DE68920099T2

DE68920099T2 - Optisches System für einen Strichkodeabtaster mit grosser Tiefenschärfe.

Info

Publication number: DE68920099T2
Application number: DE68920099T
Authority: DE
Inventors: Brian J Bayley; Michael J Brosnan; Neil Hochgraf
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 1988-09-21
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: EP0360581B1; US4978860A; EP0360581A2; KR900005334A; JPH02115991A; EP0360581A3; CA1326295C; DE68920099D1; ES2065389T3

Description

Das optische System eines Strichcode-Scanners umfaßt eine Vorrichtung zum Beleuchten der Strichcodemarkierung und eine Vorrichtung zum Erfassen des von der Strichcodemarkierung reflektierten Lichts. Um einen Strichcode zu lesen, richtet der Bediener den Scanner in einer Entfernung von der Markierung, die innerhalb des Arbeitsbereichs des Scanners liegt, auf die Strichcodemarkierung. Bei den meisten optischen Systemen wird der Arbeitsbereich, über den der Scanner arbeitet, durch die Aperturen der Linsen und die Breiten der Striche in dem Strichcode, der gelesen werden soll, bestimmt. Das Verhalten wird ferner durch Befestigungstoleranzen der Linsen und die Effekte von Abbildungsfehlern in den Linsen begrenzt.
Ein Scannertyp verwendet ein optisches System, das eine Abbildung der Strichcodemarkierung auf dem Detektor erzeugt, welcher ein elektrisches Signal erzeugt, das dein Dunkel-/- Hell-Muster der Striche und Freiräume in dem Strichcode entspricht. Dieser Typ eines optischen Systems wird als "Detektor-aufgelöst" bezeichnet. Der Betrieb dieses Scannertyps ist durch die Fähigkeit seines Detektors begrenzt, die optische Abbildung des Strichcodes in ein elektronisches Signal aufzulösen.
Der Detektor kann ein Einelement-Fotodetektor oder ein Mehrelement-Fotodetektorarray, das die Abbildung des Strichcodes überspannt, sein. Bei einem Einelement-Systein wobbelt ein optischer Abtastmechanismus, wie z.B. ein rotierender Spiegel, die Abbildung des Strichcodes über das Detektorelement, um dort Signal zu erzeugen. Dieses Wobbeln erzeugt eine serielle Abbildung einer "Abtastlinie", einer Linie durch den Strichcode, die näherungsweise senkrecht zu den Strichen und Freiräumen ist. Bei einem Mehreleinent-Systein wird das Detektorarray elektronisch abgetastet.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm einer herkömmlichen optischen Anordnung für einen Strichcodescanner mit einem Mehrelement- Detektor. Die Linse 11 erzeugt eine Abbildung der Strichcodemarkierung 13, um auf einem Array von Fotodetektoren 15 gelesen zu werden. Normalerweise sind die Objektfläche 14 (die Fläche der Markierung), die Fläche der Linsen 12 und die Abbildungsfläche 16 (die Fläche des Detektorarrays) zueinander parallel und senkrecht zur optischen Achse 18 der Linse.
Der Arbeitsbereich dieses optischen Systems ist der Entfernungsbereich von der Linse 11, über den die Abbildung der Strichcodemarkierung 13 ausreichend fokussiert bleibt, damit das Detektorarray 15 Striche von Freiräumen unterscheidet und die Breiten der Striche und Freiräume genau mißt. Der Arbeitsbereich ist eine Funktion der Apertur des Linsensystems (der f/#), der Linsenabbildungsfehler und der Auflösung des Strichcodes, der gelesen werden soll.
Ein alternativer Typ eines optischen Systems für Strichcodescanner verwendet einen Laser als seine Beleuchtungsquelle. Es sei z.B. IBM Technical Disclosure Bulletin, Ausgabe 31, Nr. 2, Juli 1988, Seiten 55/56, betrachtet, der ein optisches System offenbart, das dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht. Der Laser erzeugt einen Lichtpunkt, der eine Abtastung quer zum Strichcode vornimmt, während ein Detektor das reflektierte Licht von einem Feld, das die Strichcodefläche überdeckt, oder von einem Feld, das dem abtastenden Lichtpunkt folgt, sammelt. Dieser Typ eines optischen Systems wird als "Strahler-aufgelöst" bezeichnet. Die wesentliche Begrenzung dieses Systemtyps ist der Kompromiß zwischen der "Taille" des beleuchtenden Laserstrahls und der Entfernung, über die der Laser in einem erforderlichen Durchmesser gehalten werden kann. Beugungseffekte aufgrund der Apertur für den Laserstrahl begrenzen diese Entfernung. Für die Äbtastung von Strichcodes hoher Auflösung mit Elementbreiten von etwa 0,0075 Inch (0,19 mm) wird gewöhnlich ein Strahl mit etwa 0,010 - 0,015 Inch (0,25 - 0,38 mm) Durchmesser verwendet. Bei diesem Strahldurchmesser begrenzt die Beugung den Arbeitsbereich auf etwa 7 Inch (18 cm).
