DE768614T1

DE768614T1 - Retroreflektierende Abtastmodule für elektrooptische Leser

Info

Publication number: DE768614T1
Application number: DE1996307381
Authority: DE
Inventors: Edward Barkan; Raj Bridgelall; Paul Dvorkis; Vladimir Gurevich Vla Gurevich; Joseph Katz Joseph Katz; Mark Krichever; Yajun Li Yajun Li; Vincent Luciano; Boris Metlitsky; Howard Shepard
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1996-10-10
Publication date: 1997-12-18
Also published as: EP0768614A3; EP0768614A2

Claims

DE/EP O Patentansprüche

1. Ein in sich abgeschlossenes (autarkes) elektro-optisches retroreflektives Abtast- oder Scannermodul zum Lesen von optisch-codierten Zeichen mit Teilen unterschiedlicher Lichtreflektivität, wobei folgendes vorgesehen ist:
a) eine Basis;

b) Mittel auf der Basis zum Emittieren eines Lichtstrahls entlang eines Ausgangspfades zu den Zeichen und zur Reflektion an diesem;

c) Mittel auf der Basis zum Detektieren des von den Zeichen zurückgestrahlten Lichtes entlang einem Eingangspfad über ein Sichtfeld und zur Erzeugung elektrischer Signale entsprechend den Zeichenteilen mit unterschiedlicher Lichtreflektivität;

d) einem bewegbaren Reflektor, der in den Pfaden des Lichtstrahls und des reflektierten Lichts montiert ist; und

e) Antriebsmittel auf der Basis zur Bewegung des bewegbaren Reflektors, um den Lichtstrahl über die Zeichen zu schwenken, und zum gleichzeitigen Schwenken des Sichtfeldes.

2. Modul nach Anspruch 1, wobei die emittierenden Mittel ein auf der Basis montiertes Gehäuse und eine innerhalb des Gehäuses montierte Lichtquelle aufweist.

3. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, das weiterhin einen fest auf dem Gehäuse montierten unbeweglichen Sammelspiegel und einen fest an dem Sammelspiegel montierten unbeweglichen Abtastspiegel aufweist.

4. Modul nach Anspruch 3, wobei der Saminelspiegel konkav gekrümmt ist, und der Abtastspiegel eben ist, und wobei das Modul weiterhin einen Halter aufweist, der die Spiegel getrennt von dem Gehäuse hält.

5. Modul nach Anspruch 4, wobei die Basis eine allgemein ebene langgestreckte Konfiguration aufweist und entgegengesetzt liegende Endgebiete aufweist, und wobei das Gehäuse und die Spiegel fest in einem der Endgebiete der Basis montiert sind, und wobei der bewegbare Reflektor zum Bewegen am anderen der Endgebiete der Basis montiert ist.

6. Modul nach Anspruch 3, wobei die Mittel zum Detektieren ein auf der Basis montiertes Außengehäuse und einen innerhalb des Außengehäuse montierten und dem Sammelspiegel zugewandten Lichtdetektor aufweist.

7. Modul nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Antriebsmittel eine langgestreckte Stütze mit entgegengesetzt liegenden Endteilen aufweist, wobei der Reflektor an einem der Endteile der Stütze montiert ist; und wobei die Antriebsmittel einen am anderen der Endteile der Stütze montierten Permanentmagneten und eine in der Nähe des Permanentmagneten montierte elektromagnetische Spule aufweisen, die bei einem an die Spule angelegten Wechselantriebssignal zur Erzeugung eines Wechselmagnetfeldes dient, das auf dem Permanentmagneten zur Oszillation des Magnetes einwirkt, und wiederum des darauf montierten Halters und Reflektors um eine ungefähr mittens zwischen dem Reflektor und dem Permanentmagnet sich befindende Achse wirkt.

