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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1) Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Lesen
von optischen Informationen, die dazu konzipiert ist, Informationscodes
wie Barcodes zu lesen.
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2) Beschreibung des Stands
der Technik
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Diese
Art einer herkömmlichen
Vorrichtung zum Lesen optischer Informationen (ein Barcodeleser)
wird hergestellt, indem in einem Gehäuse ein optisches Beleuchtungssystem,
das eine Mehrzahl von LEDs und davor angeordnete Beleuchtungsobjektive aufweist,
und ein lichtempfangendes optisches System, das bildgebende Objektive
und lichtempfangende Sensoren aufweist, untergebracht sind. Das
optische Beleuchtungssystem sendet Beleuchtungslicht mit einer horizontal
länglichen
Konfiguration durch eine Leseöffnung
auf ein Objekt zum Lesen (zu lesendes Objekt) wie ein mit Barcode
bedrucktes Papier (ein Label), und das lichtempfangende optische System
empfängt
das reflektierte Licht von dem zu lesenden Objekt, um die Barcodes
zu lesen.
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In
diesem Fall wurde als das Beleuchtungsobjektiv allgemein ein halbzylindrisches
Objektiv mit einem Ausgabeabschnitt verwendet, der als eine zylindrische
Ebene ausgebildet ist. Andererseits wird es bei einer Vorrichtung
zur Prüfung
einer Erscheinung, die mit einem Liniensensor ausgestattet ist,
erwogen, das Beleuchtungslicht durch die Verwendung eines linsenförmigen Objektivs
als das Beleuchtungsobjektiv gleichmäßiger zu machen (beispielsweise
die offengelegte japanische Patentschrift 2002-55060).
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Beispielsweise
weist ein linsenförmiges
Objektiv 1 wie vorstehend erwähnt auf der Seite seiner Ausgangsebene
eine große
Anzahl von konvexen Linsen 1a auf, die so in einem kontinuierlichen Schichtaufbau
gebildet werden, dass einfallendes Licht von einer LED 2 in
einem Zustand austritt, in dem es in horizontalen Richtungen (Richtungen
der Lesebreite) gestreut wird, wie die 11A und 11B zeigen. Dieses linsenförmige Objektiv 1 weist
jedoch Knickpunkte 1b zwischen konvexen Linsenschichten 1a auf,
und Licht tritt an den Abschnitten 1b mit Knickpunkten
nicht aus, was zu einem Problem führt, dass eine Menge nutzloses
Licht erzeugt wird und es schwierig wird, das Beleuchtungslicht gleichförmig zu
machen.
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Zusätzlich wird
in dem Fall der Vorrichtung zur Prüfung der Erscheinung, die in
dem vorstehend genannten Patentdokument offenbart ist, der Abstand
zwischen dem optischen Beleuchtungssystem und dem Objekt konstant
gehalten, und daher gibt es keinen Bedarf, den Unterschied zwischen
der optischen Beleuchtungsachse und der optischen Bildachse in Betracht
zu ziehen. In dem Fall eines Barcodelesers, bei welchem der Abstand
zwischen einem optischen Beleuchtungssystem und einem zu lesenden
Objekt variieren kann, gibt es eine Notwendigkeit, das Beleuchtungslicht
geeignet (ohne vertikale Verschiebung) auf eine zu lesende Position über den
gesamten zu lesenden Tiefenbereich auszustrahlen. Dazu muss der
Unterschied zwischen der optischen Beleuchtungsachse und der optischen Bildgebungsachse
soweit wie möglich
verringert werden.
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Die
Druckschrift US 2003/0038179 A, auf der der Oberbegriff des Anspruchs
1 basiert, offenbart eine Vorrich tung zum Lesen optischer Information
als einen Barcodeleser, der Beleuchtungslicht, welches in der Breitenrichtung
des Lesens verlängert
ist, durch ein optisches Beleuchtungssystem auf ein zu lesendes
Objekt aussendet. Diese Vorrichtung weist eine Beleuchtungslichtquelle
und ein mehrteiliges Beleuchtungsobjektiv auf und empfängt Licht,
das von dem zu lesenden Objekt reflektiert wird, durch ein lichtempfangendes
optisches System, welches einen lichtempfangenden Sensor aufweist.
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ERLÄUTERUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Situation entwickelt,
und es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Lesen
optischer Informationen zu schaffen, die dazu fähig ist, ein gleichförmiges und
helles Beleuchtungslicht zu jeder Zeit unabhängig von einer Variation des Abstands
zwischen dem zu lesenden Objekt und einem optischen Beleuchtungssystem
auf eine geeignete Position eines zu lesenden Objekts zu werfen.
