DE19510257A1 - Symbollesegerät mit verringerter Spiegelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet optischer Symbollesegeräte, und insbesondere Beleuchtungssysteme für Flächen-Symbollese­ geräte.

Optische Symbollesegeräte erfassen und identifizieren optische Signale, die von einem Symbol auf einen Zielgegenstand reflek­ tiert werden. Zur Durchführung dieser Funktion erfordern Sym­ bollesegeräte üblicherweise eine Beleuchtungslichtquelle zur Beleuchtung des Zielgegenstandes. Ein flächenartiges Symbol­ lesegerät empfängt und erfaßt gleichzeitig Licht von einer großen Fläche des Zielgegenstandes, welche einen wesentlichen Abschnitt eines Symbols umfaßt. Zur ausreichenden Beleuchtung wird eine Großfeld-Beleuchtungsquelle oder werden mehrere Quellen verwendet, gewöhnlich durch eine Blitzoptik gesteuert. Daher wird der gesamte Bereich des Zielgegenstandes, welcher das Symbol enthält, für einen relativ kurzen Zeitraum beleuch­ tet.

Um Licht von einer großen Fläche zu erfassen werden Detektor­ anordnungen verwendet, die Abbildungsoptiken und Detektorfel­ der verwenden, beispielsweise im Handel erhältliche CCD-Fel­ der, die zahlreiche Lichtdetektorelemente enthalten. Jedes Element erzeugt ein elektrisches Signal in Reaktion auf die reflektierte Lichtmenge, die von einem Abschnitt des beleuch­ teten Zielgegenstandes empfangen wird. Bei einem konventio­ nellen Strichcode wird ein Abschnitt des Symbols mit gerin­ gem Reflexionsvermögen als ein schwarzer Strich gelesen, und ein Abschnitt mit hohem Reflexionsvermögen als ein weißer Ab­ schnitt um einen Strich herum.

Ein wesentliches Problem bei Detektoranordnungen stellt die Tatsache dar, daß die einfallende Lichtenergie so hoch sein kann, daß sämtliche Bereiche des Zielgegenstandes den maximal erfaßbaren Lichtpegel der Detektoranordnung bei einer bestimm­ ten Verstärkung reflektieren. Das Problem tritt auf, wenn der Zielgegenstand eine glänzende Oberfläche aufweist, die einen wesentlichen Anteil des Beleuchtungslichts zur Detektoranord­ nung reflektiert, selbst von den Bereichen, die ein relativ geringes Reflexionsvermögen aufweisen sollen. Eine derartige Oberfläche wird üblicherweise als glänzende Oberfläche be­ zeichnet, und die dann auftretende Reflexion wird als spie­ gelnde Reflexion oder Spiegelung bezeichnet. Wenn ein Etikett glänzend ist, so kann selbst ein schwarzer Abschnitt eines Symbols Licht von der Beleuchtungslichtquelle mit relativ hohem Wirkungsgrad reflektieren, wenn die Beleuchtungslicht­ quelle und die Detektoranordnung in bestimmten Winkeln in be­ zug auf das Symbol angeordnet sind. Dieses Problem kann durch Verringerung der Verstärkung der Detektoranordnung gelöst werden; jedoch führt eine derartige Verringerung der Verstär­ kung zu einer Verringerung des Signals von nicht spiegelnden Bereichen und dazu, daß das nicht spiegelnde Signal schwer zu erfassen ist. Hierdurch wird auch das Lesegerät komplizierter, da es einen Verstärkungsregelmechanismus aufweisen muß, und darüber hinaus werden Verzögerungen infolge der Reaktionszeit des Verstärkungssteuersystems hervorgerufen.

Ein weiteres Problem bei der Verringerung der Verstärkung der Detektoranordnung tritt dann auf, wenn die spiegelnde Refle­ xion in bezug auf den "Glanz" des Zielgegenstandes nur lokal vorhanden ist. In einigen Fällen kann nämlich eine spiegelnde Reflexion nur in relativ kleinen Abschnitten der beleuchteten Oberfläche auftreten. Wenn in derartigen Situationen das Prob­ lem dadurch gelöst werden soll, daß die Verstärkung entspre­ chend eingestellt wird, so muß die Verstärkung des gesamten Detektorsystems verringert werden, um zu verhindern, daß ein Abschnitt des Feldes durch das von kleinen Abschnitten der be­ leuchteten Oberfläche reflektierte Licht gesättigt wird. Bei typischen Feldern kann die Verstärkung nicht selektiv nur in ausgewählten Abschnitten der Felder verringert werden. In den Bereichen, in denen keine spiegelnde Reflexion auftritt, führt daher die verringerte Verstärkung mit der sich daraus ergeben­ den, verringerten Empfindlichkeit dazu, daß die Erfassung ei­ nes Symbols schwierig wird.

