DE69212133T2 - Optischer Abtaster - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen optischen Abtaster, insbesondere einen für das Abtasten von Strichcodes geeigneten optischen Abtaster, umfassend einen Laserstrahler zum Erzeugen eines Laserstrahls; ein erstes Ablenkelement, das auf der optischen Achse des Abtasters angeordnet und um diese Achse drehbar ist, welche Achse der Richtung entspricht, in welcher das Zielobjekt abgetastet werden soll, wobei das erste Ablenkelement angeordnet ist zum Ablenken des Laserstahls zu einer Reihe von Ablenkelementen; Antriebsmittel zum Antreiben des ersten Ablenkelements; und mindestens einen Detektor zum Detektieren des vom abzutastenden Zielobjekt zurückgestreuten Lichts. Ein solcher optischer Abtaster ist aus der US-A- 4 699 447 bekannt.
• Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, das erste Ablenkelement feststehend oder Ortsfest zu halten, während die (das) Spiegelreihe oder -array gedreht wird. Dies ist ebenfalls aus der US-A-4 699 447 bekannt.
• Beim bekannten optischen Abtaster ist das Array von Reflektoren durch eine korbförmige Reihe von Spiegeln gebildet. Ein zentral angeordneter drehbarer Spiegel lenkt den von einem Laserstrahler generierten Strahl zu den Spiegeln der korbförmigen Reihe um, wobei der Laserstrahl über die Spiegel streicht, um Abtastzeilen zu erzeugen. Von jedem Spiegel der Reihe wird der Laserstrahl anschließend zu dem abzutastenden Strichcode gerichtet. Da der Abtaster im Betrieb üblicherweise auf den abzutastenden Strichcode weist, wird letzterer an oder nahe der Achse des Abtasters angeordnet (sein); diese Achse ist beim bekannten Abtaster die Drehachse des zentral angeordneten drehbaren Spiegels. Da die Spiegel der Reihe notwendigerweise achsversetzt angeordnet sind, ist der von den Spiegeln der Reihe reflektierte Laserstrahl relativ zur Achse des Abtasters geneigt bzw. schräggestellt, so daß er zur Achse und damit zu dem an dieser Achse angeordneten Strichcode hin gerichtet ist. Aufgrund dieser Schrägstellung des reflektierten Strahls besteht jedoch nur ein begrenzter Bereich, in welchem der reflektierte Strahl nahe der Achse und damit am Strichcode angeordnet ist. Dieser Bereich, der den effektiven Abtastbereich darstellt, befindet sich am Schnittpunkt des reflektierten Strahls und der Achse. An einer näher zum oder weiter vom Abtaster gelegenen und daher von diesem Schnittpunkt entfernten Stelle kann der reflektierte Strahl den Strichcode nicht abtasten, weil er nicht alle Striche (oder auch Balken) des Strichcodes kreuzen kann. Der effektive Abtastbereich dieses bekannten Abtasters ist daher auf den Bereich begrenzt, in welchem der reflektierte Laserstrahl die Achse schneidet, weil der Laserstrahl einen außerhalb dieses Bereichs befindlichen Strichcode nicht (vollständig) abtasten kann. Eine achsversetzte Anordnung ist keine Lösung, weil in diesem Fall das von einem oder zwei Spiegel(n) reflektierte Licht auf den Code treffen kann, während das von den Spiegeln, die diesem (diesen) einen oder zwei Spiegel(n) gegenüberliegen, reflektierte Licht den Strichcode vollkommen verfehlt, was zu einem unvollständigen Abtastmuster und einer verringerten Möglichkeit für ein einwandfreies Auslesen des Codes führt. Dieses Problem wird noch dadurch verstärkt, daß im typischen Abtastmuster oder -schema der effektivste Bereich für das Lesen eines Strichcodes um das Zentrum (die Mitte) des Musters herum liegt. Vorzugsweise sollte der Abtaster in der Lage sein, ein Abtastmuster zu liefern, von dem zumindest der zentrale Bereich unabhängig oder praktisch unabhängig von der Abtastentfernung, d.h. unabhängig vom Abstand des Strichcodes vom Abtaster ist.
• Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Abtasters mit einem erweiterten Abtastbereich, so daß ein erfolgreiches Abtasten von Strichcodes, praktisch unabhängig von ihrem Abstand vom Abtaster, möglich ist. Die weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines optischen Abtasters mit der Fähigkeit zur Erzeugung eines Abtastmusters, das vom (von der) Abtastabstand oder -entfernung praktisch unabhängig ist.
