(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントラストパターンの設けられたマスクを検出するための光電装置であって、
送信光ビームを放射するための送信器と、受信光ビームを受信するための受信器と、送信光ビームを周期的に監視領域内に導くための偏向ユニットと、受信器の出力側に発生する受信信号を評価するための評価ユニットとを有する形式の光電装置において、
前記受信器（６）は非透光性の装入物（１４）に収容されており、
該装入物は受信器の光軸の方向に延在するチャネル構造体を有しており、
該チャネル構造体では、前記偏向ユニットにより反射された受信光ビーム（５）が前記受信器（６）まで案内され、
前記受信器（６）は前記装入物（１４）の底部領域に配置されており、
前記チャネル構造体は複数のチャネル（１５ａ，１５ｂ）を有し、
当該チャネルは、前記装入物（１４）の底部から垂直に起立する壁素子（１６）により画定されており、
前記チャネル構造体はハニカム構造を形成し、前記複数のチャネル（１５ａ，１５ｂ）は受信器（６）の光軸に対して平行に延在している、
ことを特徴とする光電装置。
【請求項２】
装入物（１４）の横断面は、受信器（６）の感光面（１１）の大きさに適合されている、請求項１記載の光電装置。
【請求項３】
受信器（６）は、均質な統合された感光面（１１）を有する、請求項２記載の光電装置。
【請求項４】
受信器（６）は所定数の受信素子からなり、
該受信素子の感光性部分面は感光面（１１）の構成部材である、請求項２記載の光電装置。
【請求項５】
チャネル構造体の壁素子（１６）は粗面仕上げされているか、または構造化された表面を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の光電装置。
【請求項６】
装入物（１４）は金属ダイカスト部材またはプラスチック射出成形部材からなる、請求項１から５までのいずれか１項記載の光電装置。
【請求項７】
装入物（１４）は導電性材料からなる、請求項１から６までのいずれか１項記載の光電装置。
【請求項８】
送信器（４）と受信器（６）は装入物（１４）に配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の光電装置。
【請求項９】
送信光ビーム（３）と受信光ビーム（５）とは同心に延在して偏向ユニットを介して案内される、請求項８記載の光電装置。
【請求項１０】
受信器（６）の感光面（１１）は送信光ビーム（３）を少なくとも部分的に取り囲む、請求項９記載の光電装置。
【請求項１１】
受信器（６）の感光面（１１）は切欠部を有し、
送信器（４）は受信器の後方に配置されており、
送信光ビーム（３）は切欠部を通って案内される、請求項９または１０記載の光電装置。
【請求項１２】
切欠部は、受信器（６）の感光面（１１）の中央孔部として構成されている、請求項１１記載の光電装置。
【請求項１３】
切欠部は受信器（６）の縁部に開口している、請求項１２記載の光電装置。
【請求項１４】
送信光ビーム（３）と受信光ビーム（５）とは、装入物（１４）のチャネル構造体の別個のチャネル（１５ａ，ｂ）で案内される、請求項８から１３までのいずれか１項記載の光電装置。
【請求項１５】
偏向ユニットは、所定数のミラー面（９）を備えるポリゴンミラーホイール（８）により形成されており、
ミラー面（９）に結像される受信光ビームの受信光スポットは、同じミラー面（９）に結像される送信光スポットを少なくとも部分的に取り囲む、請求項１から１４までのいずれか１項記載の光電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コントラストパターンの設けられたマスクを検出するための光電装置であって、送信光ビームを放射するための送信器と、受信光ビームを受信するための受信器と、送信光ビームを周期的に監視領域内に導くための偏向ユニットと、受信器の出力側に発生する受信信号を評価するための評価ユニットとを有する形式の光電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の光電装置はＤＥ１９８４４２３８Ａ１から公知である。この光電装置は、とりわけバーコードとして構成されたマスクを検出するのに用いられる。光電装置は、後置された送信光学系を備える送信器と、前置された受信光学系を備える受信器とを有する。送信器により放射された送信光ビームと、マスクにより反射された受信光ビームとは偏向ユニットを介して案内される。偏向ユニットは回転ポリゴンミラーホイールからなり、これは所定数のミラー面を有している。偏向ユニットによって送信光ビームは周期的に監視領域内を案内される。
