DE69321039T2

DE69321039T2 - Rückreflektierendabtastvorrichtung mit von Sammeloptik freiem Rückweg

Info

Publication number: DE69321039T2
Application number: DE69321039T
Authority: DE
Inventors: Edward South Setauket New York 11710 Barkan; Howard M. Great Neck New York 11739 Shepard
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: ATE171290T1; TW247951B; KR940001001A; CN1036223C; ES2121033T3; DE69321039D1; EP0575894A2; EP0575894B1; EP0575894A3; US5272353A; JPH0689360A; CN1080074A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine retroreflektive bzw. rückreflektierende Abtastvorrichtung, die betreibbar ist, um elektro-optisch Kennzeichnungsmittel zu lesen, die Teile von unterschiedlichem Lichtreflektionsvermögen besitzen, beispielsweise Strichcodesymbole, und insbesondere, um konvergierende optische Komponenten im Rücklaufpfad zu eliminieren, entlang dem das von den Kennzeichnungsmitteln reflektierte Licht läuft.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Verschiedene optische Lesevorrichtungen und optische Abtastvorrichtungen sind bis jetzt entwickelt worden, um optisch Strichcodesymbole zu lesen, die auf Objekten aufgebracht wurden, um die Objekte durch optisches Lesen des Symbols darauf zu identifizieren. Das Strichcodesymbol selbst ist ein kodiertes Muster, welches aus einer Reihe von Strichen von unterschiedlichen Breiten besteht, und zwar beabstandet voneinander, um Freiräume von verschiedenen Breiten einzugrenzen, wobei die Striche und Freiräume unterschiedliche Lichtreflektionseigenschaften besitzen. Die Lesevorrichtungen und Abtastvorrichtungen dekodierten elektro-optisch die kodierten Muster in Mehrfachzahlendarstellungen, die die Objekte beschreiben. Abtastvorrichtungen bzw. Scanner dieser allgemeinen Bauart sind beispielsweise offenbart worden in den US-Patenten 4 251 798; 4 360 798; 4 369 361; 4 387 297; 4 593 186; 4 496 831; 4 409 470; 4 460 120; 4 607 156; 4 673 805; 4 736 095; 4 758 717; 4 760 248; 4.806 742; 4 808 804; 4 825 057; 4 816 661; 4 816 660; 4 835 374; 4 845 350; 4 871 904; 4 896 026 und 4 923 281, wobei alle der erwähnten Patente der gleichen Anmelderin zueigen sind, wie die vorliegende Erfindung.
Wie in den oben erwähnten Patenten offenbart, lag ein insbesondere vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer solchen Abtastvorrichtung unter anderem im Aussenden eines Lichtstrahls, vorzugsweise eines Laserstrahls, der von einer Lichtquelle ausgesandt wurde, vorzugsweise einem Gaslaser oder einer Laserdiode und im Leiten des Laserstrahls entlang eines herauslaufenden Pfades zu einem zu lesenden Symbol. Auf dem Weg zu dem Symbol wurde der Laserstrahl auf einen Lichtreflektor einer Abtastkomponente geleitet und davon reflektiert. Die Abtastkomponente bewegte den Reflektor in zyklischer Weise und bewirkte, daß der Laserstrahl wiederholt das Symbol abtastet. Das Symbol reflektierte den darauf auftreffenden Laserstrahl.
