Urteil des BPatG vom 07.07.2009
BPatG: stand der technik, fig, breite, linse, patentanspruch, optik, erfinder, erkenntnis, vermessung, bestandteil
BPatG 154
08.05
BUNDESPATENTGERICHT
17 W (pat) 58/05
_______________
(Aktenzeichen)
Verkündet am
7. Juli 2009
…
B E S C H L U S S
In der Beschwerdesache
betreffend das Patent 197 26 581
…
- 2 -
…
hat der 17. Senat (Technischer Beschwerdesenat) des Bundespatentgerichts auf
die mündliche Verhandlung vom 7. Juli 2009 unter Mitwirkung des Vorsitzenden
Richters Dipl.-Phys. Dr. Fritsch, der Richterin Eder sowie des Richters
Dipl.-Ing. Baumgardt und der Richterin Dipl.-Phys. Dr. Thum-Rung
beschlossen:
Auf die Beschwerde der Patentinhaberin wird der Beschluss der
Patentabteilung 1.51 des Deutschen Patent- und Markenamts vom
16. Dezember 2004 aufgehoben. Das Patent DE 197 26 581 wird
gemäß Hauptantrag in beschränktem Umfang mit folgenden
Unterlagen aufrechterhalten:
Patentansprüche 1-31 und
7 Spalten Beschreibung mit neuer Bezeichnung, jeweils überreicht
in der mündlichen Verhandlung,
Zeichnungen wie Patentschrift.
G r ü n d e :
I.
Auf die am 23. Juni 1997 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingegangene
Patentanmeldung 197 26 581.2-51 ist am 15. Dezember 1999 durch Beschluss
der Prüfungsstelle für Klasse G02B das Patent unter der Bezeichnung
- 3 -
„Verfahren zur Bestimmung der Fokuslage einer optoelektronischen Vorrichtung“
erteilt worden. Veröffentlichungstag der Patenterteilung ist der 18. Mai 2000.
Gegen das Patent hat die Firma L… GmbH + Co. in O… am
28. Juli 2000 Einspruch erhoben. Sie hat mangelnde Neuheit sowie mangelnde
erfinderische Tätigkeit hinsichtlich des Gegenstands des Streitpatents geltend
gemacht (§§ 3, 4 PatG i. V. m. § 21 Abs. 1 Nr. 1 PatG).
Die Patentabteilung 51 hat mit Beschluss vom 16. Dezember 2004 das Patent
widerrufen.
Gegen diesen Beschluss wendet sich die Patentinhaberin mit der Beschwerde.
Die Patentinhaberin und Beschwerdeführerin beantragt,
den angegriffenen Beschluss aufzuheben und das Patent beschränkt auf-
rechtzuerhalten
gemäß Hauptantrag mit Patentansprüchen 1 bis 31 und 7 Spalten Be-
schreibung, jeweils überreicht in der mündlichen Verhandlung, Zeich-
nungen wie Patentschrift,
gemäß Hilfsantrag 1 mit Patentansprüchen 1 und 19, überreicht in der
mündlichen Verhandlung, im Übrigen wie Hauptantrag,
gemäß Hilfsantrag 2 mit Patentansprüchen 1 bis 29 und 7 Spalten Be-
schreibung, jeweils überreicht in der mündlichen Verhandlung, Zeich-
nungen wie Patentschrift,
gemäß Hilfsantrag 3 mit Patentansprüchen 1 bis 30 und 7 Spalten Be-
schreibung, jeweils überreicht in der mündlichen Verhandlung, Zeich-
nungen wie Patentschrift.
- 4 -
Die Einsprechende und Beschwerdegegnerin beantragt,
die Beschwerde zurückzuweisen.
Im Einspruchs- und Einspruchsbeschwerdeverfahren sind von der Einsprechen-
den folgende Druckschriften genannt worden:
D1: EP 0 647 835 A2,
D2: DE 39 30 495 C2,
D3: „Laser Far-Field Beam-Profile Measurements by the Focal Plane
Technique”, National Bureau of Standards, March 1978,
D4: Internetauszug der U.S. Laser Corporation
(http://www.uslasercorp.com/envoy/diverge.html) vom 26. April 2006
D5: Bergmann-Schaefer, Lehrbuch der Experimentalphysik, Band III
Optik, 7. Auflage, Verlag Walter de Gruyter, Berlin / New York 1978.
