DE9321454U1

DE9321454U1 - Schlankes Scan- bzw. Abtastmodul mit austauschbarem X-Y-Scan- bzw. -Abtastelement

Info

Publication number: DE9321454U1
Application number: DE9321454U
Authority: DE
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2003-09-25
Also published as: KR940007733A; DE9321437U1; EP0590537A3; EP0818750B1; EP0818750A3; ES2165561T3; ATE346349T1; DE69334084T2; JPH06236450A; DE69334084D1; CA2107201C; EP0590537A2; US5367151A; CN1112649C; EP0590537B1; DE69331161T2; EP0818750A2; CA2107201A1; DE9321485U1; ATE208929T1

Description

Schlankes Scan- bzw. Abtastmodul mit austauschbarem X-Y-Scan- bzw. Abtastelement

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf optische Scan- bzw. Abtasteinrichtungen, wie beispielsweise Strichcodescanner und insbesondere auf verbesserte Laser-Scan- bzw. Abtastmodule zur Verwendung bei Anwendungen, die besonders kleine Scanner benötigen. Die Erfindung bezieht sich auch auf Scanner, die geeignet sind zum Lesen von verstümmelten Strichcodes, zum Beispiel von Codes, bei denen Teile davon unleserlich sind auf Grund von Beschädigung oder fehlerhaftem Druck.

Hintergrund

Optische Leser, wie beispielsweise Strichcodeleser, sind heutzutage ziemlich üblich. Typischerweise weist ein Strichcode eine Reihe codierter Symbole auf, und jedes Symbol besteht aus einer Reihe von hellen und dunklen Bereichen, typischerweise in Form von Rechtecken. Die Breiten dieser dunklen Bereiche, der Striche oder Balken, und/oder die Breite der hellen Zwischenräume zwischen den Strichen bzw. Balken zeigen die codierte Information an.

Ein Strichcodeleser beleuchtet den Code und fühlt Licht ab, das von dem Code reflektiert wird, um die Breiten und Abstände der Codesymbole zu detektieren und die codierten Daten daraus abzuleiten. Strichcodelesende Dateneingabesysteme verbessern die Effizienz und Genauigkeit der eingegebenen Daten für eine Vielzahl von Anwendungen. Die Leichtigkeit der Dateneingabe bei solchen Systemen erleichtert häufigere und genaue Dateneingabe, um beispielsweise in effizienter Weise Inventar aufzunehmen,

laufendes Arbeit zu verfolgen, etc. Um diese Vorteile zu erreichen, müssen jedoch Benutzer oder Angestellte willens sein, die Strichcodeleser konsequent einzusetzen. Daher müssen Leser leicht und praktisch zu betreiben bzw. zu bedienen sein.

Eine Vielzahl von Scan- bzw. Abtasteinrichtungen ist bekannt. Eine besonders vorteilhafte Art von Leser ist ein optischer Scanner, der einen Lichtstrahl, wie beispielsweise einen Laserstrahl, über die Symbole scannt bzw. streicht. Laserscannersysteme und Bauteile von der Art, die beispielsweise von den US-Patenten Nr. 4,387,297 und 4,760,248 beschrieben sind, die dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung gehören und durch Bezugnahme hierin aufgenommen werden, wurden allgemein so konstruiert, daß sie (Kenn-)Zeichen lesen, die Teile mit unterschiedlichem Lichtreflexionsvermögen besitzen, zum Beispiel Strichcodesymbole, insbesondere von der Art des Universal-Product-Codes (UPC) oder des &Egr;&Agr;&Ngr;-Codes, und 0 zwar in einem bestimmten Arbeitsbereich oder in einer bestimmten Leseentfernung von einem handgehaltenen oder stationären Scanner.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen Strichcode-5 leseeinheit 10, die als pistolenförmige Einrichtung mit einem pistolengriffartigen Handgriff 53 ausgeführt ist. Ein leichtgewichtiges Kunststoffgehäuse 55 enthält die Laserlichtquelle 46, den Detektor 58, die Optik und Signalverarbeitungsschaltung und die CPU (zentrale Prozessoreinheit) 40 sowie eine Leistungsquelle oder Batterie 62. Ein lichtdurchlässiges Fenster 56 im vorderen Ende des Gehäuses 55 gestattet, daß der ausgehende Lichtstrahl 51 austritt und das ankommende, reflektierte Licht 52 eintritt. Der Benutzer richtet den Leser 10 auf ein Strichcodesymbol 70, und zwar aus einer Position, in der der Leser 10 von dem Symbol beabstandet ist, d. h. ohne

das Symbol zu berühren oder den Leser über das Symbol hinweg zu bewegen.

Wie ferner in Fig. 1 dargestellt ist, kann der Leser eine geeignete Linse 57 (oder ein Mehrfachlinsensystem) umfassen, um den Abtaststrahl auf einen Abtastpunkt in einer geeigneten Bezugsebene zu fokussieren. Eine Lichtquelle 46, wie beispielsweise eine Halbleiterlaserdiode, erzeugt einen Lichtstrahl auf der Achse der Linse 57, und der Strahl geht durch einen teilweise versilberten bzw. mit Silber beschichteten Spiegel oder Teilsilberspiegel (oder auch einseitigen Spiegel) 47 und, je nach Bedarf, andere Linsen oder strahlformende Strukturen. Der Strahl wird von einem oszillierenden Spiegel 59 reflektiert, der mit einem Scan- oder Überstreichmotor 60 gekoppelt ist, welcher mit Energie versorgt wird, wenn der Auslöser gedrückt wird. Die Schwingung des Spiegels 59 bewirkt, daß der reflektierte Strahl 51 in einem gewünschten Muster hin- und herstreicht bzw. gescannt wird.

Eine Vielzahl von Spiegel- und Motorkonfigurationen kann dazu verwendet werden, den Strahl in einem gewünschten Scan- bzw. Abtastmuster zu bewegen. Beispielsweise offenbart US-Patent Nr. 4,251,798 ein sich drehendes Polygon mit einem ebenen Spiegel auf jeder Seite, wobei jeder Spiegel eine Scan- bzw. Abtastlinie über das Symbol hinweg erzeugt. Die US-Patente Nr. 4,387,297 und 4,409,470 verwenden beide einen ebenen Spiegel, der wiederholt und in einer Hin- und Herbewegung in entgegengesetzte Um-0 fangsrichtungen um eine Antriebsachse herum angetrieben wird, auf der der Spiegel angebracht ist. Das US-Patent Nr. 4,816,660 offenbart eine Mehrfachspiegelkonstruktion, die aus einem allgemein konkaven Spiegelteil und einem allgemein ebenen Spiegelteil aufgebaut ist. Die Mehrfach-Spiegelkonstruktion wird wiederholt in einer Hin- und Herbewegung in entgegengesetzten Umfangsrichtungen um

eine Antriebsachse herum angetrieben, auf der die Mehrfachspiegelkonstruktion angebracht ist.

Das von dem Symbol 70 zurückreflektierte Licht 52 geht durch das Fenster 56 hindurch und trifft auf den Detektor 58. Bei dem beispielhaften, in Fig. 1 gezeigten Leser wird das reflektierte Licht von dem Spiegel 59 und dem Teilsilberspiegel 47 reflektiert und trifft auf den lichtempfindlichen Detektor 58. Der Detektor 58 erzeugt ein analoges Signal proportional zu der Intensität des reflektierten Lichts 52. Eine auf einer Leiterplatte angebrachte Digitalisierschaltung verarbeitet das analoge Signal von dem Detektor 58, um ein Pulssignal zu erzeugen, bei dem die Breiten der Pulse und die Abstände zwisehen den Pulsen den Breiten der Striche und den Abständen zwischen den Strichen entsprechen. Der Digitalisierer dient als Kanten- oder Flankendetektor oder Wellenformerschaltung, und der von dem Digitalisierer eingestellte Schwellenwert bestimmt, welche Punkte des Analogsignals 0 Kanten bzw. Ränder von Strichen bzw. Balken (des Strichcodesymbols) repräsentieren. Das Pulssignal von dem Digitalisierer wird an einen Decoder angelegt, der typischerweise ein programmierter Mikroprozessor 40 mit einem zugehörigen Programmspeicher und einem zugriffsfreien Datenspeicher (RAM) ist. Der Mikroprozessor-Decoder 40 bestimmt zuerst die Pulsbreiten und die Abstände des Signals von dem Digitalisierer. Der Decoder analysiert dann die Breiten und Abstände, um eine zulässige Strichcodenachricht zu finden und zu decodieren.

Dies umfaßt eine Analyse zum Erkennen zugelassener Zeichen und Folgen, wie sie von dem zugehörigen Code-Standard definiert sind. Dies kann auch eine anfängliche Erkennung eines bestimmten Standards umfassen, dem das abgetastete Symbol entspricht. Diese Erkennung des Standards wird typischerweise als Selbstunterscheidung oder Autodiskrimination bezeichnet.

Um ein Symbol 70 abzutasten, richtet ein Benutzer die Strichcodelesereinheit 10 darauf und betätigt den beweglichen Auslöseschalter 54, um den Lichtstrahl 51, den Scan- oder Überstreichmotor 60 und die Detektorschaltung zu aktivieren. Wenn der Abtaststrahl sichtbar ist, kann der Bediener das Scan- oder Abtastmuster auf der Oberfläche sehen, auf der das Symbol erscheint, und das Zielen bzw. Ausrichten des Lesers 10 entsprechend anpassen. Wenn das von der Quelle 46 erzeugte Licht kaum sichtbar ist, kann ein Rieht- oder Ziellicht in dem optischen System umfaßt sein. Das Ziellicht erzeugt bei Bedarf einen sichtbaren Lichtpunkt, der feststehend sein kann oder wie der Laserstrahl gescannt bzw. überstreichend sein kann; der Benutzer verwendet dieses sichtbare Licht, um die Lesereinheit auf das Symbol zu richten, bevor er den Auslöser drückt.

Der Leser 10 kann auch als tragbares Computerterminal funktionieren. In diesem Fall würde der Strichcodeleser 10 eine Tastatur 48 und eine Anzeige 49 umfassen, wie es in dem erwähnten US-Patent Nr. 4,409,470 beschrieben ist.

Bei den optischen Scannern von der oben beschriebenen Art vergrößern die Laserdiode, die Linse, der Spiegel und die Mittel zum Oszillieren des Spiegels alle die Größe und das Gewicht des handgehaltenen Scanners. Der Photodetek^ tor und die zugehörige Verarbeitungsschaltung können auch die Größe und das Gewicht vergrößern. Bei Anwendungen, die die Verwendung über einen längeren Zeitraum umfassen, kann eine große, schwere handgehaltene Einheit zu Ermüdung führen. Wenn die Benutzung des Scanners Ermüdung erzeugt oder in irgendeiner anderen Weise unbequem ist, ist der Benutzer widerwillig, den Scanner zu bedienen bzw. zu verwenden. Jeglicher Widerwillen, den Scanner konsequent zu benutzen, gefährdet die Datenerfassungszwecke, für die die Strichcodesysteme gedacht sind. Auch besteht ein Bedarf, daß kleine Scannereinheiten in

kleine, kompakte Einrichtungen passen, wie beispielsweise in Notebooks (tragbare Computer).

Somit ist es ein andauerndes Ziel der Strichcodeleserentwicklung, den Strichcodeleser soweit wie möglich zu miniaturisieren, und es besteht noch ein Bedarf, die Größe und das Gewicht der Scan- bzw. Abtasteinheit weiter zu vermindern und ein besonders praktisches Scannersystem vorzusehen. Die Masse der sich bewegenden Bauteile oder Komponenten sollte so niedrig wie möglich sein, um die Leistung zu minimieren, die erforderlich ist, um die Scan- oder Überstreichbewegung zu erzeugen und den Betrieb bei hohen Scan- oder Abtastgeschwindigkeiten zu erleichtern.

Es ist auch zweckmäßig, die Scan- bzw. Abtastkomponenten zu modularisieren, so daß ein bestimmtes Modul in einer Vielzahl verschiedener Scanner verwendet werden kann. Es besteht jedoch ein Bedarf danach, ein besonders kleines, 0 leichtgewichtiges Modul zu entwickeln, das alle notwendigen Scannerkomponenten enthält.

Kleinere Scan- oder Abtastkomponenten neigen dazu, mit höheren Scan- oder Abtastfrequenzen zu arbeiten. Bei typischen Strichcodeabtastanwendungen sollte jedoch die Scan- oder Abtastfrequenz des sich bewegenden Punkts relativ niedrig sein, typischerweise 20 Hz oder weniger. Wenn die Frequenz ansteigt, steigt die Geschwindigkeit des Punkts, während er sich über die Zeichen hinweg 0 bewegt. Die von dem Detektor erzeugten Signale steigen auch bezüglich ihrer Frequenz an und infolgedessen muß die Bandbreite der Verarbeitungsschaltung zum Analysieren der Detektorsignale erhöht werden. Auch erzeugt der Betrieb bei höheren Scan- oder Abtastfrequenzen allgemein 5 Detektorsignale, die höhere Rauschpegel umfassen, was ein genaues Decodieren erschwert.

Eine weitere Reihe von Problemen ist beim Scannen oder Abtasten von Strichcodes aufgetreten, die schwierig zu lesen sind. Viele Strichcodes sind gedruckt unter Verwendung von Drucktechniken mit relativ geringer Qualität, weil die Druckkosten solcher Codes niedrig sein sollen. Die sich ergebenden Strichcodes umfassen jedoch häufig eine Anzahl von Druckdefekten oder Druckfehlern. Selbst wenn sie ohne Defekte gedruckt wurden, werden Strichcodeetiketten über die Zeit hinweg häufig abgenutzt oder beschädigt, so daß wesentliche Teile solcher Codes unleserlich werden. Derzeit bestehende Scanner mit einem sich bewegenden Punkt erzeugen eine einzige Scan- oder Abtastlinie, die über den Teil des Codes stationär bleibt, auf den der Bediener den Scanner richtet. Wenn der gescannte oder abgetastete Teil des Strichcodes einen oder mehrere Fehler umfaßt, kann der Scanner typischerweise den Code nicht in gültiger Weise lesen. Möglicherweise ist der Fehler ausreichend offensichtlich, so daß ein Bediener den Defekt erkennen kann und den Scanner auf einen Teil des Codes richten kann, der keine Defekte oder Fehler enthält. Wenn der Bediener wiederholt versucht, den Code zu scannen, kann der Bediener durch Zufall den Scanner auf einen fehlerfreien Abschnitt des Codes richten und ein gültiges Leseergebnis erhalten. Die Notwendigkeit, den Code wiederholt abzutasten oder zu scannen, manchmal aus keinem erkennbaren Grund, wird den Bediener wahrscheinlich frustieren und verlangsamt die Datenerfassungsvorgänge, die das Scannen oder Abtasten von großen Anzahlen von Codes erfordern. Obwohl sie 0 bezüglich des Scannens oder Abtastens von fehlerhaften oder beschädigten Codes erklärt wurden, entstehen ähnliche Probleme beim Abtasten oder Scannen besonders kleiner Codes. Es besteht eindeutig ein Bedarf dafür, einen Scanner zu entwickeln, der gültige Information aus kleinen (Kenn-)Zeichen und/oder intakten Teilen von Strichcodes oder ähnlichen Zeichen mit optischen Fehlern oder Defekten herauszuzieht.

Offenbarung der Erfinduncf Ziele

Ein Ziel besteht darin, ein vollkommen unabhängiges Scanoder Abtastmodul zu entwickeln, das alle Bauteile oder Komponenten enthält, die notwendig sind zum Erzeugen des Lichtstrahls, zum Scannen oder Bewegen des Lichtstrahls in einem Muster über ein Zeichen hinweg, zum Detektieren von Licht, das von den Zeichen reflektiert wurde, und zum Verarbeiten von Signalen, die für das reflektierte Licht repräsentativ sind. Diesbezüglich sollte das Modul klein und leichtgewichtig sein und leicht in eine Vielzahl verschiedener Arten von optischen Scan- oder Abtastsystemen einzubauen sein.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist, die Größe und das Gewicht von Elementen zu minimieren, die verwendet werden zum Erzeugen der Scan- oder Überstreichbewegung des Lichtstrahls.

Ein weiteres Ziel besteht darin, ein optisches Scan- oder Abtastsystem zu entwickeln, das kleiner und leichtgewichtiger ist, wenn es von einem Bediener gehalten wird, und das leichter zu bedienen ist, um codierte Daten zu scannen bzw. abzutasten.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen optischen Scanner zu entwickeln, der besonders geeignet 0 ist zum Lesen codierter Zeichen, die Fehler oder Defekte enthalten. Genauer umfaßt dieses Ziel, einen Scanner und/oder ein Scan- oder Abtastverfahren zu entwickeln, der bzw. das die Scan- oder Abtastlinie automatisch in eine Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Scan- oder Abtastlinie bewegt, bis der Scanner ausreichende Information von dem fehlerhaften Zeichen erhält, um ein gültiges Leseergebnis zu erhalten bzw. daraus abzuleiten.

Typischerweise umfaßt der Träger für die optische Scanbzw. Abtastkomponente ein Glied, dessen eines Ende die Komponente trägt und dessen anderes Ende einen Magneten trägt. Das Glied und der Magnet sind so bemessen, daß das Gewicht des Magneten das Gewicht der optischen Scan- bzw. Abtastkomponente aufwiegt bzw. ausgleicht bezüglich einer Achse, die ungefähr auf halbem Weg zwischen dem Spiegel und dem Magneten liegt. Ein freies Ende einer flexiblen planaren Feder ist mit einem der Enden des Glieds fest verbunden, und typischerweise ist das andere Ende der Feder mit irgendeinem festgelegten Punkt verbunden. Bei einem Ausführungsbeispiel mit bi-direktionalen bzw. Zwei-Richtungs-Abtasten oder -Scannen wäre das zweite Ende der flexiblen planaren Feder von einer zusätzlichen flexiblen Tragstruktur getragen. Die flexible(n) planare(n) Feder(n) ist bzw. sind langer als die Entfernung zwischen einem Ende des Glieds und der Achse, aber kürzer als die Entfernung zwischen den Enden des Glieds. Typischerweise weist die flexible, planare Feder ein Paar flexibler Streifen auf, die jeweils aus einem Flächenelement oder Blatt aus flexiblem Kunststoffmaterial besteht, wie beispielsweise Mylar™ oder Kapton™. Diese Tragstruktur kann ziemlich klein sein und dennoch eine Schwingung der Scan- oder Abtastkomponente mit niedriger Frequenz vorsehen, wie es für die meisten Strichcodeleseanwendungen erforderlich ist.

Die Erfindung gestattet auch den Einbau eines Strahlabtastmoduls in einen Griffel bzw. Stylus oder eine andere Art von Schreibgerät. Gemäß diesem Aspekt umfaßt die Erfindung ein stiftförmiges Gehäuse mit einer verjüngten Spitze an einem Ende, einem vergrößerten Abschnitt an einem Ende gegenüber der verjüngten Spitze und einem langgestreckten Körper zwischen den Enden. Ein Strahlscannnermodul ist in dem vergrößerten Abschnitt des stiftförmigen Gehäuses angeordnet. Dieses Modul sendet

einen Lichtstrahl aus und richtet den Lichtstrahl entlang eines Lichtpfads, welcher sich entlang einer Außenoberfläche des Körpers des stiftförmigen Gehäuses zu einer Zieloberfläche hin erstreckt, auf dem das optisch codierte (Kenn-)Zeichen erscheint. Der Stylus bzw. Griffel umfaßt auch ein Schreibinstrument, das in der verjüngten Spitze des stiftförmigen Gehäuses angebracht ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist dieses Schreibinstrument ein elektronisches Stylus- oder Griffelelement auf zum Liefern von Positionsdateneingaben an ein Digitalisiertablett bzw. eine Digitalisiertafel bei Kontakt einer Spitze des stiftförmigen Gehäuses auf einer Oberfläche des Digitalisiertabletts bzw. der Digitalisiertafel. Ein Photodetektor ist in dem stiftförmigen Gehäuse benachbart zu der verjüngten Spitze angebracht, und zwar zum Abfühlen von Licht, das von den optisch codierten (Kenn-)Zeichen reflektiert wird, und zum Erzeugen eines elektrischen Signals, das repräsentativ ist für die Änderungen des Lichtreflexionsvermögens der optisch codierten (Kenn-)Zeichen. Ein manuell betätigbarer Schalter gestattet, daß der Bediener das Strahlscannermodul aktiviert, um das Lesen der optisch codierten (Kenn-)Zeichen zu beginnen. Der Schalter ist auf einer Seitenoberfläche des Körpers des Stifts außerhalb des Lichtpfads an einem Punkt nahe der verjüngten Spitze angebracht. Infolgedessen kann der Bediener den Schalter unter Verwendung des Daumens oder Zeigefingers aktivieren, ohne den Lichtpfad zu blockieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren und ein System zum Erzeugen eines Zickzack-Scan- bzw. -Abtastmusters, das sich fortschreitend über ein Strichcodesymbol bewegt. Das Zickzack-Muster umfaßt horizontale Linien und diagonale Linien. Da die Scan- oder Abtastfrequenzen so gewählt sind, daß sich das Muster bewegt, anstatt daß jeder durch das vertikale Scan- bzw. Abtastintervall definierte Rahmen wiederholt

wird, bewegen sich die Linien über das (Kenn-)Zeichen hinweg, bis das System den Code in gültiger Weise gelesen hat. Dies gestattet ein leichtes Lesen kleiner, verstümmelter Symbole. Diese Technik beseitigt auch Schwierigkeiten beim Zielen eines Scanners vom Typ mit einer Linie auf einen verstümmelten Teil eines Codes, welcher keine Defekte aufweist.

