專利名稱：為成像讀取器產(chǎn)生均勻分布的照明圖案的配置和方法
為成像讀取器產(chǎn)生均勻分布的照明圖案的配置和方法關(guān)聯(lián)技術(shù)的描述固態(tài)成像系統(tǒng)或成像讀取器已以手持和/或免提兩種操作模式應(yīng)用于光電讀取對(duì)象，所述光電讀取對(duì)象例如是一維條形碼標(biāo)志，尤其是沿某一掃描方向具有一排長條和彼此隔開的間隔的通用產(chǎn)品碼(UPC)標(biāo)志，以及二維標(biāo)志，例如在單個(gè)標(biāo)志中具有多個(gè)垂直層疊的多排長條和間隔圖案的Code49標(biāo)志，如美國專利No. 4，794，239中描述的那樣。手持式成像讀取器包括具有由操作者手持的手柄的外殼以及由外殼支承并在讀取期間由操作者瞄準(zhǔn)標(biāo)志的成像模塊。成像模塊包括帶光電元件或光傳感器(這些光電元件或光傳感器對(duì)應(yīng)于成像器的視場中的成像元件或像素)的傳感器陣列的固態(tài)成像器以及用于捕獲沿成像軸從正被成像的標(biāo)志散射和/或反射的返程光并將返程光投射到傳感器陣列上以發(fā)起對(duì)標(biāo)志圖像的捕獲的透鏡組件。該成像器可包括一維或二維電荷耦合器件(CXD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件以及產(chǎn)生和處理與視場內(nèi)的一維或二維像素·數(shù)據(jù)陣列對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的關(guān)聯(lián)電路。因此已知的是使用例如美國專利No. 5，703, 349中披露的成像器來捕獲標(biāo)志的單色圖像。另外已知使用例如美國專利No. 4，613，895中披露的具有多個(gè)掩埋通道的成像器以捕獲標(biāo)志的全色圖像。常見地提供具有在VGA監(jiān)視器中常見的640X480分辨率的二維CCD，盡管其它分辨率大小也是可行的。為了增加由傳感器陣列捕獲的返程光的量，尤其是在昏暗光環(huán)境和/或遠(yuǎn)距離讀取的情形下，成像模塊通常還包括照明光組件，用于通過照明光照射標(biāo)志以從中反射和散射。當(dāng)傳感器陣列是一維(即線性)的或者是具有合成視場的二維的時(shí)，照明光優(yōu)選地沿短高度分布，即分布式照明圖案，它也被稱為照明或掃描線，其沿標(biāo)志縱向地延伸。分布式照明圖案通常是使用單光源形成的，例如尺寸在毫米級(jí)別的發(fā)光二極管(LED)以及單個(gè)柱面透鏡。盡管就其意圖目的來說一般是令人滿意的，但單個(gè)LED和單個(gè)柱面透鏡的使用已存在問題，因?yàn)榉植际秸彰鲌D案通常具有比所要求高度更高的高度，不具有尖銳邊緣，受光學(xué)像差影響，并且由于光強(qiáng)度沿LED位于其中心的光軸是最亮的然后隨著遠(yuǎn)離光軸逐漸減弱，尤其在分布式照明圖案的相對(duì)端區(qū)域，因此強(qiáng)度不均勻。另外，LED和柱形透鏡之間的耦合效率已很差劣。在LED和柱形透鏡之間增設(shè)孔徑光闌(aperture stop)將提高分布式照明圖案的銳度(即縮短高度)，但卻是以較差的耦合效率和更昏暗的分布的照明圖案為代價(jià)的，這當(dāng)然使讀取性能劣化。為了更亮的分布式照明圖案，可采用一對(duì)隔開的LED和一對(duì)柱形透鏡。然而，這進(jìn)一步增加了成本，引入更多的光學(xué)像差，并進(jìn)一步降低了耦合效率。另外，由一對(duì)LED射出的照明光在分布式照明圖案的中央?yún)^(qū)域處重疊，由此在分布式照明圖案中產(chǎn)生明亮的“熱”點(diǎn)以及突然的光強(qiáng)度變換，所有這些因素會(huì)造成讀取性能劣化。已知的成像系統(tǒng)緊靠地設(shè)置在讀取器外殼窗附近，照明光和返程光通過該窗。因此，成像透鏡組件的視場相對(duì)較寬以可靠地讀取相對(duì)于窗位于近距工作距離的標(biāo)志。這進(jìn)而降低了相對(duì)于窗處于遠(yuǎn)距工作距離的分辨率，并還將照明擴(kuò)展至更寬的區(qū)域，由此降低其強(qiáng)度并再次降低了讀取性能。為了良好的人機(jī)工程學(xué)，外殼的手柄有益地向后傾斜，例如相對(duì)于垂直方向傾斜大約15°。