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Zu
diesem Zweck weist eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information
nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtungsobjektiveinrichtung
eines optischen Beleuchtungssystems auf, welche eine mehrteilige
Linseneinheit (einen Abschnitt), in der eine Mehrzahl von konkaven
Linsenschichten und eine Mehrzahl von konvexen Linsenschichten abwechselnd
aufeinanderfolgend entlang der Breitenrichtung des Lesens angeordnet
sind, und eine stabartige (lange zylindrische) Objektiveinheit (einen
Abschnitt), um das Beleuchtungslicht in einer Richtung senkrecht
zu den Breitenrichtungen des Lesens zu sammeln, umfasst, wobei die
mehrteilige Linseneinheit und die stabartige Objektiveinheit miteinander
integriert sind.
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Mit
diesem Aufbau kann die mehrteilige Linseneinheit in der Beleuchtungsobjektiveinrichtung das
Licht von einer Beleuchtungslichtquelle gleichförmig in die Breitenrichtungen
des Lesens verteilen (streuen), und die stabartige Objektiveinheit
kann das Beleuchtungslicht bereitstellen, das in Richtungen senkrecht
zu den Breitenrichtungen des Lesens nicht streut. Da die mehrteilige
Linseneinheit die Mehrzahl von konkaven Linsenschichten und die Mehrzahl
von konvexen Linsenschichten aufweist, die abwechselnd aufeinanderfolgend
angeordnet sind, kann das gesamte Licht von der Beleuchtungslichtquelle
zu dieser Zeit durchgehen, was effizient ohne Verschwendung ein
helles Beleuchtungslicht ergibt. Da die Beleuchtungsobjektiveinrichtung
darüber
hinaus in einem Zustand aufgebaut ist, in welchem die mehrteilige
Linseneinheit und die stabartige Objektiveinheit miteinander integriert
sind, kann der Aufbau im Vergleich zu einem sepraten Aufbau vereinfacht
werden, was zur Verringerung der Größe und zur Verringerung des
Gewichts der gesamten Vorrichtung beiträgt.
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In
diesem Aufbau kann das Beleuchtungslicht zu jeder Zeit unabhängig von
dem Abstand zwischen einem zu lesenden Objekt und dem optischen Beleuchtungssystem
auf eine geeignete Leseposition geworfen werden, wenn die optische
Achse des Beleuchtungslichts und die optische Achse des lichtempfangenden
optischen Systems optisch auf derselben Ebene angeordnet sind.
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Der
Lichtempfang in dieser Art einer Vorrichtung zum Lesen optischer
Information neigt aufgrund der Eigenschaften des lichtempfangenden
optischen Systems (des bildgebenden Objektivs) dazu, dass ein seitlicher
(Rand-) Abschnitt in der Breitenrichtung des Lesens im Vergleich
mit einem Bereich in der Mitte (einem nahe an Zentrum gelegenen
Bereich) dunkler wird. Daher wird die Beleuch tungsobjektiveinrichtung
so angeordnet, dass der seitliche Bereich und der mittlere Bereich
in der Breitenrichtung des Lesens unterschiedliche optische Eigenschaften
aufweisen, so dass der seitliche Abschnitt einen Lichtverteilungsbereich
aufweist, der kleiner als jener des mittleren Abschnitts ist. Dies
vergrößert den
Grad der Sammlung des Beleuchtungslichts im seitlichen Bereich,
um die Verdunklung des seitlichen Bereichs zu kompensieren, die
zu den Eigenschaften des lichtempfangenden optischen Systems gehört, wodurch die
Lesbarkeit verbessert wird.
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Genauer
gesagt verändert
sich die Divergenz mit dem Unterschied des Krümmungsradius, und wenn daher
die mehrteilige Linseneinheit so hergestellt wird, dass ihr seitlicher
Abschnitt und ihr mittlerer Abschnitt verschiedene Krümmungsradien
aufweisen, kann der seitliche Abschnitt so hergestellt werden, dass
er ein kleineres Streugebiet als jenes des mittleren Abschnitts
aufweist. Alternativ kann der seitliche Abschnitt so hergestellt
werden, dass er ein kleineres Streugebiet als jenes des mittleren
Abschnitts aufweist, wenn die stabartige Objektiveinheit so gebildet
wird, dass sie auch in der Breitenrichtung des Lesens eine gekrümmte Oberfläche aufweist.
In jedem Fall können
die optischen Eigenschaften so festgelegt werden, dass sie zwischen
dem seitlichen Abschnitt und dem mittleren Abschnitt unterschiedlich
sind.
