WO2002032109A1

WO2002032109A1 - Reader unit comprising a mobile optical system for scanning a data carrier

Info

Publication number: WO2002032109A1
Application number: PCT/EP2001/011832
Authority: WO
Inventors: Johannes Hamann; Olaf Herling; Stephan Bandermann
Original assignee: DATASOUND GmbH
Current assignee: DATASOUND GmbH
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2003-04-13
Also published as: DE10050722A1; AU2002214017A1; EP1327354A1

Abstract

The invention relates to a reader unit for scanning a document containing information which is coded in a binary manner, the coded information being converted into outputable audio and video signals, and signals which can be reprocessed on a PC. A scanning opening (3) is embodied as a contact surface (2) and a lens (7) is received in a lens carrier (6) with which an illumination device (9) associated. The lens (7) is configured in the form of a multi-element lens (25, 26, 27) received in a lens carrier (6) which can be moved along the scanning opening, at a constant distance adapted to the focal length (19) of the lens (7).

Description

Lesegerät mit verfahrbarer Optik zur Abtastung eines Datenträgers Reader with movable optics for scanning a data carrier

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lesegerät mit verfahrbarer Optik zur Abtastung eines Datenträgers, wie beispielsweise eines Datenstreifens, welcher kodierte binäre Informationen enthält, die in ausgebbare Audio-/Video-Signale oder an einem PC weiterverarbeitbare Information umwandelbar sind.The invention relates to a reading device with movable optics for scanning a data carrier, such as a data strip, which contains encoded binary information which can be converted into output audio / video signals or information which can be processed further on a PC.

Aus US 5,519,511 ist eine Abtasteinrichtung bekannt geworden, die in einem rechteckförmigen Rahmen geführt wird. Die Abtasteinrichtung umfaßt eine Lichtquelle, einen Zeilensensor zum Empfang von Lichtstrahlen, die vom abzutastenden Objekt reflektiert werden. Die Lichtstrahlen werden von einer Lichtquelle generiert, um Bildinformationen zu gewinnen, während die Abtastvorrichtung bewegt und das -abzutastende Objekt in vertikaler Richtung orthogonal zu einer horizontalen Abtastrichtung des Zeilensensors abgetastet wird. Die Führung der Abtasteinrichtung umfaßt einen Führungsrahmen, an welchem die Abtasteinrichtung anliegt. Die Führungsrahmenstruktur umfaßt erste und zweite gerade verlaufende Abschnitte, die entlang der horizontalen und vertikalen Abtastrichtung die Abtastvorrichtung umlaufen, korrespondierend zum Abtastbereich der Abtasteinrichtung. Es ist eine transparente, flache Fläche zwischen dem ersten und dem zweiten sich jeweils geradlinig erstreckenden Abschnitt vorgesehen. Die Abtastvorrichtung wird manuell in vertikaler Abtastrichtung entlang des zweiten gestreckten Abschnittes auf der flachen Fläche bewegt, um die Bildinformation des abzutastenden Objektes auszulesen.From US 5,519,511 a scanning device has become known which is guided in a rectangular frame. The scanning device comprises a light source, a line sensor for receiving light beams which are reflected by the object to be scanned. The light beams are generated by a light source in order to obtain image information while the scanning device is moving and the object to be scanned is scanned in the vertical direction orthogonal to a horizontal scanning direction of the line sensor. The guidance of the scanning device comprises a guide frame on which the scanning device rests. The leadframe structure includes first and second straight portions that circumscribe the scanner along the horizontal and vertical scan directions, corresponding to the scan range of the scanner. A transparent, flat surface is provided between the first and the second rectilinear section. The scanning device is moved manually in the vertical scanning direction along the second stretched section on the flat surface in order to read out the image information of the object to be scanned.

DE 198 29 776.9 bezieht sich auf einen Scannerkopf zur Abtastung von Vorlagen. Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die der zeilenweisen optischen Abtastung einer ebenen Vorlage dient. Es wird die gesamte Zeilenlänge der Zeile der Vorlage auf einen Sensor abgebildet. Auf einem Optikträger ist eine Optik befestigt, wobei optional auf dem Optikträger ein Spiegel befestigt sein kann. Ein Punkt der optischen Achse wird als Bezugspunkt zwischen Zeile und Zeilensensor auf einer V-förmigen Bahn bewegt. Der Optikträger ist zwischen zwei Punkten angeordnet, die jeweils auf gekrümmten Bahnen verlaufen. Der Optikträger ist gemäß der Lösung nach DE 198 29 776.9 als mittlerer Arm eines symmetrischen Gelenkvierecks ausgebildet. Es hat sich herausgestellt, daß das in einen Optikträger, der Teil eines Viergelenks ist, eingelassene Objektiv bei der Bewegung des als Viergelenk ausgestalteten Optikträgers in den Endbereichen des abzutastenden Bereiches einen anderen Abstand zur abzutastenden Vorlage einnimmt als in dessen' Mitte, wodurch eine unscharfe Abbildung der in diesen Zonen einer Vorlage liegenden, kodierten binären Information auftreten kann. Ein schwankendes Auflösungsvermögen beeinträchtigt jedoch signifikant die Abbildung der digitalen, binär kodierten Information auf einem Sensor innerhalb der Abtastvorrichtung, weshalb die Qualität der Audio-, Video- oder zur weiteren Verarbeitung an einem PC generierten Signale erheblich beeinträchtigt werden kann.DE 198 29 776.9 relates to a scanner head for scanning originals. A device is proposed which is used for line-by-line optical scanning of a flat original. The entire line length of the line of the template is mapped onto a sensor. An optics is attached to an optics carrier, and a mirror can optionally be attached to the optics carrier. A point on the optical axis is moved on a V-shaped path as a reference point between the line and the line sensor. The optics carrier is arranged between two points, each of which runs on curved tracks. According to the solution according to DE 198 29 776.9, the optics carrier is designed as a middle arm of a symmetrical quadrilateral joint. It has been found that the lens embedded in an optics carrier, which is part of a four-bar linkage, takes a different distance from the template to be scanned in the end regions of the area to be scanned than in the center thereof during the movement of the optics carrier designed as a four-bar linkage, as a result of which a blurred image which can occur in these zones of a template, encoded binary information. However, fluctuating resolution significantly affects the imaging of the digital, binary-coded information on a sensor within the scanning device, which is why the quality of the audio, video or signals generated for further processing on a PC can be significantly impaired.