Im Einspruchsbeschwerdeverfahren wurde vom Senat zusätzlich die Druckschrift
D6: US 5 418 638
eingeführt.
Der Patentanspruch 1 nach Hauptantrag lautet:
„1.
Verfahren zur Bestimmung der Fokuslage eines einen Lichtstrahl (8,
8’) durch eine Fokussierlinse (9) aussendenden Strichcodelesers, bei dem
die Breite (6, 6’) des ausgesandten Lichtstrahls (8’) an einer bestimmten
Referenzposition (x) ermittelt und aus der ermittelten Breite (6, 6’) die
Fokuslage (5, 5’) bestimmt wird.“
- 5 -
Der nebengeordnete Patentanspruch 19 nach Hauptantrag lautet:
„19. Strichcodeleser zum Durchführen des Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, mit einem einen Lichtstrahl (8, 8’) aussen-
denden Sender (7), mit einer den ausgesandten Lichtstrahl (8, 8’) fokus-
sierenden Linse (9), mit einem lichtempfindlichen Sensor (17), der zum
Empfangen des von dem Sender (7) ausgesandten Lichtstrahls (8, 8’)
angepaßt und angeordnet sowie zum Erzeugen eines für die Breite (6, 6’)
des Lichtstrahls (8’) an einer bestimmten Referenzposition (x) repräsenta-
tiven Signals (19) ausgebildet ist, sowie mit einer mit dem Sensor (17)
verbundenen Auswerteschaltung (18), durch die aus dem von dem Sen-
sor (17) erzeugten Signal (19) die Fokuslage (5, 5’) des Strichcodelesers
ermittelbar ist.“
Der Erfindung soll gemäß der Beschreibung zum Hauptantrag Spalte 1 vorle. Abs.
die Aufgabe zugrunde liegen, einen Strichcodeleser sowie ein Verfahren zum
Betreiben dieser Vorrichtung anzugeben, mit denen ein exaktes und sicheres Ein-
stellen unterschiedlicher Fokuslagen auf einfache und kostengünstige Weise mög-
lich ist.
Zu den Einzelheiten wird auf den Akteninhalt verwiesen.
II.
Die zulässige Beschwerde hat im Umfang des nunmehr geltenden Hauptantrags
Erfolg.
- 6 -
1.
Gemäß dem Titel der Beschreibung nach Hauptantrag betrifft das Patent
nunmehr ein
„Verfahren zur Bestimmung der Fokuslage eines Strichcodelesers“.
Gemäß dem Anspruch 1 nach Hauptantrag betrifft das Patent ein
a)
Verfahren zur Bestimmung der Fokuslage eines Strichcodelesers,
b)
der einen Lichtstrahl durch eine Fokussierlinse aussendet,
c)
bei dem die Breite des ausgesandten Lichtstrahls an einer bestimm-
ten Referenzposition ermittelt
d)
und aus der ermittelten Breite die Fokuslage bestimmt wird.
Zudem betrifft das Patent gemäß dem nebengeordneten Anspruch 19 nach Haupt-
antrag einen
1)
Strichcodeleser zum Durchführen des Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
2)
mit einem einen Lichtstrahl aussendenden Sender,
3)
mit einer den ausgesandten Lichtstrahl fokussierenden Linse,
4)
mit einem lichtempfindlichen Sensor,
4a) der zum Empfangen des von dem Sender ausgesandten Licht-
strahls angepaßt und angeordnet
4b) sowie zum Erzeugen eines für die Breite des Lichtstrahls an
einer bestimmten Referenzposition repräsentativen Signals ausgebil-
det ist,
5)
sowie mit einer mit dem Sensor verbundenen Auswerteschaltung,
6)
durch die aus dem von dem Sensor erzeugten Signal die Fokuslage
des Strichcodelesers ermittelbar ist.
- 7 -
Auch im Einspruchs- und Einspruchsbeschwerdeverfahren setzt die Prüfung, ob
der Gegenstand des Patents nach den §§ 1 bis 5 PatG patentfähig ist, die Aus-
legung des Patentanspruchs voraus. Dazu ist zu ermitteln, was sich aus der Sicht
des angesprochenen Fachmanns aus den Merkmalen des Patentanspruchs im
Einzelnen und in ihrer Gesamtheit als unter Schutz gestellte Lehre ergibt, vgl.