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Zusätzlich kann
ein optisches Führungssystem
zum Anzeigen einer Leseposition geschaffen werden, welches eine
Führungslichtquelle,
um Laserlicht auszusenden, und ein Führungsobjektiv, um das Licht,
das von der Führungslichtquelle
ausgesendet wird, in der Breitenrichtung des Lesens zu verteilen,
aufweist, und in dem Fall des Einsatzes dieses optischen Führungssystems
kann das Füh rungsobjektiv
integriert mit der Beleuchtungsobjektiveinrichtung gebildet werden.
Dies vereinfacht den Aufbau der Vorrichtung.
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Zusätzlich können in
einem Fall, in dem zwei optische Beleuchtungssysteme, die jeweils
dem vorstehend genannten optischen Beleuchtungssystem entsprechen,
mit Bezug auf das lichtempfangende optische System symmetrisch angeordnet
sind, die Beleuchtungsobjektiveinrichtungen der symmetrisch angeordneten
optischen Beleuchtungssysteme integriert über einen Verbindungsabschnitt
miteinander verbunden werden, der nicht als ein Objektiv wirkt. Wegen
der Integration der Beleuchtungsobjektiveinrichtungen auf der rechten
und linken Seite kann so die Verringerung der Anzahl von Teilen
und die Verbesserung der Montierbarkeit erreicht werden.
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KURZE ERLÄUTERUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere
Aufgaben und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus
der nachstehenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
deutlicher, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet
werden, in welchen:
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1A eine
horizontale Draufsicht ist, die einen Aufbau eines optischen Systems
eines Barcodelesers nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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1B eine
geschnittene senkrechte Seitenansicht des gleichen optischen Barcodelesersystems
ist;
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2A und 2B vergrößerte Drauf
sichten sind, die einen Aufbau einer Oberfläche einer mehrteiligen Linsen einheit
einer Beleuchtungsobjektivvorrichtung des optischen Systems nach
dieser Ausführungsform
zeigen;
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3 eine
Draufsicht ist, die einen Aufbau des optischen Beleuchtungssystems
des optischen Systems nach dieser Ausführungsform zeigt;
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4 eine
senkrecht geschnittene Seitenansicht ist, welche den Aufbau des
optischen Beleuchtungssystems des optischen Systems nach dieser Ausführungsform
zeigt;
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5 eine
Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Aufbau einer Oberfläche einer stabartigen
Objektiveinheit und einer Intensität von Beleuchtungslicht ist;
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6 eine
Seitenansicht ist, die einen Aufbau eines optischen Führungssystems
nach dieser Ausführungsform
zeigt;
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7 eine
Draufsicht ist, die einen Lesebereich des Barcodelesers und einen
Anzeigebereich von Führungslicht
nach dieser Ausführungsform zeigt;
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8 eine
Draufsicht ist, die einen Aufbau eines optischen Beleuchtungssystems
eines optischen Systems nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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9 eine
Draufsicht ist, die ein optisches System nach einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10A eine Veranschaulichung eines Aufbaus einer
Beleuchtungsobjektivvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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10B eine Veranschaulichung eines Aufbaus einer
Beleuchtungsobjektivvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist; und
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11A und 11B vergrößerte Draufsichten
sind, die einen Aufbau einer Oberfläche einer mehrteiligen Linseneinheit
einer Beleuchtungsobjektivvorrichtung eines herkömmlichen optischen Systems
zeigen.
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ERLÄUTERUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die
Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Mit
Bezug auf die 1A bis 7 wird nachstehend
eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gegeben. In dieser Ausführungsform wird die vorliegende
Erfindung auf einen in der Hand liegenden Barcodeleser angewendet,
der als eine Vorrichtung zum Lesen optischer Information dient.
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Ein
Barcodeleser 11, der als eine Vorrichtung nach dieser Ausführungsform
zum Lesen optischer Information dient, ist auf einer Spitzenseite
eines sich in senkrechter Richtung länglich erstreckenden Gehäuses 12 mit
einer Größe untergebracht,
die es ermöglicht,
es mit einer Hand eines Benutzers zu halten und zu bedienen, wie
teilweise in 7 gezeigt, und besteht, wie
in den 1A und 1B gezeigt, aus
einem optischen Beleuchtungssystem 13, das eine Beleuchtungseinrichtung
zum Lesen eines Barcodes bildet, welcher auf einem Objekt L aufgezeichnet
ist, damit er als ein (nicht gezeigtes) Label lesbar ist, einem
lichtempfangenden optischen System 14, das eine lichtempfangende
Einrichtung bildet, und einem optischen Führungssystem 15, das
eine Einrichtung zum Aussenden eines Führungslichts bildet. In einer
oberen Oberfläche
dieses Gehäuses 12 wird ein
Lesefenster (eine Leseöffnung) 12a gebildet,
die einen sich horizontal erstreckenden rechteckigen Aufbau aufweist
und lichtdurchlässig
ist.