Auch die Einstellung der Verstärkung in ausgewählten Abschnit­ ten der Detektoranordnung, auf welche spiegelnd reflektiertes Licht auftrifft, stellt nicht sicher, daß ein Symbol korrekt gelesen wird. Das spiegelnd reflektierte Licht kann immer noch dazu führen, daß die Detektoranordnung den Abschnitt des Symbols, an welchem eine spiegelnde Reflexion auftritt, als Abschnitt mit hohem Reflexionsvermögen ansieht, wogegen tat­ sächlich der Bereich ohne Spiegelung ein geringes Reflexions­ vermögen aufweist. Daher kann eine spiegelnde Reflexion die Information von Bereichen des Bildes "auswaschen". Selbst wenn die Verstärkung für unterschiedliche Abschnitte des Feldes selektiv gesteuert wird, wird daher die Fähigkeit der Detektoranordnung beeinträchtigt, Abschnitte des Symbols mit geringem Reflexionsvermögen zu identifizieren.

Eine "glänzende" Reflexion kann in gewissem Ausmaß dadurch verringert werden, daß die Oberfläche des Symbols mattiert wird; allerdings wird hierdurch das Problem typischerweise nicht vollständig ausgeschaltet. Eine derartige Endbearbei­ tung stellt darüber hinaus Anforderungen an Symbole, die schwierig zu erfüllen sein können. Beispielsweise ergibt sich bei thermisch gedrucken Strichcodes auf üblichen Druckmate­ rialien normalerweise ein bestimmtes Ausmaß an Glanz. Die Verwendung eines rauheren Druckmaterials zur Verringerung der Reflexion verschlechtert häufig die Leistung von Thermo­ druckern und verschmiert Kanten zwischen aufeinanderfolgen­ den Bereichen mit hohem und geringem Reflexionsvermögen. Wie auf diesem Gebiet wohlbekannt ist, verringern verschmierte Kanten die Genauigkeit, mit welcher das Symbol erfaßt werden kann, so daß diese Vorgehensweise nicht wünschenswert ist.

Eine spiegelnde Reflexion kann auch in gewissem Ausmaß dadurch verringert werden, daß die beleuchtete Oberfläche oder die Beleuchtungsquelle über den Winkel der spiegelnden Reflexion hinaus verkippt wird. Jedoch wird hierdurch der Abtastvorgang schwieriger, kostenaufwendiger und zeitaufwendiger.

Ein Symbollesegerät gemäß der Erfindung weist Beleuchtungs­ lichtquellen auf, die so angeordnet sind, daß sie Lichtstrah­ len in Richtung auf einen Zielgegenstand aussenden, um eine Fläche des Zielgegenstandes zu beleuchten. Ein erstes Linear­ polarisationsfilter, welches zwischen den Beleuchtungsquellen und dem Zielgegenstand angeordnet ist, läßt Licht mit einer einzigen Polarisation durch, so daß auf den Zielgegenstand auftreffendes Licht hauptsächlich in einer einzigen Richtung polarisiert ist. Von dem Zielgegenstand reflektiertes Licht gelangt zu einer Detektoranordnung, die auf dem Symbollese­ gerät angeordnet ist, welche das reflektierte Licht erfaßt und in Reaktion hierauf ein elektrisches Signal erzeugt. Ein zwei­ tes Linearpolarisationsfilter, welches zwischen der Detektor­ anordnung und der beleuchteten Fläche des Zielgegenstandes angeordnet ist, sperrt Licht, welches in der ersten Richtung polarisiert ist. Das zweite Polarisationsfilter läßt Licht durch, welches nicht in der ersten Richtung polarisiert ist. Da spiegelnd reflektiertes Licht bei einer Reflexion seine Polarisation beibehält, sperrt das zweite Polarisationsfilter einen wesentlichen Anteil des spiegelnd reflektierten Lichts.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Beleuchtungslichtquelle mehrere LEDs auf, die auf einer Platt­ form angebracht sind, und Licht von dem Symbollesegerät nach außen zum Zielgegenstand aussenden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das zweite Linearpolarisationsfilter lamellierte Filme, die über Abschnitten eines optischen Fensters liegen, das an dem Symbollesegerät angebracht ist, so daß Licht von den Beleuch­ tungsquellen durch einen ersten Abschnitt des Fensters hin­ durch gelangt, bei welchem ein erster Polarisationsfilm in ei­ ner ersten Richtung ausgerichtet ist, und Licht, welches von dem Zielgegenstand zur Detektoranordnung reflektiert wurde, durch einen zweiten Abschnitt des Fensters hindurch gelangt, der einen zweiten Polarisationsfilm aufweist, der orthogonal zum ersten Polarisationsfilm angeordnet ist.

Bei einer Ausführungsform weist das optische Fenster ein farb­ selektives Filter auf, welches so gewählt ist, daß es Licht im wesentlichen bei der Wellenlänge der Beleuchtungsquellen hindurchläßt, und Licht für andere Wellenlängen sperrt. Das farbselektive Filter sperrt daher Umgebungslicht mit anderen Wellenlängen als der Wellenlänge der Beleuchtungsquellen, so daß dieses nicht auf die Detektoranordnung auftreffen kann.