In einer retroreflektiven bzw. rückreflektierenden Abtastvorrichtung wurde ein Teil des von dem Symbol wegreflektierten einfallenden Lichtes in einem Rücklaufpfad gesammelt, und zwar durch konvergierende Optiken, und wurde durch eine Detektorkomponente detektiert, wie beispielsweise einen Fotodetektor der Abtastvorrichtung mit einem Sichtfeld. Der Zweck der konvergierenden Optiken ist es, die Lichtmenge zu steigern, die den Detektor erreicht, und das Sichtfeld des Detektors einzuschränken, um die Menge des Umgebungslichtes zu minimieren, welches den Detektor erreicht. Das detektierte Licht in dem Sichtfeld wurde in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches wiederum durch elektrische Dekodierungsschaltungen in Daten dekodiert wurde, die das Symbol für die darauffolgende Verarbeitung beschreiben. Der zyklisch bewegliche Reflektor strich den Laserstrahl über das Symbol und überstrich bzw. überschwenkte das Blickfeld während der Abtastung.
Weiter sei hingewiesen auf die Patent Abstracts of Japan, Vol. 8 Nr. 259 (Seite 317), 28. November 1984, und auf JP-A-59 128 674, 24. Juli 1984, wo eine Laserstrichcode- Abtastvorrichtung gezeigt ist. Die erwähnte Laserstrichcode-Abtastvorrichtung weist eine Laserstrahlerzeugungsvorrichtung, einen Halbspiegel, einen Reflektor und eine Fotodetektionsschaltung auf, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Es ist auch ein Drehspiegel vorgesehen, um einen einfallenden Lichtstrahl auszugeben, der von der Laserstrahlerzeugungsvorrichtung durch den Halbspiegel als ein Ausgangsstrahl mit fester Lesebreite übertragen wird. Ein Lichtstrahl, der von dem zu lesenden Strichcode reflektiert wurde, wird durch den Drehspiegel zum Fotodetektor über den Halbspiegel und den Reflektor reflektiert.
Weiterhin zeigt US-A-4 916 318 eine optische Lesevorrichtung der Scanner- bzw. Abtastbauart, und zwar mit einer Laserquelle die zum Lesen von Informationen auf einem Subjekt verwendet wird, wie beispielsweise von einem Strichcode. Ein ablenkendes optisches Glied lenkt den von der Laserquelle ausgesandten Laserstrahl auf das abzusta stende Subjekt. In der Lesevorrichtung ist eine Projektionslinse zwischen der Laserquelle und dem ablenkenden optischen Glied angeordnet. Ein lichtaufnehmendes Glied nimmt den zurückgeleiteten Strahl auf, der von dem abgetasteten Subjekt reflektiert wird, um die Informationen auf dem Subjekt zu lesen. Der rückgeleitete Strahl wird von dem ablenkenden optischen Glied reflektiert, läuft durch eine Linse und wird durch das lichtaufnehmende Glied aufgenommen. Daher ist der Rücklaufpfad nicht frei von konvergierenden optischen Komponenten. Ein optisches Glied, wie beispielsweise eine planparallele Platte wird in dem Laserstrahl der Laserquelle hin und herbewegt, um die Strahltaille des Laserstrahls zu verändern.
Es wurden verschiedene unterschiedliche Bauarten von Sammeloptiken in den bekannten rückreflektierenden Abtastvorrichtungen offenbart. Beispielsweise offenbarte das US-Patent 4 409 470 eine konvexe Linse in dem Rücklaufpfad. Das US-Patent 4 816 660 offenbarte einen konkaven Sammelspiegel in dem Rücklaufpfad. Solche optischen Komponenten nahmen Platz ein, mußten genau positioniert werden und stellten einen Kostenfaktor dar, nicht nur bei den Herstellkosten sondern auch bei den Montagekosten - alles Faktoren, die vermieden werden sollten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