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Weiterhin
sind, wie in 7 gezeigt, eine Anzeigeeinheit 16 und
eine Hauptbetätigungseinheit 17 auf
einem oberen Oberflächenabschnitt
des Gehäuses 12 vorgesehen,
und, obwohl dies nicht gezeigt ist, ist ein Triggerschalter, der
durch Druck beispielsweise in zwei Stufen betätigbar ist, auf einem seitlichen
Oberflächenabschnitt
des Gehäuses 12 vorgesehen.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist außerdem ein Steuerschaltkreis
zum Implementieren einer Gesamtsteuerung und zum Durchführen der
Decodierverarbeitung oder ähnlicher
Dinge auf dem Barcodeleser in dem Gehäuse 12 zusätzlich untergebracht, ebenso
wie ein Kommunikationsschaltkreis, um eine Kommunikation nach außen durchzuführen, eine
Sekundärbatterie,
die als eine, Stromquelle dient, und andere Teile.
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Nachstehend
wird eine Beschreibung der optischen Systeme 13, 14 und 15 gegeben.
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Zuerst
besteht das vorstehend genannte optische System 14 zum
Lichtempfang, wie in den 1A und 1B gezeigt,
aus einem lichtempfangenden Sensor 18, beispielsweise einem
CCD-Bereichssensor, der einen sich horizontal erstreckenden Aufbau
aufweist und in einem mittleren Abschnitt im Gehäuse 12 angeordnet
ist, und einem bildgebenden Objektiv 19, das vor dem lichtempfangenden Sensor 18 angeordnet
ist. In diesem Aufbau erstreckt sich die optische Achse O zum Lesen
des bildgebenden Objektivs durch die Mitte des Lesefensters 12a in einem
Zustand senkrecht zu einer Oberfläche des Lese fensters 12a.
Weiterhin wird ein Sichtfeld (ein Lesebereich) F1 (dessen äußere Kanten
durch dünne
Linien angezeigt sind) des lichtempfangenden optischen Systems 14 so
festgelegt, dass es etwas kleiner als die Größe des Lesefensters 12a ist.
Obwohl die genaue Erläuterung
und Beschreibung ausgelassen wird, ist das bildgebende Objektiv 19 in
einem Zustand aufgebaut, in welchem eine Mehrzahl von Objektiven
in einem Objektivtubus angeordnet ist.
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Zwei
optische Beleuchtungssysteme 13 (das vorstehend erwähnte optische
Beleuchtungssystem 13) sind symmetrisch mit Bezug auf das
bildgebende Objektiv 19 angeordnet, und jedes der optischen
Beleuchtungssysteme 13 weist eine Mehrzahl von (zwei in 1A)
LEDs 20 auf, die jeweils als eine Beleuchtungslichtquelle
dienen, und eine Beleuchtungsobjektivvorrichtung (eine Beleuchtungsobjektiveinrichtung),
die einen sich horizontal erstreckenden Aufbau aufweist und vor
den LEDs 20 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform
sind die Beleuchtungsobjektivvorrichtungen 21, 21 auf
der rechten und linken Seite integriert miteinander an einem Verbindungsabschnitt 22a verbunden,
der in einem mittleren Abschnitt liegt und der nicht als ein Objektiv
wirkt, wodurch ein am Objektiv verbundener Zusammenschluss 22 geschaffen
wird. Weiterhin weist dieser am Objektiv verbundene Zusammenschluss 22 Führungsobjektivabschnitte 23, 23 integriert
an seinen rechten und linken Seitenendabschnitten auf. Der Aufbau
jeder dieser Beleuchtungsobjektivvorrichtungen 21 wird
nachstehend genau beschrieben.
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In Übereinstimmung
damit wird im optischen Beleuchtungssystem 13 das Licht,
das von den LEDs 20 ausgesendet wird, von den Beleuchtungsobjektivvorrichtungen 21 gesammelt
und gestreut, um in horizontaler Richtung (in Breitenrichtungen
des Lesens) verteilt zu werden, und wird als ein enges bandartiges
Beleuchtungslicht in senkrechten Richtungen ausgegeben, so dass
das Beleuchtungslicht nach vorne (auf das Objekt L) durch das Lesefenster 12a ausgesendet
wird. Zu dieser Zeit ist die optische Beleuchtungsachse des Beleuchtungslichts,
das von den Beleuchtungsobjektivvorrichtungen 21 auf der rechten
und linken Seite ausgegeben wrid, optisch in derselben Ebene wie
die optische Ebene positioniert, welche die optische Leseachse O
des bildgebenden Objektivs 19 und des lichtempfangenden
Sensors 18 enthält.
