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Hintergrund
der Erfindung – Anwendungsgebiet
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Diese
Erfindung betrifft die gleichmäßige Beleuchtung
von Oberflächen,
welche spiegelnd oder unregelmäßig sein
können,
und insbesondere die gleichmäßige Beleuchtung
von maschinenlesbaren Codes, Symbologien und Ähnlichem, welche auf derartigen
Oberflächen
angebracht sein können,
um die Bilderzeugung und Decodierung einer beliebigen derartigen
Symbologie zu erleichtern, die direkt auf derartigen Oberflächen angebracht
ist, oder auf Medien, welche ihrerseits auf derartigen Oberflächen angebracht
sind.
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Hintergrund
der Erfindung – Beschreibung
des Standes der Technik
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Es
ist recht oft notwendig, das Vorhandensein, den Ort oder charakteristische
Merkmale eines Artikels durch automatisierte Mittel für automatisierte
Zwecke zu bestimmen. Die Roboterhandhabung von Teilen für eine Verarbeitung
wie etwa spanende Bearbeitung oder Montagezwecke und automatisiertes
Sortieren, Transportieren, Manipulieren und andere Handhabung von
Teilen, Komponenten, Verpackungen und Ähnlichem erfordert gewöhnlich, dass
eine bestimmte Form von maschinenlesbarem Code oder Symbologie an
dem Artikel angebracht ist. Das R.W. Kahn am 22. Oktober 1996 für "Apparatus For Semiconductor
Wafer Identification" erteilte US-Patent
Nummer 5,567,927 und das K.L. Kost am 20. Mai 1997 für "Reflection Control
Apparatus" erteilte
US-Patent Nummer 5,631,456 sind beispielhaft für eine derartige Produktmarkierung.
Manchmal ist es zweckmäßig, die
Symbologie auf einem Medium wie etwa einem druckempfindlichen Etikett
anzubringen. In anderen Fällen
ist es wünschenswerter
und möglicherweise
effizienter, die Symbologie direkt an dem Artikel anzubringen. Die
Symbologie kann ein herkömmlicher
Strichcode, ein gestapelter Strichcode oder eine andere 2D-Symbologie sein.
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Das
maschinelle Lesen von Symbologie, wie etwa mittels eines stationären oder
handgehaltenen Lesegerätes
oder Bildaufnehmers, erfordert eine angemessene Beleuchtung der
das Ziel darstellenden Symbologie. Dies kann mit Problemen verbunden sein,
wenn das Medium, das die Symbologie trägt, auf einer unregelmäßigen oder
gekrümmten
Oberfläche
angebracht ist. Die Probleme sind stärker ausgeprägt, wenn
die Symbologie direkt an dem Artikel angebracht ist und die Artikeloberfläche normalerweise spiegelnd
ist und/oder die Oberfläche
des Artikels unregelmäßig ist.
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Wenn
das Lesegerät
oder der Bildaufnehmer für
die Symbologie in der Hand zu halten ist, ist es gewöhnlich höchst wünschenswert,
seine Größe und sein
Gewicht zu minimieren. Dies zu erreichen und gleichzeitig für eine gleichmäßige und
Streubeleuchtung für
die Symbologie zu sorgen, kann Probleme verursachen und hat Probleme
verursacht.
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Manche
handgehaltenen Symbologie-Lesegeräte wie etwa dasjenige, das
in dem T. Matsushima et al. am 04. April 1989 für "Optical Information Reading Apparatus" erteilten US-Patent Nummer 4,818,856
dargestellt und beschrieben ist, versuchen, das Lesen der Symbologie
mit Umgebungslicht durchzuführen;
doch da das Umgebungslicht nicht immer ausreichend ist, um das Lesen
von Symbologie zu ermöglichen,
können
derartige Geräte
inakzeptabel sein. Andere handgehaltene Symbologie-Lesegeräte wie etwa
diejenigen, die in dem A. Roustaei am 30. September 1994 für "Optical Reading Head" erteilten US-Patent
Nummer 5,349,172 und in dem E.P. Batterman et al. am 3. Januar 1995 für "Omnidirectional Wide
Range Hand-Held Bar Code Reader" erteilten
US-Patent Nummer 5,378,883 dargestellt und beschrieben sind, liefern ihre
LED- bzw. Xenonröhren-Beleuchtung
entweder direkt durch ein Fenster des Lesegerätes oder durch Linsen und danach
durch ein Leserfenster. Die resultierende Beleuchtung der Symbologie
kann daher unregelmäßig und
nicht diffus und insofern inakzeptabel sein.
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Andere
handgehaltene Symbologie-Lesegeräte
wie etwa diejenigen, die in dem M. Krichever am 25. Juni 1996 für "Bar-Code Scanner With
Quasi-Retroreflective Light Collection" erteilten US-Patent Nummer 5,530,233
und in dem J. Swartz et al. am 21. November 1995 für "Portable Laser Diode
Scanning Head" erteilten
US-Patent Nummer 5,468,949 dargestellt und beschrieben sind, richten
ihre jeweiligen Laserquellen der Beleuchtung in die handgehaltenen
Geräte.
Diese Geräte
enthalten jedoch auch motorgetriebene Spiegel, um die Beleuchtung über die
Symbologie zu scannen. Laserbeleuchtung, die von einer glänzenden
Spiegeloberfläche
reflektiert wird, ist weder diffus noch gleichmäßig, und die Verwendung von
Spiegeln und Motoren erhöht
auf inakzeptable Weise Gewicht und Kosten des Gerätes. Andere
handgehaltene Geräte
wie etwa diejenigen, die in dem E.P. Coleman am 11. Februar 1997
für "Hand-Mounted Optical
Scanner System" erteilten US-Patent
Nummer 5,602,376 dargestellt und beschrieben sind und eine Laserbeleuchtung
mit zwei Spiegeln verwenden, von denen einer in Rotation versetzt
wird, oder wie diejenigen, die in dem S. Uede am 02. Februar 1993
für "Optical Code Reader" erteilten US-Patent
Nummer 5,184,004 dargestellt und beschrieben sind und eine dem Inneren
zugewandte Lichtquelle und ein Paar Spiegel mit spiegelnden Oberflächen verwenden,
sind für
die beabsichtigten Verwendungszwecke aus den obigen Gründen ebenfalls
inakzeptabel.
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In
dem T.P. White et al. am 16. Februar 1993 für "Diffuse On-Axis Light Source" erteilten US-Patent
Nummer 5,187,611, dem D.L. Roxby et al. am 17. Dezember 1996 für "Camera For Capturing
And Decoding Machine-Readable Matrix Symbol Images Applied to Reflective
Surfaces" erteilten
US-Patent Nummer 5,585,616 und dem J.A.S. Bjorner et al. am 17.
Mai 1994 für "Apparatus For The
Uniform Illumination Of A Surface" erteilten US-Patent Nummer 5,313,373
werden die jeweiligen Beleuchtungsquellen im Allgemeinen auf das
zu beleuchtende Ziel gerichtet. Die angebliche Streubeleuchtung
und gleichmäßige Beleuchtung
erfordert den Einbau von streuenden Elementen, welche auf inakzeptable
Weise Licht absorbieren und etwas Licht zurück in das Gerät reflektieren.
Lichtdiffusoren erhöhen
ferner Gewicht und Kosten der Geräte. Bei White et al. werden zusätzlich Strahlenteiler
benötigt,
während
bei Roxby et al. ein Kopfstück
mit einer inneren Oberfläche
mit einer weißen
matten Oberflächenausführung verwendet
werden muss, um Umgebungslicht zu zerstreuen, das von der Symbologie
weg und in das Gerät
hinein zu dem Sensor hin reflektiert wird, und bei Bjorner et al.
muss eine Ummantelung mit inneren Oberflächen verwendet werden, welche
sowohl schwarz als auch weiß sind.