8.In sich abgeschlossenes (autarkes) elektro-optisches retroreflektives Abtast- oder Scannermodul zum Lesen von optisch codierten Zeichen mit Teilen unter-

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schiedlicher Lichtreflektivität, wobei folgendes vorgesehen ist:

a) eine langgestreckte Basis mit entgegengesetzt liegenden Endgebieten;

b) ein konkav gekrümmter fest an einem der Endgebiete der Basis montierter Sammelspiegel;

c) ein allgemein ebener fest an dem Sammelspiegel montierten Abtastspiegel;

d) ein bewegbarer am anderen der Endgebiete der Basis zum Bewegen montierter Reflektor;

e) eine Lichtquelle auf der Basis, zur Emittierung eines Lichtstrahls zum Abtastspiegel zum Zwecke der Reflektion zum Reflektor und zu den Zeichen, um daran reflektiert zu werden;

f) ein Lichtdetektor auf der Basis, zur Detektierung des Lichts, das von den Zeichen in dem Sichtfeld zu dem Reflektor gelangt und zum Sammelspiegel zur Reflektion zum Lichtdetektor reflektiert wird; und zur Erzeugung von Teilen der Zeichen mit unterschiedlieher Lichtreflektivität entsprechenden elektrischen Signale; und

g) Antriebsmittel zur Bewegung des Reflektors, um den daran reflektierten Lichtstrahl über die Zeichen zu lenken, und um gleichzeitig das Sichtfeld zu schwenken.

9. Modul nach Anspruch 8, wobei der Sammelspiegel einen Krümmungsmittelpunkt (Krümmungszentrum) besitzt, und wobei der Lichtdetektor einen im Krümmungsmittelpunkt positionierten Photodetektor im mittleren Gebiet der Basis zwischen deren gegenüberliegenden Endgebieten aufweist.

10. Modul nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Sammelspiegel und der Abtastspiegel als eine integrale verspiegelte Struktur geformt sind, die am einen Ende

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eines Halters montiert ist, dessen entgegengesetztes Ende mit der Lichtquelle verbunden ist.

11. Ein in sich abgeschlossenes (autarkes) elektro-optisches Scannermodul zum Lesen von optisch codierten Zeichen mit Teilen unterschiedlicher Lichtreflektivität, das folgendes aufweist:

a) eine Basis;

b) Mittel auf der Basis zur Emittierung eines Licht-Strahls entlang einem Ausgangspfad in Richtung der Zeichen zur Reflektion daran;

c) Mittel auf der Basis zum Detektieren des an den Zeichen reflektierten Lichts entlang einem Eingangspfad in einem Sichtfeld und zur Erzeugung von elek- trischen Signalen, die mit den Zeichenteilen unterschiedlicher Lichtreflektivität im Zusammenhang stehen;

d) einen bewegbaren in mindestens einem der Pfade des Lichtstrahls und des reflektierten Lichts montierten Reflektor;

e) Antriebsmittel auf der Basis zum Bewegen des bewegbaren Reflektors, um das Sichtfeld oder den Lichtstrahl oder beide über die Zeichen zu lenken (schwenken); und

f) Mittel zum Senden der elektrischen Signale an ein entfernt gelegenes Host- oder Basisgerät mit Hochfrequenz .

12. Modul nach Anspruch 11, wobei die Sendemittel eine Antenne aufweisen.

13. Ein in sich abgeschlossenes (autarkes), elektro-optisches Scannermodul zum Lesen optisch codierter Zeichen mit Teilen unterschiedlicher Lichtreflektivität, das folgendes aufweist:

a) eine Basis;

b) Mittel auf der Basis zur Emittierung einer Viel-

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zahl von Lichtstrahlen in Richtung der Zeichen zur Reflektion daran;

c) Mittel auf der Basis zum Detektieren des an den Zeichen reflektierten Lichtes in einem Sichtfeld und zur Erzeugung von elektrischen Signalen, die mit den Zeichenteilen unterschiedlicher Lichtreflektivität im Zusammenhang stehen;

d) einen bewegbaren Reflektor; und

e) Antriebsmittel auf der Basis zum Bewegen des bewegbaren Reflektors, um mindestens einen der Lichstrahlen über die Zeichen zu lenken.

14. Eine Reflektorvorrichtung zum Lenken eines Lesestrahls in einem optischen Leser, wobei die Vorrichtung einen Halter und einen Reflektor und ein an dem Halter montiertes beabstandetes Gegengewicht aufweist, wobei der Halter so angeordnet ist, daß er relativ zu einem Stützpunkt bewegbar ist, der zwischen dem Reflektor und dem Gegengewicht angeordnet ist.

15. Reflektorvorrichtung nach Anspruch 14, bei der der Halter so angeordnet ist, daß er an einem von dem Reflektor entfernten Punkt zwecks Bewegung angetrieben wird.

16. Reflektorvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der das Gegengewicht einen Permanentmagneten aufweist, der durch ein sich veränderndes Magnetfeld zum Bewegen des Halters antreibbar ist.

17. Reflektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei der der Halter einen Hauptkörper und elastische bzw. federnde Verbindungsmittel zum Verbinden des Hauptkörpers am Stützpunkt aufweist.

18. Reflektorvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei der der Halter einen langgestreckten Körper aufweist, an dessen entgegengesetzt liegenden Enden der Reflektor und das Gegengewicht montiert sind, und wobei der Halter federnde Verbindungsmittel aufweist, die mit dem langgestreckten Körper im wesentlichen an einem Ende und mit dem Stützpunkt verbunden sind.

19. Scannermodul für einen optischen Leser, wobei folgendes vorgesehen ist: Lesestrahlerzeugungsmittel, ein bewegbar angetriebenes Scannersystem, das einen Reflektor und ein erstes magnetisches Element zur Zusammenarbeit mit Antriebsmittel zum Schwenken des Lesestrahls umfaßt, und ein zweites, sich in der Nähe des Scannersystems befindendes, magnetisches Element aufweist, das so angeordnet ist, daß es magnetisch mit dem ersten magnetischen Element zusammenarbeitet, um das Scannersystem in eine vorgegebene Position vorzulenken.

20. Scannermodul nach Anspruch 19, bei dem das zweite magnetische Element ein gänzlich oder im wesentlichen aus Eisen bestehendes Glied umfaßt.

21. Scannermodul nach Anspruch 19 oder 20, bei dem das Scannersystem einen Schwenkarm aufweist, der zum Hin- und Herbewegen angeordnet ist, wobei der Reflektor in die eine Bewegungsrichtung orientiert ist und das erste magnetische Element in die andere Bewegungsrichtung orientiert ist.

22. Scannermodul nach einem der Ansprüche 19 bis 21, das weiterhin Antriebsmittel, die einen Wechselmagnetfeldgenerator umfassen, in der Nähe des Scannersystems aufweist.

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23. Lesemodul für einen optischen Leser, das folgendes aufweist: Lesestrahlerzeugungsinittel, einen Detektor zum Empfangen eines an einem zu lesenden Gegenstand reflektierten Lesestrahls, wobei ein ein Wellenlängendurchlaßband aufweisender, mit dem Reflektor assoziierter Filter vorgesehen ist, und Mittel zur Überwachung des Lesestrahls und zur Steuerung (Kontrolle) von Parametern der Lesestrahlerzeugungsmittel oder des Detektors oder beider aufweist, um die Wellenlänge des Lesestrahls innerhalb des Durchlaßbandes zu halten.

24. Lesemodul nach Anspruch 23, bei dem ein Teil des Lesestrahls von den Überwachungsmitteln empfangen wird und Parameter der Lesestrahler&zgr;eugungsmittel so gesteuert werden, daß die Wellenlänge des Lesestrahls innerhalb des Durchlaßbandes gehalten wird.

25. Lesemodul nach Anspruch 24, bei dem die Lesestrahlerzeugungsmittel eine Laserdiode umfassen und der Steuerparameter die Temperatur der Laserdiode ist.

26. Lesemodul nach Anspruch 25, bei dem die Laserdiode an einer thermo-elektrischen Kühl- bzw. Wärmeeinheit montiert ist, die durch die Überwachungsmittel gesteuert ist.

27. Lesemodul nach Anspruch 23, bei dem ein Teil des Lesestrahls von den Überwachungsmitteln empfangen wird, der Filter ein abstimmbares Durchlaßband besitzt, und die Überwachungsmittel die Parameter des Filters so steuern, daß das Durchlaßband so eingestellt wird, daß die Wellenlänge des Lesestrahls umfaßt ist.

28. Lesemodul nach Anspruch 23, das weiter ein Abtastoder Scannersystem zum Lenken (Schwenken) des Lese-

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Strahls umfaßt, wobei die Überwachungsmittel einen Teil des gelenkten Lesestrahls empfangen, um den Abtast- oder Ablenkwinkel zu messen.

