DE60223162T2

DE60223162T2 - Methode zum Lesen von graphischer Muster und Erfassung seines Bildes

Info

Publication number: DE60223162T2
Application number: DE60223162T
Authority: DE
Inventors: Michele Benedetti
Original assignee: Datalogic Scanning Group SRL
Current assignee: Datalogic Scanning Group SRL
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2002-12-31
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2023-01-01
Also published as: US7264165B2; US7025267B2; EP1437676A1; US20060175410A1; EP1437676B1; ATE376694T1; DE60223162D1; US20050082369A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Lesen eines graphischen Musters, wobei dieser Ausdruck eine ein- oder zweidimensionale graphische Darstellung bezeichnet, wie zum Beispiel in der Regel einen optischen Code (Strichcode, zweidimensionalen Code, Farbcode usw.)/oder auch jedes beliebige Bild, das erfaßt werden muß.
Die Bilderfassung eines graphischen Musters wird in der Regel gemäß zwei Haupttechniken ausgeführt: Der Laserabtasttechnik, bei der das graphische Muster von einem Laserstrahl abgetastet wird und das Licht, das Punkt für Punkt von dem beleuchteten graphischen Muster diffus reflektiert wird, auf einem im Wesentlichen punktförmigen Sensor gesammelt und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, und der CCD- oder CMOS-Technik, bei der mehrere Punkte des graphischen Musters gleichzeitig beleuchtet werden (auf einer Gesamt- oder Teilfläche des graphischen Musters oder auf einer Linie) und das Licht, das von allen beleuchteten Punkten diffus reflektiert wird, auf einem ein- oder zweidimensionalen optischen Sensor (der CCD- oder CMOS-Art) gesammelt wird, der das Licht, das auf ihn trifft, gleichzeitig für alle sensitiven Punkte Punkt für Punkt in elektrische Signale umwandeln kann, die einzelne Punkte des graphischen Musters repräsentieren. Die Erfindung betrifft die letztgenannte der zwei Techniken.
Theoretisch kann das graphische Muster nur von dem Umgebungslicht beleuchtet werden, allerdings werden gewöhnlich spezifische Beleuchtungsmittel verwendet, in der Regel Sätze von in etwa punktförmigen Beleuchtungselementen (wie Lichtdioden oder LED), die in Abhängigkeit dessen, ob das Lesen pro Linie oder pro Fläche ausgeführt wird, in einer eindimensionalen Anordnung oder in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind.
Das Licht, das von dem beleuchteten Abschnitt des graphischen Musters diffus reflektiert wird, wird von einem optischen Empfangssystem (das Linsen, Blenden, Spiegel und dergleichen umfaßt) gesammelt. Schließlich umfaßt der optische Sensor eine Anordnung oder eine geordnete Matrix von einzelnen punktförmigen Sensorelementen, die jeweils gleichzeitig das Licht, das aus dem graphischen Muster kommt, sammeln und es, immer zur gleichen Zeit wie die anderen punktförmigen Elemente, in einen Satz elektrischer Signale umwandeln, welche die optischen Eigenschaften der einzelnen Punkte des graphischen Musters repräsentieren, wodurch sein optisches Bild elektrisch rekonstruiert wird.
Das Problem der Unregelmäßigkeit in der Beleuchtung auf der zu lesenden Fläche oder Link ist im Stand der Technik gut bekannt. In der Tat wird der zentrale Abschnitt der zu lesenden Fläche oder Linie intensiver beleuchtet als die Randbereiche. Dieses Phänomen, das in 2 für den Fall einer Anordnung von vier LEDs graphisch dargestellt ist, ist unweigerlich mit der geometrischen Anordnung der einzelnen Beleuchtungselemente und mit der Tatsache verbunden, daß jedes von ihnen einen Emissionskegel einer bestimmten Breite aufweist. Wie ohne weiteres in 2 zu sehen ist, empfängt der zentrale Bereich Beleuchtungsleistung (Lichtenergie pro Flächeneinheit) von jeder der verschiedenen LEDs, wohingegen jeder der zwei Bereiche ganz rechts und ganz links nur Beleuchtungsleistung aus der am nächsten angeordneten LED empfängt. Die resultierende Verteilungskurve der Beleuchtungsleistung weist in etwa der Mitte eine Spitze auf und nimmt zum Ende hin ab. Das gleiche gilt natürlich auch im Falle der zweidimensionalen Beleuchtung.