Angesichts der Lösungen des Standes der Technik sowie des aufgezeigten technischen Problems, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, über den gesamten Abtastbereich der Abtastoptik ein ausreichend gutes Auflösungsvermögen zu erzielen.In view of the solutions of the prior art and the technical problem shown, the object of the invention is to achieve a sufficiently good resolution over the entire scanning range of the scanning optics.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Lesegerät gelöst, zur Abtastung einer binär kodierte Information enthaltenen Vorlage, deren Signale in ausgebbare Audio-, Videooder an einem PC weiterverarbeitbare Signale umgewandelt werden, mit einer eine Abtastöffnung enthaltenden Aufsetzfläche und einem an einem Optikträger aufgenommenen Objektiv, wobei dem Optikträger eine Beleuchtungseinrichtung zugeordnet ist, das Objektiv als mehrteilige Linse in einem Objektivhalter an einem Optikträger aufgenommen ist, der in einem konstanten, der Brennweite des Objektivs angepaßten Abstand entlang der Abtastöffnung des Lesegerätes verfahrbar ist.According to the invention, the object is achieved by a reading device for scanning a binary-encoded information-containing template, the signals of which are converted into output audio, video or signals which can be further processed on a PC, with a mounting surface containing a scanning opening and a lens accommodated on an optics carrier, whereby Optics carrier is assigned a lighting device, the objective is accommodated as a multi-part lens in a lens holder on an optics carrier, which can be moved at a constant distance adapted to the focal length of the objective along the scanning opening of the reading device.

Die mit der erfindungsgemäßen Lösung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu erblicken, daß nunmehr ein konstantes Auflösungsvermögen des Objektivs über den gesamten Abtastbereich in bezug auf die parallel zur Verfahrrichtung des Optikträgers liegende Vorlage erzielt werden kann. Damit kann in den Randbereichen der Vorlage liegende binär kodierte Information mit gleicher Qualität abgetastet und in entsprechende Audio-, Videosignale umgewandelt werden, wie in der Mitte der Vorlage liegende abgetastete binär kodierte Information. Damit ist die Qualität der Abtastung vergleichmäßigt und auf ein insgesamt höher liegendes Niveau gehoben, da in den Randbereichen der Vorlage die gleichen Abtastbedingungen herrschen wie in der unkritischen Mitte. Ferner ist durch das Zusammenfallen der optischen Achse mit dem Fokus der Beleuchtungsquelle, welche ebenfalls am Optikträger aufgenommen ist, eine Intensitätsregelung der Beleuchtung über den Abtastweg zum Ausgleich von J -The advantages that can be achieved with the solution according to the invention can be seen primarily in the fact that a constant resolution of the objective can now be achieved over the entire scanning range with respect to the original lying parallel to the direction of travel of the optics carrier. In this way, binary-coded information lying in the edge areas of the template can be sampled with the same quality and converted into corresponding audio and video signals as sampled binary-coded information lying in the middle of the template. The quality of the scanning is thus uniform and raised to an overall higher level, since the same scanning conditions prevail in the marginal areas of the original as in the uncritical center. Furthermore, due to the coincidence of the optical axis with the focus of the illumination source, which is also received on the optics carrier, an intensity control of the illumination over the scanning path is used to compensate for J -

Unregelmäßigkeiten in der Qualität der abzutastenden Vorlage möglich. Mit der erfmdungsgemäß vorgeschlagenen Lösung läßt sich die Beleuchtungsintensität über den gesamten Abtastbereich konstant halten, so daß ein getrennter Regelkreis für die entsprechende Nachregelung der Beleuchtungsstärke, wie sie bei einer der Lösungen aus dem Stand der Technik erforderlich war, nunmehr entfallen kann.Irregularities in the quality of the template to be scanned are possible. With the solution proposed according to the invention, the illumination intensity can be kept constant over the entire scanning range, so that a separate control loop for the corresponding readjustment of the illuminance, as was required in one of the solutions from the prior art, can now be dispensed with.

Gemäß einer Weiterentwicklung des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens fallen die optische Achse des Objektivs und die Brennweite von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Strahlungskegel in der Objektebene zusammen. Ist die Abtastöffnung aus einer Glasfläche beschaffen, die einen günstigen Brechungsindex aufweist, kann die Abbildungsqualität der darunter befindliche Vorlage durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Lesegerät mit parallel zur Abtastöffnung verfahrbarem Optikträger auf höchstes Niveau gebracht werden.According to a further development of the idea on which the invention is based, the optical axis of the objective and the focal length coincide in the object plane with the radiation cone emitted by the illumination device. If the scanning opening is obtained from a glass surface that has a favorable refractive index, the imaging quality of the original underneath can be brought to the highest level by the reading device proposed according to the invention with an optical carrier that can be moved parallel to the scanning opening.