• Gemäß der im Anspruch 1 definierten Erfindung ist der optische Abtaster mit einem verbesserten Abtastbereich dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster ferner umfaßt: ein zweites Ablenkelement, das ebenfalls auf der optischen Achse des Abtasters angeordnet und um diese Achse drehbar ist und das angeordnet ist zum Empfangen des Laserstrahls nach dessen Reflexion durch die Reihe von Ablenkelementen und zum Ablenken des Laserstrahls in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zur optischen Achse liegt oder mit ihr übereinstimmt.
• Da das zweite Ablenkelement gemäß der Erfindung den Laserstrahl zur optischen Achse zurückleitet, so daß der aus dem Abtaster austretende Laserstrahl parallel zur optischen Achse oder in Übereinstimmung mit dieser gelangt, trifft der Laserstrahl des Abtasters unabhängig vom Abstand des Codes vom Abtaster auf einen an oder nahe der Achse angeordneten Strichcode. Da der reflektierte Laserstrahl nicht schräggestellt ist, ist der effektive Abtastbereich nicht auf einen Bereich nahe dem Schnittpunkt von Strahl und Achse beschränkt, wie dies bei dem aus der US-A-4 699 477 bekannten Abtaster der Fall ist. Tatsächlich wird beim erfindungsgemäßen Abtaster der reflektierte Strahl in den meisten Fällen an mindestens einem Punkt jeder Abtastzeile im wesentlichen mit der Achse übereinstimmen, wodurch eine optimale Abtastfähigkeit sichergestellt wird.
• Die Abtastachse des optischen Abtasters, an oder nahe welcher der abzutastende Strichcode angeordnet sein muß, wird durch die optische Achse gebildet, weil diese die Achse ist, zu welcher der aus dem Abtaster austretende Laserstrahl parallel liegt bzw. mit welcher er übereinstimmt. Bei einer Ausführungsform sind die Antriebsmittel angeordnet zur Gewährleistung einer schrittweisen Drehung des zweiten Ablenkelements. Mit dieser schrittweisen Drehung kann die Krümmung der Abtastzeilen (oder auch -linien) über den Strichcode durch Anhalten der Bewegung des zweiten Ablenkelements während der Abtastung jedes Reflektors und schnelles Bewegen des zweiten Ablenkelements zu seiner nächsten Stellung, vorzugsweise in Gegenüberstellung zum nächsten Reflektor der Reihe, unmittelbar vor dem Abtasten des nächsten Spiegels praktisch beseitigt werden.
• Vorzugsweise umfassen die Antriebsmittel einen Elektromotor mit einer hohlen Welle. Dies ermöglicht es dem aus dem Laserstrahler austretenden Laserstrahl, durch die Welle hindurchzulaufen, so daß er im wesentlichen mit der optischen Achse übereinstimmt oder koinzidiert. Mit dieser Anordnung wird ein vorteilhafter Einfallswinkel des Laserstrahls auf dem ersten Ablenkelement erreicht. Zur Gewährleistung einer flexibleren Positionierung des Laserstrahlers relativ zu den Ablenkelementen und den Antriebsmitteln kann der erfindungsgemäße Abtaster ferner ein in der Ausbreitungsstrecke des Laserstrahls zwischen dem Laserstrahler und dem ersten Ablenkelement angeordnetes drittes Ablenkelement aufweisen. Ein solches drittes Ablenkelement kann z.B. zum Richten des Laserstrahls durch die hohle Welle der Antriebsmittel benutzt werden.
• Das dritte Ablenkelement kann durch einen Spiegel oder ein Prisma gebildet sein. Vorzugsweise ist erstes Ablenkelement und/oder zweites Ablenkelement durch einen Spiegel oder ein Prisma gebildet. Im Fall der Verwendung eines Prismas in einer Konfiguration, in welcher erstes und zweites Ablenkelement die gleiche Rotation ausführen, können die ersten und zweiten Ablenkelemente vorteilhaft in einem einzigen Prisma kombiniert sein.
• Die Reihe der Reflektoren erzeugt ein Abtastmuster oder -schema, bei dem die Zahl seiner Abtastzeilen von der Zahl der Reflektoren abhängt. Da in den meisten Fällen ein sternförmiges Abtastmuster (Sternchen) gewünscht wird, werden bzw. sind die durch die Reflektoren erzeugten Abtastzeilen relativ zueinander gedreht. Da zwei komzidierende Abtastzeilen unnötig sind, liefert eine ungerade Zahl von Abtastzeilen eine optimale Abtastleistung. Demzufolge ist der erfindungsgemäße optische Abtaster bevorzugt so angeordnet, daß die Reihe der Reflektoren eine ungerade Zahl von Reflektoren umfaßt.