Bei A. Brandorff et al. in dem am 18. April 1995 für "Method And Apparatus For
Illuminating And Imaging Of A Surface Using 2-D LED Array" erteilten US-Patent
Nummer 5,408,084 ist ebenfalls eine Ummantelung enthalten, jedoch
mit einer spiegelnden, reflektierenden inneren Oberfläche aus
dünnem
Aluminium, während
bei Y. Sakai et al. in dem am 5. November 1996 für "Optical Information Reading Apparatus
With Concave Mirror" erteilten
US-Patent Nummer 5,572,008 die Laserbeleuchtung nach oben zu einem
konkaven Spiegel hin, dann zu einem rotierenden Spiegel und danach
zu einem Musterspiegel gerichtet wird, welche alle ihre jeweiligen
Geräte
in inakzeptabler Weise beeinflussen.
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In
dem K. Sullivan am 28. Juni 1994 für "Lighting Apparatus For The Computer
Imaging Of A Surface" erteilten
US-Patent Nummer
5,325,276 und dem T.P. White et al. am 24. Oktober 1995 für "Continuous Diffuse
Illumination Method And Apparatus" erteilten US-Patent Nummer 5,461,417
müssen Wände mit
Lumineszenzplatten bzw. eine Kuppel, die von zwei Lichtquellen hintergrundbeleuchtet
wird, verwendet werden, um die beabsichtigte Zielbeleuchtung zu
erreichen. Während
bei J.B. Powers et al. in dem am 22. April 1997 für "Illumination Apparatus
For Optical Readers" erteilten
US-Patent Nummer 5,623,137 keine genaueren Angaben hinsichtlich
der Richtung gemacht werden, der die Beleuchtungsquelle zugewandt
ist, werden jedoch komplex konfigurierte glänzende Spiegel verwendet, um
die Beleuchtung zu der Symbologie hin zu lenken; und in dem zuvor
erwähnten
Patent von K.L. Kost et al. wird ein Kreis von Leuchtdioden benötigt, die
nach innen gewandt sind, um die weißen Wände einer oberen Kammer zu
beleuchten. Die resultierende Beleuchtung muss jedoch ihren Weg
durch eine relativ kleine Öffnung
finden, die aus dieser Kammer führt.
Aufgrund dieser relativ kleinen Öffnung
ist das Gerät
von Kost et al. nicht zum Beleuchten einer Symbologie mit Streulicht
aus einem weiten Bereich von Winkeln bei gleichzeitiger Beibehaltung
einer geringen Größe der Vorrichtung
geeignet.
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US 5,631,456 beschreibt
eine Reflexionssteuervorrichtung zum Steuern der Reflexionen von einer
Informationen tragenden Oberfläche.
Die Vorrichtung umfasst Beleuchtungsquellen, welche die inneren
Oberflächen
einer Kammer beleuchten. Die von der Kammer reflektierte Beleuchtung
fällt auf
die die Informationen tragende Oberfläche, und die von dieser reflektierte
Beleuchtung wird von einem Detektor empfangen, und es wird ein Bild
von den Informationen hergestellt.
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US 5,585,615 beschreibt
eine Bildlesevorrichtung. Licht von einer Lichtquelle fällt auf
einen Streulichtreflexionsspiegel. Von diesem reflektiertes Licht
fällt auf
ein das Bild tragendes Ziel und auf einen Totalreflexionsspiegel.
Licht von diesem Spiegel fällt
auf das Ziel. Von dem Ziel reflektiertes Licht wird von einem Detektor
empfangen, wodurch das Bild auf dem Ziel gelesen wird.
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US 5,406,060 beschreibt
einen Strichcodeleser. Dieser umfasst eine Lichtquelle, welche Licht
auf einen Strichcode lenkt, und einen Detektor, welcher Licht von
dem Strichcode empfängt.
Diese Lichtquelle und dieser Detektor sind derart positioniert,
dass das auf den Strichcode fallende und von ihm empfangene Licht
unter einem flachen Winkel einfällt.
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US 5,697,609 beschreibt
eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Vielzahl von Lichtquellen
umfasst, die entlang eines Paares von einander gegenüberliegenden
Seiten eines 2-D Datenlesebereiches angeordnet sind. Von dem Lesebereich
reflektiertes Licht wird von einem Detektor empfangen, um Daten in
dem Bereich zu lesen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, eine neue und neuartige
Oberflächenbeleuchtungsvorrichtung
bereitzustellen.
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Es
ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Verfahren
der Oberflächenbeleuchtung
bereitzustellen.
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Es
ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, eine neue und neuartige
diffuse, hocheffiziente Beleuchtung von Oberflächen bereitzustellen, welche maschinenlesbare
codierte Informationen tragen.
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Es
ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, eine neue und neuartige
Beleuchtung von spiegelnden und ansonsten unregelmäßigen Oberflächen bereitzustellen,
auf welchen maschinenlesbare codierte Symbologie angeordnet ist.
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Es
ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Vorrichtungen
und Verfahren für eine
mit einem Handgerät
erfolgende Beleuchtung von maschinenlesbarer codierter Symbologie
bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Vorrichtungen
und Verfahren für eine
mit einem Handgerät
erfolgende diffuse, hocheffiziente Beleuchtung von maschinenlesbarer
codierter Symbologie bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Vorrichtungen
und Verfahren für eine
mit einem Handgerät
erfolgende Beleuchtung von maschinenlesbarer codierter Symbologie,
die unmittelbar auf Teilen und Komponenten angebracht ist, bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Vorrichtungen
und Verfahren zum Abgeben oder Projizieren von Beleuchtung von einer
gleichmäßig strahlenden
Wand auf maschinenlesbare codierte Symbologie bereitzustellen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Vorrichtungen
und Verfahren zum Lenken eines Bereiches von Beleuchtung oder einer
Wand von Beleuchtung auf Teile, Komponenten und Ähnliches bereitzustellen, um
die automatisierte Verarbeitung davon zu ermöglichen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Vorrichtungen
und Verfahren zum Abgeben von Beleuchtung auf Symbologie, die von
Teilen, Komponenten und Ähnlichem
getragen wird, bereitzustellen, um das Decodieren der Symbologie
zu ermöglichen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Handvorrichtungen
und Verfahren zum Abgeben von hocheffizienter, gleichmäßiger Streubeleuchtung
auf Symbologie, die unmittelbar an Teilen, Komponenten und Ähnlichem
angebracht ist, bereitzustellen, um das Decodieren der Symbologie durchzuführen.
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Es
ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Anordnungen
von Leuchtdioden bereitzustellen, um eine hocheffiziente Streubeleuchtung
bereitzustellen.
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Es
ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, neue und neuartige Anordnungen
von Leuchtdioden für
handgehaltene Bildaufnehmer von Symbologie bereitzustellen.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindungen in ihren Verfahren
und Einzelheiten von Konstruktion und Anordnung von Teilen werden aus
dem Obigen, aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen,
wenn diese in Verbindung mit den Zeichnungen betrachtet werden,
und aus den beigefügten
Patentansprüchen ersichtlich.
