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Diese
Erfindung betrifft eine tragbare Vorrichtung zum Lesen eines optischen
Codes. Der Begriff "optischer
Code" wird hier
verwendet, um eine Gesamtheit von graphischen Kennzeichnungen (die entweder
auf einem Aufkleber oder direkt auf einen Produkt angebracht sind)
zu bezeichnen, welche verwendet werden, um Informationen in der
Form von aufeinanderfolgend angeordneten schwarzen Bereichen und
weißen
Bereichen oder unterschiedlich gefärbten Bereichen, die entlang
derselben Richtung oder entlang verschiedener Richtungen liegen,
zu codieren. Beispiele solcher Codes sind die Strichcodes, zweidimensionale
Codes, Farbcodes usw.
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Optische
Codes können
unter Verwendung stationärer
oder tragbarer Lesevorrichtungen gelesen werden. Tragbare Lesegeräte weisen
ein äußeres Gehäuse auf,
das mit einem Lesefenster ausgebildet ist, durch welches hindurch
sowohl Mittel zum Beleuchten eines zu lesenden Codes als auch Mittel zum
Lesen eines Lichtbildes des beleuchteten Codes durch Erfassung des
von diesem zurückgestreuten Lichtes
und Umwandlung desselben in elektrische Signale aktiv sind. Die
lichtempfindlichen Elemente, welche die Umwandlung des Lichtsignals
in ein elektrisches Signal bewirken, können von verschiedenen Typen
sein; im allgemeinen wird ein sogenanntes CCD (Charge Coupled Device,
ladungsgekoppeltes Bauteil) verwendet, welches eine Matrix enthält, die aus
einer sehr großen
Anzahl von einzelnen lichtempfindlichen Elementen besteht.
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Ein
vorrangiges Problem, das bei tragbaren Lesegeräten für optische Codes zu lösen ist,
besteht darin zu vermeiden, daß das
von der Beleuchtungseinrichtung ausgehende Licht mit dem Licht vermischt
werden kann, das von dem Code zurückgestreut wird, und somit
das lichtempfindliche Element erreichen kann und es dadurch unmöglich macht, eine
korrekte Ablesung des Codes zu erhalten.
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Das
Dokument US-A-5484994 lehrt, daß das von
der Beleuchtungseinrichtung ausgehende Licht in dunklen Kammern
eingeschlossen werden kann, die zum Lesefenster hin offen sind,
wobei diese dunklen Kammern vollständig von einer anderen dunklen
Kammer isoliert sind, welche den optischen Erfassungspfad umschließt, auf
dem das Lichtbild von dem beleuchteten Code zurückgestrahlt wird.
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Weit
verbreitet sind tragbare Lesegeräte
einer gewinkelten Konstruktion, bei denen das Lichtbild von dem
beleuchteten Code einen gewinkelten Weg zurücklegen muß, bevor es schließlich auf
das lichtempfindliche Element trifft. Diese Ablenkung, bei der es
sich um einen stumpfen Winkel im Bereich von 110° bis 160° handelt, wird durch einen Planspiegel oder
ein anderes geeignetes reflektierendes Element bewirkt.
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In
diesem Falle wird das Problem des Vermeidens, daß das Licht von der Beleuchtungseinrichtung
mit dem Lichtbild von dem Code vermischt werden kann, in Wirklichkeit
zu einem des Verhinderns, daß das
beleuchtende Licht den Spiegel direkt erreicht.
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EP 0610504 und
EP 0627705 offenbaren Informations-Lesegeräte, welche
beide ein Gehäuse mit
einem Lesefenster, eine Lichtquelle in dem Gehäuse, um einen optischen Code
zu beleuchten, der durch das Fenster hindurch gelesen wird, und
einen Bildsensor in dem Gehäuse,
welcher auf Licht anspricht, das von dem beleuchteten optischen
Code durch das Fenster hindurch in das Gehäuse zurückgestreut wird, umfassen.