Bei einer alternativen Ausführungsform des Lesegerätes sen­ det die Beleuchtungslichtquelle Licht entlang einem optischen Weg in Richtung auf den Zielgegenstand aus, und ein erstes Linearpolarisationsfilter empfängt das unpolarisierte Licht von der Lichtquelle und läßt nur Licht durch, welches in ei­ ner ersten Ebene polarisiert ist. Eine Viertelwellenplatte, die zwischen dem ersten Linearpolarisationsfilter und dem Zielgegenstand angeordnet ist, empfängt das von dem ersten Polarisationsfilter durchgelassene, linear polarisierte Licht und wandelt das linear polarisierte Licht in zirkular polari­ siertes Licht um. Abhängig von der Drehrichtung des Vektors des elektrischen Feldes kann zirkular polarisiertes Licht als links- oder rechts-zirkular polarisiert auftreten. Das zirku­ lar polarisierte Licht gelangt zum Zielgegenstand, an welchem es reflektiert wird.

Bekanntlich bleibt, wenn zirkular polarisiertes Licht spie­ gelnd reflektiert wird, das Licht zirkular polarisiert, jedoch weist dann der elektrische Feldvektor den entgegengesetzten Drehsinn auf. Spiegelnd reflektiertes (zirkular polarisiertes) Licht, zusammen mit irgendwelchem diffus reflektierten Licht, kehrt zum Lesegerät zurück, wo es von einer Viertelwellenplat­ te empfangen wird, welche jedes zirkular polarisierte Licht in dem reflektierten Licht in linear polarisiertes Licht umwan­ delt. Wenn das zirkular polarisierte Licht in einer entgegen­ gesetzten Richtung zirkular polarisiert ist zu jenem Licht, welches von dem Lesegerät zum Zielgegenstand ausgesandt wurde, so ist das linear polarisierte Licht, welches von der zweiten Viertelwellenplatte erzeugt wird, linear in einer Richtung orthogonal zur ersten Polarisationsrichtung polarisiert. Das Licht von der Viertelwellenplatte wird von einem zweiten Polarisationsfilter empfangen, welches Licht in der ersten Polarisationsrichtung durchläßt und den Durchgang von Licht in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung sperrt. Da jedes spiegelnd reflektierte Licht von dem Zielgegenstand nach dem Durchgang durch die Viertelwellenplatte in der zwei­ ten Richtung linear polarisiert ist, wird das spiegelnd re­ flektierte Licht durch den Linearpolarisator daran gehindert, an die Detektoranordnung innerhalb des Lesegeräts übertragen zu werden.

Bei einer Ausführungsform sind die erste Viertelwellenplatte und die zweite Viertelwellenplatte Abschnitte einer einzigen Viertelwellenplatte. Bei einer weiteren Ausführungsform sind das erste und das zweite Polarisationsfilter Abschnitte eines einzigen Polarisators. Bei einer weiteren, alternativen Aus­ führungsform wird ein Wellenlängenfilter verwendet, welches selektiv Licht mit der Wellenlänge der optischen Quelle durch­ läßt, und Umgebungslicht entfernt, um so die Empfindlichkeit des Lesegeräts zu erhöhen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell­ ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Be­ triebs eines Symbollesegeräts gemäß der vorliegen­ den Erfindung;

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Abschnitts des Symbollese­ geräts von Fig. 1; und

Fig. 3 eine isometrische Ansicht einer alternativen Ausfüh­ rungsform der Erfindung, welche einen Linearpolari­ sator und eine Viertelwellenplatte verwendet.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist ein Symbollesegerät 40 gemäß der Erfindung mehrere Beleuchtungsquellen 44 auf, die auf ei­ ner Plattform 46 angebracht sind, um einen Zielgegenstand 45 zu beleuchten, der einen Strichcode oder ein anderes Symbol auf seiner Oberfläche aufweist. Die Plattform 46 ist eine Pla­ tine mit einer gedruckten Schaltung und innerhalb eines Lese­ gerätegehäuses 50 angebracht. Die Beleuchtungsquellen 44 bei der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform sind licht­ emittierende Dioden ("LEDs"), die an der Plattform 46 an aus­ gewählten Orten und mit ausgewählten Orientierungen so ange­ bracht sind, daß sie Lichtstrahlen nach außerhalb der Lese­ vorrichtung 40 aussenden, um den Zielgegenstand 70 zu beleuch­ ten. In Fig. 1 sind zwei Lichtstrahlen 72 und 74 gezeigt, um zu erläutern, daß jeder Strahl entlang einem unterschiedlichen optischen Weg in Richtung auf den Zielgegenstand ausgesandt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß nur zwei Beleuchtungs­ quellen 44 in Fig. 1 dargestellt sind, jedoch bei der bevor­ zugten Ausführungsform annähernd vierundzwanzig getrennte LEDs verwendet werden, wie in Fig. 2 gezeigt ist; jede von ihnen ist entlang einem getrennten optischen Weg in Richtung auf den Zielgegenstand 45 ausgerichtet.

Eine zweidimensionale Detektoranordnung 48 mit einem Detektor­ feld 43 und einer Abbildungsoptik 41 ist ebenfalls an einem zentralen Abschnitt der Plattform 46 angebracht und stellt eine Einrichtung zur Erfassung des von dem Zielgegenstand 45 reflektierten Lichts für die Lesevorrichtung zur Verfügung. Die Detektoranordnung 43 ist ein konventionelles CCD-Feld. Die Detektoranordnung 48 ist so ausgerichtet, daß sie einen Anteil des Lichts, welches in das Gehäuse 50 eintritt, durch ein Fenster 52 empfängt.

