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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen optischen
Scanner und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Verringern des Strahldurchmessers von getrennten Lichtstrahlkomponenten,
die von einer gemeinsamen Lichtquelle für einen optischen Scanner emittiert
werden.
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POS-Systeme
(Point-of-Sale-Systems bzw. Datenerfassungskassen), wie beispielsweise
optische Scanner, die in der Lage sind, von einem an einer Ware
befestigten Strichcode reflektiertes Licht zu erfassen und zu lesen,
werden vielfach verwendet. Beispielsweise werden optische Scanner,
die ebenfalls als Strichcodeleser bezeichnet werden, bei Kassen
in Lebensmittelläden
verwendet, um einen an einer Ware, wie beispielsweise einem Lebensmittelprodukt,
befestigten Strichcode abzutasten. Durch Manipulieren der Ware ermöglichen
diese optischen Scannersysteme einem Bediener, wie beispielsweise einem
Kassierer, der das System verwendet, die Zeitdauer zu verringern,
die benötigt
wird, um Information über
die Ware „abzutasten", wobei die Last
auf den Bediener verringert und der Wirkungsgrad des Bedieners erhöht wird.
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In
den letzten Jahren wurden optische Scanner mit zwei Lesefenster
entwickelt. Die beiden Fenster werden beispielsweise in den unteren
und vorderen Abschnitten des optischen Scanners bereitgestellt,
wobei sie eine „L"-Form bilden. Die
beiden Fenster ermöglichen
dem optischen Scanner, aus mehreren Richtungen an den Waren befestigte Strichcodes
zu lesen und abzutasten. Folglich kann ein an einer Ware befestigter
Strichcode von Lichtquellen, die von beiden Fenstern emittiert werden, trotz
unterschiedlicher Orientierungen des Strichcodes auf der Ware erfasst
und gelesen werden. Dieses Merkmal verringert weiter die dem Bediener
auferlegte Last. Derartige optische Scanner mit mehreren Fenstern
erfordern jedoch getrennte optische Scanner für jedes Fenster. Das Ergebnis
ist ein aufwändiger
komplexer optischer Scanner mit zahlreichen Teilen, der groß ist.
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Beispielsweise
erfordern optische Scanner, die Lesefenster aufweisen, die jeweils
in sowohl dessen unteren als auch vorderen Abschnitten bereitgestellt
werden, optische Abtastsysteme für
jedes der Lesefenster. Jedes der optischen Abtastsysteme umfasst
eine Lichtquelle, ein Abtastmittel, wie beispielsweise einen Polygonspiegel,
und andere Spiegel. Somit ist der Scanner komplex und erfordert
eine größere Anzahl
von Komponenten oder Teilen, was die Herstellungskosten erhöht. Wenn
jedoch eine gemeinsame Lichtquelle für beide optische Abtastsysteme
verwendet wird, verringert sich die erforderliche Anzahl von Teilen
und verringern sich die damit zugeordneten Kosten.
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Die
Verwendung einer gemeinsamen Lichtquelle 1 bei einem optischen
Scanner 100 wird in 27 der
begleitenden Zeichnungen gezeigt. 27 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das einen zuvor vorgeschlagenen optischen
Scanner 100 mit einer gemeinsamen Lichtquelle 1 veranschaulicht, der
beispielsweise verwendet wird, um einen an einem Objekt befestigten
Strichcode abzutasten. Ein ähnlicher
optischer Scanner wird in der EP-A-0779591 gezeigt. Um eine gemeinsame
Lichtquelle 1 in dem in 27 gezeigten
optischen Scanner 100 zu verwenden, wird eine Lichtaufteilungsvorrichtung 2,
wie beispielsweise ein Halbspiegel (halbdurchlässiger Spiegel) verwendet,
um eine gemeinsame Lichtquelle 1 in eine erste Lichtstrahlkomponente
X und eine zweite Lichtstrahlkomponente Y aufzuteilen. Die ersten
und zweiten Lichtstrahlkomponenten X bzw. Y werden dann entweder
direkt oder durch einen weiteren Spiegel auf einen gemeinsamen Polygonspiegel 3 gerichtet.
Die Licht strahlkomponente X wird dann durch eine Gruppe von Spiegeln M1
von dem Lesefenster 4 (das in dem unteren Abschnitt des
optischen Scanners 100 bereitgestellt wird) emittiert,
und die Lichtstrahlkomponente Y wird durch eine Gruppe von Spiegeln
M2 von dem Lesefenster 5 (das in dem vorderen Abschnitt
des optischen Scanners 100 bereitgestellt wird) emittiert.
Die emittierten Lichtstrahlkomponenten X und Y treffen dann beispielsweise
auf einen Strichcode, der an einem durch das emittierte Licht laufenden
Objekt befestigt ist, das zu dem optischen Scanner 100 zurückreflektiert
wird. Der Strichcode wird durch den optischen Scanner 100 durch
Erfassen des reflektierten Lichts mit den Detektoren 6 und 7 gelesen.
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Um
einen Strichcode, und insbesondere einen Strichcode mit engen Abständen zwischen
benachbarten Strichen, genauer zu lesen, muss die Strahlenbreite
des Lichtstrahls, der den Strichcode abtastet, ausreichend verringert
werden. Um die Strahlenbreite des den Strichcode abtastenden Lichtstrahls,
beispielsweise der Lichtstrahlkomponenten X und Y (gezeigt in 27)
zu verringern, wird eine Strahlformgebungsvorrichtung 8 zwischen
der gemeinsamen Lichtquelle 1 und der Lichtaufteilungsvorrichtung 2 angeordnet.
Es ist außerdem
ebenfalls notwendig, nicht nur den Durchmesser der Lichtstrahlkomponenten
X und Y zu verringern, sondern den Durchmesser an einer gewünschten
Position zu verringern. D.h., der Durchmesser der Strahlengröße muss
an der gewünschten
Position, insbesondere an der Position, bei der das Objekt abgetastet
wird, ausreichend verringert werden.
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Wenn
die Breite der Striche in dem Strichcode schmaler wird, wird es
für eine
emittierte Lichtquelle zunehmend schwierig, den Strichcode zu lesen.
Eine wünschenswerte
Lösung
zum Lesen von Strichcodes mit engen Räumen zwischen Strichen würde sein,
eine gemeinsame Lichtquelle 1 mit einem kleineren Durchmesser
zu verwenden. Wie oben erläutert
ist, ist es wünschenswert,
die gemeinsame Lichtquelle 1 (d.h. den Laserstrahl) in
erste und zweite Laserstrahlkomponenten X und Y „aufzuteilen", sodass der Strichcode
aus mehreren Richtungen (von einem unteren Abschnitt und einem vorderen
Abschnitt der optischen Abtastvorrichtung) gelesen oder abgetastet
werden kann. Mit den ersten und zweiten Laserstrahlkomponenten X
bzw. Y wird eine „optimale
Lesezone" durch
Definieren erster und zweiter Brennpunkte der ersten und zweiten
Laserstrahlkomponenten X bzw. Y eingerichtet. Es ist wünschenswert,
dass der Brennpunkt (ein Punkt, bei dem der Laserstrahl den kleinsten
Durchmesser aufweist) des Laserstrahls nahe der (Lese) Mitte der
optimalen Lesezone eingerichtet wird. In dieser Hinsicht ist die gemeinsame
Lichtquelle 1 im Stande, den Strichcode mit zunehmendem
Wirkungsgrad zu lesen und abzutasten, wenn die beiden Brennpunkte
zu der gleichen Stelle hin gerichtet sind. Um dies zu erreichen,
ist es wünschenswert,
dass der Abstand von der Lichtquelle, von der das Abtastlicht (Lichtstrahlkomponente
X in 27) von dem unteren Lesefenster 4 emittiert wird,
zu der Lesemitte gleich dem Abstand von der Lichtquelle, von der
das Abtastlicht (Lichtstrahlkomponente Y in 27) von
dem seitlichen Lesefenster 5 emittiert wird, zu der Lesemitte
ist.