• Bei einer ersten, in den Ansprüchen 1 und 7 definierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Abtasters ist die Reihe (das Array) der Reflektoren durch eine im wesentlichen ringförmige Anordnung von Spiegeln gebildet, wobei sowohl erstes als auch zweites Ablenkelement koaxial relativ zum Ring angeordnet sind. Dies bedeutet, daß erstes und zweites Ablenkelement vorzugsweise in oder nahe dem Zentrum des Rings angeordnet sind. Ersichtlicherweise umfaßt die im wesentlichen ringförmige Anordnung auch andere, etwa ring- oder kreisförmige Anordnungen, wie polygonale Anordnungen von Spiegeln, deren reflektierende Flächen im wesentlichen dem Zentrum der Anordnung zugewandt sind. Die Spiegel können orthogonal in bezug auf die durch den Ring definierte Ebene angeordnet, aber auch gegenüber dieser Ebene geneigt oder schräggestellt sein. Der spezielle Neigungswinkel der Spiegel hängt von den relativen Lagen und Neigungswinkeln der ersten und zweiten Ablenkelemente ab. Vorzugsweise ist der Ring der Spiegel feststehend, während erstes und zweite Ablenkelement rotieren. In einer Version (Abwandlung) der ersten Ausführungsform dieser Erfindung, wie sie im unabhängigen Anspruch 7 definiert ist, ist es jedoch möglich, das erste Ablenkelement feststehend zu halten und die Reihe der Spiegel zu drehen. Dies kann zu einem Abtastmuster, bestehend aus einer einzigen Zeile oder Linie, oder dann, wenn die Spiegel der Reihe zueinander verschiedene Neigungswinkel aufweisen, zu einem aus parallelen Zeilen bestehenden Muster führen. Es ist auch möglich, sowohl die Spiegelreihe als auch das erste Ablenkelement rotieren zu lassen, erforderlichenfalls in entgegengesetzten Richtungen. Das zweite Ablenkelement, das zur Erzeugung eines stemformigen Abtastmusters gedreht wird, aber feststehend sein könnte, falls ein lineares Abtastmuster gewünscht wäre, kann zusammen mit dem ersten Ablenkelement rotieren; in diesem Fall können beide Reflektoren in eine gemeinsame Einheit eingebaut sein oder unabhängig (voneinander) rotieren, z.B. zur Durchführung einer schrittweisen Rotation.
• Obgleich diese erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abtasters eine gute Abtastleistung bietet, sind die mit Hilfe einer Reihe von (geneigten oder schräggestellten) Spiegeln erzeugten Abtastzeilen nur dann gerade, wenn erstes und zweites Ablenkelement unabhängig rotieren. Dies erfordert die Verwendung von zwei Motoren oder eines vergleichsweise komplizierten Zahnrad- bzw. Getriebesystems, wodurch sich die Kosten für den Abtaster erhöhen. In einigen Anwendungsfällen werden aber im wesentlichen gerade Abtastzeilen gewünscht. Beim erfindungsgemäßen optischen Abtaster kann auch bei Verwendung nur eines Motors die Krümmung der Abtastzeilen mittels einer zweckmäßigen Wahl der Geometrie der Bauteile, d.h. der Winkel und Relativstellungen der ersten und zweiten Spiegel in Verbindung mit den Winkeln der Spiegel in der Reihe, minimiert werden. Wahlweise können zur Minimierung der Krümmung zusätzliche optische Bauteile verwendet werden.
• Eine andere Möglichkeit zur Minimierung oder Beseitigung der Krümmung der Abtastzeilen ist in einer im Anspruch 10 definierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Abtasters realisiert, bei der die Reihe der Reflektoren durch einen Reflexionsflächen aufweisenden Polygonspiegel gebildet ist, der um eine zweite, parallel zur optischen Achse des Abtasters verlaufende Drehachse drehbar ist. Bei einer solchen Anordnung, die mit nur einem Motor realisierbar ist, kann der Einfallswinkel des Laserstrahls auf die Reflektoren der Reihe, d.h. die Außenflächen des Polygonspiegels, nahezu 90º betragen oder 90º gleich sein. Damit kann ein im wesentlichen senkrechtes Auftreffen des Laserstrahls erreicht werden, wodurch sich geradere Abtastzeilen ergeben. Ein Abtastmuster mit im wesentlichen parallelen Abtastzeilen kann erzielt werden, wenn die Reflexionsflächen des Polygonspiegels voneinander verschiedene Neigungswinkel relativ zur zweiten Drehachse aufweisen.
• Vorzugsweise ist der Polygonspiegel an einem Arm angeordnet, der um die optische Achse des Abtasters drehbar ist, und erstes und zweites Ablenkelement sind am Arm relativ zu diesem nichtdrehbar befestigt. Bei einer solchen Anordnung ist oder wird die Krümmung der Abtastzeilen reduziert, wenn die Drehgeschwindigkeit oder -zahl des Polygonspiegels erhöht und diejenige des Arms verringert wird.
• Der Polygonspiegel kann relativ zum Arm durch einen getrennten Motor in Drehung versetzt werden. Eine einfachere und kosteneffektivere Konstruktion wird erreicht, wenn der Polygonspiegel durch ein mit ihm verbundenes Rad in Drehung versetzt wird, welches Rad mit einer Lauffläche in Berührung steht. Wahlweise wird der Polygonspiegel durch einen von den Antriebsmitteln angetriebenen Riemen gedreht.