Die Beleuchtungsquellen 44 und die Detektoranordnung 48 wer­ den von einer konventionellen elektronischen Steuerung 54 unter Steuerung eines Mikroprozessors 55 mit Energie versorgt. Die Verbindung der Detektoranordnung 48 und der Beleuchtungs­ quellen 54 mit der Elektronik und dem Mikroprozessor wird durch Kabel 51 durchgeführt, welche eine Verbindung zur Pla­ tine mit der gedruckten Schaltung herstellen, welche die Plat­ te 46 bildet.

Das Fenster 52 stellt einen Durchlaß für Licht von den Be­ leuchtungsquellen 44 dar, damit dieses von dem Lesegerät 40 zum Zielgegenstand 45 ausgesandt werden kann. Das Fenster 52 stellt auch einen Zugang für reflektiertes Licht zur Verfü­ gung, damit dieses von dem Zielgegenstand zur Detektoranord­ nung 48 gelangen kann.

Das Fenster 52 ist mit einer lichtdurchlässigen oder trans­ parenten Basis 56 versehen, über welcher ein Paar von lamel­ lierten Polarisationsfiltern 58 und 59 angebracht sind. Die Polarisationsfilter 58 und 59 sind Linearpolarisationsfilter, die aus zwei getrennten Abschnitten eines Polarisationsfilms hergestellt sind, von denen jeder einen getrennten Oberflä­ chenbereich 60 bzw. 62 der Fensterbasis 56 bedeckt, wie am deutlichsten aus Fig. 2 hervorgeht. Der erste Bereich 60 um­ faßt einen wesentlichen Abschnitt des Fensters 52 vor den Beleuchtungsquellen 44. Der zweite Abschnitt 62 umfaßt einen zentralen Abschnitt des Fensters 52 vor der Detektoranordnung 48. Derartige Polarisationsfilme sind im Handel erhältliche Erzeugnisse, die einen transparenten Kleber an der Rückseite zur Befestigung an einer Oberfläche aufweisen, beispielsweise der Fensterbasis 56. Alternativ hierzu können die Polarisa­ tionsfilter vereinigt mit der Basis ausgebildet sein, oder aus Polarisationsbeschichtungen bestehen, die auf der Basis abge­ lagert sind. Während die Ausführungsform von Fig. 1 Linear­ polarisationsfilter 58, 60 zeigt, sind innerhalb des Umfangs der Erfindung auch andere Arten von Polarisatoren.

Wie Fig. 2 zeigt, läßt das Polarisationsfilter 58 vor den Be­ leuchtungsquellen 44 selektiv Licht hindurch, welches in einer ersten Richtung polarisiert ist, die durch den Pfeil 64 dar­ gestellt ist, und das Polarisationsfilter 59 vor der Detek­ toranordnung 48 läßt selektiv Licht durch, welches in einer zweiten, durch den Pfeil 66 bezeichneten Richtung polarisiert ist, und zwar orthogonal zur ersten Polarisationsrichtung des Polarisationsfilters 58. Diese Anordnung läßt sich einfach dadurch erzielen, daß von einem einzigen Blatt eines Polari­ sationsfilms zwei Stücke mit geeigneten Abmessungen entspre­ chend dem ersten und dem zweiten Bereich 60, 62 abgeschnitten werden. Vor der Befestigung an der Fensterbasis 56 wird eines der beiden Stücke um 90° gedreht. Beide Stücke werden an der Fensterbasis 56 befestigt.

Nachstehend wird, hauptsächlich unter Bezugnahme auf Fig. 1, der Betriebsablauf des Lesegerätes 40 beschrieben. Das Lese­ gerät 40 beleuchtet eine Bildebene 71 durch die Beleuchtungs­ quellen 44, angedeutet durch die beiden Lichtstrahlen 72, 74, um gleichmäßig einen Bereich 68 des Zielgegenstandes 45 zu beleuchten. Dann erfaßt das Lesegerät 40 durch die Detektor­ anordnung 48 Licht, welches von einer Bildfläche 46 des be­ leuchteten Bereichs 68 in der Bildebene 71 reflektiert wird.

Die von jedem Ort des Zielgegenstandes 45 in der Bildfläche 76 reflektierte Lichtmenge hängt hauptsächlich von dem Refle­ xionsvermögen des Zielgegenstandes 45 an diesem Ort ab, oder vom Reflexionsvermögen des Strichcodes oder eines anderen Symbols, welches durch ein Etikett oder direktes Aufdrucken des Symbols auf der Oberfläche des Zielgegenstandes 45 vorge­ sehen ist. Die Lichtmenge, die von jedem Ort durch die Detek­ toranordnung 48 empfangen wird, ist daher proportional zum Reflexionsvermögen an diesem Ort. In Reaktion auf das von jedem Ort empfangene Licht erzeugt die Detektoranordnung 48 elektrische Signale, welche die Menge an Lichtenergie anzei­ gen. Da ein Symbol ein vorbestimmtes Muster mit Abschnitten hohen und niedrigen Reflexionsvermögens darstellt, erzeugt die Detektoranordnung 48 ein Muster aus elektrischen Signalen ent­ sprechend jedem Symbol innerhalb der Bildfläche 76. Das elek­ trische Ausgangssignal der Detektoranordnung wird in die elek­ tronische Steuerung 54 und den Mikroprozessor 55 eingegeben. Das elektrische Ausgangssignal kann in einem Speicher gespei­ chert und dann vom Mikroprozessor decodiert werden, wie im Stand der Technik bekannt ist, um jedes Symbol, das in der Bildfläche 76 vorhanden sein könnte, zu lokalisieren und zu decodieren.