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Aufgrund
der Komplexität
der optischen Komponenten bei einem derartigen, zuvor vorgeschlagenen
optischen Scanner ist es jedoch schwierig, diese Abstände zu egalisieren,
und kann dazu führen,
dass der Brennpunkt der ersten Lichtstrahlkomponente X an der Mitte
der optischen Lesezone eingestellt wird, und dass der Brennpunkt
der zweiten Lichtstrahlkomponente Y außermittig von der optimalen
Lesezone eingestellt wird. In diesem Fall kann der Strichcode nicht
mit dem zweiten Abtastlicht gelesen werden. Somit wird das Erreichen
optimaler erster und zweiter Brennpunkte behindert, was zu einem Ausfall
einer der Laserstrahlkomponente beim Lesen oder Abtasten des Strichcodes
führt,
wenn er durch die „optimale
Lesezone" läuft.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Scanner
bereitgestellt mit: einer Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtstrahls;
einem Strahlenteiler zum Aufteilen des Lichtstrahls in erste und
zweite Lichtstrahlkomponenten; einem ersten Strahlformgebungsmittel,
das zwischen der Lichtquelle und dem Strahlenteiler angeordnet ist,
um den Lichtstrahl zu formen; und Spiegeln zum Richten der Lichtstrahlkomponenten
auf eine optimale Lesezone; gekennzeichnet durch ein zweites Strahlformgebungsmittel,
das in dem optischen Weg einer der ersten und zweiten Lichtstrahlkomponenten angeordnet
ist, wobei das erste Strahlformgebungsmittel angepasst ist, um eine
Strahlformgebung durchzuführen,
sodass ein von der Lichtquelle emittierter Lichtstrahl einen minimalen
Strahldurchmesser an einem ersten Abstand von der Lichtquelle aufweist,
und das zweite Strahlformgebungsmittel angepasst ist, um eine Strahlformgebung
durchzuführen, sodass
die entlang des optischen Wegs laufende Lichtstrahlkomponente einen
minimalen Strahldurchmesser an einem zweiten Abstand von der Lichtquelle
aufweist, wobei sich der zweite Abstand von dem ersten Abstand unterscheidet,
um dadurch die jeweiligen Strahldurchmesser an der optimalen Lesezone zu
minimieren.
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Somit
kann ein optischer Scanner bereitgestellt werden, der die Strahldurchmesser
von zwei Lichtstrahlkomponenten verringert, in die ein von einer
gemeinsamen Lichtquelle emittierter Lichtstrahl durch einen optischen
Strahlenteiler aufgeteilt wird.
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Außerdem kann
ein optischer Scanner bereitgestellt werden, der mit einer gemeinsamen
Lichtquelle und zwei Lesefenstern ausgestattet ist, und der einen
Strichcode mit guter Empfindlichkeit durch Verwenden von Lichtstrahlen
lesen kann, die jeweils von den Lesefenstern emittiert werden.
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Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Abtastvorrichtung einen Polygonspiegel
umfassen, der die ersten und zweiten Lichtstrahlkomponenten reflektiert,
die durch die Lichtaufteilungsvorrichtung aufgeteilt wurden, wobei
mindestens ein Spiegel zwischen der Lichtaufteilungsvorrichtung
und dem Polygonspiegel angeordnet ist, wobei eine erste Gruppe von
Spiegeln veranlasst, dass die durch den Polygonspiegel reflektierte
erste Lichtstrahlkomponente von dem ersten Lesefenster emittiert
wird, und eine zweite Gruppe von Spiegeln veranlasst, dass die durch
den Polygonspiegel reflektierte zweite Lichtstrahlkomponente von
dem zweiten Lesefenster emittiert wird.
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Das
erste Strahlformgebungsmittel kann eine Kollimatorlinse und eine
Apertur umfassen.
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Das
zweite Lichtstrahlformgebungsmittel kann eine konvexe Linse umfassen,
deren Brennweite größer als
die der Kollimatorlinse ist. Alternativ kann das zweite Strahlformgebungsmittel
eine konkave Linse oder einen konkaven Spiegel umfassen.
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Die
Lichtquelle, das Lichtaufteilungsmittel und das erste Strahlformgebungsmittel
können
als eine Einheit ausgebildet sein.
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Alternativ
können
die Lichtquelle, das Lichtaufteilungsmittel, das erste Strahlformgebungsmittel
und das zweite Strahlformgebungsmittel als eine Einheit ausgebildet
sein.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abtasten eines
Objekts mit einem optischen Scanner bereitgestellt, der den ersten Aspekt
der Erfindung verkörpert,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Abtasten der
ersten Strahlkomponente und der zweiten Strahlkomponente an einem
ersten Lesefenster bzw. einem zweiten Lese fenster des optischen
Scanners und Emittieren der ersten Strahlkomponente und der zweiten Strahlkomponente
davon, sodass sich die Wege der ersten und zweiten Lichtstrahlkomponenten,
die von den ersten bzw. zweiten Lesefenstern emittiert werden, an
einer optimalen Lesezone (P) kreuzen, bei der die Durchmesser der
ersten und zweiten Strahlkomponenten minimiert sind; und Erfassen
des Objekts, wenn die ersten und zweiten Lichtstrahlkomponenten
von dem Objekt reflektiert werden.
