專利名稱：瞄準設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及瞄準設(shè)備(aiming device)，具體涉及可以和用于圖 像獲取的裝置，例如用于讀取光學信息的裝置相關(guān)聯(lián)的瞄準設(shè)備。
背景技術(shù)：
在本說明書和下面的權(quán)利要求中使用了 "光學信息"的表述來指 示任何具有存儲編碼或未編碼信息塊的功能的圖形表示。光學信息的 特定例子由線性或者二維光學碼給出，其中，信息被利用預置形式的 元素的適當組合編碼，所述預置形式例如是由明亮元素(間隙，通常 為白色)分隔的暗色(通常為黑色)正方形、矩形或者六邊形，所述 碼例如為條形碼、堆疊條形碼和一般的二維碼、彩色碼等。更一般地， 術(shù)語"光學信息"還包含其他圖形形式，包括印刷字符(字母、數(shù)字， 等等)和特定圖案(例如印章、標識、簽名、指紋，等等)。術(shù)語"光 學信息，，包含跨越紅外和紫外之間的整個波長范圍可檢測的圖形表 示，因此不限于可見光領(lǐng)域。
在本說明書和下面的權(quán)利要求中，表述"用于圖像獲取的裝置"
表示能夠利用多種可能的獲取技術(shù)獲取物體或者人的圖像、 一般對象 的圖像、特別是光學信息的圖像的固定式或便攜式裝置。
例如，可以通過下述操作發(fā)生獲取照亮對象，用適當?shù)墓鈱W接 收系統(tǒng)收集物體在由例如CCD或C-MOS類型的線性或矩陣型光敏 元件陣列組成的傳感器上散射的光，并利用和傳感器相關(guān)聯(lián)的集成或 單獨的電子系統(tǒng)產(chǎn)生圖像信號。然后，以模擬或數(shù)字形式產(chǎn)生的該圖 像信號可以被同一裝置處理，或者在單獨的圖像處理系統(tǒng)中處理。
通常，在用于讀取例如條形碼的編碼光學信息的裝置中，數(shù)字形 式的圖像信號被解碼以提取碼的內(nèi)容信息。這種類型的裝置被稱為線性或矩陣TV照相機或照相機，并且當 其讀取光學信息時，它們也被稱為"成像器"類型的編碼讀取設(shè)備。
根據(jù)另一種技術(shù)，可以通過下述操作執(zhí)行所述獲取用一個或更 多個激光束掃描來照明對象，使用光學接收系統(tǒng)收集對象散射或反射 在一個或更多個光電二極管上的光，以及使用專用電子線路產(chǎn)生代表 掃描期間激光束打到的物體的每一 個點的散射/反射的電子圖像信號。 然后，該信號被處理，特別是對于讀取編碼光學信息的裝置來說，信 號被數(shù)字化并被解碼。這種類型的裝置一般被稱為"激光掃描器"。并 非像在TV照相機和"成像器"讀取設(shè)備中那樣以單次同時獲取所有光 敏元件("并行地")來捕獲圖像，"激光掃描器"在掃描過程期間一個 接一個地("串行地")順次捕獲物體的圖# 。
光學碼讀取器，例如二維光學碼(Datamatrix、 QR、 PDF、 Maxicode，等等)，特別是具有矩陣傳感器的"成像器"類型的讀取器， 配備了瞄準設(shè)備，所述瞄準設(shè)備盡可能準確地向用戶指示讀取器的視 野(FoV)，即當讀取器和光學碼之間的距離變化時的成幀區(qū)域 (framed area )。具體來說，瞄準設(shè)備所瞄準的區(qū)域(瞄準區(qū)域)最 好總是被包括在實際成幀的區(qū)域內(nèi)。以此方式，用戶可以確定如果要 讀取的光學碼位于瞄準區(qū)域內(nèi)，則其確實被讀取器成幀。
"激光掃描器"類型的讀取器，特別是使用具有非可見波長的激光 的那些，也可以包含能夠向用戶指示執(zhí)行掃描的區(qū)域的瞄準設(shè)備。
EP 0997760描述了一種用于光學信息讀取器的瞄準設(shè)備，包含 兩個發(fā)光單元，它們中的每一個均包含例如LED或燈的光源和V形 光導，所述V形光導被設(shè)置在相應(yīng)光源的下游以便產(chǎn)生一對光發(fā)射路 徑。每一個V形光導包含一對以預定角度設(shè)置的分支。此外，光源可 以被相對于包含光學信息的讀取平面適當?shù)貎A斜。
結(jié)果，上迷瞄準設(shè)備產(chǎn)生在讀取平面上限定出四邊形的頂點的四 個光束，這給用戶提供了被光學信息讀取器成幀的讀取區(qū)域的可見指
上述瞄準設(shè)備的缺點是進入瞄準設(shè)備的V形光導的一部分光束通過位于光導分支相交處的部分從其漏出。
這部分光束在讀取平面上產(chǎn)生了模糊的圖像，該圖像被添加到由
已經(jīng)穿過V形光導的分支并從這些分支出射的其他光束部分產(chǎn)生的
參考圖像。換句話說，上面提到的一部分光束造成了干擾，它不僅妨 礙準確指示被光學信息讀取器成幀的讀取區(qū)域，而且對于使用光學信 息讀取器的用戶來說，它甚至還可能導致關(guān)于讀取區(qū)域的伸展和位置 的疑問。
只有由光源發(fā)射的具有與V形光導的分支之一大致平行的方向
的光線才對形成上面提到的其他光線部分有貢獻，并因而對形成讀取 平面上的參考圖像有貢獻。光源發(fā)射的所有其他光線在光導內(nèi)遵循不 受控的路徑，并且能夠沿均等地不受控的方向離開光導，形成上面提 到的模糊圖像。此外，與光導的分支之一大致平行的這些光線的量和 光源所發(fā)射的光線的總數(shù)相比非常少，或者甚至可忽略，所以對于操 作者來說很難在視覺上識別讀取平面上的上述參考圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改善用于圖像獲取裝置，特別是用于讀取光學信 息的裝置的瞄準設(shè)備。