Das Ergebnis ist, daß die Randbereiche des graphischen Musters weniger beleuchtet werden als der zentrale Bereich; auf diese Weise reflektieren sie diffus weniger Licht, wodurch ein Bild des graphischen Musters erzeugt wird, das vom Standpunkt der Lichtintensität verzerrt ist.
Darüber hinaus wird das Problem der Beleuchtungsunregelmäßigkeit durch die ungleichmäßige Transmission des optischen Empfangssystems erschwert, das die Beleuchtungsstärke im Normalfall tendenziell besser in seinem zentralen Bereich (in der Nähe der optischen Systemachse) als in den Randbereichen überträgt. Ein typisches Muster dieses Phänomens ist in 3 dargestellt, die zeigt, wie die Stärke des Lichts, welches das Bild zusammensetzt, von der Mitte zu den Rändern abnimmt.
Der Haupteffekt des beschriebenen Phänomens ist, daß das elektrische Signal, das von dem optischen Sensor erzeugt wird, von der Menge an empfangenem Licht abhängt und somit ins Übereinstimmung mit dem Abstand von der Achse des optischen Empfangssystems ein variables Amplitudenmuster im Sichtfeld aufweist.
Das Überlappen dieser Unregelmäßigkeit kann schwerwiegende Probleme für die angemessene Erfassung des Bildes schaffen; zum Beispiel kann es ohne korrigierende Maßnahmen vorkommen, daß das Rauschen, das in dem zentralen Bereich gesammelt wird, eine Amplitude aufweist, die mit dem Signal vergleichbar ist, das in einem Randbereich gesammelt wird. Diese Amplitudenunregelmäßigkeit kann die Leistung des Geräts zum Erfassen oder Lesen des graphischen Musters im Hinblick auf eine Reduzierung der Öffnung oder der Tiefe des Lesefelds negativ beeinflussen.
Solche Auswirkungen werden weiter verschlimmert, wenn der Lese- oder Erfassungsabstand zunimmt, da das elektrische Signal schwacher wird.
Mehrere Ansätze sind im Stand der Technik bekannt, um diese Situation zu korrigieren.
Gemäß einem ersten Ansatz wird das Problem an der Ursache behandelt, indem die zentrale LED gesteuert wird, um so eine im Vergleich zu den Rand-LEDs weniger intensive Beleuchtung zu erzeugen. Beispiele dieses Ansatzes sind zum Beispiel in US 4,818,847 und US 5,144,117 zu finden.
Gemäß einem anderen Ansatz, der das Problem auch an der Ursache behandelt, ist die räumliche Verteilung der LEDs und/oder die Ausrichtung ihrer Achsen nicht gleichmäßig; genauer sind die zentralen LEDs weiter voneinander beabstandet angeordnet oder ihre Achsen divergieren zu den Randbereichen hin. Ein Beispiel dieses Ansatzes ist in US 5,354,977 bereitgestellt.
Ein anderer bekannter Ansatz ( EP-A-1205871 ) stellt andererseits ein Eingreifen während der elektronischen Signalverarbeitung bereit; das heißt, es wird akzeptiert, daß das erzeugte Signal von der oben erwähnten Unregelmäßigkeit beeinflußt wird, um stromabwärts durch ein Verstärkungssystem einzugreifen, das von Bereich zu Bereich des Bildes variabel ist.
EP 1049055 A2 betrifft eine Bildlesevorrichtung, die Lichtquellen aufweist, die eine Vielzahl von Wellenlängen, um ein zu lesendes Objekt (einen Geldschein) zu beleuchten, und einen Photodetektor aufweisen, der sowohl durchgelassenes Licht als auch reflektiertes Licht empfängt, das aus dem Objekt kommt, welches sich zwischen den Lichtquellen und dem Photode tektor bewegt; Lichtquellen werden gemäß ihrer Wellenlänge gruppiert und arbeiten gemäß ihrer Gruppierung.
Die vorliegende Erfindung hat das Ziel, einen anderen Ansatz bereitzustellen.
