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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im allgemeinen ein kompaktes Strichcodescanelement bzw. Strichcodeabtastelement,
das einfach ist und keine relativ voluminöse motorgetriebene Konstruktion
verwendet.
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Im allgemeinen wäre es zweckmäßig, einen kompakten
Strichcodescanner vorzusehen, der den Bedarf für relativ voluminöse, motorgetriebene
Konstruktionen beseitigt und in der Lage ist, eine Hochgeschwindigkeits-Scanbewegung bei
250 bis 300 Hz zu erreichen.
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Die vorliegende Erfindung sieht in
einem Ausführungsbeispiel
einen kompakten Strichcodescanner vor, welcher in der Lage ist,
entlang einer einzigen Achse zu scannen.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Verschiedene optische Leser und optische Scansysteme
wurden bisher entwickelt zum Lesen von Strichcodesymbolen, die auf
einem Etikett oder auf einer Oberfläche eines Gegenstands erscheinen. Das
Strichcodesymbol selbst ist ein codiertes Muster von (Kenn-)Zeichen,
die aus einer Reihe von Balken bzw. Strichen mit verschiedener Breite
bestehen, die voneinander beabstandet sind, um Zwischenräume mit
unterschiedlichen Breiten zu begrenzen, wobei die Striche und Zwischenräume unterschiedliche Lichtreflexionseigenschaften
besitzen.
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Das Abtasten von Strichcodemustern
ist mit komplexer und kompakter werdenden Strichcodemustern komplexer
geworden. Ein typisches Strichcodemuster weist Linien und Zwischenräume mit
unterschiedlicher Breite auf, die sich in einer x-Richtung erstrecken,
und kann durch eine oder mehrere lineare Abtastungen in der x-Richtung
abgetastet werden. Weiterhin werden, da die Abtastrichtung nicht
immer genau mit der Richtung des Strichcodemusters ausgerichtet
ist, komplexere omnidirektionale Abtastmuster manchmal verwendet,
wobei aufeinander folgende Abtastlinien winkelmäßig relativ voneinander verschoben
sind, um ein komplexes omnidirektionales Abtastmuster zu bilden.
Zweidimensionale (2D) Strichcodemuster (Code 49)
sind ebenfalls vorgestellt bzw. eingeführt worden, wobei zusätzlich zu
einem typischen Strichcodemuster mit Linien und Abständen verschiedener
Breiten entlang der x-Richtung typische Strichcodemuster aufeinander
in der y-Richtung
angeordnet bzw. aufgestapelt sind, um das 2-D-Strichcodemuster zu
bilden.
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Demgemäß ist das Abtasten bzw. Scannen eines
2-D-Strichcodemusters komplexer und erfordert eine rasterartige
Abtastung, wobei aufeinander folgende Abtastungen in der x-Richtung
in der y-Richtung durch den Abstand zwischen gestapelten bzw. übereinanderliegenden
Reihen (stacked rows) des 2-D-Strichcodemusters verschoben werden,
um eine Rasterabtastung zu bilden.
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Dateneingabesysteme des Strichcodelesetyps
verbessern die Effizienz und Genauigkeit der Dateneingabe bzw. der
Datenaufnahme (data input) für
eine große
Vielzahl von Anwendungen. Die Einfachheit der Dateneingabe in solche
Systeme ermöglicht
eine häufigere
und detaillierte Dateneingabe, z.B. um effiziente Inventuren vorzusehen,
eine gerade stattfindende Arbeit zu verfolgen usw. Um diese Vorteile
zu erreichen, müssen
die Nutzer oder Angestellten jedoch gewillt sein, die Barcodeleser
ständig bzw.
konsistent zu nutzen. Der Betrieb der Leser muß deshalb leicht und einfach
sein.
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Eine Vielzahl verschiedener Abtasteinrichtungen
ist bekannt. Ein besonders vorteilhafter Lesertyp ist ein optischer
Scanner, welcher einen Lichtstrahl, wie zum Beispiel einen Laserstrahl, über die Symbole
hin- und herstreicht. Typischerweise erzeugt eine Lichtquelle, wie
zum Beispiel ein Laser, einen Lichtstrahl, welcher optisch modifiziert
wird, um einen Strahlpunkt gewisser Größe bei der Arbeitsentfernung
zu bilden, und er wird durch optische Komponenten entlang eines
Lichtweges auf ein Strichcodesymbol gerichtet, das sich in der Nähe der Arbeitsentfernung
befindet, und zwar zur Reflektion vom Symbol. Der Scanner weist
einen Detektor auf, welcher das Licht abtastet bzw. abfühlt, das
vom Symbol reflektiert wird, und sieht ein analoges Abtastsignal
vor, das die codierte Information repräsentiert. Ein Fotodetektor
mit einem Gesichtsfeld, das sich über das Symbol hinweg und darüber hinaus
erstreckt, detektiert Licht mit unterschiedlicher Intensität, das vom
Symbol reflektiert wurde, und erzeugt elektrische Signale, die eine
Anzeige für
das detektierte Licht bilden. Eine Abtastkomponente befindet sich
im Lichtpfad. Die Abtastkomponente kann entweder den Lichtpunkt über das
Symbol hinwegführen und
einer Abtastlinie über
das Symbol hinweg und darüber
hinaus folgen, oder sie kann das Gesichtsfeld bzw. Sichtfeld des
Fotodetektors abtasten, oder beides tun.
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Ein Digitalisierer, der zum Scanner
zugehörig
ist oder in ihm umfaßt
ist, verarbeitet das Analogsignal, um ein Impulssignal zu erzeugen,
wobei die Breiten und Abstände
zwischen den Impulsen den Breiten der Strichcode und den Abständen zwischen den
Strichen entspricht. Der Digitalisierer dient als ein Kanten- bzw.
Flankendetektor oder Wellenformerschaltkreis, und der durch den
Digitalisierer gesetzte Schwellwert bestimmt, welche Punkte des Analogsignales
Strichkanten bzw. -flanken darstellen. Das Impulssignal aus dem
Digitalisierer wird an einen Decoder angelegt. Der Decoder bestimmt
zuerst die Pulsbreiten und Abstände
des Signals aus dem Digitalisierer. Der Decoder analysiert dann
die Breiten und Abstände,
um eine legitime Strichcodenachricht zu decodieren. Dies umfaßt eine
Analyse, um legitime Zeichen und Sequenzen zu erkennen, wie sie
durch den entsprechenden Codestandard definiert sind. Dies kann
auch eine anfängliche Erkennung
des speziellen Standards einschließen, dem das abgetastete Symbol
folgt bzw. mit dem das abgetastete Symbol übereinstimmt. Diese Erkennung
des Standards wird typischerweise als Autodiskrimination oder Selbsterkennung
bezeichnet.