進一步的目的是獲得能夠提供非常清晰并且不被干擾的參考圖 像的用于圖像獲取裝置的瞄準設(shè)備。
本發(fā)明進一步的目的是荻得包含光導的用于圖像獲取裝置的瞄 準設(shè)備，其中，基本上所有進入光導的發(fā)光輻射對限定輔助識別由圖 像獲取裝置成幀的區(qū)域的參考圖像有貢獻。
在本發(fā)明的第一個方面中，提供了一種用于圖像獲取裝置的瞄準 設(shè)備，包含發(fā)光裝置和被設(shè)置用于接收由所述發(fā)光裝置產(chǎn)生的發(fā)光輻 射和用于在瞄準區(qū)域中提供參考圖像裝置的光導，其特征在于所述光 導包含限定所迷發(fā)光輻射的優(yōu)先通過方向的連續(xù)的光導部分，每個光 導部分均相對于相鄰的光導部分傾斜。
由于本發(fā)明的這個方面，能夠獲得一種瞄準設(shè)備，其中，發(fā)光輻射在光導內(nèi)沿著非直線路徑前進。以這種方式，該瞄準設(shè)備能夠使用 光導的發(fā)射表面裝置(無論相對于光源裝置位于任何位置)發(fā)射參考 圖像裝置。
在一個實施例中，反射表面介于相鄰的光導部分之間。 在另一個實施例中，進入光導的輻射可以是準直光束的形式。 因此，能夠獲得一種瞄準設(shè)備，其中，超出形成參考圖像裝置的
發(fā)光輻射部分之外的發(fā)光輻射部分(即可能在瞄準區(qū)域中造成千擾的
發(fā)光輻射部分)從光導漏出的風險降低了。
具體來說，基本上所有進入光導的發(fā)光輻射對限定參考圖像裝置
有貢獻。
以這種方式，由于不存在發(fā)光輻射的顯著發(fā)散，所以參考圖像裝 置將更明亮，發(fā)光裝置的功率均衡。
在又一個實施例中，光導包含多個分支，并且發(fā)光裝置包含單個光源。
在這種情況下，能夠獲得非常經(jīng)濟的瞄準設(shè)備，因為單個光源產(chǎn) 生了多個參考圖像。
具體來說，光導可以包含五個分支，四個分支被設(shè)置用于產(chǎn)生位 于四邊形頂點的參考圖像，而第五個分支被設(shè)置用于產(chǎn)生位于所述四 邊形中心附近的參考圖像。
在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種用于圖像獲取裝置的瞄準設(shè) 備，包含發(fā)光裝置和被設(shè)置用于接收由所述發(fā)光裝置產(chǎn)生的發(fā)光輻射 并用于在瞄準區(qū)域中提供多個參考圖像的光導，其特征在于所述光導 包含至少三個分支，其中每一個分支發(fā)射用于產(chǎn)生所述多個參考圖像 中的一個對應(yīng)參考圖像的光束。
由于本發(fā)明的這個方面，能夠使用單個光源獲得多個參考圖像。
瞄準圖案-由于其被至少三個不同的參考圖像標識-給用戶提 供了高度準確的指示。


參考附圖，本發(fā)明將被更好地理解和實施，某些實施例以非限制
性示例的方式被示出，在附圖中 圖l是瞄準設(shè)備的正透視圖； 圖2是圖1中的瞄準設(shè)備的后透視圖3是耦合到用于讀取光學信息的裝置的物鏡-傳感器組件的圖
1中的瞄準設(shè)備的側(cè)透視圖4是圖1中的瞄準設(shè)備的光導的分支的側(cè)透視圖，示出了穿越
所述分支的光束的光學路徑；
圖5是由瞄準設(shè)備的第一實施例所發(fā)射的四個光束標識的瞄準
區(qū)域的示意性透視圖6是圖5的視圖，示出由五個光束標識的瞄準區(qū)域；
圖7是圖5的視圖，示出由瞄準設(shè)備的第二實施例所發(fā)射的四個
光束標識的瞄準區(qū)域；
圖8是圖5的視圖，示出由瞄準設(shè)備的第三實施例所發(fā)射的四個
光束標識的瞄準區(qū)域；
圖9是具有正方形截面的光導的后透視圖10是圖9的視圖，示出具有圓形截面的光導；
圖11是圖9的視圖，示出包含光學非活性(optically inactive )
填充元件的光導；
圖12是圖6的視圖，示出了光導的具體結(jié)構(gòu)解決方案；
圖13是距離用于讀取光學信息的裝置的物鏡50 mm處的瞄準設(shè)
備的照射圖14是圖13中的設(shè)備在距離用于讀取光學信息的裝置的物鏡 100 mm處的照射圖15是圖13中的設(shè)備在距離用于讀取光學信息的裝置的物鏡 150 mm處的照射圖16是圖13中的設(shè)備在距離用于讀取光學信息的裝置的物鏡 200 mm處的照射圖17是圖13中的設(shè)備在距離用于讀取光學信息的裝置的物鏡250 mm處的照射圖18是圖13中的設(shè)備在距離用于讀取光學信息的裝置的物鏡 300 mm處的照射圖19是用于讀取光學信息的裝置的示意性透視圖。
具體實施例方式
參考圖1到圖3，示出了一種瞄準設(shè)備l，它包含與光導3耦合 的光源，例如激光器2。
或者，光源可以包含其他的發(fā)光設(shè)備，例如LED(發(fā)光二極管)， 或者燈。
透鏡4介于激光器2和光導3之間。透鏡4在光導3的入口處以 使得進入光導3的光線彼此平行的方式準直激光束。透鏡4可以被直 接應(yīng)用于光導3的入口端5。光導3包含五個分支，即第一分支6、 第二分支7、第三分支8、第四分支9和第五分支10，每一個分支把 一個參考圖像(具體來說，大致點狀的參考圖像，或者斑)投射在限 定的瞄準區(qū)域上，所述瞄準區(qū)域例如是包含要被獲取的光學信息的讀 取平面15 (圖5)。如已經(jīng)說明的那樣，光學信息可以包含線性或者 二維條形碼、字、圖像，等等。