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Die
vorliegende Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
ist wie in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt
beschaffen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen ist:
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1 eine
schematische Seitenansicht in Teilschnittansicht eines handgehaltenen
Bildaufnehmers, der eine Beleuchtungsvorrichtung enthält, welche
Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet und diese beinhaltet;
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2 eine
schematische Vorderansicht des Bildaufnehmers von 1;
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3 ein
perspektivisches Schema der Beleuchtungsbaugruppe des Bildaufnehmers
der 1 und 2 mit Vorderabdeckung und Einfassung
in auseinander gezogener Darstellung, um Einzelheiten davon besser
zu zeigen;
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4 eine
seitliche Schnittansicht des Beleuchters der Beleuchtungsbaugruppe
für den
Bildaufnehmer von 1 und 2 mit entfernter
Beleuchtungsquelle, um Einzelheiten davon besser zu zeigen;
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5 eine
Vorderansicht des Beleuchters von 1, 3 und 4;
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6 eine
Draufsicht der Beleuchtungsquelle für den Beleuchter von 1, 3, 4 und 5 für den handgehaltenen
Bildaufnehmer von 1 und 2;
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7 eine
Prinzipskizze, welche die Verteilung der Beleuchtung auf dem und
ausgehend von dem Beleuchter der 1, 3, 4 und 5 zeigt;
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8 ein
Schema der Anordnung des Beleuchters und der Beleuchtungsquelle
der 1–7 bezüglich eines
Ziels;
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9 ein
Schema, das die Beleuchtung von dem Beleuchter der 1 und 3–5 bezüglich eines
Symbologieziels zeigt;
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10 ein
Schema, das ebenfalls die Beleuchtung von dem Beleuchter der 1, 3–5 und 8 bezüglich des
Symbologieziels zeigt;
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11 ein
Diagramm, das eine Beleuchtungskurve für "Dunkelfeld"-Beleuchtung von dem Beleuchter der 1 und 3–5 zeigt;
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12 eine
Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform des Beleuchters
für den
Bildaufnehmer von 1 und 2, welcher
die vorliegende Erfindung beinhaltet;
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13 eine
Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Beleuchtungsquelle
für den Bildaufnehmer
von 1 und 2, welcher die vorliegende Erfindung
beinhaltet;
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14 eine
schematische Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Beleuchtungsquelle
für den
Bildaufnehmer von 1 und 2, welcher
die vorliegende Erfindung beinhaltet;
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15 eine
andere Draufsicht einer alternativen Ausführungsform der Beleuchtungsquelle
für den
Bildaufnehmer von 1 und 2, welcher die
vorliegende Erfindung beinhaltet; 16 eine schematische
Seitenansicht einer anderen Ausführungsform
einer Beleuchtungsvorrichtung, welche die vorliegende Erfindung
beinhaltet, zur Verwendung mit dem Bildaufnehmer von 1 und 2;
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17 eine
schematische Vorderansicht der Beleuchtungsvorrichtung von 16;
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18 eine
schematische Seitenansicht in Teilschnittansicht einer anderen Ausführungsform
einer Beleuchtungsvorrichtung, welche die vorliegende Erfindung
beinhaltet, zur Verwendung mit dem Bildaufnehmer von 1 und 2;
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19 eine
schematische Vorderansicht der Beleuchtungsvorrichtung von 18;
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20 eine
schematische Seitenansicht in Teilschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform
einer Beleuchtungsvorrichtung, welche die vorliegende Erfindung
beinhaltet, zur Verwendung mit dem Bildaufnehmer von 1 und 2;
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21 eine
schematische Vorderansicht der Beleuchtungsvorrichtung von 20;
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22 eine
schematische Draufsicht einer anderen Ausführungsform einer Beleuchtungsquelle, welche
die vorliegende Erfindung beinhaltet, zur Verwendung mit einem handgehaltenen
Bildaufnehmer, der dem der 1 und 2 ähnlich ist,
jedoch mit einem rechteckigen Fenster versehen ist; und
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23 ein
Schema, das die Beleuchtung von den und der Quellen der Beleuchtung
zeigt, die hier abgebildet und beschrieben sind, der jedoch abgegeben
auf einen Beleuchter mit einer einer Fresnelfläche ähnlichen Oberfläche.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Es
wird auf die 1 und 2 Bezug
genommen; in ihnen ist, allgemein mit 30 bezeichnet, ein
Bildaufnehmer oder eine Bilderzeugungsvorrichtung des Typs dargestellt,
welcher elektronisch Bilder von Symbologie erfasst, wie etwa von
Strichcodes, gestapelten Strichcodes oder 2-D (zweidimensionalen)
Codes oder Symbolen, und das erfasste Bild in decodierte elektronische
Signale umwandelt, wobei die decodierten Werte an eine Datensammelvorrichtung
ausgegeben werden. Derartige Signale können anschließend innerhalb
des Bildaufnehmers decodiert und weiter verarbeitet und/oder verwendet
werden und/oder an eine Signalverarbeitungsvorrichtung zur Decodierung,
Speicherung und/oder Verwendung für Buchführungs-, Inventarisierungs-,
Materialhandhabungs-, Fertigungsprozesse oder Ähnliches übertragen werden, und/oder
eine derartige weitere Verarbeitung kann ganz oder teilweise innerhalb
des Bildaufnehmers 30 oder einer derartigen Verarbeitungsvorrichtung
durchgeführt
werden. Obwohl ein Gehäuse 32 für den Bildaufnehmer 30 als
ein Gehäuse
für einen
handgehaltenen Bildaufnehmer gestaltet und konstruiert worden ist,
kann es ebenso gut für eine
stationäre
Verwendung angebracht sein, oder es kann anderweitig so konstruiert
und gestaltet sein, dass die Komponenten und Baugruppen darin innerhalb
eines stationären
Gehäuses
angebracht sind. Das Gehäuse 32 ist
so konstruiert und gestaltet, dass in ihm Bilderzeugungskomponenten 34 innerhalb
eines Raums 36 angebracht und eingeschlossen sind, der
eine Öffnung 38 aufweist,
welche ganz oder teilweise durch ein Fenster 40 verschlossen
ist. Ein Leitungsschutzrohr 42 erstreckt sich von einer
Elektronikeinheit 44 (1) aus durch
das Gehäuse 32 hindurch
zur Verbindung mit Signalverarbeitungsvorrichtungen, wenn die Signalverarbeitung
und -decodierung nicht durch die Einheit 44 erfolgt, und
mit zugehörigen
Vorrichtungen zum Zuführen
von Eingangsleistung und Steuer- und anderen elektronischen Signalen
zum Bildaufnehmer 30, wenn und falls es erforderlich ist.
Es ist ebenfalls durchaus möglich,
den Bildaufnehmer 30 so zu konstruieren, dass er batteriebetrieben
ist, ohne das Schutzrohr 42, derart, dass die darin aus
den erfassten Bildern erzeugten Signale und durch den Bildaufnehmer 30 zu
empfangende Signale auf andere Weise übertragen werden, etwa mittels
Hochfrequenzübertragung zwischen
Speicher- und Nutzungsvorrichtung und Bildaufnehmer 30.
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Die
Elektronikeinheit 44, die mittels geeigneter und herkömmlicher
Komponenten innerhalb des Gehäuses 32 angebracht
ist, hält
und umfasst ihrerseits beispielsweise eine CPU-Leiterplatte 50 und eine Stromversorgungs-Leiterplatte 52 sowie
andere zugehörige
Komponenten, Verbinder, gedruckte Schaltungen und elektrische Anschlüsse. Die
Elektronikeinheit 44 kann auf andere Weise innerhalb des Gehäuses 30 angebracht
sein und kann zusätzliche und/oder
andere Komponenten zum Erzeugen geeigneter Ausgangssignale umfassen,
in Abhängigkeit von
den Signalen, die von einem Bildempfangsgerät 60 (1)
empfangen und/oder auf andere Weise innerhalb des Bildaufnehmers 30 verarbeitet
werden. Das Bildempfangsgerät 60 umfasst
ein CCD (Charge Coupled Device, ladungsgekoppeltes Bauteil), kann jedoch
stattdessen einen CMOS (Complimentary Metal Oxide Semi-conductor,
komplementärer
Metalloxid-Halbleiter) oder ein ähnliches
Gerät zum Empfangen
eines Bildes von Symbologie, die von einem Artikel getragen wird,
verwenden. Ein geeignetes Filter oder Filterpaket 62 ist
in der Nähe
des Bildempfangsgerätes 60 positioniert
und liefert zusammen mit dem Gerät 60 und
anderen Komponenten (Linsen usw.) einen Kameramotor 70 für den Bildaufnehmer 30.
Der Kameramotor 70 ist innerhalb des Gehäuses 32 angebracht
und ist darin so positioniert, dass er ein klares und wohldefiniertes
Bild der Symbologie zur weiteren Verarbeitung innerhalb des Bildaufnehmers 30 empfängt.
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Es
ist äußerst wichtig,
dass das Bilderzeugungsgerät 30 das
bestmögliche
definierte Bild empfängt.
Um dies zu erreichen, ist es extrem wichtig, dass sich nicht nur
die Symbologie, deren Bild zu erfassen ist, im Fokus für das Bilderzeugungsgerät 30 befindet,
sondern dass auch die Beleuchtung für die und der Symbologie gleichmäßig und
vorzugsweise diffus über
den gesamten Bereich der Symbologie ist. Der Kameramotor 70 ist
so gestaltet und konstruiert und umfasst geeignete und herkömmliche
Linsen, um das Fokussieren der Symbologie auf das Bildempfangsgerät 60 zu
erreichen. Eine Beleuchtungsbaugruppe 80 ist innerhalb
des Gehäuses 30 in
der Nähe
von dessen Fenster 40 angebracht, um die Symbologie, deren
Bild zu erfassen ist, zu beleuchten.