In einer weiteren Ausgestaltung des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens läßt sich die dem Objektiv zuweisende Innenseite des die Abtastöffnung aufnehmenden Rahmens mit einer reflektierenden Beschichtung auskleiden. Als reflektierende Beschichtung kommen in Frage eine auf der Innenseite des aus schwarzem Kunststoff gespritzten Rahmenteiles aufgebrachte Spiegelfolie; ferner läßt sich als eine reflektierende Beschichtung ein einfach aufzubringender, d. h. aufzuspritzender Lack vorstellen. Die in einem Objektivhalter am Optikträger, der im Gehäuse des Lesegerätes linear verfahrbar aufgenommen ist, aufgenommene Optik läßt sich durch eine Kapselung wirksam gegen Streulichteinflüsse und damit gegen eine Verfälschung der einfallenden von der Vorlage ausgehenden reflektierten Strahlen schützen. Nebenher Ausbildung der Abtastöffnung als eine Glasfläche mit günstigem Brechungsindex, kann in die Abtastöffnung auch ein entsprechend konfiguriertes Kunststoffbauteil aus transparentem Kunststoff eingelassen sein.In a further embodiment of the idea on which the invention is based, the inside of the frame which receives the scanning opening and which faces the lens can be lined with a reflective coating. A reflective coating is a mirror film applied to the inside of the frame part molded from black plastic; Furthermore, an easily applied, i.e. H. imagine spraying paint. The optics received in a lens holder on the optics carrier, which is accommodated in a linearly movable manner in the housing of the reading device, can be effectively protected against stray light influences and thus against falsification of the incident reflected rays emanating from the original by encapsulation. In addition to forming the scanning opening as a glass surface with a favorable refractive index, a correspondingly configured plastic component made of transparent plastic can also be embedded in the scanning opening.

Das Objektiv, welches in die Objektivaufnahme am Optikträger eingelassen ist, kann beispielsweise eine mehrteilige Linse, deren dem Abtastbereich zugewandte Linse eine halbkreisförmige Linse ist, die an einer dieser benachbarten, mittleren Linse des Objektives durch einen an dieser ausgebildeten Vorsprung formschlüssig zentriert wird. Die mehrteilige Linse kann auch einteilig konfiguriert sein, femer ist eine Ausgestaltung der Linse als eine zweiteilige Linse mit zwischen den beiden Linsenteilen aufgenommener Blende möglich. Die mittlere Linse ihrerseits, kann an einer den Ausfallstrahlicegel, der an eine Umlenkfläche reflektiert wird, zugewandten Seite einen Krümmungsradius aufweisen. Entlang des Krümmungsradius' liegen die mittlere Linse des Objektivs sowie die obere Linse des Objektivs aneinander an. Das Objektiv, welches als eine dreiteilige Linsenanordnung ausgebildet sein kann, sorgt für identische Einfall- bzw. Ausfallstrahlenverläufe. Wird eine mittlere Linse verwendet, so kann diese ihrerseits an einer dem Ausfallstrahlkegel, der an einer Umlenkfläche reflektiert wird, zugewandten Seite einen Krümmungsradius aufweisen.The lens, which is embedded in the lens holder on the optics carrier, can, for example, be a multi-part lens, the lens of which faces the scanning area is a semicircular lens that is positively centered on one of the adjacent, central lenses of the lens by a projection formed on it. The multi-part lens can also be configured in one part; it is also possible to configure the lens as a two-part lens with a diaphragm accommodated between the two lens parts. The middle lens, in turn, can have a radius of curvature on a side facing the drop beam level, which is reflected on a deflection surface. The middle lens of the objective and the upper lens of the objective lie against one another along the radius of curvature. The objective, which can be designed as a three-part lens arrangement, ensures identical incident or failed beam paths. If a middle lens is used, it can in turn have a radius of curvature on a side facing the outgoing beam cone, which is reflected on a deflection surface.

In bevorzugter Ausgestaltung des Optikträgers ist an diesem eine Aufnahmeschräge für eine Umlenkfläche in gestalt eines Umlenkspiegels vorgesehen. Die Umlenkfläche ist in einem Winkel zur optischen Achse des Objektivs angeordnet, welche geeignet ist, den Ausfallstrahlkegel des Objektivs auf einen in Bezug auf die optische Achse ausgerichteten Sensor umzulenken. Dabei ist wichtig, daß der Strahlengang immer in gleicher Länger verläuft. Der Sensor ist in bevorzugter Ausgestaltung ein Zeilensensor; es kann sich jedoch auch um ein Sensorarray handeln.In a preferred embodiment of the optics carrier, a receiving slope for a deflection surface in the form of a deflection mirror is provided on the latter. The deflection surface is arranged at an angle to the optical axis of the lens, which is suitable for deflecting the beam of the incident beam of the lens onto a sensor aligned with respect to the optical axis. It is important that the beam path is always the same length. In a preferred embodiment, the sensor is a line sensor; however, it can also be a sensor array.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nun nachstehend detaillierter erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to the drawing.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 die Seitenansicht eines Optikträgers mit in diesem aufgenommenenFig. 1 shows the side view of an optics carrier with included in this

Objektiv samt Strahlengang,Lens including beam path,

Fig. 2 den Verfahrbereich des Optikträgers im Gehäuse des Lesegerätes,2 shows the travel range of the optics carrier in the housing of the reading device,

Fig. 3 a den Längsschnitt durch den Rahmen der Aufsetzfläche,3 a shows the longitudinal section through the frame of the contact surface,

Fig. 3b die Draufsicht auf das Abtastfenster,3b is a top view of the scanning window,

Fig. 3c den Querschnitt durch den Rahmen der Aufsetzfläche.3c shows the cross section through the frame of the contact surface.

Fig. 4a die Draufsicht auf das Objektiv,4a is a top view of the lens,

Fig. 4b den geschichteten Aufbau der Linse des Objektives,4b shows the layered structure of the lens of the objective,

Fig. 4c die Ansicht des Objektivs vom Abtastfenster aus gesehen, Fig. 5 die Seitenansicht des Optikträgers und4c the view of the lens seen from the scanning window, Fig. 5 shows the side view of the optics carrier and

Fig. 6 den teilweisen Schnittverlauf durch den Optikträger.Fig. 6 shows the partial section through the optics carrier.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 1 geht die Seitenansicht eines Optikträgers mit in diesem aufgenommenen Objektivs sowie eingezeichneten Strahlengang näher hervor.1 shows the side view of an optics carrier with the lens accommodated in it and the beam path drawn in it.