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Bezug
wird nun beispielhaft auf die begleitenden Zeichnungen genommen,
in denen zeigen:
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1 ein
perspektivisches Diagramm eines optischen Scanners, der die vorliegende
Erfindung verkörpert;
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2 ein
Querschnittsdiagramm, das schematisch die interne Struktur eines
optischen Scanners veranschaulicht, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
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3 ein
vergrößertes Diagramm,
das eine erste Strahlformgebungsvorrichtung von 2 zeigt;
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4 eine
beispielhafte graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen
dem Strahldurchmesser eines Lichtstrahls, der durch die erste Strahlformgebungsvorrichtung
läuft,
und dem Abstand von einer Lichtquelle veranschaulicht;
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5 eine
beispielhafte graphische Darstellung, die die durch die ersten und
zweiten Strahlformgebungsvorrichtungen von 2 durchgeführte Strahlformgebung
veranschaulicht;
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6 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine Modifikation der ersten Strahlformgebungsvorrichtung
zeigt;
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7 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das den Divergenzwinkel in der vertikalen
Richtung eines von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahls veranschaulicht,
der von dem Divergenzwinkel in der transversalen Richtung unterschiedlich
ist;
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8 ein
beispielhaftes Diagramm, das eine Modifikation der ersten Strahlformgebungsvorrichtung
bei einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ein
beispielhaftes Diagramm, das eine Modifikation der ersten Strahlformgebungsvorrichtung
bei einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ein
explodiertes Diagramm, das die unteren und oberen Rahmen des Körpers des
optischen Scanners zeigt, wobei Spiegel einer unteren Spiegelgruppe
veranschaulicht werden;
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11 ein
vergrößertes Diagramm,
das den unteren Rahmen von 7 zeigt;
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12 ein
beispielhaftes Diagramm, das von dem unteren Lesefenster emittierte
Lichtstrahlen zeigt;
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13 ein
teilweises Querschnittsdiagramm, das die unteren und oberen Rahmen
des Körpers
des optischen Scanners zeigt, wobei Spiegel einer seitlichen Spiegelgruppe
veranschaulicht werden;
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14 ein
perspektivisches Diagramm, das Spiegel zeigt, die in einem in einem
Deckel angeordneten Spiegelrahmen angebracht sind;
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15 ein
beispielhaftes Diagramm, das von dem seitlichen Lesefenster emittierte
Lichtstrahlen zeigt;
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16 ein
Querschnittsdiagramm, das schematisch die interne Struktur des optischen
Scanners einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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17(A) und 17(B) beispielhafte
Diagramme, die einen reflektierenden Spiegel zeigen, der die zweite
Strahlformgebungsvorrichtung von 16 umfasst;
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18 ein
beispielhaftes Diagramm, das ein weiteres Beispiel einer Modifikation
des reflektierenden Spiegels von 17 zeigt;
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19 ein
Querschnittsdiagramm, das schematisch die interne Struktur einer
weiteren Ausführungsform
eines opti schen Scanners zeigt, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
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20 eine
beispielhafte graphische Darstellung, die die durch die ersten und
zweiten Strahlformgebungsvorrichtungen von 19 durchgeführte Strahlformgebung
veranschaulicht;
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21 ein
Querschnittsdiagramm, das schematisch die interne Struktur eines
weiteren optischen Scanners veranschaulicht, der die vorliegende Erfindung
verkörpert;
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22 ein
Querschnittsdiagramm, das schematisch die interne Struktur noch
eines weiteren optischen Scanners veranschaulicht, der die vorliegende
Erfindung verkörpert;
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23 ein
Querschnittsdiagramm, das schematisch die interne Struktur eines
weiteren optischen Scanners veranschaulicht, der die vorliegende Erfindung
verkörpert;
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24 ein
Querschnittsdiagramm, das schematisch die interne Struktur noch
eines weiteren optischen Scanners veranschaulicht, der die vorliegende
Erfindung verkörpert;
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25 ein
Querschnittsdiagramm, das schematisch noch einen weiteren optischen
Scanner zeigt, der die vorliegende Erfindung verkörpert;
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26(A)–26(D) sind beispielhafte Diagramme, die ein Lichtquellenmodul
zeigen; und
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27 ist
ein Diagramm, das einen zuvor vorgeschlagenen optischen Scanner
zeigt.
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In
den Zeichnungen beziehen sich gleiche Ziffern überall auf gleiche Teile.
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1 und 2 sind
beispielhafte Diagramme, die einen optischen Scanner, wie beispielsweise einen
Strichcodeleser, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Der optische Scanner 10 umfasst
einen Körper 12, einen
Basisabschnitt 14 und einen Deckelabschnitt 16.
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Ein
unteres Lesefenster 18 wird in der Oberfläche des
Basisabschnitts 14 und ein seitliches Lesefenster 20 in
der Oberfläche
des Deckelabschnitts 16 bereitgestellt. Das untere Lesefenster 18 und
das seitliche Lesefenster 20 werden in einem Winkel mit Bezug
zueinander angeordnet, wobei im Wesentlichen eine „L"-Form gebildet wird.
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Wie
in 2 gezeigt ist, wird ein von dem unteren Lesefenster 18 emittierter
Lichtstrahl durch einen Pfeil X gekennzeichnet, und ein weiterer,
von dem seitlichen Lesefenster 20 emittierter Lichtstrahl wird
durch einen Pfeil Y gekennzeichnet. Eine optimale Lesezone (Region
P) erstreckt sich über
das untere Lesefenster 18 und weist eine Mitte bei einem vorbestimmten
Abstand von dem seitlichen Lesefenster 20 auf. Somit kann,
wenn ein Objekt in der optimalen Lesezone (Region P) ist, eine Ware
mit einem befestigten Strichcode optimal gelesen werden. Außerdem kann,
sogar wenn die Ware oder das Objekt außerhalb der optimalen Lesezone
P ist, ein daran befestigter Strichcode, jedoch möglicherweise nicht
erfolgreich, gelesen werden.
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Mit
Bezug auf 2 umfasst der optische Scanner 10 eine
Lichtquelle (wie beispielsweise eine Laserdiode) 22, eine
erste Strahlformgebungsvorrichtung 24, ein Lichtaufteilungselement 26 und
eine zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28. Diese Elemente
sind an einem gemeinsamen Rahmen befestigt und umfassen eine Einzeleinheit,
die als ein Lichtquellenmodul 30 gekennzeichnet ist.
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Der
optische Scanner 10 umfasst ferner einen Polygonspiegel 32,
der durch einen Motor 32a gedreht wird, und zwei Spiegel 34 und 36.
Das Lichtquellenmodul 30 ist nahe einem unteren Ende des Basisabschnitts 14 zu
dem am weitesten rechts befindlichen Endabschnitt des Hauptkörpers 12 hin
angeordnet, siehe 2. Der Spiegel 34 ist über dem Lichtquellenmodul 30 angeordnet,
das an einem Ende des Basisab schnitts 14 ist, und der Spiegel 36 ist
nahe dem anderen Ende des Basisabschnitts 14 angeordnet.
Der Polygonspiegel 32 ist in der Nähe des am weitesten links befindlichen
Abschnitts des Hauptkörpers 12 zwischen
den Lesefenstern 18 und 20 angeordnet.
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Beispiele
von Lichtaufteilungselementen 26 umfassen einen Halbspiegel,
einen halbkubischen Strahlenteiler oder einen Polarisations-Strahlenteiler. Das
Lichtaufteilungselement 26 teilt einen von der Lichtquelle 22 emittierten
Lichtstrahl in eine erste Lichtstrahlkomponente auf, die entlang
eines ersten optischen Wegs L1 läuft,
und eine zweite Lichtstrahlkomponente auf, die entlang eines zweiten
optischen Wegs L2 läuft.
Bei dem Beispiel von 2 wird die erste Lichtstrahlkomponente
L1 durch das Lichtaufteilungselement 26 übertragen
und läuft
in einer geraden Linie zu einer Seite des Polygonspiegels 32. Die
zweite Lichtstrahlkomponente L2 wird durch das Lichtaufteilungselement 26 reflektiert
und zuerst zu dem Spiegel 34 übertragen und dann an den Spiegel 36 reflektiert,
sodass der optische Weg von dem Lichtaufteilungselement 26 zu
der anderen Seite des Polygonsspiegels 32 gebogen ist.
Der Spiegel 36 ist reflektiert die zweite Lichtstrahlkomponente
L2 zu der anderen Seite des Polygonspiegels 32. Die zweite Lichtstrahlkomponente
L2, wenn zwischen den Spiegeln 34 und 36 reflektiert,
läuft entlang
eines Wegs, der unter dem Polygonspiegel 32 angeordnet
ist.