1. Ziele der Erfindung

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, die konvergierenden optischen Komponenten in dem Rücklaufpfad des reflektierten Lichtes in einer rückreflektierenden Abtastvorrichtung zu eliminieren.
Es ist ein weiters Ziel dieser Erfindung, eine rückreflektierende Abtastvorrichtung bezüglich der Größe kompakter zu machen und weniger teuer, und zwar sowohl bezüglich der Herstellungs- als auch der Montagekosten.

2. Merkmale der Erfindung

Wenn man diese Ziele und andere, die im folgenden offensichtlich werden, betrachtet, liegt diese Erfindung in einer rückreflektierenden elektro-optischen Abtastvorrichtung zum Lesen von Indizien bzw. Kennzeichen mit Teilen von unterschiedlicher Lichtreflektivität und in einem Verfahren dafür gemäß den Ansprüchen 1 bzw. 7. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht. Das Ausführungsbeispiel der Erfindung weist Mittel auf, um einen Lichtstrahl entlang eines nach außen laufenden Pfades zu erzeugen und zu leiten, und einem Reflektor, der in dem nach außen laufenden Pfad montiert ist, um das Licht zu den Kennzeichen zur Reflektion davon zu reflektieren.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung weist auch Detektormittel auf, um von den Kennzeichen reflektiertes Licht zu detektieren, und zwar über ein Sichtfeld in einem Rücklaufpfad frei von konvergierenden optischen Komponenten, und zur Erzeugung eines elektrischen Signals, welches die Indizien bzw. Kennzeichen darstellt. Der Reflektor ist auch in dem Rücklaufpfad montiert, um direkt das reflektierte Licht aufzunehmen, und um das reflektierte Licht direkt zu den Detektormitteln zu reflektieren. Der Reflektor wird bewegt, um simultan den Lichtstrahl und das Blickfeld abzutasten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Lichtstrahlerzeugungsmittel eine Laserdiode mit einem Auslaß auf, der zu dem Reflektor hinweist, und die Detektormittel weisen einen Fotodetektor auf, und zwar mit einem Einlaß der zum Reflektor hinweist. Der Reflektor weist einen im allgemeinen ebenen Spiegel auf, der sich über die herauslaufenden und rücklaufenden Pfade erstreckt. Die herauslaufenden und rücklaufenden Pfade schneiden sich auf dem Reflektor oder sind Seite an Seite oder benachbart.
Gemäß dieser Erfindung macht das Eliminieren der Sammeloptiken in dem Rücklaufpfad die Abtastvorrichtung bezüglich der Größe kleiner. Der Fotodetektor muß nicht so fein positioniert werden wie im Stand der Technik. Toleranzen beim Zielen der Laserdiode werden auch erleichtert. Die Kosten, die bei der Herstellung und Montage von Sammeloptiken vorkommen, werden vermieden. Die Abtastvorrichtung kann in vielen unterschiedlichen Konfigurationen vorgesehen werden, beispielsweise in der Hand gehalten oder fest montiert.
Die neuartigen Merkmale, die als für die Erfindung kennzeichnend angesehen werden, sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst jedoch genauso wie ihre Konstruktion und ihr Betriebsver fahren zusammen mit zusätzlichen Zwecken und Vorteilen davon wird am besten verständlich aus der folgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines in der Hand gehaltenen Kopfes einer Abtastvorrichtung gemäß dieser Erfindung; und
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Kopfes der Fig. 1 entlang der Linie 2-2 der Fig. 1.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Mit Bezug auf die Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen in der Hand gehaltenen pistolenförmigen retroreflektiven bzw. rückreflektiven Abtastvorrichtungskopf mit einem Lauf 11 und einem Handgriff 12. Ein manuell betätigbarer Auslöser 13 ist unter dem Lauf 11 auf einem oberen, nach vorne weisenden Teil des Handgriffes 12 gelegen. Wie aus den obenerwähnten Patenten bekannt ist eine Lichtquellenkomponente, typischerweise jedoch nicht notwendigerweise eine Laserdiode 18 (siehe Fig. 2) innerhalb des Kopfes 10 montiert. Die Lichtquelle 18 sendet einen Lichtstrahl entlang eines nach außen laufenden Pfades 20 auf einen im allgemeinen ebenen Reflektor 22 aus, der wiederum den Lichtstrahl nach außen durch ein Fenster 14 reflektiert, welches zu Kennzeichen hinweist, wie beispielsweise Strichcodesymbolen, die in der Ebene P gelesen sind, die zu lesen sind.