Es ist ein Spiegel vorgesehen, welcher das gestreute Licht auf seinem
Weg vom Lesefenster zum Bildsensor ablenkt, wodurch ein optischer
Erfassungspfad definiert wird, welcher in zwei Abschnitte aufgeteilt
ist, die einen Winkel miteinander bilden. Bei einer Ausführungsform
von
EP 0610504 , die
in
4 dargestellt ist, ist die Lichtquelle bezüglich des
Abschnittes des optischen Erfassungspfades, der sich in der Nähe des Lesefensters befindet,
auf der entgegengesetzten Seite wie der Bildsensor angeordnet. Bei
einer Ausführungsform von
EP 0627705 , die in
7 dargestellt ist, sind zwei Lichtquellen
vorhanden, von denen eine bezüglich
des Abschnittes des optischen Erfassungspfades, der sich in der
Nähe des
Lesefensters befindet, auf der entgegengesetzten Seite wie der Bildsensor angeordnet
ist.
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Somit
betrifft diese Erfindung eine tragbare Vorrichtung, wie sie durch
die Merkmale von Anspruch 1 definiert ist.
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Indem
das Beleuchtungsmittel, vom ersten Abschnitt des optischen Erfassungspfades
aus gesehen, auf der dem lichtempfindlichen Element gegenüberliegenden
Seite angeordnet wird, d.h. außerhalb des
Ablenkungswinkels des optischen Erfassungspfades, wird die Wahrscheinlichkeit
dafür,
daß ein Teil
des Beleuchtungslichtes das reflektierende Element direkt erreicht
und mit dem Licht vermischt wird, das von dem beleuchteten optischen
Code zurückgestreut wird,
geometrisch reduziert, selbst wenn beide Lichtarten durch dieselbe
Kammer hindurch geleitet werden.
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Vorzugsweise
umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine Anordnung von LEDs, welche
von einer Tragplatte getragen werden, die ihrerseits innerhalb des
Gehäuses
angebracht ist, wobei diese Tragplatte eine gedruckte Stromversorgungs-/Steuerungsschaltung
für die
LEDs trägt.
Diese Konstruktion erleichtert die Herstellung der Vorrichtung insofern,
als sie die Anzahl der elektrischen Verbindungen, die während des
Prozesses des Zusammenbaus der Vorrichtung hergestellt werden müssen, auf
ein Minimum reduziert.
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Vorzugsweise
werden die LEDs auf der Seite der Platte angebracht, die von dem
reflektierenden Element im optischen Erfassungspfad abgewandt ist. Vorzugsweise
ist die Platte lichtundurchlässig,
zum Beispiel weil sie aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt
und mit einem lichtundurchlässigen
Stoff beschichtet ist. Derartige Vorkehrungen bewirken, daß das Risiko,
daß von
den LEDs ausgesendetes Licht das reflektierende Element direkt erreicht,
weiter reduziert wird.
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Vorzugsweise
sind die LEDs von einem Typ mit einem Winkel von 90 Grad und senden
Licht in einer Richtung aus, die im wesentlichen parallel zu der Ebene
ist, welche ihre Tragplatte enthält.
Dieser LED-Typ erleichtert den Zusammenbau und sorgt direkt für das Aussenden
von Licht entlang der gewünschten
Richtung (parallel zur Ebene der Tragplatte), ohne daß spezielle
mechanische Anordnungen benötigt
werden.
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Vorzugsweise
enthält
die Beleuchtungseinrichtung eine Fokussierlinse, die auf derselben
Seite der Tragplatte wie die LEDs angebracht ist, vor den LEDs.
Die Fokussierlinse ist vorzugsweise durch Einschnappen auf der Tragplatte
montiert, wobei die Schnappwirkung durch Arme unterstützt wird,
die mit der Linse aus einem Stück
ausgebildet sind, sowie durch einen Fortsatz, der mit einem entsprechenden Schlitz,
der in der Tragplatte ausgebildet ist, verriegelt wird. Diese Vorkehrungen
tragen zusätzlich
dazu bei, den Herstellungsprozess der Vorrichtung zu rationalisieren
und zu vereinfachen.