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Oft erfordert die spezielle Anwendung
für den
Strichcodeleser, daß der
optische Abtaster bzw. Scanner in der Form einer in der Hand gehaltenen Einheit konstruiert
ist, typischerweise in der Form einer Pistole. Der Nutzer richtet
den Scanner auf das Objekt und betätigt einen Auslöseschalter,
um das Abtasten des Strichcodes zu aktivieren. In diesen in der
Hand gehaltenen Einheiten sendet eine Lichtquelle, wie zum Beispiel
eine sichtbare Laserdiode (im folgenden als VLD = visible laser
diode bezeichnet) einen Lichtstrahl aus. Um den Strahl über ein Bild
hinweg zu scannen, wird der Strahl von einem Spiegel reflektiert,
und der Spiegel wird auf oszillierende bzw. hin- und herschwenkende
Weise bewegt. Die Oszillation des Spiegels bewirkt, daß der reflektierte
Strahl in einem gewünschten
Muster hin- und herschwenkend abtastet. Beispielsweise offenbart das
US-Patent Nr. 4,251,798 ein rotierendes Polygon mit einem planaren
Spiegel auf jeder Seite, wobei jeder Spiegel eine Scanlinie über das
Symbol hinweg bewegt bzw. streichen lässt. Die US-Patente Nr. 4,387,297
und 4,409,470 verwenden beide einem planaren Spiegel, der wiederholt
hin und her angetrieben wird, und zwar in abwechselnden Umfangsrichtungen
um eine Antriebswelle, auf der der Spiegel angebracht ist. US-Patent
Nr. 4,816,660 offenbart eine Mehrfach-Spiegelkonstruktion bestehend
aus einem allgemein konkaven Spiegelteil und einem allgemein planaren
Spiegelteil. Die Mehrfach-Spiegelkonstruktion
wird wiederholt hin und her angetrieben, und zwar in abwechselnden
Umfangsrichtungen um eine Antriebswelle, auf der die Mehrfach-Spiegelkonstruktion
angebracht ist.
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Bei optischen Scanner an der oben
beschriebenen Art verursachen der Spiegel und die Mittel zum Oszillieren
des Spiegels zusätzliche
Größe und Gewicht
für den
in der Hand gehaltenen Scanner. In Anwendungen mit lang andauernder
Nutzung kann eine große,
schwere, in der Hand gehaltene Einheit Ermüdung erzeugen. Auch muß der Nutzer
den Scanner aufnehmen und auf das Objekt zielen, und diese Tätigkeit
kann zeitraubend, schwerfällig
und unbequem sein. Insbesondere bindet das Halten, Zielen und Aktivieren
des Scanners eine der Hände des
Nutzers vollständig,
so daß der
Nutzer nicht gleichzeitig andere Aufgaben ausführen kann. Wenn die Nutzung
des Scanner Müdigkeit
erzeugt oder auf irgendeine Weise unbequem ist, so ist der Nutzer
abgeneigt, den Scanner zu betreiben, was den Datensammlungszwecken
entgegensteht, für
welche Strichcodesysteme beabsichtigt sind.
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Bei Nicht-Laser-Scansystemen von
der Art, die beispielhaft im US-Patent Nr. 4,578,571 dargestellt
ist, sind eine Nicht-Laser-Leuchtdiode, eine optische Anordnung,
ein Fotodetektor und eine elektronische Vorverstärker-/Filterschaltung fest
auf einem gemeinsamen Träger
angebracht, welcher mit einem vorstehenden bzw. auslegerartigen
Bimorph-Element verbunden ist, welches hin- und herbeweglich angetrieben
wird, um alle genannten Bauteile über einem abzutastenden Strichcode
gemeinsam hin- und herzubewegen. Das große Volumen und die große Masse
aller der gemeinsam montierten Nicht-Laser-Systemkomponenten erfordert einen großen Kraftaufwand
für den
Treiber. Dies ist insgesamt unpraktisch in solchen Fällen, zum
Beispiel bei Batteriebetrieb, wo der Leistungsverbrauch auf einem
Minimum gehalten werden muss. Auch wurde die Bewegung von nur einer
oder mehreren Nicht-Spiegel-Systemkomponenten relativ zueinander
zur Einsparung von Leistung für
unzweckmäßig gehalten auf
Grund von Problemen bei der optischen Ausrichtung.
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Die Komponenten für das Lichtabtastsystem, einschließlich der
Lichtquelle, der Optik, dem Fotodetektor, der Abtastkomponente und
einem elektronischen Leiter, können
zusammen in einer gemeinsamen Baugruppe angebracht sein, um ein
kompaktes, leichtgewichtiges Abtastmodul zu bilden. Das Abtastmodul
wird auf eine austauschbare, modulare Weise in Gehäusen unterschiedlicher
Konfigurationen angebracht, zum Beispiel kann das Gehäuse in der Hand
gehalten werden und als ein Zylinder in einer sogenannten taschenlampenartigen
Konfiguration geformt sein, oder es kann ein Kasten oder als eine pistolenförmige Konfiguration
geformt sein. Das Gehäuse
kann auf dem hinteren Teil eines Arms des Nutzers (siehe z. B. US-Patent
Nr. 4,766,299) oder auf einem oder mehreren Fingern der Hand des
Nutzers angebracht sein, und zwar typischerweise mittels eines Bandes,
einer Klammer oder eines Handschuhs. Das Gehäuse kann auf einer Arbeitsstation auf
einem Schalter angebracht sein. Das Gehäuse kann in einem mobilen Wagen,
einem Einkaufswagen oder in manchen Fällen selbst in einer stationären Installierung
bzw. Anlage angebracht sein.
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US-A-5 144 120 offenbart einen spiegellosen optischen
Scanner, und US-A-5 191 197 offenbart den Einbau eines solchen Scanners
in ein modulares Scannerkomponentensystem, was die Verwendung des
Scanners in einer Vielzahl unterschiedlicher Gehäusekonfigurationen erleichtert.
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GB-A-2 175 705 offenbart eine ausrichtbaren bzw.
leitbaren Reflektor aus einem Einkristallmaterial, wie beispielsweise
Silizium. Das Kristallmaterial wird selektiv geätzt, um eine zentrale bzw.
mittlere Spiegeloberfläche
mit einer extrem geringen Masse zu bilden, welche an dünnen Teilen
an einem Rahmenglied angelenkt ist und frei schwenken kann. Ein Antriebselementblock
weist Antriebe zum Schwenken der zentralen Spiegelfläche auf.
Die Antriebe können
elektrostatisch oder elektromagnetisch sein.
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US-A-4 421 381 offenbart ein mechanisches Vibrations-
bzw. Schwingungselement aus einem einzigen isolierenden Substrat,
wie beispielsweise Silizium. Das Element weist einen Rahmen und
einen zentralen bzw. mittleren beweglichen Teil auf, der über Federteile
mit dem Rahmen verbunden ist. Ein Spulenmuster ist auf beiden Seiten
des zentralen beweglichen Teils vorgesehen. Wenn Strom durch das Spulenmuster
geleitet wird und ein externes Magnetfeld angelegt wird, schwenkt
der zentrale bewegliche Teil um die Federteile.
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EP-A-0 452 844 offenbart einen Strichcodescanner,
der einen elektromagnetischen Antrieb verwendet. Ein Spiegel ist
auf einem Federglied angebracht, und ein Permanentmagnet ist vorgesehen
zur Wechselwirkung mit der Antriebsspule. Das Federglied ist nicht über die
Antriebsspule hinweg angebracht.