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Das
Beleuchtungsgerät 80 (1)
umfasst einen Beleuchter 82 (1–5),
welcher im Wesentlichen tassen- oder
schalenförmig
gestaltet ist und eine Bodenwand 84 (1, 3, 4 und 5)
und eine periphere Seitenwand 86, die sich unter einem
rechten Winkel zu der Bodenwand 84 über eine zuvor festgelegte
Distanz "x" (4) erstreckt,
um an einem Umfangsrand 88 zu enden, umfasst. Eine Vielzahl
von ersten Öffnungen 90 (4 und 5)
erstreckt sich in der Nähe
der Wand 86 durch die Bodenwand 84 hindurch. Obwohl neun
derartige Öffnungen 90 dargestellt
sind, können mehr
oder weniger Öffnungen
verwendet werden. Eine zentrale Öffnung 94,
welche sich am Mittelpunkt der Bodenwand 84 durch diese
hindurch erstreckt, ist vorzugsweise mit der peripheren Seitenwand 86 konzentrisch.
Im in das Gehäuse 32 des
Bildaufnehmers 30 eingebauten Zustand ist die zentrale Öffnung 94 des
Beleuchters 82 bezüglich
der optischen Linsen des Kameramotors 70 ausgerichtet,
um zu ermöglichen,
dass das beleuchtete Symbologiebild auf das Bildempfangsgerät 60 geworfen
wird.
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Eine
innere Oberfläche 100 der
Bodenwand 84 des Beleuchters 80 (sic) und eine
innere Oberfläche 102 der
peripheren Seitenwand 86 desselben sind entweder in glattem
Rot oder Weiß,
rauem Chrom, Weiß mit
matter Oberflächenausführung oder in
irgendeiner anderen Weise ausgeführt,
sodass ein annähernd
Lambertsches oder im Wesentlichen Lambertsches Ausgangsbeleuchtungsmuster
bewirkt und von jedem Punkt aus auf die jeweiligen Oberflächen 100, 102 projiziert
wird, welche beleuchtet werden, wie im Folgenden erläutert wird.
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Obwohl
die periphere Seitenwand 86 als sich von der Bodenwand 84 aus
unter einem Winkel von 90 Grad erstreckend dargestellt und beschrieben
ist, kann die periphere Seitenwand 86 selbstverständlich ebenso
gut unter irgendwelchen anderen geeigneten Winkeln mit der Bodenwand 84 zusammentreffen, und
der Beleuchter 82 kann alternativ mit einer tellerartigen
Gestalt geformt sein, wobei die Bodenwand und die Seitenwand gekrümmt ineinander übergehen,
mit einer ausgewählten
Neigung, wie man sie bei einem Parabolspiegel finden könnte.
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Eine
Beleuchtungsquelle 110 (1, 3 und 6)
ist dazu vorgesehen, Beleuchtung in Richtung der und auf die Oberflächen 100 bzw. 102 des
Beleuchters 82 abzugeben. Eine Gruppierung 112 (1 und 6)
von Beleuchtungsgeräten
wie etwa oberflächenmontierten
Leuchtdioden (LED) ohne Linsen 114 ist an einem Beleuchtungsträger 116 (1, 3 und 6)
angebracht, welcher seinerseits an einer Stelle innerhalb des Gehäuses 32 und
an dem abgeschrägten
Umfangsrand 88 des Beleuchters 82 mit herkömmlichen Mitteln
und wie in den 1 und 8 dargestellt befestigt
ist. Die Leuchtdioden 114 sind an dem Träger 116 befestigt
und auf diesem in der Gruppierung 112 positioniert, derart,
dass jede Leuchtdiode 114 der Gruppierung 112,
wenn sie erleuchtet ist, eine im Wesentlichen Lambertsche oder fokussierte
Beleuchtung auf die Oberflächen 100, 102 des
Beleuchters 82 abgibt. Die Beleuchtung 118 (7),
die so von jeder Leuchtdiode 114 (1, 6 und 8)
abgegeben wird, bewirkt dann ein annähernd Lambertsches Ausgangsbeleuchtungsmuster (eine
maximale Energie wird nach vorn abgegeben, auf der Achse, und es
werden abnehmende Mengen an Energie in zunehmend von der Achse abweichenden
Richtungen abgegeben) und überlappt
die Beleuchtung 118 benachbarter Leuchtdioden 114,
wie in 7 dargestellt, mit Ausnahme eines zentralen Raums 119,
sodass die Beleuchtung nicht in die Linsen des Kameramotors 70 scheint.
Die Beleuchtung 118 von den Leuchtdioden 114,
welche auf die Oberfläche 102 der
peripheren Seitenwand 86 fällt, wird zurück in den
Beleuchter 82 und gegen die Oberfläche 100 der Bodenwand 84 gelenkt,
um die Beleuchtung 118 weiter zu verstärken und ihre Effizienz zu
erhöhen.
Die Oberflächen 102 können mit
retroreflektierendem Material bedeckt sein, wie etwa dem reflektierenden
Material, das für
reflektierende Verkehrszeichen und Nummernschilder verwendet wird und
von 3M hergestellt wird, um die Menge an Licht zu erhöhen, die
zur Oberfläche 100 zurückgestrahlt wird.
All die verschiedenen Beleuchtungskomponenten 118 liefern
zusammen einen Bereich von Beleuchtung 120 (7),
welche von dem Beleuchter 82 und dem Beleuchtungsgerät 80 in
Richtung einer Symbologie, deren Bild zu erfassen ist, und auf diese,
wie etwa ein Ziel 130 (8, 9 und 10),
projiziert wird. Das Ziel 130 wird von einer Oberfläche 132 getragen,
welche die Wand einer Verpackung oder eine Außenfläche eines Teils, einer Komponente,
Unterbaugruppe oder Baugruppe sein kann.
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Die
Oberfläche
des Beleuchtungsträgers 116 (3 und 6)
kann in ausgewählten
Bereichen mit durchsichtigem elektrisch leitfähigem Material beschichtet
sein, um die Leuchtdioden 114 ohne Linsen elektrisch zu
verbinden, oder die Leuchtdioden 114 können auf andere Weise mittels
relativ dünner
Leitungen aus elektrisch leitfähiger
Tinte oder leitfähigem
Draht 122 (6) verbunden sein. Die Leuchtdioden 114 und
die eventuellen elektrischen Leiter 122, die verwendet
werden, um die Leuchtdioden 114 zu einem Stromkreis zu
verbinden, werden so klein gewählt,
dass ein eventueller Schatten derselben, welcher auf der Symbologie 130 (8–10)
erscheinen könnte,
sich außerhalb des
Fokus befindet, wenn der Bildaufnehmer 30 bezüglich eines
bestimmten Ziels 130 fokussiert ist. Somit wird ein mögliches Schattenbild
irgendwelcher derartiger Drähte 122 und
Leuchtdioden 114 "verwischt" und beeinflusst
nicht das Bild des Ziels 130, welches auf das Bildempfangsgerät 60 abgegeben wird.
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Die
Bilderzeugung und Decodierung einer 1-D oder 2-D Symbologie erfordert,
dass die Einsen und Nullen der Symbologie für den Decodieralgorithmus erkennbar
sind, was wiederum erfordert, dass während des Bilderzeugungsprozesses
ein ordnungsgemäßer Kontrast
zwischen den Einsen und Nullen erzielt wird. Insbesondere ist es
bei der Bilderzeugung für
eine 2-D Symbologie nicht wichtig, ob die Einsen dunkel oder hell
bezüglich
der Nullen sind; es ist nur wichtig, dass der Kontrast zwischen
den zwei Zuständen
ausreichend für
eine angemessene Trennung ist. Wenn zum Beispiel die Symbologie
als ein schwarzer Code auf einem weißen Hintergrund oder als ein
weißer
Code auf einem schwarzen Hintergrund gedruckt ist, ist der Code
bei nahezu jeder Beleuchtung leicht erkennbar, wenn sowohl der Code als
auch der Hintergrund Oberflächen
sind, die ein mattes Reflexionsvermögen aufweisen. Die matten Oberflächen stellen
sicher, dass ungeachtet der Richtung, aus welcher sie beleuchtet
werden, das von ihnen reflektierte Licht ausgeglichen über einen weiten
Winkelbereich verteilt wird und so eine angemessene Beleuchtung
in die Kameralinse gewährleistet.