Weiterhin wird der waagrechte Beleuchtungsbereich des Beleuchtungslichts,
wie durch die dünnen
Linien (äußeren Kanten)
F2 in 1 angezeigt ist, so festgelegt,
dass er etwas breiter als das Blickfeld F1 des lichtempfangenden
optischen Systems ist.
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Zusätzlich werden
ein Paar von optischen Führungssystemen 15 (das
vorstehend erwähnte
optische Führungssystem 15)
mit Bezug auf die optischen Beleuchtungssysteme 13 weiter
außen
angeordnet, und, wie ebenfalls in 6 gezeigt,
weist jedes der optischen Führungssysteme 15 eine
Führungslichtquelle 24,
die aus einem Halbleiterlaser oder auf vergleichbare Weise hergestellt
ist, um einen roten Laserlichtstrahl auszusenden, und ein Führungsobjektiv
(23), das vor der Führungslichtquelle 24 angeordnet
ist, auf. In diesem Fall ist das Führungsobjektiv integral als
ein Führungsobjektivabschnitt 23 an
einem der äußeren Endabschnitte
des am Objektiv verbundenen Zusammenschlusses 22 (der Beleuchtungsobjektivvorrichtungen 21)
angebracht.
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Dieser
Führungsobjektivabschnitt 23 erfüllt eine
Funktion, das Laserlicht von der Führungslichtquelle 24 in
horizontalen Richtungen zu streuen (siehe 1A) und
es in senkrechten Richtungen (siehe 6) zur Ausgabe
als ein Führungslicht
zu sammeln. Zu dieser Zeit wird der Brennpunkt mit Bezug auf die
senkrechten Richtungen in der Umgebung eines Referenzleseabstands
festgelegt. Weiterhin wird der horizontale Bereich der Führungslichtbeleuchtung
so hergestellt, dass er etwas größer als
das Gesichtsfeld F1 des lichtempfangenden optischen Systems 14 und
der Beleuchtungsbereich F2 des Beleuchtungslichts ist, wie als äußere Kanten
durch die dünnen
Linien F3 in den 1A und 7 angezeigt.
In Übereinstimmung
damit werfen die optischen Führungssysteme 15 durch
das Lesefenster 12a horizontal verbreitetes Führungslicht
nach vorne (in Richtung des Objekts L zum Lesen) aus.
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Wenn
ein Benutzer das Lesefenster 12a des Gehäuses 12 mit
dem vorstehend erwähnten
Aufbau auf das zu lesende Objekt L, auf dem ein sich horizontal
erstreckender Barcode aufgezeichnet ist, im Wesentlichen parallel
dazu ausrichtet und den Triggerschalter bis zu einer ersten Stufe
in einem Zustand einschaltet (ein sogenanntes halbes Drücken), in
dem er in die Nähe
des Referenzleseabstands gebracht wird, sendet jedes der optischen
Führungssyteme 15 einen
sich in der horizontalen Richtung erstreckenden bandförmigen Führungslichtstrahl
(ein rotes Licht) durch das Lesefenster 12a in Richtung des
zu lesenden Objekts L aus.
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Zu
dieser Zeit richtet der Benutzer das Genäuse 12 so aus, dass
beispielsweise der Führungslichtstrahl
einen mittleren Abschnitt des Barcodes schneidet, und schiebt dann
den Triggerschalter in eine zweite Stufe. Als Antwort darauf wird
das Leselicht ausgeschaltet und ein sich horizontal erstreckendes
bandförmiges
Beleuchtungslicht wird dann vom optischen Beleuchtungssystem 13 durch das
Lesefenster 12a ausgesendet, um auf den Barcode zu treffen,
und das reflektierte Licht vom Barcode fällt durch das Lesefenster 12a,
so dass ein Bild durch das bild gebende Objektiv 19 auf
dem lichtempfangenden Sensor 18 gebildet wird, wodurch
der Barcode gelesen wird.
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Weiterhin
wird mit Bezug auf die 1A bis 5 eine genaue
Beschreibung der vorstehend gezeigten Beleuchtungsobjektivvorrichtungen 21 gegeben.
Jede der Beleuchtungsobjektivvorrichtungen 21 besteht beispielsweise
aus einem Kunststoff und wird insgesamt in einem sich in der horizontalen
Richtung erstreckenden stabartigen Aufbau ausgebildet. Sie ist aus
einer mehrteiligen Linseneinheit (einem Abschnitt), die durch Anordnen
einer Mehrzahl von konkaven Linsenschichten und konvexen Linsenschichten
alternativ und kontinuierlich in den Breitenrichtungen des Lesens
gebildet wird, und einer stabartigen Objektiveinheit (einem Abschnitt),
um das Beleuchtungslicht in einer Richtung senkrecht zu den Breitenrichtungen
des Lesens zu sammeln, gebildet, wobei die mehrteilige Linseneinheit
und die stabartige Objektiveinheit integriert miteinander aufgebaut
sind.