Um das gewünschte Zickzack-Scan-Muster zu erreichen, umfaßt das Scan- oder Abtastssystem einen ersten Hin- und Herbewegungsträger zum Anbringen bzw. Tragen einer optischen Scan- bzw. Abtastkomponente für eine schwingende Bewegung in einer ersten Richtung, und einen zweiten Hin- und Herbewegungsträger zum Anbringen bzw. Tragen des ersten Trägers für eine schwingende Bewegung in einer zweiten Richtung. Ein erster Antrieb erzeugt eine Hin- und Herbewegung der auf dem ersten Hin- und Herbewegungsträger angebrachten optischen Komponente mit einer ersten Schwingfrequenz. Ein zweiter, von dem ersten Antrieb unabhängig arbeitender Antrieb erzeugt eine Hin- und Herbewegung der optischen Komponente und des ersten Hin- und Herbewegungsträgers, die zusammen auf dem zweiten Hin- und Herbewegungsträger angebracht sind, mit einer zweiten Schwingfrequenz. Die erste Frequenz ist gering-5 fügig höher, aber nicht ein genaues Vielfaches der zweiten Frequenz. Typischerweise ist das Verhältnis der ersten Frequenz zu der zweiten Frequenz größer als 1,5 und geringer als 2,0, und vorzugsweise ist dieses Verhältnis ungefähr 1,75:1.

Zusätzliche Ziele, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung beschrieben und werden teilweise dem Fachmann im weiteren deutlich oder können bei Ausführung der Erfindung gelernt werden. Die Ziele und Vorteile der Erfindung können realisiert und erreicht werden anhand der Mittel und jeglicher kompatibler Kombinationen, die insbesondere in den

beigefügten Ansprüchen und in den Punkten am Ende der Beschreibung ausgeführt sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
5

Fig. 1 zeigt eine handgehaltene Laserscanner- und Terminal-Einrichtung zum Scannen bzw. Abtasten von Strichcodes und zur Eingabe und Anzeige von Daten, und zwar gemäß dem Stand der Technik; Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Auslegung eines ersten

Ausführungsbeispiels der Erfindung zum Erzeugen einer horizontalen Scann- oder Abtastlinie; Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Auslegung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, und zwar ähnlich zu dem von Fig. 2, wobei aber der Scan- bzw. Abtast

spiegel zur Bewegung in einer Richtung getragen wird, die eine vertikale Scan- bzw. Abtastlinie erzeugt;

Fig. 4 bis 7 zeigen eine Draufsicht, eine linke Seitenansicht, eine rechte Seitenansicht bzw. eine

Stirnansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des Scan- bzw. Abtastmoduls der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ist eine genaue Schnittansicht entsprechend dem eingekreisten Teil von Fig. 7, und sieht eine

weiter vergrößerte Darstellung der Anbringung des Filters und Photodetektors vor;

Fig. 9 ist eine Seitenansicht der Spiegel- und Magnettragstruktur des Scan- bzw. Abtastmoduls der Fig. 0 4 bis 7;

Fig. 10 ist eine Seitenansicht einer Teil- bzw. Subanordnung zur Verwendung in einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und zwar ohne die feste Tragstruktur und wobei der Elektromagnet im Querschnitt gezeigt ist; Fig. 11(A) und 11(B) sind eine Draufsicht bzw. eine

Seitenansicht eines Scan- oder Abtastmotors ein-

schließlich der in Fig. 10 gezeigten Subanordnung;

Fig. 12 und 13 sind eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer Subanordnung ohne die feste Trag-Struktur zur Verwendung in einem zwei-dimensio-

nalen Scanner gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 14 zeigt ein Strahlabtastmodul einschließlich eines Laserdioden- und Fokussiermoduls und der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Subanordnung; Fig. 15 zeigt im Querschnitt einen elektronischen Stylus oder Griffel einschließlich eines der Strahlabtastmodule der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 ist eine Draufsicht auf den elektronischen Stylus bzw. Griffel und Scanner von Fig. 15 und zeigt eine Verbindung des elektronischen Stylus bzw.

Griffels mit einem Digitalisiertablett; Fig. 17 und 18 sind eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer Leiterplatte und eines Scan- bzw. Abtastantriebs zur Verwendung in einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

welcher eine Hochgeschwindigkeitsabtastung bzw. -überstreichung in zwei Richtungen erzeugt, so daß die Linien des Musters über einen Strichcode hinweg fortschreiten;

Fig. 19 bis 21 sind eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Stirn- bzw. Endansicht der Feder, die verwendet wird zum Vorsehen einer Scan- oder Überstreichbewegung in X-Richtung in dem Scan-Antrieb der Fig. 17 und 18;

Fig. 22 und 23 sind eine Draufsicht bzw. eine Seiten-

schnittansicht eines handgehaltenen Scanners mit der Leiterplatte und dem Scan-Antrieb der Fig. und 18.

So wie der Ausdruck "Zeichen" bzw. "(Kenn-)Zeichen" bzw. "Kennzeichen" in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet wird, umfaßt er in weiter Auslegung

nicht nur Symbolmuster, die aus abwechselnden Strichen und Zwischenräumen mit verschiedener Breite bestehen und üblicherweise als Strichcodesymbole bezeichnet werden, sondern auch andere ein- oder zwei-dimensionale graphisehe Muster sowie alphanumerische Zeichen. Allgemein kann sich der oben genannte Ausdruck auf jegliche Art von Muster oder Information beziehen, das bzw. die durch Scannen eines Lichtstrahls und Detektieren des reflektierten oder gestreuten Lichts als eine Darstellung der Veränderungen des Lichtreflexionsvermögens an verschiedenen Punkten des Musters oder der Information erkannt oder identifiziert werden kann. Ein Strichcodesymbol ist ein Beispiel eines "(Kenn-)Zeichens", das die vorliegende Erfindung scannen kann.

Die im weiteren beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verwenden einen Spiegel als die Scan- oder Überstreichkomponente, welcher sich bewegt, um die gewünschte Scan- oder Überstreichbewegung des Strahlpunkts über das (Kenn-)Zeichen zu erzeugen, jedoch könnten andere optische Komponenten oder Bauteile verwendet werden. Beispielsweise könnte die flexible Tragstruktur einen Lichtemitter (zum Beispiel eine Laserdiode) oder eine Fokussierlinse für eine Hin- und Herbewegung tragen.

Allgemeine Beschreibung

Die Fig. 2 und 3 zeigen Auslegungen von Scannersystemen mit flexiblen Tragstrukturen zum Vorsehen von Hin- und 0 Herbewegung eines Spiegels, und zwar in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Die gezeigten Systeme sind im wesentlichen ähnlich und die Zeichnungen verwenden die gleichen Bezugszeichen, um entsprechende Bauteile oder Komponenten jedes Systems zu identifizieren. Ein Vergleich der beiden Zeichnungen beleuchtet jedoch ein Schlüsselmerkmal der vorliegenden Erfindung. Die grundlegende, flexible Tragstruktur, die den Scan- oder

Abtastspiegel trägt, kann in jeglicher Art und Weise ausgerichtet oder orientiert sein, wie es gewünscht wird, um eine gewünschte Orientierung oder Ausrichtung der sich ergebenden Scan- bzw. Abtastlinie zu erhalten. Wie im weiteren noch in größerer Einzelheit erklärt wird, erzeugt die Auslegung von Fig. 2 eine Scanlinie in Richtung nach links in der Zeichnung und im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Zeichnungsfigur. Im Gegensatz dazu erzeugt das in Fig. 3 gezeigte System eine Scanlinie in Richtung nach links in der Zeichnung, wobei die Scanlinie im wesentlichen in der Ebene der Zeichnungsfigur liegt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugt ein Laserdioden- und Fokussiermodul 600 einen Lichtstrahl. Krichever et al. zeigen in ihrem US-Patent Nr. 4,923,281 ein Beispiel eines Laserdioden- und Optikmoduls, das geeignet ist zur Verwendung als das Modul 600 in der vorliegenden Erfindung. Bei Verwendung der Ausführung von Krichever et al.

umfaßt das Modul 600 eine sogenannte sichtbare Laserdiode, d. h. eine Diode mit sichtbarem Laserlicht (VLD) 633, wie beispielweise eine TOLD9201.138, hergestellt von Toshiba. Eine Linse 63 5 fokussiert den Strahl von der Laserdiode 633 je nach Bedarf, um den Strahl zur Übertragung zu dem Spiegel 502 vorzubereiten. Das Modul besitzt zwei teleskopartige Halteglieder 611 und 615 und eine Vorspannfeder 613, die zwischen der Laserdiode 633 und der Linse 635 angeordnet ist. Ein Halteglied 611 ist an der Laserdiode 63 3 befestigt, und das andere Glied 615 hält die Linse 635. Der zweite Halter 615 sieht auch eine Öffnung oder Apertur 617 für das Licht vor, das durch die Linse 63 5 hindurchgeht. Typischerweise wird das Modul vor dem Einbau des Moduls in das Scannersystem für eine bestimmte Anwendung zusammengebaut und ordnungsgemäß fokussiert.

Wenn Strom an die Treiberlaserdiode 633 angelegt wird, geht der Strahl von der Diode durch die Linse 63 5 und die Öffnung 617 hindurch und trifft auf eine reflektierende Oberfläche auf einem Spiegel 159 auf. Der Spiegel 159 leitet den Strahl um zu einer Zieloberfläche hin, auf der die codierten (Kenn-)Zeichen 70 erscheinen. Der Spiegel 159 dient auch als eine Scan- oder Überstreichkomponente, die sich bewegt, so daß der Strahlpunkt eine Linie oder ein Muster über die Zieloberfläche scannt bzw. überstreicht.

Eine Tragstruktur 100 liefert eine flexible Unterstützung für den Spiegel 159, um die notwendige Hin- und Herbewegung des Spiegels zu gestatten. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 umfaßt die Spiegeltragstruktur 100 ein U-förmiges Glied 103. Das Glied 103 besitzt einen ersten Arm 105, und zwar an dem einen Ende, an dem der Spiegel 159 befestigt ist. Ein zweiter Arm 107 des Glieds 103 trägt einen ersten Magneten, in diesem Fall einen Permanentmagneten 109. Ein gerader Abschnitt 111 erstreckt sich zwischen dem ersten und dem zweiten Arm und verbindet diese miteinander, um die U-Form des Glieds 103 zu bilden. Typischerweise wird das Glied 103 aus einem starren Kunststoffmaterial gebildet.

Ein Paar flexibler Streifen 121, 123 bildet eine planare Feder, die mit einem der Arme des U-förmigen Glieds 103 verbunden ist. Die Zeichnungen zeigen ein Paar von Streifen, aber die planare Feder könnte einen einzigen flexib-0 len Streifen oder mehr als zwei flexible Streifen aufweisen. In der bevorzugten Form kann jeder flexible Streifen einen Film aus Mylar™ oder Kapton™ aufweisen, jedoch könnten auch andere flexible Elemente verwendet werden, wie beispielsweise ein flacher Streifen aus einem nichtmagnetischen Metall, wie beispielsweise einer Beryllium-Kupfer-Legierung. In der Ruheposition bleiben die Streifen 121, 12 3 in einem relativ entspanntem bzw. nicht-

ausgelenkten Zustand und erstrecken sich in einer Richtung im wesentlichen parallel zu dem geraden Abschnitt 111 in dem Raum zwischen dem ersten Arm 103 und dem zweiten Arm 107. Die planare Feder oder der bzw. die flexible(n) Streifen ist bzw. sind nicht so lang wie der gerade Abschnitt 103 oder die Entfernung zwischen dem Spiegel 159 und dem Magnet 109. In dem System von Fig. 2 sind die freien Enden der Streifen mit dem ersten Arm verbunden, aber die Streifen könnten genausogut bzw. leicht mit dem zweiten Arm 107 verbunden sein. Die entgegengesetzten Enden der Streifen 121, 12 3 werden von einer festen Tragstruktur gehalten.

Insbesondere ist das freie Ende der Flächenelemente bzw. Blätter aus Mylar™- oder Kapton™-Material, die die flexiblen Streifen 121, 123 bilden, mit geeigneten Befestigern 125 (Stiften, Nieten, Schrauben oder ähnlichem) befestigt und dadurch zwischen einer Platte 127 und einem Rahmenglied eingeklemmt, das sich von der Rückseite des ersten Arms 105 aus erstreckt (unterhalb der Platte 127 angeordnet und im wesentlichen in Fig. 2 nicht sichtbar). Die entgegengesetzten Enden der Streifen 121, 12 3 sind mit einer festen Tragstruktur verbunden, und zwar durch geeignete Befestiger 129, und sie sind dadurch zwischen einer Platte 131 und einem Tragsockel eingeklemmt, welcher sich von einer (nicht gezeigten) Basis nach oben erstreckt, auf der das System angebracht ist. Der Tragsockel liegt unterhalb der Platte 131 und ist in Fig. 2 nicht sichtbar.

Wie gezeigt ist, erstreckt sich das Glied 103 von einem. Punkt, an dem die freien Enden der planaren Federn 121, 123 befestigt sind, zu einem Punkt, jenseits von welchem die entgegengesetzten Enden der planaren Federn durch die Befestiger 129 und die Platte 131 fest an dem Tragsockel befestigt sind. In dem gezeigten Beispiel ist der Spiegel 159 benachbart zu den freien Enden der planaren Federn

121, 12 3; und das Glied 103 trägt den Magneten 109 an einem Punkt jenseits der festgelegten Enden der planaren Federn 121, 123. Die Komponenten oder Bauteile der Tragstruktur 100, der Spiegel 159 und der Magnet 109 sind so bemessen, daß das Gewicht des Magneten das Gewicht des Spiegels bezüglich einer Achse A ungefähr auf halbem Wege zwischen dem Spiegel und dem Magneten aufwiegt bzw. ausgleicht. Die Streifen 121, 123 erstrecken sich von ihrer Verbindung mit dem Arm 105 zu dem festen Punkt, der zwischen der Achse A und dem anderen Arm 107 angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die flexiblen Streifen 121, 123 langer sind als die Entfernung zwischen dem Arm 105 und der Achse A, oder langer als die Hälfte der Entfernung zwischen dem Spiegel 105 und dem Magneten 109. Infolgedessen funktionieren die Streifen 121, 123 als planare Blattfederelemente und verbiegen sich um die Schwenkachse A herum. Eine Schwingung des U-förmigen Glieds, das auf den Federn 121, 12 3 getragen wird, erzeugt eine Hin- und Herbewegung des Spiegels 159 über einen Bogen bzw. eine 0 Bogenlänge um die Achse A herum. Der Bogen bzw. die Bogenlänge ist senkrecht zu der Zeichnungsebene.

Ein zweiter Magnet, in diesem Fall ein Elektromagnet 133, ist an der (nicht gezeigten) Basis an einer Stelle in nächster Nähe zu dem Permanentmagneten 109 befestigt.

Elektrische Zuleitungen tragen einen Erregungsstrom oder ein Treibersignal zur Spule des Elektromagneten 13 3. Zusammen erzeugen die ersten und zweiten Magneten 109, 133 die Bewegungskraft, die notwendig ist, um die Schwingung des Glieds 103 um die Achse A und die entsprechende Hin- und Herbewegung des Spiegels 159 hervorzurufen.

Der Permanentmagnet 109 ist so ausgerichtet, daß die Achse zwischen seinem Nordpol und seinem Südpol im we-5 sentliehen senkrecht zu der Achse A und senkrecht zu der Achse der Spule des Elektroamagneten 133 ist. Beispielsweise könnte die Achse des Magneten 109 senkrecht zu der

Ebene der Fig. 2 sein, und die Achse der Spule wäre in der Ebene der Zeichnung.

Wenn ein Strom durch die Spule des Elektromagneten 13 3 eingeführt wird, erzeugt die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Spule und des Permanentmagneten 109 ein Drehmoment, welches bewirkt, daß sich der Magnet 109 (mit dem befestigten zweiten Ende des Glieds 103) aus einer Gleichgewichtsposition bewegt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung erzeugt diese Wechselwirkung des Magnetfelds der Spule mit demjenigen des Permanentmagneten ein Drehmoment, das dazu neigt, die Achse des Magneten 109 mit der Achse der Spule 133 auszurichten oder in eine Linie zu zwingen. Dieses Drehmoment bewirkt, daß sich das Glied 103 um die Achse A dreht, welche von der planaren Feder vorgesehen wird, die durch die flexiblen Streifen 121, 123 gebildet wird. Die Federn 121, 123, die den ersten Arm 105 des Glieds 103 tragen, verdrehen oder verbiegen sich um die Achse A und erzeugen eine Rückkehrkraft. Diese Rückkehrkraft versucht, den Permanentmagneten 109 zurück in die Ruheposition zu bringen. Eine Umkehr der Polarität des angelegten Stroms wird die Richtungen der Magnetkraft und der entgegenwirkenden Rückkehrkraft umkehren. Wenn daher der an die Spule des Elektromagneten 13 3 angelegte Strom die Form eines zyklischen Wechselstromsignals annimmt, wie beispielsweise eine Sinuswelle, ein Impulssignal, eine Dreieckswelle, etc. werden die induzierten Magnetkräfte eine oszillatorische oder Schwingbewegung des Permanentmagneten 109 und 0 eine Drehoszillation bzw. Drehschwingung des befestigten Glieds 103 erzeugen. Der bzw. die flexible(n) Streifen dreht bzw. drehen sich um die Achse A hin und her und bewirkt bzw. bewirken eine Schwingung des Glieds 103, und der Spiegel 159 bewegt sich hin und her über den Bogen hinweg um die Achse A herum. Der Bogen der Spiegelbewegung verläuft nach vorn und hinten durch die Zeichnungsebene von Fig. 2.

Anstatt einen Wechselstrom als Treiberstrom zu verwenden, ist es möglich, ein Impuls- oder Halbwellensignal mit der gleichen Frequenz und in Phase mit der charakteristischen Schwingung (Eigenschwingung) der Feder zu verwenden. Die Federkräfte würden eine dauerhafte Schwingung erzeugen, und die von dem Treiberstrom erzeugten Magnetkräfte würden jegliche mechanische Energie ersetzen, die durch die Schwingung verloren ginge, um dadurch die schwingende Federbewegung aufrechtzuerhalten. Die Schaltung zum Erzeugen dieser Art von Treiberstrom kann leichter auszuführen sein, als die Schaltung zum Erzeugen des Wechselstromtreibersignals .

Wenn das Laserdioden- und Fokussiermodul 600 einen Lichtstrahl aussendet, reflektiert der sich bewegende Spiegel 159 den Strahl zu einer Zieloberfläche hin, auf der ein (Kenn-)Zeichen 70 erscheint. Die Hin- und Herschwingung des Spiegels 159 bewirkt, daß der Strahl eine Linie nach links von der in der Zeichnung gezeigten Tragstruktur scannt bzw. überstreicht. Wenn Fig. 2 eine Seitenansicht ist und die Tragstruktur 100 wie gezeigt orientiert ist, wäre die sich ergebende Scan- oder Abtastlinie horizontal und würde ein Zeichen 70 mit vertikalen Strichen scannen.

5 Das von dem Zeichen zurückreflektierte Licht geht durch einen Umgebungslicht blockierenden optischen Filter 156 zum Detektor 158. Der Detektor 158, typischerweise eine Photodiode, erzeugt ein Analogsignal, das proportional zu der Intensität des reflektierten Lichts ist und in der üblichen Weise verarbeitet, digitalisiert und decodiert wird.