照明光組件可有益地安裝在印刷電路板(PCB)上，該印刷電路板(PCB)被安裝在傾斜的手柄內(nèi)并因此也相對(duì)于垂直方向傾斜。因此，由傾斜PCB的板載LED發(fā)出的照明光需要被重定向并與成像透鏡的總體水平成像軸對(duì)準(zhǔn)。已知的成像讀取器通過將其中的手柄和PCB配置成嚴(yán)格垂直而確保這種對(duì)準(zhǔn)，但這導(dǎo)致具有差劣的人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的外殼，這會(huì)增加操作者的疲勞感并降低生產(chǎn)力。發(fā)明概述簡言之，本發(fā)明的一個(gè)特征在于，在將由圖像捕獲所讀取的標(biāo)志上并沿該標(biāo)志產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案的配置。這種配置包括一成像系統(tǒng)，該成像系統(tǒng)具有帶圖像傳感器(例如CCD或CMOS)陣列的固態(tài)成像器以及用于捕獲視場內(nèi)沿成像軸來自標(biāo)志的的返程光并將該捕獲的返程光投射到陣列上的成像透鏡組件。該陣列是一維(即線性)陣列 或者是具有合成視場的二維陣列。成像系統(tǒng)的視場一般垂直于成像軸，并基本與標(biāo)志上并沿標(biāo)志的分布式照明光圖案匹配。成像透鏡組件優(yōu)選地包括多個(gè)成像透鏡，優(yōu)選地是雙合或庫克三合的，這些透鏡沿成像軸隔開或者彼此緊密相鄰。這種配置進(jìn)一步包括照明光組件，該照明光組件具有照明光源，用于射出相對(duì)于成像軸呈銳傾角的照明光；以及光學(xué)器件，該光學(xué)器件包括第一透鏡部分和第二透鏡部分，該第一透鏡部分用于攔截、彎折和對(duì)準(zhǔn)射出的照明光以沿基本垂直于成像透鏡的掃描方向沿標(biāo)志產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案，該第二透鏡部分用于在與掃描方向大致垂直的橫斷方向上校準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)的照明光以在標(biāo)志上產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案。有益地，光學(xué)器件可包括關(guān)于與成像軸不重合的光軸對(duì)稱的全尺寸透鏡的低半部。光源包括至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)，且優(yōu)選地是多個(gè)LED，例如沿標(biāo)志縱長的掃描方向隔開的一對(duì)LED?？讖焦怅@被定位在每個(gè)LED和光學(xué)器件之間,優(yōu)選地緊鄰于LED,用以限制入射到光學(xué)器件上的射出的照明光的垂直范圍和高度，并進(jìn)而限制分布式照明圖案沿橫斷方向的垂直高度。LED和陣列優(yōu)選地被表面安裝在相對(duì)于成像軸以銳傾角傾斜的印刷電路板(PCB)上。在優(yōu)選實(shí)施例中，傾斜的PCB被安裝在人機(jī)工程學(xué)成像讀取器的傾斜手柄中，所述成像讀取器通過圖像捕獲來光電地讀取標(biāo)志。讀取器具有窗，返程光和光的分布的照明圖案通過該窗。窗可相對(duì)于成像軸傾斜以避免射出的照明光的反射到達(dá)成像透鏡組件。成像透鏡組件被定位成遠(yuǎn)離窗，例如在40毫米之外。從每個(gè)LED射出的照明光在分布式照明圖案的中央?yún)^(qū)域重疊。因此，為了降低中央?yún)^(qū)域的光強(qiáng)度，第一透鏡部分被配有入射多項(xiàng)式表面，另外可用以光學(xué)地修正照明光以使其沿掃描方向在直線上擺放。第二透鏡部分配有出口超環(huán)面或柱形非球面表面，用以向標(biāo)志投射通過孔徑光闌的有限垂直高度的照明光以及用于將對(duì)準(zhǔn)的照明光校準(zhǔn)到標(biāo)志上。光學(xué)器件可以是沿多個(gè)LED之間的掃描方向延伸的單式透鏡，或一對(duì)分立透鏡，對(duì)于每個(gè)LED具有一個(gè)分立透鏡，每個(gè)透鏡配有第一透鏡部分和第二透鏡部分。根據(jù)本發(fā)明，光學(xué)器件在標(biāo)志上和沿標(biāo)志形成分布式照明圖案，該照明圖案具有不受光學(xué)像差或突然的強(qiáng)度變化影響的均勻強(qiáng)度。光源和光學(xué)器件之間的耦合效率大為提高，由此增加了光吞吐量，增進(jìn)了讀取性能，并改善分布式發(fā)光圖案的可見性。讀取器人機(jī)工程學(xué)得以改善。
