DE69124996T2

DE69124996T2 - Strichcodeleser mit grosser tiefenschärfe

Info

Publication number: DE69124996T2
Application number: DE69124996T
Authority: DE
Inventors: Robert Hibbard
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: WO1992012499A1; DE69124996D1; EP0516837B1; EP0516837A1; JPH05505269A; US5198648A

Description

Die Erfindung betrifft Strichcodescanner und insbesondere Strichcodescanner mit großer Tiefenschärfe.
Strichcodescanner, die Laser verwenden, haben wegen der starken parallelen Ausrichtung des Lasers relativ große Tiefenschärfen. Da der die Information tragende Abtaststrahl hierbei gut definiert ist, können diese Strichcodescanner statt eines Sensor-Arrays ein einzelnes Sensorelement verwenden.
Eines der Probleme bei Strichcodescannern, die Laser verwenden, sind ihre relativ hohen Kosten aufgrund der erforderlichen Laserdiode. Ein weniger kostspieliger Ansatz der Strichcodeabtastung sieht die Verwendung einer linearen Anordnung lichtempfindlicher Elemente vor, wie z.B. eine Anordnung von CCD- Elementen. Diese Strichcodescanner vermeiden die Verwendung eines Lasers, aber derartige Scanner hatten bislang sehr geringe Tiefenschärfen, wobei der maximale Bereich typischerweise zwischen etwa 2,54 cm und 3,81 cm (ein bis eineinhalb Zoll) lag.
Es gibt Bedarf an einem relativ kostengünstigen Strichcodescanner, der dennoch eine große Tiefenschärfe bereitstellt.
Diese und weitere Anforderungen erfüllt die Erfindung durch die Bereitstellung eines Strichcodescanners mit einer Linse, einem Reflektor, einem Sensor und einer Detektoreinheit. Die Linse ist so angeordnet, das ein Bild eines entlang eines Bildwegs abzutastenden Strichcodes fokussiert wird. Der Reflektor verläuft schräg zum Bildweg, so dass er die Bilder unter einem Winkel zum Bildweg reflektiert. Der Reflektor hat eine Reflexionsfläche, die so ausgebildet ist, dass sie eine Vielzahl reflektierter Bilder des abgetasteten Strichcodes erzeugt, wobei eines der reflektierten Bilder fokussiert und die restlichen reflektierten Bilder defokussiert sind. Der Sensor ist im Bildweg angeordnet, und er erzeugt gleichzeitig zur Abtastung der Vielzahl der reflektierten Bilder ein den abgetasteten Bildern entsprechendes Sensorausgangssignal. Die Detektoreinheit ist mit dem Sensor verbunden, und sie dekodiert das Sensorausgangssignal und erzeugt ein dem abgetasteten Strichcode entsprechendes Strichcode-Ausgangssignal.
Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung weist der Reflektor Facetten für die Wiedergabe der Vielzahl der reflektierten Bilder auf. Da der Reflektor in einem Winkel angeordnet ist, liegen unterschiedliche Bildabstände oder unterschiedliche Objektabstände vor, so dass eine der Reflexionen fokussiert ist, während die restlichen Bilder defokussiert sind. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung überlagert die Vielzahl der Bilder eine einzelne lineare Anordnung, während die Bilder bei anderen Ausführungsformen jeweils getrennt auf einer Vielzahl von linearen Anordnungen erzeugt werden.
Die vorstehend angegebenen Anforderungen werden auch durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung erfüllt, die ein Verfahren zum Scannen eines Strichcodes mit folgenden Schritten bereitstellt: Gleichzeitiges Fokussieren einer Vielzahl von Bildern des Strichcodes auf einen Sensor, wobei die Vielzahl der Bilder ein fokussiertes Bild des Strichcodes und eine Vielzahl defokussierter Bilder enthält; Erzeugen eines Sensorausgangssignals, das der Vielzahl der auf den Sensor fokussierten Bilder entspricht; Ermitteln des fokussierten Bildes aus dem Sensorausgangssignal; und Dekodieren des fokussierten Bildes.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten Strichcodescanners, der einen Reflektor mit Facetten enthält;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung hergestellten Strichcodescanners, der einen Reflektor mit Facetten enthält;
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hergestellten Strichcodescanners, der einen gekrümmten Reflektor enthält.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß konstruierte Ausführungsform eines Scanners 10 dargestellt, der Strichcodes mit verbesserter Tiefenschärfe abtasten kann. Der erfindungsgemäße Scanner 10 vermeidet die Verwendung einer Laserquelle mit starker Kollimation und mit den diesbezüglichen hohen Kosten, ohne aber die Tiefenschärfe aufzugeben, die bei der Verwendung eines Lasers normalerweise vorliegt.
Der Scanner 10 kann Informationen von einem Strichcode 12, der innerhalb eines relativen tiefen Feldes angeordnet ist, genau erfassen. Das Bild des Strichcodes 12 wird durch eine Linse 14 auf einen Reflektor 16 mit mehreren Facetten fokussiert. Der Sensor 18 kann beispielsweise ein CCD-Sensor sein, und er kann entweder als einzelne lineare Anordnung oder als Vielzahl linearer Anordnungen ausgebildet sein, die eine zweidimensionale Anordnung bilden. (Man beachte, dass die Ebene des Sensors senkrecht zum in Fig. 1 dargestellten Papier verläuft, so dass der Sensor 18 in Fig. 1 zur Veranschaulichung als eine Vielzahl von linearen Anordnungen dargestellt ist.) Der Ausgang des Sensors 18 ist mit einer konventionellen Detektoreinheit 22 verbunden, die den Strichcode 12 aus den Ausgabesignalen des Sensors 18 dekodiert.
Der Reflektor 16 hat eine Vielzahl von Facetten 20a - 20f. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Reflektor 16 bezüglich einer Achse (bzw. Sichtlinie) A in einem schrägen Winkel angeordnet. Somit ist jede der Facetten 20a-20f hinsichtlich jeder der anderen Facetten 20a-20f des Reflektors 16 in einem unterschiedlichen horizontalen Abstand von der Linse 14 angeordnet. Beispielsweise ist die Facette 20a in der horizontalen Richtung gemessen näher an der Linse 14 als die Facette 20f.