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Genauer
gesagt wird, wie in den 2A, 2B und 3 gezeigt,
ein Einfallsoberflächenabschnitt
(die LED 20-seitige
Oberfläche)
der Beleuchtungsobjektivvorrichtung 21 als eine Oberfläche einer
mehrteiligen Linseneinheit hergestellt, in welcher eine Mehrzahl
von konvexen Linsenschichten 25a und eine Mehrzahl von
konkaven Linsenschichten 25b, die sich in der senkrechten
Richtung erstrecken, in horizontalen Richtungen abwechselnd ausgebildet
sind. Zu dieser Zeit sind sowohl die konvexen Linsenschichten 25a als
auch die konkaven Linsenschichten 25b insgesamt in einen
bogenförmigen Aufbau
gebogen, so dass sie einen sanft verlaufenden Aufbau zeigen und
von oben gesehen einen sogenannten wellenförmigen Aufbau zeigen. Weiterhin sind
in diesem Fall die Radien R der Krümmungen der konvexen Linsenschichten 25a und
der konkaven Linsenschichten 25b insgesamt zueinander äquivalent.
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Andererseits
wird, wie in 4 gezeigt, eine Ausgabeoberfläche der
Beleuchtungsobjektivvorrichtung 21 in eine stabartige Objektivoberfläche 26 gebildet,
die mit Bezug zu einer horizontalen Achse einen sanft zylindrischen
Aufbau aufweist. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform die stabartige Objektivoberfläche 26,
wie ebenfalls in den 3 und 5 gezeigt,
so hergestellt, dass ihr mittlerer Abschnitt (innerer Abschnitt)
in der Breitenrichtung des Lesens so gebildet ist, dass er eine
konstante Linsendicke aufweist, während der seitliche Abschnitt
(äußere Abschnitt)
als ein sanft gekrümmter
Oberflächenabschnitt 26a (von
oben gesehen konkave Oberfläche) gebildet
wird, in welchem die Linsendicke von oben gesehen allmählich steigt.
In Übereinstimmung
damit weisen der mittlere Abschnitt und der seitliche Abschnitt
voneinander unterschiedliche optische Eigenschaften auf.
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Als
Zweites wird nachstehend eine Beschreibung eines Betriebs des vorstehend
erwähnten
Aufbaus gegeben. In dem so aufgebauten optischen Beleuchtungssystem 13 fällt das
Licht von der LED 20 auf eine Oberfläche 25 einer mehrteiligen
Linseneinheit der Beleuchtungsobjektivvorrichtung 21, wird
in horizonalen Richtungen gestreut und in senkrechten Richtungen
durch die Oberfläche 26 der
stabartigen Objektiveinheit fokussiert (gesammelt), wodurch insgesamt
ein sich in der horizonalen Richtung erstreckender gleichförmiger Beleuchtungslichtstrahl
ausgegeben wird. Weil die Oberfläche 25 der
mehrteiligen Linseneinheit eine Mehrzahl von konvexen Linsenschichten 25a und
eine Mehrzahl von Linsenschichten 25b aufweist, die in
einem sanft ineinander übergehenden
Zustand abwechselnd angeordnet sind, im Gegensatz zu einem herkömmlichen
linsenförmigen
Objektiv 1, das eine gebogene Objektivoberfläche aufweist,
erlaubt die Oberfläche 25 der mehrteiligen
Linseneinheit, dass das gesamte Licht von der LED 20 durchgelassen
wird, wodurch effizient ein helles Beleuchtungslicht ohne Verschwendung
bereitgestellt wird.
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Zusätzlich kann
das Beleuchtungslicht in einem Zustand, in dem das Beleuchtungslicht
nicht in senkrechten Richtungen über
den gesamten Bereich der Lesetiefe verschoben wird, stets auf eine
geeignete Leseposition unabhängig
vom Abstand zwischen dem Objekt L zum Lesen und dem optischen Beleuchtungssystem 13 geworfen
werden, obwohl diese Art eines Barcodelesers 11 veranlassen
kann, dass der Abstand zwischen dem Lesefenster 12a (im optischen
Beleuchtungssystem 13) des Gehäuses 12 und dem zu
lesenden Objekt L sich ändert,
weil die optische Achse des Beleuchtungslichts und die optische
Achse O des lichtempfangenden optischen Systems 14 in derselben
optischen Linie liegen.