【０００３】
送信光ビームと受信光ビームとをそれぞれ、ポリゴンミラーホイールの同じミラー面を介して案内するために、一方では送信器と偏向ユニットとの間、他方では受信器と偏向ユニットとの間に種々の反射ミラーが配置されており、これらの反射ミラーを介して送信光ビームと受信光ビームとが案内される。
【０００４】
従ってこの光電装置は多数の光学的要素を有しており、これらを介して送信光ビームと受信光ビームとを案内しなければならない。
【０００５】
個々の要素、とりわけ反射ミラーは適切に調整しなければならない。このことにより不所望に高い取り付けコストが光電装置の製造の際に発生する。さらに光電装置は不所望に大きな構造を有する。なぜならとりわけ反射ミラーと受信光学系を受信器の前方に配置することは大きなスペースを必要とするからである。
【０００６】
ここで特に欠点となるのは、受信光学系の所定の焦点距離によって大きな間隔をこの受信光学系と偏向ユニットとの間に設けなければならないことである。
【０００７】
この種の光電装置のさらなる欠点は、受信光学系の面積が大きいため不所望の割合で障害光ビームおよび外部光ビームが受信器に不可避的に入射することである。このため光電装置の検証確実性が損なわれてしまう。
【０００８】
ＷＯ００／１６２３９からさらに上位概念によるバーコード検出用の光電装置が公知である。この光電装置では、送信器と受信器とが間隔をおいて相互に上下に重ねて配置されている。送信器から放射された送信光ビームと、マスクにより反射された受信光ビームとは偏向ユニットを介して案内される。偏向ユニットはポリゴンミラーホイールによって形成されており、このポリゴンミラーホイールは所定数のミラー面を有する。送信光ビームと受信光ビームとはそれぞれポリゴンミラーホイールの同じミラー面を介して案内される。ここで送信光ビームと受信光ビームとは空間的に相互に別個に案内され、従って送信光ビームはポリゴンミラーホイールのミラー面の上部セグメントに当たり、また受信光ビームは同じミラー面の下部セグメントを介して案内される。
【０００９】
送信光ビームと受信光ビームとを空間的に分離するため、送信光ビームと受信光ビームとが当たるミラー面のセグメントは明確に相互にずらされていなければならない。
【００１０】
このためにポリゴンミラーホイールの高さは従来のポリゴンミラーホイールに対して格段に大きくしなければならない。なぜなら送信光ビームと受信光ビームとの所望の分離を得るためである。このこともまた光電装置の構造を不所望に拡大する結果となる。
【００１１】
【特許文献１】
ＤＥ１９８４４２３８Ａ１
【特許文献２】
ＷＯ００／１６２３９
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の光電装置を、構造ができるだけ小さく、可能な限り高い検証確実性が得られるように構成することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により冒頭に述べた光電装置において、受信器は非透光性の装入物に収容されており、該収容物は受信器の光軸の方向に延在するチャネル構造体を有しており、該チャネル構造体では、偏向ユニットにより反射された受信光ビームが受信器まで案内されるように構成して解決される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１５】
本発明の光電装置は、コントラストパターンの設けられたマスクを検出するために用いられ、送信光ビームを放射する送信器と、受信光ビームを受信する受信器と、送信光ビームを周期的に監視領域内で案内する偏向ユニットと、受信器の出力側に発生する受信信号を評価するための評価ユニットとを有する。受信器は非透光性の装入物に収容されており、この装入物は受信器の光軸方向に延在するチャネル構造体を有している。このチャネル構造体で偏向ユニットにより反射された受信光ビームが受信器に案内される。
【００１６】
本発明の大きな利点は、装入物に収容された受信器が受信光学系や反転ミラーがなくても偏向ユニットに対向することである。従って受信器と偏向ユニットとの間隔を非常に小さくすることができ、このことにより光電装置の構造を相応に小型化することができる。さらにこのことにより光電装置の光学要素の数を格段に低減することができ、簡単かつ安価に製造できるようになる。
【００１７】
