DE29623079U1 - Retroreflective scanning module for electro-optical readers - Google Patents
Retroreflective scanning module for electro-optical readersInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf elektro-optische Leser oder Abtastsysteme wie beispielsweise Strich- oder Barcodesymbolabtaster oder Scanner und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf retroreflektive Leserabtastmodule zur Verwendung in Anwendungen, die besonders kompakte Abtastvorrichtungen oder Scanner benötigen.The invention relates to electro-optical readers or scanning systems such as bar code or bar code symbology scanners or scanners and in particular the invention relates to retroreflective reader scanning modules for use in applications requiring particularly compact scanners or scanners.
Elektro-optische Leser, wie beispielsweise Strich- oder Barcodesymbolleser sind heutzutage üblich. Ein typisches Barcodesymbol umfaßt eine oder mehrere Reihen von hellen und dunklen Regionen typischerweise in der Form von Rechtecken. Die Breiten der dunklen Regionen, d. h. die Bars oder Striche und/oder die Breiten der hellen Regionen, d. h. die Zwischenräume zwischen den Strichen geben die zu lesende codierte Information an.Electro-optical readers, such as bar or bar code symbol readers, are common today. A typical bar code symbol comprises one or more rows of light and dark regions, typically in the form of rectangles. The widths of the dark regions, i.e. the bars or dashes, and/or the widths of the light regions, i.e. the spaces between the dashes, indicate the encoded information to be read.
0 Ein Strichcodesymbolleser beleuchtet das Symbol und fühlt das von den codierten Regionen reflektierte Licht ab, um die Breiten und die Abstände der codierten Regionen oder Zonen zu detektieren und die codierte Information abzuleiten. Dateneingangssysteme der Barcodelesebauart verbessern die Effizienz und Genauigkeit der Dateneingabe - ■··■ für eine große Vielzahl von Anwendungsfällen. Die Leichtigkeit der Dateneingabe in derartigen Systemen erleichtert die häufigere und detailliertere Dateneingabe, beispielsweise um eine effizientere Lagehaltung vorzusehen, um im Fortgang befindliche Arbeit zu verfolgen usw. Um jedoch diese Vorteile zu erhalten, müssen die Benutzer oder Angestellten bereit sein, beständig die Leser zu verwenden. Die Leser müssen daher leicht und bequem zu bedienen sein.0 A bar code symbol reader illuminates the symbol and senses the light reflected from the coded regions to detect the widths and spacing of the coded regions or zones and to derive the coded information. Bar code reader type data entry systems improve the efficiency and accuracy of data entry - ■··■ for a wide variety of applications. The ease of data entry in such systems facilitates more frequent and detailed data entry, for example, to provide more efficient inventory management, to track work in progress, etc. However, to obtain these benefits, users or employees must be willing to use the readers consistently. The readers must therefore be easy and convenient to use.
Es sind die verschiedensten Abtastsysteme bekannt. Ein besonders vorteilhafter Lesertyp ist ein optischer Ab-A wide variety of scanning systems are known. A particularly advantageous type of reader is an optical
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taster, der einen Lichtstrahl, wie beispielsweise einen Laserstrahl über die Symbole tastet oder leitet. Laserabtastsysteme und Komponenten dieser Bauart sind in den US-Patenten 4 387 297 und 4 760 248 beschrieben, und sie sind im allgemeinen derart konstruiert, daß sie Indizien oder Zeichen lesen mit Teilen unterschiedlicher Lichtreflektivität, d. -h. Barcode- oder Strichcodesymbole insbesondere den Universal Product Code (UPC = Universal Product Code), und zwar in einem bestimmten Arbeitsbereich oder Leseabstand gegenüber einem in der Hand zu haltenden oder stationären Abtaster.scanner that scans or directs a beam of light, such as a laser beam, across the symbols. Laser scanning systems and components of this type are described in U.S. Patents 4,387,297 and 4,760,248, and they are generally designed to read indicia or characters having portions of different light reflectivity, i.e., bar code or bar code symbols, particularly the Universal Product Code (UPC), within a specific working range or reading distance from a hand-held or stationary scanner.
Fig. la veranschaulicht ein Beispiel eines Strichcodesymbollesers 10 gemäß dem Stand der Technik, und zwar ausgeführt als eine pistolenartige Vorrichtung mit einem pistolengriffartigen Handgriff 53. Ein leichtes Plastikgehäuse 55 enthält eine Lichtquelle 46, einen Detektor 58, Optikmittel 57, eine Signalverarbeitungsschaltung 63, einen programmierten Mikroprozessor 40 und eine Leistungsquelle oder Batterie 62. Ein lichtdurchlässiges Fenster 56 am vorderen Ende des Gehäuses 55 gestattet, daß ein herauskommender Lichtstrahl 51 austritt und daß ein ankommender reflektierter Lichtstrahl 52 eintritt. Ein Benutzer zielt das Lesegerät 10 auf ein Strichcodesymbol 70, und zwar aus einer Position, in der Leser gegenüber dem SymböTTbeabstandet ist, d. h. das Symbol nicht berührt oder über das Symbol sich bewegt.Fig. 1a illustrates an example of a prior art bar code symbol reader 10 implemented as a pistol-like device with a pistol-grip handle 53. A lightweight plastic housing 55 contains a light source 46, a detector 58, optics 57, a signal processing circuit 63, a programmed microprocessor 40 and a power source or battery 62. A translucent window 56 at the front end of the housing 55 allows an outgoing light beam 51 to exit and an incoming reflected light beam 52 to enter. A user aims the reader 10 at a bar code symbol 70 from a position where the reader is spaced from the symbol, i.e., not touching or moving over the symbol.
Wie ferner in Fig. la dargestellt ist, können die Op-0 tikmittel eine geeignete Linse 57 (oder ein Mehrfachlinsensystem) aufweisen, um den abgetasteten Strahl auf einen Abtastpunkt an einer geeigneten Bezugsebene zu fokussieren. Die Lichtquelle 46, wie beispielsweise eine Halbleiterlaserdiode leitet einen Lichtsrahl in eine optische Achse der Linse 57 und der Strahl läuft durch einen partiell silberbeschichteten Spiegel 47 und andere Linsen oder Strahlformstrukturen je nach Bedarf. DerAs further shown in Fig. 1a, the optics means may include a suitable lens 57 (or multiple lens system) to focus the scanned beam to a scanning point at a suitable reference plane. The light source 46, such as a semiconductor laser diode, directs a beam of light into an optical axis of the lens 57 and the beam passes through a partially silver coated mirror 47 and other lenses or beam shaping structures as required. The
Strahl wird von einem oszillierenden Spiegel 59 reflektiert, der mit einem Abtastantriebsmotor 60 gekoppelt ist, der dann erregt wird, wenn ein Auslöser 54 manuell gezogen wird. Die Oszillation oder Schwingung des Spiegels 59 bewirkt, daß der austretende Strahl 51 in einem gewünschten Muster rückwärts und vorwä#rts abtastet.Beam is reflected by an oscillating mirror 59 which is coupled to a scan drive motor 60 which is energized when a trigger 54 is manually pulled. The oscillation or vibration of the mirror 59 causes the emerging beam 51 to scan backwards and forwards in a desired pattern.
Unterschiedliche Spiegel und Motorkonfigurationen können verwendet werden, um den Strahl in einem gewünschten Abtastmuter zu bewegen. Beispielsweise offenbart US-PS 4 251 798 ein sich drehendes Polygon mit einem ebenen Spiegel an einer Seite, wobei jeder Spiegel eine Abtastlinie über das Symbol führt. Die US-Patente 4 387 297 und 4 409 470 verwenden beide einen planaren Spiegel, der wiederholt hin- und herbar in abwechselnden Umfangsrichtungen um eine Antriebswelle angetrieben wird, auf der der Spiegel angebacht ist. US-Patent 4 816 660 veranschaulicht eines Mehrfachspiegelkonstruktion, bestehend aus einem im allgemeinen konkaven Spiegelteil und einem im allgemeinen ebenen Spiegelteil. Die Mehrspiegelkonstruktion wird wiederholt hin und her in alternativen Umfangsrichtungen bewegt, und zwar um eine Antriebswelle, auf der die Mehrfachspiegelkonstruktion angebracht ist.Different mirrors and motor configurations can be used to move the beam in a desired scan pattern. For example, U.S. Patent No. 4,251,798 discloses a rotating polygon with a planar mirror on one side, each mirror scanning a line across the symbol. U.S. Patent Nos. 4,387,297 and 4,409,470 both use a planar mirror that is repeatedly driven back and forth in alternate circumferential directions about a drive shaft on which the mirror is mounted. U.S. Patent No. 4,816,660 illustrates a multiple mirror structure consisting of a generally concave mirror portion and a generally planar mirror portion. The multiple mirror structure is repeatedly moved back and forth in alternate circumferential directions about a drive shaft on which the multiple mirror structure is mounted.
Durch das Symbol 70 zurückreflektiertes Licht läuft zurück durch das Fenster 56 zur Übertragung zum Detektor 58. In dem beispielhaften Leser 10 gemäß Fig. ia wird das reflektierte Licht vom Spiegel 59 und dem teilweise silberbeschichteten Spiegel 47 reflektiert und trifft auf 0 den lichtempfindlichen Detektor 58 auf. Der Detektor 58 erzeugt ein Analogsignal proportional zur Intensität des reflektierten Lichtes 52.Light reflected back by symbol 70 travels back through window 56 for transmission to detector 58. In the exemplary reader 10 of Fig. 1a, the reflected light is reflected by mirror 59 and partially silver coated mirror 47 and impinges on light sensitive detector 58. Detector 58 produces an analog signal proportional to the intensity of reflected light 52.
Die Signalverarbeitungsschaltung weist einen Digitalisierer 63 auf, der auf einer gedruckten Schaltungsplatte 61 angebracht ist. Der Digitalisierer verarbeitet das Analogsignal vom Detektor 58, um ein Pulssignal zu erzeu-The signal processing circuit includes a digitizer 63 mounted on a printed circuit board 61. The digitizer processes the analog signal from the detector 58 to produce a pulse signal.
gen, wobei die Breiten und Abstände zwischen den Pulsen den Breiten der Striche und Abstände zwischen den Strichen entspricht. Der Digitalisierer dient als ein Kantendetektor oder eine Wellenformschaltung und ein Schwellenwert, eingestellt durch den Digitalisierer, bestimmt, welche Punkte des Analogsignals Strichkanten darstellen. Das .,Impulssignal von dem Digitalisierer 63 wird an einen Decoder typischerweise eingebaut in den programmierten Mikroprozessor 40 angelegt, der auch einen zugehörigen Programmspeicher und ein Datenram aufweist. Der Mikroprozessordecoder 40 bestimmt als erstes die Impulsbreiten und die Abstände des Signals vom Digitalisierer. Sodann analysiert der Decodierer die Breiten und Abstände, um eine echte (legitimierte) Strichcodebotschaft aufzufinden und zu decodieren. Dies umfaßt die Analyse zur Erkennung echter (ligitimer) Zeichen und Folgen, wie dies durch den entsprechenden Codestandard definiert ist. Dies kann auch eine anfängliche Erkennung des besonderen Standards oder der Norm umfassen, denen 0 das abgetastete Symbol entspricht. Diese Erkennung der Norm wird typischerweise als "Autodiskrimination" oder Selbstdiskrimination bzw. Erkennung bezeichnet.where the widths and spacing between the pulses correspond to the widths of the bars and spacing between the bars. The digitizer serves as an edge detector or waveform circuit and a threshold set by the digitizer determines which points of the analog signal represent bar edges. The pulse signal from the digitizer 63 is applied to a decoder typically built into the programmed microprocessor 40 which also has an associated program memory and data RAM. The microprocessor decoder 40 first determines the pulse widths and spacing of the signal from the digitizer. The decoder then analyzes the widths and spacing to find and decode a genuine (legitimate) bar code message. This includes analysis to recognize genuine (legitimate) characters and sequences as defined by the appropriate code standard. This may also include an initial recognition of the particular standard or norm to which 0 the scanned symbol conforms. This recognition of the norm is typically referred to as "autodiscrimination" or self-discrimination or recognition.
Um das Symbol 70 abzutasten, zielt der Benutzer den Barcodeleser 10 und betätigt den beweglichen Auslöserschalter 54, um dre Lichtquelle 46, den Abtastmotor 60 und die Sxgnalverarbeitungssschaltung zu aktivieren. Wenn der Abtaststrahl 51 sichtbar ist, so kann der Benutzer auf der Oberfläche, auf der das Symbol erscheint, ein Ab-0 tastmuster erkennen und dementsprechend das Zielen des Lesers 10 einstellen. Der durch die Quelle 46 erzeugte Lichtstrahl 51, der nur wenig sichtbar ist, kann ein Ziellicht vorgesehen sein. Wenn das Ziellicht erforderlich ist, so erzeugt dieses einen Punkt sichtbaren Lichtes, der festgelegt sein kann, oder wie der Laserstrahl 51 abtastet. Der Benutzer verwendet dieses sichtbareTo scan the symbol 70, the user aims the bar code reader 10 and actuates the movable trigger switch 54 to activate the light source 46, the scanning motor 60 and the signal processing circuitry. When the scanning beam 51 is visible, the user can see a scanning pattern on the surface on which the symbol appears and adjust the aiming of the reader 10 accordingly. The light beam 51 produced by the source 46, which is only slightly visible, can be provided as an aiming light. If the aiming light is required, it produces a point of visible light which can be fixed or scanned as the laser beam 51. The user uses this visible
Licht, um den Leser auf das Symbol zu richten, bevor der Auslöser betätigt wird.Light to guide the reader to the symbol before pulling the shutter button.
Der Leser 10 kann auch als ein tragbarer Datensammelterminal dienen. Wenn dies der Fall ist, so würde der Leser 10 eine Tastatur 48 und eine Anzeige 49 aufweisen, wie dies in dem bereits erwähnten US-Patent 4 409 470 beschrieben ist.The reader 10 may also serve as a portable data collection terminal. If so, the reader 10 would include a keyboard 48 and a display 49 as described in the previously mentioned U.S. Patent 4,409,470.
In elektro-optischen Abtastern der oben beschriebenen Bauart kann die "Abtastmaschine11 die Laserquelle umfassen, wobei die Optikmittel, die Spiegelstruktur, der Antrieb zur Oszillation der Spiegelstruktur, der Photodetektor und die zugehörige Signalverarbeitungs- und Decodierschaltung alle die Größe und das Gewicht der Abtastvorrichtung oder des Abtasters erhöhen. Bei Anwendungen, wo ein längerer Gebrauch erforderlich ist, kann ein großer schwerer in der Hand zu haltender Abtaster Ermüdung beim Benutzer hervorrufen. Wenn der 0 Gebrauch des Abtasters Ermüdung hervorruft oder in irgendeiner Art und Weise unbequem erscheint, so ist der Benutzer zögerlich, den Abtaster zu betätigen. Jegliches Zögern, den Benutzer ständig zu verwenden, steht den Datensammelzwecken, für die diese Strichcodesysteme beabsichtigt sind, entgegen. Ferner besteht eine Notwendigkeit, kompakte Abtaster vorzusehen,~sb daß sie auch in kleine kompakte Vorrichtungen, wie beispielsweise Notebooks passen.In electro-optical scanners of the type described above, the scanning engine 11 may include the laser source, the optics means, the mirror structure, the drive for oscillating the mirror structure, the photodetector and the associated signal processing and decoding circuitry all increase the size and weight of the scanner or scanner. In applications where prolonged use is required, a large, heavy hand-held scanner may cause user fatigue. If the use of the scanner causes fatigue or appears in any way uncomfortable, the user will be reluctant to operate the scanner. Any reluctance to use the scanner continuously is counter to the data collection purposes for which these bar code systems are intended. Furthermore, there is a need to provide compact scanners so that they can fit into small, compact devices such as notebook computers.
Es ist somit ein ständiges Ziel der Strichcodeleserentwicklung den Lesern so weit wie möglich zu miniaturisieren und es besteht ferner das Bedürfnis, Größe und Gewicht der Abtastmaschine zu vermindern und ein besonders gebrauchsfreundlichen Abtaster vorzusehen. Die Masse der sich bewegenden Komponenten sollte so klein wie möglich sein, um die zur Erzeugung der Abtastbewegung erforderliche Leitung zu minimieren.It is therefore a constant goal of bar code reader development to miniaturize the reader as much as possible and there is also a need to reduce the size and weight of the scanning machine and to provide a particularly user-friendly scanner. The mass of the moving components should be as small as possible in order to minimize the power required to generate the scanning movement.