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Vorzugsweise
ist die Fokussierlinse in einem Endbereich der Tragplatte, dem Lesefenster
zugewandt montiert und kann von der Tragplatte höchstens mit einem konvexen
Abschnitt der Linse vorstehen. Auf diese Weise ist die Fokussierlinse
durch die Tragplatte selbst voll ständig abgeschirmt, wodurch Streulichtstrahlen
von dem von der Linse ausgesendeten Licht, welche auf das reflektierende
Element fallen könnten,
blockiert werden.
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Vorrichtungen
dieser Art sind oft mit einer LED ausgestattet, die dazu dient,
dem Benutzer anzuzeigen, daß das
Ablesen korrekt durchgeführt
worden ist. In diesem Falle würde
eine LED-Anzeige vorzugsweise auf der Seite der Tragplatte angebracht, die
von dem reflektierenden Element im optischen Erfassungspfad abgewandt
ist, so daß sie
durch das Gehäuse
hindurch auf ein Anzeigefenster gerichtet ist. Auf diese Weise wird
der Konstruktionsvorteil gesichert, daß die LED-Anzeige auf derselben
Tragplatte montiert ist wie die der Beleuchtung dienenden LEDs,
ohne daß irgendein
Risiko verursacht wird, daß unerwünschtes
Licht das reflektierende Element erreicht.
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Weitere
Merkmale und Vorteile einer Vorrichtung gemäß dieser Erfindung werden aus
der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
derselben ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben wird.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Längsschnittsdarstellung
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;
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2 eine
Ansicht der Vorrichtung in 1, wobei
ein Teil des äußeren Gehäuses entfernt
worden ist, in der Richtung des Pfeils II in 1 gesehen;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Tragplatte, die in die Vorrichtung
von 1 eingebaut ist; und
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4 eine
perspektivische Ansicht der Tragplatte von 3, wobei
die Fokussierlinse aus ihrem Sitz herausgezogen dargestellt ist.
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In
den Ansichten der Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein
eine tragbare Vorrichtung zum Lesen optischer Codes, wie etwa von
Strichcodes oder ähnlichem.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ein äußeres Gehäuse 11 mit einer abgewinkelten
Form, das einen Hauptteil 12, welcher auch als ein Handgriff
dient, und einen Vorderteil 13, der sich unter einem Winkel zum
Hauptteil 12 erstreckt, aufweist. Der Hauptteil 12 des
Gehäuses 11 trägt sämtliche
Mittel, die erforderlich sind, um ihn sowohl an die Stromversorgung
als auch an eine Datenverarbeitungseinrichtung anzuschließen; alle
diese Mittel wurden in den Zeichnungen weggelassen, da sie von herkömmlicher
Art sind. Der Vorderteil 13 des Gehäuses 11 ist mit einem
Lesefenster 14 ausgebildet, das sich am Ende des Vorderteils 13 befindet,
wobei dieses Fenster durch eine Platte 15 aus einem durchsichtigen
Material wie etwa eine Glasscheibe geschützt ist.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst außerdem innerhalb des äußeren Gehäuses 11 eine
Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten eines (nicht dargestellten)
optischen Codes, der sich vor dem Lesefenster 14 befindet,
sowie eine Erfassungseinrichtung, die so beschaffen ist, daß sie Licht
erfassen kann, das von dem beleuchteten optischen Code zurückgestreut wird
und durch das Lesefenster 14 hindurch in das Gehäuse 11 eintritt.
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Die
Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Gruppe von LEDs 16,
die auf einer Tragplatte 17 montiert sind, welche eine
gedruckte Stromversorgungs-/Steuerungsschaltung (nicht im Einzelnen
dargestellt) für
die LEDs 16 trägt.
Die Tragplatte 17 ist aus glasfaserverstärktem Kunststoff
hergestellt, der mit einem lichtundurchlässigen Material beschichtet ist,
und sie befindet sich im Vorderteil 13 des Gehäuses 11,
wobei sie in einer Ebene liegt, die so ausgerichtet ist, daß sie das
Lesefenster 14 schneidet. Die Tragplatte 17 ist
vorzugsweise derart angebracht, daß sie sich in engem Kontakt
mit den inneren Seitenwänden
des Gehäuses 11 befindet.