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Die vorliegende Erfindung sieht ein
kompaktes Strichcodescanelement vor, wie es in Anspruch 1 beschrieben
ist. Bevorzugte Ausübungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das kompakte Strichcodescanelement
ist einfach, in der Lage, hohe Scanraten bzw. -geschwindigkeiten
zu erzielen, und verwendet keine relative sperrige motorgetriebene
Konstruktion.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die vorgenannten Ziele und Vorteile
der vorliegenden Erfindung für
ein kompaktes Strichcodescanelement können von einem Fachmann leichter verstanden
werden bei Bezugnahme auf die folgende genaue Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen,
in denen gleiche Elemente in den verschiedenen Ansichten durch gleiche
Bezugszeichen bezeichnet sind, und in denen:
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1 eine
Perspektivansicht einer einfachen und kompakten linearen Abtastanordnung
ist, die nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist und die ohne einen herkömmlichen
voluminösen
Motor angetrieben wird;
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2 eine
universale Abtastanordnung für universelle
Muster zeigt, die nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist und die teilweise gemäß den Betriebsprinzipien
des Scanners der 1 funktioniert,
und welche in der Lage ist, in einer x-Richtung bei einer relativ
hohen Frequenz abzutasten, und entweder nicht in die y-Abtastung angetrieben
wird, um ein lineares x-Abtastmuster zu erzeugen, oder bei zwei
unterschiedlichen Frequenzen in eine y-Richtung abtastet, und zwar bei einer
relativ hohen Frequenz für
omnidirektionale Abtastmuster oder bei einer relativ niedrigen Frequenz
für Rasterabtastmuster;
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3 eine
dritte Anordnung zeigt, die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist und die in der Funktion etwas ähnlich zur Anordnung der 2 ist, wobei aber y- und
x-Abtastmechanismen in einer einheitlichen bzw. einzigen Baugruppe
auf einer gemeinsamen Basis angebracht sind, und wobei ein einzelner
Abtastspiegel sowohl die x- als auch y-Abtastoperationen ausführt;
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4, 5 und 6 drei miteinander in Beziehung stehende
Anordnungen zeigen, die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung sind und die in der Lage sind, praktisch jeden beliebigen
unterschiedlichen Typ von Abtastmustern zu erzeugen, einschließlich linearer,
omnidirektionaler wie zum Beispiel Lissajous- oder Rasterabtastmuster,
und welche einen einzelnen Abtastspiegel nutzen, welcher am freien
Ende einer elektromagnetisch angetriebenen zentralen Stange angebracht
ist, die in der Lage ist, zwei orthogonale x- und y-Richtungen zu oszillieren;
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7 und 8 zwei miteinander in Beziehung stehende
universale bzw. allgemeine Abtastanordnungen zeigen, die nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung sind und die eine Basis aufweisen,
die auf freitragende Weise ein Niedrigfrequenz-y-biegbares Teil
trägt,
welches an seinem freien Ende in freitragender Weise ein Hochfrequenz-biegbares
Teil trägt,
und wobei eine x-Antriebsspule mit einem konstanten Hochfrequenzantriebssignal
angetrieben wird, um x-Abtastablenkungen zu erzeugen, und wobei
eine zweite y-Antriebsspule
ein Antriebssignal nutzt, welches eine von zwei festen Frequenzen
hat, und zwar ein Niedrigfrequenzantriebssignal für Rasterabtastmuster
oder ein Hochfrequenzantriebssignal für omnidirektionale Abtastmuster;
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9 eine
universale bzw. allgemeine kompakte Strichcodeabtastanordnung darstellt,
in welcher eine Basis eine Niedrigfrequenz-y-biegbare Baugruppe für eine Masse aufweist (die
nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist), welche eine Niedrigfrequenz-y-Abtastbewegung vorsieht
bzw. liefert, und wobei ein zweites biegbares Bauteil auf freitragende
Weise auf der Masse angebracht ist und auf seiner Oberfläche einen
Abtastspiegel und einen Permanentmagneten hält, welcher mit einer benachbarten
einkreisenden bzw. umgebenden x-Antriebsspule in Wechselwirkung
steht, um Hochfrequenz-x-Abtastbewegungen zu erzeugen, und welcher
mit einer benachbarten y-Antriebsspule in Wechselwirkung steht,
um entweder keine oder Hoch- oder Niedrigfrequenz-y-Abtastbewegungen
zu erzeugen;
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10 den
Betriebsmodus des x-Antriebsmechanismus in der Anordnung der 7, 8 und 9 zeigt,
in welchem ein Permanentmagnet mit einer benachbarten x-Antriebsspule
in Wechselwirkung steht;
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11 die
Orientierung des Permanentmagneten der Anordnung der 9 relativ zur y-Antriebsspule
sowie die Art und Weise zeigt, in der der Permanentmagnet mit der
y-Antriebsspule in Wechselwirkung steht;
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12 eine
Anordnung zeigt, in der ein hier offenbarter Miniaturscanner für einen
Strichcodeleser innerhalb eines Gehäuses angebracht ist, das auf einer
Indexringfassung auf dem Zeigefinger eines Nutzers gehalten wird,
und wobei die Elektronik in dem Strichcodeleser durch einen Nahbereichsfunksender
mit einem Empfänger
in Verbindung steht, welcher typischerweise am Gürtel des Nutzers angebracht
sein kann;
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13 eine
Anordnung ähnlich
zur 12 zeigt, wobei
ein hierin offenbarter Miniaturscanner für einen Strichcodeleser innerhalb
eines Gehäuses
angebracht ist, das auf einer Indexringfassung auf dem Zeigefinger
eines Nutzers getragen wird, und wobei die Elektronik in dem Strichcodeleser
durch einen Draht mit einem tragbaren Anschluß in Verbindung steht, der
auf einem Armband am Handgelenk des Nutzers angebracht ist; und
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14 bzw. 15 eine perspektivische Vorderansicht
und eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Miniaturabtastelements
im Torsions- bzw. Drehschwingungsmodus gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
einen einfachen und kompakten Hochgeschwindigkeits-Linear-Strichcodescanner, der
ohne einen herkömmlichen
voluminösen
Motor angetrieben wird. Mit Bezug auf 1 wird
eine lineare Abtastanordnung 10 vorgesehen, in welcher
ein biegbarer Streifen 12 aus geeignetem flexiblen Material
wie zum Beispiel Mylar an einer Basis 14 freitragend bzw.
auslegerartig angebracht ist, und zwar durch Befestigung zwischen
den beiden Hälften
der Basis 14. Der biegbare Streifen 12 trägt darauf
einen Miniaturpermanentmagneten 16, der innerhalb einer Spule 18 positioniert
ist, wobei eine Achse zentral durch die Nord- und Südpole des
Permanentmagneten läuft,
die die Oberfläche
des flexiblen Streifs 12 im wesentlichen senkrecht dazu
schneidet. Die Spule 18 ist ebenfalls an der Basis 14 befestigt,
und ein Spiegel 20 ist am freien Ende des auslegerartig
angebrachten flexiblen Streifens 12 befestigt. Durch Verändern der
Dimensionen (Länge,
Breite und Dicke) oder der flexiblen Eigenschaften des auslegerartig
angebrachten Streifens 12 oder der Masse des flexiblen
Streifens 12, des Permanentmagneten 16 und des
Spiegels 20 oder der Massenverteilung auf dem flexiblen
Streifen 12 können
unterschiedliche Resonanzfrequenzen für die schwingende Baugruppe
bzw. Anordnung erreicht werden. Im allgemeinen wird die natürliche Resonanzfrequenz
durch die Größe (Länge, Breite
und Dicke) und Biegestärke
des auslegerartig angebrachten Teils, die Massenverteilung und die
Gesamtmasse der schwingenden Baugruppe bestimmt. Formeln sind verfügbar und
in der Technik bekannt, um die Resonanzfrequenz der schwingenden
Baugruppe zu bestimmen, was auch empirisch getestet und entwickelt
werden kann. Wenn ein periodisches Antriebssignal 22, wie
zum Beispiel ein sinusförmiges
Signal, in die Spule 18 eingeführt wird, so bewirkt das dadurch
induzierte periodisch entgegengesetzte magnetische Feld, daß die auslegerartig
angebrachte Baugruppe nach oben und unten oszilliert bzw. schwingt,
wie in 1 gezeigt. Dies
erzeugt eine lineare Abtastbewegung des Abtastspiegels 20,
was eine lineare Abtastung eines auf den Spiegel gerichteten Strahls
bewirkt, und zwar durch eine geeignete Strahlquelle wie zum Beispiel eine
sichtbare Laserdiode (visible laser diode = VLD) 24. Ein
sinusförmiges
periodisches Antriebssignal verursacht ein von der Spule 18 erzeugtes
periodisch entgegengesetztes magnetisches Feld, wobei somit Kraftmomente
erzeugt werden, die auf den Nord (N)- und Süd (S)-Pol des Permanentmagneten 18 wirken, um
ein Auf- und Abschwingen des Magneten und des flexiblen bzw. biegbaren
Streifens 12, auf welchem er angebracht ist, zusammen mit
dem Abtastspiegel 20 (wobei alle diese eine auslegerartig
angebrachte Baugruppe darstellen) bewirken, und zwar senkrecht zur
ebenen Oberfläche
des flexiblen Streifens 12 bei einer Frequenz, die abhängig von
der Frequenz des periodischen Antriebssignals ist.