Es ist auch zweckmäßig, die Abtastmaschine derart zu modularisieren, daß ein spezielles Modul bei den verschiedensten unterschiedlichen Abtastern verwendet werden kann. Es besteh jedoch die Notwendig, ein besonders kompakes leichtgewichtiges Modul zu entwickeln, welches alle notwendigen Abtastkomponenten enthält.It is also useful to modularize the scanning machine so that a specific module can be used with a wide variety of different scanners. However, there is a need to develop a particularly compact, lightweight module that contains all the necessary scanning components.
Abtastkomponenten kleinerer Größe haben die Tendenz, bei höheren Frequenzen zu arbeiten. In einer typischen Strichcodeabtastanwendung sollte jdcoch die Abtastfrequenz des sich bewegenden Strahlpunktes relativ niedrig sein, typischerweise 20 Hz oder weniger. Wenn die Frequenz ansteigt, so steigt auch die Geschwindigkeit des Punktes, wenn er über das Symbol läuft, an. Die durch den Detektor erzeugten Signale Dteigen auch in ihrer Frequenz an und infolgedessen muß die Bandbreite der Verarbeitungsschaltung zu Analysieren der Detektorsignale erhöht werden. Auch erzeugt der Betrieb bei höheren Abtastfrequenzen im allgemeinen DetektorsignaIe, die ein höheres 0 Rauschniveau enthalten, was das genaues Decodieren schwierig macht.Smaller size scanning components tend to operate at higher frequencies. However, in a typical bar code scanning application, the scanning frequency of the moving beam spot should be relatively low, typically 20 Hz or less. As the frequency increases, so does the speed of the spot as it passes over the symbol. The signals generated by the detector also increase in frequency and, as a result, the bandwidth of the processing circuitry analyzing the detector signals must be increased. Also, operation at higher scanning frequencies generally produces detector signals that contain higher levels of noise, making accurate decoding difficult.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Ziele der ErfindungObjectives of the invention
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein vollständig in sich abgeschlossenes elektro-optisches retroreflektives Abtastmodul zu entwicklen, und zwar 0 einschließlich sämtlicher Komponenten, die notwendig sind, um den Licthstrahl zu erzeugen, den Strahl in einem Muster über ein Symbol zu tasten, vom Symbol zurückreflektiertes Licht zu detektieren und für das reflektierte Lichr repräsentative Verarbeitungssignale zu verarbeiten.The object of the present invention is to develop a completely self-contained electro-optical retroreflective scanning module, including all components necessary to generate the light beam, scan the beam in a pattern across a symbol, detect light reflected back from the symbol, and process processing signals representative of the reflected light.
Insoferne sollte das retroreflektive Modul klein, leicht und einfach in die unterschiedlichsten Arten von elektrooptischen Abtastsystemen einbaubar sein.In this respect, the retroreflective module should be small, lightweight and easy to install in a wide variety of electro-optical scanning systems.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Größe und das Gewicht der Komponenten zu minimieren, die zur Erzeugung der Abtastbewegung des Lichtstrahles verwendet werden und um das reflektierte Licht zu sammeln. 5Another object of the invention is to minimize the size and weight of the components used to generate the scanning motion of the light beam and to collect the reflected light. 5
Ein weitere damit in Beziehung stehendes Ziel besteht darin, ein elektro-optisches Abtastsystem zu entwickeln, das kleiner und leichter hinsichtlich des Gewichtes ist, wenn es von einem Benutzer erhalten wird, und welches leichter zu manipulieren ist, um codierte Indizien abzutasten, etwa verglichen mit bekannten Systemen.Another related objective is to develop an electro-optical scanning system that is smaller and lighter in weight when received by a user and that is easier to manipulate to scan coded indicia, as compared to known systems.
Im Hinblick auf diese Ziele ist ein Merkmal der Erfindung in einem in sich abgeschlossenen elektro-optischen retroreflektiven Abtastmodul verkörpert, und zwar zum Lesen von optisch-codierten Indizien oder Zeichen mit Teilen unterschiedlicher Nicht-Reflektivität. Das Modul weist folgendes auf: eine Basis; eine Lichtguelle auf der Basis zum Emittieren eines Lichtstrahls entlang eines nach außen oder weggehenden Pfades zu den Zeichen hin und zur Reflexion von diesen; einen Lichtdetektor auf der Basis zum Detektieren von Licht, welches von den Zeichen entlang eines eintretenden oder zurückkommenden Pfades über ein Gesichtsfeld hinweg reflektiert~itfird, und zur Erzeugung elektrischer Signales, die den Zeichenteilen unterschiedlicher Lichtreflektivität entsprechen; einen beweglichen in den Pfaden des Lichtstrahls und des reflektierten Lichts angebrachter Reflektor, der beweglich ist; und einen Antrieb auf der Basis zur Bewegung des beweglichen Reflektors zum Zwecke des Überstreichens des Lichstrahls über die Zeichen und zum gleichzeitigen Überstreichen oder Verschwenken des Gesichtsfeldes.With these objects in view, a feature of the invention is embodied in a self-contained electro-optical retroreflective scanning module for reading optically encoded indicia or characters having portions of differing non-reflectivity. The module comprises: a base; a light source on the base for emitting a light beam along an outgoing or departing path toward and reflecting the characters; a light detector on the base for detecting light reflected from the characters along an incoming or returning path across a field of view and for producing electrical signals corresponding to the character portions of differing light reflectivity; a movable reflector mounted in the paths of the light beam and the reflected light and movable; and a drive on the base for moving the movable reflector for the purpose of sweeping the light beam over the characters and simultaneously sweeping or panning the field of view.
Erfindungsgemäß ist die Lichtquelle in einem Gehäuse untergebracht und ein stationärer Sammelspiegel ist festAccording to the invention, the light source is housed in a housing and a stationary collecting mirror is fixed
am Gehäuse angebracht und ein stationärer Abtastspiegel ist fest am Sammelspiegel angebracht. Vorteilhafterweise ist der Sammelspiegel konkav gekrümmt und der Abtastspiegel ist eben oder planar. Ferner hält auch ein Bügel die Spiegel mit einem Abstand vom Gehäuse.attached to the housing and a stationary scanning mirror is firmly attached to the collecting mirror. Advantageously, the collecting mirror is concavely curved and the scanning mirror is flat or planar. Furthermore, a bracket also holds the mirrors at a distance from the housing.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung ist in der festen Anbringung des Gehäuses und der Spiegel an einer von zwei Endregionen der Basis verkörpert und ferner in der Anbringung des beweglichen Reflektors zur Bewegung an der anderen Endregion der Basis. Der Lichtdetektor ist in einem mittleren Gebiet oder einer mittleren Region auf der Basis angebracht, und weist zum Sammelspiegel hin und ist ferner im Krümmungsmittelpunkt desselben angeordnet.Another advantageous aspect of the invention is embodied in the fixed mounting of the housing and the mirrors at one of two end regions of the base and further in the mounting of the movable reflector for movement at the other end region of the base. The light detector is mounted in a central area or region on the base facing the collecting mirror and is further located at the center of curvature thereof.
Der Antrieb umfaßt einen langgestreckten Träger mit entgegengesetzten Endteilen. Der Reflektor ist an einem der Endteile des Trägers angebracht. Der Antrieb weist einen 0 Permanentmagneten auf, der am anderen Endteil der Endteile des Trägers angebracht ist und eine elektromagnetische Spule ist in der Nähe des Permanentmagneten angebracht und dient den Betrieb, wenn ein alternierendes Antriebssignal an die Spule angelegt wird, zur Erzeugung eines alternierenden magnetischen Feldes (Wechselfeldes), welches auf den Permanentmagneten einwirkt, um den Magneten in eine Schwingungsbewegung oder Oszillation zu versetzen und seinerseits den Träger und den darauf angebrachten Refektor, und zwar um eine Achse, die annähernd mittig 0 zwischen dem Reflektor und dem Permanentmagneten angeordnet ist.The drive comprises an elongated beam having opposite end portions. The reflector is mounted on one of the end portions of the beam. The drive comprises a permanent magnet mounted on the other end portion of the beam and an electromagnetic coil mounted near the permanent magnet and operable when an alternating drive signal is applied to the coil to produce an alternating magnetic field acting on the permanent magnet to cause the magnet to vibrate or oscillate and in turn the beam and the reflector mounted thereon about an axis located approximately centrally between the reflector and the permanent magnet.
Die sich ergebende kompakte Konstruktion ermöglicht es, daß der retroreflektive Modul innerhalb unterschiedlicher Systemkonfigurtionen, insbesodere Minitaurkonfigurationen angeordnet werden kann.The resulting compact design allows the retroreflective module to be arranged within different system configurations, especially miniature configurations.
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Die neuen Merkamle, die als für die Erfindung charakteristisch angesehen werden, sind insbesondere in den beigefügten Ansprü+chen dargelegt. Die Erfindung selbst sowohl der Aufbau wie das Betriebsverfahren zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen ergeben sich aus der folgendenThe novel features which are considered characteristic of the invention are set forth with particularity in the appended claims. The invention itself, both the structure and the method of operation, together with further objects and advantages, will become apparent from the following
Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen zusamen mit der Zeichnung. Weitere Merkmale der Erfindung sind in
den beigefügen unabhängigen und abhängigen Anprüchen enannt.
10Description of specific embodiments together with the drawing. Further features of the invention are set out in the appended independent and dependent claims.
10
Fig.la ist eine schematische Ansicht eines in der Hand zu haltenden bekannten Laserabtast- und Datensammelterminals; Fig. 1a is a schematic view of a known hand-held laser scanning and data collection terminal;
Fig.Ib ist eine schematische Ansicht einer in der Hand zu haltenden Abtastvorrichtung der Pistolen- oder Revolverbauart gemäß der Erfindung;Fig.Ib is a schematic view of a hand-held pistol or revolver type scanning device according to the invention;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
eines Abtastmoduls gemäß der Erfindung, wobei aus Gründen der Klarheit Teile weggebrochen sind;
Fig. 3 ist eine Draufsicht aus das Modul der Fig. 2, wobei wiederum Teile entfernt sind, um das Innere
des Moduls zu zeigen;Fig. 2 is a perspective view of an embodiment of a scanning module according to the invention, with parts broken away for clarity;
Fig. 3 is a plan view of the module of Fig. 2, again with parts removed to show the interior of the module;
— Fig. 4 ist eine linke Seitenansicht"des Moduls der Fig.— Fig. 4 is a left side view of the module of Fig.
2;
Fig. 5 ist eine rechte Seitenansicht des Moduls der Fig.2;
Fig. 5 is a right side view of the module of Fig.
2;2;
0 Fig. 6 ist eine Ansicht einer Antriebskomponente des Moduls der Fig. 2;
Fig.7a ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren0 Fig. 6 is a view of a drive component of the module of Fig. 2;
Fig.7a is a perspective view of another
Ausführungsbeispiels eines Abtastmoduls gemäß"der Erfindung;Embodiment of a scanning module according to the invention;
Fig.7b ist eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abtastmoduls gemäß der Erfindung;Fig.7b is a plan view of another embodiment of a scanning module according to the invention;
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Fig. 8 zeigt ein Abtastmodul gemäß einem weiteren AspektFig. 8 shows a scanning module according to another aspect
der Erfindung;the invention;
Fig. 9 zeigt ein Abtastmodul gemäß einem ferneren Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig.10 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel desFig. 9 shows a scanning module according to a further embodiment of the invention; Fig. 10 shows an alternative embodiment of the
Abtastmoduls der Fig. 9;
Fig.11 zeigt ein nominelles Strichcodesymbol und einenscanning module of Fig. 9;
Fig.11 shows a nominal bar code symbol and a
Lesestrahlpunkt;reading beam point;
Fig.12 zeigt eine Laserfokussieröffnung und eine Strahlentaillie; Fig.12 shows a laser focusing aperture and a beam waist;
Fig.13a zeigt eine verbesserte Öffnungsform; Fig.13b zeigt eine alternative Öffnungsform zu der derFig.13a shows an improved opening shape; Fig.13b shows an alternative opening shape to that of the
Fig. 13a;Fig. 13a;
Fig.13c zeigt eine alternative Öffnungsform zu der der Fig. 13a;Fig.13c shows an alternative opening shape to that of Fig.13a;
Fig.14 zeigt eine nominealle MTF-Kurve basierend aufFig.14 shows a nominal MTF curve based on
einer Öffnungsform für einen 6000-tel Zoll Dichte-an opening shape for a 6000th inch density
Dode;Dode;
Fig.15 zeigt eine MTF-Kurve für eine Öffnungsform für 0 einen 7,5-stel Dichte-Code;Fig.15 shows an MTF curve for an aperture shape for 0 a 7.5th density code;
Fig.16 zeigt eine MTF-Kurve für einen 20- tansendstelFig.16 shows an MTF curve for a 20-th
Zoll Dichte-Strichcode;
Figl.17 zeigt eine MTF-Kurve für einen 55-tausendstel
Zoll Dichte-Strichcode;
Fig.18 zeigt eine schematische Verbindung zwischen einenminch density barcode;
Figl.17 shows an MTF curve for a 55-thousandth inch density bar code;
Fig.18 shows a schematic connection between a
Abtastmodul und einem Decodiermodul; Fig.19 zeigt eine konventionelles Zwei-Photodiodendetek-scanning module and a decoding module; Fig.19 shows a conventional two-photodiode detector
torsystem von oben;gate system from above;
Fig.20 zeigt das System der Fig. 19 von einer Seite; Fig.21 zeigt das System der Fig. 19 von vorne; Fig.22 zeigt ein verbessertes Detektorsystem gemäß derFig.20 shows the system of Fig. 19 from one side; Fig.21 shows the system of Fig. 19 from the front; Fig.22 shows an improved detector system according to the
Erfindung von oben;invention from above;
Fig.23 zeigt das System der Fig. 22 von einer Seite; Fig.24 zeigt das System der Fig. 22 von der Vorderseite; Fig.25 zeigt ein Teil eines konventionellen Abtastmoduls; Fig.2 6 zeigt ein Decodiermodul gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung; undFig.23 shows the system of Fig.22 from a side; Fig.24 shows the system of Fig.22 from the front; Fig.25 shows a part of a conventional scanning module; Fig.26 shows a decoding module according to another aspect of the invention; and
Fig.27 zeigt eine "Rücken-an-Rücken"-Duallaseranordnung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.Fig.27 shows a "back-to-back" dual laser arrangement according to another aspect of the invention.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugtenDetailed description of the preferred AusführungsbeispieleExamples of implementation
Wie in der Anmeldung und den Ansprü+chen verwendete Ausdruck "Indizien" oder "Zeichen" umfaßt breit besprochen nicht nur Symbolmuste, der aus abwechselnden Strichen und Räumen unterschiedlicher Breiten aufgebuat sind, die jeweils als Strichcodesymbole bezeichnet werden, solndern auch andere ein ein- oder zweidimensionale graphische Muster, die auch alpühanumerische Zeichen. Allgemien kann sich der Ausdrcuk ··Indizioen" oder "Zeichen" auf irgendeines rt von Muster oder Information bezeiehn, die durch ein ABtastlihtstrahlö erkannt oder identifiziert werdesn kann, und zwar durch Detektion des reflektierten oder gestreuten Lichtes als eine Darstellung von Veränderungen oder Variationen der 0 Lichtreflektivität an verschiedenen Punkten des Musters oder der Information. Ein Strichcodesymbol ist ein Beispiel eines "Indiciums" oder "Zeichens", das die vorliegende Erfindung abtasten kann.As used in the application and claims, the term "indicia" or "character" broadly encompasses not only symbol patterns made up of alternating bars and spaces of varying widths, each referred to as a bar code symbol, but also other one- or two-dimensional graphic patterns, including alphanumeric characters. In general, the term "indicia" or "character" can refer to any type of pattern or information that can be recognized or identified by a scanning light beam by detecting the reflected or scattered light as a representation of changes or variations in the light reflectivity at different points of the pattern or information. A bar code symbol is an example of an "indicia" or "character" that the present invention can scan.