Die Winkelstellung des Reflektors 16, wobei die Facetten 20a - 20f unterschiedliche horizontale Abstände von der Linse 14 haben, ergibt eine Änderung der Bildabstände (d.h. des Abstands, den ein Bild von der Linse 14 zum Sensor zurücklegt). Diese Änderung der Bildabstände entspricht unterschiedlichen Objektabständen und richtet sich nach der folgenden Gleichung: o = i*f/(i-f), mit (f) als Brennweite der Linse, (o) als Objektabstand und (i) als Bildabstand. Das Vergrößerungsverhältnis (m) ist durch die Gleichung m = i/o gegeben.
Jede der Reflexionen von den einzelnen Facetten 20a-20f wird auf dem Sensor 18 überlagert, so dass auf der bzw. den Anordnungen des Sensors 18 mehrere sich jeweils überlagernde Bilder des Strichcodes 12 vorliegen. Eines der Bilder des Strichcodes 12 ist korrekt fokussiert, während die restlichen gleichzeitig auftreffenden Bilder, die sich jeweils überlagern, defokussiert sind. Dementsprechend enthält das Ausgangssignal des Sensors 18 ein Signal, das dem fokussierten Bild entspricht, sowie Rauschen, das den defokussierten Bildern entspricht. Der Sensor 18 kann eine einzelne lineare Anordnung sein, wenn die defokussierten Bilder so stark defokussiert sind, dass das fokussierte Bild aus den überlagerten fokussierten und defokussierten Signalen genau bestimmt werden kann. Das heißt, dass der Kontrast bei fokussierten Bildern wesentlich höher ist als bei defokussierten Bildern. Falls die Geometrie der Optik so beschaffen ist, dass der Kontrast bei den fokussierten Bildern nicht viel höher ist als bei den defokussierten Bildern, umfasst der Sensor 18 mehrere lineare Anordnungen, wobei die Bilder getrennt und jeweils auf unterschiedliche lineare Anordnungen fokussiert werden, so dass sich die Bilder nicht überlagern.
Aus dem gestörten Sensorausgangssignal kann die Detektoreinheit 22 das Signal bestimmen, das dem fokussierten Bild entspricht, und somit wird der Strichcode 12 eingelesen. Die Programmierung der Detektoreinheit 22 zur Filterung der Rauschsignale bezüglich des relevanten Signals kann von Fachleuten auf diesem Gebiet leicht ausgeführt werden.
Die in Fig. 1 wiedergegebene Ausführungsform der Erfindung stellt einen Scanner bereit, der eine hohe Tiefenschärfe hat, indem unter Verwendung einer einfachen und relativ kostengünstigen Anordnung unterschiedliche Bildabstände erzeugt werden. Diese Ausführungsform ist mechanisch ideal, da die Änderungen der Tiefe der Facetten 20a - 20f gering sind.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die einen Reflektor mit mehreren Facetten verwendet, ist in Fig. 2 dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente verweisen. Die in Fig. 2 wiedergegebene Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch die Anordnung der Linse 14. Anstelle der Anordnung im Bildweg zwischen dem Strichcode 12 und dem Reflektor 16 ist die Linse 14 hier im Bildweg zwischen dem Reflektor 16 und dem Sensor 18 angeordnet.
Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform sind keine unterschiedlichen Bildabstände vorgesehen. Bei der in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsform sind stattdessen die Objektabstände zu unterschiedlichen Tiefenbereichen veränderlich, während die Bildabstände (zwischen der Linse 14 und dem Sensor 18) konstant bleiben. Wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden Bilder von den unterschiedlichen Tiefenbereichen, die von unterschiedlichen Facetten 20a - 20f reflektiert werden, auf dem Sensor 18 überlagert, und die Detektoreinheit 22 bestimmt den Strichcode 12, indem das durch die Überlagerung der defokussierten Bereiche erzeugte Rauschen herausgefiltert wird.
Einer der Vorteile dieser Ausführungsform besteht darin, dass bei fokussierten Bildern eine konstante Vergrößerung vorliegt, da der Objektabstand für jeden Tiefenbereich und der Bildabstand konstant sind, so dass das Vergrößerungsverhältnis m (i/o) konstant ist. Dies steht im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, bei der die Vergrößerung nicht konstant ist, da die Bildabstände veränderlich sind, obwohl die Objektabstände konstant sind. Die in Fig. 2 wiedergegebene Ausführungsform ist allerdings in mechanischer Hinsicht nicht ideal, da sie relativ große Änderungen in der Tiefe der Facetten 20a - 20f des Reflektors 16 erfordert.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, die der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform ähnlich ist, wobei aber der Reflektor 16 mit mehreren Facetten durch einen gekrümmten Reflektor 17 ersetzt ist. Der Reflektor 17 hat eine Oberfläche 19, die so gekrümmt ist, dass dadurch die Funktion der Facetten des Reflektors 16 aus der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform bereitgestellt wird. Unter anderen Gesichtspunkten entspricht die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann auch der in Fig. 2 dargestellte Reflektor 16 mit mehreren Facetten durch den in Fig. 3 wiedergegebenen gekrümmten Reflektor 17 ersetzt werden.
Obwohl die Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt wurde, erfolgt dies selbstverständlich zum Zweck der Veranschaulichung und als Beispiel, und es soll nicht als Einschränkung gelten. Der Rahmen der Erfindung soll nur durch den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche eingeschränkt sein.