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Im allgemeinen, und für alle hierin
offenbarten Anordnungen, ist es wünschenswert, eine auslegerartig
angebrachte Baugruppe mit einem periodischen Signal bei oder nahe
der Resonanzfrequenz der Baugruppe anzutreiben, und die Baugruppe
mit einer so hoch wie möglichen
natürlichen
Resonanzfrequenz zu gestalten, um hohe Abtastraten von bis zu mehreren
100 Hz (z.B. 500 Hz) zu erzielen. Niedrigere Abtastraten sind jedoch
auch möglich.
Im allgemeinen hängt
die gewählte
Abtastrate von der speziellen Anwendung ab, und eine Abtastrate
von 36 Abtastungen pro Sekunde ist typisch, welche durch ein periodisches
Signal von 18 Hz erzeugt wird.
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Es sei bemerkt, daß in der
Beschreibung hier die Beschreibungen weiterer Anordnungen oft auf den
Beschreibungen früherer
Anordnungen aufbauen, und daß demgemäß die Beschreibungen
der Details, Konstruktion und Betriebsmodus, so weit sie identisch
oder ähnlich
sind, im allgemeinen nicht für die
zusätzlichen
Anordnungen wiederholt werden.
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2 zeigt
eine universale bzw. allgemeine kompakte Strichcodeabtastanordnung,
welche teilweise gemäß dem Betriebsprinzip
des Scanners der 1 funktioniert,
und welche in der Lage ist, bei einer relativ hohen Frequenz in
einer x-Richtung abzutasten und nicht in einer y-Richtung zur Erzeugung einer
linearen x-Abtastung abzutasten, oder bei zwei unterschiedlichen
Resonanzfrequenzen in y-Richtung abzutasten, und zwar einer relativ
hohen Frequenz und einer relativ niedrigen Frequenz. Eine Vielzahl
von Strichcoden und unterschiedlichen Strichcodelesebedingungen
bzw. -zuständen
erfordert verschiedene Arten von Abtastmustern, wie zum Beispiel
lineare Abtastungen, Rasterabtastmuster oder omnidirektionale Scannmuster
wie zum Beispiel Scannmuster vom Lissajous-Typ. Die Anordnung der 2 ist in der Lage alle diese
Abtastmuster mit einer relativ einfachen Konstruktion zu erzeugen
und weist eine doppelresonante Konstruktion zum Erzeugen entweder
einer Hochfrequenz- oder einer Niederfrequenz-y-vertikalen Abtastbewegung
auf.
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In der universalen bzw. allgemeinen
Abtastanordnung der 2 wird
ein Lichtstrahl von einer geeigneten Quelle, wie zum Beispiel einer
Laserdiode (VLD) 26 mit sichtbarem Licht anfänglich auf
eine horizontale x-Ablenkungsanordnung 28 mit hoher Geschwindigkeit
gerichtet, welche Hochgeschwindigkeits-x-Abtastablenkungen des Strahls
erzeugen. Die x-Ablenkungsanordnung 28 kann dieselbe wie die
lineare Abtastanordnung in 1 sein
und ist vorzugsweise dieselbe wie die lineare Abtastanordnung 10 in 1. Der resultierende x-abgetastete
Strahl wird dann auf eine vertikale Ablenkanordnung 30 gerichtet,
welche entweder keine oder Niedrig- oder Hochgeschwindigkeits-Vertikal-Abtastablenkungen des
Strahls erzeugen, die entsprechend für Raster- und omnidirektionale
Abtastmuster vorgesehen sind. Die y-Abtastanordnung 30 weist
eine flexible Basis auf, die mit zwei mechanischen Freiheitsgraden
versehen ist, um zwei resonante Zustände vorzusehen, und zwar eine
Niedrigfrequenz-y-Abtastung für
Rastermuster und eine Hochfrequenz-y-Abtastung für omnidirektionale Muster.
Die y-Abtastanordnung
wird durch die elektromagnetischen Kräfte angetrieben, die durch
eine Spule 44 erzeugt werden, welche einen Permanentmagneten 42 umgibt,
der in der y-Abtastbaugruppe 30 angebracht ist, und zwar
auf eine Weise, die ähnlich
zu der mit Bezug auf die Anordnung der 1 erklärten Weise ist.
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Die y-Abtastbaugruppe 30 weist
eine Basis 34 auf, welche einen auslegerartig angebrachten Niedrigfrequenz-biegbaren
Streifen 36 trägt,
welcher an seinem freien Ende eine Masse 38 unterstützt, welche
wiederum einen kleineren auslegerartig angebrachten Hochfrequenz-biegbaren
Streifen 40 trägt.
Der biegbare Streifen 40 trägt darauf den Permanentmagneten 42,
der innerhalb der Spule 44 positioniert ist, und einen
Abtastspiegel 46, der am freien Ende des biegbaren Streifens 40 angebracht
ist. In dieser Anordnung kann die Masse 38 und die gesamte
auf ihr angebrachte Struktur (40, 42, 46)
auf dem auslegerartig angebrachten Niedrigfrequenz-biegbaren Streifen 36 bei
einer niedrigen Resonanzfrequenz frl oszillieren,
und der Magnet 42 und der Abtastspiegel 46 können auf
dem kleineren auslegerartig angebrachten Hochfrequenz-biegbaren Streifen 40 bei
einer hohen Resonanzfrequenz frh oszillieren
bzw. hin- und herschwingen. Die Masse 38 wird so gewählt, um
die Resonanzfrequenz des Niedrigfrequenz-y-biegbaren Bauteils so
abzustimmen, daß sie
bei oder nahe dem Niedrigfrequenz-y-Antriebssignal zum effizienten
Betrieb ist. Ähnlich
zur ersten Anordnung ist für
einen effizienten Betrieb die mechanische Resonanzfrequenz des Hochfrequenz-y-biegbaren
Bauteils mit dem y-Abtastspiegel und dem darauf angebrachten Permanentmagneten so
gestaltet, daß sie
bei oder nahe der Frequenz des periodisch veränderlichen Hochfrequenz-y-Antriebssignal
ist. Die Resonanzfrequenz jeder schwingenden Baugruppe wird im allgemeinen
durch die Federkonstante K des schwingenden Bauteils und die Masse
M und die Massenverteilung der schwingenden Baugruppe bestimmt.