本発明の光電装置のさらなる利点は、受信光ビームを装入物のチャネル構造体に案内することによって、受信器への障害光ビームおよび外部光ビームが格段に低減されることである。これにより光電装置の高い検証確実性が得られる。
【００１８】
これは装入物の幾何形状が受信光ビームのビーム案内に次のようにして最適に適合されているからである。すなわち、チャネル構造体のチャネルは受信器の光軸に対して平行に延在している。従って光軸に沿って延在する受信光ビームはほぼ妨げられずに受信器に当たる。これに対して斜めに入射する障害光ビームおよび外部光ビームは茶得る構造体の非透光性壁素子に当たる。
【００１９】
障害光ビームおよび外部光ビームの遮へいを最適にするために、チャネル構造体はできるだけ長く構成され、偏向ユニットの直前までに達する。さらにチャネル構造体は複数のチャネルを備えるハニカム構造を有し、その直径は長さよりの格段に小さい。従って小さな角度で受信器の光軸に入射する障害光ビームおよび外部光ビームはチャネル構造体の壁素子にあたり、受信器には到達しない。
【００２０】
有利な実施形態では、チャネル構造体の壁素子は取り付けられるかまたは構造化され、障害光ビームおよび外部光ビームに対する光トラップとして作用する。すなわちこれらの光ビームが壁素子での多重反射によって受信器に到達することが阻止される。
【００２１】
本発明の有利な実施形態では、装入物は導電素子からなり、従ってこれによりとりわけ受信器のＥＭＣ（電磁干渉）保護が得られる。
【００２２】
本発明の特に有利な構成では、送信光ビームと受信光ビームとは同心に延在する。このために送信器も同様に装入物に配置され、受信器の直接後方にある。送信光ビームは受信器の感光面にある切欠部を通って案内され、これにより送信光ビームは感光面によって少なくとも部分的に取り囲まれる。
【００２３】
送信光ビームと受信光ビームとはこの場合、装入物のチャネル構造体の別個のチャネルに案内される。これにより送信光ビームと受信光ビームとをほぼ完全に分離することができる。
【００２４】
さらにこの実施形態は特に小型の構造を有する。
【００２５】
【実施例】
図１には概略的に、所定のコントラストパターンの設けられたマスクを識別するための光電装置１の構造が示されている。基本的にマスクは任意の順序および形状で相互に隣接する明暗面、有利には白黒面を有する。以下、本発明をマスクがバーコード２により形成されている場合に対して説明する。バーコード２は実質的に長さと幅が定義された白と黒のストライプエレメントからなる。
【００２６】
光電装置１は、送信光ビームを放射する送信器４と、受信光ビームを受信する受信器６とを有する。送信器４は有利にはレーザダイオードにより構成されており、これには送信光ビームをフォーカスするための送信光学系７が後置されている。
【００２７】
送信器４から放射された送信光ビーム３と、バーコード２から反射された受信光ビームとは偏向ユニットを介して案内される。偏向ユニットは電動駆動されるポリゴンミラーホイール８からなり、これはファセット形状のミラー面９を所定数有する。
【００２８】
ポリゴンミラーホイール８の回転運動によって送信光ビーム３は周期的に監視領域１０に案内される。この監視領域は操作面に延在する。監視領域１０は所定の角度領域にわたって伸長しており、この角度領域はポリゴンミラーホイール８のミラー面９の数によって定められる。
【００２９】
受信器６の出力側に発生する受信信号は図示しない増幅器で増幅され、同様に図示しない評価ユニットで評価される。
【００３０】
バーコード２で反射される受信光ビーム５は、バーコードの黒と子とのストライプエレメントシーケンスに相応する振幅変調を有する。受信器６の出力側に発生する受信信号も相応の振幅変調を有する。アナログの振幅変調された受信信号は評価ユニットで閾値ユニットによって評価され、これにより２進信号シーケンスが発生する。これに基づき、記憶されたバーコード２のコントラストパターンとの比較によってバーコード２が識別される。
【００３１】
送信器４から放射され、偏向ユニットに導かれる送信光ビーム３と、マスクから偏向ユニットを介して受信器６に反射される受信光ビーム５とは図１の実施例では同心に延在する。
【００３２】
この同心のビーム案内は、送信器６と送信光学系７に直接後置された受信器６の感光面１１が送信光ビーム３を少なくとも部分的に取り囲むことにより達成される。
【００３３】
このビーム案内は、受信器６とその感光面１１が切欠部１２を有し、この切欠部を通って送信ビーム３が案内されることにより達成される。
【００３４】