Diese Situation wird gewöhnlich
erreicht, wenn die Symbologien auf Etiketten gedruckt sind, welche
an Teilen oder Komponenten angebracht sind. Etiketten können jedoch
leicht manipuliert werden und sind oft empfindlich im Vergleich
zu den Teilen oder Komponenten, an welchen sie befestigt sind. Daher
ist es oft vorteilhaft, die Symbologie direkt auf den Teilen oder
Komponenten anzubringen. Leider haben Teile und Komponenten oft
spiegelnde (spiegelähnliche)
Oberflächen,
welche das Licht nicht gleichmäßig über einen
weiten Winkelbereich verteilen, sondern vielmehr die Lichtstrahlen
umlenken, sodass der Reflexionswinkel exakt gleich dem Einfallwinkel
ist. Falls die Beleuchtung von einer kleinen Quelle stammt (einer
Quelle mit einer kleinen Winkelausdehnung, von der spiegelnden Oberfläche aus betrachtet,
die beleuchtet wird), ist es sehr wahrscheinlich, dass das von der
Oberfläche
reflektierte Licht die Kameralinse verfehlt und daher die Oberfläche "schwarz" zu sein scheint.
Umgekehrt, wenn die kleine Lichtquelle derart positioniert ist,
dass der Reflexionswinkel die Lichtstrahlen von der Quelle direkt in
die Kameralinse lenkt, können
die Lichtstrahlen überwältigend
hell sein und so die Oberfläche "weiß" erscheinen lassen.
Somit liegt eine inakzeptable Situation vor, da die Oberfläche in Abhängigkeit
von sehr geringfügigen Änderungen
in der exakten Winkelbeziehung zwischen der spiegelnden Oberfläche, deren
Bild erfasst wird, der Lichtquelle und der Kameralinse entweder
als "schwarz" oder als "weiß" erscheinen kann.
Diese Situation ist besonders schädlich, wenn sich die Symbologie,
deren Bild erfasst wird, auf einer Oberfläche befindet, welche zugleich spiegelnd
und gekrümmt
ist, sodass manche Abschnitte hell und andere Abschnitte dunkel
zu sein scheinen. Das Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung
korrigiert diese Situation, indem es eine Lichtquelle bereitstellt,
welche für
eine bekannte und relativ konstante Beleuchtung über einen weiten Bereich von
Winkeln sorgt, wenn Symbologien aus der Nähe (ca. 4 bis 10 Zentimeter)
beleuchtet werden. Das Prinzip der Beleuchtung ist in den 9, 10 und 11 dargestellt.
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Streubeleuchtung,
die von den Oberflächen 100, 102 des
Beleuchters projiziert wird, beleuchtet gleichmäßig "im Wesentlichen alle Punkte" auf der Symbologie 130 (8-10) über einen
weiten Bereich von Winkeln. Eine derartige Beleuchtung ist beim
Beleuchten sowohl spiegelnder als auch matter Oberflächen von
Nutzen. Wenn die Beziehung von der in 10 dargestellten
Art ist, wo das Objekt 130 senkrecht zur Kameraachse ist,
tritt keiner der Lichtstrahlen von dem Beleuchter, welche auf die Oberfläche 130 fallen,
in die Kameralinse ein, wenn die Oberfläche spiegelnd ist. Es ist zu
erkennen, dass Licht von einem beliebigen Punkt auf der Oberfläche 100 oder 102 des
Beleuchters von der spiegelartigen Oberfläche abprallt und die Linse
verfehlt. Dies geschieht, weil der Reflexionswinkel stets gleich
dem Einfallwinkel ist und so Licht, das einen beliebigen Abschnitt
des Beleuchters 100 oder 102 verlässt, zurück auf den
symmetrisch gegenüberliegenden
Abschnitt des Beleuchters lenkt. Natürlich würde, wenn die Oberfläche 130 matt
wäre, das
auf die Oberfläche 130 auftreffende
Licht über
einen weiten Bereich von Winkeln zurückgestrahlt, und so würde Lichtenergie in
die Kameralinse eintreten. Eine Abbildung, welche die grobe Verteilung
von Licht, das an einem zentralen Punkt A auf der Oberfläche 130 empfangen
wird, in Abhängigkeit
vom Einfallswinkel zeigt, ist in 11 dargestellt.
Man beachte, dass die Verteilung über einen weiten Winkelbereich
glatt ist, abgesehen von einer Nullstelle, B in 11,
welche der Tatsache entspricht, dass wenig oder kein Licht aus dem
Bereich der zentralen Bohrung 94 ausgesendet wird. Die
in 10 dargestellte Anordnung ist ideal für die Bilderzeugung
für ein
spiegelndes Teil, auf dem eine matte Symbologie angeordnet ist.
Bei dieser Anordnung erscheint der spiegelnde Hintergrund als "schwarz", und die "Eins"-Bereiche der Symbologie,
welche zum Beispiel von Datenzellen gebildet sein können, die
mattweiß gefärbt sind,
heben sich als hell gegen den dunklen Hintergrund ab. Die matten "Eins"-Datenzellen können auch aus irgendeiner anderen
Unregelmäßigkeit
oder Störung
der spiegelnden Oberfläche
bestehen (welche Licht über
einen weiten Bereich von Winkeln reflektiert), wie sie durch Lasermarkierung
oder Hämmern
mit einem Werkzeug hergestellt werden kann. Natürlich können die Codes ebenfalls durch
Markieren hergestellt werden, sodass die gestörten oder "hellen" Bereiche als eine "Null" angesehen werden
und der schwarze Hintergrund, der von der spiegelnden Oberfläche gebildet
wird, als die "Einsen" betrachtet werden
kann. Die obige Beleuchtungseinstellung ist als "Dunkelfeld"-Beleuchtung
bekannt, da der spiegelnde Hintergrund als dunkel erscheint.
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Wenn
eine spiegelnde Oberfläche
wie etwa 130 in 10 aus
der dargestellten Position leicht in irgendeiner Richtung geneigt
wird, zum Beispiel um ungefähr
10 Grad, wird Licht von Abschnitten der Oberflächen 100 und 102 des
Beleuchters nunmehr direkt in die Kameralinse reflektiert, sodass
die Oberfläche 130 für den Bildaufnehmer
hell erscheint. Die Oberflächenhelligkeit,
wie sie von der Kamera wahrgenommen wird, erscheint als ungefähr gleich
der Helligkeit des Beleuchters. Irgendwelche matten Markierungen
auf der Oberfläche,
die durch eine dunkle Farbe oder Hämmern oder Lasermarkieren hervorgerufen
wurden, erscheinen nun im Vergleich zum Hintergrund "dunkel". Dies geschieht,
weil das Licht, das direkt von der spiegelnden Oberfläche 130 reflektiert
wird, als viel heller erscheint als das Licht, welches von der Störung zerstreut
wird (wobei nur ein kleiner Teil in die Kameralinse eintritt), welche verwendet
werden kann, um entweder einen "Eins"- oder einen "Null"-Abschnitt einer
Symbologie zu definieren. Wenn er in einer von der Achse abweichenden
Position verwendet wird, liefert der Beleuchter eine "Hellfeld"-Beleuchtung, weil
der von einer spiegelnden Oberfläche
gebildete Hintergrund heller zu sein scheint als die Objekte, die
darin enthalten sind.
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Es
ist anzumerken, dass die Anordnung des Beleuchtungsträgers 116 die
Gruppierung 112 von Leuchtdioden 114 in eine Position
relativ nahe bei der Bodenwand 84 des Beleuchters bringt
und somit eine vergleichsweise dünnere
Beleuchtungskomponente für
den Bildaufnehmer 30 und einen vergleichsweise kompakteren
und effizienteren Bildaufnehmer 30 ermöglicht, als die Geräte nach
dem Stand der Technik, in denen Diffusoren verwendet werden.