Weitere optische Systeme für Strichcodescanner verwenden Licht-emittierende Dioden (LEDs) zum Beleuchten. Diese Systeme haben jedoch typischerweise noch begrenztere Arbeitsbereiche. Bei einer Detektor-aufgelösten Anordnung erhöht der Pegel der verfügbaren Beleuchtung die gegensätzlichen Beschränkungen der Aperturgröße, die oben erörtert sind. Bei einer Strahler-aufgelösten Anordnung ist die praktische Grenze des Arbeitsbereichs wegen der begrenzten Größe der LED-Quelle etwa halb so groß wie die des Lasersystems. Typische LED-Strichcodescanner haben einen Arbeitsbereich von etwa 5,08 cm (2 Inch).
Ein idealer Strichcodescanner hätte einen großen Arbeitsbereich, während er in der Lage wäre, Strichcodes mit sehr schmalen Strichen und Freiräumen zu lesen, wobei ein minimaler Betrag an Beleuchtungsleistung verwendet wird. Die optischen Anforderungen für diese Ziele widersprechen sich jedoch. Eine Maximierung des Arbeitsbereichs erfordert eine kleine Linsenapertur (ein großes f/#), während eine Maximierung der Auflösung wegen der Beugungsef fekte eine große Linsenapertur erfordert. Eine Linse mit einem hohen f/# im Sammelpfad begrenzt ferner das verfügbare Signal, wobei dies im Widerspruch zu dem Ziel des Minimierens der Beleuchtungsleistung steht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches System für einen Strichcodescanner zu schaffen, der einen großen Arbeitsbereich, eine hohe Auflösung und geringe Beleuchtungsanforderungen ermöglicht.
Die Erfindung, die durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, ist ein optisches System für einen Strichcodescanner, bei dem der Arbeitsbereich nicht durch die Linsenapertur bestimmt ist, sondern primär durch die Abmessung und Ausrichtung der Detektoren. Der gewünschte Arbeitsbereich wird unter Verwendung einer modifizierten Scheimpflug-Anordnung auf ein Detektorarray abgebildet. Das Detektorarray in der ersten Scheimpflug-Ebene bezüglich der Linsen definiert eine zweite Scheimpflug-Ebene, die die Strichcodemarkierung, die gelesen werden soll, schneidet.
Solange die Strichcodemarkierung die Abbildung des Detektorarrays in der zweiten Scheimpflug-Ebene schneidet, wird ein Teil der Abbildung der Strichcodemarkierung auf zumindest eines der Elemente des Detektorarrays scharf eingestellt sein. Die Linsenapertur kann eine gewünschte Größe haben, um die Auflösung zu maximieren und Beleuchtungsanforderungen zu minimieren, und somit den Leistungsverbrauch, ohne den Arbeitsbereich entgegengesetzt zu beeinflussen.
Das optische System der Erfindung ermöglicht es ferner, die Strichcodebeleuchtung des Scanners entlang der zweiten Scheimpflug-Ebene auszurichten, die außerhalb der optischen Achse der Linse liegt. Dies eliminiert ein elementares Beleuchtungsproblem der herkömmlichen optischen Anordnung, bei der die Beleuchtungs- und Erfassungs-Pfade durch die optischen Elemente für eine gute Tiefenschärfe zusammenfallen müssen. Mit getrennten Beleuchtungs- und Erfassungs-Pfaden erfordert das optische System der Erfindung keine Strahlteiler oder Spiegel-Apertur-Anordnungen, die von herkömmlichen Systemen benötigt werden.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die lange Achse des Detektorarrays senkrecht zu der langen Achse der Abbildung der Strichcodemarkierung positioniert. Ein Abtastmechanismus tastet die Strichcodemarkierung quer zum Detektorarray ab, um eine Abtastlinie zu erzeugen. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ist die lange Achse des Detektorarrays parallel zu der langen Achse der Abbildung der Strichcodemarkierung positioniert. Ein Abtastmechanismus tastet das Detektorarray quer zur Abbildung des Arbeitsbereiches ab, um die Strichcodemarkierung zu lesen. Es ist ferner möglich, das Detektorarray selbst zu bewegen, um die Abbildung des Arbeitsbereiches in jedem dieser Ausführungsbeispiele abzutasten. Eine weitere Alternative besteht darin, den Abtastmechanismus wegzulassen, und vom Bediener zu fordern, manuell quer zur Strichcodemarkierung abzutasten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optisches System für einen Strichcodescanner, der keine beweglichen Teile und einen geringen Leistungsverbrauch aufweist zu schaffen, wobei die Beleuchtungsquelle nicht in der gleichen optischen Linie liegt wie der Detektor.
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel wird ein zweidimensionales Detektorarray verwendet, wobei der Bedarf nach dem Abtastmechanismus eliminiert wird. Das zweidimensionale Array wird in einer Dimension über den Arbeitsbereich und in der anderen Dimension quer zu der Breite der Strichcodemarkierung abgebildet. Dieses System, das keine beweglichen Teile aufweist, schafft einen sehr robusten Strichcodescanner.
Fig. 1 zeigt ein Diagramin der herkömmlichen optischen Anordnung für einen Strichcodescanner mit einem Mehrelement- Detektor.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das den Grundsatz des optischen Systems der Erfindung darstellt.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die optischen Eigenschaften eines optischen Systems, das unter der Scheimpflug-Bedingung arbeitet, darstellt.
Figuren 4A und 4B zeigen ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines optischen Systems mit einem linearen Detektorarray und einem Abtastmechanismus, das gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 5 zeigt ein schematisches Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines optischen Systems mit einem abtastenden linearen Detektorarray, das gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Diagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines optischen Systems mit einem zweidimensionalen Detektorarray und ohne Abtastmechanismus, das gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist.
In Fig. 2 ist ein vereinfachtes Diagramm, das den optischen Grundsatz des optischen Systems der Erfindung darstellt, gezeigt. Die Linse 21 erzeugt eine Abbildung 25a eines Photodetektorarrays 25, die den Arbeitsbereich des Strichcodelesers in einer Fläche bestimmt, die die Strichcodemarkierung 23, die gelesen werden soll, schneidet. Die Hauptf läche der Linse A, die Fläche des Detektorarrays B und die Arbeitsbereichfläche C besitzen eine gemeinsame Schnittlinie x und sind folglich unter einer Bedingung angeordnet, die als Scheimpflug-Bedingung bekannt ist.
Bei dieser Anordnung erzeugt die Linse 21 eine Abbildung 23a der Strichcodemarkierung 23 auf dem Detektorarray 25, so daß ein horizontaler Schnitt der Abbildung 23a des Strichcodes im wesentlichen auf mindestens ein Element bes Detektorarrays scharf eingestellt ist, wenn sich die Strichcodemarkierung 23 innerhalb des Arbeitsbereichs 27 befindet. Im Gegensatz zu der herkömmlichen optischen Anordnung, die in Fig. 1 dargestellt ist, fällt die Ebene der Abbildung 23a der Strichcodemarkierung nicht mit der Ebene des Detektors 25 zusammen.
Die optischen Eigenschaften eines optischen Systems, das unter der Scheimpflug-Bedingung arbeitet, sind in Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist das Objekt O bezüglich der optischen Achse der Linse L gekippt. Die Linse L erzeugt eine Abbildung I des Objekts, jedoch ist diese Abbildung nur auf einer Abbildungsebene, die bezüglich der optischen Achse der Linse ebenfalls gekippt ist, scharf eingestellt. Die Geometrie der Scheimpflug-Bedingung ist eine solche, daß sich die Objektfläche, die Linsenfläche und die Abbildungsfläche in einer gemeinsamen Linie X schneiden.