Die Fig. 2 bis 6 zeigen den Aufbau eines klein bemessenen in sich abgegschlossenen retroreflektiven AbtastmodulsFig. 2 to 6 show the structure of a small, self-contained retroreflective scanning module
400. Das Modul 400 ist im wesentlichesn rechteckig und in keinem Beipsiel wurde es mit einer Größe von nur 1,35" &khgr; 0,95" &khgr; &Ogr;,.69" hergeteilt. Eine perpektvische Ansicht des Moduls 400, wobei bestimmte Teile entfernt sind, ist in Fig. 2 gezeigt.400. The module 400 is substantially rectangular and in no example has been manufactured to a size of only 1.35" x 0.95" x 0.69". A perspective view of the module 400 with certain parts removed is shown in Fig. 2.
Obwhl im folgenden das Abtastmodul unter Bezugnahme auf eine pistolen- oder revolverförmige Abtaster diskutiert wird, sei doch darauf hingewiesen, daß das Modul auch zum im Einbau in irgendeinem System geeignet ist, wie beispielsweise einem Abtastterminal, schließlich einemAlthough the scanning module is discussed below with reference to a pistol- or revolver-shaped scanner, it should be noted that the module is also suitable for installation in any system, such as a scanning terminal, or finally a
Abtastteils und eines Tastenfeld und/oder eines Anzeigeschirms. scanning part and a keypad and/or a display screen.
Das Modul weist eine im allgemeinen planare langgestreckte Metallbasis 410 auf, die typischerweise aus Aluminium geformt ist. Die Basis 410 besitzt eine Endregion oder Bereich 402 und .,eine entgegengegesetzt liegende Endregion oder Bereich 404 und eine dazwischenliegende oder mittige Region oder Bereich 406. Ein halbzylindrisches Gehäuse 412 enthält eine Laserdiode und einm Fokussiermodul ähnlich dem in US-Patent 5 367 151 gezeigten.The module includes a generally planar elongated metal base 410, typically formed of aluminum. The base 410 has an end region or portion 402 and an opposite end region or portion 404 and an intermediate or central region or portion 406. A semi-cylindrical housing 412 contains a laser diode and a focusing module similar to that shown in U.S. Patent 5,367,151.
Wie gezeigt, ist das Gehäuse 412 am Bolzen 408 mit der Basis 410 verbolzt oder verschraubt, obwohl das Gehäuse auch integral als sein Abschnitt der Basis gebildet sein könnte. Das Gehäuse 412 und das Gehäuse 410 dienen als eine Wärmefalle oder Wärmeableitung, um durch die Laserdiode während der Abtastvorgänge erzeugte Wärme zu verteilen. As shown, the housing 412 is bolted or screwed to the base 410 at stud 408, although the housing could also be integrally formed as a portion of the base. The housing 412 and the housing 410 serve as a heat trap or heat sink to dissipate heat generated by the laser diode during scanning operations.
Das Modul 400 weist zwei Schaltungsplatten auf, die rechtwinklig zueinader angeordnet sind. Eine erste Schaltungsplatte 416, die orthogonal oder senkrecht zur Basis 410 an einem Ende davon angeordnet ist, trägt ein Teil der durch den Abtaster verwendeten Schaltung. Typischerweise-trägt die erste Schaltungsplatte 416 dire Schaltung zur Erzeugung des Stroms zum Antrieb der Laserdiode. The module 400 includes two circuit boards arranged at right angles to each other. A first circuit board 416, arranged orthogonally or perpendicular to the base 410 at one end thereof, carries a portion of the circuitry used by the scanner. Typically, the first circuit board 416 carries the circuitry for generating the current to drive the laser diode.
Eine zweite Schaltungsplatte 418 ist orthogonal zu der ersten Schaltungsplatte angeordnet, und zwar parallel zu Basis 410. Angenommen, daß die flache Hauptoberfläche der Basis 410 der Boden des Moduls 400 ist, so würde die zweite Schaltungsplatte 418 den Oberteil des Moduls 400 bilden. Ein (nicht gezeigtes) elektrischesn Kabel verbindet die Schaltung auf den ersten und zweiten Schaltungsplatten miteinander. Die zweite Schaltungsplatte 418A second circuit board 418 is arranged orthogonally to the first circuit board and parallel to base 410. Assuming that the flat major surface of base 410 is the bottom of module 400, second circuit board 418 would form the top of module 400. An electrical cable (not shown) connects the circuitry on the first and second circuit boards together. Second circuit board 418
trägt den Rest der notwendigen Schaltung. Es sei insbesondere darauf hingewiesen, daß dies Platte 418 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 419 trägt, die eine Analogsignalverarbeitungsschaltung aufweist, ferner den Digitalisierer und wobei ferner der auf einem Mikroprozesor basierende Decodierer miteingeschlossen sein kann.carries the remainder of the necessary circuitry. It should be noted in particular that this board 418 carries an application specific integrated circuit 419 which comprises analog signal processing circuitry, the digitizer and may also include the microprocessor based decoder.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf das Modul 400, und zwar so als wäre die zweite Schaltungsplatte 418 weggelassen, um auf diese Weise eine Darstellung des Inneren des Moduls vorzusehen. Wie gezeigt, sieht eine Tragstruktur 300 die flexible Halterung oder das Tragen für einen Reflektor 359 derart vor, daß disser eine Hin- und Herbewegung ausführen kann. Die flexible Tragstruktur ist unten in Verbindung mit Fig. 6 berschrieben.Fig. 3 is a top view of the module 400 as if the second circuit board 418 were removed to provide a view of the interior of the module. As shown, a support structure 300 provides the flexible support or support for a reflector 359 such that it can perform a reciprocating movement. The flexible support structure is described below in connection with Fig. 6.
Das Innere des Moduls enthält auch eine stationäre Spiegelstruktur 200 (verspiegelte Struktur 200), und zwar 0 angebracht am Gehäuse 412 durch einen Bügel 2 02 an der Endregion 402 der Basis. Die Spiegelstruktur 200 weist einen konkav gekrümmten Sammelspiegel 2 04 auf, und zwar mit einem Krümmungsmittelpunkt, an dem ein Photodetektor 2 06 angeordnet ist. Der Photodetektor 2 05 ist in der Mittelregion 406 der Basis 410 innerhalb eines Gehäuses 208 — angebracht. Ein Filter 210 ist stromaufwärts gegenüber dem Photodetektor 206 innerhalb des Gehäuses 2 08 angeordnet. The interior of the module also includes a stationary mirror structure 200 (mirrored structure 200) attached to the housing 412 by a bracket 202 at the end region 402 of the base. The mirror structure 200 includes a concavely curved collecting mirror 204 having a center of curvature at which a photodetector 206 is located. The photodetector 205 is mounted in the center region 406 of the base 410 within a housing 208. A filter 210 is located upstream of the photodetector 206 within the housing 208.
Eine Blende (louvre) bekannter Bauart kann vor dem Photodetektor 2 06 vorgesehen sein, obwohl dies nicht in der Zeichnung dargestellt ist.A louvre of known design may be provided in front of the photodetector 2 06, although this is not shown in the drawing.
Ein im allgemeinen planarer Abtastspiegel 212 ist fest an dem Sammelspiegel 204 angebraächt, und zwar vorzugsweiseA generally planar scanning mirror 212 is fixedly attached to the collecting mirror 204, preferably
integral geformt und als ein Teil damit, vorzugsweise »integrally formed and as a part therewith, preferably »
durch Spritzguß hergestellt. Der Abtastspiegel 212 ist &igr; manufactured by injection molding. The scanning mirror 212 is &igr;
geneigt und weist sowohl auf die Laserdiode innerhalb des Gehäuses 412 als auch auf den Reflektor 359 hin. Die Vorderseiten
der Spiegel 204, 212 sind mit einem lichtreflektierenden
Überzug versehen.
5inclined and points both at the laser diode within the housing 412 and at the reflector 359. The front sides of the mirrors 204, 212 are provided with a light-reflecting coating.
5
Wie in Fig. 6 gezeigt, weist die Tragstruktur 300 ein U-förmiges Glied 3.03 auf, und zwar mit einem ersten Arm 305, an dem der Reflektor 359 angebracht ist. Ein zweiter Arm 3 07 des Glieds 3 03 trägt einen Permanentmagnet 3 Ein gerader Abschnitt 311 erstreckt sich zwischen und verbindet die ersten und zweiten Arme miteinander zur Bildung des U-förmigen Glieds 303.As shown in Fig. 6, the support structure 300 comprises a U-shaped member 303 having a first arm 305 to which the reflector 359 is attached. A second arm 307 of the member 303 carries a permanent magnet 3. A straight portion 311 extends between and connects the first and second arms together to form the U-shaped member 303.
Ein Paar von flexiblen Streifen 321, 323 verbindet mit einem der Arme des U-förmigen Glieds 303 und dient als eine planare Feder. Diese Federstreifen weisen ein flaches Teil oder ein flaches Flächenelement auf, und zwar aus flexiblem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise Mylar (Warenzeichen) oder Kapton (Warenzeichen)-Film.A pair of flexible strips 321, 323 connect to one of the arms of the U-shaped member 303 and serve as a planar spring. These spring strips comprise a flat portion or flat surface made of a flexible plastic material such as Mylar (trademark) or Kapton (trademark) film.
0 Oder aber andere flexible Elemente wie beispielsweise einen flachen Streifen aus magnetischem Metall, wie einer Beryllium-Kupfer-Lagierung. In der dargestellten Ruheposition verbleiben die Streifen 321, 323 in einem relativ ungebogenen Zustand und erstrecken sich in einer Richtung im wesentlichen parallel zu dem geraden Abschnitt 311 in dem Raum zwischen dem ersten Arm 3 03 und dem zweiten" Arm 307. Ein Satz von Enden der Streifen 321, 323 stellt die Verbindung her mit dem ersten Arm 305 und entgegengesetzter Satz von Enden der Streifen 321, 323 ist befe-0 stigt.0 Or other flexible elements such as a flat strip of magnetic metal such as a beryllium-copper alloy. In the rest position shown, the strips 321, 323 remain in a relatively unbent state and extend in a direction substantially parallel to the straight portion 311 in the space between the first arm 303 and the second arm 307. One set of ends of the strips 321, 323 connect to the first arm 305 and opposite set of ends of the strips 321, 323 are secured.
Insbesondere sind die Enden der Mylar- oder Kapton-Materialflächenelemente, die die flexiblen Streifen 321, 323 bilden durch geeignete Befestigungsmittel 3 25 befesätigt und dadurch zwischen einer Platte 327 undi einem Rahmenglied 326 festgeklemmt, welches sich von der Rückoberfläche oder Rückseite des ersten Arms 305 aus er-In particular, the ends of the Mylar or Kapton material sheet elements forming the flexible strips 321, 323 are secured by suitable fasteners 325 and thereby clamped between a plate 327 and a frame member 326 extending from the rear surface or back of the first arm 305.
streckt und einen Teil der Unterseite oder unteren Oberfläche des.geraden Abschnitts 311. Die entgegengesetzten Enden der Streifen 321, 323 sind an einem festen Träger durch geeignete Befestigungsmittel 329 befestigt, die die Streifen zwischen einer Platte 331 und einem verlängerten oder erweiterten Teil eines stationären Arms 3 37 festklemmen, der sich von einem Tragständer 335 (Fig. 2) nach außen erstreckt. Der Tragständer 335 ist an dem flachen Abcschnitt der Metallbasis 410 an der Endregion 4 04 befestigt. and a portion of the underside or lower surface of the straight portion 311. The opposite ends of the strips 321, 323 are secured to a fixed support by suitable fasteners 329 which clamp the strips between a plate 331 and an extended or enlarged portion of a stationary arm 337 which extends outwardly from a support post 335 (Fig. 2). The support post 335 is secured to the flat portion of the metal base 410 at the end region 404.
Die Komponenten der Tragstruktur 300, der Reflektor 359 und der Magnet 309 sind derart dimensioniert, daß das Gewicht des Magneten das Gewicht des Reflektors bezüglich einer Schwenkachse A annähernd halbwegs zwischen dem Reflektor und dem Magneten ausgleicht. Infolgedessen wirken die Streifen 321, 323 als planare Blattfederelemente und biegen sich um diese Schwenkachse. Die Schwenkachse A erstreckt sich senkrecht zu dem flachen unteren Teil der Basis 410 (oder vertikal in Fig. 6).The components of the support structure 300, the reflector 359 and the magnet 309 are dimensioned such that the weight of the magnet approximately balances the weight of the reflector with respect to a pivot axis A halfway between the reflector and the magnet. As a result, the strips 321, 323 act as planar leaf spring elements and flex about this pivot axis. The pivot axis A extends perpendicular to the flat lower portion of the base 410 (or vertically in Fig. 6).
Eine elektromagnetische Spule 333 ist an der Unterseite (untere Oberfläche) der zweiten Schaltungsplatte 418 durch einen Bügel 3 34 (Fig. 5) befestigt. Die Anbringung der zweiten Schaltungsplatte 418 oben oder auf der Ober-— seite des Moduls 400 positioniert die angebrachte Spule 333 in enger Nachbarschaft zum Permanentmagneten 3 09, wie man dies in Fig. 3 erkennt. Die Achse zwischen den Nord- und Südpolen des Permanentmagneten 3 09 ist in der Ebene der Zeichnung der Fig. 3 ausgerichtet, d. h. parallel zum flachen unteren Teil des Basis 410. Wenn ein Wechselstrom durch die Spule des Elektromagneten 333 geleitet wird, so erzeugt die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Spule und des Permanentmagneten 3 09 eine Schwingungsbewegung oder Oszillationsbewegung des Permanentmagneten 309 und eine Drehschwingung oder Drehoszillation des angebrachten Glieds 3 03 gegenüber den RückholkräftenAn electromagnetic coil 333 is attached to the bottom (lower surface) of the second circuit board 418 by a bracket 334 (Fig. 5). Mounting the second circuit board 418 on top or on the top of the module 400 positions the attached coil 333 in close proximity to the permanent magnet 309, as seen in Fig. 3. The axis between the north and south poles of the permanent magnet 309 is aligned in the plane of the drawing of Fig. 3, i.e. parallel to the flat lower part of the base 410. When an alternating current is passed through the coil of the electromagnet 333, the interaction between the magnetic fields of the coil and the permanent magnet 3 09 produces an oscillatory motion of the permanent magnet 309 and a torsional vibration or torsional oscillation of the attached member 3 03 against the restoring forces
• ··
erzeugt durch die flachen planaren Federstreifen 321, 323. Die flexiblen Streifen.321, 323 verdrehen sich rückwärts und vorwärts um die Achse A und bewirken die Vibration oder Schwingung des Glieds 303 und der Spiegel 359 führt eine Hin- und Herbewegung aus, und zwar in beiden Ümfangsrichtungen über einen Bogen um die Achse A.generated by the flat planar spring strips 321, 323. The flexible strips 321, 323 twist backward and forward about the axis A and cause the member 303 to vibrate or oscillate and the mirror 359 to move back and forth in both circumferential directions over an arc about the axis A.
Wenn die Laserdiode einen Lichtstrahl emittiert, so läuft dieser Lichstrahl entlang des Pfadteiles 100 und trifft auf den Abtastspiegel 212 auf, und wird seinerseits entlang des Pfadteiles 102 zum Reflektor 359 reflektiert, der seinerseits den Lichtstrahl entlang des Pfadteiles 104 zu einer Zieloberfläche hin reflektiert, auf dem ein Zeichen erscheint. Der Strahl tritt durch eine Öffnung gebildet in einer Seite des Moduls aus. Die Hin- und Herschwingung oder Vibration des Reflektors 359 bewirkt während der Emission des Strahls von der Laserdiode, daß der Strahl eine Linie über die Zeichen tastet.When the laser diode emits a beam of light, the beam of light travels along path portion 100 and strikes scanning mirror 212, and is in turn reflected along path portion 102 to reflector 359, which in turn reflects the beam of light along path portion 104 toward a target surface on which a character appears. The beam exits through an aperture formed in one side of the module. The back-and-forth oscillation or vibration of reflector 359 during emission of the beam from the laser diode causes the beam to scan a line across the characters.