In der Ausführungsform
mit zwei Freiheitsgraden der 2 hat
jede der zwei schwingenden Baugruppen eine unterschiedliche Federkonstante
K (K1 und K2) und
eine unterschiedliche Masse M (M1 und M2) und Massenverteilung.
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Die Auswahl entweder der niedrigen
Resonanzfrequenz frl oder der hohen Resonanzfrequenz frh wird durch Verändern der Frequenz des y-periodischen
Antriebssignals 48 durch die y-Antriebsspule 44 erreicht.
Wenn kein Antriebsstrom durch die y-Antriebsspule 44 fließt, so trifft
ein Laserstrahl aus der VLD 26 auf den Spiegel 20 der
Abtastbaugruppe 28 auf, welcher eine schnelle (ungefähr 300 Hz)
x-Abtastlinie erzeugt, die auf den Spiegel 46 der y-Abtastbaugruppe 30 gerichtet
und durch ihn reflektiert wird, und zwar ohne irgendwelche Veränderungen
im Abtastmuster, wobei dadurch eine lineare horizontale Abtastlinie
erzeugt wird. Wenn ein Niedrigfrequenzsignal 48 das an
der y-Antriebsspule 44 angeschlossen ist, so erzeugt es
eine Niedrigfregeunz- Vertikalbewegung,
um den Niedrigfrequenz-biegbaren Streifen, wobei dadurch ein Rastermuster
erzeugt wird. Wenn ein Hochfrequenzsignal 48 an die y-Antriebsspule 40 angeschlossen
wird, so erzeugt es eine hohe Frequenz-Vertikalbewegung, um den Hochfrequenzstreifen 40 herum,
wobei dadurch ein omnidirektionales Abtastmuster erzeugt wird. In
der ersten Ausführungsform
kann die Abtastbewegung in der y-Richtung so gestaltet werden, daß sie ein
gewünschtes
Verhältnis
zur Abtastbewegung in der x-Richtung gemäß dem gewünschten omnidirektionalen Abtastmuster
darstellt.
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3 zeigt
eine zweites Anordnung (die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist), welche etwas ähnlich
in der Funktion zur Anordnung der 2 ist,
wobei aber die y- und x-Abtastmechanismen 56, 58 in
einer einheitlichen bzw. einzigen Baugruppe auf einer gemeinsamen
Basis 60 angebracht sind, welche in einem kompakten oder miniaturisierten
Scanner eine gedruckte Leiterplatte aufweisen kann. Zur Veranschaulichung
war in einer entworfenen bzw. gestalteten Anordnung die Länge der
Basis 60 1,1 Zoll, die Höhe war 0,45 Zoll und die Breite
war 0,45 Zoll. Die y-Abtastbaugruppe 56 weist ein biegbares
Teil 62 auf, das auslegerartig an der Basis 60 angebracht
ist, welches einen Permanentmagneten 64 trägt, der
innerhalb einer y-Antriebsspule 66 positioniert
ist. Das biegbare Teil 62 kann aus einem beliebigen geeigneten
Material wie zum Beispiel Mylar erzeugt sein und weist darauf ein Dämpfungsbiegeteil 68 auf,
welches ebenfalls aus einem beliebigen Material wie zum Beispiel
Mylar bestehen kann, um die Hochfrequenzmodi bzw. Hochfrequenzanteile
der Oszillation der y-Abtastanordnung zu dämpfen Eine Masse 70 ist
am freien Ende des auslegerartigen biegbaren Teils 62 angebracht, um
die y-Abtastbaugruppe auf eine geeignete niedrige Resonanzfrequenz
frl abzustimmen.
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Die x-Abtastbaugruppe 58 weist
ein flexibles bzw. biegbares Teil 72 auf, das auslegerartig
an die Masse 70 am freien Ende des y-biegbaren Teils 72 angebracht
ist, und trägt
darauf einen Permanentmagneten 74, der innerhalb einer
y-Antriebsspule 76 positioniert ist. Ein einzelner Abtastspiegel 78 ist
am freien Ende des x-biegbaren Teils 72 angebracht, so daß es unterstützt wird, um
mit Hochfrequenz-x-Abtastbewegungen und entweder keiner y-Abtastung für eine lineare
x-Abtastung oder einer Niedrigfrequenz-y-Abtastung angetrieben zu
werden, um ein Abtastmuster vom Rastertyp zu erzeugen. Jeder Permanentmagnet 64, 74 wird
von jeder Antriebsspule 66, 76 umgeben, und jeder
Permanentmagnet wird auf jedem biegbaren Teil angebracht, und zwar
mit einer Achse, die sich im wesentlichen zentral durch ihre Nord-
und Südpole
erstreckt, die sich ebenfalls im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des
biegbaren Teils erstreckt, auf welchem der Permanentmagnet angebracht
ist. Das Merkmal bzw. die Eigenschaft eines einzelnen Abtastspiegels
ist besonders vorteilhaft, da die kleinen Abtastspiegel teuer sind. Die
Anordnung der 3 kann
ein lineares Abtastmuster durch Betätigen nur der x-Abtastbaugruppe 58 oder
ein Rasterabtastmuster durch Betätigen
sowohl der y- als auch der x-Antriebsbaugruppen 56 und 58 erzeugen,
aber sie kann kein omnidirektionales Abtastmuster generieren.
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4, 5 und 6 zeigen drei in Beziehung zueinander
stehende Anordnungen (die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung sind), und zwar für
einen kompakten Strichcodescanner, welcher ein biegbares bzw. flexibles
Teil aufweist, das an einem Ende auf eine auslegerartige Weise durch
eine Basis getragen wird, wobei das flexible Teil in der Lage ist,
sich in beide orthogonal orientierte x- und y-Richtungen zu biegen.
Ein einzelner Abtastspiegel ist auf dem biegbaren Teil für eine Bewegung
damit angebracht, und ein Abtaststrahl ist darauf gerichtet. Diese
Anordnungen sind in der Lage, praktisch jedes Abtastmuster zu erzeugen
einschließlich
linearer, omnidirektionaler, wie zum Beispiel Lissajous- oder Rasterabtastmuster,
welche einen einzelnen Abtastspiegel nutzen.
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In der Anordnung der 4 ist ein Abtastspiegel 82 am
freien Ende einer flexiblen Welle 84 angebracht, wobei
ihr anderes Ende flexibel an einer Basis 86 befestigt ist,
um ein auslegerartiges Anbringen für die flexible Welle vorzusehen,
welche in der Lage ist, sowohl in der x- als auch y-Richtung zu schwingen.
Zwei Permanentmagneten 88, 90 sind durch kurze
Befestigungsträger 89, 91 an
die flexible Welle 84 angebracht relativ zueinander senkrecht mit 90° angebracht.
In dieser Anordnung stimmen Achsen, die sich zentral durch sowohl
die N als auch S Pole der Permanentmagneten 88 und 90 erstrecken, entsprechend
mit den Zentralachsen der x- und y-Antriebsspulen 92, 94 überein.
In dieser Anordnung erzeugt jede der Spulen 92, 94,
wenn mit einem periodischen Antriebssignal angetrieben, ein abwechselnd
entgegengesetztes magnetisches Feld, wie unten mit Bezug auf 10 beschrieben, wobei das
abwechselnd entgegengesetzte magnetische Feld abwechselnd die Pole
des Permanentmagneten anzieht und abstößt, der am nahsten zur Spule
positioniert ist. Ein Dämpfungsmaterial 96 wie
zum Beispiel Gummi, Silikon usw. wird verwendet, um die Welle 84 an
die Basis 86 anzubringen und an Ort und Stelle zu halten,
um eine Wiederherstellungskraft bzw. Rücksetzkraft zu erzeugen und
um ihre Oszillationen bzw. Schwingungen zu dämpfen.