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Die
durch den Polygonspiegel 32 reflektierte erste Lichtstrahlkomponente
L1 wird von dem unteren Lesefenster 18 durch die Gruppe
von unteren Spiegeln 38 emittiert, wie beispielsweise ein
Lichtstrahl X, der ein Objekt abtastet. Die zweite Lichtstrahlkomponente
L2 wird von dem seitlichen Lesefenster 20 durch eine Gruppe
von Spiegeln 40 emittiert, wie beispielsweise ein Lichtstrahl
Y, der dann das Objekt abtastet. Damit ein Objekt durch die Lichtstrahlen
X und Y abge tastet wird, muss das Objekt durch eine Raumzone laufen,
die als eine optimale Lesezone bezeichnet wird. Diese optimale Lesezone,
die sich über
dem unteren Lesefenster 18 erstreckt und eine Mitte an
einem vorbestimmten Abstand von dem seitlichen Lesefenster 20 aufweist, wird
in 2 als Region P definiert. Ein abzutastendes Objekt,
einschließlich
beispielsweise eines Strichcodes, das durch die Region P läuft, kann
dann optimal gelesen werden. Wenn das Objekt außerhalb der optimalen Region
P läuft,
kann der Strichcode immer noch gelesen werden, wobei jedoch die
Genauigkeit, mit der der Strichcode gelesen werden kann, erheblich
verringert ist.
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Genauer
gesagt tasten, wenn ein Objekt in (oder um) der optimalen Lesezone
P vorhanden ist, die Lichtstrahlen X und Y ab und werden von dem Objekt
in gestreute Richtungen wegreflektiert. Das reflektierte gesteuerte
Licht tritt erneut in das untere Lesefenster 18 und das
seitliche Lesefenster 20 ein. Das reflektierte gestreute
Licht, das erneut in das Lesefenster 18 eintritt, wird
dann durch eine Seite des Polygonspiegels 32 reflektiert,
wie durch L3 veranschaulicht ist. Auf ähnliche Weise wird dann das
reflektierte gestreute Licht, das erneut in das seitliche Fenster 20 eintritt,
dann durch die andere Seite des Polygonspiegels 32 reflektiert,
wie durch L4 veranschaulicht ist.
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Um
das reflektierte Licht zu erfassen, wird ein reflektierender Spiegel 42 nahe
dem Lichtquellenmodul 30 in dem optischen Weg der ersten
Lichtstrahlkomponente L1 angeordnet. Der reflektierende Spiegel 42 ist
als ein konkaver Spiegel mit einem in dem zentralen Abschnitt gebohrten
Loch 42a ausgebildet. Das Loch 42a ermöglicht der
ersten Lichtstrahlkomponente L1, die zu dem Polygonspiegel 32 von
dem Lichtaufteilungselement 26 übertragen wird, dahin durch
zu laufen. Ein erster Detektor 44 ist an dem Brennpunkt
des reflektierenden Spiegels 42 angeordnet. Der reflektierte
Lichtstrahl L3 trifft beim erneuten Eintreten in das Lesefenster 18 auf
einen großen
Bereich der Oberfläche
des reflektierenden Spiegels 42 und wird konzentriert und
fällt auf
den ersten Detektor 44 ein. Der erste Detektor 44,
beispielsweise eine PIN-Photodiode,
arbeitet, um die Menge des erfassten Lichts in ein elektrisches
Signal umzuwandeln. Diese elektrische Signal wird an eine elektrische
Schaltung (nicht gezeigt) gesendet, bei der Demodulation oder dergleichen
daran durchgeführt
wird. Somit wird beispielsweise ein an einem Objekt befestigter
Strichcode gelesen.
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Ein
Kollektor 46, der größer als
der Spiegel 36 ist, ist an der hinteren Seite des Spiegels 36 angeordnet.
Der Kollektor 46 umfasst beispielsweise eine konvexe Linse
oder Fresnel-Linse. Ein zweiter Detektor 48 ist an dem
Brennpunkt des Kollektors 46 angeordnet, um den reflektierten
Lichtstrahl L4 zu erfassen, der hindurch läuft und durch den Kollektor 46 konzentriert
wird. Der zweite Detektor 48 umfasst beispielsweise eine
PIN-Photodiode und arbeitet, um die Menge des erfassten Lichts in
ein elektrisches Signal umzuwandeln. Das elektrische Signal wird
an eine elektrische Schaltung (nicht gezeigt) gesendet, woraufhin
ein Objekt, das beispielsweise einen daran befestigten Strichcode
aufweist, gelesen werden kann.
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3 veranschaulicht
ein Beispiel der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24.
Die erste Strahlformgebungsvorrichtung 24 umfasst eine
Kollimatorlinse 50 und eine Apertur 52, die als
eine Einzeleinheit ausgebildet sind, die als ein Modul dient. Die
Kollimatorlinse 50 konzentriert divergente Lichtstrahlen,
die von der Lichtquelle (beispielsweise eine Laserlichtquelle) 22 emittiert
werden, sodass die Lichtstrahlen dazu gebracht werden, im Vergleich
mit parallelen Strahlen geringfügig
konvergent zu sein. Die Apertur 52 arbeitet, um irgendein
zusätzliches Teil
des durch die Kollimatorlinse 50 laufenden Lichtstrahls
abzuschneiden, wobei der Strahldurchmesser weiter verringert wird.
In dieser Hinsicht nimmt der Durchmesser des von der Apertur 52 emittierten Lichtstrahls
allmählich
ab, bis er durch einen Abschnitt S läuft, bei dem der Lichtstrahl
einen minimalen Strahldurchmesser aufweist. Nach Laufen durch den
Abschnitt S beginnt der Strahldurchmesser allmählich zuzunehmen.
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4 ist
eine beispielhafte graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen
dem Strahldurchmesser eines Lichtstrahls, der durch die Lichtformgebungsvorrichtung 24 gelaufen
ist, und dem Abstand von der Lichtquelle 22 veranschaulicht.
Die Abstände
a, b, c und d entsprechen den in 2 gefundenen
Positionen A, B, C und D. Der Abstand a entspricht nämlich dem
Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und der Position A
auf dem unteren Lesefenster 18, der Abstand b entspricht
dem Abstand von der Lichtquelle 22 zu der Position B auf
der optimalen Lesezone (Region P) durch das untere Lesefenster 18,
der Abstand c entspricht der Position C auf dem seitlichen Lesefenster 20 und
der Abstand d entspricht dem Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und
der Position D, die gegenüber
von der optimalen Lesezone (Region P) durch das seitliche Lesefenster 20 angeordnet
ist.
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Mit
Bezug auf 4 ist eine untere Lesezone E
eine Region, bei der ein Objekt mit einem daran befestigten Strichcode
durch ein von dem unteren Lesefenster 18 emittierten Lichtstrahl
gelesen werden kann. Eine seitliche Lesezone F ist eine Region, bei
der ein Objekt mit einem daran befestigten Strichcode mittels eines
von dem seitlichen Lesefenster 20 emittierten Lichtstrahls
gelesen werden kann. Die optimale Lesezone (Region P) ist schmaler
als entweder die untere Lesezone E oder die seitliche Lesezone F.
Der Punkt PB entspricht dem Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und
der Mitte der optimalen Lesezone (Region P) von 2 in
der Richtung entlang der Linie AB. Außerdem entspricht der Punkt
PS dem Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und der Mitte der
optimalen Lesezone (Region P) von 2 in der Richtung
entlang der Linie CD.
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Wie
durch 2 und 4 angegeben ist, ist der Abstand
zwischen der Lichtquelle 22 und dem Punkt PB kürzer als
der Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und dem Punkt PS.