Dementsprechend betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Lesen eines graphischen Musters, das die folgenden Schritte umfaßt:

– Beleuchten des graphischen Musters, so daß dieses Licht diffus reflektiert;
– Sammeln des durch das beleuchtete graphische Muster diffus reflektierten Lichts auf einem Sensor, der mehrere sensitive Punkte aufweist,
– Umwandeln des Lichts, welches auf den Sensor auftrifft, Punkt für Punkt in elektrische Signale, die repräsentativ für einzelne Punkte des graphischen Musters sind, durch einen Umwandlungszyklus des Sensors, gleichzeitig für alle sensitiven Punkte, wobei der Umwandlungszyklus mindestens eine Erfassungsphase umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Beleuchtens des graphischen Musters die folgenden Schritte umfaßt:
– Bereitstellen von mindestens zwei Gruppen von Lichtquellen, von denen eine jede mindestens eine Lichtquelle enthält, welche gemäß einem Beleuchtungszyklus arbeitet, der eine Beleuchtungsphase und eine Nicht-Beleuchtungsphase umfaßt,
– Aktivieren der Lichtquellen einer selben Gruppe von Lichtquellen gemäß demselben Beleuchtungszyklus, wobei die Beleuchtungszyklen von Lichtquellen, welche zu unterschiedlichen Gruppen gehören, eine wechselseitig differenzierte Zeitsteuerung haben, wobei die Längen und die Zeitsteuerung der Erfassungsphase (25, 35, 45, 55) und der Beleuchtungsphase (21, 31, 41, 51) so angesetzt sind, daß:
– die Erfassungsphase mindestens teilweise mit der Beleuchtungsphase der Lichtquellen einer jeden der Gruppen von Lichtquellen überlappt, und
– die Beleuchtungsphase des Beleuchtungszyklus einer jeden der Gruppen von Lichtquellen einen zeitlichen Überlapp mit der Erfassungsphase hat, der von dem zeitlichen Überlapp der Beleuchtungsphase des Beleuchtungszyklus einer anderen der Gruppen von Lichtquellen mit derselben Erfassungsphase verschieden ist, um einer Ungleichmäßigkeit in der Beleuchtung und Transmission Rechnung zu tragen.

Differenzierte Zeitsteuerungsmittel bedeutet, daß es Zeitpunkte gibt, zu denen die Lichtquellen in einer Gruppe aktiviert werden, während die Lichtquellen in einer anderen Gruppe nicht aktiviert werden.
Da das Verfahren der Erfindung eine nicht gleichzeitige Aktivierung der Lichtquellen gestattet, die zu unterschiedlichen Gruppen gehören, ermöglicht es die selektive Beleuchtung des graphischen Musters und somit, daß der Unregelmäßigkeit sowohl hinsichtlich der Beleuchtung als auch der Transmission des Systems in seiner Gesamtheit Rechnung getragen wird.
Bevorzugte Lösungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger ihrer bevorzugten Ausfürungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen klarer verständlich. Es zeigen:
1 ein Diagramm eines Geräts zum Lesen eines graphischen Musters;
2 ein Diagramm, das die ungleichmäßige Beleuchtung zeigt, wenn das Beleuchtungssystem eine Anordnung von vier LEDs umfaßt;
3 ein Diagramm, das die ungleichmäßige Transmission des diffus reflektierten Lichts darstellt, das von einem typischen optischen Empfangssystem gesammelt wird;
4 ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, mit einem Beleuchtungssystem, das zwei Gruppen von Lichtquellen und ein optisches Empfangssystem aufweist, das mit einem Verschluß bereitgestellt ist;
5 einen besonderen Fall der in 4 dargestellten Ausführungsform;
6 vier Beispiele von Lesevorgängen, die unter unterschiedlichen Bedingungen ausgeführt werden, gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform;
7 ein 4 ähnliches Diagramm, das eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt, mit einem Beleuchtungssystem, das drei Gruppen von Lichtquellen und ein optisches Empfangssystem aufweist, das mit einem Verschluß versehen ist;
8 ein 4 ähnliches Diagramm, das eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt, mit einem Beleuchtungssystem, das zwei Gruppen von Lichtquellen und ein optisches Empfangssystem ohne Verschluß aufweist;
9 ein 4 ähnliches Diagramm, das eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt, mit einem Beleuchtungssystem, das zwei Gruppen von Lichtquellen und ein optisches Empfangssystem ohne Verschluß aufweist;
10 und 11 schematisch zwei Beleuchtungssysteme, auf welche die Ausführungsformen der Erfindung aus 4, 5, 8 und 9 angewendet werden können;
12 schematisch ein Beleuchtungssystem, auf das die Ausführungsform der Erfindung aus 7 angewendet werden kann.