In das Gehäuse des Lesegerätes, welches hier nur teilweise dargestellt ist, ist eine Aufsetzfläche 2 integriert, mit welcher das Lesegerät auf einer abzutastenden Vorlage platziert werden kann. An der Unterseite des Gehäuses des Lesegerätes ist eine schalenförmige Rahmenstruktur 8 eingelassen, welche ein Abtastfenster 3 enthält, in das eine Abdeckung 4 aus transparentem Material eingelassen ist. Die Innenseite der schalenförmigen Rahmenstruktur 8 kann mit einer reflektierenden Beschichtung 5, wie beispielsweise Spiegelfolie oder einem reflektierenden Lack beschichtet werden. In das Innere der schalenförmigen Rahmenstruktur 8 eintauchend, ist ein Optikträger 6 dargestellt, an welchem ein aus mehreren Teillinsen bestehendes Objektiv 7 aufgenommen ist.A mounting surface 2 is integrated into the housing of the reading device, which is only partially shown here, with which the reading device can be placed on a template to be scanned. On the underside of the housing of the reading device, a bowl-shaped frame structure 8 is embedded, which contains a scanning window 3, into which a cover 4 made of transparent material is inserted. The inside of the shell-shaped frame structure 8 can be coated with a reflective coating 5, such as mirror foil or a reflective lacquer. Diving into the interior of the shell-shaped frame structure 8, an optics carrier 6 is shown, on which an objective 7 consisting of several partial lenses is accommodated.

Das Objektiv 7 kann beispielsweise in einem Objektivhalter 11 am Optikträger 6 eingeschoben werden und in seiner eingeschobenen Position in Befestigungsöffnungen arretiert werden, so daß dessen Relativlage in bezug auf den im Gehäuse 1 des Lesegerätes verfahrbaren Optikträger 6 festgelegt ist.The lens 7 can be inserted, for example, in a lens holder 11 on the optics carrier 6 and locked in its inserted position in fastening openings, so that its relative position is fixed in relation to the optics carrier 6 which can be moved in the housing 1 of the reading device.

Mit Bezugszeichen 12 sind die Begrenzungsstrahlen des von der unteren der Linsen des Objektives 7 ausgehenden Strahlenkegels bezeichnet, welche auf die transparente Abdeckung 4 auftreffen und die Oberfläche der unterhalb der transparenten Abdeckung 4 liegenden Vorlage abtasten. Die transparente Abdeckung 4 kann beispielsweise aus Glas mit einem günstigen Brechungsindex bestehen; sie kann aber auch aus transparentem Kunststoffrnaterial gefertigt sein. An der Austrittsseite des Objektivs sind die Begrenzungsstrahlen des Austrittsstrahls des Objektives 7 jeweils mit Bezugszeichen 13 bezeichnet. Der Austrittsstrahlenkegel 13 trifft auf eine geneigt innerhalb des Gehäuses des Lesegerätes angeordnete Umlenkfläche 14, beispielsweise angeordnet am im Gehäuse aufgenommenen Optikträger, wobei die Umlenkfläche 14 als eine verspiegelte Fläche ausgebildet sein kann. Von der im Gehäuse geneigt um den Winkel 15 zur optischen Achse 21 angeordneten Umlenkfläche 14 trifft der umgelenkte Strahlenkegel 17 auf die Oberfläche eines Sensorelementes 16. Die Längsseite des Sensorelementes 16 verläuft im wesentlichen parallel zur optischen Achse 21 des Objektives 7 und kann entweder als ein Zeilensensor konfiguriert sein; daneben ist auch eine Ausbildung des optischen Sensors 16 als ein Sensorarray denkbar. Durch die Verfahrbarkeit des Optikträgers 6 an senkrecht zur Zeichenebene gemäß Fig. 1 angeordneten schienenförmigen Gleitelementen, läßt sich ein Konstanthalten des Auflösungsvermögens, d. h. der Brennweite des Objektivs 19 in bezug auf die Unterseite der aus transparentem Material gefertigten Abdeckung 4 erreichen. Ist die Brennweite über den gesamten Abtastbereich konstant, so bleibt auch das Auflösungsvermögen des Objektives 7 über den gesamten Abtastbereich, der senkrecht zur Zeichenebene gemäß Fig. 1 verläuft, konstant, so daß keine Auflösungsschwankungen insbesondere in den Endzonen der abzutastenden Vorlage auftreten können.Reference symbols 12 denote the boundary rays of the cone of rays emanating from the lower of the lenses of the objective 7, which impinge on the transparent cover 4 and scan the surface of the original lying below the transparent cover 4. The transparent cover 4 can for example consist of glass with a favorable refractive index; but it can also be made of transparent plastic material. On the exit side of the objective, the boundary rays of the exit beam of the objective 7 are each designated by reference number 13. The exit beam cone 13 strikes a deflection surface 14 which is inclined within the housing of the reading device, for example arranged on the optics carrier accommodated in the housing, wherein the deflection surface 14 can be designed as a mirrored surface. The deflected beam cone 17 strikes the deflected surface 14, which is inclined in the housing by the angle 15 to the optical axis 21 Surface of a sensor element 16. The long side of the sensor element 16 runs essentially parallel to the optical axis 21 of the objective 7 and can either be configured as a line sensor; In addition, an embodiment of the optical sensor 16 as a sensor array is also conceivable. Due to the movability of the optics carrier 6 on rail-shaped sliding elements arranged perpendicular to the plane of the drawing according to FIG. 1, the resolving power, ie the focal length of the lens 19, can be kept constant with respect to the underside of the cover 4 made of transparent material. If the focal length is constant over the entire scanning range, the resolution of the objective 7 remains constant over the entire scanning range, which is perpendicular to the drawing plane according to FIG. 1, so that no fluctuations in resolution can occur, particularly in the end zones of the original to be scanned.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 2 geht der Verfahrbereich des Optikträgers innerhalb des Gehäuses des Lesegerätes näher hervor.2 shows the travel range of the optics carrier within the housing of the reading device in more detail.