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Die Anordnungen der 5 und 6 sind ähnlich,
und ihre Designs bzw. Gestaltungen basieren auf den Gestaltungen
zum Antreiben von Kassetten bzw. Kartuschen die gegenwärtig zum
Schneiden von Master- bzw. Vorlageschallplatten (z.B. mit 33 oder
45 Umdrehungen pro Minute aufgenommene Schallplatten) benutzt werden.
Die Antriebskartuschen bzw. Antriebskassetten werden von Herstellern,
wie zum Beispiel Shure Brothers, Inc. produziert. In der Ausführungsform
der 5 wird eine zentrale
Welle 100 in einer kleinen Kartusche 102 getragen,
und sie unterstützt
einen kleinen Magneten 104, der zentral zwischen den herausragenden
magnetischen Kernen 105 zweier Paare von x- und y-Antriebsspulen 106, 108 positioniert
ist, wobei das Paar der x-Antriebsspulen
orthogonal bezüglich
des Paares von y-Antriebsspulen orientiert ist. Ein einzelner Abtastspiegel 110 wird
am freien Ende der Welle 100 unterstützt und wird in x- und y-Abtastbewegungen durch
periodische Antriebssignale angetrieben, die an die x- und y-Antriebsspulen 106, 108 angelegt sind.
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Die Anordnung der 6 ist funktional symmetrisch entgegengesetzt
zur Anordnung der 5, und
sie weist eine einzelne Bewegungsspule 110 mit einem Eingang 111 auf,
die an einer Welle 112 angebracht ist, welche magnetisch
mit stationären
Paaren gegenüberliegender
x- und y-Permanentmagneten
114, 116 in Wechselwirkung
steht. Ein einzelner Abtastspiegel 118 ist am freien Ende
der Welle 112 angebracht und in x- und y-Abtastbewegungen
durch ein periodisches Antriebssignal angetrieben, welches an die
Spule 110 angelegt ist.
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Die 7 und 8 zeigen zwei zueinander
in Beziehung stehende universale bzw. allgemeine Abtastanordnungen
(die nicht in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist). Die Anordnung der 7 weist eine Basis 118 auf,
welche auf auslegerartige Weise ein relativ breites, Niedrigfrequenz-y-biegbares Teil 120 trägt, welches
an seinem freien Ende eine Masse 122 angebracht hat. Die Masse 122 wiederum
trägt auf
auslegerartige Weise ein relativ enges Hochfrequenz-biegbares Teil 124, welches
darauf zwei zueinander senkrechte Permanentmagneten 126, 128 (kann
auch ein T- oder kreuzgeformter Magnet sein) und einen Abtastspiegel 130 unterstützt, welcher
am inneren Ende (ganz rechts in 7)
des Magneten 128 befestigt ist. Der Permanentmagnet 126 ist
benachbart zu einer x-Antriebsspule 132 positioniert, und
der Permanentmagnet 128 ist benachbart zu einer y-Antriebsspule 134 positioniert,
wobei die Baugruppe in der Luftlücke zwischen
den zwei parallelen Spulen 132, 134 positioniert
ist, welche durch zwei periodische Antriebssignale angetrieben werden.
Die x-Antriebsspule 132 wird mit einem konstanten Hochfrequenzantriebssignal
angetrieben, um x-Abtastrichtungsablenkungen zu erzeugen, und die
zweite y-Antriebsspule 134 nutzt ein Antriebssignal, welches
eine von zwei festen Frequenzen hat, und zwar ein Niedrigfrequenzantriebssignal
für ein
Rasterabtastmuster oder ein Hochfrequenzantriebssignal für ein Lissajous-Abtastmuster.
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Die 10 zeigt
den Betriebsmodus des x-Antriebsmechanismus in der Anordnung der 7, in welchem der Permanentmagnet 126 mit
der x-Antriebsspule 132 in
Wechselwirkung steht. Wenn auf die Spule 132 ein periodisches
Antriebssignal angelegt wird, so kehren sich ihre N- und S-Pole
periodisch selbst um. Wenn der N-Pol oben und der S-Pol unten ist,
wie in 10 gezeigt, so
werden der Permanentmagnet 126 und das biegbare Teil 124,
an welchem er befestigt ist, torsionsartig gedreht, so daß das S-Ende
des Permanentmagneten zum N-Pol nach oben gedreht wird, und das
N-Ende des Permanentmagneten zum S-Pol unten gedreht wird. Wenn die
Pole der Antriebsspule umgedreht werden und der S-Pol oben und der
N-Pol unten in der 10 ist, so
werden der Permanentmagnet 126 und das biegbare Teil 124 in
eine entgegengesetzte Richtung gedreht, so daß das N-Ende des Permanentmagneten 126 zum
S-Pol oben hin gedreht wird, und das S-Ende des Permanentmagneten 126 zum
N-Pol unten hingedreht wird. Demgemäß werden der Permanentmagnet 126 und
das flexible Teil 124, an welches er befestigt ist, und
der Abtastspiegel 130 abwechselnd gedreht und in x-Abtastbewegungen
in Uhrzeigerrichtung und entgegengesetzt zur Uhrzeigerrichtung oszilliert
bzw. geschwenkt.
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Der y-Abtastmechanismus in der Anordnung der 7 funktioniert auf eine
Weise, die ähnlich
der der Anordnung der 4 ist.
Der Permanentmagnet 128 ist so angeordnet, daß sich eine
Achse zentral durch N- und S-Enden bzw. -Pole des Permanentmagneten
erstreckt, der koliniear mit der Zentralachse der y-Antriebsspule 134 positioniert
ist. Ein Ende des Permanentmagneten 128 ist am nächsten zur
Antriebsspule positioniert, so daß, wenn ein periodisches Antriebssignal
die Pole der Spule 134 umdreht, das Ende des Magneten 128,
das am nächsten zur
Spule 134 ist, periodisch angezogen und abgestoßen wird
durch die sich umdrehenden Pole der Spule 134, wobei dadurch
bewirkt wird, daß sich
entweder der Niedrigfrequenz-biegbare Streifen 120 oder
der Hochfrequenz-biegbare Streifen 124 periodisch biegt,
um entweder eine Hochfrequenzabtastung mit einem Hochfrequenzantriebssignal
oder einer Niedrigfrequenzabtastung mit einem Niedrigfrequenz-Antriebssignal
zu erzeugen.
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Zum effizienten Betrieb ist die mechanische Drehschwingungsresonanzfrequenz
bzw. Torsionsresonanzfrequenz des Hochfrequenz-biegbaren Teils 124 mit
dem darauf angebrachten Abtastspiegel 130 und den Permanentmagneten 126, 128 so
gestaltet, daß sie
bei oder nahe der Frequenz des periodisch veränderlichen x-Antriebssignals
ist. Weiterhin ist die mechanische Biegeresonanzfrequenz des Hochfrequenzbiegbaren
Teils 124 mit dem darauf angebrachten Abtastspiegel 130 und
den Permanentmagneten 126, 128 so gestaltet bzw.
gewählt,
daß sie
bei oder nahe der Frequenz des sich periodisch verändernden
Hochfrequenz-y-Antriebssignals ist. Ebenfalls wird die Masse
122 so
gewählt,
daß sie
die Resonanzfrequenz auf das Niedrigfrequenz-y-Antriebssignal abstimmt.