In einem derartigen Fall wird der herkömmliche Scanner eingestellt,
sodass der Punkt PS der Punkt ist, bei dem der Lichtstrahl X einen
minimalen Strahldurchmesser aufweist. Somit ist, wie oben beschrieben,
die Position, bei der der Lichtstrahl Y einen minimalen Strahldurchmesser aufweist,
nicht der Punkt PS. Als Ergebnis ist der Strahldurchmesser an dem
Punkt PS geringfügig größer als
der minimale Strahldurchmesser. Wenn die Beabstandung der Striche
eines Strichcodes weiter verringert wird, ist es vorzuziehen, dass
die Abtastung mit einem Lichtstrahl mit einem weiter verringerten
Durchmesser durchgeführt
wird. Folglich verringert die Strahlformgebungsvorrichtung 28 den
Strahldurchmesser des Lichtstrahls Y in der Nähe des Punktes PS.
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5 ist
eine beispielhafte graphische Darstellung, die die Eigenschaften
der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24 und der zweiten
Strahlformgebungsvorrichtung 28 veranschaulicht. Die Kurve
G stellt die in 4 veranschaulichte graphische
Darstellung dar. Die Kurve H stellt den Strahldurchmesser dar, wenn
die Einstellung der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24 geändert wird,
um den Strahldurchmesser an dem Punkt PS zu verringern, wie nachstehend
beschrieben ist. Somit wird der dem Punkt PS auf der Kurve G entsprechende
Strahldurchmesser in den Strahldurchmesser transferiert, der dem
Punkt PS' auf der
Kurve H entspricht. Insbesondere wird der Strahldurchmesser des
von dem seitlichen Lesefensters 20 emittierten Lichtstrahls
Y an dem Punkt PS verrin gert. Als Ergebnis wird der durch die Kurve
H zwischen den Punkten c und d dargestellte Strahldurchmesser weiter
gegenüber
dem der Kurve G verringert. Auf ähnliche
Weise stellt die Kurve I den Strahldurchmesser dar, wenn die Einstellung
der zweiten Strahlformgebungsvorrichtung 28 geändert wird,
um den Strahldurchmesser des Lichtstrahls X an dem Punkt PB zu verringern.
Der durch die Kurve I zwischen den Punkten a und b dargestellte
Strahldurchmesser wird gegenüber
dem der Kurven G und H weiter verringert. Daher wird der Strahldurchmesser über der
gesamten Lesezone verringert, was ermöglicht, dass Strichcodes mit
einer kleineren Breite mit irgendeinem der Lichtstrahlen gelesen
werden können.
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Um
die in der Kurve G gezeigten Eigenschaften in die in der Kurve H
gezeigten zu ändern
und somit die Leistung des optischen Scanners zu verbessern, wird
die Einstellung der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24 geändert, um
den Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und der Position
des Brennpunktes S, bei dem der Lichtstrahl den minimalen Strahldurchmesser
aufweist, zu erhöhen.
Dies wird durch Erhöhen
der Brennweite der Kollimatorlinse 50 der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24 auf
eine Länge
erreicht, die größer als
die in 4 gezeigte Länge
ist. Beispielsweise stellt die Kurve G den Fall dar, wenn die Brennweite
des Kollimators 50 gleich 3,6 mm ist, und die Kurve H stellt
den Fall dar, wenn die Brennweite des Kollimators 50 gleich
14 mm ist. Die Änderung
in den Eigenschaften der Kurve G in die, die durch die Kurve H dargestellt
werden, wird durch Ändern
des Durchmessers der Apertur 52 oder durch Ändern des
Abstands zwischen der Lichtquelle 22 und der Kollimatorlinse 50 erzielt.
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Ein
Problem entsteht jedoch, weil sich der Punkt PB auf der Kurve G
zu dem Punkt PB' auf
der Kurve H bewegt, was angibt, dass der Durchmesser des von dem
unteren Lesefenster 18 emittierten Lichtstrahls erhöht wird.
Um dieses Problem zu lösen,
wird die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 in dem
optischen Weg der ersten Lichtstrahlkomponente L1 angeordnet, wie
in 2 gezeigt ist, und der Punkt PB auf der Kurve
G bewegt sich zu dem Punkt PB' auf
der Kurve H, wie auf der in 5 veranschaulichten
graphischen Darstellung dargestellt ist. Als Ergebnis wird der Durchmesser
des von dem unteren Lesefenster 18 emittierten Lichtstrahls
X verringert. Damit wird die Strahlformgebung durch die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 lediglich
an dem Lichtstrahl X durchgeführt,
und der Strahldurchmesser des von dem unteren Lesefenster 18 emittierten
Lichtstrahls wird verringert. D.h., wenn der Lichtstrahl X von dem
Lesefenster 18 emittiert wird, werden die Eigenschaften,
die der Position des Brennpunkts entsprechen, von denen, die durch
die Kurve H dargestellt werden, in die geändert, die durch die Kurve
I dargestellt werden. Außerdem
wird der Strahldurchmesser an dem Punkt PB' auf der Kurve H in den an dem Punkt
PB" auf der Kurve
I verringert.
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Wenn
die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 nach dem Strahlenteiler 26 angeordnet
ist, ist die Brennweite f der plankonvexen Linse der zweiten Strahlformgebungsvorrichtung 28 gleich
3000 mm. Da die Brennweite der Kollimatorlinse 50 gleich
14 mm ist, weist die plankonvexe Linse der zweiten Strahlformgebungsvorrichtung 28 zum
Verringern des Strahldurchmessers des Lichtstrahls X an dem Punkt
PS eine Brennweite auf, die Hunderte von Malen solang wie die Brennweite
der Kollimatorlinse 50 ist.
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Als
Ergebnis werden die Strahldurchmesser der Lichtstrahlen X und Y,
die von dem unteren Lesefenster 18 bzw. dem seitlichen
Lesefenster 20 emittiert werden, verringert. Die Abtastung
eines Objekts kann dadurch mit dem Lichtstrahl mit dem kleineren Strahldurchmesser
durchgeführt
werden. Bei dem Modul der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird der Brennpunkt der Lichtstrahlkomponente Y
auf die optimale Lese position eingestellt. Der Brennpunkt der Lichtstrahlkomponente
X, die durch die Kollimatorlinse kollimiert wird, wird an einer
Position, deren Abstand von der Lichtquelle geringfügig kürzer ist,
durch Verwenden der plankonvexen Linse eingestellt.
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6 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine Modifikation der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24 veranschaulicht.
Bei diesem Beispiel umfasst die erste Strahlformgebungsvorrichtung 24 ferner
ein rechtwinkliges Prisma 54 zwischen der Kollimatorlinse 50 und
der Apertur 52. Das rechtwinklige Prisma 54 ist
angeordnet, sodass die schräge
Seite des rechtwinkligen Prismas 54 der Apertur 52 gegenüberliegt.
Das rechtwinklige Prisma 54 kann jedoch angeordnet sein,
sodass die schräge
Seite des rechtwinkligen Prismas 54 der Lichtquelle 22 gegenüberliegt.
Außerdem
können
anstatt des rechtwinkligen Prismas 54 andere Prismen benutzt
werden.