In der Draufsicht auf das teilweise aufgeschnittene Gehäuse des Lesegerätes 1 geht die seitliche Ausdehnung des Optikträgers 6 näher hervor. Innerhalb des Optikträgers 6 ist innerhalb eines Objektivhalters 11 das Objektiv 7 eingeschoben, welches bevorzugt als eine mehrteilige Linsenanordnung ausgeführt ist. Zwischen der unteren Begrenzung der untersten Linse des Objektivs 7 und der transparenten Abdeckungsfläche 4 ist mit Bezugszeichen 21 die optische Achse des Objektivs 7 bezeichnet. Dieser wird über den gesamten Verfahrbereich 18 des Optikträgers 6 innerhalb des Gehäuses 1 des Lesegerätes konstant gehalten, so daß das Auflösungsvermögen über den gesamten Abtastbereich 18 des Optikträgers 6 konstant bleibt. Aus dem Verhältnis der Abstände zwischen Objektiv und Objekt mit dem sich daraus ergebenden Abstand zwischen Bild und Objektiv ergibt sich eine bessere Tiefenschärfe, so daß fertigungsbedingt auftretende Toleranzen im Gehäuse leichter aufgefangen werden können. Geneigt zur optischen Achse 21 des Objektives 7 sind an der Unterseite des Optikträgers 9 ein oder mehrere Lichtquellen 9 angebracht. Die Brennweite der Lichtquelle 9 ist derart gewählt, daß sie mit der optischen Achse 21 des im Objektivhalter 11 aufgenommenen Objektives 7 an der Unterseite der transparenten Abdeckung 4 zusammenfällt. Damit ist sichergestellt, daß eine mit höchstem Schärfegrad erfolgende Abbildung der Oberseite der abzutastenden Vorlage über den in Fig. 1 näher bezeichneten optischen Weg auf das Sensorelement 16 erfolgt, so daß die auf der Vorlage enthaltene binär kodierte Information mit gleichbleibender Güte über den gesamten Bereich der abzutastenden Vorlage in Audio-, Video- oder an einem PC weiterverarbeitbare Signale umgewandelt werden kann. In der in Fig. 2 teilweise wiedergegebenen Darstellung des Gehäuses 1 des Lesegerätes befinden sich in der Rahmenstruktur 8, in welche das durch die transparente Abdeckung 4 verschlossene Abdeckfenster 3 eingelassen ist, mehrere Ladekontakte 10.The top view of the partially cut-open housing of the reading device 1 shows the lateral extent of the optics carrier 6 in more detail. The lens 7, which is preferably embodied as a multi-part lens arrangement, is inserted within the lens holder 6 within a lens holder 11. Between the lower boundary of the lowermost lens of the lens 7 and the transparent cover surface 4, the optical axis of the lens 7 is designated by reference numeral 21. This is kept constant over the entire travel range 18 of the optics carrier 6 within the housing 1 of the reading device, so that the resolution remains constant over the entire scanning range 18 of the optics carrier 6. The ratio of the distances between the lens and the object and the resulting distance between the image and the lens results in a better depth of field, so that tolerances in the housing that occur during production can be more easily accommodated. Inclined to the optical axis 21 of the objective 7, one or more light sources 9 are attached to the underside of the optics carrier 9. The focal length of the light source 9 is selected such that it coincides with the optical axis 21 of the lens 7 accommodated in the lens holder 11 on the underside of the transparent cover 4. This ensures that the top of the template to be scanned is mapped with the highest degree of sharpness to the sensor element 16 via the optical path shown in more detail in FIG. 1, so that the binary-coded information contained on the template is of constant quality over the entire range of template to be scanned can be converted into audio, video or signals that can be further processed on a PC. In the representation of the housing 1 of the reading device, which is partially reproduced in FIG. 2, there are several charging contacts 10 in the frame structure 8, into which the cover window 3 closed by the transparent cover 4 is embedded.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3a geht der Längsschnitt durch den Rahmen im Bereich der Aufsetzfläche 2 näher hervor. Die Rahmenstruktur 8 enthält die transparente Abdeckung 4, die in das Abtastfenster 3 an der Unterseite der Rahmenstruktur 8 eingelassen ist. An der der transparenten Abdeckung 4 gegenüberliegenden Seite der Rahmenstruktur 8 befindet sich eine Doppellabyrinth 20 sowie voneinander beabstandete Rastnasen 23, mit welchen die Rahmenstruktur 8 am Optikträger und Antrieb aufnehmenden Gehäuse 1 lösbar, jedoch exakt positioniert, verrastet werden kann.3a shows the longitudinal section through the frame in the area of the mounting surface 2 in more detail. The frame structure 8 contains the transparent cover 4, which is embedded in the scanning window 3 on the underside of the frame structure 8. On the side of the frame structure 8 opposite the transparent cover 4 there is a double labyrinth 20 and spaced-apart latching lugs 23 with which the frame structure 8 can be detachably, but exactly positioned, locked on the housing 1 receiving the optics carrier and drive.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3 b geht die Draufsicht auf das Gehäuse des Lesegerätes von unten näher hervor. An der Unterseite des Gehäuses 1 des Lesegerätes befindet sich die Abtastöffnung 3, die mit einer Abdeckung aus transparentem Material 4 verschlossen ist. Die Maße der transparenten Abdeckung in Längs- sowie in Seitenrichtung entsprechen der Bemaßung der abzutastenden Vorlage. In die Rahmenstruktur 8 an der Unterseite des Gehäuses 1 des Lesegerätes sind Ladekontakte 10 für Dioden eingelassen.3 b shows the top view of the housing of the reader from below. The scanning opening 3 is located on the underside of the housing 1 of the reading device and is closed with a cover made of transparent material 4. The dimensions of the transparent cover in the longitudinal and lateral directions correspond to the dimensions of the template to be scanned. Charging contacts 10 for diodes are embedded in the frame structure 8 on the underside of the housing 1 of the reading device.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 3c geht der Querschnitt durch die Rahmenstruktur der Aufsetzfläche näher hervor. An der Rahmenstruktur 8 sind wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 a dargestellt, Doppellabyrinthe 20 ausgebildet, die beispielsweise in der Rahmenstruktur eine Nut 22 enthalten, in welche eine vorstehende Feder des Gehäuses 1 des Lesegerätes eimastet. Die Innenseite der Rahmenstruktur kann mit einer Spiegelfolie 5 versehen sein, ferner läßt sich eine reflektierende Beschichtung 5 durch das Aufbringen oder Aufsprühen einer Lackschicht an der Innenseite der Rahmenstruktur 8 erzielen. Die das Abtastfenster 3 verschließende transparente Abdeckung 4 ist hier im Seitenschnitt wiedergegeben. Mit Bezugszeichen 21 ist die sich mittig zur transparenten Abdeckung 4 erstreckende optische Achse des Objektivs 7 gekennzeichnet, die durch einen Objektivhalter 11 innerhalb des Optikträgers 6 verläuft.3c shows the cross section through the frame structure of the mounting surface. As already shown in connection with FIG. 3 a, double labyrinths 20 are formed on the frame structure 8, which, for example, contain a groove 22 in the frame structure, into which a protruding tongue of the housing 1 of the reading device is locked. The inside of the frame structure can be provided with a mirror film 5, and a reflective coating 5 can also be achieved by applying or spraying on a lacquer layer on the inside of the frame structure 8. The transparent cover 4 closing the scanning window 3 is shown here in a side section. The optical axis of the lens 7, which extends in the center of the transparent cover 4 and which runs through a lens holder 11 within the optics carrier 6, is identified by reference numeral 21.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 4a geht die Draufsicht auf das im Optikträger aufgenommene Objektiv näher hervor. Der Objektivträger der mehrteiligen Linsenanordnung des Objektives 7 ist mit Bezugszeichen 24 gekennzeichnet. Seitlich im Objektivträger 24 sind langlochartig konfigurierte Befestigungsöffnungen 30 vorgesehen, mit welchen sich der Objektivträger 24 am Optikträger 6 befestigen läßt.4a shows the plan view of the lens accommodated in the optics carrier in more detail. The lens carrier of the multi-part lens arrangement of the lens 7 is identified by reference numeral 24. On the side of the lens carrier 24, mounting holes 30 configured in the manner of an oblong hole are provided, with which the lens carrier 24 can be attached to the optics carrier 6.