如圖3中所示，把外圍斑(peripheral spots)投射在讀取平面 15上的四個分支(即第一分支6、第二分支7、第三分支8和第四分 支9)在接收物鏡11附近終止，接收物鏡11把成幀碼聚焦在和瞄準 設(shè)備1相關(guān)聯(lián)的光學信息讀取設(shè)備所配備的傳感器12上。
第一分支6、第二分支7、第三分支8和第四分支9的端部被以 下述方式設(shè)置，即它們部分地包圍接收物鏡11。 Al、 A2、 A3和 A4分別指示第一分支6、第二分支7、第三分支8和第四分支9，即 光導3的外圍分支的出射表面，而A5則指示第五分支10，即光導3 的中央分支的出射表面。未示出的遮光元件被放置在對激光束進行準 直的透鏡4的活性部分周圍，所述遮光元件防止激光器2發(fā)射的所有 未通過透鏡4的光線進入光導3，從而阻止不必要的光線/反射。進入光導3的每一個分支的激光束在離開光導3之前經(jīng)歷一次或 更多次內(nèi)部反射。
還可以提供適當形狀的光闌，介于激光器2 (或其他光源)和光 導3的每一個分支的入口之間，以便給予每一部分被準直的光束期望 的形狀，從而產(chǎn)生期望的圖案作為參考斑(例如三角形、圓形，其他 幾^f可形狀)。光闌可以介于準直透鏡4和每一個分支的入口之間，或 者它可以介于源2和準直透鏡4之間。具體來說，光闌可以直接制造 于準直透鏡4上，從而遮蔽所涉及的區(qū)域以使所述區(qū)域在光學上非活 性。以這種方式，光導3可以被定制，以便獲得期望的瞄準圖案而不 改變用以生產(chǎn)光導3的模具(即無需為每一個光導3提供對應(yīng)于要產(chǎn) 生的斑的形狀的截面)。
參考圖4，示出了第一激光束13進入第一分支6。
笫一分支6包含從入口端5朝著出射表面Al連續(xù)設(shè)置的第一部 分20、第二部分21、笫三部分22和第四部分23。
第一部分20、第二部分21、第三部分22和笫四部分23限定了 第一激光束13通過的優(yōu)先方向，每一部分均相對于相鄰部分傾斜。
" 在每一對相^部分之間，提供了反射^面，所述i射表面把來自 距出射表面Al較遠的部分的激光束13導向更靠近出射表面Al的部 分，即，沿著由第一激光束13限定的路徑，從位于更上游的部分行 進到更下游的部分。
具體來說，第一反射表面24介于第一部分20和第二部分21之 間，第二反射表面25介于第二部分21和第三部分22之間，并且第 三反射表面26介于第三部分22和第四部分23之間。
也起到連續(xù)的光導部分之間的連接表面作用的每一個反射表面 24 -26以相對于同一分支的兩個相鄰部分的縱軸成45度角取向。出 于兩個原因選擇了這個角度。
首先，所述角度大于開始全內(nèi)反射的臨界角(這個最小角度取決 于材料；對于在優(yōu)選實施例中制成光導的聚碳酸酯，所述最小角度大約是39度)。以低于該最小角度的角度，經(jīng)準直的光束本將被部分 地透射通過連接表面從而透射到光導外面，因此使得瞄準設(shè)備效率 差，并且甚至造成干擾。因此對于由光學透明材料制成的光導來說， 適于通過全內(nèi)反射執(zhí)行光束的內(nèi)部傳播。
第二，如果反射表面24-26傾斜45度，則每一個分支的連續(xù)部 分彼此成直角。否則，為了確保光束平行于每一個部分的縱軸行進， 必須估計在每一個連接表面上，即每一個反射表面24-26上的入射和 反射角度，來計算每一個部分相對于前一個部分的傾斜。因此，以45 度傾斜反射表面24-26簡化了光線所遵循路徑的計算。
在第一分支6中，第一激光束13以如下方式遵循預先設(shè)置的路 徑P:當激光束13離開光導3時，它以非常清晰并且準確的方式限定
具有期望位置的斑-具有下面將描述的形態(tài)。
具體來說，由于第一激光束13已經(jīng)被透鏡4準直，該第一激光 束13穿過光導3的每一個分支，仍大致平行于該分支的縱軸。
結(jié)果，預先設(shè)置的路徑P由多個路徑部分(和第一分支20相關(guān) 聯(lián)的第一路徑部分P1、和第二分支21相關(guān)聯(lián)的第二路徑部分P2、和 第三分支22相關(guān)聯(lián)的第三路徑部分P3，以及和第四分支23相關(guān)聯(lián)的 第四路徑部分P4)限定，每一個路徑部分均大致為直線。
除了絕對不相關(guān)損耗(例如由于在界定所述光導的五個分支6-10 中的每一個的表面上和所述光導的相鄰分支之間的接觸/分離區(qū)域中 的邊界效應(yīng)所致)，限定第一激光束13的所有發(fā)光輻射都對形成所 述斑有貢獻。換句話說，限定第一激光束13的發(fā)光輻射的任何部分 都不會通過除出射表面Al以外的任何表面離開第一分支6，因此， 不在讀取平面15上產(chǎn)生使得難以或甚至不可能唯一地標識瞄準區(qū)域 16(圖5)的模糊圖像或者干擾，所述瞄準區(qū)域16由瞄準設(shè)備l標識。 在第四路徑部分P4的下游，第一分支6配備反射表面Rl,它在激光 束13通過出射表面Al離開第一分支6之前進一步反射激光束13。
反射表面Rl是其中存在內(nèi)反射的第 一分支6的最后一個反射表 面。反射表面Rl被適當傾斜，以使通過出射表面Al離開光導3的第一激光束13的一部分光束14具有期望的方向。
此外，出射表面Al垂直于離開第一分支6的該部分光束14。以 這種方式，離開第一分支6的該部分光束14的方向與制成光導3的 材料的折射率無關(guān)。換句話說， 一旦反射表面Rl的空間取向和出射 表面Al (垂直于出射光束)的空間取向已經(jīng)被限定，則總是能夠改 變光導3的材料的類型(聚碳酸酯、丙烯酸，等等)而不改變離開第 一分支6的該部分光束14的方向。