送信器４と受信器６はポリゴンミラーホイール８に対して間隔を有しており、送信光ビーム３と受信光ビーム５とはポリゴンミラーホイール８の同じミラー面９を介して案内される。ポリゴンミラーホイール８のミラー面９はこの実施例の場合、送信光ビーム３と受信光ビーム５のビーム軸に対して垂直に配向されている。ミラー面９に結像された受信光スポットは少なくとも部分的に、この同じミラー面に結像された送信光ビーム３の送信光スポットを取り囲む。ミラー面９は送信光ビーム３と受信光ビーム５の幾何形状に、これらがミラー面９をできるだけ完全に照明するように適合されている。
【００３５】
図２と図３は、図１の光電装置の受信器６の２つの実施例を示す。受信器６は大きな面状の感光面１１を有し、この感光面は実質的に正方形の輪郭を有する。感光面１１は図２と図３の実施例では均質である。すなわち１つの部材として構成されている。択一的に受信器６を複数の受信素子から形成することもできる。この受信素子はそれぞれ感光性の部分面を有し、これらが共に感光面１１を形成する。
【００３６】
受信器６は支持体１３に取り付けられている。支持体は図示しない接続部を介して基板に接続することができ、この基板には評価ユニットが組み込まれている。支持体１３の横断面は感光面１１の大きさに適合されている。
【００３７】
図２の実施例では、切欠部１２が受信器６の中央から下方縁部まで延在しており、そこに開口している。
【００３８】
図３の実施例では、切欠部１２は円形の中央孔部により形成され、この中央孔部は感光面１１とその後方にある支持体１３を貫通している。
【００３９】
両方の実施例で切欠部の直径は送信光ビーム３の直径よりも大きい。従って送信光ビーム３は妨げられずに切欠部を通過する。
【００４０】
送信器４，送信光学系７、並びに支持体１３を備える受信器６は１つの構成ユニットを形成し、この構成ユニットは非透光性装入物１４に組み込まれている。装入物１４は有利には鉛ダイカスト部材からなり、導電性である。従ってその内室に収容された電気素子ないし光電素子に対するＥＭＣ保護が得られる。択一的にプラスチック射出成形部材により装入物を形成することもできる。
【００４１】
これらの素子は装入物１４の底部領域に配置されている。ここで装入物１４の横断面は受信器６の面の大きさに適合されている。装入物１４はチャネル構造体を有し、このチャネル構造体に受信光ビーム５ないし送信光ビーム３が案内される。チャネル構造体は所定数のチャネル１５ａ，ｂからなり、これらのチャネルは装入物１４の非透光性の壁素子１６により画定されている。
【００４２】
チャネル構造体はハニカム構造を有しており、チャネル１５ａ，ｂはそれぞれ一定の横断面を有している。チャネル１５ａ，ｂの長手軸は送信器４および受信器６の光軸に対して平行に延在している。ここでチャネル１５ａ，ｂを画定する装入物１４の壁素子１６は受信器６の感光面１の直前で終端しており、感光面はチャネル１５ａ、ｂの長手軸に対して垂直に配向されている。
【００４３】
チャネル１５ａ、ｂの長さは、チャネル構造体ができるだけ密に偏向ユニットまで案内され、このときに監視領域１０の走査が妨げられないように選定される。従って図１に示したチャネル１５ａ、ｂはポリゴンミラーホイール８の前方縁部領域では、ポリゴンミラーホイール８の中央領域よりも短くなっている。このことにより、チャネル構造体が偏向ユニットの方向に最大に伸長しても装入物１４の壁素子１６が、受信光ビーム５と送信光ビーム３により走査される監視領域１０の外にあることが保証される。
【００４４】
装入物１４によって光電装置１の検証過度が格段に向上する。これはチャネル構造体によって受信光ビーム５がほぼ完全に変児湯ニットから受信器６へ案内され、障害光ビームおよび外部光ビームは装入物１４により阻止され、受信器６に達することがないからである。
【００４５】
ここでは偏向ユニットにより反射された受信光ビーム５のビーム軸が感光面１１の面に対して垂直に延在しており、これに対して障害光ビームおよび外部光ビームは大きな角度領域で受信器６の方向に入射することが利用される。受信光ビーム５のビーム軸に対してチャネル１５ａ、ｂが平行に延在することにより、受信光ビーム５は、チャネル構造体の壁素子１６で反射することなく受信器６に案内される。装入物１４の横断面は感光面１１の大きさに適合されているから、受信光ビーム５はほぼ完全に受信器６の感光面１１に案内される。
【００４６】
これに対して、もっぱら斜めの角度でチャネル構造体に入射する障害光ビームおよび外部光ビームはチャネル構造体の壁素子１６に当たり、受信器６には当たらない。チャネル１５ａ、ｂの長さはできるだけ長く選択されているから、障害光ビームおよび外部光ビームは複数の反射の後で初めて受信器６に入射する。しかし壁素子１６の表面は強い吸光性である。さらに表面は有利には粗面仕上げされており、従って障害光ビームおよび外部光ビームの多重反射は効率的に阻止される。