Die abgebildete Vorrichtung 10, welche zum Lesen im wesentlichen
von eindimensionalen Codes des Typs von Strichcodes geeignet ist,
ist mit acht in einer Linie angeordneten LEDs 16 vom sogenannten
90-Grad-Typ ausgestattet; bei solchen LEDs wird das Licht entlang einer
im wesentlichen zur Montagerichtung orthogonalen Richtung ausgesendet,
d.h. in diesem Beispiel in einer im wesentlichen zur Tragplatte 17 parallelen Richtung.
Bei Vorrichtungen, die zum Lesen zweidimensionaler Codes vorgesehen
sind, wo optische Merkmale des Codes gelesen werden müssen, welche über eine
Ebene verteilt sind, können
in mehreren Reihen angeordnete LEDs von Nutzen sein.
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Auf
der Tragplatte 17 ist eine zylindrische Sammellinse 18 montiert,
die allgemein als die Fokussierlinse bezeichnet wird, welche so
beschaffen ist, daß sie
das von den LEDs 16 ausgesendete Licht auf das Lesefenster 14 konzentriert,
derart, daß die optischen
Codes, die sich vor dem Lesefenster 14 befinden, so wirksam
wie möglich
beleuchtet werden. Die Fokussier linse 18 hat die Form eines
Stabes aus einem durchsichtigen Material mit einem geeigneten Brechungsindex,
wie etwa aus Polycarbonat, mit einer ebenen Seite des einfallenden
Lichtes 19 und einer zylindrisch konvexen Seite des ausfallenden Lichtes 20.
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Die
Linse 18 ist an einem Ende der Tragplatte 17,
das dem Lesefenster 14 zugewandt ist, im wesentlichen bündig mit
dem Rand der Tragplatte 17 angebracht; genauer, die Linse 18 steht
nur mit der Konvexität
der Seite 20 bezüglich
der Kontur der Tragplatte 17 vor.
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Die
Linse 18 ist durch Einschnappen an der Tragplatte 17 angebracht,
mit Hilfe von zwei Armen 21, die mit der Linse 18 aus
einem Stück
ausgebildet sind, und eines Fortsatzes 22, der an der Linse
ausgebildet ist und mit einem entsprechenden Schlitz 23, der
in der Tragplatte 17 vorgesehen ist, verriegelt wird. Beim
Zusammenbau wird die Linse 18 auf die Tragplatte 17 geschoben,
wobei sich die Arme 21 und die Linse 18 auf entgegengesetzten
Seiten der Tragplatte 17 befinden; der Verriegelungsfortsatz 22 und
der Schlitz 23 verhindern dann, daß sie sich voneinander lösen.
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Die
Erfassungseinrichtung der Vorrichtung 10 umfasst ein lichtempfindliches
Element, insbesondere ein CCD, das schematisch in 24 dargestellt
ist, welches das gesammelte Licht in elektrische Signale umwandelt.
Das durch das Lesefenster 14 hindurch gesammelte Licht
wird zu dem CCD 24 entlang eines optischen Erfassungspfades
gelenkt, welcher sich mit einem Anfangsabschnitt 25 durch
den Vorderteil 13 und mit einem Endabschnitt 26 durch
den Hauptteil 12 des Gehäuses 11 erstreckt;
der Endabschnitt 26 wird mittels eines Planspiegels 27,
der innerhalb des Gehäuses 11 an
einer Stelle in der Nähe
der Tragplatte 17 untergebracht ist, von dem Anfangsabschnitt 25 unter
einem stumpfen Winkel abgelenkt, der vorzugsweise innerhalb des
Bereiches von 110° bis
160° liegt
(in dem dargestellten Beispiel beträgt der Winkel ungefähr 125°). Es ist
anzumerken, daß dieser
Winkel in Wirklichkeit etwas variieren würde, entsprechend der Neigung
des betrachteten einzelnen Lichtstrahls; die obigen Angaben sind
daher für einen
mittleren Lichtstrahl L zu verstehen, der auf einen zentralen Punkt
der Oberfläche
des Spiegels 27 auftrifft.