Das Objektiv 7 besteht aus ein oder mehreren aneinander anliegend konfigurierten Linsen 25, 26 bzw. 27. Neben einer dreiteilig aufgebauten Linse läßt sich das Objektiv 7 auch aus zwei Linsen 25 bzw. 27 bilden, wobei zwischen diesen eine mittleren Blende 26 vorgesehen werden kann. Die untere Linse 25, die der transparenten Abdeckung 4 der Abtastöffnung 3 zugewandt ist, ist eine im wesentlichen halbkreisförmig konfigurierte Linse. In diese fällt das von der Vorlage reflektierte Strahlenbündel ein. Die untere Linse 25 ist durch einen an die Blende 26 ausgebildeten Vorsprung 28 zu dieser zentriert und formschlüssig aufgenommen. Die Blende 26 weist einer oberen Linse 27 zuweisend eine Krümmung 29 auf. Der Vorsprung 28, mit welchem die untere Linse 25 und die Blende 26 in definierter Position gehalten ist, ist als eine konvexe Halbschale ausgebildet. Oberhalb des Krümmungsradius 29 liegt eine mit gleichem Krümmungsradius jedoch konkav ausgeführte obere Linse 27 an der Blende 26 an. Von der oberen Linse 27 ausgehend erstreckt sich der ausfallende Strahlenkegel zur in Fig. 4a nicht dargestellten Umlenkfläche 14, die beispielsweise als geneigt angeordneter Spiegel ausgeführt sein kann.The lens 7 consists of one or more lenses 25, 26 and 27 configured to abut one another. In addition to a three-part lens, the lens 7 can also be formed from two lenses 25 and 27, a central diaphragm 26 being provided between them. The lower lens 25, which faces the transparent cover 4 of the scanning opening 3, is a substantially semicircularly configured lens. The beam of rays reflected from the original falls into this. The lower lens 25 is centered by a projection 28 formed on the diaphragm 26 and is positively received. The aperture 26 has a curvature 29 facing an upper lens 27. The projection 28, with which the lower lens 25 and the diaphragm 26 are held in a defined position, is designed as a convex half-shell. Above the radius of curvature 29 there is an upper lens 27 with the same radius of curvature but concave on the diaphragm 26. Starting from the upper lens 27, the emerging cone of rays extends to the deflection surface 14 (not shown in FIG. 4a), which can be designed, for example, as an inclined mirror.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 4b geht der geschichtete Aufbau der Linse des Objektivs näher hervor. Mit Bezugszeichen 12 ist der Einfallsstrahlenkegel bezeichnet, der von der abzutastenden Vorlage in die untere Linse 25 des Objektivs 7 einfällt. Darunterliegend im Objektivträger 24 ist die mittlere Linse 26 angeordnet, die einen konvex gekrümmten Vorsprung 28 enthält, mit welchem sie in die untere Linse 25 eingreift und diese formschlüssig positioniert. Die Blende 26 ist an ihrer dem konvex gekrümmten Vorsprung 28 gegenüberliegenden Seite in einem Krümmungsradius 29 konvex ausgeführt, welcher an einer entsprechend mit Krümmungsradius 29 konkav gekrümmten oberen Linse 27 anliegt. Von dieser aus geht das mit Bezugszeichen 13 bezeichnete Ausfallsstrahlenbündel aus, welches auf die in Fig. 1 dargestellte Umlenkfläche 14, die geneigt im Gehäuse 1 des Lesegerätes angeordnet ist, auftrifft. Aus der Darstellung gemäß Fig. 4c geht die Ansicht des Objektivs vom Abtastfenster aus gesehen näher hervor. Der Objektivträger 24, der vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist, liegt mit seinen Schenkeln in welchem die Befestigungsöfrhungen 30 ausgebildet sind, am Objektivträger 24 an und wird vorzugsweise mit diesem verschraubt; Relativänderungen von Objektivträger 24 in bezug auf den Objektivhalter 11 und damit auf die Optikträger 6 sind durch ein Verschieben des Objektivträgers 24 in seinem als Langloch konfigurierten Bohrungen möglich, um Justage in bezug auf Einstellung der Brennweite 19 des Objektivs 7 bei der Erstmontage des Lesegerätes vorzunehmen. Mit Bezugszeichen 25 ist die kreisrund konfigurierte Öffnung der unteren Linse 25 bezeichnet, welche die von der Vorlage durch die transparente Abdeckung 4 emittierten Strahlenbündel aufnimmt.4b shows the layered structure of the lens of the objective in more detail. Reference numeral 12 designates the incident beam cone that falls into the lower lens 25 of the objective 7 from the original to be scanned. The central lens 26, which contains a convexly curved projection 28 with which it engages in the lower lens 25 and positively positions it, is arranged underneath in the lens carrier 24. The diaphragm 26 is designed on its side opposite the convexly curved projection 28 in a radius of curvature 29 which bears against an upper lens 27 which is concavely curved with a radius of curvature 29. From there the outgoing beam of rays, designated by reference numeral 13, emanates and strikes the deflecting surface 14 shown in FIG. 1, which is arranged inclined in the housing 1 of the reading device. The view according to FIG. 4c shows the view of the objective from the scanning window in more detail. The lens carrier 24, which is preferably made of plastic, lies with its legs in which the fastening openings 30 are formed on the lens carrier 24 and is preferably screwed to it; Relative changes of the lens carrier 24 with respect to the lens holder 11 and thus to the optics carrier 6 are possible by moving the lens carrier 24 in its holes configured as an elongated hole in order to make an adjustment with respect to the setting of the focal length 19 of the lens 7 when the reader is first installed. Reference number 25 designates the circularly configured opening of the lower lens 25, which receives the beam of rays emitted by the original through the transparent cover 4.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 5 geht die Seitenansicht eines ungeschnitten dargestellten Optikträgers 6 näher hervor.5 shows the side view of an uncut optical carrier 6 shown in more detail.