Typischerweise wird eine Scheimpflug-Anordnung in einer Kamera verwendet, um ein Bild, das sich in einer großen, gekippten Objektebene (die Fassade eines hohen Gebäudes aus der Nähe seiner Grundfläche) befindet, auf eine Abbildungsebene scharf einzustellen. Die Objektebene und die Abbildungsebene müssen bezüglich der Linsenebene sorgfältig ausgerichtet werden, um die gesamte Abbildung ordnungsgemäß auf die Abbildungsebene scharf einzustellen.
Wiederum bezugnehmend auf Fig. 2 kann gesehen werden, daß sich das optische System der Erfindung wesentlich von der klassischen Scheimpflug-Anordnung unterscheidet. Ein wichtiger Unterschied besteht darin, daß die Abbildung 23a der Strichcodemarkierung auf der Ebene des Detektors 25 größtenteils unscharf ist. Die Ausrichtung der Ebene der Strichcodemarkierung auf die Scheimpflug-Ebene C ist kein erforderliches Merkmal, und der Detektor kann den Strichcode in einem weiten Winkelbereich lesen, solange die Strichcodemarkierung 23 die Scheimpflug-Ebene c innerhalb des Arbeitsbereichs 27 schneidet. Dieser Faktor und der große Arbeitsbereich machen es leicht, den Scanner bezüglich einer Strichcodemarkierung zu positionieren.
Tatsächlich erstreckt sich die projizierte Abbildung des Arrays 25a bis ins Unendliche, wenn sich das Detektorarray 25 über den Brennpunkt der Linse 21 hinaus erstreckt, und der Scanner ist in der Lage, Strichcodemarkierungen in großen Entfernungen zu lesen, solange sie eine ausreichende Größe haben.
Der Winkel 24 zwischen der Detektorarray-Ebene B und der Linsenhauptfläche A beeinflußt die Länge des Bildes 25a und folglich den Arbeitsbereich. Die Erfinder haben herausgefunden, daß ein Winkel im Bereich von 45º bis 60º einen guten Betrieb liefert, wobei ein Winkel von 50º bis 55º bevorzugt ist.
Aufgrund der Natur des Strichcodemusters ist es nicht notwendig, daß die gesamte vertikale Abbildung des Strichcodes scharf eingestellt ist, um den Strichcode zu lesen. Stattdessen ist es nur notwendig, ein horizontales Segment quer zu den Strichen und Freiräumen scharf einzustellen, um den Code zu lesen. Das optische System der Erfindung nutzt dies, kombiniert mit den optischen Eigenschaften der Scheimpflug-Anordnung, aus. Allgemein ist der größte Teil der Abbildung 23a des Strichcodes auf dem Detektorarray 25 unscharf. Über den Arbeitsbereich 27 des Scanners ist die Abbildung 23a jedoch auf zumindest ein Element des Arrays 25 scharf eingestellt, so daß ein Schnitt quer zu dem Strichcode gelesen werden kann.
Das optische System der Erfindung liefert mehrere Vorteile, die es ermöglichen, viele Probleme herkömmlicher Systeme zu lösen. Der Arbeitsbereich wird hauptsächlich durch die Abmessung des Detektorarrays 25 und die Größe des Systems bestimmt, nicht durch f/# der Linse 21. Die Apertur der Linse 21 kann groß sein, wodurch Beleuchtungs- und Auflösungs-Probleme reduziert werden. Indem diese zwei Merkmale kombiniert werden, liefert das optische System der Erfindung dem Strichcodescanner einen sehr großen Arbeitsbereich für Strichcodes, während er mit ausreichend großen Aperturen (kleines f/#) betrieben wird, um ausreichend Licht auf das Detektorarray 25 abzubilden, um eine gute Auflösung und ein gutes elektrisches Signal-/Geräusch-Verhältnis zu liefern. Bei einer Detektorarraylänge von 10 mm, einer Elementbreite von 10 um, einer Linsenbrennweite von 25 mm und einer Vergrößerung von 10 liegt der Arbeitsbereich z.B. von etwa 12,5 cm bis unendlich. Für eine Strichcodemarkierung hoher Auflösung befindet sich der tatsächliche Arbeitsbereich etwa zwischen 12,5 cm und 50 cm. Dies ist etwa die doppelte Größe des Arbeitsbereichs des besten Scanners mit herkömmlichen optischen Systemen.