BGH BlPMZ 2008, 9 „Informationsübermittlungsverfahren I“. Die Begriffe in den
Patentansprüchen sind hierbei so zu deuten, wie sie der angesprochene Fach-
mann nach dem Gesamtinhalt der Patentschrift unter Berücksichtigung der in ihr
objektiv offenbarten Lösung versteht, vgl. BGH GRUR 2001, 232 „Brieflocher“.
Als Fachmann ist hier ein Diplomphysiker mit guten Kenntnissen in der Optik und
Erfahrung in der Entwicklung optoelektronischer Abtastvorrichtungen, insbeson-
dere von Strichcodelesern anzusehen.
Entgegen der Ansicht der Einsprechenden ist unter der gemäß Anspruch 1 zu
bestimmenden Fokuslage der optoelektronischen Vorrichtung (nunmehr ein Strich-
codeleser) gemäß Patentschrift Sp. 1 Abs. 2 der Abstand zwischen dem Konver-
genzpunkt des von der Vorrichtung ausgesandten Lichtstrahls und einem
Bezugspunkt zu verstehen, der sich etwa
an der Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses, an der Linse oder an einem beliebigen
anderen, gegenüber der Linse oder der Lichtquelle ortsfesten Punkt befinden
kann, vgl. auch Sp. 4 le. Abs. und Sp. 5 Abs. 1. Dieser Bezugspunkt ist im Falle
seiner Festlegung an der beweglichen Linse nicht ortsfest gegenüber dem gesam-
ten Strichcodeleser, obwohl er in Sp. 1 Z. 14 als „Fixpunkt“ bezeichnet ist. Wie der
Fachmann nach Überzeugung des Senats aus der Patentschrift erkennt, kommt
es auf die Festlegung des Bezugspunkts und die Ermittlung des Fokusabstands in
Bezug auf den Strichcodeleser selbst an und nicht darauf, ob der Bezugspunkt
einem ortsfesten oder einem beweglichen Teil dieser Vorrichtung zugeordnet ist.
Bei der zu ermittelnden Fokuslage handelt es sich um die Ist-Fokuslage des
Strichcodelesers, vgl. Sp. 2 Z. 10 bis 26, nicht um eine evtl. einzustellende Soll-
Fokuslage.
- 8 -
2.
Das Patentbegehren nach Hauptantrag ist zulässig.
In den Ansprüchen 1 und 19 nach Hauptantrag ist der in den erteilten Ansprü-
chen 1 und 19 enthaltene Begriff „optoelektronische Vorrichtung, insbesondere
Strichcodeleser“ durch „Strichcodeleser“ ersetzt. Dies stellt eine Beschränkung der
erteilten Ansprüche 1 und 19 dar, die aus der Patentschrift und aus den ursprüng-
lichen Unterlagen hervorgeht, den Schutzbereich des Patents nicht erweitert und
zulässig ist.
Die Unteransprüche 2 bis 18 und 20 bis 31 mit entsprechenden Änderungen
gehen aus den erteilten Ansprüchen hervor und sind ebenfalls zulässig.
Die übrigen Änderungen beziehen sich auf die Beschreibung. Sie gehen aus der
Beschreibung des erteilten Patents hervor und sind ebenfalls zulässig.
3.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 nach Hauptantrag und ebenso der Gegen-
stand des nebengeordneten Anspruchs 19 nach Hauptantrag sind neu, da keine
der entgegengehaltenen, zum Stand der Technik gehörigen Druckschriften sämt-
liche Merkmale eines dieser Ansprüche ausweist (§ 3 PatG).
Die Druckschrift D1 betrifft eine optoelektronische, einen Lichtstrahl durch eine
Fokussierlinse aussendende Vorrichtung zur Messung der Lageabweichung eines
Objekts von seiner Soll-Lage, in welcher der Laserstrahl auf dem Objekt fokussiert
ist, sowie ein entsprechendes Verfahren. Der von einer Lichtquelle (Laserdiode 41
in Fig. 2, enthalten im Detektor 1 in Fig. 4) ausgesandte Lichtstrahl wird nach Pas-
sieren der Fokussierlinse (Objektivlinse 5 in Fig. 4) auf oder in der Nähe des zu
vermessenden Objekts (6 in Fig. 4) in einem ersten Konvergenzpunkt fokussiert.
