, nämlich Leistung (+ 5 Volt), Signal und Erde, ohne daß lose Drähte erforderlich sind, die nicht zuverlässig sind, weil die konstante Biegung nach einer gewissen Zeit einen Ermüdungsbruch derartiger Drähte hervorruft.
Das Biegegelenk 70 wird in manchen Fällen als Bendix-Biegeelement bezeichnet, weil Biegeelemente dieser Art von der Fa. Bendix company, Utica, New York nach deren Katalog oder Veröffentlichung Nr. 000-6-831A erhältlich sind. Das Bendix- Biegeelement wird gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert, um elektrisch leitende Elemente zu bilden, die die wesentlichen Verbindungen zwischen den festen und schwingenden Abschnitten des Moduls darstellen.
Das Biegeelement 70 ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Es besteht aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Zylindern 72, 74, die koaxiale, ineinander geschobene Abschnitte bilden, um gekreuzte Biegeelemente 76 und 78 einzuspannen. Das Biegeelement 78 besteht im wesentlichen aus zwei 'I'-Trägern, die entlang ihrer Ober- und Unterseite überbrückt sind. Gemäß der Erfindung besteht dieses Biegeelement aus zwei Teilen 78a und 78b, die aufgrund von isolierenden Abstandsstücken 80 und 82 gemäß Fig. 5 voneinander isoliert sind. Die 'I'-Träger-Abschnitte 78a und 78b sind damm so ausgebildet, daß sie die Leistungs- (+ 5 Volt) bzw. Signalleitungen bilden. Es ist verständlich, daß das quer angeordnete Biegeelement 76 ebenfalls allgemein eine 'I'-Form mit Armen 84 und 86 aufweist, die sich zu der gedruckten Verdrahtung auf den Leiterplatten 50 und 54 erstrecken.
In gleicher Weise erstrecken sich die Enden der Abschnitte 78a und 78b zu den Leiterplatten 50 und 52, so daß Verbindungen mit der gedruckten Verdrahtung auf diesen Leiterplatten hergestellt werden.
Um den durch Biegeelemente befestigten Abschnitt des Moduls 10 in Schwingungen zu versetzen, ist eine elektromagnetische Antriebsstruktur vorgesehen. Eine beispielhafte Struktur ist in den Fig. 1 und 3 gezeigt. Permanentmagnete 90 und 92, die entgegengesetzt polarisiert sind, sind entlang einer Linie senkrecht zur Schwenkachse angeordnet, die durch das Biegegelenk 70 gebildet ist. Diese Achse ist bei 71 in den Zeichnungen gezeigt. Vier Spulen 94a, b, c und d bilden Magnetspulen mit Achsen senkrecht zu der vorstehend genannten Linie zwischen den Magneten. Diese Spulen befinden sich benachbart zu den Achsen der Magnete, wobei sich diese Achsen durch deren Mittelpunkte hindurch und aus der Zeichnungsebene gemäß Fig. 3 heraus erstrecken. Die Spulen 94 können in oder auf der Schaltungsplatte 50 befestigt sein. Die Spulen werden abwechselnd in entgegengesetzten Paaren angesteuert, um den Abtastmodul im Gegentakt anzutreiben und die Schwingung in der Abtastrichtung 49 hervorzurufen.
Der gesamte Abtastmodul weist eine sehr geringe Größe und ein Volumen von weniger als 1 Kubikzoll (16,4 cm³) auf. Beispielsweise kann die Breite des Moduls ungefähr ein Zoll (2,54 cm) betragen. Die Höhe des Moduls kann ungefähr 3/4-Zoll (1,9 cm) betragen, während die Länge des Moduls angenähert ein 1-1/8-Zoll (2,86 cm) betragen kann. Der Modul kann daher sehr einfach in anderen Geräten untergebracht werden und ergibt ein Allzweck- oder Abtastmodul.
In den Fig. 6 und 7 ist ein weiterer Abtastmodul 10 mit einer gedruckten Schaltungsplatte 102 gezeigt, auf der eine Laserdiode 104 befestigt ist. Die Laserdiode 104 ist ähnlich der Diodenlichtquelle 18 und weist eine Hülse 106 auf, die eine Linse 108 haltert, die das Ausgangslicht der Diode 104 in einen Strahl 110 formt. Der Modul schließt eine weitere Schaltungsplatte 112 ein, auf der zwei Photodetektoren 114a und 114b an diametral gegenüberliegenden Enden einer Öffnung 116 in der Schaltungsplatte 112 befestigt sind, durch die hindurch der Laserstrahl 110 verläuft.