1 zeigt ein graphisches Muster 1, zum Beispiel einen Strichcode, der von einem Lesegerät gelesen wird, das nur schematisch dargestellt und global mit dem Bezugszeichen 2 angegeben ist, umfassend ein Beleuchtungssystem 3, ein optisches Empfangssystem 4, einen Sensor 5, eine Signalverarbeitungseinheit 6 und eine Decodiereinheit 7. Während des Betriebs emittieren die einzelnen Punkte des graphischen Musters 1, das von dem Beleuchtungssystem 3 beleuchtet wird, diffus reflektiertes Licht, das von dem optischen System 4 gesammelt und auf den Sensor 5 übertragen wird, wo es in elektrische Signale umgewandelt wird, die zuerst in der Verarbeitungseinheit 6 verarbeitet und danach in der Decodiereinheit 7 decodiert werden.
Der Sensor 5 besteht aus mehreren angrenzenden sensitiven Punkten, von denen ein jeder zur gleichen Zeit wie die anderen sensitiven Punkte ein elektrisches Signal erzeugt, das mit den Eigenschaften des Lichts, das auf ihn trifft, und dadurch mit den Eigenschaften eines entspre chenden Punktes des graphischen Musters 1 in Wechselbeziehung steht; die sensitiven Punkte können entlang einer Linie (eindimensionaler Sensor) oder in einer Fläche (zweidimensionaler Sensor) angeordnet sein. In der Regel ist der Sensor 5 von der CCD- oder der CMOS-Art.
Das optische System 4 kann mit einem Verschluß 8, zum Beispiel einem mechanischen Verschluß, versehen sein. Gemäß einer alternativen bevorzugten Lösung kann ein elektronischer Verschluß 8' direkt mit dem Sensor 5 assoziiert sein. Der elektronische Verschluß 8' arbeitet auf dem umgewandelten Signal und entfernt den Abschnitt des umgewandelten Signals (bzw. setzt ihn zurück), der mit einem Anfangsmoment beginnt und bis zu einem nachfolgenden vorbestimmten Moment dauert. Die Wirkung des Verschlusses 8 oder 8' kann durch Signale gesteuert werden, die von einer Steuereinheit erzeugt werden, die in dem gleichen Sensor integriert ist oder von dem Sensor getrennt ist und in einer geeigneten Mikrosteuerung (nicht dargestellt) enthalten ist.
Das Beleuchtungssystem 3 umfaßt mehrere Lichtquellen 9, die in Gruppen aufgeteilt sind. Genauer sind in 10 bis 12 das Beleuchtungssystem und die Lichtquellen außer durch die Bezugszeichen 3 und 9 je nach der berücksichtigten Variante der Erfindung mit einem Buchstaben bezeichnet; darüber hinaus sind die Lichtquellen 9 mit einer weiteren Nummer gekennzeichnet, um die Gruppe anzugeben, zu welcher sie gehören.
Folglich stellt 10 ein eindimensionales Beleuchtungssystem 3a dar, das vier Lichtquellen 9a umfaßt, die gemäß ihrem Abstand von der optischen Achse X des Beleuchtungssystems 3a selbst in zwei Gruppen aufgeteilt sind; die zwei Lichtquellen 9a₁ , die näher an der optischen Achse X liegen, gehören zu der ersten Gruppe, während die zwei Lichtquellen 9a₂ , die weiter von der optischen Achse X entfernt sind, zu der zweiten Gruppe gehören.
In ähnlicher Weise stellt 11 ein zweidimensionales Beleuchtungssystem 3b dar, das acht Lichtquellen 9b umfaßt, die gemäß ihrem Abstand von der optischen Achse Y des Beleuchtungssystems 3b selbst in zwei Gruppen aufgeteilt sind; die vier Lichtquellen 9b₁ , die näher an der optischen Achse Y liegen, gehören zu der ersten Gruppe, während die vier Lichtquellen 9b₂ , die weiter von der optischen Achse Y entfernt sind, zu der zweiten Gruppe gehören.
Schließlich stellt 12 ein eindimensionales Beleuchtungssystem 3c dar, das sechs Lichtquellen 9c umfaßt, die gemäß ihrem Abstand von der optischen Achse W des Beleuchtungs systems 3c selbst in drei Gruppen aufgeteilt sind; die zwei Lichtquellen 9c₁ , die näher an der Achse W liegen, gehören zu der ersten Gruppe, die zwei Lichtquellen 9c₂ , mit einem mittleren Abstand von der optischen Achse W gehören zu der zweiten Gruppe, während die zwei Quellen 9c₃ , die weiter von der optischen Achse W entfernt sind, zu der dritten Gruppe gehören.
Das Beleuchtungssystem kann auch ein optisches Emissionssystem (nicht dargestellt) umfassen, das eine oder mehrere Linsen und möglicherweise Blenden enthält, um das von den Lichtquellen 9 emittierte Licht zu fokussieren.