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Die
Leuchtdioden 114 sind so ausgewählt, dass sie eine Beleuchtung
in geeigneter Farbe und mit einem Beleuchtungspotenzial liefern,
das für
die durch den Bildaufnehmer 30 zu beleuchtenden Ziele geeignet
ist. Um den annähernd
Lambertschen und weiten Ausgangsbereich der Leuchtdioden 114 zu
ermöglichen,
werden nur Leuchtdioden ohne Linse verwendet. Die üblichen
Lichtreflektoren und Abdeckungen, die für die meisten Leuchtdioden
vorgesehen sind, werden für
die Beleuchtungsquelle 110 nicht benötigt. Die Leuchtdioden 114 sind
auf dem Träger 116 angeordnet,
wobei sich zwölf
Leuchtdioden 114 in einem äußeren Kreis und sechs Leuchtdioden 114 in einem
inneren Kreis befinden. Ein erster Stromkreis 140 (6)
aus neun Leuchtdioden 114 (sechs aus dem äußeren Kreis
und drei aus dem inneren Kreis) und Leitern 122 endet an
Anschlussstücken 142, während ein
zweiter, ähnlicher
Stromkreis 146 aus neun Leuchtdioden 114 und Leitern 122 an
Anschlussstücken 148 endet.
Die Stromkreise 140 und 146 können separat, zusammen oder
der Reihe nach wie beschrieben aus geeigneten entsprechenden und
herkömmlichen
Quellen aktiviert werden. Solche Beleuchtungskreise können auch
mit verschiedenen ausgewählten
Stärken
und für
ausgewählte
Zeitintervalle eingeschaltet werden, um für einen gewünschten Helligkeitspegel und
eine gewünschte
Beleuchtungsdauer zu sorgen.
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Der
Beleuchter 82 und die Beleuchtungsquelle 110 stellen
ein "Dunkelfeld"-Beleuchtungsgerät 80 für den Bildaufnehmer 30 bereit.
Ziele in einer Reichweite von bis zu ungefähr zehn (10) Zentimeter vom
Bildaufnehmer 30 (speziell von ca. 4 Zentimeter bis ca.
10 Zentimeter; d.h. von "A" bis "B" - 8) werden
als in einem "Dunkelfeld" befindlich betrachtet
und durch das Streubeleuchtungsgerät 80 am besten beleuchtet.
Das Beleuchtungsgerät 80 kann auch
für Ziele
in einer mittleren Reichweite (d.h. zwischen "B" und "C" von 8) verwendet
werden; jedoch kann die Beleuchtung vom Gerät 80, wenn es für die mittlere
Reichweite verwendet wird, durch Beleuchtung von einem "Hellfeld"-Beleuchtungsgerät 160 (1–3 und 8)
ergänzt
oder ersetzt werden, das nachfolgend ausführlicher beschrieben wird.
Ziele, die sich in Entfernungen von mehr als 20 Zentimetern befinden
(von "C" zu "D" hin 8), werden
gewöhnlich
durch das "Hellfeld"-Beleuchtungsgerät 160 ausreichend
beleuchtet; jedoch kann das "Dunkelfeld"-Beleuchtungsgerät 80 nach wie
vor verwendet werden, wenn eine zusätzliche Beleuchtung erforderlich
ist.
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Eine
Vielzahl von "Hellfeld"-Beleuchtungsgeräten 162 (1–3 und 8),
welche vorzugsweise herkömmliche
Leuchtdioden mit Linsen beinhalten, wird von einem "Hellfeld"-Beleuchtungsträger 164 getragen und
bildet zusammen mit diesem eine "Hellfeld"-Beleuchtungsquelle 166.
Die Leuchtdioden 162 erstrecken sich von ihrem Träger 164 weg
und sind in einem Kreis in der Nähe
des Umfangs des Trägers 164 und
durch Öffnungen 90 (4)
des Beleuchters 82 hindurch angeordnet. Eine vergrößerte Öffnung 168 (3)
ist durch den Träger 164 hindurch
ausgebildet und derart positioniert, dass, wenn der Träger 164 innerhalb
des Gehäuses 32 angeordnet
ist, die Optik des Kameramotors 70 und des Bildempfangsgerätes 60 mit
der zentralen Öffnung 94 des
Beleuchters 82 und dem zentralen Bereich 136 (2 und 6)
des "Dunkelfeld"-Beleuchtungsträgers 116 fluchtet
und eine hindernisfreie Anordnung bezüglich derselben aufweist. Geeignete,
herkömmliche
und entsprechende elektrische Leiter (nicht dargestellt) sind zu
dem Träger 164 und
den Leuchtdioden 162 vorgesehen und verbinden die Leuchtdioden 162 mit
einer entsprechenden elektrischen Stromquelle und Steuerelementen,
sodass der Helligkeitspegel und die Beleuchtungsdauer der Leuchtdioden 162 auf
geeignete Weise und selektiv gesteuert werden können. Die neun Leuchtdioden 162,
die für
das Hellfeldbeleuchtungsgerät 160 dargestellt
sind, sind beispielhaft, und es können auch weniger oder mehr
Leuchtdioden 162 verwendet werden. Alternativ können andere
geeignete und entsprechende Beleuchtungsgeräte anstelle der Leuchtdioden 162 für das Hellfeldbeleuchtungsgerät 160 verwendet
werden.
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Das "Hellfeld"-Beleuchtungsgerät 160 und das "Dunkelfeld"-Beleuchtungsgerät 80 sind jeweils in
das Gehäuse 32 eingebaut
und in einer Position innerhalb des Gehäuses 32 zwischen dem
Kameramotor 70 und dem Fenster 40 des Gehäuses 32 befestigt.
Die Anordnung der Geräte 160 und 80 innerhalb des
Gehäuses 32 ist
eine solche, dass eine Sichtlinie 180 (1 und 8)
vom Ziel 130 (8) durch einen zentralen Bereich
des Fensters 40, den Dunkelfeldträger 116, die zentrale Öffnung 94 des
Beleuchters 82 und die Linsen des Kameramotors 70 hindurch
auf das CCD-Bildempfangsgerät 60 hergestellt
wird. Da der "Dunkelfeld"-Beleuchtungsträger 116 durchsichtig
ist und dazu dienen kann, die Mechanismen innerhalb des Gehäuses 32 vor
dem Eindringen von Schmutz, Staub, Flüssigkeiten und anderen inakzeptablen
Stoffen zu schützen,
kann das Fenster 40 entweder nur eine Öffnung oder eine durchsichtige
Abdeckung aus Glas, Kunststoff oder Ähnlichem beinhalten. Eine Einfassung 182 (1 und 3)
und eine Vorderabdeckung 184 (1–3)
verschließen
die Vorderseite des Gehäuses 32.
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Wenn
das "Hellfeld"-Beleuchtungsgerät 160 ordnungsgemäß innerhalb
des Gehäuses 32 installiert
ist, sind die Leuchtdioden-Beleuchtungsgeräte 162 so angeordnet,
dass sie ihre Beleuchtung nach vorn (in Richtung des Pfeils F – 1 und 8) in
Bezug auf das Gehäuse 32 lenken,
wie weiter oben in der Beschreibung ausführlicher erläutert wurde.
Wenn das "Dunkelfeld"-Beleuchtungsgerät 80 ordnungsgemäß innerhalb
des Gehäuses 32 installiert
ist, sind die Leuchtdioden- Beleuchtungsgeräte 114 so
angeordnet, dass sie ihre Beleuchtung nach hinten (in Richtung des
Pfeils R – 1 und 8) in
Bezug auf das Gehäuse 32 lenken,
wie weiter oben in dieser Beschreibung ausführlicher erläutert wurde.
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Eine
alternative Ausführungsform
und Konstruktion eines Beleuchters 200 ist in 12 dargestellt,
und eine Beleuchtungsquelle 202 zum Zusammenwirken mit
dem Beleuchter 200 ist in 13 dargestellt.