Wenn das Modul 400 horizontal in einem Abtaster angebracht ist, so würde die resultierende Abtastlinie horizontal verlaufen und ein Zeichen mit Vertikalstrichen oder -streifen abtasten. Wenn im Gegensatz dazu das Modul 400 vertikal in einem Abtaster angebracht ist, so würde die sich ergebende oder resultierende Abtastlinie vertikal verlaufen und würde ein Zeichen mit horizontalen Strichen abtasten.If module 400 is mounted horizontally in a scanner, the resulting scan line would be horizontal and would scan a character having vertical bars or stripes. Conversely, if module 400 is mounted vertically in a scanner, the resulting or resulting scan line would be vertical and would scan a character having horizontal bars.
Das durch die oder das Zeichen zurüäckreflektierte Licht läuft zurück entlang des Pfadsteils 104, woraufhin es längs des Pfadteiles 102 reflektiert wird, u d zwar zur Sammlung durch den konkaven Sammelspiegel204. Der Sammelspiegel 2 04 reflektiert seinerseits das zurückkommende Licht längs des Pfadteils 106, durch den das Umgebungs-5 licht blockierenden optischen Filter 210 zum Auftreffen auf den Detektor. Das Filter blockiert die meisten Lichtwellenlängen, leitet aber Licht einer Wellenlänge hin-The light reflected back by the character or characters travels back along path portion 104, whereupon it is reflected along path portion 102 for collection by concave collecting mirror 204. Collecting mirror 204 in turn reflects the returning light along path portion 106 through ambient light blocking optical filter 210 for impingement on the detector. The filter blocks most wavelengths of light, but passes light of a wavelength
C *C *
durch, die der Wellenlänge des durch die Laserdiode emittierten Lichstrahls entspricht. Eine Blende kann ebenfalls vor dem Detektor angeordnet sein.which corresponds to the wavelength of the light beam emitted by the laser diode. An aperture can also be arranged in front of the detector.
Der Detektor 206 erzeugt ein Analogon (Analogsignal) proportional zur Intensität des reflektierten Lichtes, welches verarbeitet, digitalisiert und decodiert werden kann durch die Anwendung spezifischer integrierter Schaltungen 419. Elektrische Leiter dienen zum Leiten von Signalen vom Detektor zur anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 419, sind aber aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt.The detector 206 generates an analog signal proportional to the intensity of the reflected light, which can be processed, digitized and decoded by the application of specific integrated circuits 419. Electrical conductors are used to conduct signals from the detector to the application specific integrated circuit 419, but are not shown for clarity.
Die kleine Größe der flexiblen Tragstruktur 3 00 im Abtastmodul verhindert nicht den Betrieb bei niedrigen Abtastfrequenzen. Wiederum positioniert die Lage des Reflektors und Magneten an entgegengesetzten Enden des Glieds 3 03 das Gewicht davon relativ weit weg von der Schwenkachse, wodurch ein hohes Trägheitsmoment vorgesehen wird. Auch die Masse der sich bewegenden Komponenten ist ziemlich groß; und die bevorzugten Materialien der Federn 321, 323 haben die Tendenz recht flexibel zu sein. Die hohe Masse, die hohe Trägheit und die Federflexibilität bewirken, daß die flexible Tragstruktur eine relativ niedrige charakteristische Vibrations- oder Schwingungsfrequenz (Eigenfrequenz) besitzt. Auf diese Weise arbeitet das kleine in sich abgeschlossene Abtastmodul bei den niedrigen Abtastfrequenzen, die für die Bar- oder Strichcodeabtastung bevorzugt sind, wie beispielsweise bei 2 0 Hz oder weniger. Das Moldul 400 sieht auch den Ausgleich des Gewichts des Reflektors und des Gewichts des Permanentmagneten vor, was unerwünschte Schwingungen oder Vibrationen reduziert oder eliminiert, die die Abtastbewegung stören könnten und minimiert dadurch die Leistungsmenge, die angelegt werden muß, um die Bewegung der Abtastkomponente einzuleiten, was den Abtaster effizienter macht.The small size of the flexible support structure 300 in the scanning module does not prevent operation at low scanning frequencies. Again, the location of the reflector and magnet at opposite ends of the member 303 positions the weight thereof relatively far from the pivot axis, thereby providing a high moment of inertia. Also, the mass of the moving components is quite large; and the preferred materials of the springs 321, 323 tend to be quite flexible. The high mass, high inertia, and spring flexibility cause the flexible support structure to have a relatively low characteristic vibration or oscillation frequency (natural frequency). In this way, the small self-contained scanning module operates at the low scanning frequencies preferred for bar code scanning, such as 20 Hz or less. The Moldul 400 also provides for balancing the weight of the reflector and the weight of the permanent magnet, which reduces or eliminates unwanted oscillations or vibrations that could disrupt the scanning motion, and thereby minimizes the amount of power that must be applied to initiate the movement of the scanning component, making the scanner more efficient.
Obwohl das oben besprochene Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Einzellaseranordnung beschrieben wurde, sei doch darauf hingewiesen, daß noch mehr als ein Laser in dem Modul nach Bedarf vorgesehen ~sein kann (beispielsweise kann eine insgesamte Dualbereichsabtastung, wie weiter unten im einzelnen beschrieben, vorgesehen sein). Die verwendeten Laser können von irgendeiner bekannten Bauart sein, beispielsweise konventionelle Laser, Laserdioden oder eine Kolmbination davon. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 7b zusätzlich zu der im ganzen bei 300 gezeigten Abtastanordnung in dieser Figur dargestellt, wobei ein Fernlaser für die Abtastung von weiter entfernt gelegenen Gegenständen, gezeigt bei 310a, vorgesehen ist und ein Nahlaser zum Abtasten von näher gelegneren Gegenständen bei 310b zu sehen. Der Fernlaserstrahl wird durch einen Faltspiegel 310c auf den gemeinsamen Spiegel 3 59 mit dem Nahlaserstrahl geleitet.Although the embodiment discussed above has been described with reference to a single laser arrangement, it should be understood that more than one laser may be provided in the module as required (for example, a total dual range scan may be provided as described in detail below). The lasers used may be of any known type, such as conventional lasers, laser diodes, or a combination thereof. Such an arrangement is shown in Figure 7b in addition to the scanning arrangement shown generally at 300 in that figure, with a far laser for scanning more distant objects shown at 310a and a near laser for scanning closer objects shown at 310b. The far laser beam is directed by a folding mirror 310c to the common mirror 359 with the near laser beam.
Die Fig. 2 bis 6 oder 7, wie unten im einzelnen diskutiert, zeigen eine mögliche Ausgestaltung des Abtastmoduls 400 der Fig. Ib. Man erkennt, daß das Modul 400 einfach in einem pistolenförmigen Leser 10 angeordnet und positioniert ist. Wo möglich, wurden die gleichen Bezugszeichen in der ganzen Beschreibung verwendet. Das Modul 400 kann durch irgendwelche geeigneten Mittel befestigt sein und—ist derart ausgerichtet, daß der nach—außen gehende Strahl 104 in der Abtastrichtung durch das Abtastfenster 56 austritt. Die eine oder andere der Schaltungsplatten 416, 418 kann alternativ in dem pistolengriffartigen Handgriff untergebracht sein, oder, wie gezeigt, eine zusätzliche gedruckte Schaltungskarte kann gesondert im Handgriff angeordnet sein. Die Leichtigkeit der Hersstellung einer solchen Anordnung liegt auf der Hand, da das in sich abgeschlossene Abtastmodul einfach positioniert und in geeigneter Weise innerhalb des pistolenartigen Abtasters 10 befestigt ist. Wenn die zusätzliche gedruckte Schaltungskarte 61 installiert wird,Figures 2 to 6 or 7, discussed in detail below, show one possible embodiment of the scanning module 400 of Figure 1b. It will be seen that the module 400 is simply located and positioned within a pistol-shaped reader 10. Where possible, the same reference numerals have been used throughout the description. The module 400 may be mounted by any suitable means and is oriented such that the outgoing beam 104 exits in the scanning direction through the scanning window 56. One or other of the circuit boards 416, 418 may alternatively be housed within the pistol-grip handle or, as shown, an additional printed circuit board may be separately located within the handle. The ease of fabricating such an arrangement is obvious since the self-contained scanning module is simply positioned and suitably mounted within the pistol-grip scanner 10. When the additional printed circuit board 61 is installed,
dann kann diese auch leicht im Handgriff 53 befestigt werden und in üblicher Weise mit dem Modul 400 verbunden werden, die sich ergebende Vorrichtung hat die Vorteile der pistolenartigen Abtastvorrichtung zusammen mit der verminderten Größe und dem geringen Gewicht, was durch das erfindungsgemäße Modul erreicht erreicht wird.then it can also be easily mounted in the handle 53 and connected to the module 400 in the usual way, the resulting device has the advantages of the pistol-type scanning device together with the reduced size and low weight achieved by the module according to the invention.
Die flexible Tragstruktur könnte derart modifiziert werden, daß eine Strahlpunktabtastung in zwei Richtungen vorgesehen wird, die im wesentlichen orthogonal zueinander sind. Eine Anzahl von unterschiedlichen Abtastanwendungen macht die Abtastung in zwei unterschiedlichen Richtungen erforderlich. Eine derartige Abtastung liefert ein Abtastmuster, welches sich über das oder die Zeichen einer Strichcodeart bewegt, um Positionen davon zu finden, die hinreichend intakt sind, um das genaue Lesen des Codes zu gestatten. Bi-direktionelle Abtastanwendungen beziehen sich auf die Abtastung von in zwei unterschiedlichen Dimensionen codierte Zeichen.The flexible support structure could be modified to provide beam spot scanning in two directions that are substantially orthogonal to each other. A number of different scanning applications require scanning in two different directions. Such scanning provides a scanning pattern that moves across the character or characters of a bar code type to find positions thereof that are sufficiently intact to allow accurate reading of the code. Bi-directional scanning applications refer to the scanning of characters encoded in two different dimensions.
Ein zwei-dimensionaler Strichcode umfaßt eine Reihe von Reihen oder Zeilen von optisch-codierter Information. Jede Reihe oder Zeile ist in der X-Richtung (horizontal) orientiert und eine Vielzahl von Reihen ist übereinander in der Y-Richtung (vertikal) angeordnet. Jede Reihe oder Zeile von Information umfaßt eine Reihe oder Serie-^7on codierten Symbolen und jedes Symbol besteht aus einer Reihe von hellen und dunklen Zonen oder Regionen, typischerweise davon von Rechtecken. Die Breiten der dunklen Regionen, die Striche, und/oder die Breiten der hellen Räume zwischen den Strichen zeigen die codierte Information in jeder Reihe oder Zeile an. Zwei-dimensionale Strichcodes können beträchtlich mehr codierte Information enthalten als die üblichen ein-dimensionalen Codes.A two-dimensional bar code comprises a series of rows or lines of optically-encoded information. Each row or line is oriented in the X (horizontal) direction and a plurality of rows are arranged one above the other in the Y (vertical) direction. Each row or line of information comprises a series or series of coded symbols and each symbol consists of a series of light and dark zones or regions, typically of rectangles. The widths of the dark regions, the bars, and/or the widths of the light spaces between the bars indicate the encoded information in each row or line. Two-dimensional bar codes can contain considerably more encoded information than the usual one-dimensional codes.
Um zwei-dimensionale Zeichen zu lesen, ist es erwünscht, die Zeichen mit einem Raster oder einer ähnlichen Art vonTo read two-dimensional characters, it is desirable to position the characters using a grid or a similar type of
Abtastmustern abzutasten. In einem solchen Abtastmuster überquert eine ziemlich große Anzahl von im wesentlichen horizontalen und im wesentlichen parallelen Abtastlinien oder Zeilen die Zeichen, und zwar von einer oberen horizontalen Abtastlinie fortschreitend nach unten mit einer Vielzahl von horizontalen Zwischenabtastlinien oder Zeilen bis zu einer unteren horizontalen Abtastlinie oder Zeile, um gleichförmig ein gewünschtes Abtastgebiet, das die Zeichen umfaßt, abzudecken. Um ein derartiges rasterartiges Abtastmuster zu erhalten, muß die Abtastkomponente für eine Hin- und Herbewegung in zwei unterschiedlichen Richtungen getragen oder gehaltert sein. Auch ist die Schwingungsfrequenz in der ersten die X-Richtungspunktabsastungsbewegung erzeugen typischerweise beträchtlieh größer als die Frequenz der Schwingung oder Oszillation in einer zweiten Richtung, die die Y-Richtungspunktabtastbewegung erzeugt.scanning patterns. In such a scanning pattern, a fairly large number of substantially horizontal and substantially parallel scan lines or rows traverse the characters from an upper horizontal scan line, progressing downward with a plurality of intermediate horizontal scan lines or rows to a lower horizontal scan line or row to uniformly cover a desired scanning area comprising the characters. To obtain such a raster-like scanning pattern, the scanning component must be supported or mounted for reciprocating motion in two different directions. Also, the frequency of oscillation in the first direction producing the X-direction spot scanning motion is typically considerably greater than the frequency of oscillation in a second direction producing the Y-direction spot scanning motion.
Fig. 7a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Moduls und ist analog dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 mit der Ausnahme der folgenden zwei Dinge. Zum ersten ist der Hochfrequenzsender 450 auf der gedruckten Schaltungsplatte 418 angebracht und mit einer antenne 4 52 gekoppelt, um elektrische Signale zu einer entfernt gele-5 genen Hostverarbeitungsvorrichtung drahtlos zu übertra-— gen. Die Signale können entweder" digitalisiert sein oder die decodierten durch Abtaster erzeugten Signale sein. Das sich ergebende "drahtlose Abtastmodul" kann bei zahllosen Anwendungsfällen eingesetzt werden.Fig. 7a shows another embodiment of a module and is analogous to the embodiment of Fig. 2 except for the following two things. First, the radio frequency transmitter 450 is mounted on the printed circuit board 418 and coupled to an antenna 452 to wirelessly transmit electrical signals to a remote host processing device. The signals can either be digitized or the decoded signals generated by scanners. The resulting "wireless scanning module" can be used in countless applications.
Fig. 7a zeigt auch ein zweites Gehäuse 412', in dem eine weitere Laserdiode untergebracht ist, und zwar zum Emittieren eines weiteren Lichtstrahnls entlang eines Pfadteils 108 durch eine Öffnung in dem Abtastspiegel 212 zum Auf treffen auf den Reflektor 3 59. Dieses "Duallaser11-Modul ist für Mehrfachzeilenabtastanwendungsfälle zweckmäßig. Fig. 7a also shows a second housing 412' housing another laser diode for emitting another beam of light along a path portion 108 through an opening in the scanning mirror 212 to impinge on the reflector 359. This "dual laser 11" module is useful for multiple line scanning applications.
Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich des Lesens von ein- oder zwei-dimensionalen Strichcodes beschrieben wurde, so ist sie jedoch nicht auf solche Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann bei komplizierteren Zeichenabtastanwendungsfälleneinsatz eingesetzt werden. Es ist möglich, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch bei verschiedenen Maschinensichtanwendungen oder optischen Zeichenerkennungsanwendungen eingesetzt wird, wo Information von anderen ARren von Zeichen abgeleitet wird, wie beispielsweise Buchstaben, Schriftzeichen oder dergleichen, oder auch von Charakteristika auf der Oberfläche von abzutastenden Gegenständen.Although the present invention has been described with respect to reading one- or two-dimensional bar codes, it is not limited to such embodiments, but can be used in more complex character scanning applications. It is possible that the method according to the invention can also be used in various machine vision applications or optical character recognition applications, where information is derived from other types of characters, such as letters, characters or the like, or from characteristics on the surface of objects to be scanned.
In all den verschiedenen Ausführungsbeipsielen können die Elemente der Abtastvorrichtung in einem sehr kompakten Gebilde oder einer Packung zusammengebaut werden. Ein derartiges Modul kann in austauschbarer Weise als die Abtastmaschine oder der Abtastmotor für unterschiedliche vielfältige Arten von Datenerfassungsystemen eingesetzt werden. Beispielsweise kann eines oder es können mehrere Module alternativ in einem in der Hand zu haltenden Abtaster eingesetzt werden, einem auf dem Tisch stehenden Abtaster befestigt an einem flexiblen Arm oder einer Halterung, die sich über die Oberfläche des Tisches erstreckt oder angebracht an der Unterseite der Tischplatte oder angebracht als eine Unterkomponente oder Unteranordnung eines komplizierteren Datenerfassungssystems.In all of the various embodiments, the elements of the scanning device can be assembled in a very compact structure or package. Such a module can be used interchangeably as the scanning engine or scanning motor for a variety of different types of data acquisition systems. For example, one or more modules can be used alternatively in a hand-held scanner, a table-top scanner attached to a flexible arm or bracket extending across the surface of the table or attached to the underside of the table top, or attached as a subcomponent or subassembly of a more complex data acquisition system.