上面的考慮適用于光導3的其他四個分支7-10，即適用于設(shè)置了 由參考標記A2-A5指示的出射表面的分支。
這些分支也設(shè)置有反射表面，由圖2中的R2-R5指示——與對 應(yīng)的出射表面A2-A5配合。
光導3的每一個分支均在碼平面上投射亮斑。以這種方式，針對 每一個分支適當?shù)叵薅俗詈蠓瓷浔砻?在第一分支6的情況下，由 Rl指示)和出射表面(在第一分支6的情況下，由Al指示)的空間 取向，獲得了由5個斑形成的圖案，四個外圍斑(形成四邊形)和一 個中央斑。這些斑中的每一個的形狀和尺寸均大致對應(yīng)于相應(yīng)分支的 對應(yīng)出射表面的形狀和尺寸，或者對應(yīng)于與所述分支相關(guān)聯(lián)的光闌的 孔徑的形狀和尺寸。
通過以適當方式取向第一分支6、第二分支7、第三分支8和第 四分支9的反射表面和出射表面，在碼平面上限定了外圍投射圖案。
或者，取代由透明材料制成的光導3，而可以使用由非透明材料 制成的中空光導3，而所有的內(nèi)反射表面(對于分支6是24-26)和所 有的最后反射表面(對于分支6是Rl，并且對于分支7-10是R2-R5 ) 被以反射材料涂敷，或者由反射材料(例如，鏡面)制成。在這種變 形中，不必提供出射表面Al-A5。
未示出的光導的實施例可以包含多于或少于五個分支。
在一個實施例中，可以提供四個分支，它們產(chǎn)生了四個斑點，被 設(shè)置成標識四邊形的頂點。這個實施例和先前描述的實施例類似，但 是缺少中央分支，即第五分支IO。
16又一個實施例可以包含三個分支，它們產(chǎn)生三個斑，其中兩個設(shè) 置成標識四邊形的相對頂點，而其中第三個被設(shè)置成標識四邊形的中 央?yún)^(qū)域。在又一個實施例中，這三個分支可以被設(shè)置成標識三角形的 三個頂點。
又一個實施例可以包含兩個分支，它們產(chǎn)生兩個被二沒置成標識四 邊形的相對頂點的斑。
當要獲取二維光學信息時，上述實施例特別有益。 又一個實施例可以包含兩個分支，它們產(chǎn)生兩個大致對準的斑。 當要獲取線性光學信息時，這個實施例特別有益。
下面描述光導3的三種結(jié)構(gòu)，它們將瞄準區(qū)域16和被矩陣傳感 器12成幀的區(qū)域17關(guān)聯(lián)，其中成幀區(qū)域17被接收物鏡11根據(jù)要被 讀取的碼和讀取器之間的距離檢測。
在所有上述結(jié)構(gòu)中，第五分支10的出射表面A5和反射表面R5 的取向保持不變。
如圖5中所示，在第一種結(jié)構(gòu)中，出射表面Al-A4被取向成使 得光導3的四個外圍分支所投射的圖案在讀取平面15上界定出具有 頂點Bl-B4的矩形表面，該矩形表面標識了瞄準區(qū)域16。
出自光導3的外圍分支的四個激光束在H點彼此相交，H點位 于接收物鏡ll的光軸上，到接收物鏡11的距離為h。以這種方式， 很明顯，對于大于h的碼-物鏡距離，瞄準區(qū)域Bl-B4總是被包含于 讀取器的讀取器視野(在圖5中由具有頂點11-14的又一矩形表面標 識)內(nèi)。具體來說，如果點H在接收物鏡11和讀取器的出射鏡片(exit glass)之間，則對于每一個碼/讀取器距離，成幀區(qū)域17總是包含瞄 準區(qū)域16。
實際上，沿著光軸在距接收物鏡11預先設(shè)置的距離處存在一個 點，在所述點，成幀區(qū)域17和瞄準區(qū)域16大致重合。對于大于這個 預先設(shè)置的距離的碼/讀取器距離，瞄準區(qū)域16和成幀區(qū)域17之間的 關(guān)系被反轉(zhuǎn)，前者包含后者。這些距離通常非常長，但是不被視作工 作距離，所以斷定對于每一個工作的碼-讀取器距離來說瞄準區(qū)域16總是被包含于成幀區(qū)域17內(nèi)是合理的。
為了更加清晰，在圖5中，在讀取平面15上未示出由第五分支 10 (即光導3的包含出射表面A5的中央分支)產(chǎn)生的斑。第五分支 10產(chǎn)生位于瞄準區(qū)域15的中心附近的斑。具體來說，如圖6中所示， 第五分支10的最后一個反射表面R5和出射表面A5的空間取向使得 出自第五分支10的第五激光束僅在到接收物鏡距離為c的一個點 ——由圖6中的C5指示——和接收物鏡11的光軸交叉。因此，第五 光束相對于接收物鏡11的光軸不對準，并在讀取平面15上產(chǎn)生斑 B5。
如圖7中所示，在第二種結(jié)構(gòu)中，出射表面Al-A4以這樣一種 方式取向，即使得光導3的四個外圍分支所投射的圖案在讀取平面 15上界定出具有頂點Bl-B4的矩形表面，頂點Bl-B4標識了瞄準區(qū) 域16。
出自外圍分支的四個激光束無交點。具體來說，在這種結(jié)構(gòu)中， 瞄準區(qū)域16和成幀區(qū)域17在到接收物鏡11距離k處基本重合。對 于小于距離k的碼-讀取器距離，瞄準區(qū)域16總是包含成幀區(qū)域17， 而對于大于距離k的碼-讀取器距離，瞄準區(qū)域16總是被包含于成幀 區(qū)域17內(nèi)。
為了更加清晰，圖7未示出由光導的中央分支在讀取平面15上 產(chǎn)生的斑，其位置相對于先前描述的第一種結(jié)構(gòu)保持不變。