Der Beleuchter 200 ist ebenfalls tellerförmig (wie
der Beleuchter 82 von 4) und umfasst eine
Bodenwand 204 (12) und
Seitenwände 206 mit
Oberflächen 208 bzw. 210,
welche wie die Oberflächen 100, 102 des
Beleuchters 82 ausgeführt sind,
die weiter oben in dieser Beschreibung beschrieben wurden, Der Beleuchter 200 enthält außerdem Öffnungen 212,
die so bemessen und angeordnet sind und für denselben Zweck bestimmt
sind wie die Öffnungen 90 des
Beleuchters 82 (d.h. für "Hellfeld"-Beleuchtungs-Leuchtdioden (nicht
dargestellt)). Eine zentrale Öffnung 214,
die durch die Bodenwand 204 des Beleuchters 200 hindurch
vorgesehen ist, ist ebenso positioniert und für denselben Zweck bestimmt
wie die zentrale Öffnung 94 des
Beleuchters 82. Längliche Öffnungen 216 sind
ausgerichtet bezüglich
und stellen Öffnungen
bereit für
Such- oder Ortungsstrahlen (nicht dargestellt), welche zum Beispiel
Quellen von Laserbeleuchtung (nicht dargestellt) beinhalten können, welche,
wenn sie aktiviert sind, eine vom Benutzer beobachtbare Suchlinie quer
durch das Ziel 130 erzeugen. Wenn die beobachtbare Suchlinie
sich nicht nur auf dem Ziel befindet, sondern auch im Wesentlichen
die Breite des Ziels 130 hat, zeigt sie dem Benutzer des
Bildaufnehmers 30 an, dass sie sich innerhalb des Sichtfeldes für den Bildaufnehmer 30 befinden
und der Betrieb des Bildaufnehmers 30 fortgesetzt werden
kann, um auf das Ziel 130 zu fokussieren und ein Bild von
ihm zu erzeugen.
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Eine
Vielzahl von Leuchtdioden 230 ohne Linsen, die von einem
Beleuchtungsträger 231 getragen
wird, ist als Beleuchtungsgeräte
für die
Beleuchtungsquelle 202 vorgesehen. Elektrische Leiter wie etwa
leitfähige
Streifen, Tinte oder Drähte 232 verbinden
Leuchtdioden 230 zu einem ersten Stromkreis 233,
welcher an Anschlussstücken 234 endet,
während ähnliche
elektrische Leiter 235 Leuchtdioden 230 zu einem
zweiten Stromkreis 236 verbinden, welcher an Anschlussstücken 237 endet.
Die Beleuchtungsquelle 202, der Träger 231, die Leuchtdioden 230 und
die Drähte 232, 235 sind
so zusammengebaut und funktionieren so, wie es für die Beleuchtungsquelle 110,
den Träger 116,
die Leuchtdioden 114 und die leitfähigen Drähte 122 der Beleuchtungsquelle 110 (1–8)
beschrieben wurde. Die Beleuchtungsquelle 202 ist ferner
in der Nähe
des Beleuchters 200 anzuordnen und soll mit diesem zusammenwirken,
um hochgradig diffuses Licht zu liefern, wie oben für das Beleuchtungsgerät 80 (1–8)
beschrieben wurde.
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Die 14 und 15 zeigen
alternative Beleuchtungsquellen 240, 242 für einen
Bildaufnehmer wie etwa den Bildaufnehmer 30, welche die
vorliegende Erfindung beinhalten. Die Beleuchtungsquellen 240, 242 sind
für ein
Zusammenwirken mit einem Beleuchter wie etwa dem Beleuchter 80 der Ausführungsform
von 1–8 oder
dem Beleuchter 200 der Ausführungsform von 12 bemessen
und gestaltet. Jede Beleuchtungsquelle 240, 242 umfasst
eine Vielzahl von Beleuchtungsgeräten 244 bzw. 246,
welche vorzugsweise Leuchtdioden ohne Linsen wie etwa die Leuchtdioden
ohne Linsen 114 (6) und die
Leuchtdioden ohne Linsen 230 (10) sind.
Träger 248 bzw. 250 sind
aus klarem und durchlässigem
(für die
ausgestrahlten Wellenlängen
der Leuchtdioden) Material wie etwa Glas, Kunststoff usw. hergestellt
und können
entweder mit elektrisch leitfähigen,
jedoch durchsichtigen Leitern, die zu den Leuchtdioden ohne Linsen 244 bzw. 246 führen, ausgestattet
sein, oder mit angemessen leitfähigen,
jedoch relativ dünnen
elektrischen Leitern wie etwa denjenigen, die als 122 (6)
und 232 (13) dargestellt und beschrieben
sind. Diese Leiter für
die Leuchtdioden 244, 246 sind außerdem mit
einer elektrischen Stromquelle und mit einer geeigneten Steuerung
elektrisch verbunden, um die Leuchtdioden 244, 246 in
entweder einem einzigen oder mehreren ausgewählten Stromkreis(en) anzuordnen
und um die Helligkeit und Dauer der Beleuchtung von den Quellen 240, 242 zu
steuern. Die Unterschiede zwischen den Beleuchtungsquellen 240 und 242 sind,
dass die Quelle 240 acht Leuchtdioden 244 in einem äußeren Kreis
und vier Leuchtdioden in einem inneren Kreis umfasst, während die
Quelle 242 zehn Leuchtdioden 246 in einem äußeren Kreis
und fünf
Leuchtdioden 246 in einem inneren Kreis umfasst. Die Beleuchtungsmuster,
die durch das Zusammenwirken der Beleuchtungsquellen 240 und 242 mit
Beleuchtern wie etwa 82 (4 und 5) und 200 (12)
bereitgestellt werden, sind annähernd
oder im Wesentlichen Lambertsche Muster und überlappend wie dasjenige, das
in 7 dargestellt ist, und liefern eine Streubeleuchtung
des Ziels wie etwa 120 in der Ausführungsform der 1–8.
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Eine
andere alternative Konfiguration eines Beleuchtungsgerätes 260,
das die vorliegende Erfindung beinhaltet und zur Verwendung mit
einem Bildaufnehmer wie etwa dem Bildaufnehmer 30 bestimmt ist,
ist in den 16 und 17 dargestellt.
Eine Vielzahl von Leuchtdioden ohne Linsen 262 (die den Leuchtdioden
ohne Linsen ähnlich
sind, die für
die zuvor beschriebenen Ausführungsformen
beschrieben wurden) ist an Speichen 264 angeordnet, die
jeweils in der Nähe
eines Endes an einem zentral angeordneten Rohr 266 und
an ihren anderen Enden an einer peripheren Seitenwand 268 eines
Beleuchters 270 befestigt sind. Die Speichen 264 können entweder
selbst mit einem elektrisch leitfähigen Material oder Stoff beschichtet
sein, um die Leuchtdioden 262 elektrisch zu verbinden,
oder sie können
geeignete elektrisch leitfähige Streifen
oder Drähte
(nicht dargestellt) tragen. Die Leuchtdioden 262 sind elektrisch zu
einem oder mehreren Stromkreis(en) und mit geeigneten Stromquellen
und Steuerelementen verbunden, um die Helligkeit und Beleuchtungsdauer
davon zu bewirken.
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Die
Leuchtdioden 262 sind so angeordnet, dass sie die Oberflächen 272, 274 des
Beleuchters 270 beleuchten, um für eine effiziente und diffuse "Dunkelfeld"-Beleuchtung in der
Richtung des Pfeils F (16) zu sorgen, wie für die hier
zuvor beschriebenen Ausführungsformen
beschrieben wurde. Die Oberfläche 274 gibt
Licht von den Leuchtdioden 262 auf die Oberfläche 272 ab,
von wo es nach außen
umgelenkt wird, um die Symbologie zu beleuchten. Die Effizienz der
Oberflächen 272, 274 ist
dort erhöht,
wo sie leicht spiegelnd und glatt sind. Das zentrale Rohr 266 ist
bezüglich
der Linsen des Kameramotors und des CCD-Bildempfangsgerätes auszurichten,
wie für
die hier weiter oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde.