Im allgemeinen ist das von den Beleuchtungsquellen 44 erzeug­ te Licht unpolarisiert. Fachleuten auf diesem Gebiet wird deutlich werden, daß der hier verwendete Begriff "unpolari­ siertes Licht" nicht notwendigerweise Licht bezeichnet, wel­ ches überhaupt nicht polarisiert ist. Der Begriff "unpolari­ siertes Licht" wird daher nicht dazu verwendet, Licht zu be­ zeichnen, bei welchem die elektrischen Felder in den beiden Orthogonalrichtungen notwendigerweise vollständig unkorreliert sind. Der Begriff "unpolarisiert" wird statt dessen hier so verwendet, daß er Licht bezeichnet, welches nicht hauptsäch­ lich in einer bestimmten Ebene linear polarisiert ist. Eine detailliertere Beschreibung der Polarisation und der Unter­ scheidung zwischen polarisiertem und unpolarisiertem Licht findet sich in A. Ishimaru, Electromagnetic Wave Propagation, Radiation and Scattering, Seiten 33-40, Prentice-Hall, Inc. (1991).

Wie voranstehend erläutert werden die Erfassung und Identifi­ zierung eines Symbols durch jegliches spiegelnd reflektierte Licht beeinträchtigt, welches zur Detektoranordnung 48 zurück­ kehrt. Während das von den Beleuchtungsquellen 44 erzeugte Licht durch das Polarisationsfilter 58 hindurchgeht, wird ein gewisser Anteil des polarisierten Lichts, der auf die Bild­ fläche 76 auftrifft, spiegelnd in Richtung auf die Detektor­ anordnung 48 reflektiert. Bekanntlich bezeichnet eine spie­ gelnde Reflexion eine solche Reflexion, bei welcher das Licht nach Reflexion von einer Oberfläche seine Polarisation bei­ behält. Wenn beispielsweise Licht in einer ersten Richtung linear polarisiert ist, so behält es seine lineare Polarisa­ tion nach einer spiegelnden Reflexion in derselben Richtung. Weiterhin wird ein Fachmann auf diesem Gebiet erkennen, daß Fig. 1 eine beispielhafte Darstellung einer spiegelnden Re­ flexion von diskreten Orten auf dem Zielgegenstand unter Ver­ wendung von Strahlen ist, welche Lichtstrahlen repräsentie­ ren, und von Pfeilen, welche die Polarisation angeben.

Der Effekt der spiegelnden Reflexion kann tatsächlich in je­ dem Abschnitt der Bildfläche 76 oder über der gesamten Bild­ fläche auftreten. Das Ausmaß der spiegelnden Reflexion des Lichts von den Beleuchtungsquellen 44 zur Detektoranordnung 48 hängt vom Einfallswinkel und dem Reflexionswinkel des Lichts ab, festgelegt durch die relativen Positionen der Detektoran­ ordnung 48, der Beleuchtungsquellen 44 und der Bildfläche 76 des Zielgegenstandes 70, von der Topographie und der Oberflä­ chenbearbeitung des Zielgegenstandes, und der Orientierung der Oberfläche des Zielgegenstandes in der Bildfläche, ein­ schließlich irgendwelcher ungleichmäßiger Abschnitte.

Das Lesegerät 40 erzeugt polarisiertes Licht, angedeutet durch die Lichtstrahlen 78, 80. Der Polarisationszustand der Licht­ strahlen 78, 80 infolge ihres Durchgangs durch das Polarisa­ tionsfilter 58 wird durch die Polarisationsrichtungspfeile 92 angegeben. Am Anfang ist das von den Beleuchtungsquellen 44 ausgesandte Licht im wesentlichen unpolarisiertes Licht, wie durch die doppelten Polarisationsrichtungspfeile 86, 90 in Fig. 1 angedeutet ist.

Wenn das unpolarisierte Licht von den Beleuchtungsquellen 44 durch das erste Polarisationsfilter 58 hindurchgeht, wird Licht gesperrt, welches orthogonal zur ersten Polarisations­ richtung 64 (siehe Fig. 2) polarisiert ist. Nur polarisier­ tes Licht in den Lichtstrahlen 78, 80, welches eine Polarisa­ tionsrichtung parallel zur ersten Polarisationsrichtung 64 aufweist, wird durchgelassen, wie durch die Polarisations­ richtungspfeile 92A angedeutet ist. Das polarisierte Licht breitet sich dann zum Zielgegenstand 45 hin aus.