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In der siebten Anordnung sind die
Permanentmagneten 126, 128 in einem Luftspalt
zwischen den x- und y-Antriebsspulen 132, 134 positioniert, welche
mit ihren Zentralachsen im wesentlichen kolinear angebracht sind.
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Die Anordnung der 8 weist eine Basis 118, ein
Niedrigfrequenz-y-Antriebs-biegbares
Teil 120, eine Masse 122 und ein Hochfrequenz-y-Antriebsbiegbares
Teil 124 auf, und zwar ähnlich
zur Ausführungsform
der 7. Die Antriebsanordnung weist
einen einzelnen horizontal positionierten Permanentmagneten 136 auf
mit einem darauf angebrachten Abtastspiegel 137, der benachbart
zu zwei benachbarten x- und y-Antriebsspulen 140, 138 positioniert
ist und von ihnen gesteuert und in Abtastbewegungen angetrieben
wird, wobei die Spule auf einen Weichmetallkern gewickelt sind.
Die x-Antriebsspule 140 ist gegenüber dem Zentrum des Permanentmagneten
positioniert und steuert die horizontale x-Abtastbewegung, wobei
ihr Betrieb bzw. ihre Funktion zum Betrieb bzw. der Funktion der
Anordnung der 7 ist
(x-Abtastung). Die y-Antriebsspule 138 ist
parallel und seitlich zur ersten Spule gegenüber einem gepolten Ende des
Permanentmagneten positioniert, und sie steuert die y-vertikale Abtastbewegung.
Wenn sich die Polarität
der y-Antriebsspule periodisch umkehrt, so wird das gepolte Ende
des Permanentmagneten vor der Spule 138 periodisch angezogen
und abgestoßen
durch die wechselnde Polarität
der x-Antriebsspule 138, welche entweder eine Niedrigfrequenz-y-Abtastung durch Niedrigfrequenz-Biegen
des Niedrigfrequenz-biegbaren Teils 120 oder ein Hochfrequenz-y-Abtasten
durch Hochfrequenz-Biegen des Hochfrequenz-biegbaren Teils 124 erzeugt.
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9 zeigt
eine bevorzugte Anordnung (beste Ausführungsform) eines kompakten
Strichcodescanners (die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung ist), wobei eine Masse 186 an einer biegbaren
Halterung 184 angebracht ist, wobei jedes ihrer Enden sich
von einer gegenüberliegenden
Seite der Masse 186 erstreckt, welche periodisch torsionsartig
hin- und hergebogen wird, um eine langsame vertikale y-Abtastbewegung vorzusehen.
Bei einer bevorzugten Anordnung erstreckt sich ein einzelnes biegbares
Teil 184 zwischen zwei Basishalterungen 182, wobei
die Masse 186 an dem einzelnen biegbaren Teil oben beispielsweise
an seiner Oberseite befestigt ist. Weiterhin könnte das einzelne biegbare
Teil eine geeignete Torsionsstange bzw. verdrillte oder verdrehte
Stange sein, die direkt an den Basishalterungen 182 befestigt
ist oder die indirekt an die Basishalterungen 182 durch
geeignete Torsionsfedern befestigt ist. Ein zweites biegbares Teil 188 ist
auslegerartig an der Masse 186 angebracht, und hält an seiner
Oberfläche
einen Permanentmagneten 190 und einen Abtastspiegel 192.
Der Permanentmagnet 190 steht in Wechselwirkung mit einer
benachbarten y-Antriebsspule 194 und
einer benachbarten umgebenden x-Antriebsspule 196, wobei
der Magnet 190 mit den Spulen 194, 196 auf
eine Weise in Wechselwirkung steht, wie sie entsprechend in 11 bzw. 10 dargestellt ist.
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Die 11 zeigt
die Orientierung des Permanentmagneten 190 relativ zur
y-Antriebsspule 194 und
zeigt die Weise, auf welche der Permanentmagnet 190 mit
der y-Antriebsspule 194 in Wechselwirkung steht. Wenn ein
periodisches Antriebssignal an die Antriebsspule 194 angelegt
wird, so verändern sich
die Pole der Antriebsspule 194 periodisch von N zu S. Wenn
die y-Antriebsspule 194 ihren N-Pol am linken Ende und
ihren S-Pol am rechten hat, wie es in 11 gezeigt
ist, so wird der Magnet 190 dadurch abgestoßen und
von der Spule 194 weg verschoben, und wenn die Pole der
Spule 194 umgekehrt werden, wobei der S-Pol am linken Ende
und der N-Pol am rechten Ende ist, so wird der Magnet 190 dadurch
angezogen und zur Spule 194 hin verschoben, was somit dazu
führt,
daß der
Magnet 190 periodisch vom Spulen-y-Antrieb 194 weg
und zu ihm hin oszilliert bzw. schwingt, um eine y-Abtastbewegung
zu erzeugen. Wenn ein Niedrigfrequenz-y-Antriebssignal genutzt wird,
so unterstützt
das Niedrigfrequenz-y-Antriebs-biegbare Teil 184 eine Niedrigfrequenz-y-Antriebsschwingung
des Spiegels 192. und wenn ein Hochfrequenz-y-Antriebssignal benutzt
wird, so unterstützt
das Hochfrequenz-biegbare Teil 188 eine Hochfrequenz-y-Antriebsschwingung.
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Die Hochfrequenz-x-Antriebsspule 196 erzeugt
abwechselnde Polumkehrungen der Spule 196 und funktioniert
auf eine zur Anordnung der 7 (x-Antrieb) ähnliche
Weise. Wenn ein N-Pol am Ende der Spule 196 benachbart
zum Permanentmagneten 190 vorhanden ist, so wird das S-Ende
des Permanentmagneten dorthin hingezogen und das N-Ende des Permanentmagneten
wird dadurch abgestoßen, wobei
somit ein periodisches torsionsartiges Biegen des biegbaren Teils 188 in
Uhrzeigerrichtung und entgegengesetzt der Uhrzeigerrichtung erzeugt
wird, um eine Hochfrequenz-x-Abtastung des biegbaren Teils 188 und
des darauf angebrachten Spiegels 192 zu erzeugen.
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Zusammengefaßt sind zwei Spulen 194, 196 mit
zueinander senkrechten Achsen benachbart zu einer Magnet/Spiegelbaugruppe
angeordnet, wobei die Spule 194 in der Spule 196 positioniert
ist, und sie sehen eine magnetische Kraft vor, welche bewirkt, daß die gesamte
Baugruppe in drei Modi oszilliert, einschließlich eines Hochfrequenz-horizontalen-Oszillationsmodus
bzw. -Schwingungsmodus, und zwar entweder allein oder in einem Hochfrequenzvertikalen-Oszillationsmodus
bzw. -Schwingungsmodus oder in einen Niedrigfrequenz-vertikalen-Oszillationsmodus
bzw. -Schwingungsmodus.
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Bei der neunten Anordnung stimmt
die Masse 186 die Drehschwingungs- bzw. Torsionsresonanzfrequenz
des Niedrigfrequenz-biegbaren Teils 184 ab, welches sich
von entgegengesetzten Seiten der Masse zur Basis hin erstreckt und
sich während Niedrigfrequenz-y-Abtastbetriebs
torsionsartig biegt.