本發(fā)明的另一特征在于，在將由圖像捕獲所讀取的標(biāo)志上并沿該標(biāo)志產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案的方法。該方法是通過下列步驟實(shí)現(xiàn)的捕獲視場內(nèi)沿成像軸來自標(biāo)志的返程光并將該捕獲的返程光投射到固態(tài)成像器上；射出相對(duì)于成像軸呈銳傾角的照明光；用光學(xué)器件的第一透鏡部分?jǐn)r截、彎折和對(duì)準(zhǔn)射出的照明光，并用光學(xué)器件的第二透鏡部分校準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)的照明光以在標(biāo)志上并沿該標(biāo)志產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案。本發(fā)明相信具有新穎性的特征在所附權(quán)利要求中具體陳述。然而，本發(fā)明本身不管是其結(jié)構(gòu)還是其操作方法及其額外的目的和優(yōu)勢當(dāng)結(jié)合附圖
閱讀具體實(shí)施例時(shí)將從下文描述中得到最好的理解。附圖簡述圖I是根據(jù)本發(fā)明的便攜式成像讀取器的側(cè)視圖，該便攜式成像讀取器用以在擬通過圖像捕獲讀取的對(duì)象或標(biāo)志上并沿該對(duì)象或標(biāo)志產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案；
圖2是圖I的讀取器的各個(gè)組件的示意圖。圖3是包含圖2的照明光組件的圖I讀取器的各個(gè)組件的分解立體圖；圖4是圖3的組件的組合立體圖；圖5是描繪圖4的照明光組件的操作的經(jīng)剖視的放大側(cè)視圖；圖6是成像透鏡組件的經(jīng)剖視的放大截面圖；圖7是照明光組件的光學(xué)器件的一個(gè)實(shí)施例的立體圖；以及圖8是照明光組件的光學(xué)器件的另一實(shí)施例的立體圖。優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述圖I中的附圖標(biāo)記30—般地標(biāo)識(shí)人機(jī)工程學(xué)成像讀取器，該成像讀取器被配置為手槍形外殼，所述手槍形外殼具有上桶狀物或本體32以及下手柄28，下手柄28遠(yuǎn)離本體32以一傾角向后傾斜,該傾角例如相對(duì)于垂直方向?yàn)?5°。窗26位于本體前端或鼻端附近并優(yōu)選地也以一傾角傾斜，該傾角例如相對(duì)于垂直方向?yàn)?5°，如圖5中最佳示出的那樣。成像讀取器30被握持在操作者的手中并用于手持模式，在手持模式中，手動(dòng)地壓下扳機(jī)34以發(fā)起對(duì)象標(biāo)記(尤其是一維標(biāo)志)的成像，以在相對(duì)于窗26的一工作距離范圍內(nèi)被讀取。也可采用其它結(jié)構(gòu)的外殼。如圖2中示意地示出那樣，成像系統(tǒng)或模塊包括安裝在讀取器30中的印刷電路板(PCB) 22上的成像器24。PCB 22被安裝在傾斜的手柄28內(nèi)，并如圖5中最佳示出的那樣同樣以一傾角傾斜，例如相對(duì)于垂直方向15°。成像器24是固態(tài)器件,例如具有以單個(gè)直線行排列的一維可尋址圖像傳感器或像素陣列或者以互相正交的行和列排列的二維可尋址圖像傳感器陣列的CCD或CMOS成像器，所述成像器24優(yōu)選地具有合成視場并用以檢測由成像透鏡組件20捕獲的沿成像軸46通過窗26的返程光。返程光是從視場內(nèi)的對(duì)象或標(biāo)志38散射和/或反射的。視場一般垂直于成像軸46。成像透鏡組件20是成像系統(tǒng)的一部分并用以將返程光聚焦到圖像傳感器的陣列上以允許標(biāo)志38被讀取。下面將描述成像透鏡組件20的細(xì)節(jié)，如圖6中最佳看到的那樣。標(biāo)志38可位于近距工作距離(WDl)和遠(yuǎn)距工作距離(WD2)之間的工作距離范圍內(nèi)的任何位置處。在優(yōu)選實(shí)施例中，WDl離窗26大約1/2英寸，而WD2離窗26大約30英寸。成像透鏡組件20位于窗26的遠(yuǎn)處，例如在40毫米之外。