Fig. 3 zeigt ein Scan- oder Abtastsystem ähnlich zu dem von Fig. 2, aber mit einer unterschiedlichen Orientierung der planaren Federglieder, um ein Scannen oder Abtasten in einer unterschiedlichen Richtung vorzusehen. Wiederum erzeugt ein Laserdioden- und Fokussiermodul 600 den

Lichtstrahl, wenn Strom angelegt wird, um die Laserdiode 633 zu treiben. Der Spiegel 159 leitet den Strahl zu der Zieloberfläche um und bewegt sich, um die Bewegung des Strahlpunkts in einer Linie oder einein Muster über die Zieloberfläche hinweg vorzusehen.

Eine Tragstruktur 200 sieht eine flexible Unterstützung für den Spiegel 159 vor, um die notwendige Hin- und Herbewegung des Spiegels um eine Achse A¹ herum zu gestatten, welche senkrecht zu der Zeichnungsebene ist. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 umfaßt die Spiegeltragstruktur 200 ein U-förmiges Glied 103, das identisch zu demjenigen ist, das in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 verwendet wurde.

Die freien Enden des Paars flexibler Streifen 121, 123, die die planare Feder bilden, sind durch geeignete Befestiger (in Fig. 3 nicht sichtbar) zwischen einer Platte 127 und einem Rahmenglied 126 eingeklemmt, welches sich von der Rückseite des ersten Arms 105 aus erstreckt. Ein Sockel 135 ist an einer Leiterplatte oder einem Blech befestigt, die bzw. das eine Basis für das System bildet. Der Sockel 135 bestitzt einen stationären Arm 137, welcher sich zu einem Punkt innerhalb des U¹S des Glieds 103 5 bei einem Punkt zwischen der Achse A' und einem der Arme hin erstreckt, und zwar in diesem Fall zwischen der Achse und dem zweiten Arm 107. In diesem Ausführungsbeispiel sind die entgegengesetzten Enden der Streifen 121, 123 durch (nicht gezeigte) geeignete Befestiger zwischen 0 einem vergrößerten Ende des stationären Arms 13 7 und der Platte 131 festgeklemmt.

Die Bauteile oder Komponenten der Tragstruktur 100, der Spiegel 159 und der Magnet 109 sind so bemessen, daß das 5 Gewicht des Magneten das Gewicht des Spiegels bezüglich einer Achse A' ungefähr auf halbem Wege zwischen dem Spiegel und dem Magneten aufwiegt bzw. ausgleicht, und

zwar im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Infolgedessen funktionieren die Streifen 121, 123 als planare Blattfedern und verbiegen sich um die senkrechte Schwenkachse A' herum.

Die ersten und zweiten Magneten 109 und 13 3 funktionieren im wesentlichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2. Wegen der Orientierung der in Fig. 3 gezeigten Tragstruktur 200 jedoch ist die Achse des Magneten zwischen seinen Nord- und Südpolen nun in der Zeichnungsebene ausgerichtet. Wenn der Wechselstrom durch die Spule des Elektromagneten eingeführt wird, erzeugt eine Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Spule und des Permanentmagneten 109 eine oszillatorische oder Schwingbewegung des Permanentmagneten 109 und eine Drehschwingung des (daran) befestigten Glieds 103. Der bzw. die flexible(n) Streifen verdreht bzw. verdrehen oder verbiegt bzw. verbiegen sich um die Achse A¹ herum vor 0 und zurück, was bewirkt, daß das Glied 103 schwingt, und der Spiegel 159 bewegt sich über den Bogen bzw. die Bogenlänge hinweg um die Achse A¹ hin und her. Der Bogen bzw. die Bogenlänge der Spiegelbewegung liegt in der Zeichnungsebene von Fig. 3.

Wenn das Laserdioden- und Fokussiermodul 600 einen Lichtstrahl aussendet, reflektiert der sich bewegende Spiegel 159 den Strahl zu einer Zieloberfläche, auf der ein (Kenn-)Zeichen 70' erscheint. Die Hin- und Herschwingung des Spiegels 159 bewirkt, daß der Strahl eine Linie nach links von der in der Zeichnung gezeigten Tragstruktur 2 00 scannt bzw. überstreicht. Wenn Fig. 3 eine Seitenansicht ist und die Tragstruktur 200 wie gezeigt orientiert oder ausgerichtet ist, würde die sich ergebende Scan- oder Abtastlinie vertikal sein und würde ein Zeichen 70' mit horizontalen Strichen abtasten bzw. scannen. Das von dem Zeichen zurückreflektierte Licht geht

durch einen Umgebungslicht blockierenden optischen Filter 156 hindurch zum Detektor 158. Der Detektor 158 erzeugt ein Analogsignal, das proportional ist zur der Intensität des reflektierten Lichts und das in der üblichen Weise verarbeitet, digitalisiert und decodiert wird.

Wie durch die zwei verschiedenen Auslegungen der oben beschriebenen Scannertragstruktur gezeigt wurde, liegt ein Vorteil der erfinderischen Scan- oder Abtastkomponententragstruktur darin, daß sie in einer Vielzahl verschiedener Arten orientiert oder ausgerichtet werden kann, um ein Scannen oder Abtasten in verschiedenen Richtungen zu erzeugen. Wenn beispielsweise das System von Fig. 2 in einen handgehaltenen Scanner von der in Fig. 1 gezeigten Art eingebaut wird, würde die sich ergebende Scan- oder Abtastlinie horizontal über das Strichcodezeichen 70 scannen. Im Gegensatz dazu würde die sich ergebende Scanoder Abtastlinie vertikal scannen, wenn das System von Fig. 3 in einem handgehaltenen Scanner von der in Fig.

gezeigten Art eingebaut würde. Ein solches Scannen oder Abtasten würde das Lesen eines Codes 70' gestatten, der so orientiert ist, daß die Striche horizontal sind.

Die flexible Tragstruktur 100 oder 2 00 in dem oben be-5 schriebenen Ausführungsbeispiel sieht eine Scan- oder Abtastkomponentenstruktur vor, die ziemlich klein sein kann, aber dennoch bei den niedrigen Scan- oder Abtastfrequenzen arbeitet, die zum Strichcodescannen bevorzugt werden, nämlich typischerweise 20 Hz oder weniger. Die 0 Lage des Spiegels und der Magnete auf entgegengesetzten Enden des Glieds 103 ordnet das Gewicht davon relativ weit von der Achse entfernt an. Infolgedessen besitzen die sich bewegenden Komponenten ein hohes Trägheitsmoment. Auch ist die Masse der sich bewegenden Komponenten oder Bauteile ziemlich groß; und die bevorzugten Materialien der Federstreifen 121, 123 (d. h. Mylar™ oder Kapton™) neigen dazu, ziemlich flexibel zu sein. Als

m · · &igr;

Folge der großen Masse, der großen Trägheit und der Federflexibilität, besitzt das System eine relativ niedrige charakteristische oder Eigenschwingungsfrequenz.

Der Ausgleich oder die Balance des Gewichts des Spiegels und des Gewichts des ersten Magneten bezüglich der Schwenkachse sieht eine präzise Scan- oder Abtastbewegung ohne Schwingungen in irgendeiner ungewollten Richtung vor. Wenn die von den Federn getragenen Komponenten bzw. Bauteile nicht so ausgeglichen wären und wenn der Bediener den Scanner so halten würde, daß die Orientierung der Achse nicht präzise vertikal wäre, würde das Gewicht der Komponenten diese auf Grund der Schwerkraft aus ihrer Position bewegen. Infolgedessen wäre der Spiegel nicht ordnungsgemäß mit den festliegenden Komponenten oder Bauteilen ausgerichtet, wie beispielsweise mit der Laserdiode und dem Fenster, durch das der Strahl aus dem Gehäuse austritt. Das Ausbalancieren der sich bewegenden Teile verbessert auch die Effizienz der Scanner-Leistung.

Modulares bevorzugtes Ausführunasbeispiel

Die Fig. 4 bis 9 zeigen die Konstruktion eines kleinen unabhängigen Scan- oder Abtastmoduls 4 00. Das Modul 400 ist im wesentlichen rechteckig und wurde in einem Ausführungsbeispiel mit den Maßen von nur 3,43 cm &khgr; 2,41 cm &khgr; 1,65 cm (1,35·· &khgr; 0,95" &khgr; 0,69") ausgeführt.

Das Modul umfaßt eine Metallbasis 410, die typischerweise aus Aluminium gebildet ist. Ein kreisförmiges Gehäuse 412 enthält ein Laserdioden- und Fokussiermodul 600', und zwar ähnlich zu dem oben geschriebenen Dioden- und Fokussiermodul 600 (siehe Fig. 4 und 6). Fig. 7 ist eine Endansicht des Scan- oder Abtastmoduls 400, wobei die erste Leiterplatte und das Laserdioden- und Fokussiermodul 600' entfernt sind. Wie in dieser Zeichnung gezeigt ist, ist das kreisförmige Gehäuse 412 als ein Abschnitt der

* ···ft

Metallbasis 410 integral ausgebildet. Das kreisförmige Gehäuse 412 dient als Laserdiodenhalter des Laserdioden- und Fokussiermoduls 600'. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Laserdiode mit einer Preßpassung in die kreisförmige Öffnung des Gehäuses 412 eingepaßt, und zwar von dem Ende aus, das in den Fig. 4 und 6 als das untere Ende erscheint. Ein zweites Glied, das die Linse hält, ist von dem entgegengesetzten Ende aus teleskopkartig in das kreisförmige Gehäuse 412 eingesetzt. Während des Fokussierens werden der zweite Halter und die Linse in dem kreisförmigen Gehäuse entgegen der Kraft einer zwischen der Laserdiode und der Linse angeordneten Vorspannfeder bewegt. Wenn die ordnungsgemäße Fokussierung erreicht ist, wird der Linsenhalter in seiner Position bezüglich der Laserdiode und dem kreisförmigen Gehäuse 412 festgelegt, beispielsweise durch Einspritzen bzw. Injizieren eines Klebers. Wegen der festen Passung des Gehäuses 412 um das Laserdioden- und Fokussiermodul 600' herum, dienen das Gehäuse 412 und die Basis 410 als Kühlkörper, um Wärme abzuleiten, die von der Laserdiode während Scan- oder Abtastbetrieb erzeugt wird.

Die Fig. 5 und 6 zeigen, daß das Modul 400 zwei Leiterplatten umfaßt, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Eine erste Leiterplatte 416 ist senkrecht zu der Metallbasis 410 an einem Ende davon angebracht und trägt einen Teil der von dem Scanner verwendeten Schaltung. Typischerweise trägt die erste Leiterplatte 416 die Schaltung zum Erzeugen des Stroms zum Treiben der Laserdiode, die in dem Dioden- und Fokussiermodul 600' enthalten ist.

Eine zweite Leiterplatte 418 ist senkrecht zu der ersten Leiterplatte und parallel zu der Metallbasis 410 ange-5 bracht. Unter der Annahme, daß die flache Hauptoberfläche der Basis 410 der Boden des Moduls 400 ist, würde die zweite Leiterplatte die Oberseite des Moduls 400 bilden.

Ein flexibles elektrisches Kabel 417 verbindet die Schaltung auf den ersten und zweiten Leiterplatten miteinander. Die zweite Leiterplatte 418 tragt den Rest der notwendigen Schaltung. Insbesondere trägt die Platte 418 eine anwendungsspezifische, integrierte Schaltung 419, die die analoge Verarbeitungsschaltung und einen Digitalisierer umfaßt und einen auf einem Mikroprozessor basierenden Decoder umfassen kann.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf das Modul 400, und zwar so, als ob die zweite Leiterplatte weggelassen wäre, um eine Darstellung des Inneren des Moduls vorzusehen. Wie gezeigt ist, sieht eine Tragstruktur 3 00 eine flexible Unterstützung für den Spiegel 3 59 vor, um die notwendige Hin- und Herbewegung des Spiegels zu gestatten. Die Tragstruktur 300 ist im wesentlichen ähnlich zu den Strukturen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, umfaßt die Spiegeltragstruktur 300 ein U-förmiges Glied 303 mit einem ersten Arm 305, an dem der Spiegel 3 59 befestigt ist. Ein zweiter Arm 3 07 des Glieds 303 trägt den Permanentmagneten 309, und ein gerader Abschnitt 311 erstreckt sich zwischen ersten und zweiten Armen und verbindet diese miteinander, um die U-Form des Glieds 303 zu bilden.

Ein Paar flexibler Streifen 321, 323 ist mit einem der Arme des U-förmigen Glieds 303 verbunden und dient als die planare Feder. Diese Federstreifen weisen wiederum 0 ein flaches Flächenelement oder Blatt aus einem flexiblen Kunststoffmaterial, wie beispielsweise einen Film aus Mylar™ oder Kapton™ auf, oder andere flexible Elemente, wie beispielsweise einen flachen Steifen aus einem nichtmagnetischen Metall, wie einer Beryllium-Kupfer-Legierung. Wenn der Arm 303 in seiner Ruheposition ist (Fig. 4), bleiben die Streifen 321, 323 in einem relativ nicht-ausgelenkten bzw. unverformten Zustand und

erstrecken sich in einer Richtung im wesentlichen parallel zu dem geraden Abschnitt 311 in den Raum zwischen dem ersten Arm 303 und dem zweiten Arm 307, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die freien Enden der Streifen 321, 323 sind mit dem ersten Arm 305 verbunden und die entgegengesetzten Enden der Streifen 321, 323 sind von einer festliegenden Tragstruktur gehalten.

Insbesondere sind die freien Enden der Flächenelemente oder Blätter aus dem Mylar™- oder Kapton™-Material, die die flexiblen Streifen 321, 323 bilden, durch geeignete Befestiger 325 befestigt und dadurch zwischen einer Platte 3 27 und einem sich von der Rückseite des ersten Arms 3 05 aus erstreckenden Rahmenglied 326 und einem Teil der Unterseite des geraden Abschnitts 311 eingeklemmt.

Die entgegengesetzten Enden der Streifen 321, 323 sind an einer festliegenden Tragstruktur befestigt, und zwar durch geeignete Befestiger 329, die die Streifen zwischen einer Platte 331 (Fig. 9) und einem vergrößerten Teil eines stationären Arms 337, welcher sich aus dem Tragsockel 335 heraus erstreckt (Fig. 4), einklemmen. Der Tragsockel 3 35 ist auf dem flachen Abschnitt der Metallbasis 410 angebracht.

5 Die Komponenten der Tragstruktur 3 00, der Spiegel 3 59 und der Magnet 3 09 sind so bemessen, daß das Gewicht des Magneten das Gewicht des Spiegels bezüglich einer Achse A" ungefähr auf halbem Wege zwischen dem Spiegel und dem Magnet ausgleicht bzw. aufwiegt, und zwar genau so wie es 0 oben mit Bezug auf die früheren Ausführungsbeispiele beschrieben wurde. Infolgedessen funktionieren die Streifen 321, 323 als planare Blattfederelemente und verbiegen bzw. verformen sich um die Schwenkachse herum. Die Schwenkachse A" würde sich senkrecht zu dem flachen unteren Teil der Basis 410 (oder vertikal in Fig. 9) erstrecken.

Ein Elektromagnet 33 3 ist an der Unterseite der zweiten Leiterplatte 418 durch einen Bügel 334 befestigt (Fig. 9). Das Anbringen der zweiten Leiterplatte 418 auf dem Modul 400 positioniert die befestigte Spule 333 in nächster Nähe zu dem Permanentmagneten 3 09, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Achse zwischen dem Nordpol und dem Südpol des Permanentmagneten 309 ist in der Ebene der Zeichnung von Fig. 4 ausgerichtet, d. h. parallel zu dem flachen unteren Teil der Metallbasis 410. Wenn der Wechselstrom durch die Spule des Elektromagneten 333 eingeführt wird, erzeugt eine Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Spule und des Permanentmagneten 309 eine oszillatorische oder Schwingbewegung des Permanentmagneten 3 09 und eine Drehschwingung des befestigten Glieds 3 03 entgegen der Rückkehrkräfte, die durch die flachen planaren Federstreifen 321, 323 erzeugt werden. Die flexiblen Streifen 321, 323 verdrehen sich vor und zurück um die Achse A" und bewirken, daß das Glied 303 schwingt, und der Spiegel 359 bewegt sich hin und her über den Bogen hinweg um die Achse A" herum.

Wenn das Laserdioden- und Fokussiermodul 600· einen Lichtstrahl aussendet, reflektiert der sich bewegende Spiegel 359 den Strahl zu einer Zieloberfläche, auf der 5 ein Zeichen erscheint. Von oben gesehen, wie in Fig. 4, reflektiert der Spiegel 3 59 den Lichtstrahl nach rechts von dem Modul 400. Der Strahl tritt durch eine Öffnung 461 aus, die in der rechten Seite des Moduls gebildet ist (Fig. 6). Insbesondere ist die Öffnung 461 zwischen einem auf der Metallbasis 410 gebildeten Tragsockel 463 und dem kreisförmigen Gehäuse 412 gebildet, das das Laserdioden- und Fokussiermodul 600' enthält. Die Hin- und Herschwingung des Spiegels 3 59 während des Aussendens des Strahls von dem Laserdioden- und Fokussiermodul 600' bewirkt, daß der Strahl eine Linie nach rechts von dem in Fig. 4 gezeigten Modul 4 00 scannt oder überstreicht.

Wenn das Modul 400 in einem Scanner horizontal angebracht ist (als ob Fig. 4 eine Draufsicht wäre), wäre die sich ergebende Scan- oder Abtastlinie horizontal und würde ein Zeichen mit vertikalen Strichen scannen. Wenn im Gegensatz dazu das Modul 400 vertikal in einem Scanner angebracht ist (als ob Fig. 4 eine Seitenansicht wäre), wäre die sich ergebende Scan- oder Abtastlinie vertikal und würde ein Zeichen mit horizontalen Strichen scannen.

Das von dem Zeichen zurückreflektierte Licht geht zurück durch einen Umgebungslicht blockierenden optischen Filter 356 zu dem Detektor 358 (Fig. 8). Der Detektor 358 ist eine lineare Anordnung von Photodioden oder eine lange Photodiode, wie schematisch durch das Rechteck in gestrichelten Linien in Fig. 6 dargestellt ist. Der Filter 356 blockiert die meisten Lichtwellenlängen, läßt aber Licht mit einer Wellenlänge durch, die der Wellenlänge des von der Laserdiode emittierten Lichtstrahls entspricht. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, erstrecken sich der Filter 356 und der Detektor 358 oberhalb der Öffnung 461. Der Detektor 358 und der Filter 356 selbst sind senkrecht zu den beiden Leiterplatten 416, 418 und senkrecht zu der flachen Hauptoberfläche am Boden der Metallbasis 410.

Fig. 8 sieht eine vergrößerte, detaillierte Darstellung der Struktur zum Tragen des Filters 356 und des Detektors 3 58 vor, die dem eingekreisten Teil von Fig. 7 entspricht. Wie gezeigt ist, trägt ein Halter 3 61 den Filter 356, und der Detektor 358 ist mittels Kleber oder ähnlichem an einer Rückwand 363 befestigt. Bei diesem Zusammenbau ragt der Detektor 3 58 in eine Öffnung durch den Halter 361 an einer Position hinter dem Filter 356. Der untere Teil des Halters 361 umfaßt einen Kanten- oder Randfortsatz 365, der in eine Nut 367 paßt, die in der Seite des kreisförmigen Gehäuses 412 ausgebildet ist. Das gegenüberliegende Ende des Halters umfaßt einen ähnlichen

Kanten- oder Randfortsatz, welcher in eine Nut paßt, die in dem Trägersockel 463 ausgebildet ist.

Wenn der Halter 3 61 und die Platte 3 63 zusammengebaut sind und die unteren Kanten- bzw. Randfortsätze in den Nuten in dem kreisförmigen Gehäuse 412 und in dem Trägersockel 463 angeordnet sind, ist die Leiterplatte auf dem vertikalen Fortsatz 410' der Metallbasis gesichert bzw. befestigt. Das obere Ende der Rückenplatte bzw. Rückwand 363 umfaßt drei Stifte 369, die durch entsprechende Öffnungen in der zweiten Leiterplatte 418 ragen. Somit klemmt die zweite Leiterplatte 418 die durch die Platte 363 und den Halter 361 gebildete Anordnung in eine Position entlang der oberen rechten Seite des Moduls 400 (siehe Fig. 6 und 8).