Nach dem Auftreffen und Beleuchten des Abschnitts 68 des Zielgegenstandes 45 wird ein gewisser Prozentsatz des auf­ treffenden polarisierten Lichts von den Lichtstrahlen 78, 80 reflektiert und kehrt als reflektiertes Licht zurück, ange­ deutet durch die Bezugsziffer 77 und die gestrichelten Linien in Fig. 1, und zwar vom Zielgegenstand aus zur Detektoranord­ nung 48. Ein Teil dieses reflektierten Lichts 77 wird spie­ gelnd reflektiertes Licht sein, angedeutet durch die Licht­ strahlen 79, von spiegelnden Abschnitten 82, 84, angedeutet durch dreieckige Projektionen auf den Zielgegenstand 45. Ein Teil des spiegelnd reflektierten Lichts 79 folgt einem opti­ schen Weg zurück zur Detektoranordnung 48.

Infolge der Eigentümlichkeiten der spiegelnden Reflexion be­ hält das spiegelnd reflektierte Licht 79 seine Polarisation in der ersten Polarisationsrichtung 66 bei, wie durch die Polarisationsrichtungspfeile 92B angedeutet ist. Das reflek­ tierte Licht 77, nämlich sowohl spiegelnd reflektiertes Licht 79 als auch nicht-spiegelnd reflektiertes Licht, bewegt sich von dem Zielgegenstand 45 zur Detektoranordnung 48 und ge­ langt durch den zweiten Abschnitt 62 der Fensterbasis 56, der von dem zweiten Polarisationsfilter 59 abgedeckt ist. Das zweite Polarisationsfilter 59 sperrt im wesentlichen sämtli­ ches Licht, welches in der ersten Polarisationsrichtung 64 polarisiert ist, welche quer zur zweiten Polarisationsrichtung 66 liegt, wogegen es Licht zur Detektoranordnung 48 durchläßt, welches in der zweiten Polarisationsrichtung 66 polarisiert ist. Daher wird ein wesentlicher Anteil des Lichts, welches von dem Zielgegenstand 45 spiegelnd zur Detektoranordnung 48 reflektiert wird, durch das zweite Polarisationsfilter 59 da­ ran gehindert, die Detektoranordnung 48 zu erreichen.

Es wird darauf hingewiesen, daß zwar ein gewisser Anteil des auftreffenden, polarisierten Lichts von den Lichtstrahlen 78, 80 spiegelnd reflektiert wird, jedoch ein wesentlicher Anteil des Lichts auf nicht-spiegelnde oder diffuse Weise reflektiert wird. Ein wesentlicher Anteil des reflektierten Lichts behält daher keine lineare Polarisation in der ersten Polarisations­ richtung 64 bei und ist daher zumindest teilweise unpolari­ siert. Ein Teil dieses unpolarisierten Lichts, welches in der zweiten Polarisationsrichtung 66 polarisiert ist, wird durch das Polarisationsfilter 59 zur Detektoranordnung 48 durchge­ lassen. Die Detektoranordnung 48 empfängt daher diffus (nicht­ spiegelnd) reflektiertes Licht, welches von den Beleuchtungs­ quellen 44 stammt, wogegen das spiegelnd reflektierte Licht gesperrt wird. Dieses diffus reflektierte Licht repräsentiert genauer das Reflexionsvermögen der unterschiedlichen Abschnit­ te der Bildfläche 76, wodurch die Genauigkeit verbessert wird, mit welcher das Lesegerät 70 irgendwelche Symbole in der Bild­ fläche 76 liest.

Zwar ist die Basis 56 des Fensters 52 bei der bevorzugten Aus­ führungsform transparent ausgebildet, jedoch kann auch ein farbselektives Filter statt der transparenten Basis oder zu­ sätzlich zu dieser eingesetzt werden. Bekanntlich läßt ein farbselektives Filter mit einem Durchlaßbereich, der mit der Wellenlänge der Beleuchtungsquellen 44 überlappt, in vorteil­ hafter Weise nur Licht im wesentlichen bei der Wellenlänge des Lichts von den Beleuchtungsquellen 44 durch, während es Licht bei anderen Wellenlängen sperrt. Daher wird Umgebungs­ licht mit Wellenlängen, die sich von der Wellenlänge des Lichts von den Beleuchtungsquellen 44 unterscheiden, daran gehindert, auf die Detektoranordnung 48 aufzutreffen und de­ ren Empfindlichkeit zu beeinträchtigen. Dies verhindert eine Verringerung der Empfindlichkeit der Detektoranordnung 48 infolge von Umgebungslicht.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung macht sich die zirkularen Polarisationseigenschaften von Licht zunutze. Bei dieser Ausführungsform, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Linearpolarisator 100 in dem optischen Weg der Beleuchtungs­ quellen 44 angeordnet, um wie voranstehend geschildert linear polarisiertes Licht 80 zum Zielgegenstand 45 hin durchzulas­ sen.