Ein individuelles Modul kann spezielle Abtast- oder Decordiercharakterika besitzen, d. h. Betriebsfähigkeit für einen bestimmten Arbeitsabstand oder Betriebsfähigkeit für spezielle Symbole oder Druckdichte. Die Charakteristika oder Eigenschaften können auch durch die manuelle Einstellung von Steuerschaltern, die mit dem Modul in Verbindung stehen, definiert werden. Der Benutzer kann also das Datenerfassungssystem anpassen, um unterschiedliche Arten von Artikeln oder GegenständenAn individual module may have special scanning or decorating characteristics, i.e., ability to operate for a certain working distance or ability to operate for specific symbols or print density. The characteristics or properties may also be defined by manually setting control switches associated with the module. The user can therefore adapt the data acquisition system to detect different types of articles or objects
abzutasten oder aber das System kann für unterschiedliche Anwendungsfälle geeignet gemacht werden durch Wechseln der Module am Datenerfassungssystem durch die Verwendung des einfachen elektrischen Verbinders. 5to scan or the system can be made suitable for different applications by changing the modules on the data acquisition system by using the simple electrical connector. 5
Das oben beschriebenes Abtastmodul kann auch innerhalb eines in sich abgeschlossenen Datenerfassungsystems implementiert werden, und zwar einschließlich einer oder mehrerer der folgenden Komponente: Tastatur, Anzeige.The scanning module described above can also be implemented within a self-contained data acquisition system, including one or more of the following components: keyboard, display.
Bildschirm, Drucker, Datenspeicber, Anwendungssoftware und Datenbasen. Ein derartiges System kann auch ein Übertragungsinterface aufweisen, um das Datenerfassungssystem in die Lage zu versetzen, mit anderen Komponenten eines öärtlichen Netzwerkes oder mit einem Telefonsystem in Verbindung zu treten, und zwar entweder durch ein Modem oder ein ISDN-Interface oder durch Infrarotübertragung oder eine Rundfunkübertragung mit niedriger Leistung, und zwar von dem tragbaren Terminal oder Anschluß zu einem stationären Emnpfanger.display, printer, data storage, application software and databases. Such a system may also include a communications interface to enable the data acquisition system to communicate with other components of a local network or with a telephone system, either through a modem or ISDN interface or through infrared transmission or low power radio transmission from the portable terminal or connector to a stationary receiver.
Fig. 8 zeigt eine alternative Abwandlung eines im ganzen mit 500 bezeichneten Abtastmoduls. Das Modul weist einen Laser 510 auf, um einen Abtaststrahl 511 zu erzeugen, der durch ein im ganzen als 512 bezeichnetes Linsensystem läuft. Wie bei den vorhergehenden Ausfuhrungsbeipsielen trifft der Abtasstrafflr 511 auf einen Spiegel 520 auf, der zur Schwingung oder Oszillation um einen Schwenkpunkt 521 angeordnet ist, um den Strahl wie im ganzen durch Pfeile 513 und 514 gezeigt, abzutasten, d. h. eine Abtastbewegung ausführen zu lassen. Die Anordnung ist auf einer Schaltungsplatte 501 angebracht, die eine Verbindung oder Zwischenverbindung aufweist für eine eine Wand bildende Schaltungsplatte 502 (wie unter Bezugnahme auf die vorherigen Ausführungsbeispiele diskutiert). Wie oben diskutiert, ist eine weitere (nicht gezeigte) Schaltungsplatte parallel zur Basis-Schaltungsplatte 501 angebracht. Die Mittel zur Anbringung des Modulds 500 siondFig. 8 shows an alternative variation of a scanning module generally designated 500. The module includes a laser 510 for generating a scanning beam 511 which passes through a lens system generally designated 512. As in the previous embodiments, the scanning beam 511 impinges on a mirror 520 which is arranged to oscillate about a pivot point 521 to scan the beam as generally indicated by arrows 513 and 514. The assembly is mounted on a circuit board 501 which has a connection or interconnection for a wall-forming circuit board 502 (as discussed with reference to the previous embodiments). As discussed above, a further circuit board (not shown) is mounted parallel to the base circuit board 501. The means for attaching the Modulds 500 siond
bei 503 und 504 vopgesehen. Eine Empfangsphotodiode und geeignete Informationsverarbeitungsmittel, wie beispielsweise ein Filter oder eine Blende sind bei 516 bzw. 517, bzw. 518 vorgesehen. Diese Komponenten empfangen und verarbeiten den zurückkehrenden Licthstrahl in einer Art und Weise, die im allgemeinen bekannt ist und diskutiert wurde, typischerweise hinsichtlich der Größe der Basisplatte 501, wobei die entsprechenden Dimensionen A und Bl die folgenden sein könnten: A = 0,7" (17,8 mm) und B = O,75" (19,1 mm). Die typische Höhe könnte im Bereich von 0,42" (10,67 mm) liegen.at 503 and 504. A receiving photodiode and suitable information processing means such as a filter or aperture are provided at 516, 517, respectively. These components receive and process the returning light beam in a manner that is generally known and has been discussed, typically in terms of the size of the base plate 501, where the respective dimensions A and B1 could be the following: A = 0.7" (17.8 mm) and B = 0.75" (19.1 mm). The typical height could be in the range of 0.42" (10.67 mm).
Die in Fig. 8 gezeigte Anordnung ist besonders geeignet für Miniaturabtastelemente, die beispielsweise die oben beschriebenen Dimensionen haben. In vorausgegangenen Modulen wurde festgestellt, daß Zeige-, oder Richtungsfehler (Pointing-Fehler) in solchen Miniaturmodulen infolge der Schwierigkeit des Erhalts eines Massengleichgewichtes auftreten, was auf das Problem der Abschwächung herrruft. Dies ist inbesosndesre ein Problem, wenn es erwünscht ist, die oben diskutierte niedrige Abtastfrequenz zu erreichen. Die Erfindung überwindet die Schwierigkeiten durch Verwendung der speziellen Spiegelkonfiguration, wie sie gezeigt ist. Betrachtet man sich die Konfiguration im einzelnen, so erkennt man, daß der Spiegel 520 angebracht ist oder angebracht ist auf einen gemeinsamen Körper mit einem Permanentmagneten 521. Das den Spiegel 52 0 und den Permanentmagneten 521 aufweisende Spiegelsystem verschwenkt sich relativ zu einem festen Punkt 523 auf der Basisplatte 501 über eine Schwenkwelle 522. Das Spiegelsystem erstreckt sich von einer Seite einer Schwenkwelle 522 senkrecht zur Schwenkachse und der Spiegel 520 und Permanentmagnet 521 weisen in entgegengesetztn Richtungen relativ zu einer nominellen Linie, die 5 sich senkrecht zur Schwenkwelle 522 erstreckt. Das Spiegelsystem wird zur Abtastbewegung durch eine Spule 524 angetrieben, die ein magnetischen Wechselfeld in einerThe arrangement shown in Fig. 8 is particularly suitable for miniature scanning elements having, for example, the dimensions described above. In previous modules it has been found that pointing errors occur in such miniature modules due to the difficulty of maintaining mass balance, which gives rise to the problem of attenuation. This is particularly a problem when it is desired to achieve the low scanning frequency discussed above. The invention overcomes the difficulties by using the special mirror configuration as shown. Looking at the configuration in detail, it can be seen that the mirror 520 is mounted or is mounted on a common body with a permanent magnet 521. The mirror system comprising the mirror 520 and the permanent magnet 521 pivots relative to a fixed point 523 on the base plate 501 via a pivot shaft 522. The mirror system extends from one side of a pivot shaft 522 perpendicular to the pivot axis and the mirror 520 and permanent magnet 521 point in opposite directions relative to a nominal line extending perpendicular to the pivot shaft 522. The mirror system is driven for scanning movement by a coil 524 which generates an alternating magnetic field in a
Art und Weise erzeugt, wie dies unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele der Fig. 2 bis- 6 beschrieben wurde. Das alternierende Magentfeld oder magnetische Wechselfeld treibt den Permanentmagneten 521 zurück und vorwärt und bewirkt die Abtastbewegung. Diese Konfiguration unterscheidet sich etwas von der unter Bezugnahmne auf die Fig. 2 bis 6 beschriebene Konfiguration, insoferne als der Spiegel 520 und der Permanentmagnet 521 beide auf der gleichen Seite der Schwenkwelle 52 2 angeordnet sind und nicht auf entgegengesetzten Seiten davon.The mirror 520 is generated in a manner as described with reference to the embodiments of Figs. 2 to 6. The alternating magnetic field drives the permanent magnet 521 back and forth and causes the scanning movement. This configuration differs slightly from the configuration described with reference to Figs. 2 to 6 in that the mirror 520 and the permanent magnet 521 are both arranged on the same side of the pivot shaft 522 and not on opposite sides thereof.
Im Hinblick auf die Miniaturisierung des Systems ist es schwierig, hinreichend Masse am Spiegelsystem vorzusehen, um das Trägheitsmoment zu vergrößern und somit die Schwingungsfrequenz (Oszillationsfrequenz) um eine hinreichende Gröe zu reduzieren. Selbst die einzuführende oder hizuzufügende Masse hat die Tendenz zu verschwinden und die Zugabe jedweder weiteren Masse würde dieses Problem erhöhen. Dies wird in dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch überwunden, daß man ein zusätzliches magnetisches Element 530 einführt, und zwar positioniert auf der Basisplatte 501 in der Nähe des Permanentmagneten 521. Das Element 53 0 kann beispielsweise eine Eisenstange sein, die von der Basisplatte 501 wegragt. Wegen der magnetischen Wechselwirkung zwischen der Eisenstange 53 0 und" dem Permanentmagneten 521 werden de— Permanentmagnet 521 und somit das Spiegelsystem insgesamt in Ausrichtung mit der Eisenstange vorgespannt. Ein effektiver Anstieg der Masse des Spiegelsystem wird somit erreicht und Zeigefehler/Verringerung werden demgemäß reduziert. Die Eisenstange kann natürlich durch irgendein anderes geeignetes Magnetelement 53 0 ersetzt werden.In view of the miniaturization of the system, it is difficult to provide sufficient mass on the mirror system to increase the moment of inertia and thus reduce the oscillation frequency by a sufficient amount. Even the mass introduced or added tends to disappear and the addition of any further mass would increase this problem. This is overcome in the embodiment shown in Fig. 8 by introducing an additional magnetic element 530 positioned on the base plate 501 near the permanent magnet 521. The element 530 can be, for example, an iron rod protruding from the base plate 501. Due to the magnetic interaction between the iron rod 53 0 and the permanent magnet 521, the permanent magnet 521 and thus the mirror system as a whole are biased into alignment with the iron rod. An effective increase in the mass of the mirror system is thus achieved and pointing errors/decreases are reduced accordingly. The iron rod can of course be replaced by any other suitable magnetic element 53 0.
Gemäß einem weiteren Aspekt desr Erfindung wird ein Abtastmodulsystem vorgesehen, welches geeignet ist, die Schwierigkeiten zu überwinden, die mit der Störung in Be-According to a further aspect of the invention, a scanning module system is provided which is suitable for overcoming the difficulties associated with interference in
Ziehung stehen, die durch Umgebungslicht in der Umgebung der Abtastvorrichtung hervorgerufen werden.draw caused by ambient light in the vicinity of the scanning device.
Dieses Problem wird insbesondere bei nicht-retrokollektiven Strichcodeabtastsystemen angetroffen, bei denen der Detektor nicht nur den durch den Abtaster erzeugten Lesestrahl sammelt, sondern auch Umgebungslicht. Dies hat eine schlechtere Leistung zur Folge, insbesondere bei mittleren bis hohen Umgebungslichtbedingungen. Man erkennt, daß das Problem dadurch gelöst werden kann, daß man geeignete Filter für das reflektierte Licht vorsieht, um das auf Umgebungslichtzustände oder -bedingungen zurückzuführende Rauschen herauszufiltern. Das räumliche Filtern des Rauschens wird durch das Abtastmuster diktiert, das durch das von dem reflektierten Strichcode empfangene Licht erzeugt wird. Das temporale Filtern des Rauschens wird durch die Wellenform diktiert, die durch das Licht erzeugt wird, welches von dem reflektierten Strichcode empfangen wird. Typischerweise wird das Spek-0 tralfiltern durch die folgenden Faktoren bestimmt;This problem is particularly encountered in non-retrocollective bar code scanning systems where the detector collects not only the reading beam produced by the scanner but also ambient light. This results in poorer performance, especially in moderate to high ambient light conditions. It will be appreciated that the problem can be solved by providing appropriate filters for the reflected light to filter out the noise due to ambient light conditions or states. Spatial filtering of the noise is dictated by the scanning pattern produced by the light received from the reflected bar code. Temporal filtering of the noise is dictated by the waveform produced by the light received from the reflected bar code. Typically, spectral filtering is determined by the following factors;
a) Wellenlängernveränderung infolge der Hertellungsviariabilität sichtbarer Lagerdioden (VLD = visible laser diode);a) Wavelength variation due to manufacturing variability of visible laser diodes (VLD);
b) Längenveränderung infolge der Alterungen der VLD; —c) Wellenveränderung mit der Temperatur für eineb) Length change due to ageing of the VLD; —c) Wave change with temperature for a
gegebene VLD;
d) Abhängigkeit der optischen Übertragung vom Winkel des empfangenen Lichtes;
e) Mehrfachmodemlaserwirkung der VLD.given VLD;
d) Dependence of the optical transmission on the angle of the received light;
e) Multiple mode laser effect of the VLD.
Um all die oben genannten Faktoren zu berücksichtigen, haben Filter typischerweise eine Bandbreite von anähernd 70 nm. Dies ist Größenordnungen breiter als die Spektralbreite einer einzigen VLD-Mode und infolgedessen wird ein großer Anteil nicht notwendigen Rauschens hervorgerufen durch die Umgebungwslichtbedingungen erhalten oder beibe-To accommodate all of the above factors, filters typically have a bandwidth of approximately 70 nm. This is orders of magnitude wider than the spectral width of a single VLD mode and as a result, a large proportion of unnecessary noise caused by the ambient light conditions is retained or maintained.
halten. Ferner können die Filterparameter nicht ohne einen Einfluß auf die Abtasterleist-ungsfähigkeit geändert werden.Furthermore, the filter parameters cannot be changed without affecting the scanner performance.
Fig. 9 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung. Die Anordnung weist einen festen Filter auf und eine VLD mit abstimmbarer Wellenlänge, wobei der Abstimmparameter die Temperatur des VLD ist.Fig. 9 shows a solution according to the invention. The arrangement has a fixed filter and a VLD with tunable wavelength, the tuning parameter being the temperature of the VLD.
