專利名稱：小型條型碼閱讀器掃描部件的光路設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是1998年3月26日提交的編號(hào)為09/048,418的美國(guó)申請(qǐng)的部分繼續(xù)，而09/048,418號(hào)美國(guó)申請(qǐng)又是1996年10月9日提交的編號(hào)為08/727,944的美國(guó)申請(qǐng)的部分繼續(xù)。這兩項(xiàng)申請(qǐng)都通過(guò)參照而引用于此。
本發(fā)明領(lǐng)域涉及電一光閱讀器或掃描系統(tǒng)(諸如條型碼符號(hào)閱讀器)，尤其涉及需要特別小巧的條型碼閱讀器的應(yīng)用中使用的掃描組件的光路設(shè)計(jì)。
現(xiàn)今電-光閱讀器(諸如條型碼閱讀器)非常普通。一般，條型碼符號(hào)包括一行或多行亮暗區(qū)域，這些區(qū)域一般是矩形的。暗區(qū)(即，豎條)的寬度和/或亮區(qū)(即，豎條之間的間隔)的寬度以符號(hào)的方式對(duì)信息編碼。
條型碼符號(hào)閱讀器對(duì)符號(hào)照射，并且感受從光反射率有差異的區(qū)域反射的光，以檢測(cè)這些區(qū)域的寬度和間隔并得出經(jīng)過(guò)編碼的信息。條型碼讀取類型的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)對(duì)于許多種應(yīng)用提高了數(shù)據(jù)輸入的效率和準(zhǔn)確性。容易在這些系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)便于更為頻繁和詳細(xì)的數(shù)據(jù)輸入，例如提供有效的報(bào)表、跟蹤正在進(jìn)行的工作，等等。然而，為了得到這些好處，用戶或者雇員必須樂(lè)于始終如一地使用閱讀器。因此，閱讀器的操作必須容易和方便。
已知有許多種掃描系統(tǒng)。一種特別有利的閱讀器是光學(xué)閱讀器，它將光束(諸如激光光束)掃過(guò)符號(hào)。由第4,487,297號(hào)和4,760,248號(hào)美國(guó)專利例示的激光掃描器系統(tǒng)和部件已一般地被設(shè)計(jì)來(lái)閱讀具有不同的光反射率的部分的記號(hào)(即條型碼符號(hào))，尤其是通用產(chǎn)品代碼(Universal productCode，UPC)型記號(hào)，該記號(hào)離開(kāi)手持式或固定式掃描器一定的工作范圍或讀取距離，上述兩項(xiàng)專利由本發(fā)明的受讓人擁有，并且通過(guò)參照而引用于此。
可以使用各種鏡子的馬達(dá)結(jié)構(gòu)以所要的掃描方式移動(dòng)光束。例如第4,251,798號(hào)美國(guó)專利揭示了一種旋轉(zhuǎn)多邊形，在其每一邊上具有平面鏡，每塊平面鏡在符號(hào)上劃過(guò)一道掃描線。第4,387,297和4,409,470號(hào)美國(guó)專利都使用平面鏡，它沿著繞驅(qū)動(dòng)軸(鏡子安裝在該軸上)的交替的圓周方向而被反復(fù)來(lái)回地驅(qū)動(dòng)。第4,816,660號(hào)美國(guó)專利揭示了一種多鏡結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)大致為凹面鏡的部分和一個(gè)大致為平面鏡的部分。多鏡結(jié)構(gòu)沿驅(qū)動(dòng)軸(多鏡結(jié)構(gòu)安裝在該軸上)沿交替的圓周方向而被反復(fù)來(lái)回驅(qū)動(dòng)。上述所有的美國(guó)專利通過(guò)參照而引用于此。
在上述類型的電-光掃描器中，“掃描引擎”包括激光源、光學(xué)元件、鏡子結(jié)構(gòu)、使鏡子結(jié)構(gòu)擺動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置、光電檢測(cè)器以及相關(guān)的信號(hào)處理和譯碼電路，所有這些都將增加掃描器的尺寸和重量。在包括長(zhǎng)時(shí)間使用的應(yīng)用中，一個(gè)大而重的手持式掃描器能夠讓使用者感到疲勞。當(dāng)使用掃描器產(chǎn)生疲勞或者其他不方便時(shí)，使用者就不愿意操作掃描器。任何不愿意始終使用掃描器使得數(shù)據(jù)采集的目的遭到失敗，而這些條型碼系統(tǒng)正是為此目的而采用的。還存在著對(duì)小型掃描器的需求，以便裝入小型裝置，諸如筆記本電腦等。
于是，條型碼閱讀器開(kāi)發(fā)的一個(gè)正在進(jìn)行之中的目的是盡可能縮小閱讀器，并且仍然有進(jìn)一步縮小掃描引擎的尺寸和減輕其重量的要求并且使得使用掃描器特別方便。運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量應(yīng)該越小越好，以使產(chǎn)生掃描運(yùn)動(dòng)所需的功率減至最小。
還希望使掃描引擎模件化，從而使得一個(gè)特殊的模件能夠用于多種不同的掃描器。然而，需要開(kāi)發(fā)特別包含了所有必需的掃描器部件的小型和輕量的模件。
本發(fā)明的目的是減小用于產(chǎn)生光束的掃描運(yùn)動(dòng)以及收集反射光的部件的尺寸和重量。