Wegen der reduzierten Beleuchtungsanforderungen wird in einigen Betriebsumgebungen die Verwendung von Raumhelligkeit zu einer Option. Wo dies möglich ist, senkt die Eliminierung der Lichtquelle in dem Scanner den Leistungsverbrauch des Scanners.
Schließlich können sehr kleine Markierungen hoher Auflösung in einem kurzen Bereich gelesen werden, und große Markierungen geringer Auflösung können in einem weiten Bereich gelesen werden, da sich die Verstärkung über den Arbeitsbereich des Systems ändert, wobei nähere Objekte stärker verstärkt werden. Dies erhöht die Vielseitigkeit des Scanners stark. Z.B. kann ein Scanner verwendet werden, um sowohl die kleinen Markierungen auf gedruckten Schaltungsplatinen zu lesen als auch große Markierungen auf vorbeifahrenden Eisenbahnwagen oder Kisten auf einem Förderband zu lesen.
Bei dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, ist das Detektorarray 45 ein lineares Array. Ein Detektorarray mit 128 Elementen, wie z.B. das Array-Modell TC 102 CCD von Texas Instrument, ist geeignet. Um die Strichcodemarkierung zu lesen, bewegt ein Abtastmechanismus die Abbildung des Detektorarrays quer zum Strichcode, wobei die Abbildung des Strichcodes quer zum scharf eingestellten Detektorelement effektiv abgetastet wird.
Bei dieser Anordnung, wie bei der Anordnung, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Array 45 in einem Winkel zur optischen Achse der Linse 41 in einer ersten Scheimpflug-Ebene befestigt. Die optische Achse ist durch den Abtastmechanismus gefaltet, sowie die Position der Scheimpflug-Ebene verschoben ist. Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 4 ist das Array entlang einer Linie, die senkrecht zu der Schnittlinie der ersten Scheimpflug-Ebene mit der Linsenebene ist, positioniert, d.h., so daß die lange Achse des Detektorarrays 45 senkrecht zu der langen Achse der Abbildung der Strichcodemarkierung 43 abgebildet wird. Folglich wird bei diesem Ausführungsbeispiel die lange Achse des Detektorarrays auf die zweite Scheimpflug-Ebene abgebildet und bestimmt den Arbeitsbereich des Strichcodelasers.
Die Figuren 4A und 4B zeigen einen Abtastmechanismus mit einem rotierenden Spiegel, wobei ein rotierender Mehrfacetten-Spiegel 42 im optischen Pfad zwischen der Linse 41 und dem Detektorarray 45 plaziert ist. Wenn der Spiegel 42 rotiert, überstreicht er wiederholt die Abbildung der Strichcodemarkierung quer zum Detektorarray 45. Die Abtastfunktion könnte durch eine Vielzahl von anderen Vorrichtungstypen durchgeführt werden, z.B. ein System mit einem sich hin und her bewegenden Spiegel, wie z.B. einen Galvanometerscanner.
Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines linearen Detektors. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Detektorarray 55 wieder in einer ersten Scheimpflug-Ebene von Linsen 51 befestigt, wobei es jedoch entlang einer Linie, die parallel zu der Schnittlinie der ersten Scheimpflug-Ebene mit der Linsenebene ist, positioniert ist, d.h. wobei seine lange Achse parallel zu der langen Achse der Abbildung der Strichcodemarkierung 53 ist. Ein Abtastmechanismus (nicht gezeigt) bewegt das Detektorarray 55 entlang der ersten Scheimpflug-Ebene, um eine Abbildung des Detektorarrays über den Tiefenschärfebereich 57 in der zweiten Scheimpflug-Ebene zu liefern. Befindet sich eine Strichcodemarkierung innerhalb des Arbeitsbereichs 57, liefert diese Anordnung eine Abbildung des Schnitts 59, dort wo die Strichcodemarkierung 53 die zweite Scheimpflug-Ebene schneidet, die auf die Elemente des Detektorarrays 55 scharf eingestellt ist, während der Detektor während der Tiefenschärfeabtastung über den Standort der Abbildung der Strichcodemarkierung hinaus eine Abtastung durchführt. Ein lineares Detektorarray mit etwa 1728 Elementen, wie z.B. das Array-Modell TC101 CCD von Texas Instruments, liefert eine ausreichende Auflösung.