Die Detektoren sprechen auf von dem durch den Strahl 110 beleuchteten Feld zurückkehrendes Licht an und setzen dieses Licht in elektrische Signale um, die durch (nicht gezeigte) Schaltungen auf der Schaltungsplatte 112 weiterverarbeitet werden können. Die Leiterplatte 112 ist in wünschenswerter Weise in dem Gehäuse des Gerätes befestigt, in das der Abtastmodul 100 eingebaut ist. Auf diese Weise sind lediglich zwei Leitungen für Leistung und Erde erforderlich, die mit der Laserdiode 104 verbunden werden müssen. Es sind zwei Sätze von Biegehalterungen 118 und 120 und 122 und 124 vorgesehen. Diese Halterungen sind Z-förmige Elemente (beispielsweise Bänder aus Federstahl oder Bronze), die einander entlang einer gemeinsamen Linie überkreuzen (ihre Überkreuzung ist bei 126 gezeigt), die die Schwenkachse des Moduls bildet, um das der Strahl 110 schwingt.
Jedes der Bänder der Biegeelemente 118, 120, 121, 122 und 124 besteht aus leitendem Material, so daß es in der Lage ist, elektrische Ströme und Signale zwischen den Schaltungsplatten 102 und 112 zu übertragen. Daher werden vier Strompfade gebildet, obwohl lediglich zwei zur Übertragung von Leistung und Erde an die Schaltungsplatte 102 benötigt werden, auf der die Laserdiode 104 befestigt ist. Die beiden anderen Biegeelemente können dazu verwendet werden, ein Steuersignal zur Aktivierung des Laserreglers oder Überwachungssignale von der Laser-Regelschaltung oder andere ähnliche Signale zu übertragen.
Die Enden der Federbänder 118, 120, 122 und 124 erstrecken sich in die Schaltungsplatten 102 und 104 und sind mit der darauf befindlichen gedruckten Schaltung verbunden.
Den Strahl in Schwingung versetzende Einrichtungen sind durch Magnetspulenwicklungen 128 und 130 gebildet. Permantmagnet- Zylinder 132 und 134 treten in Öffnungen in den Wicklungen ein, wenn diese Wicklungen angesteuert werden, um eine Gegentaktansteuerung der Leiterplatte um die Schwenkachse 126 hervorzurufen, so daß die Leiterplatte 102 und der Strahl 110 in Schwingungen versetzt werden.
Die Gesamtgröße des Abtastmoduls 100 ist kleiner als ein Kubikzoll (16,4 cm³), beispielsweise 0,8 Zoll (2 cm) mal 1,1 Zoll (2,8 cm) mal 1,1 Zoll (2,8 cm). Eine der 1,1-Zoll-Abmessungen erstreckt sich zwischen der Unterseite der Schaltungsplatte 102 und der Oberseite der Detektoren 114a und 114b, und bildet somit die Länge des Moduls.
In den Fig. 8 und 9 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die ähnlich der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform ist. Es wird ein einziger Photodetektor 115 verwendet, der benachbart zur Laserdiode 114 angeordnet ist. Eine Fresnel- Linse 140 mit einer Öffnung bei 142 (die mit klarem Glas, Kunststoff oder anderem transparenten Material gefüllt sein kann) für den Strahl 110 wird zum Sammeln des reflektierten Lichtstrahls 111 auf dem Photodetektor 115 verwendet.
In Fig. 10 ist ein Abtastmodul 150 gezeigt, das die gleiche Art von Biegungselement 152 wie in den Fig. 6 und 7 verwendet, wobei vier Bänder 154 bis 160 verwendet werden, die die Schwenkachse 162 bilden. Der Diodenlaser 163 ist auf einer sich bewegenden gedruckten Schaltungsplatte 164 befestigt, die über die Biegeelemente mit einer L-förmigen festen Schaltungsplatte 166 verbunden ist. Die feste Schaltungsplatte 166 bildet eine Grundplatte 167 und eine Vorderwand 169 des Moduls. Ein ein geringes Gewicht aufweisender (aus geeignetem Kunststoff bestehender) Block 168 ist auf der sich bewegenden gedruckten Schaltungsplatte 164 entgegengesetzt zur Vorderwand 169 befestigt, wobei diese Schaltungsplatte 164 die Rückwand bildet. Ein gekrümmter Sammelspiegel 170 ist in die Vorderfläche des Blocks 168 unter ungefähr 45 Grad zur Schwenkachse 162 eingeformt.