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In
dem vorstehend erwähnten
Aufbau neigt der Lichtempfang beim Lesen eines Barcodes aufgrund
der Eigenschaften des bildgebenden Objektivs 19 im lichtempfangenden
optischen System 14 dazu, einen seitlichen (Rand-) Abschnitt
in der Breitenrichtung des Lesens im Vergleich zu einem mittleren
Abschnitt (im Zentrum liegenden Abschnitt) dunkler werden zu lassen.
Weil in dieser Ausführungsform
jedoch der gekrümmte
Oberflächenabschnitt 26a auf der
Seite der Oberfläche 26 der
stabartigen Objektiveinheit der Beleuchtungsobjektivvorrichtung 21 gebildet
wird, wie in 3 gezeigt, wird ein Lichtstreugebiet
b in einem seitlichen Abschnitt enger als ein Lichtstreugebiet a
in einem mittleren Abschnitt und, wie in 5 gezeigt,
steigt der Grad der Konvergenz (die Fokussierung) des Beleuchtungslichts
in einem seitlichen Abschnitt des Barcodes mehr. Folglich ist es
möglich,
die Tatsache auszugleichen, dass der seitliche Abschnitt aufgrund
der Eigenschaft des lichtempfangenden optischen Systems 14 dunkler wird,
wodurch die Lesbarkeit verbessert wird.
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Weiterhin
weist die Beleuchtungsobjektivvorrichtung 21 die Oberfläche 25 der
mehrteiligen Linseneinheit und die Oberfläche 26 der stabartigen
Objektiveinheit in einem Zustand auf, in dem sie zusammen integriert
sind, und in Vergleich zu einem Fall, in dem diese (unter Verwendung
zweier Objektive) getrennt vorgesehen sind, wird eine Vereinfachung
des Aufbaus möglich,
was dazu führt,
dass Größe und Gewicht
der gesamten Vorrichtung verringert werden. Da weiterhin die Beleuchtungsobjektiveinheiten 21, 21 auf
der rechten und linken Seite in der Form eines am Objektiv verbundenen
Zusammenschlusses 22 aufgebaut sind, in welchem sie integriert
miteinander durch den Verbindungsabschnitt 22a verbunden
sind, der nicht als ein Objektiv wirkt, und die Führungsobjektivabschnitte 23, 23,
welche das optische Führungssystem 15 bilden,
ebenfalls mit dem am Objektiv verbundenen Zusammenschluss 22 integriert
sind, wird eine weitere Vereinfachung des Aufbaus möglich, wodurch
die Anzahl von Teilen verringert und die Montageleistung verbessert
wird.
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Da
nach dieser Ausführungsform
jede der Beleuchtungsobjektivvorrichtungen 21 des optischen Beleuchtungssystems 13 in
einem Zustand hergestellt wird, in welchem die Oberfläche 25 der
mehrteiligen Linseneinheit und die Oberfläche der stabartigen Objektiveinheit
miteinander integriert sind und die optische Achse des Beleuchtungslichts
in derselben optischen Ebene wie jener der optischen Achse O des
lichtempfangenden optischen Systems 13 angeordnet ist,
erhält
man ein gleichförmiges
und helles Beleuchtungslicht, und unabhängig von einer Veränderung des
Abstands zwischen dem zu lesenden Objekt L und dem optischen Beleuchtungssystem 13 wird
das Beleuchtungslicht zu jeder Zeit in eine geeignete Position des
zu lesenden Objekt L versetzt, was ausgezeichnete Effekte ergibt.
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8 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein Unterschied von der vorstehend beschriebenen
ersten Ausführungsform
ist ein Aufbau einer Beleuchtungsobjektivvorrichtung (bzw. von -vorrichtungen) 31.
Das heißt,
in dieser Beleuchtungsobjektivvorichtung 31 wird der Einfallsoberflächenabschnitt
als eine Oberfläche 32 einer mehrteiligen
Linseneinheit hergestellt, in welcher eine Mehrzahl von konvexen
Linsenschichten 32a und eine Mehrzahl von konkaven Linsenschichten 32b,
die sich in einer senkrechten Richtung erstrecken, in horizontalen
Richtungen abwechselnd angeordnet sind, und der Ausgangsoberflächenabschnitt wird
als eine Oberfläche 33 einer
stabartigen Objektiveinheit hergestellt, die einen leicht zylindrischen Oberflächenaufbau
mit Bezug zu einer horizontalen Achse aufweist.
