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Tiefenschärfe (Depth of Field “DOF”)
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Unter den vielen Charakteristiken jedes Barcodescanners ist eine der häufigst dokumentierten Spezifikationen die Tiefenschärfe. Bezugnehmend auf die Dimension, über die ein Scanner Barcodes lesen kann, legt die Tiefenschärfe fest, ob ein Scanner für eine bestimmte Anwendung geeignet ist oder nicht.
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Ein Scanner umfasst Komponenten aus Optik, Mechanik und Elektronik, welche zusammenarbeiten und somit das operative Scannvolumen festlegen. Jedoch werden die hauptsächlichsten Limitierungen eines Scanners von dem optischen System verhängt, bestehend aus dem einfallenden Lichtstrahl und dem Lichtbündelungseffekt.
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Die Laserdiode, eher bekannt als VLD (Visible Laser Diode), generiert den Laserstrahl. (Verweis „Technical Speaking“, The VAR Side, April 1995). Um einen Barcode lesen zu können, muss das stark divergierende Laserlicht, dass von der Diode ausgestrahlt wird, auf eine bestimmte Punktgröße fokussiert werden. Dieser Laserstrahldurchmesser ist eine Hauptdeterminante für den kleinst möglichen Strichabstand eines Barcodes, den ein Scanner erfolgreich lesen kann. Einfach gesagt, je enger die Barcodestriche beieinander stehen, desto feiner muss der Laserstrahl gebündelt sein. Idealerweise bestünde der perfekte Laserstrahl aus einer konstanten Größe und Form über eine unendliche Distanz hinweg, was allerdings nie vollständig der Fall ist. Das Profil eines Lasers von einer VLD (siehe Abb. 1) fokussiert sich an einem vorher festgelegten Punkt im Raum (d) bevor er auseinandergeht. Dieses erklärt die inhärente Natur von „sweet spots“ („Ø" siehe Skizze) innerhalb der DOF (Depth of Field) und erklärt somit auch, warum große Barcodes typischerweise auch über größere Distanzen gelesen werden können.
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Da dieser gebündelte Laser quer über den Barcode gezogen wird, reflektiert entweder das Laserlicht die weißen Striche zurück oder es wird von den dunklen Strichen absorbiert. Das von den Strichen reflektierte Licht wird dann gesammelt und auf eine Photozelle fokussiert. Von hier werden die Reflexionen in ein elektrisches Signal umgewandelt (siehe „Technical Speaking“, The VAR Side, Mai 1995). Die Sammlung und Fokussierung wird allgemein durch Linsen, Spiegel oder eine Kombination aus beiden erreicht. Die Brennweite definiert sich als die Distanz einer Linse, welche ein Bündel paralleler Lichtstrahlen auf einen Punkt fokussiert. Dies wird für jeden Scanner durch Berechnungen und genaue Experimente je nach Anwendungsgebiet gewählt.
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Die Berechnung der Brennweite für das optische System wird durch die Interaktion mit Mechanik und Elektronik und durch die Notwenigkeit, über eine bestimmte Reichweite arbeiten zu können, erschwert.
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Der beschriebene Brennpunkt einer Linse ist nur für Lichtstrahlen, die parallel zueinander verlaufen konstant. Wie Sie in Abbildung 2 sehen können, ergibt sich zwischen Barcode und Sammellinse ein Winkel. Abhängig von der jeweiligen Distanz zwischen Sammellinse und Barcode ändert sich der Punkt, auf dem die Abbildung fokussiert wird. Diese Distanz ist es, die letztendlich die Strichdichte eines Barcodes vorgibt, die vom Detektor noch aufgefangen und somit gelesen wird. Zusätzlich muss der Entwurf des Systems den nichtlinearem Abfall der Lichtstärke kompensieren. Dieses Gesetz der Physik besagt, dass die Beleuchtungsstärke einer Punktquelle (in diesem Fall das reflektierte Licht) im Quadrat um die Distanz zwischen Quelle und Empfänger (siehe Abb. 3) abnimmt. Mit diesen Faktoren können geeignete Sammelmechanismen so ausgewählt werden, dass man über die gleiche Distanz, über die der Laserstrahl fokussierte ist, arbeiten kann.
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Erinnern Sie sich, wenn Sie nächstes mal die technischen Einzelheiten genau durchlesen, dass die Tiefenschärfe keine beliebige Distanz darstellt. Vielmehr ist es ein vorher genau festgelegter und exakt definierter Bereich, zu dem das System entworfen worden ist, um kontinuierlich und für eine Vielzahl von unterschiedlichen Barcodegrößen, -kontrasten und –arten arbeiten zu können.
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