Bei einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 6 gezeigt ist, eliminiert die Verwendung eines zweidimensionalen Detektorarrays 65, der elektronisch abgetastet werden kann, den Bedarf nach einem Abtastmechanismus. Das Array 65 besitzt Spalten von Detektorelementen, die entlang einer Linie, die senkrecht zu der Schnittlinie der ersten Scheimpflug-Ebene mit der Hauptebene der Fokussierungseinrichtung ist, positioniert sind, und Zeilen von Detektorelementen, die entlang einer Linie, die parallel zu der Schnittlinie der ersten Scheimpflug-Ebene mit der Hauptebene der Fokussierungseinrichtung ist, positioniert sind. Die optische Anordnung ist nahezu identisch zu der des Systems von Fig. 1, jedoch bildet die Linse 61 das zweidimensionale Array 65, das in der ersten Scheimpflug-Ebene angebracht ist, auf einen zweidimensionalen Raum 65a in der zweiten Scheimpflug-Ebene ab. Wie Fig. 6 zeigt, liefert diese Anordnung eine Abbildung 69a eines Schnitts 69 quer zu der Strichcodemarkierung 63, die auf zumindest eine Linie von Elementen des Detektorarrays 65 scharf eingestellt ist, wenn eine Strichcodemarkierung die zweite Scheimpflug-Ebene innerhalb des Arbeitsbereichs 67 schneidet. Ein Detektorarray mit 768 x 244 Elementen, wie z.B. das Array-Modell TC240 M CCD von Texas Instruments, liefert eine geeignete Auflösung.
Eine Alternative zu einem Array mit Elementen gleichmäßiger Größe ist ein Array mit Elementen unterschiedlicher Größe. Die Verwendung kleinerer zahlreicherer Elemente in dem Gebiet des Detektorarrays, das auf das ferne Ende des Arbeitsbereichs 67 (die Unterseite des Arrays) abgebildet wird, anwachsend zu größeren Elementen in dem Gebiet, das auf das nahere Ende des Arbeitsbereichs 67 (die Oberseite des Arrays) abgebildet wird, erhält eine konstante Auflösung über den Arbeitsbereich. Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Auflösung am nahen Ende des Arbeitsbereichs niedriger ist als die bestmögliche Auflösung. Die Verwendung des zweidimensionalen Arrays ermöglicht den Aufbau eines Strichcodescanners ohne bewegliche Teile, so daß er sehr robust hergestellt werden kann. In vielen Beispielen bildet das optische System der Erfindung den Strichcode auf mehreren Elementen des Detektorarrays in annehmbarer Schärfe ab. Wenn mehrere Abtastsignale verfügbar sind, kann eine elektronische Abbildungsverarbeitung verwendet werden, um die Genauigkeit des Scanners zu verbessern. Dies ergibt eine vergrößerte Chance, den Strichcode selbst unter Randbedingungen beim ersten Versuch genau zu lesen. Dieses Merkmal verbessert ferner die Fähigkeit des Systems, Strichcodes auf gekrümmten Oberflächen oder in einer Ebene, die bezüglich der Mittellinie des Scanners schräg ist, zu lesen.
Es ist offensichtlich, daß eine Vielzahl von optischen Lichtsammelelementen anstelle der einfachen Linse in den beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendet werden könnte. Die Lichtsammelfunktion könnte z.B. durch Linsenarrays, Gradientenindexlinsen, Spiegel, Fresnelzonenplatten, Faser-optische Bündel oder holographische Elemente durchgeführt werden.
Es liegt ebenfalls im Bereich der Erfindung, ein Detektorarray zu verwenden, das aus Detektoren diskreter Komponenten anstelle des Detektorarrays aus integrierten Komponenten besteht. Obwohl es vorteilhaft ist, die Detektoren zur bequemeren Herstellung in einer Ebene zu plazieren, d.h. als eine einzelne integrierte Schaltung, können die Detektoren auch auf nicht ebenen Oberflächen plaziert sein, so daß einzelne Detektoren oder Linien von Arrayelementen in verschiedenen Entfernungen von der Hauptfläche der Linse plaziert sein können.
Es ist ebenfalls offensichtlich, daß das optische System der Erfindung in Lesecodescannern eines Stifttyps anwendbar sind, um die erhältliche Tiefenschärfe zu verbessern oder die Toleranzanforderungen für die Elemente des optischen Systems zu reduzieren.