Der ausgesandte Lichtausgang (der Laserstrahl) tritt aus einer Bohrung 172 im Mittelpunkt des Sammelspiegels 170 aus. Eine Laserstrahl-Formungslinse 176 ist in der Bohrung 172 befestigt. Die Laserstrahl-Formungslinse kann alternativ in den Mittelpunkt des Sammelspiegels 170 eingeformt sein. Die Drehachse 162 verläuft durch den Mittelpunkt des Empfänger-Sammelspiegels 170 und den Mittelpunkt eines Photodetektors 180.
Das gesammelte Licht wird daher auf den Detektor 180 unabhängig davon zentriert, wie der Strahl während des Abtastvorganges gerichtet ist. Der Spiegel 170 ist vorzugsweise so geekrümmt, daß sein Brennpunkt auf dem Detektor 180 liegt. Ein Flachspiegel kann verwendet werden. Dann würde eine zusätzlich Sammellinse an der Vorderseite 151 des Moduls 150 angeordnet.
Ein Treiber, wie z.B. die elektromagnetisch Antriebsbaugruppe nach den Fig. 6 und 7 (beispielsweise die Wicklungen 128, 130 und die Magnetzylinder 132, 134) kann dazu verwendet werden, die bewegliche Schaltungsplatte und die darauf befindliche Baugruppe in Schwingungen zu versetzen, um den Lichtstrahl über die Symbole (Strichcode) hinweg abzulenken. Das gestreute Licht wird von dem Spiegel 170 gesammelt und von dem Detektor 180 erfaßt. Die Verbindungen mit der Laserdiode 163 können über die Biegebänder 158 und 160 hergestellt werden, wie dies weiter oben erläutert wurde.
In Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung ähnlich der nach den Fig. 6 und 7 gezeigt. Die Leiterplatte und die Diode sind in geneigtem Zustand an einem Ende der Abtastung gezeigt. Um den Abtastwinkel zu vergrößern und, wenn dies erwünscht ist, die Abtastung zu linearisieren, wird eine Optik verwendet. Diese Optik ist als eine negative Linse oder Zerstreungslinse 182 gezeigt. Der Strahl 110 wird auf die bei 110a gezeigte Position nach außen gebeugt. Der Ablenkwinkel wird daher durch die Linse 82 vergrößert, um eine Divergenz zu kompensieren, die anderenfalls durch die Linse 182 eingeführt würde, wobei die Brechkraft der Linse 108 vergrößert werden kann oder ihre Position in der Büchse 106 kann geändert werden, um den Strahl neu zu fokussieren.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß miniaturisierte Abtastmoduln geschaffen wurden, die allgemein in universeller Weise anpaßbar sind, um Abtastfähigkeiten (beispielsweise Strichcode-Lesefähigkeiten) bei verschiedenen Arten von Geräten zu erzielen, insbesondere in tragbaren Endgeräten, Tastaturen oder anderen Dateneingabegeräten, die optische Informationseingänge von Symbolen erfordern, die von einem Lichtstrahl abgetastet werden. Obwohl mehrere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ergeben sich Abänderungen und Modifikationen dieser Ausführungsformen innerhalb des Grundgedankens innerhalb der Erfindung zweifellos für den Fachmann ohne weiteres. Beispielsweise können die Biegeelemente 118 und/oder 120 piezoelektrische bimorphe oder unimorphe Elemente sein. Piezoelektrische Polymerfilme auf flexiblen Bändern können zur Bildung dieser Elemente verwendet werden. Piezoelektrische bimorphe oder unimorphe Elemente sind in den Datenblättern erläutert, die von der Firma Vernitron Piezoelectric, 232 Forbes Road, Bedford, Ohio, USA veröffentlicht wurden. Entsprechend sollte die vorstehende Beschreibung lediglich erläuternd und nicht beschränkend aufgefaßt werden.