照明光組件也被安裝在成像讀取器中并包括照明光源，例如至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED),并優(yōu)選為多個(gè)LED,例如一對(duì)LED 10、12 ;以及光學(xué)器件,該光學(xué)器件被配置成在擬通過圖像捕獲讀取的標(biāo)志38上并沿標(biāo)志38產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案。至少一部分散射和/或反射的返程光源自在標(biāo)志38上并沿著標(biāo)志38的照明光圖案。光學(xué)器件可包括全尺寸透鏡的下半部(在圖5中用虛線繪出)，它是關(guān)于光軸56對(duì)稱的。光學(xué)器件可以是如圖7所示的單式透鏡，或如圖8所示的一對(duì)透鏡16、18。下面將描述照明光組件的細(xì)節(jié)，如圖3-5中最佳看到的那樣。窗26是傾斜的以避免來自LED 10、12的照明光的反射到達(dá)成像透鏡組件20。如圖2所示，成像器24和LED 10,12可操作地連接于控制器或微處理器36，控制器或微處理器36用以控制這些組件的操作。存儲(chǔ)器14連接于控制器36并可由控制器36訪問。優(yōu)選地，微處理器就是用來處理來自對(duì)象標(biāo)志38的返程光并用于對(duì)捕獲的對(duì)象圖像進(jìn)行解碼的微處理器。在操作中，微處理器36發(fā)送命令信號(hào)以在很短的曝光時(shí)間段(也就是500微秒或更短時(shí)間)內(nèi)對(duì)LED 10、12供能，并對(duì)成像器24供能和曝光以僅在所述曝光時(shí)間段內(nèi)從對(duì)象標(biāo)志38采集返程光，例如照明光和/或環(huán)境光。典型的陣列需要大約18-33毫秒來獲取 整個(gè)對(duì)象圖像并在每秒大約30-60幀的幀速率下工作?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3_5，LED 10、12和成像器24各自被表面安裝在傾斜的PCB 22上。表面安裝省去了帶狀電纜以及獨(dú)立PCB和連接器的使用。LED10、12被安裝在比成像器24更高的高度處并位于成像器24的相對(duì)兩側(cè)處。LED 10、12沿標(biāo)志38的掃描方向縱長隔開。當(dāng)被供能時(shí)，每個(gè)LED 10、12基本上朝著光學(xué)器件16、18相對(duì)于大致水平的成像軸46呈銳傾角地向下發(fā)出照明光束?？讖焦怅@40位于每個(gè)LED前面的光軸56上，優(yōu)選地緊密靠近相應(yīng)的LED，以便限制射出的照明光束入射到光學(xué)器件16、18上的垂直范圍或高度。LED 10、12被容納在由罩蓋44覆蓋的殼體42中。光學(xué)器件16、18被支承在殼體42的前面。光學(xué)器件16、18對(duì)每個(gè)孔徑光闌40成像并包括第一透鏡部分48，用于攔截、彎折和對(duì)準(zhǔn)射出的照明光束以沿基本垂直于成像軸46的掃描方向產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案；以及第二透鏡部分50，用于沿與掃描方向基本垂直的橫斷方向垂直地校準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)的照明光束。從LED射出的照明光束在分布式照明圖案的中央?yún)^(qū)域重疊。第一透鏡部分48配有入射多項(xiàng)式表面52，用于減小中央?yún)^(qū)域內(nèi)的重疊光束的光強(qiáng)度，以及用于將分布式照明圖案形成為沿掃描方向的大致筆直的線。第二透鏡部分50配有出口超環(huán)面或柱形非球面表面54，用于向標(biāo)志38投射通過孔徑光闌40的有限垂直高度的照明光以及用于在標(biāo)志38上并沿著標(biāo)志38校準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)的照明光。光學(xué)器件16、18可以是沿LED 10,12之間的掃描方向延伸的單式透鏡(見圖7)。替代地，光學(xué)器件包括一對(duì)透鏡16、18 (見圖8)，每個(gè)LED具有一個(gè)透鏡，每個(gè)透鏡16、18各自具有第一和第二透鏡部分48、50并各自配有入射多項(xiàng)式表面52和出口超環(huán)面或柱形表面54。