Der Optikträger 6 läßt sich vorzugsweise als ein Kunststoffbauteil ausbilden, welches in Öffnungen 31 bzw. 32 entlang von schienenförmig im Gehäuse 1 des Lesegerätes verlaufenden Gleitschienen verfahrbar ist. An stifttförmig aus dem Optikträger 6 hervorstehenden Elementen 34 läßt sich die Sensorplatine 16 in Längsrichtung, d. h. parallel zur optischen Achse 21 des im Objektivhalter 11 aufgenommenen Objektivs 7 platzieren. Mit Bezugszeichen 33 ist eine Montageschräge bezeichnet, an der die im Gehäuse des Lesegerätes an dem Optikträger 6 stationär aufgenommene Umlenkfläche 14 gelagert werden kann. Die Neigung der Montageschräge 33 entspricht dem Neigungswinkel 15 der Umlenkfläche 14 in bezug auf die optische Achse 21 des Objektivs 7.The optics carrier 6 can preferably be embodied as a plastic component which can be moved in openings 31 or 32 along slide rails running in the form of a rail in the housing 1 of the reading device. On elements 34 protruding from the optics carrier 6 in the form of a pin, the sensor board 16 can be extended in the longitudinal direction, ie. H. Place parallel to the optical axis 21 of the lens 7 accommodated in the lens holder 11. Reference numeral 33 denotes a mounting bevel on which the deflection surface 14, which is stationary in the housing of the reading device on the optics carrier 6, can be mounted. The inclination of the mounting bevel 33 corresponds to the angle of inclination 15 of the deflection surface 14 with respect to the optical axis 21 of the objective 7.

Mit Bezugszeichen 11 ist in Fig. 5 der Bereich gekennzeichnet, in welchem das aus einer mehrteiligen Linsenkonfiguration gemäß den Fig. 4a, 4b, 4c bestehende Objektiv 7 am Optikträger 6 aufgenommen werden kann. Die Aufnahme für die Lichtquelle, mit der der Abtastbereich oberhalb der transparenten Abdeckung 4 abgetastet wird, ist mit Bezugszeichen 9 bezeichnet.5 denotes the area in which the lens 7 consisting of a multi-part lens configuration according to FIGS. 4a, 4b, 4c can be accommodated on the optics carrier 6. The receptacle for the light source, with which the scanning area above the transparent cover 4 is scanned, is designated by reference number 9.