29. Lesemodul nach Anspruch 28, bei dem die Lesestrahlerzeugungsmittel eine Laserdiode umfassen und die Überwachungsmittel die Parameter der Laserdiode steuern, um die Wellenlänge des Lesestrahls innerhalb des Durchlaßbandes entsprechend dem Ablenkwinkel zu halten.

30. Lesemodul nach Anspruch 29, bei dem der von den Überwachungsmitteln gesteuerte Parameter der Laserdiode die Temperatur ist.

31. Lesemodul nach Anspruch 30, bei dem die Laserdiode sich an einer thermo-elektrischen Kühl- bzw. Wärmeeinheit zur Regulierung der Temperatur der Laserdiode befindet.

32. Lesemodul nach Anspruch 31, bei dem das die Laserdiode und die thermo-elektrische Kühl- bzw. Wärmeeinheit umfassende System eine niedrige thermische Masse besitzt.

33. Lesemodul nach Anspruch 23, bei dem das Modul ein Scannersystem zum Lenken des Lesestrahls umfaßt und ein Teil des abgelenkten Lesestrahls von den Überwachungsmitteln empfangen wird, um den Ablenkwinkel zu messen, wobei der Filter ein abstimmbares Durchlaßband aufweist und die Überwachungsmittel das Durchlaßband abhängig von dem Ablenkwinkel so einstellen, daß das Durchlaßband so eingestellt wird, daß es die Wellenlänge des Lesestrahls umfaßt.

34. Lesestrahlerzeugungssystem für einen optischen Leser, das einen Laser und eine Laserfokussierungs-

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blende aufweist, wobei das System so angeordnet ist, daß es gedruckte Zeichen liest, die in einer vorgegebenen Richtung orientiert sind, wobei die Blende in einer zur Orientierungsrichtung senkrechten Richtung langgestreckt ist und einen Mittelteil Abschnitt mit einem ersten relativ großen Durchmesser und äußere Teile mit relativ kleinen Abmessungen aufweist.

35. System nach Anspruch 34, bei dem die Blende einen im wesentlichen rechteckigen mittleren Teil und gestufte äußere Teile besitzt.

36. System nach Anspruch 34, bei dem die Blende im wesentlichen rautenförmig ist.

37. System nach Anspruch 34, bei dem der mittlere Teil im wesentlichen kreisförmig ist und die äußeren Teile Ausbuchtungen aufweisen.

38. System nach Anspruch 36 oder 37, bei dem die Ecken der Blende abgerundet sind.

39. Detektorsystem eines optischen Lesers, das erste und zweite voneinander beabstandete Detektoren aufweist, die entsprechende erste und zweite teilweise überlappende Sichtfelder besitzen, und mit einem dritten Detektor mit einem Sichtfeld, das zumindest teilweise das nicht überlappende Gebiet des Nahfelds der ersten und zweiten Sichtfelder abdeckt.

40. System nach Anspruch 39, bei dem der erste und zweite Detektor zugehörige erste und zweite Linsen aufweisen.

41. Detektorsystem nach Anspruch 39 oder 40, bei dem der dritte Detektor kleinere Abmessungen als der erste und zweite Detektor aufweist.

42. Detektorsystem nach einem der Ansprüche 30 bis 41, bei dem ein oder mehrere der Photodetektoren eine Photodiode aufweist.

43. Detektorsystem nach einem der Ansprüche 39 bis 42, das weiterhin Lesestrahlerzeugungsmittel und eine Scannervorrichtung zum Lenken oder Leiten des Lesestrahls aufweist, wobei der Pfad des Lesestrahls innerhalb des Systems gehalten ist, um die Größe des Abtast- bzw. Ablenkmusters (Scanmusters) zu vergrö-Bern.