【００４７】
ハニカム状のチャネル構造体は長く伸長したチャネル１５ａ、ｂを所定数有しており、それらの横断面は長さに対して小さい。これにより、受信器６の光軸に沿ってまたはこれに対して非常にに制限された角度で延在する障害光ビームおよび外部光ビームだけが受信器６に達することが保証される。
【００４８】
このようなチャネル構造体に対する例が図４から図６に示されている。ここで図４から図６はそれぞれ装入物１４の上からの平面図である。
【００４９】
図４の装入物のハニカム構造は、図１の光電装置１で使用される装入物１４に相応し、ここに送信器４と受信器６が順次並置されている。図４の装入物４には受信器６が収容されており、その感光面１１は図２に示された形状を有する。
【００５０】
図４の装入物１４のチャネル構造体は、同じに構成され、鏡対称に配置された２つのチャネル１５ａを有する。このチャネル内を受信光ビーム５が案内される。装入物１４の底部領域にある受信器６の感光面１１はチャネル１５ａの幾何形状に適合されており、感光面はチャネル１５ａの全横断面にわたって伸長している。
【００５１】
さらに装入物１４のチャネル構造体はチャネル１５ｂを有し、このチャネルは装入物１４の側壁に開口している。このチャネル１５ｂでは送信器４から放射された送信光ビーム３が案内される。このチャネル１５ｂと隣接する２つのチャネル１５ａとの間の壁素子１６によって送信光ビーム３と受信光ビーム５とは光学的に分離される。図４から分かるように、送信光ビーム３のビーム横断面はチャネル１５ａの横断面よりも小さい。従って送信光ビーム３はこの中を壁素子１６での反射なしで案内される。
【００５２】
図５は、図１の光電装置１で使用可能な装入物１４の別の実施形態を示す。送信器４と受信器６はここでも装入物の底部領域に順次並置されている。この実施例の場合、受信器６は図３に示した向上を有する。すなわち送信光ビーム３は感光面１１の中央孔部を通って案内される。図５の装入物１４のチャネル構造体の幾何形状はこの送信器・受信器構造に適合されている。
【００５３】
装入物１４は同じように構成された４つの第１チャネルａを有し、これらのチャネル内を受信光ビーム５は延在し、受信器６の感光面１１まで案内される。さらに円形横断面を有する第２チャネル１５ｂが設けられており、この中を送信光ビーム３が延在する。このチャネル１５ｂの横断面は図４の実施例と同じであり、送信光ビーム３のビーム断面よりも大きい。
【００５４】
図６は装入物１４の別の実施形態を示す。この装入物には受信器６が埋め込み可能であり、そのその感光面１１は装入物１４の内側空間の横断面全体にわたって伸長している。
【００５５】
この装入物１４は、受信器６だけが装入物１４に配置され、送信器４は装入物１４の外に配置された光電装置１に対して適する。
【００５６】
この場合、装入物１４はチャネル１５ａだけを有し、このチャネル内を受信光ビーム５が案内される。図６から分かるように、チャネル１５ａは同じように構成されている。基本的にチャネル１５ａには異なる横断面形状を与えても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光電装置の実施例を概略的に示す図である。
【図２】図１の光電装置に対する受信器の実施例を示す図である。
【図３】図１の光電装置に対する受信器の実施例を示す図である。
【図４】図１の光電装置に対する装入物の実施例を示す図である。
【図５】図１の光電装置に対する装入物の実施例を示す図である。
【図６】図１の光電装置に対する装入物の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１  光電装置
２  バーコード
３  送信光ビーム
４  送信器
５  受信光ビーム
６  受信器
７  送信光学系
８  ポリゴンミラーホイール
９  ミラー面
１０  監視領域
１１  感光面
１２  切欠部
１３  支持体
１４  装入物
１５ａ  チャネル
１５ｂ  チャネル
１６  壁素子
【図１】
0004375977.tif 000002
【図２】
0004375977.tif 000003
【図３】
0004375977.tif 000004
【図４】
0004375977.tif 000005
【図５】
0004375977.tif 000006
【図６】
0004375977.tif 000007