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Wie
in 7 veranschaulicht ist, ist, wenn ein Lichtstrahl
von der Laserdiode 22 emittiert wird, der Divergenzwinkel
einer der ersten und zweiten Lichtstrahlkomponenten, die zueinander
orthogonal sind, im Allgemeinen größer als der Divergenzwinkel der
anderen Lichtstrahlkomponente. Der Lichtstrahl wird durch das rechtwinklige
Prisma 54 geformt, was den größeren Divergenzwinkel des einen
der Lichtstrahldurchmesser auf einen Wert gleich dem Divergenzwinkel
des anderen Lichtstrahldurchmessers verringert. Beispielsweise verringert
das rechtwinklige Prisma 54 den Strahldurchmesser des longitudinalen
Lichtstrahls, der einen großen
Divergenzwinkel aufweist, wobei jedoch der Strahldurchmessers des transversalen
Lichtstrahls, der einen kleinen Divergenzwinkel aufweist, nicht
verringert wird.
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8 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine zylindrische konvexe Linse 54a und
eine zylindrische konkave Linse 54b anstatt des rechtwinkligen Prismas 54 veranschaulicht. Bei
diesem Beispiel kann der Divergenzwinkel des longitudinalen Lichtstrahls,
der durch massive Linien angegeben wird und anfangs einen großen Divergenzwinkel
aufweist, dazu gebracht werden, gleich dem Divergenzwinkel des transversalen
Lichtstrahls zu sein, der anfangs einen kleinen Divergenzwinkel
aufweist und durch gestrichelte Linien angegeben wird.
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Ein
Lichtquellenmodul 30, das das rechtwinklige Prisma umfasst,
wird gezeigt und hier nachstehend mit Bezug auf 26(A)–26(D) beschrieben.
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9 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine Modifikation der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24 bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezug auf 9 wird
ein Beispiel mit einer zylindrischen konkaven Linse 54c und
einer zylindrischen konvexen Linse 54d auf eine dem obigen
Beispiel ähnliche
Weise bereitgestellt. In diesem Fall wird der Divergenzwinkel des
transversalen Lichtstrahls, der durch die massive Linie angegeben
wird und anfangs einen kleinen Divergenzwinkel aufweist, dazu gebracht,
gleich dem Divergenzwinkel des longitudinalen Lichtstrahls zu sein,
der anfangs einen großen
Divergenzwinkel aufweist und durch gestrichelte Linien angegeben
wird.
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10 und 11 sind
beispielhafte Diagramme, die die Anordnung einer Gruppe der unteren
Spiegel 38 von 2 veranschaulichen. In 10 und 11 werden
die Spiegel veranschaulicht, sodass die Spiegel von 2 seitenverkehrt sind.
Obwohl die Gruppe der in 2 dargestellten unteren Spiegel 38 genau
unter dem unteren Lesefenster 18 des Basisabschnitts 14 angeordnet
ist, kann die Gruppe der unteren Spiegel 38 in anderen Stellen,
wie beispielsweise in einem unteren Abschnitt oder einem peripheren
Teil des Basisabschnitts 14, angeordnet sein.
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Genauer
gesagt veranschaulicht 10, dass der Basisabschnitt 14 von 2 einen
unteren Rahmen 14a und einen oberen Rahmen 14b umfasst. 11 zeigt
lediglich den unteren Rahmen 14a des Basisabschnitts 14,
wobei jedoch der obere Rahmen 14b an dem linken Teil des
unteren Rahmens 14a angebracht ist. Der Deckelabschnitt 16 von 2 ist
an dem rechten Teil von 11 angebracht.
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Der
Polygonspiegel 32 wird in dem zentralen Teil des unteren
Rahmens 14 von 10 gezeigt. Eine
Trägerbasis 32b wird
in dem zentralen Teil des unteren Rahmens 14a von 11 gezeigt.
Der Polygonspiegel 32 (in 11 nicht
gezeigt), ist an dieser Trägerbasis 32b angebracht.
Außerdem
wird der Spiegel 34, der einen durch das Lichtaufteilungselement 26 von 12 reflektierten
Lichtstrahl empfängt,
in dem linken Endteil von 11 veranschaulicht.
Das Lichtquellenmodul 30 von 2 ist unter diesem
Spiegel 34 angeordnet. Der Spiegel 36, der einen
durch den Spiegel 34 reflektierten Lichtstrahl empfängt, wird
in einem rechten Endteil von 11 gezeigt.
Der Kollektor 46 von 2 wird in
dem hinteren Teil dieses Spiegels 36 als eine Fresnel-Linse gezeigt.
Der zweite Detektor 48, der durch den Kollektor 46 konzentriertes
reflektiertes Licht empfängt, ist
an einer gedruckten Schaltungsplatine 56 angebracht. Der
erste Detektor 44 ist ebenfalls an der gedruckten Schaltungsplatine
(nicht gezeigt) angebracht, die in einer „V-Zone" des linken unteren Abschnitts von 11 angeordnet
ist.
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Wie
in 10 und 11 gezeigt
ist, ist der untere Rahmen 14a ebenfalls mit Spiegeln ZB2, BVRR,
VBLL, HBR2, HBL2, ZML2 und ZMR2 ausgestattet. Diese Spiegel umfassen
einen Teil der Gruppe von unteren Spiegeln 38. Der untere
Rahmen 14a ist ebenfalls mit den Spiegeln VSR1 und VSL1
ausgestattet. 10 stellt Spiegel ZL und ZR
dar, die an einem Deckel (nicht gezeigt) befestigt sind. Diese Spiegel
umfassen einen Teil der Gruppe von seitlichen Spiegeln 40.
Diese Spie gel sind angeordnet, sodass ihre reflektierenden Flächen nahezu
schräg nach
oben gerichtet sind.
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Der
obere Rahmen 14b ist mit Spiegeln ZBR1, ZBL1, HBR1, HBL1,
VBR1, VBL1, VBR2, VBL2, ZMR1 und ZML1 ausgestattet. Diese Spiegel umfassen
einen Teil der Gruppe von unteren Spiegeln 38. Diese Spiegel
sind angeordnet, sodass ihre reflektierenden Flächen nahezu schräg nach unten gerichtet
sind.
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Ein
von der Lichtquelle 22 emittierter Lichtstrahl, der durch
das Lichtaufteilungselement 26 übertragen wird, wird durch
den Polygonspiegel 32 reflektiert und fällt auf die Spiegel des oberen
Rahmens 14 ein. Wenn jedoch der Polygonspiegel 32 in Uhrzeigerrichtung
gedreht wird, wird die Abtastung an den Spiegeln ZMR1, VBR2, VBR1,
HBR1, ZBR1, ZBL1, HBL1, VBL1, VBL2 und ZML1 in dieser Reihenfolge
durchgeführt.
Der durch die Spiegel des oberen Rahmens 14b reflektierte
Lichtstrahl geht zu den Spiegeln des unteren Rahmens 14a.
Beispielsweise wird der durch den Spiegel ZMR1 reflektierte Lichtstrahl
weiter nach oben durch den Spiegel ZMR2 reflektiert und dann von
dem unteren Lesefenster 18 emittiert. Der durch die Spiegel
VBR2 und VBR1 reflektierte Lichtstrahl wird weiter durch den Spiegel
VBRR nach oben reflektiert und dann von dem unteren Lesefenster 18 emittiert,
usw..