Claims

1. Ein optisches System für einen Strichcodescanner zum Lesen einer Strichcodemarkierung (23, 43, 53), das folgende Merkmale aufweist:

eine Fokussierungseinrichtung (21, 41, 61) und eine Erfassungseinrichtung (25, 55), die auf einer ersten Oberfläche (B), die bezüglich der Hauptfläche (A) der Fokussierungseinrichtung (21, 41, 61) gekippt ist, positioniert ist, so daß eine Abbildung (25a) der Erfassungseinrichtung auf einer zweiten Oberfläche (C), die die Leseposition der Strichcodemarkierung (23, 43, 53) schneidet, erzeugt wird und eine Abbildung (23a) der Strichcodemarkierung (23, 43, 53) erzeugt wird, die die erste Oberfläche (B) schneidet, wobei ein Teil der Abbildung (23A) der Strichcodemarkierung (23, 43, 53) im wesentlichen auf wenigstens einen Teil der Detektoreinrichtung scharf eingestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptfläche (A), die ersten Oberfläche (B) und die zweite Oberfläche (C) eine gemeinsame Schnittlinie aufweisen, d.h., eine Scheimpflug-Bedingung erfüllen, wobei die Detektoreinrichtung sich in der ersten Scheimpflug-Ebene (B) bezüglich der Linse befindet, und eine zweite Scheimpflug-Ebene (C) definiert, die den Strichcode, der gelesen werden soll, schneidet.

2. Ein optisches System gemäß Anspruch 1, bei dem die Detektoreinrichtung (25, 55) ein Mehrelement-Detektorarray umfaßt.

3. Ein optisches System gemäß einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, das ferner eine Einrichtung zum Beleuchten der Strichcodemarkierung (23, 43, 53) entlang der zweiten Oberfläche (C) aufweist.

4. Ein optisches System gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem die Detektorelemente (25, 55), deren Abbildung sich am nächsten bei der Fokussierungseinrichtung (21, 41, 61) befindet, breiter sind als die Detektore1emente, deren Abbildung weiter von der Fokussierungseinrichtung entfernt ist.

5. Ein optisches System gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Detektorarray (25, 55) sich über den Brennpunkt der Fokussierungseinrichtung (21, 41, 61) hinaus erstreckt, so daß die Abbildung (25a) des Detektorarrays auf der zweiten Oberfläche (C) sich ins Unendliche erstreckt.

6. Ein optisches System gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem das Detektorarray (65) ein zweidimensionales Array ist.

7. Ein optisches System gemäß Anspruch 6, bei dem das Detektorarray (65) Spalten von Detektorelementen, die entlang einer Linie, die senkrecht zu der Schnittlinie der ersten Oberfläche (B) mit der Hauptfläche (A) der Fokussierungseinrichtung (21, 41, 61) ist, positioniert sind, und Reihen von Detektorelementen, die entlang einer Linie, die parallel zu der Schnittlinie der ersten Oberfläche (B) mit der Hauptfläche (A) der Fokussierungseinrichtung (21, 41, 61) ist, positioniert sind, aufweist.

8. Ein optisches System gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem das Detektorarray (45) ein lineares Array ist, das entlang einer Linie, die senkrecht zu der Schnittlinie der ersten Oberfläche (B) mit der Hauptfläche (A) der Fokussierungseinrichtung (21, 41, 61) ist, positioniert ist, und bei dem das optische System ferner eine Einrichtung (42) zum Abtasten der Abbildung (25a) des Detektorarrays (25, 55) quer zu der Strichcodemarkierung (23, 43, 53) umfaßt.

9. Ein optisches System gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem die Detektorelemente, die näher bei dem optischen System abgebildet werden, größere Flächen haben als die Detektorelemente, die weiter entfernt von dem optischen System abgebildet werden.

10. Ein optisches System gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die Abtasteinrichtung (42) die Abbildung (25a) des Detektorarrays (25, 55) abtastet, so daß der Arbeitsbereich (27, 57, 67) sich ins Unendliche erstreckt.

11. Ein optisches System gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem die Abtasteinrichtung das lineare Array (25, 55) physikalisch quer zu der Abbildung des Arbeitsbereichs (27, 57, 67) auf der ersten Oberfläche (B) bewegt.