利用這種結(jié)構(gòu)，在小于k的碼-讀取器距離處使用讀取設(shè)備的操 作者無法肯定屬于瞄準區(qū)域16的碼真的被成幀并因此被讀取器傳感 器獲取，然后被解碼。實際上，靠近瞄準區(qū)域16的邊界的碼可能被 留在成幀區(qū)域17之外(也只是部分地)。但是，在處于短距離的讀 取應(yīng)用中，要讀取的碼一般具有較小的尺寸，并且由光導的中央分支 所產(chǎn)生的斑所給出的指示為操作者構(gòu)成了足夠的參考。
如圖8中所示，在第三種結(jié)構(gòu)中，出射表面Al-A4被取向成使 得光導3的四個外圍分支所投射的圖案在讀取平面15上界定出具有 頂點Bl-B4的矩形表面，頂點Bl-B4標識了瞄準區(qū)域16。出自外圍分支的四個激光束彼此成對相交，或者兩兩相交。具體 來說，在笫三種結(jié)構(gòu)中，從距接收物鏡11距離W開始，瞄準區(qū)域被
包含于成幀區(qū)域17內(nèi)。對大于距離w的接收物鏡ll到碼的距離，成 幀區(qū)域17總是包含瞄準區(qū)域16，而對小于距離w的接收物鏡11到 碼的距離，則無法肯定成幀區(qū)域17是包含還是被包含于瞄準區(qū)域16。
為了更加清晰，圖8未示出由光導的中央分支在讀取平面15上 產(chǎn)生的斑，其位置相對于上述第一種和第二種結(jié)構(gòu)保持不變。
光導3的各種實施例是可能的。
在圖11中所示的一個實施例中，填充物19可以被插入光導3 內(nèi)，所述填充物是光學非活性部分，被設(shè)置用于提高光導3的機械抵 抗力，使光學活性表面不被改變。
在圖10中所示的又一個實施例中，光導3可以包含具有圓形截 面的光導部分。在圖9和圖l到圖3中所示的又一個實施例中，光導 3可以包含具有正方形或者矩形橫截面的光導部分。
在圖12中示意性地示出的優(yōu)選實施例中，光導3包含具有 1.4mmxl.4mm的正方形截面的光導部分。該光導3,和圖ll中所示 的類似，包含提高機械穩(wěn)定性的光學非活性填充物。
在這個優(yōu)選實施例中，光導3的四個外圍分支的出射表面Al-A4 被根據(jù)已經(jīng)參考圖5和圖6描述的第一種結(jié)構(gòu)設(shè)置。出自光導3的四 個外圍分支的激光束在光軸的距接收物鏡11少于30mm的點H，彼此 相交。如果接收物鏡11和讀取器的出射鏡片之間的距離大于h，，則 上述激光束總是被包含于成幀區(qū)域17內(nèi)。出自中央分支的激光束與 光軸在距接收物鏡11大約150mm的點C5，相交。
已定義了所有這些參數(shù)后，使用TracePrc^射線追蹤模擬程序?qū)?上述優(yōu)選實施例的光導建模。從模擬程序獲得的結(jié)果與設(shè)計過程期間 計算的那些結(jié)果非常符合。在模擬中，假設(shè)一束平行光線(出自準直 透鏡的那些光線)照射所述五個分支，并且相對于到透鏡的距離獲得 了碼平面上的照射圖(irradiance map)。結(jié)果在圖13到圖18中示 出。在到接收物鏡11 300mm距離處的光導的設(shè)計期間計算的在碼 平面上的點Bl-B4 (圖12)的x、 y坐標值(按mm ),與從模擬獲 得的值B1S-B5S (圖18)之間的比較，給出了極好的匹配。
Bl 二 (-64.8， -53.5) => BIS = (-68.2, -53.3)
B2 = (68.4， -53.5) => B2S = (68.2， -53.3)
B3 = (68.4， 53.5) => B3S = (68.3, 53.6)
B4 = (-64.8， 53.5) => B4S = (-68.2， 53.6)
類似地，在到接收物鏡11 150mm距離處，把依據(jù)設(shè)計(圖12) 的點B5的x、 y坐標和模擬坐標B5S(圖15)相比，獲得了非常好的 對應(yīng)
B5 = (0， 0) => B5S = (-0.6， 0)
參考圖19，示意性地示出了光學信息讀取器30的內(nèi)部。
在圖12中的優(yōu)選實施例中，光導3可以被固定在讀取器30內(nèi)部 以確保和激光器2所配備的激光二極管27正確的耦合。激光二極管 27的電極(reophore)被焊接在PCB 29上，傳感器12也被安裝在 PCB 29上，傳感器12進而被包含于圖19中未示出的光學腔內(nèi)。激 光二極管27被垂直于PCB 29安裝，并且由管狀元件28確保其正確 定位，管狀元件28包含該激光二極管，并且由例如塑料材料制成。 具體來說，激光二極管27被插入管狀元件28的第一端31中。管狀 元件28的底部進而被例如一對螺釘固定到PCB 29。管狀元件28比 激光二極管27更長因此，可以把光導3的入口端5 (配備準直透鏡 4的那一端)插在管狀元件28的與第一端31相反的第二端32內(nèi)。利 用一個或更多個帶螺紋的連接元件或通過專門的裝配工具(模板)， 可以把光導3相對于管狀元件28保持在適當位置。激光二極管27和 透鏡4之間的距離使進入光導3的激光束被很好地準直。
存在各種獲得對激光二極管27-透鏡4距離的微調(diào)的方法，下面 詳細地示出這些方法中的兩種。
在第一種方法中， 一旦激光二極管的電極已被焊接到PCB 29， 則可以制造能夠?qū)⒐鈱?前后移動以便通過檢查出自光導的光束的準直來識別(并隨后固定)最佳的激光二極管27-透鏡4距離的裝配工 具(模板)。