每個(gè)多項(xiàng)式表面52在中央?yún)^(qū)域形成具有較低強(qiáng)度光的非對(duì)稱光強(qiáng)度圖案；因此，當(dāng)兩個(gè)光束的較低強(qiáng)度光在中央?yún)^(qū)域重疊時(shí)，它們傾向于遍及整個(gè)工作距離范圍地匹配分布圖案的相對(duì)端區(qū)域處的光強(qiáng)度。如圖6所示，成像透鏡組件20包括多個(gè)成像透鏡58、60、62，優(yōu)選地配置成雙合(doublet)或庫克三合(Cooke triplet)的、沿成像軸46隔開的、或彼此緊密靠近的并安裝在保持架64中。中央透鏡60具有負(fù)屈光(negative power)。三合結(jié)構(gòu)補(bǔ)償了光學(xué)像差。回到圖5，孔徑光闌40的中心位于或基本平行并靠近于光軸56，以使離開光學(xué)器件16、18的外出照明光線基本平行于光軸56。中心軸70被定義為光學(xué)器件16、18的幾何中心，并要么與成像軸46共線要么基本平行并接近于成像軸46。中心軸70也基本平行于光軸56,但在垂直方向上與光軸56不重合。在一些實(shí)施例中，可能期望孔徑光闌40的中心對(duì)于光軸56不居中或傾斜，由此外出照明光線以相對(duì)于中心軸70的一傾角定向。本發(fā)明的配置比現(xiàn)有技術(shù)配置浪費(fèi)了較少的照明，并將照明視場與成像系統(tǒng)的視場更好地匹配。本發(fā)明允許采用較低分辨率的成像器，但不犧牲遠(yuǎn)距工作距離的可靠性。要理解，前述要素中的每一個(gè)、或這些要素中的兩個(gè)或更多個(gè)，可在與前述類型結(jié)構(gòu)不同的其它類型結(jié)構(gòu)中找到有益的應(yīng)用場合。例如，光學(xué)器件可由透鏡和光楔來代替。盡管本發(fā)明已被解說和描述為在由成像讀取器通過圖像捕獲讀取的標(biāo)志上并沿著該標(biāo)志產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案的配置或模塊以及方法，然而要理解本發(fā)明不僅限于所示的細(xì)節(jié)，因?yàn)榭勺鞒龈鞣N修正和結(jié)構(gòu)變化而無論如何不脫離本發(fā)明的精神。無需進(jìn)一步的分析，前面的內(nèi)容已然如此完整地披露了本發(fā)明的要旨以至于其他 人能運(yùn)用現(xiàn)有的知識(shí)針對(duì)各種應(yīng)用場合輕易地對(duì)其作出改變而不會(huì)忽略一些特征，這些特征從現(xiàn)有技術(shù)的立場來看相當(dāng)好地構(gòu)成本發(fā)明的一般或具體方面的必要特征，并因此這些改變應(yīng)當(dāng)和意圖在下面權(quán)利要求書的等效物的含義和范圍內(nèi)得以理解。在所附權(quán)利要求書中闡述了要求保護(hù)什么樣的新內(nèi)容并要求受字面專利保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種在將由圖像捕獲讀取的標(biāo)志上并沿著該標(biāo)志產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案的配置，包括 成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括帶圖像傳感器陣列的固態(tài)成像器以及用于捕獲視場內(nèi)沿成像軸來自標(biāo)志的返程光并將所述捕獲的返程光投射到所述陣列上的成像透鏡組件；以及 照明光組件，所述照明光組件包括用于相對(duì)于所述成像軸以銳傾角射出照明光的照明光源；以及光學(xué)器件，所述光學(xué)器件包括第一透鏡部分以及第二透鏡部分，所述第一透鏡部分用于攔截、彎折和對(duì)準(zhǔn)所述射出的照明光以在沿所述標(biāo)志的掃描方向上產(chǎn)生所述圖案，所述第二透鏡部分用于校準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)的照明光以在基本垂直于所述掃描方向的橫斷方向上產(chǎn)生所述圖案。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述光學(xué)器件具有中心軸，以及具有位于光軸上的中心的孔徑光闌，所述光軸沿橫斷方向與所述中心軸不重合并且基本平行于所述中心軸。