• Erstes und zweites Ablenkelement können durch Spiegel oder ein Prisma gebildet sein. Wenn ein weiteres, aus zwei Spiegeln oder einem Prisma bestehendes Ablenkelernent zum Richten des aus dem ersten Ablenkelement austretenden Laserstrahls auf den Polygonspiegel verwendet wird, können erstes und zweites Ablenkelement vorteilhaft durch das gleiche Element gebildet sein. Dies bedeutet, daß erstes und zweites Ablenkelement durch einen zweiseitigen Spiegel gebildet sind.
• Die Neigungswinkel der Facetten des Polygonspiegels können voneinander verschieden sein; hierdurch ergibt sich ein Abtastmuster mit parallelen Abtastzeilen.
• Im allgemeinen wird bevorzugt ein mehrseitig gerichtetes Abtastmuster erzeugt, das eine Anzahl von Abtastzeilen um die Drehachse des zweiten Ablenkelements umfaßt. Ein solches Muster, das typischerweise symmetrisch oder nahezu symmetrisch ist, erlaubt die effektive Abtastung von z.B. Strichcodes in einer Anzahl von Richtungen.
• Die vorliegende Erfindung ist durch optische Abtaster nach den Ansprüchen 1 und 7 definiert. Beide Ansprüche sind in zweiteiliger Form auf der Grundlage der US-A-4 699 447 abgefaßt.
• Im folgenden ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
• Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht einer ersten Ausführungsform des optischen Abtasters gemäß der Erfindung,
• Fig. 2 eine Draufsicht auf den optischen Abtaster nach Fig. 1,
• Fig. 3 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht einer zweiten Ausführungsform des optischen Abtasters gemäß der Erfindung,
• Fig. 4 eine Draufsicht auf den optischen Abtaster nach Fig. 3,
• Fig. 5 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht einer alternativen Version des Abtasters nach Fig. 3,
• Fig. 6 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht einer alternativen Version der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abtasters und
• Fig. 7 mittels des optischen Abtasters gemäß der Erfindung erzeugte Abtastmuster.
• In Fig. 1 ist ein optischer Abtaster gemäß einer ersten Ausführungsform im Teilschnitt dargestellt. Der Abtaster umfaßt ein erstes Ablenkelement 1, ein zweites Ablenkelement 2, ein drittes Ablenkelement 3, ein(e) Array oder Reihe von Spiegeln (4a - 4o), einen Laserstrahler 5, eine Fokussieroptik 6, Antriebsmittel 7 mit einer Welle 8 und mindestens einen Detektor 9.
• Der Laserstrahler 5, der ein Diodenlaser (eine Laserdiode) sein kann, generiert einen Laserstrahl B, der durch die Fokussieroptik 6, die eine Einzellinse oder einen Linsensatz aufweisen kann, fokussiert wird. Das dritte Ablenkelement 3, das bei der dargestellten Ausführungsform durch einen Spiegel gebildet ist, richtet oder wirft den Laserstrahl durch die hohle Welle 8 der Antriebsmittel 7. Ersichtlicherweise kann das dritte Ablenkelement 3 weggelassen werden, wenn der Laserstrahler 5 so angeordnet ist oder wird, daß der Laserstrahl B unmittelbar auf das erste Ablenkelement 1 geworfen (aimed) wird. Das als Spiegel dargestellte erste Ablenkelement 1 lenkt den Laserstrahl B auf einen der Spiegel 4a - 4o der Reihe um bzw. ab. Von der Spiegelreihe 4 wird der Strahl zum zweiten Ablenkelement 2 umgelenkt, welches den Laserstrahl B in Richtung auf den Strichcode richtet bzw. wirft. Gemäß Fig. 1 liegt der vom zweiten Ablenkelement 2 abgelenkte Teil des Laserstrahls B in einer Linie mit dem die hohle Welle 8 passierenden Teil des Laserstrahls B, und er stimmt mit der Drehachse der Welle 8 überein.
• Die Drehachsen der Ablenkelemente (d.h. Spiegel) 1 und 2 komzidieren bzw. stimmen miteinander überein. Die Drehung des ersten Ablenkelements 1 wird durch ein erstes Antriebsmittel 7a über eine erste hohle Welle 8a hervorgebracht, während die Drehung des zweiten Ablenkelements 2 durch ein zweites Antriebsmittel 7b über eine zweite hohle Welle 8b und eine(n) an der Welle 8b montierte(n) Stange bzw. Stab 10 hervorgebracht wird, wobei die Wellen 8a und 8b zueinander koaxial sind. Die Antriebsmittel 7a und 7b sind vorzugsweise Elektromotoren. Diese Anordnung mit zwei getrennten Antriebsmitteln 7a und 7b sowie zwei getrennten Wellen 8a und 8b ermöglicht eine (voneinander) unabhängige Bewegung der Ablenkelemente 1 und 2. Das Antriebsmittel 7a kann z.B. zur Hervorbringung einer kontinuierlichen Drehung des ersten Spiegels 1 angeordnet sein, während das Antriebsmittel 7b durch einen Schrittmotor zur Gewährleistung einer schrittweisen Drehung des zweiten Ablenkelements 2 gebildet sein kann. Wenn die Ablenkelemente 1 und 2 identische Drehungen ausführen sollen, können die Antriebsmittel 7a und 7b durch ein einziges Antriebsmittel 7 ersetzt und die Wellen 8a und 8b zu einer einzigen Welle 8 zusammengefaßt werden.