第二種方法包括把光導3以使得激光二極管27-透鏡4距離接近 最佳距離(因此光導3被穩(wěn)固地連接到管狀元件28)的方式固定在管 狀元件28內(nèi)。然后，使用裝配工具(模板)，利用電極的長度所提 供的動作范圍把激光二極管27相對于PCB 29前后移動； 一旦找到最
佳距離--t、是通過檢查出自光導的激光束的準直——激光二極管
27在PCB 29上的位置通過焊接電極被固定。
結(jié)果，在制造讀取器30時使用光導3是有益的激光二極管27 實際上被焊接到也安裝了傳感器12的同一PCB 29(無需布線連接)， 并且使用例如所述兩種方法其中之一也可以執(zhí)行瞄準設(shè)備的準直，相 對于光學腔的剩余部分，也是以"遠程，，方式?；蛘?，光學腔和包含激 光二極管的管狀元件可以被制成單件，以塑料模塑(或以金屬澆鑄)。
包含本發(fā)明的可能實施例的設(shè)備的用于讀取光學信息的裝置可
以被容納在可被操作者所持因而是便攜式的外殼中，或者，可以在固 定外殼中，例如用于銷售點(POS)讀取應(yīng)用，在銷售點，操作者使 物體在用于讀取光學信息的裝置的窗口前方通過，且要被讀取的光學 碼朝著所述窗口。
讀取裝置也可以被固定于傳送帶或者其他用于傳送物體的裝置， 以便在與運動中(即便處于高速)的物體相關(guān)聯(lián)的工業(yè)光學信息讀取 應(yīng)用中使用。這種類型的應(yīng)用也可以被用于控制生產(chǎn)線，或者物體和 包裹的識別、追蹤和分揀。
便攜式和固定式讀取裝置可以是"成像器"或"激光掃描器，，類型。
此外，除了讀取光學信息的能力以外，本發(fā)明的瞄準設(shè)備也可以 被有益地用在一般的圖像獲取裝置中，其中，它對向操作者清晰地指 示成幀區(qū)域以使圖像獲取裝置能夠被正確地定位是有用的。
這種類型的裝置例如可以是缺少用于觀察成幀區(qū)域的顯示器的 微型照相機，或者用于獲取傳送帶上的運動物體的圖像并用于確定其 尺寸或形狀特性或用于控制和監(jiān)視系統(tǒng)的TV照相機。
權(quán)利要求
1.用于圖像獲取裝置的瞄準設(shè)備，包含發(fā)光裝置(2)和被設(shè)置用于接收由所述發(fā)光裝置(2)產(chǎn)生的發(fā)光輻射(13)并用于在瞄準區(qū)域(16)中提供參考圖像裝置(B1、B2、B3、B4、B5)的光導(3)，其特征在于所述光導(3)包含限定所述發(fā)光輻射的優(yōu)先通過方向的連續(xù)的光導部分(20、21、22、23)，每個光導部分相對于相鄰的光導部分傾斜。
2. 如權(quán)利要求1所述的瞄準設(shè)備，還包含介于連續(xù)的光導部分 (20、 21、 22、 23)對之間的反射表面裝置(24、 25、 26)。
3. 如權(quán)利要求2所述的瞄準設(shè)備，其中，所述反射表面裝置(24、 25、 26)被成形為把來自位于所述反射表面裝置(24、 25、 26)的上 游的光導部分的一束所述發(fā)光輻射沿著位于所述反射表面裝置(24、 25、 26)的下游的又一光導部分引導。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光導部分(20、 21、 22、 23)大致是直線的，并且所述反射表面裝置(24、 25、 26) 包含平面表面裝置，所述平面表面裝置相對于該平面表面裝置介于其 間的光導(3)的部分的縱軸傾斜45度。
5. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，還包含介于所述發(fā)光 裝置(2)和所述光導(3)之間、用于準直所述發(fā)光輻射的準直透鏡 裝置(4)。
6. 如權(quán)利要求5所述的瞄準設(shè)備，其中，所述準直透鏡裝置(4) 被固定于所述光導(3)的入口端(5)。
7. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，其中，在所述光導裝 置(3)的上游設(shè)置光闌裝置。
8. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光導(3) 由對所述發(fā)光輻射透明的材料制成，所述發(fā)光輻射被利用全內(nèi)反射沿 著所述光導部分(20、 21、 22、 23)引導。
9. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光導(3)由聚碳酸酯制成。
10. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光導包含 出射表面裝置(A1、 A2、 A3、 A4、 A5 )和與所述出射表面裝置(Al、 A2、 A3、 A4、 A5)配合的另外的反射表面裝置(Rl、 R2、 R3、 R4、 R5),預期形成所述參考圖像裝置(Bl、 B2、 B3、 B4、 B5)的所述 發(fā)光輻射的光束裝置(14)通過所述出射表面裝置(Al、 A2、 A3、 A4、 A5)發(fā)射。
11. 如權(quán)利要求10所述的瞄準設(shè)備，其中，所述另外的反射表 面裝置(Rl、 R2、 R3、 R4、 R5)和所述出射表面裝置(Al、 A2、 A3、 A4、 A5)以使得所述光束裝置(14)大致垂直于所述出射表面 裝置(Al、 A2、 A3、 A4、 A5)從所述光導(3)出射的方式相互取 向。
12. 如權(quán)利要求1到7中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中，所 述光導是配備了由對所述發(fā)光輻射不透明的材料制成的側(cè)壁的中空 光導。
13. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光導(3) 包含被設(shè)置用來改善所述光導(3)的機械屬性的光學非活性部分。
14. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光導(3) 包含多個分支(6、 7、 8、 9、 10),每一個分支被設(shè)置成產(chǎn)生參考圖 像(Bl、 B2、 B3、 B4、 B5)。
15. 如權(quán)利要求14所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光導(3)包含 被成形為產(chǎn)生限定四邊形的頂點的參考圖像(Bl、 B2、 B3、 B4)的 四個分支(6、 7、 8、 9)。
16. 如權(quán)利要求15所述的瞄準設(shè)備，其中，所述四個分支(6、 7、 8、 9)被成形為使得出自所述四個分支(6、 7、 8、 9)的四個光 束在位于所述圖像獲取裝置的光軸上的點(H)彼此相交。
17. 如權(quán)利要求15所述的瞄準設(shè)備，其中，所述四個分支(6、 7、 8、 9)被成形為使得出自所述四個分支(6、 7、 8、 9)的四個光 束沒有相交點。
18. 如權(quán)利要求15所述的瞄準設(shè)備，其中，所述四個分支(6、 7、 8、 9)被成形為使得出自所述四個分支(6、 7、 8、 9)的四個光 束彼此成對相交。
19. 如權(quán)利要求15到18中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，還包含 被成形為在所述四邊形的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生又一個參考圖像(B5)的又一 個分支(10)。
20. 如權(quán)利要求19所述的瞄準設(shè)備，其中，所述又一個分支(10) 被成形為使得出自所述又一個分支(10)的又一個激光束與所述圖像 獲取裝置的光軸相交。
21. 如權(quán)利要求16或20所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光軸是所 述圖像獲取裝置的接收物鏡的光軸。
22. 如權(quán)利要求14到21中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 所述分支(6、 7、 8、 9、 10)具有矩形或正方形橫截面。
23. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，其中，管狀元件裝置 (28)介于所述發(fā)光裝置(2)和所述光導(3)之間，由所述發(fā)光裝置(2)產(chǎn)生的所述發(fā)光輻射通過所述管狀元件裝置(28)到達所述 光導(3)。
24. 如權(quán)利要求23所述的瞄準設(shè)備，其中，所述管狀元件裝置 包含被設(shè)置用于容納所述發(fā)光裝置(2)的發(fā)射部分的第一端(31) 和祐j沒置用于容納所述光導(3)的入口區(qū)域(5)的另一端(32), 所述發(fā)光輻射通過所述入口區(qū)域(5)進入所述光導(3)。
25. 如前面任一權(quán)利要求所述的瞄準設(shè)備，其中，所述發(fā)光裝置 包含單個激光源(2)。
26. 用于圖像獲取裝置的瞄準設(shè)備，包含發(fā)光裝置(2)和被設(shè) 置用于接收由所述發(fā)光裝置(2)產(chǎn)生的發(fā)光輻射(13)并用于在瞄 準區(qū)域(16)中提供多個參考圖像(Bl、 B2、 B3、 B4、 B5)的光導(3)，其特征在于所述光導(3)包含至少三個分支(6， 7, 8， 9， 10)，其中每一個分支發(fā)射被設(shè)置用于產(chǎn)生所述多個參考圖像中的對 應(yīng)參考圖像(Bl、 B2、 B3、 B4、 B5)的光束。
27. 如權(quán)利要求26所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光導(3)包含 被成形為產(chǎn)生限定四邊形的頂點的參考圖像(Bl、 B2、 B3、 B4)的 四個分支(6、 7、 8、 9)。
28. 如權(quán)利要求27所述的瞄準設(shè)備，其中，所述四個分支(6、 7、 8、 9)被成形為使得出自所述四個分支(6、 7、 8、 9)的四個光 束在位于所述圖像獲取裝置的光軸上的點(H)彼此相交。
29. 如權(quán)利要求27所述的瞄準設(shè)備，其中，所述四個分支(6、 7、 8、 9)被成形為使得出自所述四個分支(6、 7、 8、 9)的四個光 束沒有相交點。
30. 如權(quán)利要求27所述的瞄準設(shè)備，其中，所述四個分支(6、 7、 8、 9) #皮成形為4吏得出自所述四個分支(6、 7、 8、 9)的四個光 束彼此成對相交。
31. 如權(quán)利要求27到30中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，還包含 被成形為在所述四邊形的中央?yún)^(qū)域產(chǎn)生又一個參考圖像(B5)的又一 個分支(10)。