Die Ausführungsform der Erfindung, die in 4 dargestellt ist, stellt das Vorhandensein von Verschluß B und die Aufteilung der Lichtquellen 9 in zwei Gruppen bereit. Mit Bezug auf die Ausführungsform wird jede Lichtquelle 9a und 9b gemäß einem Beleuchtungszyklus 20 gespeist, der eine Beleuchtungsphase 21 und eine Nicht-Beleuchtungsphase 22 umfaßt, die zeitlich aufeinander abfolgen; die Wirkung des Verschlusses 8 bewirkt die Umwandlung auf dem Sensor 5 gemäß einem Umwandlungszyklus 23 (oder Abtastperiode), der eine Nicht-Erfassungsphase 24 und eine Erfassungsphase 25 (oder Belichtungszeit) umfaßt, die zeitlich aufeinander abfolgen.
Wie in 4 dargestellt ist, entspricht der Beleuchtungszyklus der Lichtquellen 9a₁ , 9b₁ , der mit dem Bezugszeichen 20₁ gekennzeichnet ist, dem Beleuchtungszyklus der Lichtquellen 9a₂ , 9b₂ , der mit dem Bezugszeichen 20₂ gekennzeichnet ist, allerdings sind die zwei Zyklen nicht zeitlich aufeinander abgestimmt. Diese Zeitdifferenz bewirkt, daß das Licht, das von den Lichtquellen 9a₁ , 9b₁ der ersten Gruppe emittiert wird, teilweise nicht benutzt oder zurückgewiesen wird, da es der Nicht-Erfassungsphase 24 entspricht; andererseits wird das Licht, das von den Lichtquellen 9a₂ , 9b₂ der zweiten Gruppe emittiert wird, voll benutzt. Die Nicht-Benutzung des Teils des Lichts, der von den Lichtquellen 9a₁ , 9b₁ der ersten Gruppe emittiert wird, ermöglicht folglich den Ausgleich sowohl für die Beleuchtungsunregelmäßigkeit als auch die Transmissionsunregelmäßigkeit.
Die Menge an unbenutztem Licht, das von den Quellen 9a₁ , 9b₁ der ersten Gruppe emittiert wird, kann sowohl durch Einstellen der Zeitdifferenz zwischen den zwei Beleuchtungszyklen 20₁ und 20₂ als auch durch Einstellen der Dauer der Nicht-Erfassungsphase 24 sowie durch Einstellen der Dauer der Beleuchtungsphase 21 eingestellt werden.
Ein besonderer und interessanter Fall ist der in 5 dargestellte, in dem die Beleuchtungsphase 21 der Nicht-Beleuchtungsphase 22 entspricht und die zwei Zyklen 20₁ und 20₂ zueinander in Gegenphase stehen. Die Gegenphase sorgt dafür, daß eine einzelne Gruppe von Lichtquellen immer eingeschaltet ist, wodurch der Spitzenstrom, der von dem Beleuchtungssystem 3 absorbiert wird, verringert wird. 6 zeigt für diesen Fall den Effekt der Variation der Dauer der Erfassungsphase 25 (oder Belichtungszeit) auf das Signal, das von dem Sensor 5 erzeugt wird; die vier Kurven zeigen, wie solch eine Dauer vorteilhaft eingestellt werden kann, um die Effekte der Unregelmäßigkeit in der Beleuchtung und Transmission zu verringern, zu annullieren oder sogar umzukehren.
Die Ausführungsform der Erfindung, die in 7 dargestellt ist, stellt das Vorhandensein des Verschlusses 8 und die Aufteilung der Lichtquellen 9 in drei Gruppen bereit. Mit Bezug auf diese Ausführungsform wird jede Lichtquelle 9c gemäß einem Beleuchtungszyklus 30 gespeist, der eine Beleuchtungsphase 31 und eine Nicht-Beleuchtungsphase 32 umfaßt, die zeitlich aufeinander folgen; die Wirkung des Verschlusses 8 bewirkt die Umwandlung auf dem Sensor 5 gemäß einem Umwandlungszyklus 33, der eine Nicht-Erfassungsphase 34 und eine Erfassungsphase 35 umfaßt, die zeitlich aufeinander folgen.