• Die Welle 8 (oder die Wellen 8a und 8b) ist (sind) vorzugsweise hohl, damit der Abtaster ein stemförmiges Abtastmuster erzeugen kann. Fur ein Antriebsmittel 7 mit einer massiven Welle muß das zweite Ablenkelement 2 achsversetzt sein, damit der Laserstrahl auf das erste Ablenkelement 1 fallen kann. Die meisten mit einer solchen Anordnung erzeugten Abtastrnuster schneiden nicht die Drehachse. Ein solches Muster kann allerdings noch annehmbar sein, wenn der Versatz vergleichsweise klein ist.
• Gemäß Fig. 2 ist das Array bzw. die Reihe der Spiegel etwa ringförmig. Die dargestellte Ausführungsform umfaßt eine ungerade Zahl von Spiegeln 4a - 4o, d.h. 15 Spiegel, so daß ein Polygonspiegel mit inneren Reflexionsflächen gebildet ist.
• Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind die Spiegel der Reihe 4 relativ zur Drehachse, d.h. relativ zu den Wellen 8a und 8b geneigt oder schräggestellt. Zudem ist das erste Ablenkelement 1 so angeordnet, daß es den Laserstrahl B über einen Winkel von etwa 90º ablenkt. Wenn die Relativstellungen und Neigungswinkel mindestens eines der Ablenkelemente 1 und 2 geändert werden, können auch die Neigungswinkel der Spiegelreihe 4 geändert werden, so daß sie z.B. parallel zur Drehachse liegen. Zweckmäßige Kombinationen von Stellungen und Neigungswinkeln, die in einer minimierten Krümmung der durch den vorliegenden Abtaster erzeugten Abtastzeilen resultieren, sind ebenfalls möglich. Zusätzliche Optiken können eingesetzt werden zum Minimieren dieser Krümmung und zum Erzeugen eines Abtastmusters, das in allen Ebenen längs der Achse, unabhängig von ihrem Abstand vom Abtaster, im wesentlichen identisch ist. Das Abtasten und Lesen von z.B. Strichcodes kann mithin auch in verschiedenen Abständen und verschiedenen Orientierungen wirksam realisiert werden.
• Die Ablenkelemente 1 und 2 sind in bezug auf die etwa ringförmige Reihe 4 zentral angeordnet. Das zweite Ablenkelement 2 besitzt eine Breite, die ausreicht, um die gesamte, durch einen Spiegel, z.B. den Spiegel 4h, erzeugte Abtast zeile abzulenken. Dies bedeutet, daß der durch die Umfangsbereiche des Spiegels 4h reflektierte Laserstrahl B ebenfalls durch das Ablenkelement 2 umgelenkt werden soll, wie dies in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Das erste Ablenkelement 1 kann wesentlich kleinere Abmessungen aufweisen, weil es typischerweise einen von einem einzigen Punkt ausgehenden Laserstrahl ablenkt.
• Das von z.B. einem Strichcode C zurückgestreute Licht wird durch den mit geeigneter Optik versehenen Detektor 9 detektiert bzw. erfaßt, welcher Detektor mit einer geeigneten (nicht dargestellten) Dekodiereinrichtung verbunden sein kann.
• Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform umfaßt ebenfalls ein erstes und ein zweites Ablenkelement 1 bzw. 2; diese Ablenkelemente sind zu einem doppel- oder zweiseitigen Spiegel zusammengefaßt. Der Abtaster umfaßt ferner ein drittes Ablenkelement 3 und einen Polygonspiegel 10, dessen Reflexionsseiten bzw. -flächen 10a - 10i funktionsmäßig den Spiegeln 4a - 4o der Spiegelreihe 4 nach Fig. 1 äquivalent sind. Die Ausführungsform nach Fig. 3 enthält ferner auch einen Laserstrahler 5, eine Fokussieroptik 6, Antriebsmittel 7 mit einer hohlen Welle 8 sowie einen Detektor 9 mit geeigneter Optik. Der Polygonspiegel 10 ist an einem Arm 11 montiert, der um eine durch die Welle 8 gebildete Achse drehbar ist. Zum Drehen des Polygonspiegels 10 relativ zum Arm 11 ist der Polygonspiegel 10 über eine drehbare Achse 12 mit einem Rad 13 verbunden, das im Betrieb mit einer Lauffläche 14 in Berührung steht. Wenn der Arm 11 durch die Antriebsmittel 7 gedreht wird, rollt das Rad 13 auf der Lauffläche 14 ab, so daß die Achse 12 und der Polygonspiegel 10 relativ zum Arm 11 gedreht werden. Es ist jedoch auch möglich, den Polygonspiegel 10 mit Hilfe anderer Mittel zu drehen, z.B. mit Hilfe der zweiten Antriebsmittel oder über Zahnräder und eine Antriebswelle (nicht dargestellt).