Eine Viertelwellenplatte 102 mit bekanntem Aufbau ist dem Linearpolarisator 100 überlagert und empfängt das Licht, wel­ ches von dem Linearpolarisator 100 durchgelassen wird. Be­ kanntlich wandelt die Viertelwellenplatte 102 linear polari­ siertes Licht in zirkular polarisiertes Licht um. Abhängig von der Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts weist das zirkular polarisierte Licht entweder eine Links- oder Rechtsdrehung des elektrischen Feldvektors auf. Bei der Ausführungsform von Fig. 3 ist das Licht 106, welches von der Viertelwellenplatte 102 durchgelassen wird, rechts herum pola­ risiert, wie durch die Zirkularpolarisationsanzeige 112 an­ gedeutet ist.

Wenn zirkular polarisiertes Licht 106 durch spiegelnde Ab­ schnitte 82, 84 des Zielgegenstandes 45 reflektiert wird, so ändert es bekanntlich den Drehsinn des polarisierten Lichts. Bei dem Beispiel von Fig. 3 ist dann, wenn das auftreffende, zirkular polarisierte Licht rechts herum polarisiertes (RHP) Licht 106 ist, das spiegelnd reflektierte Licht dann links herum polarisiertes (LHP) Licht 108, wie durch den Zirkular­ polarisationsindikator 114 angedeutet ist. Das LHP-Licht 108 trifft auf die Viertelwellenplatte 102, wenn es zur Detektor­ anordnung 48 zurückkehrt. Die Viertelwellenplatte wandelt das LHP-Licht 108 in linear polarisiertes Licht 110 um, wie durch den Polarisationsindikator 116 angedeutet ist. Bei dem linear polarisierten Licht 110 ist die Polarisationsachse orthogonal zur Polarisationsachse des linearen Polarisators 100. Daher wird das zurückkehrende, spiegelnd reflektierte Licht 108 daran gehindert, die Detektoranordnung 48 zu er­ reichen. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weist dif­ fus reflektiertes Licht (also nicht-spiegelnd reflektiertes Licht) statistische Polarisationsrichtungen auf, und daher wird ein gewisser Anteil dieses Lichts von der Viertelwellen­ platte 102 und dem linearen Polarisator 100 durchgelassen. Daher wird das spiegelnd reflektierte Licht 108 entfernt, während diffus reflektiertes Licht zur Detektoranordnung 48 durchgelassen wird.

Vorteilhafterweise werden die Viertelwellenplatte 102 und der Linearpolarisator 100 aus einem Teil hergestellt und erfor­ dern nicht das Schneiden eines Polarisationsfilms zur Erzeu­ gung eines ersten und eines zweiten Polarisators. Dies ver­ ringert die Herstellungskosten.

Wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 kann das Fenster, welches durch die Viertelwellenplatte 102 und den Linearpola­ risator 100 gebildet wird, dadurch farbselektiv ausgebildet werden, daß entweder der Linearpolarisator 100 oder die Vier­ telwellenplatte 102, oder aber beide, aus einem farbselekti­ ven Material hergestellt werden. Alternativ hierzu kann ein getrenntes Farbfilter dazu verwendet werden, selektiv Licht bei der Wellenlänge der optischen Quelle 44 zur Detektoranord­ nung 48 durchzulassen, während es Licht bei anderen Wellen­ längen blockiert.

Fachleuten auf diesem Gebiet wird deutlich werden, daß zwar bevorzugt Polarisationsfilter eingesetzt werden, die aus lamellierten Filmen bestehen, die ein optisches Fenster über­ lagern, daß jedoch auch andere Polarisationsfilter, die zwi­ schen den Beleuchtungsquellen und der Bildebene und zwischen der Detektoranordnung und der Bildebene liegen, innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Zwar verwendet die bevorzugte Ausführungsform mehrere Beleuchtungsquellen 44 zur Bereit­ stellung der Beleuchtung für den Zielgegenstand 45, jedoch ist auch eine Vorrichtung mit einer einzigen optischen Quel­ le in den Umfang der Erfindung eingeschlossen. Es wurde zwar eine bestimmte Ausführungsform der Erfindung hier zu Erläu­ terungszwecken beschrieben, jedoch lassen sich verschiedene Abänderungen durchführen, ohne vom Wesen und Umfang der vor­ liegenden Erfindung abzuweichen. Die Erfindung ist daher nur durch den gesamten Offenbarungsgehalt der gesamten vorliegen­ den Anmeldeunterlagen beschränkt, und diesen Offenbarungs­ gehalt sollen die beigefügten Patentansprüche mit umfassen.

Claims (11)

1. Symbollesegerät zum Lesen eines Symbols auf einem Abschnitt eines Zielgegenstandes, wobei das Symbol mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Reflexionsvermögen aufweist, gekenn­ zeichnet durch:
eine Beleuchtungslichtquelle zur Erzeugung unpolarisierten Lichts, welche so ausgerichtet ist, daß sie Licht entlang einem optischen Weg in Richtung auf den Bereich des Ziel­ gegenstandes aussendet;
einen ersten Polarisator in dem optischen Weg zum Empfang unpolarisierten Lichts von der Lichtquelle, wenn die Licht­ quelle eingeschaltet ist, wobei der erste Polarisator Licht durchläßt, welches im wesentlichen in einer ersten Richtung polarisiert ist, und den Durchgang von Licht sperrt, wel­ ches im wesentlichen in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung polarisiert ist;
einen zweiten Polarisator, der so ausgerichtet ist, daß er von dem Bereich des Zielgegenstandes reflektiertes Licht empfängt, wobei der zweite Polarisator Licht durchläßt, welches im wesentlichen in der zweiten Richtung polarisiert ist; und
eine optische Detektoranordnung, die so angeordnet ist, daß sie das in der zweiten Richtung polarisierte Licht empfängt, welches von dem zweiten Polarisator durchgelas­ sen wird, und welche elektrische Signale in Reaktion auf das vom zweiten Polarisator durchgelassene Licht erzeugt.

2. Symbollesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Polarisator einen ersten Abschnitt eines optischen Fensters umfaßt, welches in dem optischen Weg angeordnet ist, und daß der zweite Polarisator einen zwei­ ten Abschnitt des optischen Fensters umfaßt, der zwischen dem Bereich des Zielgegenstandes und der Detektoranordnung angeordnet ist.

3. Symbollesegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungslichtquelle mehrere LEDs aufweist, die so ausgerichtet sind, daß sie Licht entlang jeweiliger Wege zum Bereich des Zielgegenstandes aussenden.

4. Symbollesegerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein wellenlängenselektives optisches Filter, welches zwischen dem Bereich des Zielgegenstandes und der Detektoranordnung angeordnet ist, wobei das Filter hauptsächlich Licht bei den Wellenlängen des von den LEDs ausgesandten Lichts durchläßt.

5. Symbollesegerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
ein erstes optisches Element, welches so angeordnet ist, daß es linear polarisiertes Licht von dem ersten Polari­ sator empfängt, wobei das erste optische Element das im wesentlichen in der ersten Richtung linear polarisierte Licht in zirkular polarisiertes Licht umwandelt, welches in der ersten Zirkularpolisationsrichtung polarisiert ist, und das zirkular polarisierte Licht zum Bereich des Ziel­ gegenstandes hin durchläßt; und
ein zweites optisches Element, welches so angeordnet ist, daß es vom Bereich des Zielgegenstandes reflektiertes Licht empfängt, wobei das zweite optische Element das reflektierte, zirkular polarisierte Licht in linear pola­ risiertes Licht umwandelt, welches in einer zweiten Rich­ tung polarisiert ist, und wobei der zweite Polarisator so angeordnet ist, daß er Licht von dem zweiten optischen Element empfängt.

6. Symbollesegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste optische Element einen ersten Abschnitt ei­ ner Viertelwellenplatte umfaßt, der in dem optischen Weg angeordnet ist, und das zweite optische Element einen zweiten Abschnitt der Viertelwellenplatte umfaßt, der zwischen dem Bereich des Zielgegenstandes und der Detek­ toranordnung angeordnet ist.

7. Symbollesegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein wellenlängenselektives optisches Filter vorgesehen ist, das zwischen dem Bereich des Zielgegenstandes und der Detektoranordnung angeordnet ist und hauptsächlich Licht bei Wellenlängen des von den LEDs ausgesandten Lichts hin­ durchläßt.

8. Verfahren zur Verringerung spiegelnder Reflexionen, die von einer Detektoranordnung in einem Symbollesegerät empfangen werden, welches ein Symbol liest, welches meh­ rere Flächen mit unterschiedlichem Reflexionsvermögen auf­ weist, mit folgenden Schritten:
Erzeugen von in einer ersten Richtung polarisiertem Licht zur Beleuchtung des Symbols;
Richten des polarisierten Lichts entlang einem optischen Weg zum Symbol;
Empfangen von reflektiertem Licht von dem Symbol;
Sperren des empfangenen Lichts, welches in der ersten Polarisationsrichtung polarisiert ist;
Durchlassen von in einer zweiten Richtung polarisiertem Licht, die im wesentlichen orthogonal zur ersten Polari­ sationsrichtung verläuft, zur Detektoranordnung; und
Erfassen des empfangenen Lichts, welches im wesentlichen orthogonal zur ersten Polarisationsrichtung polarisiert ist, durch die Detektoranordnung.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Erzeugung polarisierten Lichts umfaßt:
Erzeugen unpolarisierten Lichts durch eine optische Quelle; und
Abfangen des unpolarisierten Lichts durch einen Polarisa­ tor, wobei der Polarisator in der ersten Polarisations­ richtung polarisiertes Licht durchläßt und in der zweiten Polarisationsrichtung polarisiertes Licht sperrt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt einer Wellenlängenfilterung des empfangenen, von dem Symbol reflektierten Licht vor der Erfassung des Lichts durch den Detektor vorgesehen ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte der Sperrung des empfangenen Lichts, welches in der ersten Polarisationsrichtung polarisiert ist, und des Durchlassens des Lichts, welches in der zweiten Pola­ risationsrichtung polarisiert ist, den Schritt des Abfan­ gens des empfangenen Lichts durch einen zweiten Polarisa­ tor, wobei der zweite Polarisator Licht durchläßt, das in der zweiten Polarisationsrichtung polarisiert ist, und Licht sperrt, welches in der ersten Polarisations­ richtung polarisiert ist, umfassen.