Claims

1. Miniatur-Abtastmodul, welche umfaßt: ein Montagegebilde, das durch wenigstens erste (12, Figuren 1-4; 102, Figuren 6-9, 12; 164, Figur 10) und zweite (50; 112; 166) Schaltungsplatten mit darauf befindlicher Verdrahtung (71,126,162) definiert wird, eine eine Drehachse definierende Biege- bzw. Verdrehungsvorrichtung (70;118-124; 154,156,158,160) mit wenigstens zwei Elementen aus leitendem Material, welche die genannten Schaltungsplatten elektrisch miteinander verbinden, eine durch elektrischen Strom betätigte Quelle (18; 104; 114; 163) zur Erzeugung eines Lichtstrahlbündels (30; 110;), wobei die genannte Lichtquelle auf der genannten ersten Schaltungsplatte (12; 102; 164) montiert und mit der Verdrahtung verbunden ist, Mittel (90,92,94; 128,130,132,134) zum Antrieb der genannten ersten Schaltungsplatte relativ bezüglich der genannten zweiten Schaltungsplatte, zur Ausführung einer Schwingbewegung um die genannte Schwenkachse (71; 125; 162) und damit zur Abtastbewegung des genannten Strahlbündels (30; 110), wobei die genannte Verdrahtung auf der genannten ersten Schaltungsplatte (12; 102; 164) und zweiten Schaltungsplatte (50; 112; 166) miteinander elektrisch ausschließlich über die genannten Elemente der genannten Biege- bzw. Verdrehungsvorrichtung verbunden sind.

2. Abtastmodul nach Anspruch 1, des weiteren umfassend wenigstens einen auf der genannten ersten Schaltungsplatte (12; 102) benachbart der genannten Quelle (18; 114) angeordneten Photodetektor (32, Figg. 1-4; 115, Fig. 8).

3. Abtastmodul nach Anspruch 2, bei welchem das genannte Montage-Gebilde eine dritte Schaltungsplatte (54) aufweist, welche sich in einer Richtung parallel zum Weg des genannten Strahlbündels (30) erstreckt und fest mit der genannten ersten Schaltungsplatte (12) verbunden ist, und bei welcher die genannte Biege- bzw. Verschwenkvorrichtung ein Biegegelenk (70) mit gekreuzten Biegegliedern (76,78), aufweist, von welchen eines (78) Abschnitte (78a,78b) besitzt, welche voneinander isoliert sind und sich zwischen der genannten zweiten Schaltungsplatte (50) und der genannten dritten Schaltungsplatte (54) erstrecken und die genannten Elemente aus leitendem Material bilden.

4. Abtastmodul nach Anspruch 3,

des weiteren umfassend eine vierte Platte (52) gegenüberliegend der genannten dritten Platte (54), welche mit wenigstens einer Stirnseite und gegenüberliegenden Seitenflächen eine Umschließung bzw. ein Gehäuse definiert, in welchem der genannte Photodetektor (32) und die Quelle (18) angeordnet sind, wobei die genannte erste Platte (12) die genannte eine Stirnseite der genannten Umschließung bildet und die genannte dritte (54) und vierte (52) Platte die genannten Seitenflächen der genannten Umschließung bilden, und wobei die genannte zweite Platte (50) parallel zu der dritten Platte (54) angeordnet ist und das genannte Biegegelenk (70) sich zwischen diesen befindet.