Das vom Objekt reflektierte Licht passiert wieder die Objektivlinse 5 und wird auf
zwei Sensoren (42 a und 42 b in Fig. 2) gelenkt, die sich jeweils an einer bestimm-
ten Referenzposition (einer vor und einer hinter einem zweiten Konvergenzpunkt
des Lichts) befinden. Die beiden Sensoren bestehen jeweils aus mehreren strei-
fenförmigen Detektionselementen und liefern je nach Querschnittsgröße (Breite)
des auf sie fallenden Lichtstrahls unterschiedliche Detektionssignale, vgl. Fig. 5
- 9 -
i. V. m. Sp. 4 Z. 55 bis Sp. 5 Z. 25. Die Detektionssignale werden zu einem „focus
error signal“ kombiniert, dessen Wert (mit Vorzeichen) charakteristisch ist für die
Lage des Konvergenzpunkts in Bezug auf den beleuchteten Objektbereich, vgl.
Fig. 6 und Sp. 5 Z. 26 bis 47. Dieses Signal wird in einer Regelung dazu verwen-
det, den optischen Detektor 35, der die Lichtquelle und die Objektivlinse enthält,
so lange zu verschieben, bis der Konvergenzpunkt des Lichts auf der Oberfläche
des Objekts liegt. In diesem Endzustand kann die Verschiebung des Detektors
(gegenüber dem Anfangszustand) an einem Maßstab (20 in Fig. 4) abgelesen
werden.
Gemäß D1 werden somit jeweils Lichtstrahlbreiten an in Bezug auf die optoelek-
tronische Messvorrichtung bestimmten Referenzpositionen gemessen und daraus
der Ist-Abstand des Konvergenzpunkts von seiner Soll-Lage auf dem Objekt ermit-
telt. Da das zu vermessende Objekt, dessen Lage vor der Beendigung des Mess-
und Regelvorgangs nicht genau bekannt ist, keinen Bestandteil der optoelektroni-
schen Messvorrichtung bildet, ist der Abstand des Konvergenzpunkts zur Objekt-
oberfläche nicht als Fokuslage im Sinne des Streitpatents anzusehen, vgl. das
oben unter II.1 Ausgeführte. Eine Bestimmung der als Abstand des Konvergenz-
punkts zur optoelektronischen Vorrichtung (etwa zu einem Punkt auf deren Ge-
häuse) definierten Fokuslage ist in D1 nicht ausgewiesen.
Die Druckschrift D2 behandelt das Problem, dass in Lasereinrichtungen mit
Lasern hoher Leistung, wie sie zur Materialbearbeitung eingesetzt werden, der
Fokusdurchmesser und die Fokuslage mit der Laserleistung schwankt, vgl. Sp. 5
Z. 18 bis 26 i. V. m. Fig. 1; bei höherer Laserleistung erwärmt sich der Laserstab
stärker, was eine Linsenwirkung erzeugt und damit den Fokus beeinflusst, vgl.
Sp. 1 Abs. 2 und 3. Zur Kompensation dieses Effekts wird in D2 vorgeschlagen,
die momentane Laserleistung zu messen und in Abhängigkeit vom Messwert
durch Verschieben einer optischen Komponente (Strahlaufweiter 7a in Fig. 1) den
Strahlfokus (11 in Fig. 1) so zu verschieben, dass der Strahldurchmesser am Ort
des Auftreffens auf das Werkstück (der in der Nähe des Strahlfokus liegt) gleich
bleibt, vgl. den Anspruch 1 sowie die Beschreibung in Sp. 5 Abs. 2. Diese Ein-
- 10 -
stellung kann auch im Sinne einer Regelung erfolgen, wobei aus der momentanen
Laserleistung unter Zuhilfenahme einer Eichkurve die Sollwert-Istwert-Differenz
des Fokusdurchmessers an einer bestimmten Stelle ermittelt und hieraus eine
geeignete Stellgröße für die Verschiebung der optischen Komponente(n) bestimmt
wird, vgl. Sp. 5 Z. 46 bis Sp. 6 Z. 9 i. V. m. Fig. 2 und 3.