32. 如權(quán)利要求31所述的瞄準設(shè)備，其中，所述又一個分支(10 ) 被成形為使得出自所述又一個分支(10)的又一個激光束與所述圖像 獲取裝置的光軸相交。
33. 如權(quán)利要求32所述的瞄準設(shè)備，其中，所述光軸是所述圖 像獲取裝置的接收物鏡的光軸。
34. 如權(quán)利要求26到33中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 所述分支(6、 7、 8、 9、 10)具有矩形或正方形橫截面。
35. 如權(quán)利要求26到34中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，還包含 介于所述發(fā)光裝置(2)和所述光導(3)之間、用于準直所述發(fā)光輻 射的準直透鏡裝置(4)。
36. 如權(quán)利要求35所述的瞄準設(shè)備，其中，所述準直透鏡裝置 (4)被固定于所述光導(3)的入口端(5)。
37. 如權(quán)利要求26到36中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 在所述光導裝置(3)上游設(shè)置了光闌裝置。
38. 如權(quán)利要求26到37中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 所述光導(3)由對所述發(fā)光輻射透明的材料制成，所述發(fā)光輻射被 利用全內(nèi)反射沿著所述至少三個分支(6、 7、 8、 9、 10)引導。
39. 如權(quán)利要求26到38中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 所述光導(3)由聚碳酸酯制成。
40. 如權(quán)利要求26到39中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 所述光導包含出射表面裝置(Al、 A2、 A3、 A4、 A5)和與所述出射 表面裝置(A1、 A2、 A3、 A4、 A5 )配合的另外的反射表面裝置(Rl、 R2、 R3、 R4、 R5)，預期形成所述參考圖像裝置(Bl、 B2、 B3、 B4、 B5 )的所述發(fā)光輻射的光束裝置(14 )通過所述出射表面裝置(Al、 A2、 A3、 A4、 A5)發(fā)射。
41. 如權(quán)利要求40所述的瞄準設(shè)備，其中，所述另外的反射表 面裝置(Rl、 R2、 R3、 R4、 R5)和所述出射表面裝置(Al、 A2、 A3、 A4、 A5)以使得所述光束裝置(14)大致垂直于所述出射表面 裝置(Al、 A2、 A3、 A4、 A5)從所述光導(3)出射的方式相互取 向。
42. 如權(quán)利要求26到37中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 空光導。 '…."3 '、、 、'、、，，
43. 如權(quán)利要求26到42中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 所述光導(3)包含被設(shè)置用來改善所述光導(3)的機械屬性的光學 非活性部分(19)。
44. 如權(quán)利要求26到43中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 管狀元件裝置(28)介于所述發(fā)光裝置(2)和所述光導(3)之間， 由所述發(fā)光裝置(2 )產(chǎn)生的所述發(fā)光輻射通過所述管狀元件裝置(28 ) 到達所述光導(3)。
45. 如權(quán)利要求44所述的瞄準設(shè)備，其中，所述管狀元件裝置 包含被設(shè)置用于容納所述發(fā)光裝置(2)的發(fā)射部分的第一端(31) 和被設(shè)置用于容納所述光導(3)的入口區(qū)域(5)的另一端(32)，所述發(fā)光輻射通過所述入口區(qū)域(5)進入所述光導(3)。
46. 如權(quán)利要求26到45中的任何一項所述的瞄準設(shè)備，其中， 所述發(fā)光裝置包含單個激光源(2)。
47. 包含如權(quán)利要求1到46中的任何一項所述的瞄準設(shè)備的圖 像獲取裝置。
48. 如權(quán)利要求47所述的裝置，其中，所述裝置是用于讀取光 學信息的裝置。
49. 如權(quán)利要求47或48所述的裝置，其中，所述裝置是便攜式裝置。
50. 如權(quán)利要求47或48所述的裝置，其中，所述裝置是固定式裝置。
全文摘要
一種用于圖像獲取裝置的瞄準設(shè)備，包含發(fā)光裝置(2)和被設(shè)置用于接收由所述發(fā)光裝置(2)產(chǎn)生的發(fā)光輻射(13)并用于在瞄準區(qū)域(16)中提供參考圖像裝置(B1、B2、B3、B4)的光導(3)，所述光導(3)包含限定所述發(fā)光輻射的優(yōu)先通過方向的連續(xù)的光導部分(20、21、22、23)，每一光導部分均相對于相鄰的光導部分傾斜。
文檔編號G02B27/00GK101563639SQ200680056675
公開日2009年10月21日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者S·巴爾索蒂 申請人:數(shù)據(jù)邏輯掃描集團有限公司