Der Detektor 358 erzeugt ein Analogsignal, das proportional zu der Intensität des reflektierten Lichtes ist und durch die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 419 verarbeitet, digitalisiert und decodiert werden kann. Elektrische Leitungen zum Tragen von Signalen von den Dioden der Detektoranordnung 3 58 zu der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 419 verlaufen entlang der Rückwand 363, der Stifte 3 69 und der zweiten Leiterplatte 418.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das U-förmige Glied 3 03 auch einen Stift 312 auf, der sich von dem geraden Abschnitt 311 ^aus nach oben erstreckt (Fig. 4 und 9). Der 0 Sockel 335 besitzt eine Kappenplatte 315, die am oberen Ende des Sockels bzw. auf dem Sockel befestigt ist. Die Kappenplatte 315 erstreckt sich über das U-förmige Glied 303, so daß der Stift 312 in einer Öffnung 313 angeordnet ist, welche in der Kappenplatte 315 ausgebildet ist. Die Öffnung 313 ist etwas größer als der Stift 312. Infolgedessen steht die Innenoberfläche der Öffnung nicht in Eingriff mit dem Stift 312 bzw. berührt diesen nicht, und

der Stift und die öffnung wirken während normaler Scanoder Abtastoperationen nicht als Gelenk oder Schwenkpunkt. Die Öffnung 313 dient jedoch dazu, eine seitliche Bewegung des Stifts 312 und des befestigten Arms 3 03 zu begrenzen. Gemeinsam dienen der Stift und die Öffnung als ein Anschlag zum Begrenzen der Versetzung oder Bewegung der Scan- oder Abtastkomponente. Wenn das Scan- oder Abtastmodul 400 fallen gelassen wird oder auf andere Weise einem Stoß ausgesetzt wird, kann infolgedessen das Gewicht des Spiegels und des Magneten die Feder 321 nicht dazu zwingen, sich in irgendeiner seitlichen Richtung bis zu einem derart extremen Grad zu verbiegen, daß eine permanente Verformung oder eine andere Beschädigung dieser Feder(n) verursacht wird.

Die geringe Größe der flexiblen Tragstruktur 3 00, die in dem Scan- oder Abtastmodul vorgesehen ist, verhindert nicht den Betrieb bei niedrigen Scan- oder Abtastfrequenzen. Wiederum ordnet die Lage des Spiegels und des Magneten an entgegengesetzten Enden des Glieds 303 das Gewicht davon relativ weit von der Achse entfernt an, um dadurch ein hohes Trägheitsmoment vorzusehen. Auch ist die Masse der sich bewegenden Komponenten oder Bauteile ziemlich groß; und die bevorzugten Materialien der Federn 321, 323 neigen dazu, ziemlich flexibel zu sein. Die große Masse, die große Trägheit und die Federflexibilität bewirken, daß die flexible Tragstruktur eine relativ niedrige charakteristische oder Eigenschwingungsfrequenz aufweist. Somit arbeitet das kleine unabhängige Scan-0 oder Abtastmodul 4 00 bei den niedrigen Scan- oder Abtastfrequenzen, die zum Scannen von Strichcodes bevorzugt werden, wie beispielsweise 2 0 Hz oder weniger. Auch umfaßt das Modul das Ausgleichen oder Balancieren des Gewichts des Spiegels und des Gewichts des ersten 5 Magneten, was unerwünschte Schwingungen vermindert oder eliminiert, welche die Scan- bzw. Überstreichbewegung unterbrechen könnten, und minimiert die Leistung bzw. die

Leistungsmenge, die angelegt bzw. aufgebracht werden muß, um eine Bewegung der Scankomponente einzuleiten, was den Scanner effizienter macht.

Alternatives Ausführungsbeispiel der flexiblen Tragstruktur

Die Fig. 10, 11(A) und 11(B) zeigen eine modifizierte Form der flexiblen Tragstruktur, welche die Größe des Scanners weiter vermindert durch Anordnen des Elektromagneten 733 an einer Stelle zwischen den Positionen des Permanentmagneten 709 und des Spiegels 759. Fig. 10 sieht eine Seitenansicht dieses Ausführungsbeispiels vor, wobei die Spule im Querschnitt gezeigt ist und ohne die Struktür zum Tragen der freien Enden der flexiblen Streifen und der Spule. Fig. 11(A) und 11(B) sind eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht und zeigen die Subanordnung von Fig. 10, angebracht auf einer geeigneten stationären Tragstruktur.

Bei diesem letzten Ausführungsbeispiel umfaßt eine flexible Tragstruktur 700 ein T-förmiges Glied 703 (siehe Fig. H(A)). Das Glied 703 umfaßt einen geraden Abschnitt 711 und ein Querbalken- bzw. Querstrebenelement 707 an 5 einem ersten Ende des geraden Abschnitts 711. Wenn die flexiblen Streifen 721, 723 nicht ausgelenkt bzw. verbogen sind, so daß der Spiegel 759 in seiner Ruheposition ist, liegt der gerade Abschnitt 711 entlang der Achse der Öffnung durch den Spulenkörper des Elektromagneten 73 3 (Fig. 10 oder H(B)).

Wie in den Fig. 10 und 11(A) gezeigt ist, ragt das zweite Ende 7 07 des geraden Abschnitts 711 durch den Permanentmagneten 7 09 hindurch. Der Magnet 7 09 ist mit einer Preßpassung auf das zweite Ende 707 des geraden Abschnitts 711 gepaßt oder ist an das zweite Ende des geraden Ab-

Schnitts 711 zur Bewegung damit angeklebt oder auf andere Weise daran befestigt.

Das Querbalken- bzw. Querstrebenelement 7 07 trägt den Spiegel 759. Insbesondere ist das Querbalkenelement 707 vertikal gekrümmt, um einen ersten Halter für einen flexiblen Streifen zu bilden (Fig. 10). Die entgegengesetzten seitlichen Enden 727 des Querbalkenelements erstrecken sich zurück (Fig. H(A)) und krümmen sich nach oben (Fig. 10). Die Tragstruktur 700 umfaßt auch einen zweiten Halter 728 für einen flexiblen Streifen. Die entgegengesetzten Enden 726 des zweiten Halters 728 für einen flexiblen Streifen erstrecken sich zurück in einer Weise ähnlich zu den Enden des Querbalkenelements 707, wie es in Fig. H(A) gezeigt ist. Die entgegengesetzten Enden 726 des zweiten Halters 728 für einen flexiblen Streifen krümmen sich auch nach unten, wie in Fig. 10 gezeigt ist.

Ein Paar von Federclips 712 umgeben den Spiegel 759, den ersten Halterclip der Querstrebe bzw. des Querbalken und den zweiten Halterclips 728 für einen flexiblen Streifen, um eine Anordnung zu bilden, wie sie in Fig. gezeigt ist. Das Querbalkenelement 707, der zweite Halter 728 für einen flexiblen Streifen und die Federclips 712 bestehen alle aus einem nicht-magnetischen Metall, wie bespielsweise einer Beryllium-Kupfer-Legierung. Die Federclips befestigen zusammen mit den zwei Haltern den Spiegel an dem Querbalken des T-förmigen Glieds 703.

Auch sind die freien Enden der flexiblen Federstreifen 721, 72 3 zwischen den gekrümmten Enden 727 des Querbalkenelements 7 07 und die entsprechenden gekrümmten Enden 726 des zweiten Halters 728 geklemmt, und zwar durch die Druck- bzw. Kompressionskraft, die von den Federclips vorgesehen wird (siehe Fig. 10). Die entgegengesetzten Enden des Streifens 721, 723 dienen als feste bzw. fest-

gelegte Enden und sind an einer festliegenden Tragstruktur durch geeignete Befestiger 729 befestigt, welche als Kreuzschlitzschrauben dargestellt sind. Die Befestiger 729 klemmen das feste Ende jeder der flexiblen Federstreifen 721, 723 zwischen einer der Platten 731 und einem Tragsockel 735 ein, welcher sich von einer Basis (als durchgezogene Linie am unteren Ende von Fig. 11(B) gezeigt), auf der das System angebracht ist, nach oben erstreckt.

Wiederum sind die Bauteile so bemessen, daß das Gewicht des Magneten 709 das Gewicht des Spiegels 759 bezüglich einer Achse ungefähr auf halbem Weg zwischen dem Spiegel und dem Magneten aufwiegt bzw. ausgleicht. Infolgedessen funktionieren die Streifen 721, 723 als planare Blattfederelemente und verdrehen bzw. verbiegen sich um diese Achse herum. Eine Schwingung des T-förmigen Glieds 703 auf den Federstreifen 721, 723 erzeugt eine Bewegung des Spiegels 759 nach oben und unten über einen Bogen hinweg um die Achse herum. Der Bogen läge in der Zeichnungsebene von Fig. 11(B).

Fig. 11(A) zeigt, daß der Elektromagnet 733 im wesentlichen konzentrisch um den geraden Abschnitt 711 des Glieds 703 herum ist und die planaren Federstreifen 721, 72 3 gehen auf jeder Seite des Elektromagneten 73 3 vorbei. Der Elektromagnet 73 3 kann an einer Oberfläche von einem oder beiden der Sockel 735 befestigt sein, oder der Elektromagnet 733 kann an der Basis befestigt sein.

Die ersten und zweiten Magneten 7 09 und 73 3 funktionieren im wesentlichen, wie es die ersten und zweiten Magneten in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 taten. Die Achse des Permanentmagneten 709 zwischen seinem Nordpol und seinem Südpol ist vertikal ausgerichtet, d. h. in der Zeichnungsebene von Fig. ll(B). Wenn Wechselstrom durch die Spule des Elektromagneten 733 eingeführt wird,

erzeugt eine Wechselwirkung der Magnetfelder der Spule und des Permanentmagneten 709 eine oszillatorische bzw. Schwingbewegung des Permanentmagneten 709 und eine Drehschwingung des daran befestigten Glieds 703. Die flexiblen Streifen verdrehen sich vor und zurück um die Ausgleichs- bzw. Balance-Achse zwischen dem Spiegel und dem Magneten, was verursacht, daß das Glied 7 03 schwingt, und der Spiegel 759 bewegt hin und her sich über den Bogen hinweg um die Achse herum.

Eine Laserdiode, wie sie beispielsweise in den obigen Ausführungsbeispielen gezeigt wurde, sendet einen Lichtstrahl zu dem sich bewegenden Spiegel 759 hin aus. Der Spiegel 759 reflektiert den Strahl zu einer Zieloberfläche hin, auf der ein (Kenn-)Zeichen erscheint. Die Hin- und Herschwingung des Spiegels 759 bewirkt, daß der Strahl eine Linie nach links von der in Fig. 11(B) gezeigten Tragstruktur 70 scannt bzw. überstreicht. Wenn die Tragstruktur 700 so orientiert ist, wie es in der Seitenansicht von Fig. H(B) gezeigt ist, wäre die sich ergebende Scanlinie vertikal. Wenn die Tragstruktur um 90° gedreht wird (als ob Fig. H(B) eine Draufsicht wäre), wäre die sich ergebenden Scan- oder Abtastlinie horizontal. Das von dem Zeichen zurückreflektierte Licht würde detektiert werden und die Detektorsignale würden in der üblichen Weise verarbeitet, digitalisiert und decodiert werden.

Der Krümmungsradius jedes der gekrümmten Enden 727 und 726 des Querbalkenelements und des zweiten Halters ist der gleiche wie der Krümmungsradius der Unterseite der Platten 731 und der Oberseite der Tragsockel 735. Wenn der Scanner einen vertikalen Stoß erfährt, wie beispielsweise durch Fallenlassen des Scanners, wird das Gewicht der von den planaren Federstreifen 721, 723 getragenen Komponenten eine starke nach unten gerichtete Kraft ausüben, die bewirkt, daß sich diese Federn um eine

oder mehr dieser gekrümmten Oberflächen verformen bzw. defomieren. Die Radien der Kurven dieser Komponenten begrenzen daher die Krümmung solcher Federstreifen 721, 723, die sich ergeben kann, wenn der Bediener aus Versehen den Scanner fallen läßt. Für jegliche planare Feder aus einem gegebenen Material und mit einer gegebenen Dicke existiert ein minimaler Krümmungsradius, jenseits von welchem sich die Feder nicht verbiegen kann, ohne Schaden zu nehmen. Wenn die planaren Federn 721, 723 sich in eine gekrümmte Form mit einem Radius kleiner als dem minimalen Radius des Federmaterials verbiegen würden, würde das Federmaterial davon daher permanent deformiert bzw. verformt. Um eine solche Beschädigung zu verhindern, sind die Radien der gekrümmten Enden 727 und 726 und der Krümmungsradius der Unterseite der Platten 731 und der Oberseite der Tragsockel 735 alle größer als der minimale Radius für die planaren Federn 721, 723 aus Mylar™ oder Kapton™. Obwohl dies oben nicht besonders erwähnt wurde, können die vorhergehenden Ausführungsbeispiele in ähnlicher Weise gekrümmte Oberflächen umfassen, die an geeigneten Stellen auf den verschiedenen Klemmplatten und Tragarmen oder -sockeln gebildet werden.

Zweidimensionales Scannen

Die Figuren 12 bis 14 zeigen eine Modifikation der flexiblen Tragstruktur, um ein Strahlpunktscannen in zwei Richtungen vorzusehen, die im wesentlichen senkrecht zueinander sind. Eine Anzahl verschiedener Scan- oder 0 Abtastanwendungen erfordern ein Scannen in zwei verschiedenen Richtungen. Eine solche Anwendung sieht ein Scan- oder Abtastmuster vor, das sich über ein strichcodeartiges Zeichen hinwegbewegt, um Teile davon zu finden, die ausreichend intakt sind, um ein akkurates bzw. richtiges Lesen des Codes zu gestatten. Diese bidirektionale oder Zweirichtungs-Scan-Anwendung wird in größerer Einzelheit im folgenden beschrieben mit Bezug

auf das Ausführungsbeispiel der Figuren 17 bis 23. Andere Zweirichtungs-Scan-Anwendungen beziehen sich auf das Scannen von Zeichen, die in zwei verschiedenen Dimensionen kodiert sind. Das Ausführungsbeispiel der Figuren 13 bis 15 wird allgemein beschrieben mit Bezug auf diese letztere Art der Scan-Anwendung.

Ein zweidimensionaler Strichcode weist eine Reihe von Zeilen oder Linien mit optisch codierter Information auf.

Wenn die Zeilen in der X-Richtung (horizontal) orientiert sind, sind die Zeilen in der Y-Richtung (vertikal) übereinander angeordnet. Jede Zeile oder Linie von Information weist eine Reihe codierter Symbole auf, und jedes Symbol besteht aus einer Reihe heller und dunkler Bereiche, typischerweise in Form von Rechtecken. Die Breiten der dunklen Bereiche, die Balken oder Striche, und/oder die Breiten der hellen Räume zwischen den Balken bzw. Strichen zeigen die codierte Information in jeder Zeile oder Linie an. Zweidimensionale Strichcodes können 0 beträchtlich mehr codierte Information tragen als übliche eindimensionale Codes.

Um zweidimensionale (Kenn-)Zeichen zu lesen, ist es zweckmäßig, das Zeichen mit einem rasterartigen oder 5 ähnlichen Scan-Muster abzutasten bzw. zu scannen. In einem solchen Scan-Muster überquert eine ziemlich große Anzahl im wesentlichen horizontaler und im wesentlichen paralleler Scan-Linien das Zeichen von einer oberen horizontalen Scan-Linie fortschreitend nach unten mit einer Vielzahl von dazwischenliegenden horizontalen Scan-Linien zu einer unteren horizontalen Scan-Linie, um einen gewünschten Scan-Bereich gleichförmig abzudecken, welcher das (Kenn-)Zeichen enthält. Um eine solches rasterartiges Scan-Muster zu erhalten, muß die Scan- bzw. Abtastkompo-5 nente für eine Hin- und Herbewegung in zwei verschiedenen Richtungen getragen sein. Auch ist die Schwingungsfrequenz in einer ersten Richtung, welche die Punkt-Scan-

Bewegung in der X-Richtung erzeugt, typischerweise wesentlich höher als die Schwingungsfrequenz in einer zweiten Richtung, die die Punkt-Scan-Bewegung in der Y-Richtung erzeugt.
5

Die in den Figuren 10 und 11 gezeigte Subanordnung 800 umfaßt der U-förmige Glied 103, das den Spiegel 159 und den Permanentmagneten 109 trägt. Die freien ersten Enden der flexiblen Streifen 121, 123 sind durch Befestiger 125, die Platte 127 und ein Rahmenglied an dem Arm befestigt, welcher den Spiegel 159 trägt. Diese Elemente sind alle identisch mit entsprechend bezeichneten Elementen in dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel. Es sei daran erinnert, daß das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 eine festliegende Struktur umfaßt, die entgegengesetzte Enden der flexiblen Streifen 121, 123 trägt. Im Gegensatz dazu sind bei dem zweidimensionalen Scanner der Figuren 12 bis 14 die entgegengesetzte Enden der flexiblen Streifen 121, 123 flexibel getragen, um eine Bewegung 0 der Streifen und des von diesen getragenen U-förmigen Arms 103 in einer zweiten Richtung zu gestatten.

Insbesondere sind bei diesem Ausführungsbeispiel die zweiten Enden der der flexiblen Streifen 121, 123 durch geeignete Befestiger 129 an einer flexiblen Tragstruktur befestigt und dadurch zwischen einem Paar von Platten 131' eingeklemmt. Eine der Tragplatten 131' ist in Figur 13 sichtbar, und die andere Tragplatte ist auf der gegenüberliegenden Seite der Streifen hinter der gezeigten 0 Platte angeordnet und ist daher in Figur 13 nicht sichtbar.

Die flexible Tragstruktur 800 umfaßt auch einen zweiten Satz flexibler Streifen 221, 223, die eine zweite planare 5 Feder bilden. In der bevorzugten Ausführungsform weisen die flexiblen Streifen 221, 223 jeweils einen Mylar™- oder Kapton™-Film auf, aber es könnten andere flexible

Elemente verwendet werden, wie beispielsweise ein flacher Streifen aus einem nicht-magnetischen Metall, wie beispielsweise eine Beryllium-Kupfer-Legierung. Das freie erste Ende des Paares flexibler Federstreifen 221, 223 ist durch geeignete Befestiger 225 zwischen einem Paar von Platten 226 und 227 eingeklemmt. Auf jeder Seite der Subanordnung 800 ist eine der zwei Platten 226, 227 an einer der Platten 131' besitzt und erstreckt sich aus der Oberfläche davon heraus.

Infolge dieser Verbindungsstruktur ist das zweite Paar planarer flexibler Streifen 221, 223 auf gegenüberliegenden Seiten des U-förmigen Glieds 103 und des ersten Paars flexibler Streifen 121, 123 angeordnet. Jedoch ist die flache Ebene des zweiten Paar planarer flexibler Federstreifen 221, 223 senkrecht zu der flachen Ebene der von dem ersten Paar flexibler Streifen 121, 123 gebildeten Feder. Die Streifen 221, 223 besitzen die gleiche Länge wie die Streifen 121, 123 oder sind etwas kürzer.

Figur 14 zeigt ein Strahl-Scan-Modul, das ein Laserdioden- und Fokussiermdoul 600, das identisch zu dem in den ersten zwei Ausführungsbeispielen verwendeten ist, und die in den Figuren 12 und 13 gezeigte Subanordnung 800 umfaßt. Wie in Figur 14 gezeigt ist, dienen Stifte 229 oder andere geeignete Befestiger dazu, die zweiten Enden der planaren Feder 221, 223 zwischen Platten 231 und Sockeln 235 einzuklemmen. Ein Rahmen 528 trägt die Sockel 235 und über diese die befestigte Subanordnung

800. Ein Fortsatz an einem Ende des Rahmens 528 trägt auch den Elektromagneten 13 3 an einer festgelegten Position in nächster Nähe zu dem Permanentmagneten 109 der Subanordnung 800. Die Komponenten der Subanordnung 800 sind in ähnlicher Weise zu der der Komponenten in den früheren Ausführungsbeispielen ausbalanciert, aber in diesem Fall sind die Komponenten bezüglich zweier orthogonaler Achsen ausbalanciert. Das Ausbalancieren des

Gewichts des Spiegels 159 mit dem Gewicht des Magneten 109 bewirkt, daß sich das erste Paar planarer flexibler Streifen 121, 12 3 um eine Achse A_x verbiegt, welche ungefähr auf halben Wege zwischen dem Spiegel und dem Magneten angeordnet ist. Die Gewichtsbalance bewirkt auch, daß sich das zweite Paar planarer flexibler Streifen 221, 223 um eine Achse Ay verbiegt, die ungefähr auf halben Weg zwischen dem Spiegel und dem Magneten liegt. Die zwei Achsen A_x, Ay sind senkrecht zueinander.. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Achse A_x eine vertikale Achse und die Achse Ay ist horizontal.