Lesende Lasereinrichtungen wie Strichcodeleser sind in D2 nicht angesprochen.
Die Druckschrift D3 betrifft die Bestimmung von Strahlprofilen im Fernfeld eines
Lasers durch Vermessung der komplexen Amplitudenverteilung in einer Ebene
nahe der Lichtquelle, vgl. S. 1 Kap. I „Introduction“ Abs. 2 und 3. Aus der gemes-
senen Verteilung kann nach der Beugungstheorie mit Hilfe einer Fouriertransfor-
mation die Amplitudenverteilung im Fernfeld berechnet werden. Alternativ kann die
Tatsache ausgenutzt werden, dass die Amplitudenverteilung in der Brennebene
einer Linse oder eines Spiegels mit der Fernfeldverteilung verknüpft ist, vgl. S. 1
vorle. Absatz.
Strichcodeleser sind in D3 nicht angesprochen.
Bei dem nachveröffentlichten Internetauszug D4 handelt es sich nicht um einen für
die patentrechtliche Beurteilung relevanten Stand der Technik.
Der Fachbuchauszug D5 zeigt auf S. 91 die dem Fachmann wohlbekannte Abbil-
dungsgleichung für Linsen und liegt weiter vom Gegenstand des Streitpatents ab.
Die Druckschrift D6 zeigt in Fig. 1 mit Beschreibung einen Scanner, wie er in
einem Laserdrucker verwendet wird, mit einer Lichtquelle 11, fokussierenden Lin-
sen (12, 14, 17) und einem trommelförmigen Fotoempfänger (18). An einer nicht
zum Abtasten verwendeten Stelle wird der Lichtstrahl über optische Elemente (21
in Fig. 1 und 2) in zwei Teilstrahlen mit unterschiedlicher optischer Weglänge auf-
gespalten, vgl. Fig. 2. Diese Teilstrahlen fallen auf einen Sensor und werden dort
vermessen. Aus den Messergebnissen (vgl. Fig. 4 rechts und Fig. 8) werden die
Durchmesser (Breiten) der beiden Teilstrahlen an der Messstelle ermittelt, vgl.
- 11 -
Fig. 7 und die Beschreibung in Sp. 5 Z. 11 bis 29; dies entspricht im Effekt der
Ermittlung der Breite des Abtaststrahls an zwei unterschiedlichen Referenzposi-
tionen, deren Lage in Bezug auf den Fotoempfänger bekannt ist. Über eine Ta-
belle (24), in der die Beziehung zwischen den Durchmessern der Teilstrahlen und
dem Durchmesser des Laserstrahls auf dem Fotoempfänger entsprechend der
Ausbreitungscharakteristik und der gegenseitigen Lage von Fotoempfänger und
Sensor gespeichert ist, vgl. Sp. 3 Abs. 2, wird der Durchmesser des Laserstrahls
auf dem Fotoempfänger ermittelt, vgl. Sp. 5 Z. 30 bis 33. Weicht dieser Durchmes-
ser vom gewünschten, fokussierten Durchmesser ab, so wird aus den drei Durch-
messern mit Hilfe der Tabelle die Größe und Richtung einer Bewegung von Licht-
quelle (11) oder Kollimatorlinse (12) bestimmt, die notwendig ist, um den Laser-
strahl auf den Fotoempfänger zu fokussieren, vgl. Sp. 5 Z. 33 bis 43. Gemäß Sp. 5
Z. 60 bis 65 kann die Abweichung der Fokusposition („amount and direction of
offset in the light focus position“) ermittelt werden. Das Verfahren wird wiederholt
durchgeführt, bis der Strahl auf dem Fotoempfänger ausreichend fokussiert ist,
vgl. Sp. 5 Z. 44 bis 49 (Regelung). Strichcodeleser sind in D6 nicht angesprochen.
Die übrigen in der Patentschrift genannten Druckschriften liegen weiter vom
Gegenstand des Streitpatents ab.
4.