Auch innerhalb des Kopfes ist eine Fotodetektorkomponente montiert, wie beispielsweise eine Fotodiode 24 mit einem Sichtfeld, die betreibbar ist, um reflektiertes Licht zu detektieren, welches durch das Fenster 14 entlang eines (in gestrichelten Linien gezeigten) Rücklaufpfades 26 vom Symbol zurückläuft. Ein optionaler optischer Filter 28 ist vor der Fotodiode montiert. Der Filter 28 und die Fotodiode 24 sind in einem Rohr 30 montiert, und zwar mit einem Apertur- bzw. Öffnungs- oder Blendenstopp 32, wodurch das reflektierte Licht auf dem Weg zur Fotodiode durchläuft. Das reflektierte Licht trifft zuerst auf den Reflektor 22 auf, der wiederum das auftreffende Licht direkt zur Fotodiode reflektiert.
Der Aperturstopp 32 ist optional und wird verwendet, um das Sichtfeld der Fotodiode auf ein relativ kleines Gebiet um den Laserpunkt herum einzuschränken, der von dem Lichtstrahl auf dem Symbol geformt wird. Dies hilft dabei, Umgebungslicht davon abzuhalten, die Fotodiode zu erreichen. Bei schlechten Lichtverhältnissen kann der Aperturstopp bzw. die Maske eliminiert werden.
Eine Abtastkomponente 34 ist innerhalb des Kopfes 10 montiert und ist betreibbar, um simultan das Symbol und das Sichtfeld des Fotodetektors abzustasten. Der Reflektor 22 ist auf einem elektrisch betriebenen Antrieb montiert und wird davon angetrieben, und zwar entweder in abwechseln den Umfangsrichtungen, oder komplett um eine Drehachse herum gedreht.
Der Fotodetektor erzeugt ein elektrisches Analogsignal, welches die variable Intensität des reflektierten Lichtes anzeigt. Dieses Analogsignal wird in ein Digitalsignal durch eine Analog-Digital-Wandlerschaltung umgewandelt. Dieses Digitalsignal wird entlang eines elektrischen Kabels 15 zu einem Dekodierungsmodul 16 geleitet, welches außerhalb des Kopfes 10 gelegen ist. Das Dekodierungsmodul 16 dekodiert das Digitalsignal in Daten, die das Symbol beschreiben. Das Kabel 15 wird in dem Fall eliminiert, daß das Dekodierungsmodul 16 innerhalb des Kopfes 10 gelegen ist. Eine externe Host-Vorrichtung 17, gewöhnlicherweise ein Computer, dient hauptsächlich als ein Datenspeicher, in dem die von dem Dekodierungsmodul 16 erzeugten Daten für die darauffolgende Verarbeitung gespeichert werden.
Im Gebrauch zielt der Anwender den Kopf auf das Symbol und zieht den Auslöser 13, um das Lesen des Symbols einzuleiten, jedesmal dann, wenn der Anwender ein Symbol lesen lassen möchte. Das Symbol wird wiederholt eine Vielzahl von Malen pro Sekunde, beispielsweise 40 Mal pro Sekunde, abgetastet. Sobald das Symbol erfolgreich dekodiert und gelesen worden ist, wird der Abtastvorgang automatisch beendet, wodurch es ermöglicht wird, daß die Abtastvorrichtung auf das nächste zu lesende Symbol gerichtet wird, welches an der Reihe ist.
Die Abtastvorrichtung muß keinen in der Hand gehaltenen Kopf aufweisen, sondern könnte eine feste Montageeinheit sein, bei der kein Auslöser verwendet wird, um den Lesevorgang einzuleiten. Eine fest montierte Abtastvorrichtung kann kontinuierlich laufen, oder durch ein externes Signal gesteuert werden, um das Lesen einzuleiten.
Gemäß des Ausführungsbeispiels dieser Erfindung sind keine konvergierenden Optiken, wie beispielsweise Linsen oder konkave Sammelspiegel in dem Rücklaufpfad gelegen. Der gleiche Reflektor 22 ist sowohl in dem herauslaufenden Pfad 20 als auch in dem Rücklaufpfad 26 gelegen. Das Blickfeld des Fotodetektors wird nicht optisch eingeschränkt, wie im Fall von retroreflektiven bzw. rückreflektiven Systemen mit konvergierenden Optiken, sondern mechanisch durch die Abmessungen des Apertur- bzw. Öffnungsstops bzw. der Maske 32 des Rohrs 30. Das Fehlen der konvergierenden Optiken bewirkt, daß das von dem Detektor erzeugte elektrische Signal bezüglich der Größe kleiner ist, und natürlich, daß der Umgebungslichtpegel größer ist. Jedoch kann dieses schwächere Signal durch die oben erwähnten Analog-Digital-Wandlerschaltung kompensiert werden, und falls nötig kann diesem durch einen Verstärker mit niedrigem Rauschen beigeholfen werden.
Was als neu und von der Patentschrift zu schützen beansprucht wird, wird in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.