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Eine
andere alternative Konfiguration eines Beleuchtungsgerätes 280,
das die vorliegende Erfindung beinhaltet und zur Verwendung mit
einem Bildaufnehmer wie etwa dem Bildaufnehmer 30 bestimmt ist,
ist in den 18 und 19 dargestellt.
Eine Vielzahl von "Dunkelfeld"-Leuchtdioden ohne Linsen 282 ist
elektrisch untereinander verbunden und in einer Gruppierung auf
einer Seite 283 eines Beleuchtungsträgers 284 angeordnet,
welcher eine durchsichtige Scheibe aus Glas, Kunststoff oder Ähnlichem
ist. Die Beleuchtung, die von den Leuchtdioden 282 geliefert
wird, wirkt mit Oberflächen 285, 286 eines
Beleuchters 288 zusammen, um für eine effiziente Streubeleuchtung
in der Richtung des Pfeils F (18) zu
sorgen, wie für
die hier weiter oben beschriebenen Ausführungsformen von Beleuchtern beschrieben
wurde.
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Die
Oberflächen 285, 286 sind
entweder in glattem Rot oder Weiß, rauem Chrom oder Rot oder Weiß mit matter
Oberflächenausführung ausgeführt, wie
für die
zuvor beschriebenen Beleuchter beschrieben wurde, und die mit ihnen
zusammenwirkenden Leuchtdioden 282 sorgen für eine Lambertsche
Beleuchtung für
die Oberflächen 285, 286.
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Eine
Gruppierung von "Hellfeld"-Leuchtdioden 290 ist
elektrisch miteinander verbunden und auf einer Seite 292 des
Beleuchtungsträgers 284 angeordnet,
vorzugsweise ausgerichtet bezüglich
der "Dunkelfeld"-Leuchtdioden ohne
Linsen 282. Ein zentral angeordnetes Rohr 294 erstreckt
sich durch eine Rückwand
des Beleuchters 288 hindurch, um einen offenen Durchgang
für Licht
zur Verfügung
zu stellen, das von einem Ziel (nicht dargestellt) weg und zu den
Linsen des Kameramotors und dem CCD-Bildempfangsgerät (nicht
dargestellt) wie etwa denjenigen, die oben für die zuvor beschriebenen Ausführungsformen
beschrieben wurden, reflektiert wird.
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Eine
weitere Konfiguration und Ausführungsform
eines Beleuchtungsgerätes 300,
das die vorliegende Erfindung beinhaltet und zur Verwendung mit einem
Bildaufnehmer wie etwa dem Bildaufnehmer 30 bestimmt ist,
ist in den 20 und 21 dargestellt.
Eine Vielzahl von Leuchtdioden ohne Linsen 302 wird von
einem Umfangsring 304 getragen, der entweder von einem
Fenster 306 aus durchsichtigem Glas, Kunststoff oder Ähnlichem
getragen wird oder in der Nähe
eines solchen angeordnet ist. Die Leuchtdioden 302 sind
elektrisch untereinander verbunden und auf herkömmliche Weise elektrisch an eine
geeignete Stromquelle und Steuerelemente angeschlossen, um die Menge
und Dauer der Beleuchtung zu steuern, die von den Leuchtdioden 302 geliefert
wird. Falls gewünscht,
kann der Ring 304 entweder elektrisch leitfähig sein
oder mit einem elektrisch leitfähigen
Stoff beschichtet sein.
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Die
Leuchtdioden 302 geben ihre Beleuchtung in Lambertschen
Mustern in Richtung einer und auf eine Oberfläche 310 (20)
eines Beleuchters 312 ab, welcher seinerseits eine effiziente
und in hohem Grade diffuse Dunkelfeldbeleuchtung in der Richtung
des Pfeils F (20) projiziert. Die Oberfläche 310 ist
in glattem Rot oder Weiß,
rauem Chrom oder Weiß mit
matter Oberflächenausführung ausgeführt, wie
für die
zuvor beschriebenen Beleuchtungsgeräte beschrieben wurde.
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Ein
zentral angeordnetes Rohr 314 stellt einen offenen Durchgang
für Licht
zur Verfügung,
das von dem Ziel, von dem ein Bild erzeugt werden soll (nicht dargestellt),
zu dem CCD- oder
anderen Bildempfangsgerät
reflektiert wird. Eine Vielzahl von "Hellfeld"-Beleuchtungs-Leuchtdioden 316 (20 und 21)
ist um das Rohr 314 herum angeordnet, um ihre Beleuchtung
in der Richtung des Pfeils F (20) zu
projizieren. Die Leuchtdioden 316 sind elektrisch miteinander
und mit einer Strom- und Steuerungsquelle für die Menge und Dauer der Beleuchtung,
die von den Leuchtdioden 316 geliefert werden soll, verbunden.
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22 zeigt
noch eine andere Ausführungsform
und Konfiguration einer Beleuchtungsquelle 320 zur Verwendung
mit einem Bildaufnehmer wie etwa dem Bildaufnehmer 30,
der jedoch eine im Allgemeinen rechteckige Öffnung oder ein rechteckiges
Fenster für
sein Gehäuse
aufweist. Eine Vielzahl von Leuchtdioden 322 ohne Linsen
ist in einer im Allgemeinen rechteckigen Gruppierung auf einem Träger 324 aus
klarem Glas, Kunststoff oder Ähnlichem angeordnet.
Die Leuchtdioden 322 sind elektrisch untereinander und
mit einer geeigneten und herkömmlichen
Stromquelle und mit Steuerelementen zum Steuern der Menge und Dauer
der Beleuchtung, die von ihnen geliefert werden soll, verbunden.
Die elektrische Verbindung sieht einen oder mehrere Stromkreis(e)
mit Leuchtdioden vor, die eine Lambertsche Beleuchtung liefern,
wie oben beschrieben. Die Leuchtdioden 322 sind auf dem
Träger 324 nicht in
der Nähe
eines zentralen Abschnitts 326 desselben angeordnet, um
zu ermöglichen,
dass Licht, das von Zielen (nicht dargestellt) reflektiert wird,
den Beleuchtungsträger 324 passiert.
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In 23 ist
eine alternative Konfiguration 340 für die Bodenwand der Beleuchter
dargestellt, die in vorhergehenden Textabschnitten dieser Beschreibung
beschrieben wurden. Eine einer Fresnelfläche ähnliche Oberfläche 342 ist
für die
Bodenwand 340 vorgesehen, um die Streubeleuchtung in Richtung
eines Ziels wie etwa des Ziels 344 zu lenken. Die Fresnelfläche 342 ist
in glattem Rot oder Weiß, rauem
Chrom oder Weiß mit
matter Oberflächenausführung ausgeführt, um
für eine
effiziente Streubeleuchtung für
das Ziel 314 zu sorgen.
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Bei
sämtlichen
Ausführungsformen
des Beleuchtungsgerätes
sollte klar sein, dass, obwohl die Farbe der Leuchtdioden-Lichtquellen als "Rot" bezeichnet worden
ist, das Beleuchtungsgerät
ebenso gut unter Verwendung von Leuchtdioden hätte hergestellt werden können, die
Licht von gelber, grüner oder
anderer Farbe abgeben, wenn die reflektierende Oberfläche des
Beleuchters weiß,
verchromt oder von derselben Farbe wie die Leuchtdiodenquelle ist.
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Aus
der obigen Beschreibung ist somit ersichtlich, dass neue und verbesserte
Geräte
zum Erzeugen und Projizieren einer diffusen und hocheffizienten
Beleuchtung von einem handgehaltenen oder anderen Bildaufnehmer
bereitgestellt wurden, und dementsprechend neue und verbesserte
Bildaufnehmer zum Erfassen von Symbologien für die Interpretation und Decodierung.
Obwohl im Allgemeinen handgehaltene Bildaufnehmer beschrieben worden sind,
können
die oben beschriebenen Beleuchtungsgeräte selbstverständlich ebenso
leicht mit stationär angeordneten
Bildaufnehmern verwendet werden.
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Obwohl
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, können selbstverständlich verschiedene
Modifikationen an Einzelheiten derselben vorgenommen werden, ohne
den Rahmen der folgenden Patentansprüche zu verlassen.