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 lenkt die Unterseite 1 des zweiseitigen Spiegels den aus der hohlen Welle 8 austretenden Laserstrahl so ab, daß der abgelenkte Strahl im wesentlichen senkrecht zu der durch die Welle 8 gegebenen Drehachse liegt. Der Strahl wird weiterhin durch am Arm 11 montierte Spiegel 15 und 16 in der Richtung des rotierenden Polygonspiegels 10 abgelenkt. Der Einfallswinkel des Laserstrahls B auf den Reflexionsflächen 10a - 10i beträgt vorzugsweise etwa 90º. Der durch den Polygonspiegel 10 reflektierte Strahl überstreicht die Oberseite 2 des zweiseitigen Spiegels unter Erzeugung einer Abtastlinie oder -zeile. Der Strahl B und damit die Abtastzeile wird durch das rotierende Ablenkelernent 2 auf z.B. einen Strichcode C geworfen. Da das Ablenkelement 2 auf der Drehachse des Abtasters angeordnet ist, liegen auch die Abtastzeilen, die relativ zueinander gedreht werden, im wesentlichen auf der Achse. Vom Code C zurückgestreutes Licht wird durch den Detektor 9 erfaßt, der mit einer geeigneten Optik, etwa einer Linse, zum Fokussieren des zurückgestreuten Lichts versehen ist.
• Die Draufsicht von Fig. 4 veranschaulicht deutlich die Ausgestaltung dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abtasters mit der Lauffläche 14 und dem Arm 11, an dem die Spiegel 15 und 16 sowie der Polygonspiegel 10 montiert sind.
• Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 dadurch, daß die Ablenkelemente 1 und 2 nicht durch einen zweiseitigen Spiegel gebildet oder Rücken an Rücken montiert, sondern nebeneinander montiert sind, wobei das erste Ablenkelement 1 am Arm 11 befestigt ist. Die Ablenkelemente 1 und 2 können durch die Reflexionsflächen einer Einzelstruktur, z.B. eines Prismas, ersetzt werden.
• Die relativen Abmessungen der Bauteile des Abtasters nach Fig. 5 sind vorzugsweise so gewählt, daß der Laserstrahl B etwa senkrecht zu den Flächen 10a - 10i liegt, auf welche er (ein)fällt.
• Die Flächen 10a - 10i sind parallel zu ihrer Drehachse, d.h. der Achse 12, dargestellt. Für einige Anwendungsfälle kann es jedoch vorteilhaft sein, einen Polygonspiegel 10 mit geneigten Flächen oder Schrägflächen 10a - 10i zu verwenden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird der Arm 11 nicht unmittelbar durch die Antriebsmittel 7, sondern indirekt über einen Riemen 18 und das Rad 13 in Drehung versetzt. Die Antriebsmittel 7 versetzen ein Rad 19 in Drehung, das an der hohlen Welle 8 fest montiert ist. Die Drehbewegung des Rads 19 wird über den Riemen 18 auf ein Rad 20 übertragen, das mit der Achse 12 fest verbunden ist. Infolge der Drehung des Rads 20, und somit der Achse 12, des Polygonspiegels 10 und des Rads 13, wird das Rad 13 veranlaßt, längs der Lauffläche 14 abzurollen. Hierdurch wird wiederum der Arm 11 zur Drehung um die Welle 8 gebracht, an welcher er mittels eines Lagers 21 drehbar gelagert ist. Abgesehen vom Antriebsmechanismus ist die Ausführungsform nach Fig. 6 derjenigen gemäß Fig. 5 praktisch gleich.
• Das in Fig. 7a gezeigte Abtastmuster ist typisch für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abtasters nach den Fig. 1 und 2. Das sternförmige Muster besteht aus einer Anzahl von Abtastlinien oder -zeilen L, die an einem gemeinsamen Punkt zusammenlaufen und einander schneiden. Die tatsächliche Zahl der Abtastzeilen L hängt von der Zahl der Spiegel der Reihe 4 ab. Vorzugsweise sind die Spiegel in einer ungeraden Zahl vorhanden.
• Das Abtastmuster gemäß Fig. 7b kann mit der zweiten Ausführungsform nach den Fig. 3, 4, 5 und 6 erzeugt werden. Die Abtastzeilen L laufen in einem gemeinsamen Bereich zusammen, schneiden aber nicht sämtlich den gleichen Punkt. Das Muster nach Fig. 7b besteht aus einer Anzahl von Gruppen G von Abtastzeilen L. Jede Gruppe G besteht aus mehreren, z.B. vier, parallelen Abtastzeilen L. Die Gesamtzahl der Zeilen (oder auch Linien) L wird durch die Gesamtzahl der Flächen 10a - 10i des Polygonspiegels 10 und die Drehgeschwindigkeit des Arms 11 bestimmt.
• Die in Fig. 7 dargestellten Abtastmuster gewährleisten eine ausgezeichnete Abtastfähigkeit und sind aufgrund der spezifischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abtasters praktisch unabhängig vom Abstand der Abtastebene vorn optischen Abtaster.