5. Abtastmodul nach Anspruch 4,

des weiteren umfassend eine auf der genannten Quelle (18) montierte Buchse (24) und eine in der genannten Buchse angeordnete Linse (28), durch welche das genannte Strahlungsbündel (30) aus einer der genannten einen Stirnseite (12) gegenüberliegenden Stirnseite (38) der genannten Umschließung austritt.

6. Abtastmodul nach Anspruch 5,

des weiteren umfassend eine in der genannten gegenüberliegenden Stirnseite montierte zweite Linse (38), welche Licht auf den genannten Photodetektor (32) sammelt, wobei die genannte zweite Linse (38) eine Öffnung (40) in Ausrichtung mit der genannten ersten Linse (28) zum Durchtritt des genannten Strahlungsbündels (30) aufweist.

7. Abtastmodul nach Anspruch 4,

bei welchem die genannten Antriebsmittel einen elektromagnetischen Antrieb mit Permanentmagnetelementen (90,92) auf der genannten dritten Platte (54) und Spulen (94a-94d) auf der genannten zweiten Platte (50) aufweisen.

8. Abtastmodul nach Anspruch 1,

bei welchem die genannte erste (102, Figg. 6-8) und zweite (112) Platte zueinander parallel sind, wobei die genannte Biege- bzw. Verdrehungsvorrichtung wenigstens zwei Bandmaterialfedern aufweist, welche sich in der genannten Schwenkachse (126) kreuzen und sich zwischen einander zugewandten Innenoberflächen der genannten Platten (102,112) erstrecken.

9. Abtastmodul nach Anspruch 8,

bei welchem die genannte Quelle (104) auf der Innenoberfläche der ersten Platte (102) montiert ist und die genannte zweite Platte (112) eine Öffnung (116) besitzt, durch welche das genannte Strahlungsbündel (110) hindurchtritt.

10. Abtastmodul nach Anspruch 9,

bei welchem wenigstens ein Photodetektor (114a,114b) auf der Außenseite der genannten zweiten Platte (112) angeordnet ist.

11. Miniatur-Abtastmodul, welcher ein festes Plattenteil (166, Fig. 10) besitzt, das eine Grundplatte (167) und eine erste Wandung (169) des genannten Moduls definiert, Biege- bzw. Verdrehungsmittel (150,152,154,156,158,160), welche eine Schwenkachse (162) in Abstand von der genannten ersten Wandung (169) und quer zu der genannten Grundplatte (167) definieren, eine der genannten ersten Wandung (169) gegenüberliegende und elektrisch mit ihr durch die genannten Biege- bzw. Verdrehungsmittel (150) verbundene, bewegliche zweite Wandung (164), Antriebsmittel zum Antrieb der genannten zweiten Wandung (164) zur Ausführung einer Schwingbewegung um die genannte Schwenkachse (162), wobei die genannte Schwenkachse (162) zwischen der genannten ersten (169) und zweiten Wandung (164) liegt, eine Lichtquelle (163) auf der genannten zweiten Wandung (164), welche ein Abtaststrahlbündel durch die genannte erste Wandung (169) hindurch projiziert, einen Detektor (180) auf der genannten Grundplatte (167), längs der genannten Achse (162), sowie einen auf der genannten zweiten Wandung (164) angeordneten Spiegel (170), welcher in dem genannten Modul durch die genannte erste Wandung (169) eintretendes Licht sammelt und auf den genannten Detektor (180) richtet.

12. Abtastmodul nach Anspruch 11,

bei welchem der genannte Spiegel (170) eine reflektierende Oberfläche besitzt, die etwa 45º gegen die genannte Achse (162) geneigt ist.

13. Abtastmodul nach Anspruch 11,

des weiteren umfassend ein optisches Element (182, Fig. 11) auf der genannten ersten Wandung im Weg des genannten Strahlungsbündels (110) zur Erhöhung des Abtastwinkels des genannten Strahlungsbündels.

14. Tragbarer Balken- bzw. Strichcode-Abtastterminal, welcher einen Abtastmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13 aufweist.