Claims

1. Retroreflektive optische Abtastvorrichtung (10) zum Lesen von Kennzeichnungs- oder Anzeigemitteln, die Teile unterschiedlicher Lichtreflektivität aufweisen, wobei die Abtastvorrichtung folgendes aufweist: Mittel (18) zur Erzeugung und zum Leiten eines Lichtstrahls (20) entlang eines nach außen gehenden Pfades; Reflektormittel (22), angeordnet in dem nach außen gehenden Pfad, um den Lichtstrahl zu den Anzeigemitteln zur Reflektion von diesen zu reflektieren; Detektormittel (24) zum Detektieren des von den Anzeigemitteln reflektierten Lichts über ein Sichtfeld in einem Rücklaufpfad (26) hinweg, frei von konvergierenden optischen Komponenten, und zur Erzeugung eines für die Anzeigemittel repräsentativen elektrischen Signals, wobei die Reflektormittel (22) auch in dem Rücklaufpfad (26) zur Aufnahme des reflektierten Lichtes angeordnet sind; und Bewegungsmittel (34) zur Bewegung der Reflektormittel (22) zum gleichzeitigen Abtasten des Lichtstrahls und des Sichtfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektormittel derart angeordnet sind, daß das reflektierte Licht direkt zu den Reflektormitteln (24) ohne irgendwelche intervenierenden reflektierenden Elemente reflektiert wird.

2. Retroreflektive optische Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtstrahlerzeugungsmittel eine Laserdiode (18) aufweisen mit einem zu den Reflektormitteln (22) weisenden Auslaß, und wobei die Dektektormittel einen Fotodetektor (24) aufweisen mit einem zu den Reflektormitteln (22) hinweisenden Einlaß.

3. Retroreflektive Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reflektormittel (22) einen im allgemeinen planaren Spiegel aufweisen, der sich über die nach außen gehenden und rücklaufenden Pfade hinweg erstreckt.

4. Retroreflektive Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegungsmittel (34) die Reflektormittel (22) in eine hin- und hergehende Schwingung oder Oszillation versetzen.

5. Retroreflektive Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nach außen gehenden und rücklaufenden Pfade sich benachbart zu den Reflektormitteln (22) schneiden.

6. Retroreflektive Abtastvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflektormittel (22) in dem Rücklaufpfad (26) zum direkten Empfang des von den Kennzeichnungsmitteln reflektierten Lichtes angeordnet sind ohne irgendwelche intervenierenden reflektierenden Elemente.

7. Verfahren zum elektro-optischen Lesen von Kennzeichnungsmitteln mit Teilen unterschiedlicher Lichtre flektivität, wobei folgendes vorgesehen ist: Erzeugen und Leiten eines Lichtstrahls (20) entlang eines nach außen gehenden Pfades; Reflektieren des Lichtstrahls über einen Reflektor (22), angebracht in dem nach außen gehenden Pfad zu den Kennzeichnungsmitteln zur Reflektion davon; Detektieren mittels eines Fotodetektors (24) des von den Kennzeichnungsmitteln reflektierten Lichtes über ein Sichtfeld in dem zurück verlaufenden oder Rücklaufpfad (26) frei von konvergierenden optischen Komponenten, und Erzeugung eines für die Kennzeichnungsmittel repräsentativen elektrischen Signals; und Bewegen des Reflektors (22) zur gleichzeitigen Abtastung des Lichtstrahls und des Sichtfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor das Licht in dem Rücklaufpfad (26) direkt auf den Fotodetektor (24) reflektiert ohne irgendwelche intervenierenden reflektierenden Elemente.

8. Verfähren nach Anspruch 7, wobei das Leiten dadurch ausgeführt wird, daß man eine Laserdiode (18) auf den Reflektor (22) richtet oder ausrichtet und wobei die Detektierung dadurch ausgeführt wird, daß man den Fotodetektor (24) auf den Reflektor (22) hin richtet.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Bewegung durch eine hin- und hergehende Oszillation des Reflektors (22) ausgeführt wird.