Die in den Objektivhalter 11 eingeschobene und mit dem Optikträger 6 verschraubbare Objektivanordnung 7, 24 kann zur Vermeidung von Streulichteinfall mit einer aus dünnem Kunststoff zu fertigenden Kapselung umschlossen sein. Die Kapselung kann derart mit dem Optikträger 6 verbunden werden, daß keinerlei Streulicht an das Objektiv gelangt und demzufolge keine Verfälschung der Signale des Einfallsstrahlenkegels 12 bzw. des Ausfallsstrahlenkegel 13 erfolgen kann. Zum weiteren Schutz gegen Streulichteinfall läßt sich das Gehäuseinnere des Gehäuses 1 des Lesegerätes 1 in schwarz halten, so daß Streulichteinflüsse weitestgehend vermieden werden können.The lens arrangement 7, 24, which is pushed into the lens holder 11 and can be screwed to the optics carrier 6, can be enclosed with an encapsulation to be produced from thin plastic in order to avoid the incidence of scattered light. The encapsulation can be connected to the optics carrier 6 in such a way that no scattered light reaches the objective and, consequently, no falsification of the signals of the incident beam cone 12 or Failure beam cone 13 can take place. For further protection against stray light, the inside of the housing 1 of the reader 1 can be kept in black, so that stray light influences can be largely avoided.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 6 geht der geschnittene Objektivträger 6 näher hervor. An den bereits beschriebenen stiftförmigen Vorsprüngen 34 läßt sich in Längsrichtung, d. h. parallel zur optischen Achse 21 des im Objektivhalter 11 aufgenommenen mehrteiligen Objektives 7 orientierter Sensor 16 aufnehmen. Mit Bezugszeichen 33 ist die Halterung am Optikträger 6 bezeichnet, an welcher ein als Umlenkelement für den Ausfallsstrahlen- kegel 13 fungierende Umlenkfläche in gestalt eines Spiegels aufgenommen werden kann. Die Öffnungen 31 bzw. 32 bezeichnen die Stellen, an denen der Optikträger 6 von Gleitstangen bzw. Antriebselementen durchsetzt werden kann, die eine streng lineare Führung des Optikträgers 6 innerhalb des Gehäuses 1 des Lesegerätes entsprechend seiner Verfahrrichtung 18 gestatten. Mit der gewählten Konfiguration ist die Beibehaltung einer über den gesamten Abtastbereich konstanten Brennweite 19 gewährleistet. Die Gewährleistung eines angepaßten Abstandes 19 zwischen Objektiv 7 und abzutastender Vorlage an der Unterseite der transparenten Abdeckung 4 gewährleistet ein konstantes Auflösungsvermögen und damit eine hohe Wiedergabetreue der auf der Vorlage binär kodierten Information. Eine hohe Wiedergabetreue in Gestalt einer scharfen Abbildung der binär kodierten Information auf der Vorlagefläche auf den Sensor 16, sei es ein Zeilensensor oder sei es ein Sensorarray wiederum, ist bedeutsam für die Wiedergabe der auf der Vorlage in binär kodierter Weise vorliegenden Information, d. h. der Generierung korrekter Audio-, Video- oder an einem PC weiterverarbeitbarer Signale an der Ausgangsseite des Lesegerätes. 6 shows the cut lens carrier 6 in more detail. Sensor 16 oriented in the longitudinal direction, ie parallel to the optical axis 21 of the multi-part lens 7 accommodated in the lens holder 11, can be accommodated on the pin-shaped projections 34 already described. Reference numeral 33 designates the holder on the optics carrier 6, on which a deflecting surface which acts as a deflecting element for the cone of incident rays 13 can be accommodated in the form of a mirror. The openings 31 and 32 denote the locations at which the optics carrier 6 can be penetrated by slide rods or drive elements which permit strictly linear guidance of the optics carrier 6 within the housing 1 of the reading device in accordance with its direction of travel 18. The configuration selected ensures that a focal length 19 that is constant over the entire scanning range is ensured. Ensuring an adapted distance 19 between the lens 7 and the original to be scanned on the underside of the transparent cover 4 ensures a constant resolution and thus a high fidelity of the binary coded information on the original. A high fidelity in the form of a sharp image of the binary-coded information on the template on the sensor 16, be it a line sensor or a sensor array, is important for the reproduction of the information present on the template in a binary-coded manner, ie the generation correct audio, video or signals that can be processed on a PC on the output side of the reader.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

Gehäuse LesegerätHousing reader

Aufsetzflächetouchdown

Abtastfenstersampling

Abdeckung reflektierende BeschichtungCover reflective coating

Optikträgeroptics carrier

Objektivlens

Rahmenstrukturframe structure

Beleuchtungsträgerlighting carrier

Ladekontaktecharging contacts

Objektivhalterlens holder

EinfallsstrahlenkegelIncident beam cone

AusfallsstrahlenkegelFailure cone of rays

Umlenkflächedeflection

Neigung UmlenkflächeInclination deflection surface

Sensorelement umgelenkter StrahlengangDeflected beam path

Verfahrbereichtraversing

Abstanddistance

Doppellabyrinth optische AchseDouble labyrinth optical axis

Nutgroove

Rastnasenlocking lugs

Objektivträger untere LinseLower lens carrier

Blende; Luftraum obere Linse konvexe HalbschalenCover; Airspace upper lens convex half shells

Krümmungsradiusradius of curvature

Öffnungopening

Gleitstangen-Öff ungSlide rod opening

Öffnungopening

Aufnahme Umlenkfläche stiftförmige Sensorlagerung Recording deflection surface pin-shaped sensor mounting

Claims

claims

1. A reader for scanning a binary-coded information-containing template, the coded information of which is converted into audio, video or signals that can be further processed on a PC, with a mounting surface (2) containing a scanning opening (3) and one on an optics carrier (6 ) lens (7), to which an illumination device (9) is assigned, characterized in that the lens (7) as a one-part or multi-part lens arrangement (25, 26, 27) in a lens holder (11) on an optics carrier (6) is recorded, which can be moved along the scanning opening (3) at a distance adapted to the focal length (19) of the objective (7).

2. Reading device according to claim 1, characterized in that the optical axis (21) of the lens (7) and the focal length of the beam cone emitted by the lighting device (9) coincide in the scanning opening (3) below a transparent cover (4).

3. Reading device according to claim 1, characterized in that the lens (7) facing side of the scanning opening (3) receiving frame (8) is lined with a reflective coating (5).

4. Reading device according to claim 3, characterized in that the reflective coating (5) is designed as a mirror film.

5. Reading device according to claim 3, characterized in that the reflective coating (5) is provided as a lacquer layer.

6. Reading device according to claim 1, characterized in that the optics carrier (6) is protected by encapsulation against stray light.

7. Reading device according to claim 1, characterized in that the cover (4) is designed as a flat glass surface.

8. Reading device according to claim 1, characterized in that the cover (4) is made of transparent plastic.

9. Reading device according to claim 1, characterized in that the multi-part lens configuration (25, 26, 27) contains a semicircular lower lens (25) which is positioned on a central lens (26), abuts a convex projection (28).

10. Reading device according to claim 9, characterized in that the middle lens (26) at the upper lens (27) facing end has a radius of curvature (29).

11. Reading device according to claim 1, characterized in that in the optics carrier (6) a receiving scoop (33) for a deflection surface (14) is included.

12. Reading device according to claim 11, characterized in that the deflecting surface (14) is inclined at an angle (15) to the optical axis (21) and deflects the outgoing beam cone (13) onto the sensor surface (16).