44. Scanner- und Decodiersystem für einen optischen Leser, wobei folgendes vorgesehen ist:

ein Scannermodul mit:

Lesestrahlerzeugungsmitteln,
Lesestrahlablenkmitteln,

einem Detektor zum Detektieren eines von einem Gegenstand reflektierten Lesestrahls und zum Liefern eines den reflektierten Strahl entsprechenden Analogsignals,

einem Digitalisierer, der das Analogsignal empfängt und ein digitalisiertes Signal liefert, einem Differenzierer, der das Analogsignal empfängt und ein abgeleitetes Signal liefert, wobei das digitalisierte Signal und das abgeleitete Signal an jeweiligen ersten Schnittstellenpunkten gehalten werden,

wobei das System weiterhin ein Decodiermodul aufweist, welches Decodiermodul einen Multi-Bit-Decodierer und zweite Schnittstellenpunkte zum Empfang des digitalisierten Signals und des abgeleiteten Signals von den entsprechenden ersten Schnittstellen-

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punkten aufweist, welcher Multi-Bit-Decodierer einen Decodiervorgang anhand des digitalisierten Signals und des abgeleiteten Signals ausführt, die an den zweiten Schnittstellenpunkten empfangen werden. 5

45. System nach Anspruch 44, bei dem der Multi-Bit-Decodierer ein Decodierelement und ein Analog-zu-Digitalkonvertierelement aufweist, welches Decodierelement das digitalisierte Signal empfängt und das Signal zwecks einer Nicht-Multi-Bit-Decodierung decodiert und so angeordnet ist, um einen Übergang in dem digitalisierten Signal zum Multi-Bit-Format zu erkennen und um dem Analog-Digital-Konvertierelement das Abtasten des abgeleiteten Signals zu ermöglichen und um das abgetastete Signal an das Decodierelement zwecks Multi-Bit-Decodierung zu liefern.

46. Decodiermodul für einen optischen Leser, das mit einen Multi-Bit-Decodierer und eine Schnittstelle mit einem Schnittstellenpunkt zur Kopplung mit einem an einem Scannermodul befindlichen Schnittstellenpunkt für ein digitalisiertes Signal und einen weiteren Schnittstellenpunkt zur Kopplung mit einem an einem Scannermodul befindlichen Schnittstellenpunkt für ein abgeleitetes Signal aufweist.

47. Modul nach Anspruch 46, bei dem der Multi-Bit-Decodierer ein Decodierelement und ein Analog-zu-Digitalkonvertierelement aufweist, welches Decodierelement ein digitalisiertes Signal empfängt und das Signal zwecks Nicht-Multi-Bit-Decodierung decodiert und so angeordnet ist, um einen Übergang in dem digitalisierten Signal zum Multi-Bit-Format zu erkennen und um dem Analog-Digitalkonvertierelement das Abtasten eines ein digitalisiertes Signal entsprechenden abgeleiteten Signals zu ermöglichen und um

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das abgetastete Signal an das Decodierelement zwecks Multi-Bit-Decodierung zu liefern.

48. optischer Leser, der erste und zweite Lesestrahlerzeugungsmittel aufweist, die zugehörige erste und zweite Lesestrahlen erzeugen, wobei die ersten Lesestrahlerzeugungsmittel sich im direkten Pfad des zweiten Lesestrahls befinden, und der zweite Lesestrahl um die ersten Lesestrahlerzeugungsmittel durch Strahlumlenkmittel gehalten wird, wobei die ersten und zweiten Lesestrahlen nach den zweiten Lesestrahlerzeugungsmitteln im wesentlichen rekombiniert werden.

49. Optischer Leser nach Anspruch 48, bei dem die ersten und zweiten Lesestrahlen durch eine Reflek- torvorrichtung im wesentlichen rekombiniert werden, die so angeordnet ist, um den ersten Strahl weiterzuleiten und den zweiten Strahl zu reflektieren.

50. Optischer Leser nach Anspruch 48, bei dem die Strahlen durch eine Spiegelvorrichtung mit einer Blende im wesentlichen rekombiniert werden, wobei die Spiegelvorrichtung den zweiten Strahl reflektiert und der ersten Strahl durch die Blende hindurchläuft.

51. Optischer Leser nach Anspruch 48, bei dem die Lesestrahlen durch einen Spiegel im wesentlichen rekombiniert werden, der sich seitlich des Pfades des er-0 sten Lesestrahls befindet und der so angeordnet ist, um den zweiten Strahl im wesentlichen kolinear mit dem Pfad des ersten Strahls zu reflektieren.

52. Optischer Leser nach einem der Ansprüche 48 bis 51, bei dem die ersten Lesestrahlerzeugungsmittel Fernziellesestrahlerzeugungsmittel aufweisen und die

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zweiten Lesestrahlerzeugungsmittel Nahziellesestrahler &zgr; eugungsmittel aufweisen.