Claims (15)

1. Optischer Abtaster, umfassend einen Laserstrahler (5) zum Erzeugen eines Laserstrahls (B); ein erstes Ablenkelement (1), das auf der optischen Achse des Abtasters an geordnet und um diese Achse drehbar ist, welche Achse der Richtung entspricht, in welcher das Zielobjekt abgetastet werden soll, wobei das erste Ablenkelement (1) angeordnet ist zum Ablenken des Laserstrahls (B) zu einer Reihe (4; 10) von Ablenkelementen; Antriebsmittel (7a, 7b; 7) zum Antreiben des ersten Ablenkelements (1); und mindestens einen Detektor (9) zum Detektieren des vom abzutastenden Zielobjekt zurückgestreuten Lichts, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster ferner umfaßt: ein zweites Ablenkelement (2), das ebenfalls auf der optischen Achse des Abtasters angeordnet und um diese Achse drehbar ist und das angeordnet ist zum Empfangen des Laserstrahls (B) nach dessen Reflexion durch die Reihe (4; 10) von Ablenkelementen und zum Ablenken des Laserstrahls (B) in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zur optischen Achse liegt oder mit ihr übereinstimmt.

2. Optischer Abtaster nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Antriebsmittel (7b), die angeordnet sind zur Gewährleistung einer schrittweisen Drehung des zweiten Ablenkelements (2).