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Als
Ergebnis werden, wie in 12 veranschaulicht
ist, Lichtstrahlen von dem unteren Lesefenster in verschiedene Richtungen
und Winkel emittiert. Somit kann ein Objekt in verschiedenen Richtungen,
Winkeln und Orientierungen abgetastet werden. Ein Pfeil X in 2 gibt
einen von dem unteren Lesefenster 18 des optischen Scanners 10 emittierten
Lichtstrahl an, der nach Auftreffen auf ein Objekt durch den ersten
Detektor 44 erfasst wird. Außerdem umfasst, wie in 13 und 14 gezeigt
ist, der Deckelabschnitt einen Spiegelhalter 17, in dem
die Spiegel VSL2, ZLL, ZHL, ZHR, ZRR und VSR2 angebracht sind. Diese
Spiegel umfassen eine Gruppe von seitlichen Spiegeln 40.
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Hinsichtlich
der Gruppe 40 von seitlichen Spiegeln läuft ein Lichtstrahl, der von
der Lichtquelle 22 emittiert und durch das Lichtaufteilungselement 26 reflektiert
wird, zu dem Polygonspiegel 32 hin. Dann fällt der
durch den Polygonspiegel 32 reflektierte Lichtstrahl auf
die Spiegel VSR1, VSL1, ZL und ZR des unteren Rahmens 14a ein.
Die Abtastung wird an den Spiegeln VSL1, ZL, ZR und VSR1 in dieser
Reihenfolge durchgeführt.
Der durch diese Spiegel reflektierte Lichtstrahl läuft dann
zu den Spiegeln des Spiegelhalters 17. Anschließend wird
der durch die Spiegel des Spiegelhalters 17 reflektierte
Lichtstrahl von dem seitlichen Lesefenster 20 emittiert.
Wie in 13 gezeigt ist, ist ein Spiegel 47 ebenfalls
zwischen dem Kollektor 46 und dem zweiten Detektor 48 angeordnet.
Somit wird ein Lichtstrahl, der durch den Kollektor 46 gelaufen
ist, zu dem Spiegel 47 reflektiert und fällt dann
auf den zweiten Detektor 48 ein.
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Wie
in 15 veranschaulicht ist, tasten Lichtstrahlen,
die von dem seitlichen Lesefenster 20 in verschiedenen
Richtungen und mit unterschiedlichen Winkeln emittiert werden, ein
Objekt ab. Ein in 2 gezeigter Pfeil Y gibt einen
typischen Lichtstrahl dieser Lichtstrahlen an. Nachdem er auf ein Objekt
aufgetroffen ist, wird der reflektierte Lichtstrahl durch den zweiten
Detektor 48 erfasst. Daher können, es denn, dass ein Strichcode
an dem Objekt direkt nach oben befestigt ist, die meisten Strichcodes mittels
der von dem unteren Lesefenster 18 und dem seitlichen Lesefenster 20 emittierten
Lichtstrahlen gelesen werden.
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16 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die in 16 gezeigte
Ausführungsform
ist der Ausführungsform
der hier oben beschriebenen vorliegenden Erfin dung ähnlich.
Bei der Ausführungsform
von 16 ist jedoch die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 in
einer unterschiedlichen Stelle als die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 bei
der oben beschriebenen ersten Ausführungsform angeordnet. Bei
der Ausführungsform
von 16 ist die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 als
eine plankonvexe Linse ausgebildet, die in einem in dem reflektierenden
Spiegel 42 gebohrten Loch 42a eingefügt ist.
Das in dem reflektierenden Spiegel 42 gebohrte Loch 42a ermöglicht einer
ersten Lichtstrahlkomponente, die von dem Lichtaufteilungselement 26 zu
dem Polygonspiegel 32 läuft,
dahin durch zu laufen. Außerdem führt die
darin bereitgestellte zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 „Strahlformgebung" durch. Die in dem
Loch 42a des reflektierenden Spiegels 42 gebildete
zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 kann durch eine
plankonvexe Linse gebildet werden, die der von 2 ähnlich ist.
Daher sind der Betrieb und die vorteilhaften Wirkungen dieser in 16 gezeigten
zweiten Ausführungsform ähnlich denen
der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, die in 2 gezeigt
ist.
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17(A) ist ein perspektivisches Diagramm, das den
reflektierenden Spiegel 42 zeigt, der als ein konkaver
Spiegel ausgebildet ist, wie mit Bezug auf 2 beschrieben
ist. 17(B) ist ein beispielhaftes
schematisches Diagramm, das eine Modifikation des reflektierenden
Spiegels 42 veranschaulicht. In einem in dem reflektierenden
Spiegel 42 gebohrtes Loch 42a ist ein Hologramm
vom Übertragungstyp 43 mit
einem konzentrischen kreisförmigen
Muster vorgesehen. Ein Hologramm vom Übertragungstyp 43 konzentriert übertragenes
Licht. Somit dient das Hologramm als die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 ähnlich der
plankonvexen Linse bei der ersten Ausführungsform. Die plankonvexe Linse
und/oder ein Hologramm können
auf eine derartige Art und Weise ausgebildet sein, um mit dem konkaven
Spiegel 42 (in 17(B) nicht
gezeigt) einstückig
zu sein. Ferner können
die plankonvexe Linse und/oder ein Hologramm getrennt von dem konkaven
Spiegel 42 ausgebildet (oder gegossen) sein und dann in
den Scanner 10 eingepasst werden.
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18 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine Modifikation des reflektierenden
Spiegels 42 zeigt. Bei dem Beispiel von 18 ist
der reflektierende Spiegel 42 als ein Planspiegel und als
ein Hologramm vom Reflexionstyp mit einem konzentrischen kreisförmigen Muster
ausgebildet. Somit wird ein von dem Polygonspiegel 32 kommender
Lichtstrahl zu dem ersten Detektor 42 hin reflektiert (siehe 2).
Ein Übertragungshologramm
mit einem konzentrischen kreisförmigen
Muster wird in dem in dem reflektierenden Spiegel 42 gebohrten
Loch 42a bereitgestellt. Daher sind der Betrieb und die
vorteilhaften Wirkungen des in 18 gezeigten
Beispiels ähnlich
den oben erwähnten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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19 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die in 19 gezeigte
Ausführungsform
weist eine der oben erwähnten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ähnliche
Konfiguration mit der Ausnahme auf, dass die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 in
einer unterschiedlichen Stelle als bei der ersten Ausführungsform
angeordnet ist. Bei der Ausführungsform
von 19 ist die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 als
eine konkave Linse 29 ausgebildet. Die konkave Linse 29 ist
zwischen dem Spiegel 34 und 36 angeordnet und
reflektiert einen Lichtstrahl, der von der Lichtquelle 22 emittiert
und durch das Lichtaufteilungselement 26 vor Erreichen
des Polygonspiegels 32 reflektiert wird.
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20 ist
eine beispielhafte graphische Darstellung, die die Wirkungen der
in 19 dargestellten ersten Strahl formgebungsvorrichtung 24 und zweiten
Strahlformgebungsvorrichtung 28 veranschaulicht. Wie bei
dem in 5 gezeigten Beispiel stellt die Kurve G Eigenschaften
dar, die die gleichen wie 4 sind.
Die Kurve J stellt die erste Strahlformgebungsvorrichtung 24 dar,
die geändert
wird, um den Strahldurchmesser an dem Punkt PB zu verringern. Um
die durch die Kurve G dargestellten Eigenschaften in die durch die
Kurve H dargestellten zu ändern,
muss der Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und dem Punkt
S (bei dem der Strahl einen minimalen Strahldurchmesser aufweist)
durch Ändern der
Einstellung der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24 verringert
werden, um die Brennweite f der Kollimatorlinse 50 zu verringern.