3.如權(quán)利要求I所述的配置，其特征在于，所述光學(xué)器件具有中心軸，以及具有相對(duì)于所述光軸定位的中心的孔徑光闌，由此所述射出的照明光以相對(duì)于所述中心軸的所述傾角定向。
4.如權(quán)利要求I所述的配置，其特征在于，所述光源包括至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)，以及所述LED和所述光學(xué)器件之間的孔徑光闌，所述孔徑光闌用于限制入射到所述光學(xué)器件上的所述射出的照明光在所述橫斷方向上的橫向尺寸。
5.如權(quán)利要求I所述的配置，其特征在于，所述光源包括安裝在印刷電路板(PCB)上的一對(duì)發(fā)光二極管(LED)表面，所述印刷電路板(PCB)以相對(duì)于成像軸的所述銳傾角傾斜，并且其中所述成像器也被表面安裝在所述PCB上。
6.如權(quán)利要求I所述的配置，其特征在于，所述光源包括沿所述標(biāo)志的掃描方向縱長隔開的一對(duì)發(fā)光二極管(LED)，其中來自每個(gè)LED的所述射出的照明光在分布式照明圖案的中央?yún)^(qū)域內(nèi)重疊，并且其中所述第一透鏡部分具有入射多項(xiàng)式表面，用于減少中央?yún)^(qū)域內(nèi)的光強(qiáng)度以及用于形成分布的照明圖案以沿所述掃描方向線性地?cái)[放。
7.如權(quán)利要求I所述的配置，其特征在于，所述第二透鏡部分具有校準(zhǔn)所述對(duì)準(zhǔn)的照明光的出口超環(huán)面或柱形非球面表面。
8.如權(quán)利要求I所述的配置，其特征在于，所述光源包括沿所述標(biāo)志的掃描方向縱長隔開的一對(duì)發(fā)光二極管(LED),并且其中所述光學(xué)器件是沿所述LED之間的掃描方向延伸的單式透鏡。
9.如權(quán)利要求I所述的配置，其特征在于，所述光源包括沿所述標(biāo)志的掃描方向縱長隔開的一對(duì)發(fā)光二極管(LED)，并且其中所述光學(xué)器件包括一對(duì)透鏡，每個(gè)LED對(duì)應(yīng)一個(gè)透鏡，每個(gè)透鏡具有第一透鏡部分和第二透鏡部分。
10.一種通過圖像捕獲光電地讀取標(biāo)志的成像讀取器，包括 外殼，所述外殼具有相對(duì)于垂直方向以銳傾角傾斜的人機(jī)工程學(xué)手柄； 印刷電路板(PCB)，所述印刷電路板(PCB)安裝在所述手柄中并以所述銳傾角傾斜；以及 由所述外殼支承的成像模塊，所述模塊包括成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括具有安裝在PCB上的圖像傳感器陣列的固態(tài)成像器，以及成像透鏡組件，其用于捕獲視場內(nèi)沿成像軸來自所述標(biāo)志的返程光以及用于將所述捕獲的返程光投射到所述陣列上；以及照明光組件，所述照明光組件包括安裝在所述PCB上的照明光源以及光學(xué)器件，所述照明光源用于以相對(duì)于所述成像軸的所述銳傾角射出照明光，所述光學(xué)器件包括第一透鏡部分和第二透鏡部分，所述第一透鏡部分用于攔截、彎折和對(duì)準(zhǔn)所述射出的照明光以沿所述標(biāo)志的掃描方向產(chǎn)生所述圖案，所述第二透鏡部分用于校準(zhǔn)所述對(duì)準(zhǔn)的照明光以沿基本垂直于所述掃描方向的橫斷方向產(chǎn)生所述圖案。
11.如權(quán)利要求10所述的讀取器，其特征在于，所述光源包括沿所述標(biāo)志的掃描方向縱長隔開的一對(duì)發(fā)光二極管(LED)，其中來自每個(gè)LED的射出的照明光在分布式照明圖案的中央?yún)^(qū)域內(nèi)重疊，其中所述第一透鏡部分具有入射多項(xiàng)式表面，用于減少中央?yún)^(qū)域內(nèi)的光強(qiáng)度以及用于形成分布式照明圖案以沿所述掃描方向線性地?cái)[放，并且其中所述第二透鏡部分具有出口超環(huán)面或柱形非球面表面，用于校準(zhǔn)所述對(duì)準(zhǔn)的照明光。
12.如權(quán)利要求10所述的讀取器，其特征在于，所述外殼具有所述返程光和分布式照明光圖案從中經(jīng)過的窗，并且其中所述成像透鏡組件遠(yuǎn)離所述窗定位。