Ein Abtastmodul ist im ganzen bei 540 gezeigt. Man erkennt, daß die unten diskutierten Komponenten auf einem einzigen Modul der Bauart vorhanden sein könnten, die unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsbeispiele diskutiert wurde oder aber in irgendeiner anderen geeigneten Form. Das Modul 540 weist einen Laser 541 auf, der einen Lesestrahl 542 emittiert. Der Strahl 542 wird durch einen Reflektor 543 auf ein Abtastsystem 544 repräsentiert in der Figur durch einen einzigen Reflektor rückgerichtet, der zur Abtastung des Strahls 542 entfernbar ist, und 0 zwar durch Hin- und Herbewegung in einer durch den Pfeil A dargestellten Richtung. Der sich ergebende Abtaststrahl ist figurativ durch den Hauptstrahl 555 dargetellt, wobei die Abtastgrenzen durch gestrichelte Linien 556, 556' gezeigt sind. Um die Wellenlänge des Lasers 541 unter Verwendung der Tempertur als dem Abstimmparameter abzustimmen, wird der Laser 541, der auf einer Subhalterung oder" einem Chip irgendeiner bekannten Art und Weise angeordnet ist, auf einer thermoelektrischen Kühler/Erhitzereinheit 560 angeordnet. Die Kühler/Erhitzereinheit 560 kann von 0 irgendeiner bekannten Bauart sein, beispielsweise der Bauart, wo die Temperatur dadurch geändert werden kann, daß man die Größe und Richtung des hindurchfließenden Stromes verändert. Infolgedessen kann die Wellenlänge des Lasers 541 innerhalb des Durchlaßbandes des Filters für den (nicht gezeigten) Detektor gehalten werden und ein schmäleres Durchlaßband kann somit verwendet werden.A scanning module is shown generally at 540. It will be appreciated that the components discussed below could be present on a single module of the type discussed with reference to the above embodiments or in any other suitable form. The module 540 includes a laser 541 which emits a reading beam 542. The beam 542 is directed back by a reflector 543 to a scanning system 544 represented in the figure by a single reflector which is removable for scanning the beam 542 by reciprocating movement in a direction shown by arrow A. The resulting scanning beam is figuratively represented by the main beam 555 with the scanning boundaries shown by dashed lines 556, 556'. To tune the wavelength of laser 541 using temperature as the tuning parameter, laser 541, mounted on a submount or chip of any known type, is mounted on a thermoelectric cooler/heater unit 560. Cooler/heater unit 560 may be of any known type, for example the type where the temperature can be changed by changing the magnitude and direction of the current flowing therethrough. As a result, the wavelength of laser 541 can be kept within the passband of the filter for the detector (not shown) and a narrower passband can thus be used.
Die Temperatur kann auf verschiedene Weisen gesteuert werden, wobei man im allgemeinen auf ein Rückkopplungssignal vertraut. Beispielsweise kann der Reflektor 543 teilweise versilbert oder verspiegelt sein, um so den größten Teil des Lesestrahls 542 zu reflektieren, aber einen Teil des Lesestrahls, wie 561 gezeigt, durchzulassen. Der durchgelassene Strahl 561 wird durch einen Hilfsdetektor 562 empfangen. Der Hilfsdetektor 562 kann auf dem Modul 540 vorgesehen sein, oder je nach Notwendigkeit im Abtastergehäuse angeordnet sein. Der Hilfsdetektor 562 überwacht die Wellenlänge des übertragenen Teils des Lesestrahls 561 und liefert ein Steuersignal an die Kühler/Erhitzereinheit 561 derart, daß die gewünschte Temperatur erreicht wird, um die Wellenlänge des Leser-Strahls 542 innerhalb des Durchlaßbandes des Filters zu halten. Die Steuersignale werden über eine Steuerleitung 563 geleitet. Ein Weg zur Steuerung der Temperatur auf diese Weise besteht darin, den Hilfsdetektor 562 abzustimmen, um maximales Ansprechen bei einer gewünschten Wellenlänge innerhalb des Durchlaßbandes zu liefern. Die Temperatur der Kühler/Erhitzereinheit 560 wird gesteuert, um die Ausgangsgröße des Hilfsdetektors 562 zu maximieren. The temperature can be controlled in a variety of ways, generally relying on a feedback signal. For example, reflector 543 can be partially silvered or mirrored so as to reflect most of the reading beam 542, but to transmit a portion of the reading beam as shown at 561. The transmitted beam 561 is received by an auxiliary detector 562. The auxiliary detector 562 can be provided on module 540, or located in the scanner housing as needed. The auxiliary detector 562 monitors the wavelength of the transmitted portion of the reading beam 561 and provides a control signal to the cooler/heater unit 561 such that the desired temperature is achieved to keep the wavelength of the reading beam 542 within the passband of the filter. The control signals are conducted via a control line 563. One way to control temperature in this manner is to tune the auxiliary detector 562 to provide maximum response at a desired wavelength within the passband. The temperature of the cooler/heater unit 560 is controlled to maximize the output of the auxiliary detector 562.
Diese Anordnung gestattet, daß die Wellenlänge des Lesestrahls 562 innerhalb eines~gewünschten Bandes gehalten wird. Infolgedessen kann der Filter eine stark verminderte Bandbreite besitzen, da die WellenlängenVerschiebung oder Drift genau gesteuert werden kann. Demgemäß kann die Mehrheit des externen Rauschens hervorgerufen durch die Umgebungslichtbedingungen herausgefiltert werden, was ein verbessertes Signal zum Rauschverhältnis ergibt und somit die Leistungsfähigkeit erhöht.This arrangement allows the wavelength of the read beam 562 to be maintained within a desired band. As a result, the filter can have a greatly reduced bandwidth since the wavelength shift or drift can be precisely controlled. Accordingly, the majority of the external noise caused by the ambient light conditions can be filtered out, resulting in an improved signal to noise ratio and thus increasing performance.
Das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel ist besonders gut geeignet, der Wellenlängenveränderung oder Variation entgegenzuwirken, die wegen der oben genannten FaktorenThe embodiment shown in Fig. 9 is particularly well suited to counteract the wavelength change or variation that occurs due to the above-mentioned factors
a) b\s c) auftritt, nämlich die Herstellungsvariabilität, die Alterung und die Temperatur, was sich aus folgendem ergibt. Man erkennt, daß das Ausführungsbeispiel somit eine verbesserte Leistungsfähigkeit zeigt. 5a) b\s c) occurs, namely the manufacturing variability, the aging and the temperature, which results from the following. It can be seen that the embodiment thus shows an improved performance. 5
Die Leistungsfähigkeit kann ferner durch Vdrwendung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 10 verbessert werden, daß die Wellenlängenveränderung berücksichtigt, und zwar infolge der Abhängigkeit der optischen Übertragung vom Winkel des empfangenen Lichtes. Dies wird erreicht durch Neuanordnung des Hilfsdetektors derart, daß dieser stromabwärts gegenüber dem Abtastsystem 544 liegt. Der Umleitungs- oder Re-Direktionsreflektor 543 kann demgemäß vollständig versilbert oder verspiegelt sein. Stattdessen wird ein weiterer partiell versilberter oder verspiegelter Spiegel 565 in den Pfad des durch das Abtastsystem 544 reflektierten Strahl angeordnet, und zwar dem gesamten Abtastbereich derart abdeckend, daß ein Teil der Strahlen innerhalb der durch die Bezugszeichen 556 und 556· repräsentierten Grenzen reflektiert und durch Reflektor 565 umgeleitet oder umgelenkt wird. Ein Detektor 566 detektiert dann den umgeleiteten oder umgelenkten Teil des Lesestrahls. Der Detektor 566 detektiert sowohl die Wellenlänge des Lesestrahls (in einer Art und Weise analog zum Detektor 562, was unter Bezug auf Fig. 9 diskutiert wurde) und liefert auch augenblicklich Information hinsichtlich des Abtastwinkels. Diese Information wird in eine Steuervorrichtung 567 eingegeben (die irgendein geeigneter Prozessor sein kann) und die Temperatur der Kühler/Erhitzereinheit 560 wird demgemäß gesteuert bzw. geregelt. Man erkennt, daß die Steuer- oder Regelvorrichtung 567 integral mit dem Detektor 566 ausgebildet sein kann, oder Teil der Steuervorrichtung für das Modul 562 als ganzes bildet. Die Wellenlänge des Lasers 541 kann demgemäß gesteuert werden, um Veränderungen oder Variationen der optischen Durchlässigkeit abhängig vom Winkel des empfangenen Lichtes zu steuern oder regeln.The performance can be further improved by using the embodiment of Fig. 10 which takes into account the wavelength variation due to the dependence of the optical transmission on the angle of the received light. This is achieved by relocating the auxiliary detector so that it is downstream of the scanning system 544. The redirection or re-direction reflector 543 can thus be completely silvered or mirrored. Instead, another partially silvered or mirrored mirror 565 is placed in the path of the beam reflected by the scanning system 544, covering the entire scanning area such that a portion of the beams within the boundaries represented by reference numerals 556 and 556· are reflected and redirected or deflected by reflector 565. A detector 566 then detects the redirected or redirected portion of the reading beam. The detector 566 both detects the wavelength of the read beam (in a manner analogous to detector 562 discussed with reference to Figure 9) and also provides instantaneous information regarding the scan angle. This information is input to a controller 567 (which may be any suitable processor) and the temperature of the cooler/heater unit 560 is controlled accordingly. It will be appreciated that the controller 567 may be integral with the detector 566 or form part of the controller for the module 562 as a whole. The wavelength of the laser 541 may be controlled accordingly to control changes or variations in the optical transmittance depending on the angle of the received light.
Man erkennt, daß die Kühler/Erhitzereinheit 560 und die Lasertemperatur mit einer Rate verändert werden müssen, die hoch genug oder schnell genug ist, um den Veränderungen des Abtastwinkels zu folgen, damit dieses Ausführungsbeispiel arbeiten kann. Dies kann natürlich nur für hinreichend langsame Abtastraten oder Geschwindigkeiten erreicht werden 'und schnellere Abtatraten können durch Minimierung der thermischen Masse erreicht werden, und zwar des gesamten Systems aus Kühler/Erhitzereinheit und Laser 541.It will be appreciated that the cooler/heater 560 and laser temperature must be varied at a rate high enough or fast enough to follow the changes in scan angle for this embodiment to work. Of course, this can only be achieved for sufficiently slow scan rates or speeds, and faster scan rates can be achieved by minimizing the thermal mass of the entire cooler/heater and laser 541 system.
Das System kann ferner dadurch verbessert werden, daß man die Veränderungen berücksichtigt, die sich infolge des Fakters e) ergeben, d. h. der Tatsache, daß einige VLD's bei mehreren Spektralmoden Laserwirkung zeigen, und zwar durch Auswahl eines geeigneten VLD, der in einer einzigen longitudinalen Mode Laserwirkung zeigt. Es sind verschiedene VLD's bekannt, die dieses Erfordernis erfüllen würden, beispielsweise die meisten indexgeführten VLD's. Man 0 erkennt, daß selbst dann, wenn der VLD einigen wenigen Modes außer Wirkung zeigt, Verbesserungen erkennbar sind, obwohl sie nicht von Signifikanz sind.The system can be further improved by taking into account the changes resulting from factor e), i.e. the fact that some VLDs lase in several spectral modes, by selecting a suitable VLD that lases in a single longitudinal mode. Several VLDs are known that would meet this requirement, for example most index-guided VLDs. It will be appreciated that even if the VLD lases in a few modes, improvements are noticeable, although not significant.
Bei einer alternativen Lösungsmöglichkeit kann ein VLD fester Wellenlänge ein gebaut sein und ein abstimmbares Filter kann stattdessen verwendet werden. In diesem Falle würden die Steuersignale, die vom Hilfsdetektor 562 oder vom kombinierten Wellenlängen- und Abtastwinkeldetektor 556 empfangen werden, in das Filter eingespeist derart, daß der Filter Änderungen der Wellenlänge des Lasers folgt. Geeignete abstimmbare Filter sind bekannt, beispielsweise aus der folgenden Literaturestelle: Optical Engineering Volume 20, Nr. 6 (November/Dezember 1981) Seiten 805 bis 845; es handelt sich hier um eine Sammlung mehrerer Artikel, die sich auf elektronisch abstimrabare optische Spektralfilter beziehen. Man erkennt, daß die verbleibenden Merkmale des Systems ähnlich denjenigenIn an alternative approach, a fixed wavelength VLD may be incorporated and a tunable filter may be used instead. In this case, the control signals received from the auxiliary detector 562 or from the combined wavelength and scan angle detector 556 would be fed into the filter such that the filter follows changes in the wavelength of the laser. Suitable tunable filters are known, for example from the following reference: Optical Engineering Volume 20, No. 6 (November/December 1981) pages 805 to 845, which is a collection of several articles relating to electronically tunable optical spectral filters. It will be seen that the remaining features of the system are similar to those
sind, wie sie unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 beschrieben wurden.as described with reference to Figs. 9 and 10.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es erwünscht, daß Lesen von ein-dimensionalen Strichcodesymbolen schlechter Qualität zu verbessern. Es ist bekannt, die Genauigkeit beim Lesen ein-dimensionaler Strichcodesymbole dadurch zu verbessern, daß man einen Lesestrahl mit einem elliptischen Querschnitt verwendet, wobei die lange Achse parallel zur Strichrichtung oder Augenrichtung liegt, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Der Lesestrahlpunkt ist bei 570 übertrieben dargestellt und tastet, wie durch den Pfeil B gezeigt, entlang eines Strichcodesymbols 571. Der Lesestrahlpunkt 570 ist elliptisch und seine lange Achse läuft parallel zur Richtung der Striche und senkrecht der Abtastrichtung. Infolgedessen wird eine Durchschnittsbildung der Codefehler in Vertikalrichtung vorgesehen.In accordance with another aspect of the invention, it is desirable to improve the reading of poor quality one-dimensional bar code symbols. It is known to improve the accuracy of reading one-dimensional bar code symbols by using a reading beam having an elliptical cross-section with the long axis parallel to the bar or eye direction as shown in Figure 11. The reading beam spot is exaggerated at 570 and scans along a bar code symbol 571 as shown by arrow B. The reading beam spot 570 is elliptical and its long axis is parallel to the bar direction and perpendicular to the scan direction. As a result, averaging of the code errors in the vertical direction is provided.
Es ist zweckmäßig, den Arbeitsbereich eines gegebenen Abtasters zu vergrößern, damit der Abtaster vielfältiger einsetzbar ist. Zur Vergrößerung des Arbeitsbereichs des Abtasters für Strichcode hoher Dichte (6- bis 10-tausendstel Zoll) kann das entfernt gelegene Ende des Arbeitsbereichs durch Vergrößern der Laserfokussieraperturgöße iff Abtastrichtung vergrößert werden, während das naheliegede Ende Arbeitsbereiches dadurch verringert werden kann, daß man die Strahltaillie dichter an die Apertur oder Öffnung bringt. Dies ist in Fig. 12 veranschaulicht. Ein Laser 575 emittiert einen Strahl 576 durch eine kreisförmige Fokussieröffnung oder -apertur 577. Der Strahl 576 besitzt eine übertrieben bei W dargestellte Taillie. Durch Vergrößern der Aperturgröße in Abtastrichtung (wiederum durch Pfeil B gezeigt) steigt der Arbeitsbereich an, aber die Strahltaillie nimmt ab. Infolgedessen wird dann, wenn ein schlecht gedrucktes Strichcodesymbol nahe der Laserstrahlteillie abgetastet wird, derIt is desirable to increase the working range of a given scanner to make the scanner more versatile. To increase the working range of the high density bar code scanner (6 to 10 thousandths of an inch), the far end of the working range can be increased by increasing the laser focusing aperture size in the scanning direction, while the near end of the working range can be reduced by bringing the beam waist closer to the aperture or opening. This is illustrated in Fig. 12. A laser 575 emits a beam 576 through a circular focusing aperture or opening 577. The beam 576 has a waist shown exaggeratedly at W. By increasing the aperture size in the scanning direction (again shown by arrow B), the working range increases but the beam waist decreases. As a result, when a poorly printed bar code symbol is scanned near the laser beam part, the
Lesestrahlpunkt zu einer Größe vergrößert, wobei infolgedes-sen weniger Mittelbildung der Fehlerstellen des Barcodesymbols in der Abtastrichtung erfolgt, was Rauschen im Auslesesignal zur Folge hat, daß nicht herausgefiltert werden kann udrch Verwendung eines elliptischen Punktes, der senkrecht zur Abtastlinies langgestreckt ist. Es ist erwünscht, diese Leistungsverschlechterung zu beseitigen oder zu reduzieren, da diese einen nachteiligen Einfluß auf den Arbeitsbereich besitzt.Reading beam spot is increased to a size, resulting in less averaging of the bar code symbol errors in the scan direction, resulting in noise in the read signal that cannot be filtered out by using an elliptical spot elongated perpendicular to the scan line. It is desirable to eliminate or reduce this performance degradation as it has a detrimental effect on the working range.