Ein Hin- und Herverbiegen der durch das erste Paar flexibler Streifen 121, 123 gebildeten, planaren Feder um die vertikale Achse A_x herum bewirkt eine Schwingung des U-förmigen Glieds 103 sowie eine Hin- und Herbewegung des Spiegels 159 über einen horizontalen Bogen hinweg um die Achse A_x herum. In ähnlicher Weise bewirkt ein Hin- und Herverbiegen des zweiten Paars flexibler Streifen 221, 0 22 3 um die horizontale Achse Ay herum eine Schwingung des U-förmigen Glieds und eine entsprechende Auf- und Abbewegung des Spiegels 159 über einen vertikalen Bogen hinweg um die Achse Ay herum.

Um erwünschte zweidimensxonale Scan-Muster zu erzeugen, sollte die Schwingungsbewegung um die Achse A_x herum mit einer höheren Frequenz erfolgen als die Schwingungsbewegung um die Achse Ay herum. Allgemein gilt, daß eine Feder mit einer niedrigeren Frequenz schwingt, wenn sie 0 eine höhere Masse bewegen muß. Bei dem System von Figur 14 trägt das erste Paar planarer flexibler Streifen 121, 123 die Masse des Magneten 109, das U-förmige Glied 103 und den Spiegel 159 zusammen mit den Stiften 125, dem Rahmenglied und der Platte 127, welche diese Federn an dem Glied 103 befestigen. Zusätzlich zu dieser Masse trägt das zweite Paar planarer flexibler Streifen 221, 223 die Masse der ersten Streifen 121, 123 und die

verschiedenen Platten und Stifte, die die zweiten Enden der Streifen 121, 123 mit dem freien Ende des zweiten Paares flexibler Streifen 221, 223 verbinden. Infolgedessen ist die von der zweiten, durch die flexiblen Streifen 221, 22 3 gebildeten planaren Feder bewegte Masse etwas größer als die von der ersten, durch die flexiblen Streifen 121, 123 gebildeten, planaren Feder bewegte Masse. Für einige gewünschte Muster, wie beispielsweise eine fortschreitendes Zickzack-Muster, welches in größerer Einzelheit noch beschrieben wird (mit Bezug auf die Figuren 17 bis 23), kann die durch diese Massenunterschiede verursachte Differenz der Schwingungsfrequenzen ausreichend sein.

Um ein rasterartiges Muster zum lesen zweidimensionaler (Kenn-)Zeichen zu erzeugen, sollte die Schwingungsbewegung um die Achse A_x bei einer viel höheren Frequenz erfolgen als die Frequenz der Schwingungsbewegung um die Achse Ay. Im allgemeinen schwingen steifere Federn mit höheren Frequenzen als flexiblere Federn, daher sollte das erste Paar flexibler Streifen 121, 123 steifer sein als das zweite Paar planarer flexibler Streifen 212, 223. Wenn die verschiedenen planaren Federstreifen alle aus dem gleichen Material bestehen, sollte das erste Paar flexibler Streifen 121, 123 dicker sein als das zweite Paar flexibler Streifen 221, 223. Alternativ dazu kann das erste Paar planarer flexibler Streifen oder Federn 121, 123 aus einem relativ steifen Federmaterial bestehen, beispielsweise aus einem flexiblen nicht-0 magnetische Metall, wie beispielsweise einer Beryllium-Kupfer-Legierung. Das zweite Paar planarer flexibler Streifen oder Federn 221, 223 würde dann aus einem flexibleren Kunststoffmaterial bestehen, zum Beispiel Mylar™ oder Kapton™. Zum Rasterscannen eines zweidimensionalen Strichcodes schwingt das zweite Paar planarer Federn 221, 223 mit einer charakteristischen oder Eigenfrequenz in einem relativ niedrigen

Frequenzbereich, wie beispielsweise innerhalb des Bereichs von ungefähr 5 bis 15 Hz. Im Gegensatz dazu schwingt das erste Paar planarer Federn 121, 123 mit einer charakteristischen oder Eigenfrequenz in einem relativ hohen Frequenzbereich, wie beispielsweise innerhalb des Bereichs von ungefähr 200 bis 800 Hz.

Die durch den Elektromagneten 133 an den einzelnen Permanentmagneten 109 angelegten Schwingungskräfte können die gewünschten Schwingungen in beiden Paaren von Federstreifen 121, 123 und 221, 223 einleiten durch Verwendung der richtigen Orientierung der Pole des Permanentmagneten und durch sorgfältiges Auswählen des an die Anschlüsse angelegten Treibersignals zum Treiben der Spule des Elektromagneten 13 3.

Der Elektromagnet 13 3 weist einen Kern oder Spulenkern auf, auf den eine Spule gewickelt ist. Wenn kein Strom durch die Spule fließt, bewirkt die elastische Natur der ersten und zweiten Paare planarer Federn, daß der Spiegel 159 und der Magnet 109 in die Ruheposition zurückkehren. Wenn ein Strom durch die Spule eingeführt wird, erzeugt die Wechselwirkung zwischen den magnetischen Feldern der Spule und des Permanentmagneten 109 ein Kraftmoment, das den Magneten 109 aus seiner Gleichgewichtsposition wegbewegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Achse zwischen den Polen des Permanentmagneten 109 ungefähr in einem 45"-Winkel zwischen den Schwenkachsen A_x und Ay (d.h. unter einem 45°-Winkel aus der Zeichnungsebene der Figur 14 heraus). Infolgedessen umfassen die an den Magneten angelegten Kräfte einen Vektor, der senkrecht zu jeder der Drehachsen ist und der den Magneten bezüglich beider Achsen aus seiner Ruheposition wegbewegt. Infolge einer solchen Bewegung wird eine Federkraft durch das erste Paar planarer Federstreifen 121, 123 erzeugt und eine Federkraft wird durch das zweite Paar planarer Federstreifen 221, 223 erzeugt, Diese Federkräfte wirken

der Bewegung entgegen und neigen dazu, den Permanentmagneten 109 zurück in die Ruheposition zu bringen. Ein Umkehren der Polarität des angelegten Stroms wird die Richtungen der magnetischen Kräfte und die entgegenwirkenden Federkräfte umkehren. Wenn daher der an die Spulte des Elektromagneten 13 3 angelegte Strom die Form eines zyklischen Wechselstromsignals annimmt, wie beispielsweise eine Sinuswelle, ein Impulssignal, eine Dreieckswelle, etc., erzeugend die induzierten magnetisehen Kräfte eine oszillatorische bzw. Schwingungsbewegung oder Schwingung des Permanentmagneten 109 um beide Achsen A_x und Ay.

Um die zwei verschiedenen Bewegungsfrequenzen um die zwei verschiedenen Achsen herum zu erzeugen, weist das an den Elektromagneten angelegte Treibersignal eine Überlagerung von zwei zyklischen Signalen mit verschiedenen Frequenzen auf. Die erste Signalkomponente besitzt eine Frequenz innerhalb des hohen Frequenzbereichs entsprechend der charakteristischen oder Eigenschwingungsfrequenz des ersten Paars von Federn 121, 123. Die zweite Signalkomponente besitzt eine Frequenz innerhalb des niedrigen Frequenzbereichs entsprechend der charakteristischen oder Eigenschwingungsfrequenz des zweiten Paars planarer Federn 221, 223. Somit umfassen die an den Permanentmagneten 109 angelegten magnetischen Schwingungskräfte zwei verschiedene Frequenzkomponenten entsprechend der zwei Signalkomponenten im Treibersignal. Wegen der verschiedenen Eigenfrequenz der Schwingung dieser zwei 0 Sätze von Federstreifen, schwingt jede durch ein Paar von Streifen gebildete, planare Feder nur mit seiner natürlichen oder Eigenschwingungsfrequenz ansprechend nur auf den Kraftvektor senkrecht zu ihrer entsprechenden Schwenk- bzw. Drehachse. Wenn der Elektromagnet 13 3 durch ein solches überlagertes Signal getrieben wird, schwingt somit das erste Paar planarer Federstreifen 121, 123 um die Achse A_x mit einer Frequenz im hohen Frequenzbereich

und das zweite Paar planarer Federstreifen 221, 223 schwingt um die Achse Ay mit einer Frequenz im niedrigen Frequenzbereich.

Wie in Figur 14 dargestellt ist, erzeugt das Laserdioden- und Fokussiermodul 600 einen Lichtstrahl, der von dem schwingenden Spiegel 159 reflektiert wird. Der Spiegel 159 schwingt in zwei orthogonalen Richtungen mit den zwei verschiedenen Frequenzen, wie es oben beschrieben wurde. Diese Schwingung des Spiegels 159 bewirkt, daß der reflektierte Strahl in einem Rastermuster in der X-Richtung hin und her und in der Y-Richtung auf und ab gescannt wird über die Oberfläche hinweg, auf der der zweidimensionale Strichcode erscheint. Das von dem Zeichen zurückreflektierte Licht wird detektiert und das Detektorsignal, das proportional ist zu der Intensität des reflektierten Lichts, wird in der üblichen Weise (durch einen Detektor und eine nicht gezeigte Verarbeitungsschaltung) verarbeitet, digitalisiert und 0 decodiert.

Einbau des Scannermoduls in einen Stylus bzw. Griffel

Wegen der geringen Größe, des geringen Gewichts und der robusten Konstruktion der Scannermodule mit den flexiblen Tragstrukturen der vorliegenden Erfindung kann jedes der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in einem weiten Bereich von Positionen angebracht, getragen oder von einem Bediener gehalten werden. Beispielsweise könnte ein Scannermodul, wie beispielsweise das in den Figuren 4 bis 7 gezeigte Scannermodul 400, so angebracht werden, daß der Bediener das Modul auf einem Helm, einer Brille, einem Armband, einem Armreifen oder einem Ring etc. tragen könnte. Das Modul könnte leicht in einen handgehaltenen Scanner passen, ähnlich zu dem in Figur 1 gezeigten. Alternativ dazu könnte das

Modul ein Teil einer feststehenden Scannerinstallation sein.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es in den Figuren 15 und 16 gezeigt ist, ist das Strahl-Scanner-Modul 400' in ein Schreibinstrument 750 eingebaut. Das Modul 400' könnte im wesentlichen identisch zu dem Modul 4 00 sein, wobei dann der Detektor und die gesamte Verarbeitungsschaltung zum Strahl-Scannen Komponenten oder Bauteile des Moduls sind. Alternativ dazu kann der Detektor ein separat angebrachtes Bauteil des Systems sein, wie es in Figur 15 gezeigt ist. Das Modul 400' würde mindestens das Laserdioden- und Fokusiermodul, den Spiegel, die Struktur zum Tragen des Spiegels zur Bewegung in einer oder zwei gewünschten Richtungen sowie die ersten und zweiten Magneten zum Erzeugen einer solchen Bewegung bei den gewünschten Frequenzen ansprechend auf ein geeignetes Treibersignal umfassen.

Mit Bezug auf Figur 15 umfaßt das Instrument 750 ein stiftförmiges Gehäuse 751 mit einer verjüngten Spitze an einem Ende, einem vergrößerten Abschnitt an einem Ende gegenüberliegen der verjüngten Spitze, und einen langgestreckten Körper zwischen den Enden. Das spitze Ende des Stifts würde die notwendige Stylus- oder Griffelelektronik 752 umfassen, und das Scannermodul 400' ist an einem Ende einer Leiterplatte 753 angebracht, um das Modul in dem vergrößerten hinteren Abschnitt des Griffelgehäuses 751 zu positionieren. Die Leiterplatte 753 0 könnte auch irgendeine zusätzliche Schaltung tragen, die benötigt wird zum Erzeugen oder Verarbeiten von Signalen, die je nach Bedarf entweder mit der Scan- oder Abtastfunktion oder den Schreibfunktionen des Griffels in Verbindung stehen.

Ein lichtdurchlässiges Fenster 756 gestattet, daß der ausgehende Lichtstrahl von dem Strahl-Scanner-Modul 400',

aus dem Gehäuse 751 austritt. Der Lichtstrahl bewegt sich entlang eines Lichtpfads, welcher sich entlang einer Außenoberfläche des Körpers des Gehäuses 751 zu einer Zieloberläche hin erstreckt, auf der optisch codierte (Kenn-)Zeichen 70 erscheinen.

Das von dem Zeichen zurückreflektierte Licht geht zurück durch einen Umgebungslicht blockierenden optischen Filter 756' zu dem Detektor 758. Wie gezeigt ist, sind der Filter und der Detektor an oder nahe der verjüngten Spitze des stiftförmigen Gehäuses 751 angebracht. Der Detektor 758 erzeugt ein analoges Signal proportional zu der Intensität des reflektierten Lichts, welches die in dem Modul 400' oder auf einer Leiterplatte 753 angebrachte Schaltung in der üblichen Weise verarbeitet, digitalisiert und decodiert.

Ein manuell betätigbarer Schalter 754 ist auf einer Seitenoberfläche des Körpers des Stifts an einem Punkt nahe der verjüngten Spitze angebracht (Figur 16).

Infolgedessen ist der Schalter außerhalb der Linie des Lichtpfads. Der Bediener, welcher den Stift in seiner rechten Hand hält, würde den Schalter mit seinem Zeigefinder betätigen. Ein Bediener, welcher den Griffel in seiner linken Hand hält, würde den Schalter mit seinem Daumen betätigen. In jedem Fall blockiert der den Schalter betätigende Finger nicht den Pfad des Lichtstrahls entlang der Außenoberfläche des Körpers des Gehäuses 751, und zwar wegen der Position des Schalters

754. Die Betätigung des Schalters aktiviert die Strahl-Emmissions- und Scan-Komponenten oder -Bauteile des Moduls 400' und den Detektor 756 und die zugehörige Signalverarbeitungs- und Decodier-Schaltung zum Einleiten des Lesens des optisch codierten Zeichens 70.

Scanner mit einem sich bewegenden Punkt besitzen typischerweise einen "toten Bereich" nahe dem Fenster des

Scanners, in welchem die Einrichtung Zeichen nicht scannen kann, weil die Scan-Linie kürzer ist als die Breite des Zeichens. Es ist jedoch für den Bediener häufig sehr praktisch, die Nase oder Spitze des Scanners während des Scannens ziemlich nahe des Zeichens zu halten. Wenn der Scanner in einem Stift oder einem Griffel angeordnet ist, wie es gezeigt ist, liegt der größte Teil des "toten Bereichs", wenn nicht der gesamte "tote Bereich" des Scannermoduls 400' entlang der Länge des Körpers des stiftförmigen Gehäuses 751. Infolgedessen kann des Bediener die Spitze des Griffels 750 relativ nahe dem Zeichen 70 halten, und der Scanner kann dennoch das Zeichen akkurat und gültig lesen.

Wie in Figur 16 gezeigt ist, ist der Griffel einschließlich des Scannermoduls 400' über ein Kabel 757 mit einem separaten Tablett bzw. einer separaten Tafel 775 verbunden. Die Schreibtafel ist empfindlich gegenüber Kontakt oder Aufdrücken der Griffelspitze an Positionen der Tafel, um Positionsdaten abzuleiten, und die Tafel zeigt Informationen an, die mit den abgeleiteten Positionsdaten in Beziehung stehen. Beispielsweise kann die Tafel bzw. das Tablett einen Eingabeschirm von Widerstandskontakttyp umfassen zum elektronischen bestimmen einer X, Y-Position, an der die Stiftspitze die Tafelfläche kontaktiert, sowie eine zugehörige Anzeigeeinrichtung umfassen, wie zum Beispiel diejenige, die im US-Patent Nr. 4,972,496 offenbart ist. Alternativ dazu , könnte die Griffelelektronik auf eine Lichtstifttechnologie, auf einer kapazitiven Kontaktabfuhlschaltung, einer druckempfindlichen Kontaktabfuhlschaltung, einer Ultraschall-Nähe-Abfühlschaltung, etc. beruhen. Jedenfalls ist das Schlüsselmerkmal, daß der Griffel 750 sowohl die zum Vorsehen einer X, Y-Positionsdaten-Eingabe an eine entsprechende Art elektronischer Tafel 775 erforderliche Elektronik als auch ein Strahl-Scanner-Modul 400' von einer der hier beschriebenen Arten umfaßt.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 16 führt das Kabel 757 die die decodierten Zeichen repräsentierenden Digitaldaten zu einem zugehörigen Computer, zum Beispiel über die Verbindung mit der Anzeige- und Widerstandsgriff eleingabetaf el . In einem solchen Fall empfängt der Griffel 750 typischerweise Leistungsversorgungsspannung von einer externen Quelle, wie beispielsweise der Systemleistungsversorgung, über die Verbindung des Kabels 757 mit dem Tablett bzw. der Tafel 775. Alternativ dazu kann der Griffel eine interne Batterieleistungsversorgung und einen drahtlosen Sender umfassen. Der Sender könnte ein Radiosender, ein Infrarotsender, ein Ultraschallsender oder irgendeine andere Art drahtloser Sender sein.

Der Sender sendet analoge oder digitale Signale, die sich aus dem Abtasten oder Scannen der optisch codierten Zeichen 7 0 ergeben, an das zugehörige Computersystem. In diesem letzteren Fall wäre die Kabelverbindung mit dem Tablett bzw. der Tafel 775 unnötig und der Bediener würde 0 die Tafel während ausgedehnter Scan-Vorgänge nicht zu halten brauchen.

Progressiver Linienbewegungsscanner

Figuren 17 bis 2 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen einer Strahlpunkt-Scan-Bewegung in zwei verschiedenen Richtungen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Scan- oder Abtastmuster jedoch ein sich bewegendes, abgeschnittenes bzw. verstümmeltes Zickzack-Muster anstatt einem Rastermuster. Zeichen, die unter Verwendung von Drucktechniken schlechter Qualität gedruckt wurden, umfassen oft zahlreiche Druckdeffekte. Solche schlecht gedruckten Codes und beschädigten oder verkratzten Zeichen werden 5 häufig einen übriggebliebenen oder verstümmelten Strichcodebereich umfassen, der noch ausreichend intakt und/oder akkurat gedruckt ist, um ein Lesen zu gestatten.

Es gibt auch einen Trend dahingehend, Strichcodes kleiner zu machen, so daß der Code weniger Oberfläche einnimmt und visuell weniger auffällig ist. Das Lesen solcher kleiner oder verstümmelter Codes ist jedoch nur dann erfolgreich , wenn eine oder mehrere Scan-Linien exakt über den intakten Teil des verstümmelten Codes hinwegstreicht bzw. -streichen. Mit typischen Scannern, die nur eine einzige Scan-Linie wiederholt scannen, erfordert dies sorgfältiges Zielen, so daß die Linie den verstümmelten Code überstreicht, und kann erfordern, daß der Bediener den Scanner so hält, daß die Scan-Linie den Code unter einem anderen Winkel als dem typischen horizontalen Winkel kreuzt.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung überwindet solche Schwierigkeiten durch Erzeugen eines Zickzack-Musters, das automatisch über den Code hinweg fortschreitet, bis eine oder mehrere Linien einen intakten Teil des Codes scannt bzw. scannen. Ein solches 0 Muster umfaßt horizontale Linien und abgewinkelte diagonale Linien. Wenn das Muster über den verstümmelten Code fortschreitet, wird schließlich eine der Scan-Linien mit dem intakten Teil des verstümmelten Codes ordnungsgemäß ausgerichtet und dadurch ein akkurates, gültiges Leseergebnis erzeugen.

Figur 17 ist eine Draufsicht auf die Scan-Antriebskomponenten der vorliegenden Erfindung. Eine Leiterplatte 11 trägt den Scan-Antrieb nahe einem Ende davon. Wie später beschrieben wird, sind ein Emitter vom Laserdiodentyp und der Detektor an dem entgegengesetzten Ende der Leiterplatte 11 angebracht. Wie den früheren Ausführungsbeispielen verwendet dieser Scan-Antrieb einen Spiegel 5 als die sich bewegende Komponente zum Erzeugen der gewünschten Strahl-Scan-Bewegung. Der Spiegel 5 ist ziemlich lang und von oben gesehen leicht gekrümmt, um reflektiertes Licht zu dem Detektor hin zu konzentrieren.

Von der Seite gesehen, zum Beispiel von der linken Seite von Figur 17 erscheint der Spiegel als ein langes schmales Rechteck.

Der Scan-Antrieb umfaßt zwei verschiedene Federtragstrukturen zum Vorsehen einer Hin- und Herbewegung des Spiegels 5 in den zwei gewünschten orthognalen Richtungen. Die Feder 2 verbiegt sich um eine erste Achse A_x, um eine im wesentlichen horizontale Bewegung des Spiegels 5 zu erzeugen, und ein Paar von Blattfedern 1 verbiegt sich um eine Achse A_y, um eine im wesentlichen vertikale Bewegung des Spiegels 5 zu erzeugen. Die Feder 2 ist an dem Spiegel 5 an einem Ende davon befestigt, und zwar in einer Weise, die in größerer Einzelheit im weiteren beschrieben wird.