13.一種在將由圖像捕獲讀取的標(biāo)志上產(chǎn)生基本均勻分布的照明光圖案的方法，包括下列步驟 捕獲視場內(nèi)沿成像軸來自所述標(biāo)志的返程光，并將所述捕獲的返程光投射到固態(tài)成像器上； 以相對(duì)于所述成像軸的銳傾角射出照明光； 通過光學(xué)器件的第一透鏡部分?jǐn)r截、彎折和對(duì)準(zhǔn)所述射出的照明光以沿所述標(biāo)志的掃描方向產(chǎn)生所述圖案；以及 校準(zhǔn)所述對(duì)準(zhǔn)的照明光以沿著與所述掃描方向基本垂直的橫斷方向產(chǎn)生所述圖案。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，提供帶中心軸的光學(xué)器件，并將孔徑光闌定位成中心位于光軸上，所述光軸沿橫斷方向與所述中心軸不重合并與所述中心軸基本平行。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述射出步驟是通過至少一個(gè)發(fā)光二極管(LED)執(zhí)行的，并且通過將孔徑光闌定位在所述LED和所述光學(xué)器件之間來限制由所述光學(xué)器件攔截的射出的照明光的橫向尺寸。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述射出步驟是通過一對(duì)發(fā)光二極管(LED)執(zhí)行的，并且將所述LED和所述成像器表面安裝在印刷電路板(PCB)上，所述印刷電路板(PCB)以相對(duì)于成像軸的所述銳傾角傾斜。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述射出步驟是通過沿所述標(biāo)志的掃描方向縱長隔開的一對(duì)發(fā)光二極管(LED)執(zhí)行的,其中來自每個(gè)LED的射出的照明光在分布式照明圖案的中央?yún)^(qū)域內(nèi)重疊，并且將所述第一透鏡部分配置成具有入射多項(xiàng)式表面，用于減少中央?yún)^(qū)域內(nèi)的光強(qiáng)度并形成分布式照明圖案以沿所述掃描方向線性地?cái)[放。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，將所述第二透鏡部分配置成具有出口超環(huán)面或柱形非球面表面，用于校準(zhǔn)所述對(duì)準(zhǔn)的照明光。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述射出步驟是通過所述標(biāo)志的掃描方向縱長隔開的一對(duì)發(fā)光二極管(LED)執(zhí)行的，并且將所述光學(xué)器件配置成沿所述LED之間的掃描方向延伸的單式透鏡。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述射出步驟是通過沿所述標(biāo)志的掃描方向縱長隔開的一對(duì)發(fā)光二極管(LED)執(zhí)行的，并且將所述光學(xué)器件配置成一對(duì)透鏡，每個(gè)LED對(duì)應(yīng)一個(gè)透鏡，每個(gè)透鏡配置有第一透鏡部分和第二透鏡部分。
全文摘要
在擬通過圖像捕獲讀取的標(biāo)志上并沿該標(biāo)志形成基本均勻分布的照明光圖案。固態(tài)成像器被安裝在符合人機(jī)工程學(xué)的傾斜手柄中的傾斜印刷電路板上。成像透鏡組件捕獲視場內(nèi)沿成像軸來自標(biāo)志的返程光，并將捕獲的返程光投射到成像器上。照明光源被安裝在印刷電路板上，從而以相對(duì)于成像軸的一銳傾角射出照明光。光學(xué)器件包括具有多項(xiàng)式入射表面的第一透鏡部分以及第二透鏡部分，該第一透鏡部分用于將射出的照明光攔截、彎折和對(duì)準(zhǔn)以沿標(biāo)志的掃描方向產(chǎn)生圖案，該第二透鏡部分用于校準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)的照明光以沿橫斷方向產(chǎn)生圖案。
文檔編號(hào)G06K7/10GK102918543SQ201080067073
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者R·劉, E·巴坎, M·德茲瑪拉, I·維諾格德夫 申請(qǐng)人:訊寶科技公司