Wie in 7 dargestellt, entspricht der Beleuchtungszyklus der Lichtquellen 9c₁ , der mit dem Bezugszeichen 30₁ gekennzeichnet ist, dem Beleuchtungszyklus der Lichtquellen 9c₂ , der mit dem Bezugszeichen 30₂ gekennzeichnet ist, und demjenigen der Lichtquellen 9c₃ , der mit dem Bezugszeichen 30₃ gekennzeichnet ist, wobei die drei Zyklen jedoch nicht zeitlich aufeinander abgestimmt sind. Diese Zeitdifferenz bewirkt, daß das Licht, das von den Lichtquellen 9c₁ der ersten Gruppe und 9c₂ der zweiten Gruppe emittiert wird, teilweise nicht benutzt oder zurückgewiesen wird, da es der Nicht-Erfassungsphase 34 entspricht; andererseits wird das Licht, das von den Lichtquellen 9c₃ der dritten Gruppe emittiert wird, voll benutzt. Die Nichtbenutzung des Teils des Lichts, der von den Lichtquellen 9c₁ und 9c₂ der ersten und der zweiten Gruppe emittiert wird, ermöglicht folglich den Ausgleich sowohl für die Beleuchtungsunregelmäßigkeit als auch die Transmissionsunregelmäßigkeit.
Wie im Falle von 4 kann auch in diesem Fall die Menge an unbenutztem Licht, das von den Quellen 9c₁ der ersten Gruppe und 9c₂ der zweiten Gruppe emittiert wird, sowohl durch Einstellen der Zeitdifferenz zwischen den Beleuchtungszyklen 30₁ , 30₂ und 30₃ als auch durch Einstellen der Dauer der Nicht-Erfassungsphase 34 sowie durch Einstellen der Dauer der Beleuchtungsphase 31 eingestellt werden.
Die Ausführungsform der Erfindung, die in 8 dargestellt ist, stellt keinen Verschluß und die Aufteilung der Lichtquellen 9 in zwei Gruppen bereit. Mit Bezug auf diese Ausführungsform wird jede Lichtquelle 9a und 9b gemäß einem Beleuchtungszyklus 40 gespeist, der eine Beleuchtungsphase 41 und eine Nicht-Beleuchtungsphase 42 umfaßt, die zeitlich aufeinander folgen; ohne Verschluß folgen potentielle Erfassungs-(oder Abtast-)Phasen auf dem Sensor 5 aufeinander ab, die alternierend nicht angewendet und angewendet werden, um einen Umwandlungszyklus 43 bereitzustellen, der eine Nicht-Erfassungsphase 44 und eine Erfassungsphase 45 umfaßt, welche die gleiche Dauer haben, die zeitlich aufeinander folgen.
Die Situation ist folglich derjenigen ähnlich, die mit Bezug auf 4 erläutert wurde.
Die in 4 bis 7 dargestellten Ausführungsformen weisen Beleuchtungszyklen auf, welche die gleiche Periode wie der Umwandlungszyklus 23 (oder 33) des Sensors haben. Gemäß einer Variante hat der Umwandlungszyklus 23 eine längere Periode als die Beleuchtungszyklen. Es ist möglich, nur einen Teil eines solchen Zyklus auszuwählen, welcher der Periode der Beleuchtungszyklen entspricht, wodurch die Erfassungsphase 25 und die Nicht-Erfassungsphase 24 festgelegt werden. Das heißt, in diesem Fall funktioniert das Verfahren nur auf dem ersten Beleuchtungszyklus und das umgewandelte Signal in dem verbleibenden Abschnitt von Zyklus 23 wird zurückgewiesen.
Die Ausführungsform der Erfindung, die in 9 dargestellt ist, stellt keinen Verschluß und die Aufteilung der Lichtquellen 9 in zwei Gruppen bereit. Mit Bezug auf diese Ausführungsform wird jede Lichtquelle 9a und 9b gemäß einem Beleuchtungszyklus 50 gespeist, der eine Beleuchtungsphase 51 und eine Nicht-Beleuchtungsphase 52 umfaßt, die zeitlich aufeinander folgen. Die Beleuchtungszyklen 50 sind in den zwei Gruppen von Quellen 9a und 9b verschieden und insbesondere ist die Dauer der Beleuchtungsphase 51₂ für die Quellen 9a₂ und 9b₂ (Zyklus 50₂ ) länger als die Beleuchtungsphase 51₁ für die Quellen 9a₁ , 9b₁ (Zyklus 50₁ ). Die Umwandlungszyklen 53 auf dem Sensor 5 folgen aufeinander mit einer Periode, die derjenigen der Beleuchtungszyklen 50 entspricht; die Umwandlungszyklen 53 umfassen nur eine Erfassungsphase 55 und keine Nicht-Erfassungsphase. Der Effekt dieser Lösung ist, daß die Menge an Licht, die von den Quellen der zweiten Gruppe 9a₂ und 9b₂ emittiert wird (gegeben durch das Integral der jeweiligen repräsentierten Wellenform) größer ist als diejenige des Lichts, das von der ersten Gruppe emittiert wird, weshalb sowohl die Ungleichmäßigkeit in der Beleuchtung als auch die Ungleichmäßigkeit in der Transmission ausgeglichen werden.