Ein "festgelegtes" Ende jeder der Blattfedern 1, welche aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung oder einem ähnlichen flexiblen nicht-magnetischen Material gebildet sind, ist 0 durch Stifte 7 oder andere geeignete Befestiger befestigt, um dadurch das Ende der Feder zwischen einer Platte 9 und einem von zwei Antriebshaltern 12 (von denen in Figur 18 nur einer sichtbar ist) festzuklemmen. Mindestens einer der Stifte 7 erstreckt sich durch die Leiterplatte 11 und steht mit einem Tragblock 13 in Eingriff, welcher sich über die Unterseite der Leiterplatte 11 erstreckt, um beide Antriebshalter 12 sicher an der Platte zu befestigen.

Nieten 15 verbinden einen Bügel 17 zwischen den "freien" Enden der zwei Blattfedern 1 (Figur 17). Der Bügel 17 umfaßt einen Fortsatz 18 zum Tragen des Spiegels 2. Ein erster Arm der Feder 2 ist durch Befestiger, wie beispielsweise Nieten 21, festgelegt und dadurch zwischen dem Bügelfortsatz 18 und einer Spiegeltragklemme 19 eingeklemmt.

Zusätzlich zum Klemmen der Feder 2 an den Fortsatz 18 dient die Spiegeltragklemme 19 auch als Balance- oder Ausgleichsglied. Insbesondere erstreckt sich die Spiegeltragklemme 19 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Feder 2, so daß das Gewicht der Klemme das Gewicht des Permanentmagneten 13 und des Spiegels 5 bezüglich der Achse A_x ausgleicht bzw. balanciert, um die sich die Feder 2 verbiegt. Wenn sich die Klemme 19 ausreichend weit erstreckt, ist das Ende gegenüberliegend der Feder 2 mit einer Nut versehen, so daß die Blattfeder 1 dahindurchgeht, so daß keine Reibung zwischen der Klemme 19 und der Blattfeder 1 vorhanden ist.

Die Feder 2 ist eine Metallfeder, die typischerweise aus einem Flächenelement der einem flachen Blech aus einer Beryllium-Kupfer-Legierung gebildet ist, welche in die in den Zeichnungen gezeigte Form gebogen ist. Figur 2 0 ist eine Seiten- oder Kantenansicht der Feder 2. Diese Feder besitzt einen ersten Arm 31. Wie in der Vorderansicht von Figur 19 gezeigt ist, erstrecken sich Öffnungen 21' durch den ersten Arm 31. Die oben erwähnten Nieten 21 gehen durch die Öffnungen 21' hindurch, um ein Ende des Arms 31 zwischen dem Bügelfortsatz 18 und der Spiegeltragklemme 19 zu befestigen.

Ein Ende eines ersten halbkreisförmigen oder U-förmigen Abschnitts 32 ist mit dem zweiten Ende des ersten Arms 31 verbunden. Ein Ende eines zweiten halbkreisförmigen Abschnitts 3 3 ist mit dem zweiten Ende des ersten 0 halbkreisförmigen Abschnitts verbunden. Der erste halbkreisförmige Abschnitt 32 besitzt einen kleinen Krümmungsradius, so daß er relativ starr ist. Infolgedessen sehen der erste Arm 31 und der erste halbkreisförmige Abschnitt 32 einen relativ starren Träger für den zweiten halbkreisförmigen Abschnitt 33 vor.

Ein zweiter Arm 34 der Feder 2 ist mit anderen Ende des zweiten halbkreisförmigen Abschnitts 3 3 verbunden. Der zweite halbkreisförmige Abschnitt 33 besitzt einen wesentlich größeren Krümmungsradius als der erste halbkreisförmige Abschnitt, so daß der zweite halbkreisförmige Abschnitt 3 3 relativ flexibel ist. Infolgedessen wird eine Bewegung des Spiegels 5 in der ersten Richtung erzeugt durch Verbiegen der Feder um eine Achse A_x, die nahe zu der Mittelachse des zweiten halbkreisförmigen Abschnitts 33 liegt oder damit zusammenfällt. Es sind Mittel nahe dem entfernten Ende des zweiten Arms 34 vorgesehen, um den Spiegel 5 und den ersten Permanentmagneten 2 3 zu tragen.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Permanentmagnet 2 3 an die Rückseite des Spiegels 5 geklebt oder in anderer Weise direkt daran befestigt (Figur 17). Wie in Figur 19 gezeigt ist, umfaßt der zweite Arm 34 der Feder 2 eine Öffnung 3 5 dahindurch. Eine Reihe von Federlaschen, die um den Umfang der Öffnung herum ausgebildet sind, erstrecken sich radial nach innen zu der Mitte der Öffnung 3 5 hin. Der erste Permanentmagnet 2 3 ist zylindrisch, und die Federlaschen und die Öffnung 35 sind so bemessen, daß die Laschen die Außenoberfläche des ersten Permanentmagneten 2 3 ergreifen, wenn dieser Magnet in die Öffnung gedrückt wird. Dieser Eingriff dient zum Befestigen von sowohl dem ersten Permanentmagneten 2 3 als auch dem Scan-Spiegel 5 an dem beweglichen Ende des zweiten Arms 34 der Feder 2.

Wie in Figur 21 gezeigt ist, besitzt der Arm 34 auch nach innen gefaltete Clip-artige Glieder oder Greifarme 36, die an gegenüberliegenden Seitenkanten des zweiten Arms 34 der Feder 2 ausgebildet sind. Figur 19 zeigt die Lage der nach innen gefalteten, Clip-artigen Glieder oder Arme 36 auf jeder Seite der Öffnung 35. Die Greifarme 36 klemmen die Seiten des Spiegels 5 benachbart zu dem Ende

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des Spiegels, an dem der erste Permanentmagnet befestigt ist, und sehen dadurch eine zusätzliche Befestigung des ersten Permanentmagneten 2 3 und des Scan-Spiegels 5 an dem beweglichen Ende des zweiten Arms 34 der Feder 2 vor. 5

Mit Bezug auf Figur 17 umfaßt dieses Ausführungsbeispiel einen ersten Elektromagneten 25, der an der Oberseite der Leiterplatte 11 an einer Stelle in nächster nähe zu dem ersten Permanentmagneten 23 befestigt ist. Auch ist der erste Permanentmagnet 23 ziemlich nahe zu der Achse A_y, um die sich die Blattfedern 1 verbiegen. Infolgedessen werden Streumagnetfelder, die auf den ersten Permanentmagneten 2 3 wirken, kein wesentliches Kraftmoment um die Achse Ay erzeugen. Die Achse zwischen dem Nordpol und dem Südpol des ersten Permanentmagneten 23 liegt entlang der Mittelachse der zylindrischen Form dieses Magneten und ist mit der Achse des Elektromagneten 2 5 ausgerichtet oder parallel dazu. Ein Anlagen eines zyklischen Wechselstromsignals an die Spule des Elektromagneten 25 wird eine abwechselnde Zug- und Druckkraft auf den ersten Permanentmagneten 2 3 erzeugen.

Da die Feder 2 nahe einem Ende des langgestreckten Spiegels 5 befestigt ist und der Schwerpunkt des Spiegels nahe der Mitte des Spiegels liegt, bildet der Spiegel 5 einen langen Hebelarm bezüglich der Achse A_x, um den sich die Feder 2 verbiegt. Infolgedessen erzeugen an den Magneten 2 3 angelegte Kräfte ein relativ großes Kraftmoment auf den Spiegel und erzeugen eine relativ große 0 Winkelbewegung des Spiegels. Dies sieht eine ausreichende Kopplung von Magnetkräften mit dem Spiegel und eine große Winkelversetzung des Strahls in der X-Richtung vor (42,0°, wie es in Figur 22 gezeigt ist).

5 Der Bügel 17 umfaßt auch einen Fortsatz 2 6 zum Tragen eines zweiten Permanentmagneten. Wie in der Seitenansicht von Figur 2 gezeigt ist, krümmt sich der Fortsatz 2 6 um

ein Ende der Leiterplatte 11 herum und verläuft unterhalb davon. Der zweite Permanentmagnet 2 7 ist an dem unteren Ende des Fortsatzes 2 6 durch geeignete Mittel befestigt. Ein zweiter Elektromagnet 28 ist an der Unterseite der Leiterplatte 11 an einer Stelle in nächster Nähe zu dem ersten Permanentmagneten 2 3 befestigt. Die Abmessungen des Bügels 17 mit seinen daran befestigte Fortsätzen 18 und 26 sind so gewählt, daß die Gewichte der verschiedenen Komponenten einander ausgleichen bzw. balancieren, und zwar bezüglich der Achse A_y, um die sich die Blattfedern 1 verbiegen. Ähnlich wie der erste Permanentmagnet 2 3 ist auch der zweite Permanentmagnet 27 zylindrisch. Die Achse zwischen dem Nordpol und dem Südpol des zweiten ' Permanentmagneten 27 liegt entlang der Mittelachse der zylindrischen Form diese Magneten und ist mit der Achse des zweiten Elektromagneten 28 ausgerichtet oder in nächster Nähe parallel dazu. Das Anlegen eines zyklischen Wechselstromsignals an die Spule des zweiten Elektromagneten 28 erzeugt daher eine abwechselnde Zug- und Druckkraft auf den zweiten Permanentmagneten 28.

Der oben beschriebene Aufbau dieses Ausführungsbeispiels eines Scanners gestattet eine Bewegung des Spiegels in zwei verschiedenen Richtungen, und die Bewegung in jeder Richtung kann vollständig unabhängig von der Bewegung in der anderen Richtung sein.

Insbesondere bewirkt die elastische Natur der Feder 2, wenn kein Strom durch die Spule des Elektromagneten 2 5 0 vorhanden ist, daß der Spiegel 5 in seine Ruheposition bezüglich der Achse A_x zurückkehrt. Wenn ein Strom durch die Spule eingeführt wird, erzeugt eine Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Spule und dem Permanentmagneten 2 3 ein Kraftmoment, daß den Magneten 2 3 aus seiner in Figur 17 gezeigten Gleichgewichtsposition wegbewegt. Dieses Kraftmoment bewegt den Permanentmagneten 2 3 entweder zu dem Spulenkörper und der Spule

des Elektromagneten 25 hin oder weg davon. Als Folge einer solchen Bewegung wird eine Federkraft durch die Feder 2 erzeugt, die dazu neigt, den Permanentmagneten 2 zurück in die Ruheposition zu bringen. Eine Umkehrung der Polarität des angelegten Stroms wird die Richtungen der Magnetkraft und der entgegengesetzten Federkraft umkehren. Wenn der an die Spule des Elektromagneten 25 angelegte Strom die Form eines zyklischen Wechselstromsignals annimmt, wie beispielsweise eine Sinuswelle, ein Impulssignal, eine Dreieckswelle, etc., erzeugen daher die induzierten Magnetkräfte eine oszillatorische bzw. Schwingungsbewegung oder Schwingung des Permanentmagneten 2 3 und des daran befestigten Spiegels 5. Ein Anlegen eines solchen Stroms erzeugt jedoch kein Kraftmoment um die Ay-Achse, und infolgedessen wäre die Bewegung des Spiegels vollkommen horizontal, wenn kein Strom an den zweiten Elektromagneten angelegt ist. Anstatt des Wechselstroms konnte das Treibersignal ein Puls- oder Halbwellensignal mit der gleichen Freguenz und in Phase 0 mit der charakteristischen oder Eigenschwingung der Feder 2 sein.

In ähnlicher Weise bewirkt die elastische Natur der Blattfedern 1, wenn kein Strom durch die Spule des Elektromagneten 28 vorhanden ist, daß der Spiegel 5 in seine Ruheposition bezüglich der Achse A_y zurückkehrt. Wenn ein Strom durch die Spule eingeführt wird, erzeugt eine Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Spule und des Permanentmagneten 2 8 ein Kraftmoment, daß den 0 Magneten 2 3 aus seiner in Figur 18 gezeigten Gleichgewichtsposition wegbwegt. Dieses Kraftmoment bewegt den Permanentmagneten 2 7 entweder zu dem Spulenkörper und der Spule des Elektromagneten 2 8 hin oder weg davon. Als Folge einer solchen Bewegung werden Federkräfte durch die Blattfedern 1 erzeugt, die dazu neigen, den Permanentmagneten 2 7 zurück in die Ruheposition zu bringen. Ein Umkehren der Polarität des angelegten Stroms kehrt die

Richtungen der Magnetkraft und der entgegenwirkenden Federkraft um. Wenn der an die Spule des Elektromagneten 27 angelegte Strom die Form eines zyklischen Gleichstromsignals annimmt, wie beispielsweise eine Sinuswelle, ein Impulssignal, eine Dreieckswelle, etc., erzeugen daher die induzierten Magnetkräfte eine oszillatorische bzw. Schwingungsbewegung oder Schwingung des Permanentmagneten 27. Statt des abwechselnden Signals könnte der Treiberstrom die Form eines sich wiederholenden Halbwellen- oder Pulssignals mit der gleich Frequenz und in Phase mit der charakteristischen oder Eigenschwingung der Blattfedern annehmen. Da der Bügel 17 den Spiegel 5 zwischen den freien Enden der Blattfedern 1 trägt (über den Fortsatz 18 und die Feder 2), erzeugt die Schwingung des Magneten 27 eine entsprechende vertikale Bewegung des Spiegels 5.

Wenn beide Elektromagneten 25 und 28 zyklische Wechselstromsignale empfangen, erzeugen die sich ergebenden Schwingungskräfte auf die Permanentmagneten 2 3 und 27 eine Hin- und Herbewegung des Spiegels 5 um beide Achsen A_x und Ay. Die Frequenzen der Scan- oder Abtastbewegung um jede der Achsen sind geringfügig unterschiedlich in einer speziellen Art und Weise, wie sie in Einzelheiten unten beschrieben wird, so daß der Strahlpunkt ein Zickzack-Muster über die Oberfläche hinweg scannt oder beschreibt, auf der das Zeichen erscheint, und so daß sich das Zickzack automatisch über die Oberfläche hinweg bewegt auf der Suche nach einem abgeschnittenen oder verstümmelten Teil des Zeichens, das lesbar ist.

Die Figuren 22 und 23 sind von oben bzw. von der Seite gesehene Schnittansichten eines handgehaltenen Scanners mit der Leiterplatte 11 und dem Scan-Antrieb bzw. der Scan-Vorrichtung der Figuren 17 und 18. Wie in Figur 22 gezeigt ist, erzeugt das Laserdioden- und Fokussiermodul 600 einen Lichtstrahl, der von dem schwingenden Spiegel 5 reflektiert wird. Der Spiegel 5 schwingt in zwei

orthogonalen Richtungen mit zwei verschiedenen Frequenzen, wie es oben beschrieben wurde. Diese Schwingung des Spiegels 5 bewirkt, daß der reflektierte Strahl in der X-Richtung hin und her und in der Y-Richtung auf und nieder bewegt wird bzw. scannt, und zwar in einem abgeschnittenen bzw. verstümmelten Zickzack-Muster, das sich fortschreitend bzw. progressiv über die Oberfläche hinweg bewegt, auf der das Zeichen erscheint.

Wie in Figur 22 gezeigt ist, erzeugt der Scan-Antrieb bzw. die Scan-Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Scan-Winkel von 42° in der X-Richtung. Die Teile der Abtastung bzw. Überstreichung nahe den äußersten Enden der Bewegung in X-Richtung, wo der Strahlpunkt anhält und die Richtung wechselt, erhalten während des Scannens einen außerproportionalen hohen Anteil der erzeugten Laserenergie. Um Gefährdungen aufgrund reflektierter Laserenergie für den Bediener und/oder andere während des Scannens anwesende Personen 0 zu vermindern, umfaßt der hangehaltene Scanner lichtblockierende Platten 39, die den maximalen Scan- oder Abtastwinkel des Strahls begrenzen, während er aus dem Scanner durch das Fenster 56 austritt. Wenn die Platten 39 wie gezeigt angeordnet sind, erzeugt der Scan-Antrieb des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Scan-Winkel von 3 5,5° in der X-Richtung. Das von dem Zeichen zurückreflektierte Licht tritt durch das Fenster 56 in das Scannergehäuse ein, und der Spiegel 5 sammelt das reflektierte Licht und leitet es zu dem Detektor 158 um.

Das umgeleitete Licht geht durch einen Umgebungslicht blockierenden Filter 156 hindurch und trifft auf den Detektor 158. Der Detektor ist ein Photodetektor genau wie derjenige, der in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 verwendet wird. Der Detektor 158 erzeugt ein Signal proportional zu der Intensität des reflektierten Lichts. Während die Überstreichung über das Zeichen fortschreitet, wird das Detektorsignal in der üblichen

Weise (durch nicht gezeigte Schaltungen) verarbeitet, digitalisiert und decodiert, bis der Decoder eine gültige Lesung detektiert.

Wie oben mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Figuren 12 bis 14 beschrieben wurde, bewirkt eine Schwingung des Spiegels in der Y-Richtung bei einer relativ niedrigen Frequenz, verglichen mit der Frequenz der Spiegelschwingung in der X-Richtung, daß der Strahl ein Raster-Scan-Muster ausführt. In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 17 bis 2 3 ist jedoch ein Rastermuster nicht erwünscht. In diesem späteren Ausführungsbeispiel weisen alle Federn Metallglieder auf, die aus dem gleichen Material bestehen, zum Beispiel einer Beryllium-Kupfer-Legierung, die dazu neigt relativ steif zu sein. Infolgedessen schwingt die Feder 2 bei einer höheren Frequenz als die Schwingungsfrequenz der Blattfedern, aber der Unterschied zwischen den zwei Frequenzen ist nicht so groß wie bei dem Ausführungsbeispiels mit dem Rasterscannen.

Wenn die zwei Scan-Frequenzen gleich zueinander sind, überstreicht oder scannt der Strahl eine Linie mit einem Winkel zur Horizontalen und scannt oder überstreicht diese Linie wiederholt. Wenn das Verhältnis der zwei Scan- oder Abtastfrequenzen zwei zu eins ist, führt der Strahl ein Zickzack-Muster aus. Ein solches Muster hätte jedoch exakt zwei horizontale Linien pro Rahmen und würde sich exakt wiederholen nach jedem vollständigen Abtast- oder Scan-Zyklus in der Y-Richtung. Jegliches solches exakte Vielfache zwischen den Scan-Frequenzen erzeugt ein sich schnell wiederholendes Muster, wobei der Strahlpunkt exakt die gleichen Teile des Zeichens wieder und wieder kreuzt bzw. überstreicht. Jeder durch einen vertikalen Scan-Zyklus definierte Rahmen wiederholt das Muster des unmittelbar vorhergehenden Rahmens. Wenn das Muster einen beschädigten Abschnitt des Codes oder schlecht gedruckten

Abschnitt mit Fehlern überstreicht, wäre der Scanner nicht in der Lage, die codierte Information zu lesen, und zwar unabhängig davon, wie häufig sich das Muster wiederholt.
5

Das Verhältnis der Scan-Frequenz in der X-Richtung zu der Scan-Frequenz in der Y-Richtung sollte daher größer als 1,5 und geringer als 2,0 sein. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Verhältnis ungefähr 1,75:1.

Wenn beispielsweise die Scan-Frequenz in der X-Richtung 60 Hz ist und die Scan-Frequenz in der Y-Richtung 35 Hz ist, ist das tatsächliche Verhältnis zwischen den Frequenzen 1,71:1. Als Ergebnis eines solchen Frequenzverhältnisses führt der Strahlpunkt ein abgeschnittenes oder verstümmeltes Zickzack-Muster aus, aber das Muster wiederholt sich nicht nach jedem Rahmen und schreitet über die Oberfläche fort, auf der das Zeichen erscheint.

Insbesondere verläuft der Strahlpunkt von links nach 0 rechts über eine horizontale Linie hinweg, dann von rechts nach links nach unten entlang einer diagonalen Linie. Der Strahlpunkt verläuft dann von links nach rechts über eine zweite horizontale Linie hinweg, und dann nach oben von links nach rechts entlang einer 5 zweiten diagonalen Linie. Der Strahlpunkt bewegt sich anschließend durch eine Wiederholung des Zickzacks. Da die hohe Scan-Frequenz kein gerades Vielfaches der niedrigen Scan-Frequenz ist (Verhältnis 1,75:1), wird jedoch die erste horizontale Linie des nächsten Zickzacks 0 an einer Position geringfügig unterhalb der Position der ersten horizontalen Linie des ersten Zickzack-Musters erfolgen.