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Der
Endabschnitt 26 des optischen Erfassungspfades enthält ferner
eine Linse (oder ein Linsensystem) 28 zum Fokussieren der
Lichtstrahlen auf das CCD 24.
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Die
Tragplatte 17, welche die LEDs 16 trägt, befindet
sich daher auf der Seite des ersten Abschnitts 25 des optischen
Erfassungspfades, die der Seite gegenüberliegt, wo sich das lichtempfindliche Element 24 befindet,
und dementsprechend außerhalb
des stumpfen Winkels, der von den Abschnitten 25 und 26 des
optischen Erfassungspfades gebildet wird. Die LEDs 16 selbst
befinden sich dann auf der Seite der Tragplatte 17, welche
von dem Spiegel 27 abgewandt ist.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ferner eine LED-Anzeige 29,
die auf der Tragplatte 17 auf derselben Seite derselben
wie die LEDs 16 montiert ist, jedoch in der entgegengesetzten
Richtung wie letztere ausgerichtet ist; tatsächlich ist, während die
LEDs 16 auf das Lesefenster 14 ausgerichtet sind,
die LED-Anzeige 29 auf eine Anzeigeöffnung 30 ausgerichtet,
die durch das Gehäuse 11 hindurch
in der Nähe
des mittleren Verbindungsbereiches zwischen dem Hauptteil 12 und
dem Vorderteil 13 ausgebildet ist, vorzugsweise am Hauptteil 12,
damit sie für
einen Bediener, der die Vorrichtung 10 in der Hand hält, deutlicher
sichtbar ist. Die Öffnung 30 wird
von einer Linse 31 verschlossen, welche aus einem Material hergestellt
sein kann, welches das Sonnenlicht filternde Eigenschaften aufweist.
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Bei
der Verwendung wird die Vorrichtung 10 in die Nähe eines
zu lesenden optischen Codes gebracht, derart, daß der Code zum Lesefenster 14 ausgerichtet
ist. Das von den LEDs 16 ausgesendete und von der Linse 18 konzentrierte
Licht fällt
dann auf den Code und beleuchtet ihn. Der beleuchtete Code sendet
dann (durch Lichtstreuung) ein Lichtbild aus, das dem Code selbst
entspricht; dieses Bild wird, nachdem es einmal durch das Lesefenster 14 hindurch
aufgenommen worden ist, über
die Abschnitte 25 und 26 des optischen Erfassungspfades übertragen
(wobei es durch den Spiegel 27 abgelenkt wird) und schließlich von
der Linse 28 auf das CCD 24 fokussiert. Daraufhin
erzeugt das CCD 24 ein elektrisches Signal, welches den
abgebildeten optischen Code repräsentiert.
Die LED-Anzeige 29 bestätigt dann
dem Bediener eine korrekt durchgeführte Ablesung.
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In
Fällen,
in denen auch nur ein ganz kleiner Teil des von den LEDs 16 ausgesendeten
Lichtes das CCD 24 direkt erreichen kann und sich dabei
mit einem Bild eines gelesenen Codes überlagert, würde sich
das Lesen des Codes als problematisch, wenn nicht als überhaupt
unmöglich
erweisen. Daß dies geschieht,
wird bei dieser Erfindung durch die Positionen der LEDs 16 bezüglich des
gewinkelten optischen Pfades verhindert.
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Es
ist anzumerken, daß aufgrund
der Linse 31 Umgebungslicht nicht in größerer Menge in das Gehäuse 11 eintreten
könnte.
Sollten jedoch Streustrahlen das CCD 24 erreichen, so würden sie Leuchtstärke-Merkmale
aufweisen, welche völlig
verschieden von denen des Lichtes sind, das von den LEDs 16 stammt
und von dem optischen Code zurückgestreut
wird, und das Ablesen in keiner Weise beeinträchtigen.
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Schließlich ist
zu beachten, daß das
ganz wichtige Merkmal der Vermeidung von Schwierigkeiten beim Ablesen
hier nicht durch irgendwelche komplizierten Anordnungen erreicht
wird, sondern vielmehr durch eine originelle, einfache Konstruktion, welche
auf eine einfache und wirtschaftliche Art und Weise implementiert
werden kann.