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In
diesem Aufbau wird die Oberfläche 33 der stabartigen
Objektiveinheit so gebildet, dass sie einen gleichförmigen Aufbau
(eine gleichförmige
Dicke) in den horizontalen Richtungen aufweist, und die Krümmungsradien
der konvexen Linsenschichten 32a und der konkaven Linsenschichten 32b in
der Oberfläche 32 der
mehrteiligen Linseneinheit weisen unterschiedliche Werte am Rand
und in der Mitte auf. Konkret sind die Krümmungsradien R3 und R4 an den
Seiten größer als
die Krümmungsradien
R1 und R2 in der Mitte. Dies führt
dazu, dass der seitliche Abschnitt und der mittlere Abschnitt in
der Beleuchtungsobjektivvorrichtung 31 verschiedene optische Eigenschaften
aufweisen, und daher wird der Lichtverteilungsbereich b des seitlichen
Abschnitts kleiner als der Lichtvertei lungsbereich a des mittleren
Abschnitts, so dass der Grad der Konvergenz des Beleuchtungslichts
in einem seitlichen Abschnitt eines Barcodes stärker steigt, was die Effekte ähnlich denen
der vorstehend erwähnten
ersten Ausführungsform
bringt.
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9 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform besteht ein optisches
Führungssystem 40 aus
Führungslichtquellen 24 und
Führungsobjektiven 41,
die davor angeordnet sind und getrennt von den Beleuchtungsobjektivvorrichtungen
angeordnet sind (das optische Beleuchtungssystem wird in der Zeichnung
nicht gezeigt). Dieses optische Führungssystem 40 kann
verwendet werden, wenn es benötigt wird.
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Obwohl
in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der gekrümmte Oberflächenabschnitt 26a in
der Oberfläche 26 der
stabartigen Objektiveinheit der Beleuchtungsobjektivvorrichtung 21 gebildet
ist und in der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform
die Oberfläche 32 der
mehrteiligen Linseneinheit der Beleuchtungsobjektivvorrichtung 31 so
hergestellt ist, das sie verschiedene Krümmungsradien R aufweist, werden
in einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 10A gezeigt,
in einer Beleuchtungsobjektivvorrichtung 51 alle Krümmungsradien
R einer Oberfläche 52 einer
mehrteiligen Linseneinheit konstant hergestellt, und eine Oberfläche 53 einer stabartigen
Objektiveinheit wird in den horizontalen Richtungen gleichförmig gebildet.
Dies kann ebenfalls den gewünschten
Zweck erfüllen.
Alternativ werden nach einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 10B gezeigt,
in einer Beleuchtungsobjektivvorrichtung 61 die Krümmungsradien
R einer Oberfläche 62 einer
mehrteiligen Linseneinheit so hergestellt, dass sie unterschiedliche Werte
am Randabschnitt und dem Mittenabschnitt aufweisen, und ein gekrümmter Oberflächenabschnitt 63a wird
in einer Oberfläche 63 einer
stabartigen Objektiveinheit gebildet. Dies führt zu einer weiteren Variation
des Lichtverteilungsbereichs.
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Obwohl
dies nicht gezeigt ist, ist es zusätzlich ebenfalls möglich, dass
eine Membranplatte zwischen einer Beleuchtungslichtquelle (LED)
und einem Beleuchtungsobjektiv vorgesehen ist, um das Licht von
einer LED in einer senkrechten Richtung zu verengen. Dies kann Beleuchtungslicht
mit höherem Kontrast
erzeugen. Noch weiter kann selbst in einem Fall, in dem beispielsweise
ein optischer Pfad durch einen Spiegel umgelenkt wird, festgestellt
werden, dass die optische Achse des Beleuchtungslichts unmittelbar
vor dem Aussenden auf das zu lesende Objekt L und die optische Achse
des Lichts unmittelbar nach der Reflexion von dem zu lesenden Objekt
L, die durch ein bildgebendes Objektiv abgebildet wird, in derselben
Ebene sind, obwohl in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen die optische Achse des
Beleuchtungslichts und die optische Achse O des lichtempfangenden
optischen Systems auf derselben physikalischen Ebene angeordnet
sind.
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Man
bemerke, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt
ist und dass sie alle Änderungen
und Modifikationen der Ausführungsformen
der Erfindung abdecken soll, ohne vom Gebiet der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise
ist es auch akzeptierbar, dass getrennte Beleuchtungsobjektivvorrichtungen auf
den rechten und linken Abschnitten vorgesehen sind, obwohl in der
vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform die rechten und
linken Beleuchtungsobjektivvorrichtungen integriert miteinander durch
einen Verbindungsabschnitt verbunden sind.
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Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Barcodeleser vom in
der Hand liegenden Typ beschränkt,
sondern sie ist ebenfalls auf eine Vorrichtung zum Lesen von optischen
Informationen vom fixen Typ anwendbar, und verschiedene Modifikationen
der Aufbauten des lichtempfangenden optischen Systems und des optischen
Führungssystems
und des Aufbaus des Gehäuses
sind ebenfalls möglich.