Das durch das Scannen oder Abtasten gemäß dem vorlie-5 genden Ausführungsbeispiel erzeugte Muster wird sich schließlich wiederholen, aber bevor sich das Muster wiederholt, bewegt sich das Zickzack fortschreitend bzw.

progressiv von oben nach unten über das (Kenn-)Zeichen hinweg. Das Muster an sich umfaßt eine große Anzahl von Zickzacks, wobei jedes davon zwei horizontale Linien und zwei Diagonalen umfaßt. Viele in Strichcode-Scan-Systemen verwendete Decoder können ein gültiges Lesen des Zeichens für Linien decodieren, die über das Zeichen von links nach rechts und von rechts nach links hinweggehen. Die Diagonalen neigen dazu, einen relativ kleinen Winkel bezüglich der Horizontalen zu besitzen. Somit kann jede Linie des sich bewegenden Zickzack-Musters ein gültiges Lesen des Zeichens erzeugen, wenn der Teil des Zeichens, über das die Linie hinwegstreicht, vollständig und intakt ist.

In vielen Fällen umfaßt ein schlecht gedruckter Strichcode oder ein zerkratzter oder beschädigter Strichcode immer noch zumindestens einen kleinen verstümmelten Teil, der ausreichend intakt ist, um den Code zu lesen, wenn die Scan-Linien diesen Abschnitt in der richtigen Aus-0 richtung überstreichen. Die progressive Bewegung des Musters über das Zeichen hinweg ergibt eine Suche über das Zeichen hinweg nach einem solchen intakten Abschnitt des verstümmelten Codes. Die progressive oder fortschreitende Bewegung des Scan- bzw. Abtastmusters ergibt auch eine Suche über eine Zieloberfläche hinweg nach einem kleinen (Kenn-)Zeichen oder Strichcode. Dadurch, daß auch Diagonalen in dem Muster umfaßt sind, werden Scan-Linien mit verschiedenen Winkeln bezüglich der Striche oder Balken des Zeichens erzeugt, was die 0 Wahrscheinlichkeit weiter erhöht, daß ausreichend Scan-Linien über einen intakten Abschnitt des Zeichens unter einem ordnungsgemäßen Winkel streichen, um ein Lesen der codierten Information zu gestatten. Als Ergebnis braucht der Bediener den Scanner nicht so präzise unter einem 5 bestimmten Winkel bezüglich der Striche bzw. Balken des Zeichens zu halten, damit der Scanner das Zeichen liest.

Die Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden:

1. Unabhängiges optisches Scan- bzw. Abtastmodul zum Lesen optisch codierter (Kenn-)Zeichen, die Teile mit unterschiedlichem Lichtreflexionsvermögen aufweisen, wobei das Modul folgendes aufweist:

eine Metallbasis;

einen auf der Metallbasis fest angebrachten Emitter bzw. Strahler zum Aussenden eines Lichtstrahls; Optikmittel zum Richten des Lichtstrahls zu dem optisch codierten (Kenn-)Zeichen hin;

an der Basis befestigte Tragmittel zum Anbringen der Optikmittel für eine oszillierende oder Schwingbewegung; Mittel zum Erzeugen einer Hin- und Herbewegung der Optikmittel auf den Tragmitteln, so daß der Lichtstrahl über eine Oberfläche hinwegstreicht, auf der das (Kenn-) Zeichen erscheint;

Detektormittel zum Empfangen des von der Oberfläche zurückreflektierten Lichts und zum Erzeugen elektrischer Signale entsprechend des unterschiedlichen Lichtreflexionsvermögens des optisch codierten (Kenn-) Zeichens;

eine erste Leiterplatte, die senkrecht zu der Metallbasis an einem Ende davon angebracht ist; erste Schaltungsmittel, die auf der ersten Leiterplatte angebracht sind;

eine zweite Leiterplatte, die senkrecht zu der ersten Leiterplatte und parallel zu der Metallbasis angebracht ist;
0 zweite Schaltungsmittel, die auf der zweiten Leiterplatte angebracht sind; und

ein flexibles elektrisches Kabel, das die ersten und zweiten Schaltungsmittel miteinander verbindet, wobei die ersten und zweiten Schaltungsmittel zusammenarbeiten, um Signale zum Treiben des Emitters zu erzeugen, um Signale zum Treiben der Mittel zum Erzeugen einer Hin- und

Herbewegung zu erzeugen und um die von den Detektormitteln erzeugten elektrischen Signale zu verarbeiten.

2. Modul, bei dem die ersten Schaltungsmittel eine

Treiberschaltung zum Erzeugen eines Signals zum Treiben des Emitters aufweisen.

3. Modul, bei dem die zweiten Schaltungsmittel eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung aufweisen zum Erzeugen der Signale zum Treiben der Mittel zum Erzeugen einer Hin- und Herbewegung und zum Bearbeiten der von den Detektormitteln erzeugten elektrischen Signale.

4. Modul, bei dem der Emitter eine Laserdiode aufweist und ein Teil der Metallbasis einen Kühlkörper bildet zum Ableiten von Wärme, die von der Laserdiode während des Betriebs des Scan- oder Abtastmoduls erzeugt wird.

5. Modul, bei dem die Mittel zum Erzeugen einer Hin- und Herbewegung erste und zweite Magneten aufweisen, von denen einer ein Permanentmagnet ist und von denen der andere ein Elektromagnet ist, an den ein wechselndes Treibersignal angelegt wird, wobei der erste Magnet mit den Optikmitteln fest gekoppelt ist, und wobei der zweite Magnet auf der zweiten Leiterplatte in einer Position in nächster Nähe zu dem ersten Magneten angebracht ist, so daß das Anlegen eines wechselnden Treibersignals an den Elektromagneten ein Magnetfeld erzeugt, daß auf den Permanentmagneten wirkt, um eine Hin- und Herbewegung der Optikmittel zu erzeugen.

6. Modul, bei dem die Detektormittel eine lineare Anordnung von Fotodioden aufweisen, welche orthogonal bzw. senkrecht zu sowohl der ersten Leiterplatte als auch der zweiten Leiterplatte getragen sind.

7. Modul, das ferner ein Scannergehäuse aufweist, das alle Komponenten bzw. Bauteile des Moduls enthält.

8. Modul, bei dem das Scannergehäuse stiftförmig ist und auch eine oder mehrere Komponenten zum Schreiben enthält.

9. Modul, bei dem die Komponente(n) zum Schreiben elektronische Stylus- bzw. Griffelmittel umfaßt bzw. umfassen, und zwar zum Vorsehen einer Positiondateneingabe in ein Digitalisiertablett bzw. einer Digitalisiertafel bei Kontakt einer Spitze des stiftförmigen Gehäuses mit einer Oberfläche des Digitalisiertabletts.

10. Modul, bei dem die Mittel zum Erzeugen einer Hin- und Herbewegung der Optikmittel einen Magneten und Antriebsmittel zum Erzeugen einer oszillierenden bzw. schwingenden Kraft auf den Magneten aufweisen, und wobei die Tragmittel folgendes aufweisen:

ein Glied mit einem ersten Ende, an dem die Optikmittel 0 befestigt sind, und mit einem zweiten Ende, welches entgegengesetzt zu dem ersten Ende angeordnet ist und an dem der Magnet befestigt ist, wobei die Optikmittel, das Glied und der Magnet so bemessen sind, daß das Gewicht des Magneten das Gewicht der Optikmittel bezüglich einer Achse ungefähr auf halbem Wege zwischen dem Spiegel und dem Magneten aufwiegt bzw. ausgleicht; eine flexible planare Feder mit einem freien Ende, das mit einem der Enden des Glieds fest gekoppelt ist, wobei die flexible, planare Feder länger ist als die Entfernung 0 zwischen dem einen Ende des Glieds und der Achse, aber kürzer ist als die Entfernung zwischen den Enden des Glieds, so daß sich die planare Feder um die Achse herum verbiegt; und

an der Metallbasis befestigte Mittel zum festen Tragen eines entgegengesetzten Endes der flexiblen planaren Feder.

11. Modul, bei dem der Magnet ein Permanentmagnet ist, und wobei die Antriebsmittel ein Elektromagnet sind, welcher an der zweiten Leiterplatte befestigt ist.

12. Modul, bei dem die Optikmittel einen Spiegel aufweisen.

13. Modul, bei dem die planare Feder ein Paar flexibler Streifen aufweist.

14. Modul, bei dem die flexiblen Streifen jeweils aus einem Flächenelement oder Blatt bestehen, das aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gebildet ist, wie

beispielsweise Mylar™ oder Kapton™. 15

15. Modul, bei dem die Mittel zum festen Tragen eines entgegengesetzten Endes der flexiblen planaren Feder folgendes aufweisen:

einen an der Metallbasis befestigten Sockel mit einem Arm, der sich parallel zu der Metallbasis erstreckt; und eine an dem Arm des Sockels befestigte Platte, wobei das entgegengesetzte Ende der flexiblen planaren Feder zwischen der Platte und dem Arm des Sockels eingeklemmt ist.
25

16. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem zum Lesen von (Kenn-)Zeichen, die Teile mit unterschiedlichem Lichtreflexionsvermögen aufweisen, wobei das System folgendes aufweist:

0 einen stationären Träger;

Emitter- und Optikmittel zum Aussenden eines Lichtstrahls und zum optischen leiten des Lichtstrahls zu dem optisch codierten (Kenn-)Zeichen;

erste Hin- und Herbewegungstragmittel zum Anbringen einer 5 Komponente der Emitter- und Optikmittel für eine oszillierende oder schwingende Bewegung in einer ersten Richtung;

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zweite, an dem stationären Träger befestigte Hin- und Herbewegungstragmittel zum Tragen der ersten Tragmittel für eine oszillierende oder schwingende Bewegung in einer zweiten Richtung, wobei die zweite Richtung im wesentliehen senkrecht zu der ersten Richtung ist; Antriebsmittel zum gleichzeitigen Erzeugen einer Hin- und Herbewegung der auf den ersten Hin- und Herbewegungstragmitteln angebrachten Komponente in der ersten Richtung mit einer ersten Schwingfrequenz und einer Hin- und Herbewegung der Komponente und der ersten Hin- und Herbewegungstragmittel, und zwar gemeinsam wie sie auf den zweiten Hin- und Herbewegungstragmitteln angebracht sind, mit einer zweiten Schwingfrequenz, wobei die erste Schwingfrequenz geringfügig größer ist, aber kein genaues Vielfaches der zweiten Schwingfrequenz ist, so daß der Lichtstrahl ein Zickzack-Scan-Muster ausführt, das über eine Oberfläche fortschreitet, auf dem das optisch codierte (Kenn-)Zeichen erscheint; und Mittel zum Empfangen des von der Oberfläche zurückreflektierten Lichts und zum Erzeugen elektrischer Signale entsprechend des unterschiedlichen Lichtreflexionsvermögens des optisch codierten (Kenn-)Zeichens.

17. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, bei dem das Verhältnis der ersten Schwingfrequenz bezüglich der zweiten Schwingfrequenz größer als 1,5 und geringer als 2,0 ist.

18. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, bei dem das Verhältnis der ersten Schwingfrequenz bezüglich der zweiten Schwingfrequenz ungefähr 1,75 zu 1 ist.

19. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, wobei die ersten Hin- und Herbewegungstragmittel eine Metallfeder aufweisen, welche folgendes aufweist:

einen ersten Arm, dessen eines Ende fest an den zweiten Hin- und Herbewegungsmitteln befestigt ist;

einen ersten halbkreisförmigen Abschnitt, dessen eines Ende mit einem zweiten Ende des ersten Arms verbunden ist;

einen zweiten halbkreisförmigen Abschnitt, dessen eines Ende mit einem zweiten Ende des ersten halbkreisförmigen Abschnitts verbunden ist, wobei der zweite halbkreisförmige Abschnitt einen wesentlich größeren Krümmungsradius besitzt als der erste halbkreisförmige Abschnitt, so daß eine Bewegung der Komponente in der ersten Richtung erzeugt wird durch Verbiegen der Feder um eine Achse in nächster Nähe der Achse des zweiten halbkreisförmigen Abschnitts oder damit zusammenfallend; und einen zweiten Arm, dessen Ende mit einem zweiten Ende des zweiten halbkreisförmigen Abschnitts verbunden ist, wobei die Komponente fest an einem zweiten Ende des zweiten Arms befestigt ist.

20. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, wobei die Komponente einen Spiegel aufweist, wobei die Antriebsmittel 0 einen Permanentmagneten umfassen, welcher an einer nicht reflektierenden Rückseite des Spiegels befestigt ist, und wobei das zweite Ende des zweiten Arms der Feder eine Öffnung besitzt, durch die sich der Permanentmagnet erstreckt, um eine Presspassung zu bilden, um dadurch sowohl den Permanentmagneten als auch den Spiegel fest an dem zweiten Ende des zweiten Arms der Feder zu befestigen.

21. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, bei dem die

Komponente einen langgestreckten Spiegel aufweist, und

bei dem das zweite Ende des zweiten Arms der Feder an

einem Punkt des langgestreckten Spiegels an einem Ende oder nahe dazu befestigt ist.

22. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, wobei die zweiten Hin- und Herbewegungstragmittel folgendes aufweisen:

ein Paar von Blattfedern , wobei ein Ende jeder Blattfeder fest an dem stationären Träger befestigt ist, und wobei ein zweites Ende frei ist zur Bewegung während des Verbiegens der Blattfedern;
zwischen den zweiten Enden des Paars von Blattfedern verbundene Mittel zum festen Tragen des einen Endes des ersten Arms der Metallfeder bezüglich der freien Enden des Paars von Blattfedern.

23. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, wobei das Paar von Blattfedern jeweils ein flexibles Metallmaterial aufweist ähnlich dem Material der Metallfeder.

24. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, wobei die Metallfeder und das Paar von Blattfedern jeweils eine Beryllium-Kupfer-Legierung aufweisen.

25. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, wobei die Antriebsmittel folgendes aufweisen:

0 erste Antriebsmittel zum Erzeugen der Hin- und Herbewegung der Komponente in der ersten Richtung mit der ersten Schwingfrequenz; und

zweite Antriebsmittel, die unabhängig von den ersten Antriebsmitteln arbeiten, und zwar zum Erzeugen der Hin- und Herbewegung der Komponente in der zweiten Richtung mit der zweiten Schwingfrequenz.

26. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, bei dem :

(a) die ersten Antriebsmittel ersten und zweite Magneten aufweisen, von denen einer ein Permanentmagnet ist und der andere ein Elektromagnet ist, an den ein wechselndes Antriebssignal angelegt wird;

wobei der erste Magnet fest mit der Komponente gekoppelt ist, und
wobei der zweite Magnet auf dem stationären Träger in nächster Nähe zu dem ersten Magneten angebracht ist, so daß das Anlegen eines wechselndes Treibersignals an den

Elektromagneten ein magnetische Feld erzeugt, daß auf den Permanentmagneten wirkt, um eine Hin- und Herbewegung der Komponente in der ersten Richtung zu erzeugen; und (b) wobei die zweiten Antriebsmittel dritte und vierte Magneten aufweisen, von denen einer ein zweiter Permanentmagnet ist und der andere ein zweiter Elektromagnet ist, an den ein zweites wechselndes Treibersignal angelegt wird,
wobei der dritte Magnet fest mit einem beweglichen Teil der zweiten Hin- und Herbewegungstragmittel gekoppelt ist, und

wobei der vierte Magnet fest auf dem stationären Träger in einer Position in nächster Nähe zu dem dritten Magneten angebracht ist, so daß das Anlegen des zweiten wechselnden Treibersignals an den zweiten Elektromagneten ein Magnetfeld erzeugt, das auf den zweiten Permanentmagneten wirkt, um die Hin- und Herbewegung der Komponente in der zweiten Richtung zu erzeugen.

27. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, bei dem die zweiten Hin- und Herbewegungstragmittel Mittel zum Verbiegen um eine Achse aufweisen, und wobei der erste Magnet nahe zu der Achse angeordnet ist, so daß Streumagnetfelder, die auf den ersten Magneten wirken, keine Bewegung der Komponente in der zweiten Richtung erzeugen.

28. Optisches Scan- bzw. Abtastsystem, bei dem die zweiten Hin- und Herbewegungsmittel ein Paar von Blattfedern aufweisen, wobei ein Ende jeder Blattfeder fest an 0 dem stationären Träger befestigt ist, und wobei ein zweites Ende frei ist zur Bewegung während des Verbiegens der Blattfedern, wobei die ersten Tragmittel zwischen den zweiten Enden des Paars von Blattfedern verbunden sind.

29. Verfahren zum Lesen optisch codierter (Kenn-)Zeichen, die Teile mit unterschiedlichem Lichtreflexionsvermögen

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aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Erzeugen eines Lichtstrahls;

Erzeugen einer Hin- und Herbewegung des Lichtstrahls über eine Oberfläche hinweg, auf der das (Kenn-)Zeichen erscheint, und zwar in einer ersten Richtung mit einer ersten Frequenz;

gleichzeitig mit der Erzeugung der Bewegung des Lichtstrahls in der ersten Richtung Erzeugen einer Hin- und Herbewegung des Lichtstrahls über die Oberfläche hinweg in einer zweiten Richtung mit einer zweiten Frequenz, wobei die ersten und zweiten Richtungen im wesentlichen senkrecht zueinander sind, und wobei die erste Frequenz geringfügig größer, aber kein genaues Vielfaches der zweiten Frequenz ist, so daß der Lichtstrahl ein Zickzack-Scan-Muster ausführt, das über die Oberfläche hinweg fortschreitet;

Detektieren des von der Oberfläche zurückreflektierten Lichts, um elektrische Signale zu erzeugen, die dem unterschiedlichen Lichtreflexionsvermögen des optisch codierten (Kenn-)Zeichens entsprechen, während das Zickzack-Scan-Muster über die Oberfläche hinweg fortschreitet;
Decodieren der Information, die von dem unterschiedlichen Lichtreflexionsvermögen des optisch codierten (Kenn-) Zeichens repräsentiert wird, wenn ein Teil des Zickzack-Scan-Musters einen verstümmelten Teil des (Kenn-)Zeichens kreuzt bzw. überstreicht, welcher frei von Fehlern bzw. Defekten ist; und

0 Beenden der Erzeugung des Strahls ansprechen auf das Decodieren der Information.

30. Verfahren, bei dem das Verhältnis der ersten Frequenz bezüglich der zweiten Frequenz größer als 1,5 und geringer als 2,0 ist.

31. Verfahren, bei dem das Verhältnis der ersten Frequenz bezüglich der zweiten Frequenz ungefähr 1,75 zu 1 ist.

32. Verfahren, bei dem das oder die (Kenn-)Zeichen ein Strichcode ist bzw. sind.

33. System, welches folgendes aufweist:

ein stiftförmiges Gehäuse mit einer verjüngten Spitze an einem Ende, einem vergrößerten Abschnitt an einem der verjüngten Spitze entgegengesetzten Ende und einem langgestreckten Körper zwischen den Enden; Emitter- und Optikmittel, die in dem vergrößerten Abschnitt des stiftförmigen Gehäuses angeordnet sind, zum Aussenden eines Lichtstrahls und Leiten des Lichtstrahls entlang eines Lichtpfads, welcher sich entlang einer Außenoberfläche des Körpers des stiftförmigen Gehäuses zu einer Zieloberfläche hin erstreckt, auf der ein optisch codiertes (Kenn-)Zeichen erscheint; ein Schreibinstrument, das in der verjüngten Spitze des 0 stiftförmigen Gehäuses angebracht ist; einen Detektor, der in dem stiftförmigen Gehäuse benachbart zu der verjüngten Spitze angebracht ist, und zwar zum Abfühlen von Licht, das von dem optisch codierten (Kenn-)Zeichen reflektiert wird, und zum 5 Erzeugen eines elektrischen Signal, das repräsentativ ist für Änderungen des Lichtreflexionsvermögens des optische codierten (Kenn-)Zeichens; und

einen manuell betätigbaren Schalter zum Betätigen der Emitter- und Optikmittel zum Einleiten des Lesens der optisch codierten (Kenn-)Zeichen, wobei der Schalter auf einer Seitenoberfläche des Körpers des Stifts außerhalb des Lichtpfads an einem Punkt nahe der verjüngten Spitze angebracht ist, so daß der Schalter durch den Daumen oder Zeigefinger eines Bedieners betätigbar ist, ohne den Lichtpfad zu blockieren.

34. System, bei dem das Schreibinstrument elektronische Stylus- oder Griffelmittel aufweisen zum Vorsehen einer Positionsdateneingabe an eine Digitalisiertablett bzw. ein Digitalisiertablett, und zwar bei Kontakt einer Spitze des stiftförmigen Gehäuses mit einer Oberfläche der Digitalisiertafel.