Der Gegenstand des Anspruchs 1 nach Hauptantrag und ebenso der Gegen-
stand des nebengeordneten Anspruchs 19 nach Hauptantrag beruhen auch auf
einer erfinderischen Tätigkeit (§ 4 PatG).
Zwar ist es aus D1 bekannt, in einer einen Laserstrahl durch eine Fokussierlinse
aussendenden, ein Objekt abtastenden optoelektronischen Vorrichtung den
Abstand des Konvergenzpunkts vom abzutastenden Objekt zu bestimmen und
den Konvergenzpunkt um diesen Abstand auf das Objekt zu verschieben.
Auch D6 legt es für den Fachmann zumindest nahe (wenn er es nicht sogar mit-
liest), in einer ein Objekt (Fotoempfänger) abtastenden optoelektronischen Vor-
- 12 -
richtung aus den auf der Empfangsseite ermittelten Strahlbreiten zunächst die
Abweichung (Abstand) der Ist-Fokusposition von der Soll-Position auf dem Foto-
empfänger zu bestimmen, vgl. den in Sp. 8 Z. 60 bis 65 angesprochenen „offset in
the light focus position“, und aus dieser Abweichung auf die zur Strahlfokussierung
auf den Fotoempfänger erforderliche senderseitige Verschiebung von Lichtquelle
oder Kollimatorlinse zu schließen.
Zudem sind dem Fachmann selbstverständlich Strichcodeleser bekannt.
Jedoch legt es keine der im Verfahren befindlichen Druckschriften nahe, eine auf
einen Strichcodeleser selbst bezogene Fokuslage, d. h. unabhängig von einem
abzutastenden Objekt, zu bestimmen, und zwar in einfacher Weise durch Ermit-
teln der Strahlbreite an einer in Bezug auf den Strichcodeleser festgelegten Refe-
renzposition.
Dies gilt auch für die Druckschrift D2. Das dort angesprochene Problem der Ände-
rung der Fokuslage und des Fokusdurchmessers durch Erwärmung des Laser-
stabs tritt bei Lasern hoher Leistung auf, die zur Materialbearbeitung eingesetzt
werden. Weder aus D2 noch aus den übrigen genannten Druckschriften ist
ersichtlich, ob sich dieses Problem bei Lasern relativ geringer Leistung, wie sie zur
lesenden Abtastung von mit Strichcodes versehenen Objekten eingesetzt werden,
überhaupt in nennenswerter Weise auswirkt. Somit ist kein Anlass für den Fach-
mann erkennbar, die in D2 gegebene Lehre auf einen Strichcodeleser zu übertra-
gen. Es erübrigt sich daher darauf einzugehen, ob die in D2 erläuterte Vorgehens-
weise überhaupt eine Breiten- und Fokuslagenbestimmung im Sinne des Streitpa-
tents beinhaltet.
Auch die Druckschrift D3, welche allgemein die Ermittlung von Fernfeld-Strahlpro-
filen aus der komplexen Amplitudenverteilung in einer Ebene nahe der Lichtquelle
beschreibt, sowie der Fachbuchauszug D5 liefern dem Fachmann keinen Hinweis
auf die erfindungsgemäße Vorgehensweise.
- 13 -
Die patentgemäße Lösung liegt zudem außerhalb des Bereichs fachüblichen Han-
delns.
Die Lehre des Patents beruht vielmehr auf der Erkenntnis der Erfinder, dass es
durch die beanspruchte Bestimmung der Fokuslage ermöglicht wird, in einem
Strichcodeleser unterschiedliche Fokuslagen in einfacher Weise exakt einzustellen
und an vorgegebene (anderweitig bestimmte) Objektabstände anzupassen.
5.
Der Patentanspruch 1 nach Hauptantrag hat somit Bestand. Dies gilt ebenso
für den nebengeordneten Anspruch 19 nach Hauptantrag.
Die auf die Ansprüche 1 bzw. 19 rückbezogenen Unteransprüche 2 bis 18 und 20
bis 31 nach Hauptantrag enthalten spezifische, nicht platt selbstverständliche Aus-
gestaltungen und sind somit ebenfalls rechtsbeständig.
Bei dieser Sachlage erübrigt sich ein Eingehen auf die Hilfsanträge 1 bis 3.
Dr. Fritsch
Eder
Baumgardt
Dr. Thum-Rung
Fa