Die vorliegende Erfindung löst die Schwierigkeiten bei bekannten Anordnungen durch Identifizieren eines Parameters des Systems, der zur Verbesserung der Bedingungen verändert werden kann, und zwar der Laserfokussierapertür- oder -Öffnungsform. Besonders bevorzugte Formen werden im folgenden beschrieben. Es wurde festgestell, daß dann, wenn die Fokussieröffnungs- oder -aperturform optimiert wird, die Laserstrahltaillie vergrößert werden kann, und ein entsprechend verbessertes Signal zu Rauschverhältnis für Strichcodesyxmbole schlechter Qualität erhalten werden kann, ohne daß Nachteile beim Abtasterarbeitsbereich auftreten.The present invention overcomes the difficulties in known arrangements by identifying one parameter of the system which can be varied to improve conditions, namely the laser focusing aperture shape. Particularly preferred shapes are described below. It has been found that if the focusing aperture shape is optimized, the laser beam waist can be increased and a correspondingly improved signal to noise ratio for poor quality bar code symbols can be obtained without penalty in scanner operating range.
Konventionelle Öffnungs- oder Aperturformen sind im allgemeinenm kreisförmig oder rechteckig, wobei infolgedessen die einzigen verfügbaren Parameter zur Vergrößerung des Abtastarbeitsbereichs die Apertur oder Öffnungsgröße und die Strahltaillienlage sind; dies veranlaßt die Verminderung der Strahltaillie und der Arbeitsbereich wird , wie oben diskutiert, vergrößert. Verschiedene alternative Apertur- oder Öffnungsformen sind in den Fig. 13a bis 13c gezeigt. Fig. 13a zeigt eine optimierte Öffnung oder Apertur mit einer abgestuften Form. Die Apertur kann als durch eine Reihe von Rechtecken Al, A2, A3, Al', A2', A3' gebildet angesehen werden, wobei diese Rechtecke wie gezeigt symmetrsich angeordnet sind. Die rechten Winkel jedes Paares von Al, Al1 u s.w. haben Seiten von un-Conventional aperture shapes are generally circular or rectangular, and consequently the only parameters available for increasing the scanning working area are the aperture size and the beam waist position; this causes the beam waist to be reduced and the working area to be increased as discussed above. Various alternative aperture shapes are shown in Figs. 13a to 13c. Fig. 13a shows an optimized aperture with a stepped shape. The aperture can be viewed as being formed by a series of rectangles Al, A2, A3, Al', A2', A3', these rectangles being symmetrically arranged as shown. The right angles of each pair of Al, Al 1 and sw have sides of un-
terschiedlicher Länge in Abtastrichtung (einmel durch
Pfeil B angedeutet). Die breitesten Rechtecke oder rechten Winkel werden an der Mitte gefunden, die schmälsten
oben und unten.
5of different lengths in the scanning direction (indicated by arrow B). The widest rectangles or right angles are found at the center, the narrowest at the top and bottom.
5
Um das Herstellungsverfahren zu erleichtern und um die Lichtstreuung an scharfen Ecken zu vermindern, können verschiedene alternative glatte Formen ausgewählt werden, welche die in Fig. 13a gezeigte Form annähern. Beispielsweise könnte, wie in Fig. 13b gezeigt, eine Diamantform mit abgerundeten Ecken verwendet werden, oder aber in Fig. 13c gezeigt, eine kreisförmige Form mit oberen und unteren sich von dort aus erstreckenden abgerundeten Keulen.To facilitate the manufacturing process and to reduce light scattering at sharp corners, various alternative smooth shapes can be selected that approximate the shape shown in Fig. 13a. For example, a diamond shape with rounded corners could be used as shown in Fig. 13b, or a circular shape with upper and lower rounded lobes extending therefrom as shown in Fig. 13c.
In der Tat kann man die optimierte Apertur- oder Öffnungsform gemäß Fig. 13a durch MTF-Analyse erreichen, wobei MTF das Faltungsintegral für die Apertur- oder Öffnungsfunktion ist. Es sei nunmehr auf die mathema-0 tische Behandlung der Öffnungsform unter Verwendung der MTF-Analyse eingegangen.In fact, the optimized aperture shape shown in Fig. 13a can be achieved by MTF analysis, where MTF is the convolution integral for the aperture function. Let us now turn to the mathematical treatment of the aperture shape using MTF analysis.
Es sei angenommen, daß der Abtaster den 6, 7,5, 2 0 und mil (mil = 1000 Zoll) Code lesen soll. Typischerweise ändert sich nach Optimierung der Abtasterarbeitsbereiche MTF für die höchste Codedichte (6 m~il im vorliegenden Beispiel) abhängig von dem Zielabstand, wie dies durch die aus Kreuzen bestehende Kurve in Fig. 14 dargestellt ist. Es sei angenomemn, daß ein Digitalisierer ein Ab-0 esung bei MTF>15% vorsehen kann. Imgezeigten Beispiel würde ein Abtaster mit einer rechteckigen Öffnung von O,027" (0,686 mm) Breite den Areitsbereich von 2,5" (63,5 mm) bis 9" (228,6 mm) für den 6 mil Barcode vorsehen.Assume that the scanner is to read the 6, 7.5, 20 and mil (mil = 1000 inch) code. Typically, after optimizing the scanner working ranges, MTF for the highest code density (6 mil in this example) will vary with target distance as shown by the cross-shaped curve in Fig. 14. Assume that a digitizer can provide a reading at MTF>15%. In the example shown, a scanner with a rectangular aperture 0.027" (0.686 mm) wide would provide the working range of 2.5" (63.5 mm) to 9" (228.6 mm) for the 6 mil bar code.
Die MTF-Kurve für den 6 mil Code erreicht einen Maximalert bei ungefähr 45 % der Strahltaillienlage oder -stelle bei 5" (13 0 mm) vom Abtaster. Die Abtasterleistungsfähig-The MTF curve for the 6 mil code reaches a maximum value at approximately 45% of the beam waist position or location at 5" (13 0 mm) from the scanner. The scanner performance
keit wird in keiner Weise verbessert, wenn man die maximale MTF signifkant höher vorsieht als den Schwellenwert von 15 %. Stattdessen löst der Abtaster höhere räumliche Frequenzen, die Druckfehler repräsentieren, auf und ein Rauschpegel vergrößert den Strahl um die Strahltailienstelle herum. Idealerweise ist eine flache MTf-Kurve unmittelbar oberehalb des Schwellenpegels erwünscht. Anders ausgedrückt, die Strahltaillie kann vergrößert werden, bis die flache MTF-Kurve erreicht ist.The accuracy is not improved in any way by setting the maximum MTF significantly higher than the 15% threshold. Instead, the scanner resolves higher spatial frequencies representing printing defects and a noise level enlarges the beam around the beam waist location. Ideally, a flat MTf curve just above the threshold level is desired. In other words, the beam waist can be increased until the flat MTF curve is achieved.
Demgemäß wird der zusätzliche Freiheitgrad zur Steuerung der Form der MTF-Kurve verwendet, nämlich die Aperturoder Öffnungsform beim Lesen ein-dimensionaler Strichcodes. Für die in Fig. 13a gezeigte Apertur, die aus drei rechteckigen Gebieten mit unterschiedlichen Seiten entlang der Abtastrichtung xl, x2, und x3 besteht und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß MTF das Faltungsintegral für die Apertur- oder Öffnungsfunktion ist, kann man das MTF der gezeigten Apertur durch die folgende Formel berechnen:Accordingly, the additional degree of freedom is used to control the shape of the MTF curve, namely the aperture shape when reading one-dimensional bar codes. For the aperture shown in Fig. 13a, which consists of three rectangular regions with different sides along the scanning direction x1, x2, and x3, and taking into account the fact that MTF is the convolution integral for the aperture function, one can calculate the MTF of the aperture shown by the following formula:
MTF=(MTFl.S1+MTF2.S2+MTF3.S3+...)/(Pl+P2+P3...),MTF=(MTFl.S1+MTF2.S2+MTF3.S3+...)/(Pl+P2+P3...),
dabei ist MTFi das MTF der i-ten Zone der Apertur, Pl ist 5 die Laserstrahlleistung innerhalb der i-ten Zone. Daher gibt es eine zusStzhliche Konstruktion von Konstruktionsfreiheit durch Formen der Öffnung oder Apertur. In Fig. 13 ist ein Beispiel der Apertur, die das flache MTF für dOn 6 mil-Code liefert. Berechnete MTF für die 7,5 mils, 20 mil und 55 mil Codes sind jeweils in den Fig. 15 bis 17 durch die ausgezogenesn Linien dargestellt. Man kann erwarten, daß alle Druckschäden oder Druckfehler mit einer Größe von weniger als 6 mil herausgefiltert werden.where MTFi is the MTF of the i-th zone of the aperture, Pl is the laser beam power within the i-th zone. Therefore, there is additional freedom of design by shaping the opening or aperture. In Fig. 13 is an example of the aperture that provides the flat MTF for the 6 mil code. Calculated MTFs for the 7.5 mils, 20 mils and 55 mil codes are shown by the solid lines in Figs. 15 to 17, respectively. One can expect that all print defects or printing errors smaller than 6 mils will be filtered out.
Eine weitere Möglichkeit der Aperturformoptimierung beteht darin, die Arbeitsbereiche für die Niedrigdichtebarodes oder -strichcodes (40, 55 mil) zu vergößern, wennAnother way to optimize the aperture shape is to increase the working areas for the low-density barcodes or barcodes (40, 55 mil) when
die Breitenbereiche beibehalten werden für hochdichte
Strichcodes, wie man in den Fig. 16 und 17 erkennen kann.the width ranges are maintained for high density
Barcodes, as can be seen in Fig. 16 and 17.
Unter Bezugnahme auf Fig. 14 ist die nomioelle MTF-Kurvenfunktion
für die "Diament"-Offnung und einen 6 mil (6-tausendstel
Zoll) Code gegeben durch:Referring to Fig. 14, the nominal MTF curve function
for the "Diament" aperture and a 6 mil (6 thousandths of an inch) code given by:
MTFl (wb, Z, &khgr;, Ox, Ax) =MTP(wb, 2/X, ex, Ax+0 . Oil) +NTTF(Wb. Z,x, &thgr;·&khgr;. Ax) *MTF<wb. Z, x, ex, Ax-Q . Oil )MTFl (wb, Z, &khgr;, Ox, Ax) = MTP(wb, 2/X, ex, Ax+0 . Oil) +NTTF(Wb. Z,x, &thetas;·&khgr;. Ax) *MTF< wb. Z, x, ex, Ax-Q . Oil )
Dabei ist wb die Codedichte, Z ist der Abstand von der
Öffnung (mm), &khgr; ist der Abstand zwischen dem Laser undWhere wb is the code density, Z is the distance from the
Aperture (mm), &khgr; is the distance between the laser and
der Linsenbrennebene (/im) , &thgr; ist der Laserdivergenzwinkel
und Ax ist die Aperturgröße des relevanten Teils der Öffnung (Zoll). Die gegebenen numerischen Werte entsprechen
dem Ausführungsbeispiel der Fig. 13a.
15the lens focal plane (/im), θ is the laser divergence angle and Ax is the aperture size of the relevant part of the opening (inches). The given numerical values correspond to the embodiment of Fig. 13a.
15
Der Abstand WR ist der Arbeitsbereich, wie oben definiert,
und die MTF-Kurven sind für eine rechteckige
Öffnung (mit Kreuzen markierte Kurve) und eine optimierte Öffnung (ausgezogene Linie) dargestellt. Der Schwellenwert
von MTF = 15 % ist mit einer gestrichelten Linie gezeigt, was den Arbeitsbereich WR definiert.The distance WR is the working area, as defined above,
and the MTF curves are for a rectangular
opening (curve marked with crosses) and an optimized opening (solid line). The threshold
of MTF = 15% is shown with a dashed line, which defines the working range WR.
Die Fig. 15 bis 17 verwenden die gleiche Konvention, aber für Codes von 6,4 mil bzw. 20 mil bzw. 55 mil. Die Verbesserung
der Arbeitsbereiches wird durch ÄWR darge-Fig. 15 to 17 use the same convention, but for codes of 6.4 mil, 20 mil and 55 mil respectively. The improvement
the working area is represented by ÄWR
— stellt. Was Fig. 17 anlangt^ so isi^-ein Schwellenwert von
20 % ausgewählt, der, wie oben erläutert, für derartig
niedrige Dichtestrichcodes erreichbar ist.- As far as Fig. 17 is concerned, a threshold value of 20% is selected, which, as explained above, is
low density bar codes can be achieved.
0 Gemäß einem weiteren Aspekt desr Erfindung wird das Probblem der Totzonenreaktion für kleine Abtastmodule behandelt. 0 According to another aspect of the invention, the problem of deadband response for small sensing modules is addressed.
Fig. 19 ist eine konventionelle Kosntrulktion zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von kleinen nicht-retrokollektiven
(ein-dimensionalen und zwei-dimensionalen) Abtastmodulen,
und zwar gezeigt von oben. Ein Paar von Lin-Fig. 19 is a conventional design for improving the performance of small non-retrocollective (one-dimensional and two-dimensional) sampling modules,
shown from above. A pair of Lin-
sen 600, 601 ist mit den entsprechenden Detektoren (beispielsweise Photodioden) 602. 603. in einem Abtastmodul 605 irgendeiner Bauart assoziiert, beispielsweise der Modulbauart, wie sie oben unter Bezugnahme auf andere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben ist.sen 600, 601 is associated with the corresponding detectors (e.g. photodiodes) 602, 603 in a scanning module 605 of any type, for example the module type as described above with reference to other embodiments of the invention.
Andere Komponenten des Abtstmoduls 605, beispielsweise eines Lasers usw. sind nicht gezeigt. Die Linsen dienen zur Reduzierung des Gesichtfeldes und entfernen somit einen Teil des Hintergrundrauschens und Umgebungslichtes.Other components of the scanning module 605, such as a laser, etc. are not shown. The lenses serve to reduce the field of view and thus remove some of the background noise and ambient light.
Die Linsen 600, 601 verstärken auch das Signalsammelgebiet der entsprechenden Detektoren 602, 603, wodurch das Signal zu Rauschverhältnis vergrößert wird. Die Signaln von beiden Detektoren 602, 603 werden in Summiermitteln konventioneller Bauart (nicht gezeigt) summiert.The lenses 600, 601 also increase the signal collection area of the respective detectors 602, 603, thereby increasing the signal to noise ratio. The signals from both detectors 602, 603 are summed in summing means of conventional design (not shown).
Wo das Gesichtsfeld jedes Detektors als eine entsprechendek entgegengesetzte gestrichelte Region oder Zone 604 bzw. 605 gezeigt ist, erkennt man, daß es ein Gebiet oder eine Region des Nicht-Überlappens gibt, die als "Totzone" bezeichnet wird, und durch den Abstand L^ re-0 präsentiert wird. Man erkennt, daß inerhalb dieser Region ein nicht-gleichförmiges Signal sich ergibt, wenn man versucht, ein gedrucktes Zeichen innerhalb dieser Zone abzutasten, Insbesondere das Zentrum oder die Mitte des summierten Signals wird entweder Null oder das Doppelte der Amplitude seiner Enden sein. Die Totzone definiert eine Nicht-Codierzone oder -region, wobei infolgedessen das Decodieren nahe der "Nase" oder des Ausgangsfensters des physikalischen oder körperlichen Abtastmoduls nicht verfügbar ist. Man erkennt, daß ein solches Decodieren 0 oftmals erwünscht ist, aber die Photodioden zurückbewegtWhere the field of view of each detector is shown as a corresponding opposing dashed region or zone 604 and 605, respectively, it will be appreciated that there is an area or region of non-overlap referred to as the "dead zone" and represented by the distance L^ re-0. It will be appreciated that within this region a non-uniform signal will result if one attempts to scan a printed character within this zone. In particular, the center or middle of the summed signal will be either zero or twice the amplitude of its ends. The dead zone defines a non-encoding zone or region, as a result of which decoding near the "nose" or output window of the physical or physical scanning module is not available. It will be appreciated that such decoding is often desirable but moves the photodiodes back
werden, um das Gesichtfeld zur Abdeckung der "Totzone" zu bringen, so geht Arbeitsbereeich verloren. Eine Seitenansicht
bzw. Vorderansicht der Anordnung der Fig. 19 zeigen die Fig. 20 bzw. 21.
35If the field of view is extended to cover the "dead zone", the working area is lost. A side view and a front view of the arrangement in Fig. 19 are shown in Fig. 20 and 21 respectively.