Gemäß einer Variante weist der Umwandlungszyklus 53 eine längere Periode auf als die Beleuchtungszyklen 50₁ und 50₂ . Es ist möglich, nur einen Anteil solch eines Zyklus auszuwählen, welcher der Periode der Beleuchtungszyklen entspricht, wodurch die Erfassungsphase 55 festgelegt wird.
Die in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen weisen gleiche Beleuchtungszyklen zwischen den unterschiedlichen Gruppen von Quellen auf.
Allerdings ist es auch möglich, solche Zyklen voneinander verschieden auszugestalten, indem zum Beispiel die Dauer der Beleuchtungsphase einer gegebenen Gruppe von Quellen gegenüber einer anderen verlängert wird, in ähnlicher Weise wie für die Ausführungsform in 9 beschrieben wurde. Auf diese Weise ist es möglich, den Korrektureffekt zu erhöhen, der bereits durch die Nicht-Benutzung eines Teils des Lichts erzeugt wurde, das von einer vorbestimmten Gruppe von Quellen emittiert wird.
Darüber hinaus ist es möglich, den durch die oben dargestellten Verfahren gegebenen Effekt zu verstärken, indem auch die Intensität der Quellen differenziert wird, die die verschiedenen Gruppen von Quellen mit Strom speisen, zum Beispiel indem der Strom in Zyklen 20₂ aus 4 und 5, 30₃ aus 7 und 40₂ aus 8 auf geeignete Weise erhöht wird.
Schließlich ist es in allen oben genannten Ausführungsformen möglich, die Intensität der Quellen, die Strom speisen, gemäß dem Abstand des graphischen Musters zu variieren.
Die Erfindung ist in verschiedenen Ausführungsformen mit Bezug auf den typischen Fall beschrieben worden, in dem die Ungleichmäßigkeit in Beleuchtung und Transmission wie in 2 und 3 dargestellt auftritt, mit einer Spitze (oder einem privilegierten Beleuchtungsbereich) in der Nähe der optischen Achse und einem Minimum am Rand. Sie kann jedoch in allen Fällen von aus irgendeinem Grund auftretender Unregelmäßigkeit vorteilhaft angewendet werden, wo auch immer sich der privilegierte Beleuchtungsbereich befindet; es ist ausrei chend, die Gruppen von Lichtquellen in angemessener Weise gemäß der spezifischen Unregelmäßigkeit auszuwählen.

Claims

Verfahren zum Lesen eines graphischen Musters (1), das die folgenden Schritte umfaßt: – Beleuchten des graphischen Musters (1), so daß dieses Licht diffus reflektiert, – Sammeln des durch das beleuchtete graphische Muster (1) diffus reflektierte Licht auf einem Sensor (5), der eine Mehrzahl von sensitiven Punkten aufweist, – Umwandeln des Lichtes, welches auf den Sensor (5) auftrifft, Punkt für Punkt in elektrische Signale, die repräsentativ für einzelne Punkte des graphischen Musters (1) sind, durch einen Umwandlungszyklus (23, 33, 43, 53) des Sensors (5), gleichzeitig für alle sensitiven Punkte, wobei der Umwandlungszyklus (23, 33, 43, 53) mindestens eine Erfassungsphase (25, 35, 45, 55) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Beleuchtens des graphischen Musters (1) die folgenden Schritte umfaßt: – Bereitstellen von mindestens zwei Gruppen von Lichtquellen (9), von denen eine jede mindestens eine Lichtquelle (9) enthält, welche gemäß einem Beleuchtungszyklus (20, 30, 40, 50) arbeitet, der eine Beleuchtungsphase (21, 31, 41, 51) und eine Nicht-Beleuchtungsphase (22, 32, 42, 52) umfaßt, – Aktivieren der Lichtquellen (9) einer selben Gruppe von Lichtquellen (9) gemäß demselben Beleuchtungszyklus (20, 30, 40, 50), wobei die Beleuchtungszyklen (20, 30, 40, 50) von Lichtquellen (9), welche zu unterschiedlichen Gruppen gehören, eine wechselseitig differenzierte Zeitsteuerung haben, wobei die Längen und die Zeitsteuerung der Erfassungsphase (25, 35, 45, 55) und der Beleuchtungsphase (21, 31, 41, 51) so angesetzt sind, daß: – die Erfassungsphase (25, 35, 45, 55) mindestens