3. Optischer Abtaster nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebsmittel (7a, 7b; 7) einen Elektromotor mit einer hohlen Welle (8a, 8b; 8) umfassen.

4. Optischer Abtaster nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein in der Ausbreitungsstrecke des Laserstrahls (B) zwischen dem Laserstrahler (5) und dem ersten Ablenkelement (1) angeordnetes drittes Ablenkelement (3).

5. Optischer Abtaster nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sowohl das erste Ablenkelement (1) als auch das zweite Ablenkelement (2) durch einen Spiegel oder ein Prisma gebildet sind oder entweder das erste Ablenkelement (1) oder das zweite Ablenkelement (2) durch einen Spiegel oder ein Prisma gebildet ist.

6. Optischer Abtaster nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reihe (4) aus Ablenkelementen durch eine im wesentlichen ringförmige Anordnung von Spiegeln gebildet ist, wobei sowohl das erste (1) als auch das zweite (2) Ablenkelement koaxial relativ zum Ring angeordnet sind.

7. Optischer Abtaster, umfassend einen Laserstrahler (5) zum Erzeugen eines Laserstrahls (B); ein erstes Ablenkelement (1), das feststehend auf der optischen Ächse des Abtasters montiert ist, welche Achse der Richtung entspricht, in welcher das Zielobjekt abgetastet werden soll, welches erste Ablenkelement (1) angeordnet ist zum Ablenken des Laserstrahls (B) zu einer Reihe (4) von Ablenkelementen, die durch eine im wesentlichen ringförmige Anordnung von Spiegeln gebildet ist, die koaxial relativ zur optischen Achse des Abtasters angeordnet sind bzw. ist;

Antriebsmittel, die angeordnet sind zum Drehen der Reihe (4) der Ablenkelemente um die optische Achse; und mindestens einen Detektor (9) zum Detektieren des von dem abzutastenden Zielobjekt zurückgestreuten Lichts; dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster ferner umfaßt: ein zweites Ablenkelement (2), das auf der optischen Achse des Abtasters montiert und angeordnet ist zum Empfangen des Laserstrahls (B) nach dessen Reflexion durch die Reihe (4) von Ablenkelementen und zum Ablenken des Laserstrahls (B) in einer Richtung, die im wesentlichen parallel zur optischen Achse liegt oder mit dieser übereinstimmt.

8. Optischer Abtaster nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Neigungswinkel des ersten Ablenkelements (1), des zweiten Ablenkelements (2) und der Spiegel der Reihe (4) so gewählt sind, daß Abtastlinien einer minimalen Krümmung erzeugt werden

9. Optischer Abtaster nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reihe (4) der Ablenkelemente eine ungerade Zahl von Ablenkelementen aufweist.

10. Optischer Abtaster nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Reihe von Ablenkelementen durch einen Reflexionsflächen (10a, ..., 10i) aufweisenden Polygonspiegel (10) gebildet ist, der um eine zweite, parallel zur optischen Achse des Abtasters verlaufende Drehachse drehbar ist.

11. Optischer Abtaster nach Anspruch 10, wobei die Flächen (10a, ..., 10i) des Polygonspiegels (10) relativ zur zweiten Achse voneinander verschiedene Neigungswinkel aufweisen.

12. Optischer Abtaster nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Polygonspiegel (10) an einem Arm (11) angeordnet ist, der um die optische Achse des Abtasters drehbar ist, und das erste (1) und das zweite (2) Ablenkelement am Arm (11) relativ zu diesem nichtdrehbar befestigt sind.

13. Optischer Abtaster nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Polygonspiegel (10) im Betrieb durch ein mit dem Polygonspiegel verbundenes Rad gedreht wird, welches Rad mit einer Lauffläche (14) in Berührung steht.

14. Optischer Abtaster nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Polygonspiegel (10) im Betrieb durch einen von den Antriebsmitteln (7) angetriebenen Riemen (18) gedreht wird.

15. Optischer Abtaster nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das erste Ablenkelement (1) und das zweite Ablenkelement (2) durch einen zweiseitigen Spiegel gebildet sind.