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12 zeigt
eine Anordnung, wobei ein Miniaturscanner 201, der hierin
für einen
Strichcodeleser offenbart ist, innerhalb eines Gehäuses 200 angebracht
ist, das auf einer Zeigefingerhalterung bzw. Zeigefingerfassung 202 auf
dem Zeigefinger 204 eines Nutzers getragen wird. Ein Auslöseschalter 206 ist
auf der Seite des Gehäuses 200 vorgesehen
und wird durch den Daumen 208 des Nutzers aktiviert, um
den Scanner 201 zu betätigen.
Die Elektronik im Strichcodeleser kommuniziert die Daten, die er
gesammelt hat, durch einen Kurzbereich-Funksender 210 im
Gehäuse 200,
um sie an eine Antenne 212 eines Empfängers in einer zugehörigen Steuereinheit 214 auszusenden,
welche typischerweise am Gürtel 215 des
Nutzers angebracht sein kann. Die Steuereinheit 214 im
zweiten Gehäuse
würde typischerweise
eine Anzeige, eine Tastatur oder einen Berührungsbildschirm, der als eine
Anzeige/Tastatur funktioniert, aufweisen, und zwar ähnlich wie
in 13 dargestellt. Bei
einer alternativen Anordnung könnte der
Scanner sprachgesteuert sein bzw. durch Sprache aktiviert werden,
wobei Spracherkennungsmittel entweder im Gehäuse 200 oder in der
Steuereinheit 214 eingebaut wären.
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Ein typischer Strichcodeleser des
Standes der Technik weist einen Strichcodescanner, einen Signaldigitalisierer
und einen Decoder auf. Der Strichcodescannererzeugt einen Lichtstrahl,
der auf ein zu lesendes Symbol auf ein Ziel gerichtet wird, und
empfängt
reflektiertes Licht vom Symbol, um ein analoges elektrisches Signal
entsprechend der Intensität
des reflektierten Lichtes zu erzeugen. Der Signaldigitalisierer
weist einen Signalprozessor zum Verarbeiten des analogen elektrischen
Signals auf, um deren ein digitalisiertes Signal zu erzeugen, das
beschreibend bzw. charakteristisch für das Strichcodesymbol ist. Der
Decoder decodiert oder übersetzt
das digitale Signal in durch das Symbol repräsentierte Daten.
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In der Anordnung der 12 weist das auf dem Finger angebrachte
Gehäuse 200 darin
den Strichcodescanner 203 zum Erzeugen eines analogen elektrischen
Signals und einen Signaldigitalisierer 203 zum Erzeugen
eines digitalen Signals von dort auf, das beschreibend bzw. charakteristisch
für das
Strichcodesymbol ist. Das digitalisierte Signal wird dann durch
Funkübertragung
an einen Decoder 213 gesendet, der sich in der Steuereinheit 214 befindet.
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13 zeigt
eine Anordnung ähnlich
zur 12, wobei ein Miniaturscanner 201,
der hierin für einen
Strichcodeleser offenbart ist, innerhalb eines Gehäuses 200 angebracht
ist, das auf einer Zeigefingerfassung bzw. Zeigefingerhalterung 202 auf
dem Zeigefinger 204 eines Nutzers unterstützt ist.
Ein Auslöseschalter 206 ist
an der Seite des Gehäuses 200 vorgesehen,
welcher durch den Daumen 208 des Nutzers aktiviert wird.
Die Elektronik in dem Strichcodeleser kommuniziert das analoge Signal, das
durch den Scanner 201 erzeugt wird, durch einen Draht bzw.
eine Leitung 218, wobei ein tragbares Steuerterminal bzw.
ein tragbarer Steueranschluß 220 auf
einem Armband 221 auf eine Armbanduhr ähnliche Weise am Handgelenk
des Nutzers angebracht ist. Der tragbare Anschluß 220 weist typischerweise
eine LED-Anzeige 227, eine Anordnung 224 von Eingabetasten
und eine Antenne 226 zur Kommunikation mit einem Zentralcomputer
auf. Das Analogsignal auf der Leitung 218 wird zu einem
Signaldigitalisierer 222 gesendet bzw. gerichtet, der sich im
Steueranschluß bzw.
Steuerterminal 220 befindet, und welcher das Analogsignal
digitalisiert, und das digitalisierte Ausgangssignal von dort wird
zu einem Decoder 228 gerichtet bzw. gesendet, der sich
ebenfalls im Steuerterminal 220 befindet. Die Ausgangsgröße des Decoders,
welche durch das abgetastete Strichcodesymbol repräsentierte
Daten darstellt, wird dann durch 226 zum Zentralcomputer
gesendet. Demgemäß unterscheidet
sich die Anordnung der 13 auch
von der Anordnung der 12 durch Plazieren
des Digitalisierers 227 im zugehörigen Steuerterminal 220,
im Gegensatz zum Plazieren in Gehäuse 200.
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Die 14 bzw. 15 zeigen eine perspektivische
Vorderansicht und eine Seitendraufsicht eines Ausführungsbeispiels 230 eines
Torsionsmodus-Miniaturabtastelements
bzw. Drehschwingungs-Miniaturabtastelements. Das Ausführungsbeispiel
der 14 und 15 kann vorteilhafterweise
von einer sehr niedrigen Frequenz von ungefähr 1-2 Hz bis zu einer relativ
hohen Frequenz von ungefähr
160-180 Hz betrieben werden, und zwar ohne irgendwelche physikalischen
Veränderungen
oder mechanischen Anpassungen oder Abstimmungen. Das Ausführungsbeispiel
der 14 und 15 ist mechanisch ausgeglichen,
und die vertikale Halterung bzw. Anbringung eines torsionsartig-biegbaren
Unterstützungsteils 232 darin
führt vorteilhafterweise
nicht zum Erschlaffen bzw. Ermüden
des torsionsartig-biegbaren Unterstützungsteils und der dadurch
unterstützten
Komponenten. In diesem Ausführungsbeispiel
ist ein vertikal angebrachter Streifen 32 aus flexiblen
Material an seiner Spitze und seinem Boden an der Vorderseite einer
kleinen Magnetspule 234 befestigt und gehalten. Ein Permanentmagnet 236 ist
horizontal auf einer Seite des flexiblen Streifens angebracht, und
ein Spiegel
235 ist auf seiner entgegengesetzten Seite angebracht.
Der Permanentmagnet und Abtastspiegel kann entweder direkt an den
flexiblen Streifen 232 oder vorzugsweise durch irgendeinen
Haltertyps 238 befestigt sein. Wenn ein Wechselstrom an
die Spule 234 angelegt wird, so bewirkt die Wechselwirkung
des sich verändernden
magnetischen Feldes der Spule 234 mit dem Magneten 236,
daß der
flexible Streifen 232 in einem Drehschwingungsmodus horizontal
oszilliert bzw. schwingt.
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Der flexible Streifen 232 kann
an der Spule durch einen Halter 240 befestigt sein, welcher
entweder direkt an der Vorderseite der Spule 234, wie in 14 gezeigt angebracht sein,
und zwar mit einem zwischengeschalteten Stoßdämpfermaterial 242, das
durch ein federartiges Teil in 15 gezeigt
ist, um einen mechanischen Schutz im Falle des Herabfallens der
Abtastbaugruppe 230 vorzusehen. Der Halter 240 kann
ein an seiner Vorderseite angebrachtes transparentes Schild 244 haben,
um eine sandwich-artige Struktur zum Schutz des Spiegels vorzusehen.
Um die Leistung zu verbessern und um Energie zu sparen, hat die
Spule vorzugsweise einen Kern 246 aus weichem Stahl oder ähnlichem
Material.