Claims

1.Strichcodescanner mit folgenden Komponenten:

- einer Linse (14), die ein Bild eines entlang eines Bildwegs abzutastenden Strichcodes (12) fokussiert;

- einem im Bildweg angeordneten Reflektor (16, 17), der schräg zum Bildweg verläuft und die Bilder unter einem Winkel zum Bildweg reflektiert, wobei der Reflektor eine Reflexionsfläche (19, 20) aufweist, die so ausgebildet ist, daß sie eine Vielzahl reflektierter Bilder des abgetasteten Strichcodes (12) erzeugt, und wobei eines der reflektierten Bilder fokussiert und die restlichen Bilder defokussiert sind;

- einer einzigen, im Bildweg angeordneten linearen Sensoranordnung (18), auf die die Bilder reflektiert werden und die gleichzeitig die Vielzahl der refklektierten Bilder abtastet und ein den abgetasteten Bildern entsprechendes Sensorausgangssignal erzeugt; und

- einer mit dem Sensor (18) verbundenen Detektoreinheit (22), die das Sensorausgangssignal dekodiert und ein dem abgetasteten Strichcode (12) entsprechendes Strichcode-Ausgangssignal erzeugt.

2. Strichcodescanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (20) so ausgebildet ist, daß sie eine Vielzahl von Facetten (20a - 20f) aufweist.

3. Strichcodescanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (14) im Bildweg zwischen dem abzutastenden Strichcode (12) und dem Reflektor (16,17) angeordnet ist.

4. Strichcodescanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (14) im Bildweg zwischen dem Refklektor (16) und dem Sensor (18) angeordnet ist.

5. Strichcodescanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzige, lineare Sensoranordnung (18) ein CCD Sensor ist.

6. Strichcodescanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinheit (22) Mittel aufweist, die das fokussierte Bild aus den im Sensorausgangssignal enthaltenen defokussierten Bildern herausfiltern und das Strichcode-Ausgangssignal vom fokussierten Bild erzeugt.

7. Strichcodescanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (19) gleichmäßig gekrümmt ist und das fokussierte Bild sowie die defokussierten Bilder auf den Sensor (18) reflektiert.

8. Strichcodescanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsfläche (19) so ausgebildet ist, daß sie das fokussierte Bild sowie die defokussierten Bilder einander überlagert auf den Sensor (18) reflektiert.

9. Verfahren zum Scannen eines Strichcodes (12) mit folgenden Schritten:

- Gleichzeitiges Fokussieren einer Vielzahl von Bildern des Strichcodes (12) auf eine einzige, lineare Sensoranodnung (18), wobei die Vielzahl der Bilder ein fokussiertes Bild des Strichcodes und eine Vielzahl defokussierter Bilder enthält;

- Erzeugen eines Sensorausgangssignals, das der Vielzahl der auf den Sensor (18) fokussierten Bilder entspricht;

- Ermitteln des fokussierten Bildes aus dem Sensorausgangssignal;

- Dekodieren des fokussierten Bildes, um die Information zu erhalten.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des gleichzeitigen Fokussierens folgenden Schritt umfaßt:

- Gleichzeitiges Reflektieren einzelner Bilder des Strichcodes (12) von einem Reflektor (16, 17) auf den Sensor (18).

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (16) ein mit Facetten (20a - 20f) versehener Reflektor ist und der Schritt des gleichzeitigen Reflektierens folgenden Schritt einschließt:

- Reflektieren einer Vielzahl von Bildern von einem einzigen Bild mittels des mit Facetten (20a - 20f) versehenen Reflektors.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bilder vom Reflektor (16) überlagert werden und der Sensor (18) die überlagerten Bilder empfängt.