35. System, bei dem die Emitter- und Optikmittel folgendes aufweisen:

eine optische Komponente bzw. ein optisches Bauteil zum Leiten des Lichtstrahls entlang des Lichtpfads; Tragmittel zum Tragen der optischen Komponente für eine oszillierende oder Schwingbewegung; und Antriebsmittel zum Erzeugen einer Hin- und Herbewegung der optischen Komponente auf den Tragmitteln, so daß der Lichtstrahl über eine Zieloberfläche hinwegstreicht oder scannt.

36. System, bei dem die Mittel zum Erzeugen einer Hin- und Herbewegung der Optikmittel einen Magneten und Antriebsmittel zum Erzeugen einer oszillierenden oder schwingenden Kraft bzw. Schwingkraft auf den Magneten aufweisen, und wobei die Tragmittel folgendes aufweisen: ein Glied mit einem ersten Ende, an dem die optische 5 Komponente befestigt ist, und mit einem zweiten Ende, welches entgegengesetzt zu dem ersten Ende angeordnet ist und an dem der Magnet befestigt ist, wobei die optische Komponente, das Glied und der Magnet so bemessen sind, daß das Gewicht des Magneten das Gewicht der Optikmittel bezüglich einer Achse ungefähr auf halbem Wege zwischen dem Spiegel und dem Magneten aufwiegt bzw. ausgleicht; eine flexible planare Feder mit einem freien Ende, das mit einem der Enden des Glieds fest gekoppelt ist, wobei die flexible, planare Feder langer als die Entfernung 5 zwischen dem einen Ende des Glieds und der Achse, aber kürzer ist als die Entfernung zwischen den Enden des

Glieds, so daß sich die planare flexible Feder um die Achse herum verbiegt.

37. System, bei dem die flexible planare Feder ein Paar flexibler Streifen aufweist.

38. System, bei dem die flexiblen Streifen jeweils aus einem Flächenelement oder Blatt aus einem flexiblen

Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Mylar™ oder Kapton™, bestehen.

39. System, welches ferner einen Umgebungslicht blockierenden optischen Filter aufweist, der in einer Öffnung durch das stiftförmige Gehäuse an einem Punkt in oder nahe der verjüngten Spitze angebracht ist, wobei der Filter gestattet, daß reflektierte Teile des Lichtstrahls in das stiftförmige Gehäuse eintreten und auf den Detektor treffen.

40. Optisches Scan- oder Abtastsystem zum Lesen optisch codierter (Kenn-)Zeichen, die Teile mit unterschiedlichem Lichtreflexionsvermögen aufweisen, wobei das System folgendes aufweist:
Emittermittel zum Aussenden eines Lichtstrahls, wobei die 5 Emittermittel eine Komponente zum Richten des Lichtstrahls zu einer Zieloberfläche hin aufweisen, auf der das optisch codierte (Kenn-)Zeichen erscheint; ein Glied mit einem ersten Ende, an dem die Komponente befestigt ist, und mit einem zweiten Ende, welches entgegengesetzt zu dem ersten Ende angeordnet ist; einen Magneten, der an dem zweiten Ende des Glieds befestigt ist, wobei die Komponente, das Glied und der Magnet so bemessen sind, daß das Gewicht des Magneten das Gewicht der Komponente bezüglich einer Achse ungefähr auf 5 halben Wege zwischen der Komponente und dem Magneten aufwiegt bzw. ausgleicht;

Hin- und Herbewegungstragmittel zum Tragen des Glieds für eine Drehschwingung davon um die Achse herum; Antriebsmittel zum Erzeugen einer Schwingkraft auf den Magneten, so daß das Glied um die Achse herum schwingt und sich die Komponente über einen Bogen hinweg um die Achse hin- und herbewegt, um dadurch zu bewirken, daß der Lichtstrahl über die Zieloberfläche hinwegstreicht bzw. scannt;

Mittel zum Empfangen des von der Zieloberfläche zurückreflektieren Lichts und zum Erzeugen elektrischer Signale entsprechend des unterschiedlichem Lichtreflexionsvermögen der optisch codierten (Kenn-)Zeichen.

41. System, bei die die Hin- und Herbewegungstragmittel eine flexible planare Feder aufweisen, mit einem festen Ende und einem beweglichen Ende, das mit einem der Enden des Glieds fest gekoppelt ist, wobei die flexible, planare Feder langer als die Entfernung zwischen dem einen Ende des Glieds und der Achse, aber kürzer ist als die Entfernung zwischen den ersten und zweiten Enden des Glieds.

42. System, wobei die planare Feder ein Paar flexibler Streifen aufweist.

43. System, bei dem die flexiblen Streifen jeweils aus einem Flächenelement oder Blatt aus einem flexiblen

Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Mylar™ oder Kapton™, bestehen.
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44. System, bei dem das Glied U-förmig ist und einen ersten Arm, an dem die Komponente befestigt ist, einen ersten Arm, dessen eines Ende fest an den zweiten Hin- und Herbewegungsmitteln befestigt ist, einen zweiten Arm, an dem der Magnet befestigt ist, und einen im wesentlichen geraden Abschnitt aufweist, welcher sich zwischen den ersten und zweiten Armen erstreckt, und diese

verbindet, wobei die ersten und zweiten im wesentlichen parallel zueinander sind, und

wobei sich die flexible planare Feder in einer Richtung im wesentlichen parallel zu dem im wesentlichen geraden Abschnitt des Glieds erstreckt, wenn die flexible planare Feder in ihrem Ruhezustand ist.

45. System, bei dem das Glied gerade ist und sich direkt zwischen dem Magneten und der Komponente erstreckt, und wobei sich die flexible planare Feder in einer Richtung im wesentlichen parallel zu dem geraden Glied erstreckt, wenn die flexible planare Feder in ihrem Ruhezustand ist.

46. System, bei dem die Antriebsmittel einen stationären zweiten Magneten aufweisen, der um das gerade Glied herum konzentrisch ist, aber davon beabstandet ist, und zwar an einer Position zwischen der Komponente und dem an dem zweiten Ende des Glieds befestigten Magneten, wobei einer der Magneten ein Permanentmagnet ist, und wobei einer der 0 Magneten ein Elektromagnet ist, an den ein wechselndes Treiber- oder Antriebssignal angelegt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das auf den Permanentmagneten wirkt, um die Hin- und Herbewegung des Glieds zu erzeugen.

47. System, bei dem die Antriebsmittel einen stationären Magneten aufweisen, der an einer festen Position in nächster Nähe an dem zweiten Ende des Glieds befestigten Magneten angebracht ist, wobei einer der Magneten ein Permanentmagnet ist, und wobei einer der Magneten ein Elektromagnet ist, an den ein wechselndes Treiber- oder Antriebssignal angelegt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das auf den Permanentmagneten wirkt, um die Hin- und Herbewegung des Glieds zu erzeugen.

48. System, bei dem die Drehschwingung des Glieds um die Achse herum eine Hin- und Herbewegung der Komponente in

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einer ersten Richtung erzeugt, wobei das System ferner zweite Hin- und Herbewegungstragmittel aufweist zum beweglichen Anbringen bzw. Tragen des Glieds, um so eine Hin- und Herbewegung der Komponente in einer zweiten Richtung im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung zu erzeugen, so daß der Lichtstrahl ein bidirektionales bzw. Zweirichtungs-Scan-Muster über die Oberfläche hinweg ausführt, auf der das (Kenn-)Zeichen erscheint.

49. System, bei dem die Antriebsmittel eine Schwingkraft auf den Magneten erzeugen, so daß sich das Glied gleichzeitig in der ersten Richtung mit einer ersten Frequenz hin- und herbewegt und die Komponente sich in der zweiten Richtung mit einer zweiten Frequenz unterschiedlich von der ersten Frequenz hin- und herbewegt.

50. System, wobei die Antriebsmittel einen stationären Magneten aufweisen, welcher an einer festgelegten Position in nächster Nähe zu dem an dem zweiten Ende des Glied befestigten Magneten angebracht ist, wobei einer der Magneten ein Permanentmagnet ist, wobei einer der Magneten ein Elektromagnet ist, an den an wechselndes Treiber- oder Antriebssignal angelegt wird, um ein Magnetfeld zu erzeugen, daß auf den Permanentmagneten 5 wirkt, um eine Hin- und Herbewegung des Glieds hervorzurufen,

wobei die Hin- und Herbewegungstragmittel so konfiguriert sind, daß sie in einem hohen Frequenzbereich schwingen, und wobei die zweiten Hin- und Herbewegungstragmittel so konfiguriert sind, daß sie in einem niedrigen Frequenzbereich schwingen, und

wobei das an den Elektromagneten angelegte Antriebssignal eine Überlagerung einer ersten Signalkomponente mit einer Frequenz innerhalb des hohen Frequenzbereichs mit einer zweiten Signalkomponente mit einer Frequenz innerhalb des niedrigen Frequenzbereichs aufweist.

51. System, bei dem die Hin- und Herbewegungstragmittel zum Anbringen bzw. Tragen des Glieds für eine Drehschwingung davon um die Achse herum eine erste flexible planare Feder aufweisen, und zwar mit einem ersten Ende und mit einem beweglichen Ende, das mit einem der Enden des Glieds fest verbunden bzw. gekoppelt ist, wobei die erste flexible planare Feder langer ist als die Entfernung zwischen einem Ende des Glieds und der Achse, aber kürzer ist als die Entfernung zwischen den ersten und zweiten Enden des Glieds; und

wobei die zweiten Hin- und Herbewegungstragmittel eine zweite flexible planare Feder aufweisen, und zwar mit einem festen Ende und einem beweglichen Ende, das mit dem ersten Ende der ersten flexiblen planaren Feder fest verbunden bzw. gekoppelt ist.

52. System, bei dem jede flexible planare Feder ein Paar flexibler Streifen aufweist.

53. System, bei dem die flexiblen Streifen jeweils aus einem Flächenelement oder Blatt aus einem flexiblen

Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Mylar™ oder Kapton™, bestehen.

Claims

Schutzansprüche:

1. Laser-Scan- bzw. -Abtast-Modul zur Verwendung in einem Scan- bzw. Abtastsystem zum Lesen von Strichcodesymbolen, die Teile mit unterschiedlichem Lichtreflexionsvermögen aufweisen, wobei das Modul folgendes aufweist:

(a) eine Basis;

(b) eine auf der Basis getragene Halbleiter-Lichtquelle zum Erzeugen eines Laserstrahls entlang eines ersten optischen Pfads zu einem zu lesenden Symbol hin;

(c) ein Scan- bzw. Überstreichbauteil, welches einen hin- und herschwingbaren Spiegel aufweist, der in dem ersten optischen Pfad angeordnet ist, und zwar zum Richten eines auf den Spiegel auftreffenden Laserstrahls auf das Symbol;

(d) eine Blattfeder, die den Spiegel in tragender Weise für eine hin- und herschwingende Bewegung anordnet;

(e) einen Permanentmagneten, der betriebsmäßig mit dem Spiegel verbunden ist, und eine elektromagnetische Spule, die bei Anlegen eines wechselnden Treibersignals an die Spule betriebsmäßig vorgesehen ist zum Erzeugen eines Wechselmagnetfelds, das auf den Permanentmagneten wirkt, woraufhin die Blattfeder ausgelenkt bzw. verbogen wird und der Spiegel sich über ein Bogenmaß hinweg um eine Achse hin- und herbewegt;

(f) einen Detektor zum Abfühlen bzw. Detektieren des empfangenen reflektierten Lichts von dem Symbol und zum Erzeugen eines elektrischen Signals entsprechend den Teilen des Symbols mit unterschiedlichem Lichtreflexionsvermögen; und

(g) einen Stift (312), der parallel zu der Achse ist und mit dem Spiegel fest verbunden ist und in einer stationären Öffnung (313) angeordnet ist, welche

etwas größer ist als der Stift, so daß die Innenoberfläche der Öffnung mit dem Stift nicht in Eingriff steht bzw. diesen nicht berührt, wobei der Stift und die Öffnung zusammen als Anschlag dienen, um eine seitliche bzw. laterale Versetzung des Scanbauteils zu begrenzen.

2. Scanmodul gemäß Anspruch 1, wobei der Stift und die Öffnung in der Lage sind, während normaler Scan- bzw. Abtastvorgänge nicht als Schwenkpunkt zu wirken.

3. Scanmodul gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Scanbauteil eine Spiegeltragstruktur (300) aufweist, die den Spiegel und den Stift (312) trägt, wobei die Spiegeltragstruktur (300) im Bereich der Öffnung mit einer Oberfläche auf einem stationären Glied, in welchem die Öffnung gebildet ist, einen axialen Spalt definiert.

4. Scanmodul gemäß Anspruch 3, wobei die Spiegeltragstruktur (300) auch den Permanentmagneten trägt.

5. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blattfeder im wesentlichen senkrecht zu einem flachen, unteren Teil der Basis und im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Spiegels angeordnet ist.

6. Scanmodul gemäß Anspruch 5, wobei die Achse etwa mittig durch die Blattfeder verläuft.

7. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blattfeder mindestens zwei flexible Streifen aufweist.

8. Scanmodul gemäß Anspruch 7, wobei die Blattfeder einen oberen flexiblen Streifen und einen unteren

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flexiblen Streifen aufweist, die jeweils die gleiche Größe und Form besitzen.

9. Scanmodul gemäß Anspruch 8, wobei der obere Streifen nahe dem oberen Ende des Spiegels befestigt ist und wobei der untere Streifen nahe dem unteren Ende des Spiegels befestigt ist.

10. Scanmodul gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die beiden flexiblen Streifen im wesentlichen in einer Ebene liegen und voneinander beabstandet sind, so daß in der Ebene zwischen den flexiblen Streifen ein Spalt gebildet ist.

11. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Scanmodul im ganzen im wesentlichen rechteckig bzw. kastenförmig ist.

12. Scanmodul gemäß Anspruch 11, wobei das Scanmodul die Maße 3,43 cm &khgr; 2,41 cm &khgr; 1,65 cm besitzt.

13. Scanmodul gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Basis eine Grundplatte und im wesentlichen senkrecht dazu verlaufende Wandteile aufweist.

14. Scanmodul gemäß Anspruch 13, wobei der Spiegel im wesentlichen senkrecht zu der Grundplatte der Basis angeordnet ist.

15. Scanmodul gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei mindestens eine Hauptseite des Scanmoduls im wesentlichen von einer Leiterplatte gebildet wird.

16. Scanmodul gemäß Anspruch 13, wobei die Leiterplatte im wesentlichen parallel zu der Grundplatte der Basis und mit Abstand davon angeordnet ist.

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17. Scanmodul gemäß Anspruch 16, wobei die Basis zwei Befestigungsvorrichtungen aufweist, die mit zwei entsprechenden Befestigern zusammenwirken, um die Leiterplatte an der Basis zu befestigen.

18. Scanmodul gemäß Anspruch 17, wobei die Befestigungsvorrichtungen der Basis jeweils ein Befestigungspfosten mit einer Öffnung darin sind, wobei einer der Pfosten benachbart zu der Halbleiter-Lichtquelle angeordnet ist und wobei der andere Pfosten benachbart zu dem Scanbauteil angeordnet ist.

19. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiter-Lichtquelle eine Laserdiode umfaßt, die in einem an der Basis befestigten Gehäuse enthalten ist.

20. Scanmodul gemäß Anspruch 16, wobei die Lichtquelle zwischen der Grundplatte der Basis und der Leiterplatte angeordnet ist.

21. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Spiegel allgemein eben ist.

22. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Achse allgemein senkrecht zu der Basis ist und in der Ebene der Blattfeder liegt, wobei die Ebene der Blattfeder sich allgemein mittig durch den Spiegel erstreckt.

23. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blattfeder einen ersten langgestreckten Streifenteil, welcher sich zwischen einem ersten und einem zweiten Ende erstreckt, und einen zweiten langgestreckten Streifenteil umfaßt, welcher sich zwischen einem dritten und einem vierten Ende erstreckt, wobei die Streifenteile voneinander

beabstandet sind und sich im wesentlichen parallel zueinander erstrecken, wobei das erste und das dritte Ende benachbart zueinander sind und miteinander verbunden sind, und wobei das zweite und das vierte Ende benachbart zueinander sind und miteinander verbunden sind.

24. Scanmodul gemäß Anspruch 23, wobei die Blattfeder nahe jedem der erwähnten vier Enden der Streifenteile jeweils ein Loch aufweist, durch das sich jeweils ein Befestiger erstreckt, um die Blattfeder festzuklemmen und einerseits mit dem Spiegel und andererseits mit der Basis zu verbinden.

25. Scanmodul gemäß Anspruch 24, wobei die Befestiger Stifte, Nieten oder Schrauben sind.

26. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blattfeder aus einem flachen, dünnen, flexiblen Metallmaterial gebildet ist.

27. Scanmodul gemäß Anspruch 26, wobei die Blattfeder aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung gebildet ist.

28. Scanmodul gemäß einem der Ansprüche 15-27, wobei die Spule auf einer zur Basis weisenden Oberfläche der Leiterplatte angebracht ist und sich von dieser weg erstreckt.

29. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektor eine Photodiode ist.

30. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ferner ein optisches Element vorgesehen ist, durch das das empfangene reflektierte Licht von dem Symbol hindurchgeht, bevor es auf den Detektor trifft.

31. Scanmodul gemäß Anspruch 30, wobei das optische Element ein Umgebungslicht blockierender Filter ist.

32. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Permanentmagnet so ausgerichtet ist, daß eine Achse zwischen seinem magnetischen Nordpol und seinem magnetischen Südpol im wesentlichen senkrecht zu der erwähnten Drehachse und parallel zu der Basis ist.

33. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wechselnde Treibersignal ein zyklisches Wechselstromsignal ist.

34. Scanmodul gemäß Anspruch 33, wobei das wechselnde Treibersignal eine Sinuswelle aufweist.

35. Scanmodul gemäß Anspruch 33, wobei das wechselnde Treibersignal ein Pulssignal aufweist.

36. Scanmodul gemäß Anspruch 33, wobei das wechselnde Treibersignal ein Dreieckssignal aufweist.

37. Scanmodul gemäß Anspruch 15, wobei die Leiterplatte eine anwendungsspezifische Schaltung trägt.

38. Scanmodul gemäß Anspruch 37, wobei die Leiterplatte eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung trägt.

39. Scanmodul gemäß Anspruch 37 oder 38, wobei die anwendungsspezifische Schaltung eine analoge Verarbeitungsschaltung und einen Digitalisierer umfaßt.

40. Scanmodul gemäß Anspruch 39, wobei die anwendungsspezifische Schaltung ferner einen Decoder bzw. Decodierer auf Mikroprozessor-Basis umfaßt.

41. Scanmodul gemäß einem der Ansprüche 37-40, wobei elektrische Leiter zum Leiten von Signalen von dem Detektor zu der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung vorgesehen sind.

42. Scanmodul gemäß Anspruch 15, wobei der Detektor elektrisch mit der Leiterplatte verbunden ist.

43. Scanmodul gemäß Anspruch 13, wobei der Spiegel in Ruhestellung mit den Wandteilen einen Winkel von 45° bildet.

44. Scanmodul gemäß Anspruch 11, wobei das Scanmodul eine Vorderseite besitzt, an der der Laserstrahl aus den Scanmodul zu dem zu lesenden Symbol hin austritt, wobei die Halbleiter-Lichtquelle in dem Scanmodul derart angeordnet ist, daß der Laserstrahl nach dem Austritt aus der Halbleiter-Lichtquelle entlang des ersten optischen Pfads zunächst in einer Richtung parallel zu der Vorderseite verläuft und dann von dem Spiegel abgelenkt wird, um an der Vorderseite aus dem Scanmodul auszutreten.

45. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetische Spule eine zylindrisch gewickelte Spule ist.

46. Scanmodul gemäß Anspruch 1, wobei die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der elektromagnetischen Spule und dem Permanentmagneten eine Schwingbewegung des Scanbauteils entgegen der von der Blattfeder erzeugten Rückkehr- bzw. Rückstellkräfte erzeugt.

47. Scanmodul gemäß Anspruch 1, wobei der Stift und die Öffnung jeweils auf der Achse zentriert sind und zwischen sich einen im wesentlichen ringförmigen radialen Spalt bilden und zusammen als Anschlag dienen, um eine seitliche bzw. laterale Versetzung des Scanbauteils bezüglich der Achse zu begrenzen, um so zu verhindern, daß das Gewicht des Spiegels und des Permanentmagneten die Blattfeder dazu zwingen, sich in irgendeiner seitlichen Richtung bis zu einem derart extremen Grad zu verbiegen, daß eine permanente Verformung oder eine andere Beschädigung der Blattfeder verursacht wird, wenn das Scanmodul fallengelassen oder auf andere Weise einem Stoß ausgesetzt wird.

48. Scanmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Scanmodul ein im wesentlichen rechteckiges, unabhängiges Modul mit im wesentlichen ebenen Seitenflächen ist.