teilweise mit der Beleuchtungsphase (21, 31, 41, 51) der Lichtquellen (9) einer jeden der Gruppen von Lichtquellen (9) überlappt, und – die Beleuchtungsphase (21, 31, 41, 51) des Beleuchtungszyklus (20, 30, 40, 50) einer jeden der Gruppen von Lichtquellen (9) einen zeitlichen Überlapp mit der Erfassungsphase (25, 35, 45, 55) hat, der von dem zeitlichen Überlapp der Beleuchtungsphase (21, 31, 41, 51) des Beleuchtungszyklus (20, 30, 40, 50) einer anderen der Gruppen von Lichtquellen (9) mit derselben Erfassungsphase (25, 35, 45, 55) verschieden ist, um einer Ungleichmäßigkeit in der Beleuchtung und/oder Transmission Rechung zu tragen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Umwandlungszyklus (23, 33, 43, 53) eine Erfassungsphase (25, 35, 45, 55) und eine Nicht-Erfassungsphase (24, 34, 44, 54) umfaßt, wobei die Nicht-Erfassungsphase (24, 34, 44, 54) zumindest teilweise mit der Beleuchtungsphase (21, 31, 41, 51) der Lichtquellen (9) von mindestens einer der Gruppen von Lichtquellen (9) überlappt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Beleuchtungszyklen (20, 30, 40) der Lichtquellen von allen Gruppen dieselbe Periode haben, die Beleuchtungsphase (21, 31, 41) der Lichtquellen (9) von allen Gruppen dieselbe Dauer haben und die Nicht-Beleuchungsphasen (22, 32, 42) der Lichtquellen (9) von allen Gruppen dieselbe Dauer haben, und bei dem die Beleuchtungszyklen (20, 30, 40) der Lichtquellen (9) einer Gruppe in bezug auf die Beleuchtungszyklen (20, 30, 40) der Lichtquellen (9) einer anderen Gruppe zeitlich versetzt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Beleuchtungszyklus (20, 30, 40, 50) einer jeden Lichtquelle (9) und der Umwandlungszyklus (23, 33, 43, 53) dieselbe Periode haben.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem: – die Lichtquellen (9) gemäß ihres Abstands von einer privilegierten Beleuchtungszone (X, Y, W) in die genannten Gruppen unterteilt sind; – die Beleuchtungsphase (21, 31, 41, 51) der Lichtquelle (9) einer Gruppe von Lichtquellen (9) einen zeitlichen Überlapp mit der Erfassungsphase (25, 35, 45, 55) des Sensors (5) hat, wobei dieser Überlapp desto länger ist, je größer der Abstand der Quelle (9) von solch einer Gruppe von der privilegierten Beleuchtungszone (X, Y, W) ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Umwandlungszyklus (23, 33) eine Erfassungsphase (25, 35) und eine Nicht-Erfassungsphase (24, 34) umfaßt, wobei im Umwandlungszyklus (23, 33) die Erfassungsphase (25, 35) und die Nicht-Erfassungsphase (24, 34) durch einen Verschluß (8, 8') reguliert werden, welcher, wenn er aktiviert ist, die Nicht-Erfassungsphase (24, 34) festlegt und, wenn er nicht aktiviert ist, die Erfassungsphase (25, 35) festlegt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Umwandlungszyklus (43, 53) eine Erfassungsphase (45, 55) und eine Nicht-Erfassungsphase (44, 54) umfaßt, wobei der Sensor (5) gemäß einer Abfolge von Abtastvorgängen, die dieselbe Dauer haben, arbeitet, wobei diese Abtastvorgänge alternierend angewendet und nicht angewendet werden, so daß die angewendeten Abtastvorgänge die Erfassungsphasen (45, 55) festlegen, während die nicht angewandten Abtastvorgänge die Nicht-Erfassungsphasen (44, 54) festlegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Gruppen, in welche die Lichtquellen (9) unterteilt sind, zwei Gruppen sind.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Beleuchtungsphase (21) der Lichtquellen (9) einer Gruppe zeitlich der Nicht-Beleuchtungsphase (22) der Lichtquellen (9) der anderen Gruppe entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, bei dem der zeitliche Versatz zwischen den Beleuchtungszyklen (20, 30, 40, 50) variabel ist.