35
Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Lösung ist in Draufsicht in Fig. 22 dargestellt. Zusätzlich zu den zweiThe solution proposed according to the invention is shown in plan view in Fig. 22. In addition to the two
Detektoren 602, 603 ist ein dritter Photodiodendetektor 606 mittig im Modul 604 angeordnet. Das Gesichtsfeld des dritten Detektors 606 ist durch gestrichelte Linien dargestellt und wird durch das Bezugszeichen 607 repräsentiert. Man erkennt, daß der dritte Detektor 60 6 Signale innerhalb der Totzone detektieren wird, was zusätzlichen Arbeitsbereich vorsient, ohne daß der Arbeitsbereich der Hauptdetektoren 602, 603 geopfert werden muß. Da das Signal dichter zum Abtastmodul 605 eine relativ gute Qualitat besitzt und viel größer ist als weiter draußen, reicht ein kleiner Photodiodendetektor aus. Ein kleinerer Photodiodendetektor braucht nicht unterhalb des Abstandes Lfj decodieren, da die zwei größeren Detektoren dieses Gebiet hinreichend abdecken. Der kleinere Detektor 606 ist von besonderer Hilfe beim Decodieren von nahegelegenen Zeichen auf der Achse. Damit das Muster hinreichend groß erscheint, kann der Laserpfad unter Verwendung eines geigneten Spiegelsystems gefaltet werden. Dies kann bedeuten, daß die zwei Hauptdetektoren 602, 603 weiter vonein-0 ander wegbewegt werden müssen, wiederum verbessert derDetectors 602, 603, a third photodiode detector 606 is arranged centrally in module 604. The field of view of the third detector 606 is shown by dashed lines and is represented by reference numeral 607. It can be seen that the third detector 606 will detect signals within the dead zone, providing additional working range without sacrificing the working range of the main detectors 602, 603. Since the signal closer to the scanning module 605 is of relatively good quality and much larger than further out, a small photodiode detector is sufficient. A smaller photodiode detector need not decode below the distance Lfj, since the two larger detectors adequately cover this area. The smaller detector 606 is of particular assistance in decoding nearby characters on the axis. In order to make the pattern appear sufficiently large, the laser path can be folded using a suitable mirror system. This may mean that the two main detectors 602, 603 have to be moved further away from each other, again improving the
dritte Detektor 605 die Situation durch Abdeckung der Totzone. Eine Seitenansicht und eine Vorderansicht der
Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 23 bzw. 24 gezeigt.
25third detector 605 the situation by covering the dead zone. A side view and a front view of the arrangement according to the present invention are shown in Figs. 23 and 24 respectively.
25
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es zweckmäßig, eine Multi-Bit-Leistungsfähigkeit mit minimaler oder keiner Modifikation existierender Komponenten vorzusehen. Verschiedene Nicht-Multi-Bit-Abtastmodule sind 0 bekannt. Diese Komponente wird in einem Abtastmodul oder einer Abtastmaschine der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 7 diskutierten Bauart eingebaut und weist insbesondere einen Abtastsignaleingan g auf, ferner einen Abtastsignaldigitalisieree und einen digitalisierten Signalausgang zusammen mit einem Analogsignaldifferentiator und Ausgang. Bislang wurde es als nicht zweckmäßg angesehen, eine Multi-Bit-Version derartiger KomponentenAccording to a further aspect of the invention, it is desirable to provide multi-bit capability with minimal or no modification of existing components. Various non-multi-bit sampling modules are known. This component is incorporated into a sampling module or machine of the type discussed above with reference to Figures 1 to 7 and in particular comprises a sampling signal input, a sampling signal digitizer and a digitized signal output together with an analog signal differentiator and output. Heretofore, it has not been considered desirable to provide a multi-bit version of such components.
einzuführen, es sei denn eine anwenderspezifische inte-" grierse Schaltung (ASIC) würde eingeführt, da kein Raum verfügbar wäre auf den kleinen Schaltungsplatten, die in konventionellen Abtastmodulen für die zusätzliche Multi-Bit-Schaltung vorgesehen sind. Zudem wären Multi-Bit-Abtastmodule, selbst wenn sie erreichbar wären, nicht kompatibel mit Decqdierern, in sämtlichen existierenden tragbaren Terminals.unless an application specific integrated circuit (ASIC) was introduced, since there would be no space available on the small circuit boards provided in conventional scanning modules for the additional multi-bit circuitry. Moreover, even if multi-bit scanning modules were achievable, they would not be compatible with decoders in any existing portable terminals.
Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme dadurch, daß die derzeitigen Abtastmodule beibehalten werden, wobei aber die existierenden Komponenten in solchen Modulen zum Zusammenarbeiten (Interface) mit einem Multi-Bit-Decodierer in verbesserter Weise benutzt werden. The present invention overcomes these problems by retaining the current sampling modules, but using the existing components in such modules to interface with a multi-bit decoder in an improved manner.
Ein Beispiel der Erfindung ist in Fig. 25 gezeigt. Ein Abtastmodul der unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Bauart (obwohl irgendein anderes Modul verwendet werden könnte), ist bei 620 gezeigt. Nur die sich auf diese Signalverarbeitung beziehenden Komponenten sind gezeigt. Das Modul 620 weist ein Signaleingang 621 auf und einen Digitalisierer 622. der zur Umwandlung des analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal oder eine Ausgangsgröße 632 dient. Die digitale Ausgangsgröße wird an dem Interfacepin 624 gehalten. Dies gestattet, daß—das Abtastmodul in echter Modularform verwendet wird, um mit einem geeigneten Decodiermoldul zusammenzuarbeiten (nach Art eines Interface). Zusätzlich zu einem Digitalisierer 622 ist auch ein Analogsignaldifferentiator 625 vorgesehen. Das abgegebene differentierte Signal 62 6 wird an einem zweiten Interfacepin 627 gehalten. Konventionelle Nicht-Multi-Bit-Systeme verwenden keinen zweiten Interfacepin. An example of the invention is shown in Figure 25. A sampling module of the type described with reference to Figure 2 (although any other module could be used) is shown at 620. Only the components relating to this signal processing are shown. The module 620 has a signal input 621 and a digitizer 622 which serves to convert the analog input signal into a digital output signal or output 632. The digital output is held at interface pin 624. This allows the sampling module to be used in true modular form to work with a suitable decoding module (in the manner of an interface). In addition to a digitizer 622, an analog signal differentiator 625 is also provided. The output differentiated signal 626 is held at a second interface pin 627. Conventional non-multi-bit systems do not use a second interface pin.
Fig. 26 zeigt ein Decodiermodul 630. Für ein Nicht-M lti-Bit-Decodieren, das digitalisierte Signal 623 vom Inter-Fig. 26 shows a decoding module 630. For non-multi-bit decoding, the digitized signal 623 from the inter-
facepin 624 erhalten und in Decodierer 631 decodiert. Der Differentialsignal 626 Interfacepin 627 wird nicht, verwendet; der Decodierer verwendet das Standarddigitalisierstrichmustersignal, geliefert durch den Digitalisierer 622 an die Abtastplatte 620.facepin 624 and decoded in decoder 631. The differential signal 626 interface pin 627 is not used; the decoder uses the standard digitizer bar pattern signal, supplied by digitizer 622 to scanning plate 620.
Multi-Bit-Vererarbeitung kann mit einem geeigneten Decodierer erreicht werden, und zwar unter Verwendung des Differential- odr Differentiatoresignal 626 in Verbindung mit dem digitalisierten Strichmustersignal vom Digitalisierer 622. Ein Analog-zu-Digitalumwandler 63 2 wird als ein Teil des Decodiermoduls 630 verwendet. Wenn der Decodierer 631 einen Übergang des Digitalisiererausgangs von der Abtastmaschine detektiert, verwendet er ein Signa Überleitung 63 3 an eine Steuervorrichtung 634, was bewirkt, daü der Analog-zu-Digitalwandler 632 das differentierte Signal tastet oder abtastet (sample). Der Analog-zu-Digitalumwandelr 632 liofert daher Kantenstärkeninformation an den Decodierer 631 über Leitungen 63 5. Der AbtastmoduldigitaOlisierer 622 liefert Kantenlagen- und Polaritätsinformation. Die Hauptprinzipien der Multi-Bit-Signalgverarbeitung sind bekannt und werden hier nicht im einzelnen dargetan, aher man erkennt, daß die interessierenden Parameter auf diese Weise überwacht werden können .Multi-bit processing can be accomplished with a suitable decoder using the differential or differentiator signal 626 in conjunction with the digitized bar pattern signal from digitizer 622. An analog-to-digital converter 632 is used as a part of the decoding module 630. When decoder 631 detects a transition of the digitizer output from the scanning engine, it applies a signal line 633 to a controller 634, causing analog-to-digital converter 632 to sample the differentiated signal. Analog-to-digital converter 632 therefore supplies edge strength information to decoder 631 via lines 635. The scanning module digitizer 622 provides edge location and polarity information. The main principles of multi-bit signal processing are well known and will not be discussed in detail here, but it will be appreciated that the parameters of interest can be monitored in this way.
Der Analog-zu-Digitalumwandler 632 kann entweder eine gesonderte integrierte Schaltung auf einer Decodierer platte (wie in Fig. 26 gezeigt) sein oder kann in dem Decodiermikroprozessorchik selbst untergebracht sein. Ein geeignetes Mikroprozessorchip wird von der Firma Toshiba hergestellt.The analog-to-digital converter 632 may either be a separate integrated circuit on a decoder board (as shown in Figure 26) or may be incorporated into the decoder microprocessor chip itself. A suitable microprocessor chip is manufactured by Toshiba.
In Fällem, wo zwei positive oder negative Kanten in einer Reihe im Eingangssignal 621 gibt, ist der konventionelle Digitalisierer sehr empfindlich derart, daß selbst für eine sehr kleine negative Spitze zwischen zwei positivenIn cases where there are two positive or negative edges in a row in the input signal 621, the conventional digitizer is very sensitive such that even for a very small negative peak between two positive
Spitzen oder umgekehrt der Digitalisierer 622 sämtliche Kanten detektieren wird und die schwächeren werden zurückgewiesen unter Verwendung der Stärkedaten in üblicher Weise. Es wurde festgestellt, daß dies nicht zu irgendeiner signifikanten Verschlechterungsursache bei der Signalverarbeitung führt.peaks or vice versa, the digitizer 622 will detect all edges and the weaker ones will be rejected using the strength data in the usual way. It has been found that this does not lead to any significant degradation in the signal processing.
Fig. 18 zeigt schematisch die Verbindung zwischen dem Abtastmodul 620 und dem Decodiermodul 630.Fig. 18 shows schematically the connection between the sampling module 620 and the decoding module 630.
Msn erkennt, daß die verbesserte Multi-Bit-Modularanordnung in der in den Fig. 1-7 diskurierten Konstruktion eingebaut sein kann, was eine weitere Verbeserung der Auswechselbarkeit und Modularität der Anordnung ermöglicht, und ein noch weiteres Anwendungsgebiet für das darin beschriebene grundsätzliche retroreflektive Abtastmodul .Msn recognizes that the improved multi-bit modular array can be incorporated into the construction discussed in Figures 1-7, allowing for further improvement in the interchangeability and modularity of the array, and yet another area of application for the basic retroreflective scanning module described therein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es erwünscht, Dual- oder Mehrfachlaser vorzusehen oder einzubauen und insbesondere die Dualdiodenleistungsabtastfunktionalität, und zwar bei zunehmend kleinen Anwendungsfällen und die gewünschten Erfordernisse hinsichtlich Größe und Ergonomie zu erreichen.According to a further aspect of the invention, it is desirable to provide or incorporate dual or multiple lasers and in particular the dual diode power sensing functionality, in increasingly small applications and to achieve the desired size and ergonomic requirements.
Gemäß der Erfindung ist, vergleiche ein Ausführungs—-beispiel gemäß Fig. 27, die Dualdioden (ED) Anordnung so ausgebildet, daß sie einen ersten Laser 700 aufweist, der für Lang- oder Großenbereichabtastung fokussiert ist und ein zweiter Laser 702 ist für Kurzbereichsabtastung fokussiert. Um die erforderlichen kleinen Größen zu erhalten, ist der Langbereichslaser 70 in einer "Rückenan-Rücken" -Konfiguration hinter denO Kurzbereichslaser 702 ngeordnet. Der Langbereichsaserstrahl 704 ist um den Kurzbereichslaser 702 durch Spiegel 06 und 708 gefaltet. Der Kurzbereichslaserstrahl 710 ist durch den Spegel 712 gefaltet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die zweiAccording to the invention, see an embodiment example according to Fig. 27, the dual diode (ED) arrangement is designed to have a first laser 700 focused for long or wide range scanning and a second laser 702 focused for short range scanning. To obtain the required small sizes, the long range laser 70 is arranged in a "back to back" configuration behind the short range laser 702. The long range laser beam 704 is folded around the short range laser 702 by mirrors 706 and 708. The short range laser beam 710 is folded by mirror 712. According to one embodiment, the two
Strahle bei 714 rekombiniert, und zwar über einen "Speialspiegel""716. Der Spezialspieel kann teilweis jversilert (verspiegelt) oder geschlitzt sein, um so den Kurzbereichsstrahl 710 zu reflektieren, aber den Langbereichsstrahl 704 durchzulassen. Alternativ könnte der Spezialspiegel 716 gegenüber dem Langbereichsstrahlpfad 704 versetzt sei.n, um den Langbereichsstrahl 704 den Durchtritt zum Spezialspiegel 716 zu gestatten.Beams are recombined at 714 via a "special mirror" 716. The special mirror may be partially silvered (mirrored) or slotted to reflect the short-range beam 710 but allow the long-range beam 704 to pass through. Alternatively, the special mirror 716 could be offset from the long-range beam path 704 to allow the long-range beam 704 to pass through to the special mirror 716.
Zusätzlich zur Ermöglichung der verminderten Größe erkennt man, daß diese Realisierung unter Verwendung existierender Module aufgebaut werden kann, wobei lediglich die zusätzlichen Kompoenten in dem verfügbaren Raum vorgesehen sind. Wenn eine Modularanordnung der hier diskutierten Art verwendet wird, so kann die Möglichkeit der Hinzufügung weiterer Laser und Komponenten leicht durchgeführt werden, was eine größere Anpassungsfähigkeit und die erneute Verwendbarkeit von vorhandenen Komponenten gestattet. Es wird mit Sicherheit ins Aulge gefaßt, daß die Anordnung der Fig. 27 mit der Modularanordnung beschrieben unter Bezugnahme auf die Fig. 1-6 inkorporiert oder zusammengebracht werden könnte.In addition to allowing for the reduced size, it will be appreciated that this implementation can be constructed using existing modules, with only the additional components provided in the available space. When a modular arrangement of the type discussed here is used, the possibility of adding further lasers and components can be easily accomplished, allowing for greater adaptability and reuse of existing components. It is certainly envisaged that the arrangement of Figure 27 could be incorporated or merged with the modular arrangement described with reference to Figures 1-6.
Es sei bemerkt, daß jedes der oben beschriebenen Merkmale oder zwei oder mehrere zusammen eine brauchbare Anwendung — der anderen Arten von Abtastvorri-ehtungen finden können und auch bei anderen Srrichcodelesern, die von anderer Bauart als die oben beschriebenen sind.It should be noted that any of the features described above, or two or more together, may find useful application —other types of scanning devices and also other barcode readers of a different design than those described above.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein retroreflektives Abtastmodul für elektro-optische Leser beschrieben, wobei aber keine Einschränkung insoferne oder auf die verschiedenen beschriebenen Abwandlungen bestehen soll.The invention has been described with reference to a retroreflective scanning module for electro-optical readers, but is not intended to be limited thereto or to the various modifications described.
Claims (53)
a) eine Basis;
b) Mittel auf der Basis zum Emittieren eines11. A self-contained electro-optical scanning module for reading optically coded characters having parts of different light reflectivity, comprising:
a) a base;
(b) Funds based on issuing a
ein Abtastmodul, welches folgendes besitzt:45. Scanning and decoding system for an optical reader, comprising:
a scanning module which has the following:
Lesestrahlabtastmittel,Reading beam generating means;
Reading beam scanning means,
10wherein the multi-bit decoder performs decoding based on the digitized signal and the derived signal received at the second interface points.
10
Applications Claiming Priority (2)
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- 1996-10-10 DE DE29623079U patent/DE29623079U1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-10-10 DE DE29623380U patent/DE29623380U1/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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R207 | Utility model specification |
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