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Außerdem kann
eine Änderung
in den Eigenschaften von denen, die durch die Kurve G dargestellt
sind, in die, die durch die Kurve J dargestellt sind, durch Ändern der
Lochgröße der Apertur 52 oder
des Abstands zwischen der Lichtquelle 22 und der Kollimatorlinse 50 erreicht
werden. Folglich bewegt sich der Punkt PS auf der Kurve G zu dem Punkt
PS' auf der Kurve
J. Somit wird der Strahldurchmesser des Lichtstrahls an dem Punkt
PS erhöht.
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Andererseits
wird als ein Ergebnis des Verwendens der konkaven Linse 29 der
Strahldurchmesser des Lichtstrahls an dem Punkt PS' auf den Strahldurchmesser
an dem Punkt PS" verringert.
Wie in 20 gezeigt ist, werden die Eigenschaften
von denen, die durch die Kurve J dargestellt sind, in die geändert, die
durch die Kurve K dargestellt werden. Die konkave Linse 29 weist
die Wirkung auf, den Abstand von der Lichtquelle 22 zu
dem Punkt S zu erhöhen,
bei dem der von der Lichtquelle 22 emittierte Lichtstrahl
einen minimalen Strahldurchmesser aufweist. Folglich erhält diese
(dritte) Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung vorteilhafte Wirkungen ähnlich zu denen der Ausführungsform
der in 2 veranschaulichten vorliegenden Erfindung.
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21 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die in 21 gezeigte
Ausführungsform
weist eine Konfiguration ähnlich
der oben erwähnten
Ausführungsform
mit der Ausnahme auf, dass die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 in
einer unterschiedlichen Stelle als die der zuvor erläuterten
Ausführungsform
angeordnet ist. Bei dieser in 21 gezeigten
(vierten) Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 als
ein Spiegel 34 ausgebildet, der einen Lichtstrahl, der
von der Lichtquelle 22 emittiert und durch das Lichtaufteilungselement 26 reflektiert
wurde, zu dem Spiegel 34 reflektiert. Der Spiegel 34 ist
als ein konkaver Spiegel ausgebildet. Folglich werden vorteilhafte
Wirkungen ähnlich
denen von 19 durch die vorliegende Ausführungsform
erzielt.
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22 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ähnlich
der in 21 veranschaulichten Ausführungsform
zeigt. Bei der in 22 gezeigten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 als
ein Spiegel 36 ausgebildet, der einen von der Lichtquelle 22 emittierten
Lichtstrahl reflektiert, der dann durch das Lichtaufteilungselement 26 zu
dem Polygonspiegel 32 durch den Spiegel 34 reflektiert
wird. Folglich werden vorteilhafte Wirkungen ähnlich denen der in 19 veranschaulichten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erhalten.
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23 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ähnlich
der in 22 gezeigten zeigt. Bei der in 23 gezeigten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 die
Spiegel 34 und 36. Einer der Spiegel 34 und 36 ist
als ein konkaver Spiegel und der andere als eine zylindrische Linse
ausgebildet. Der als eine zylindrische Linse ausgebildete Spiegel, wie
oben mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben
ist, ist angepasst, um den Divergenzwinkel einer der von der Laserlichtquelle 22 emittierten
Lichtstrahlen zu steuern, deren Divergenzwinkel voneinander unterschiedlich
sind.
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24 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ähnlich
der in 2 veranschaulichten Ausführungsform zeigt. Bei der in 24 gezeigten
Ausführungsform
ist die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 als eine
plankonvexe Linse 33 ausgebildet, die zwischen dem Lichtaufteilungselement 26 und
dem Spiegel 34 angeordnet ist. Der Betrieb und die vorteilhaften
Wirkungen dieser plankonvexen Linse 33 sind die gleichen
wie die der plankonvexen Linse von 2, die als
die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 dient. Im Gegensatz
zu der Ausführungsform von 2 ist
die Ausführungsform
von 24 wirksam, wenn der Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und
der unteren Lesezone E größer als
der Abstand zwischen der Lichtquelle 22 und der seitlichen
Lesezone E ist.
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25 ist
ein beispielhaftes Diagramm, das eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Fall der oben erwähnten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung umfasst der optischer Scanner 10 das
untere Lesefenster 18, das seitliche Lesefenster 20 und
die gemeinsame Lichtquelle 22, die für diese Lesefenster verwendet
wird. Im Gegensatz dazu umfasst bei der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung von 25 der optische Scanner 10 ein
einzelnes Lesefenster 180. Außerdem wird ein von der gemeinsamen
Lichtquelle 22 emittierter Lichtstrahl in zwei Lichtstrahlkomponenten
durch das Lichtaufteilungselement 26 aufgeteilt. Ein Objekt
wird dann durch den Scanner 10 abgetastet, der die beiden
Lichtstrahlkomponenten von dem Lesefenster 180 emittiert.
Die erste Strahlformgebungsvorrichtung 24 ist zwischen
der Lichtquelle 22 und dem Lichtaufteilungselement 26 angeordnet. Die
zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 ist in einem der
optischen Wege der Lichtstrahlkomponente angeordnet, die gebildet
werden, wenn der Lichtstrahl durch die Lichtaufteilungsvorrichtung 26 aufgeteilt
wird. Der Betrieb und die vorteilhaften Wirkungen der ersten und
zweiten Strahlformgebungsvorrichtungen 24 und 28 sind ähnlich denen
der oben erwähnten
Ausführungsformen.
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26(A) und 26(B) sind
beispielhafte Diagramme, die ein Lichtquellenmodul 30 mit
einem rechtwinkligen Prisma veranschaulichen. 26(A) ist eine Draufsicht des Lichtquellenmoduls 30,
und 26(B) ist ein vertikales Querschnittsdiagramm, das
schematisch das Lichtquellenmodul 30 veranschaulicht. Das
Lichtquellenmodul 30 umfasst einen Körper 30a, an dem die
Lichtquelle 22 befestigt ist. Die Kollimatorlinse 50 der
ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24, das rechtwinklige
Prisma 54, die Apertur 52 der ersten Strahlformgebungsvorrichtung 24,
das Lichtaufteilungsmittel (Halbspiegel) 26 und die zweite
Strahlformgebungsvorrichtung 28 sind in dem Körper 30a des
Lichtquellenmoduls 30 angeordnet. Die Kollimatorlinse 50 ist
an einem Aluminiumblock 50a befestigt und wird dann in
ein in einem Endteil des Körpers 30a gebohrtes
Loch eingefügt, wie
in 26(D) gezeigt ist. Eine Linse,
die als die zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 dient,
wird in ein in dem anderen Endteil des Körpers 30a gebohrtes
Loch eingefügt,
wie in 26(C) gezeigt ist. Die als die
zweite Strahlformgebungsvorrichtung 28 dienende Linse ist
nahezu wie ein Halbkreis geformt. Die Form eines Befestigungslochs 28a,
das eine Aussparung mit einem U-förmigen Querschnitt ist, wird
der der gleichen Linse angepasst.
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Wie
oben beschrieben ist, werden bei einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die Strahldurchmesser der beiden Lichtstrahlkomponenten
minimiert, die von einer gemeinsamen Lichtquelle emittiert und durch
einen optischen Strahlenteiler aufgeteilt werden.