一個(gè)相關(guān)的目的是開(kāi)發(fā)一種尺寸既小重量又輕的電-光掃描系統(tǒng)。
還有一個(gè)目的是生產(chǎn)一種制造方便而成本低的模件。一個(gè)相關(guān)的目的是提供容易組裝的模件。
簡(jiǎn)言之，并且一般地說(shuō)，本發(fā)明提供了一種光學(xué)掃描模件，它包括底板；由底板支承的光源，用于產(chǎn)生光束，并且引導(dǎo)光束沿第一光路的第一段至要讀取的符號(hào)；光學(xué)組件，它包括集光部分，用于收集反射光并且沿第二光路再引導(dǎo)反射光，第二光路的光軸偏離第一光路的所述第一段；掃描組件，它包括為擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)安裝的可來(lái)回?cái)[動(dòng)的掃描鏡，該掃描組件可接收在第一光路的第一段上傳送的光束和沿第一光路的第二段引導(dǎo)光束穿過(guò)窗口而到外殼模件的外部；以及由底板支承的檢測(cè)器，用于檢測(cè)收集到的反射光(該反射光已由集光部分再引導(dǎo))，以及用于產(chǎn)生與檢測(cè)得的光強(qiáng)相應(yīng)的電信號(hào)。
按照本發(fā)明還提供具有一帶窗口的殼體的條型碼讀取器，包括其上安裝有—光學(xué)掃描模件a)光源，用于發(fā)射光束；b)掃描組件，用于接收所述光束和由此產(chǎn)生引向待掃描的條型碼符號(hào)的掃描光束，從而所發(fā)射的掃描光束大體上垂直于讀取器的窗口。
按照本發(fā)明，還提供了一種小尺寸的光學(xué)掃描模件，其形狀因子為大體上的長(zhǎng)方體，模件尺寸大約為20.6mm×14.2mm×11.4mm。在第一實(shí)施例中，在較短側(cè)面之一(即，最好是尺寸為20.6mm×11.4mm的周邊側(cè)面或也可能是14.2mm×11.4mm側(cè)面)上安裝了發(fā)射光束的光源；用于接收所述光束并且由此產(chǎn)生引向要讀取的記號(hào)的掃描光束的掃描組件；檢測(cè)器；以及安排來(lái)接收反射光并且將它引至所述檢測(cè)器的集光鏡。
在第二實(shí)施例中，具有相同的形狀因子，光源安裝在周邊側(cè)面的第一側(cè)面(即10.4mm×20.6mm側(cè)面)上，掃描組件安裝在第一底面(即20.6mm×14.2mm面)上，集光鏡安裝在底面之一上，而檢測(cè)器安裝在底面之一上。在該實(shí)施例中，底側(cè)之一或兩個(gè)底面可以由印刷電路板構(gòu)成，而在其上安裝了光源的周邊側(cè)面構(gòu)成模件的整體金屬或塑料機(jī)架的一部分。
在第三實(shí)施例中，具有相同的形狀因子，光源安裝在第一周邊側(cè)面(即20.6mm×14.2mm側(cè)面)上，掃描組件安裝在第二周邊側(cè)面(即，即另一20.6mm×14.2mm側(cè)面)上，集光鏡安裝在第一或第二底面上，而檢測(cè)器安裝在第一或第二底面上。在該實(shí)施例中，第二底面由印刷電路板構(gòu)成。
在第二實(shí)施例的較佳形式中，掃描組件和檢測(cè)器安裝在同一底面，而集光鏡安裝在相對(duì)的底面。這種結(jié)構(gòu)容許具有電連接的部件被安裝在印刷電路板一側(cè)，而關(guān)鍵的光學(xué)部件(激光器和集光鏡)設(shè)置在整體機(jī)架中，該機(jī)架構(gòu)成了另一底面以及至少一個(gè)周邊側(cè)面。
在第四實(shí)施例中，具有相同的形狀因子，所有的部件都安裝在第一底面(即10.4mm×20.6mm面)上，該底面由印刷電路板構(gòu)成。
考慮為本發(fā)明特征的新穎特征特別在所附的權(quán)利要求書(shū)中提出。然而，對(duì)于本發(fā)明本身(包括其結(jié)構(gòu)及其操作方法)以及它的附加的目的和優(yōu)點(diǎn)，將從下面的具體實(shí)施例的描述(當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí))而能最好地明白。本發(fā)明的另一些特征在所附加的獨(dú)立權(quán)利要求中提出，而另一些較佳的性質(zhì)在從屬權(quán)利要求中提出。


圖1是按照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的光學(xué)組件的部分剖面圖；圖2a示出適合于與圖1的光學(xué)組件一起使用的槍形掃描器的側(cè)視圖；圖2b是圖2a的掃描器的正視圖；圖2c是圖2a的掃描器的平面圖；圖2d是適合于與圖1的光學(xué)組件一起使用的例示的手持式光學(xué)掃描器；圖2e是仍適合于與圖1的光學(xué)組件一起使用的例示的手持的組合式計(jì)算機(jī)終端和光學(xué)掃描器；圖3示出一種光學(xué)組件，掃描光束以非90度角從該光學(xué)組件出射；圖4是示出圖2a-2c的掃描器的操作的流程圖；圖5a示出已知類型的薄軟帶驅(qū)動(dòng)裝置；圖5b示出一種改進(jìn)的薄軟帶；圖6是部件分解圖，示出圖5b的薄軟帶的安裝；圖7以組件的形式示出圖6中提出的部件；圖8以剖開(kāi)立體圖的形式示出在一外殼內(nèi)的光學(xué)組件；圖9示出二維掃描運(yùn)動(dòng)掃描器組件；圖10是相應(yīng)于圖9的示意平面圖；圖11示出另一種掃描組件的結(jié)構(gòu)；圖12是相應(yīng)于圖11的端視圖；圖13a說(shuō)明在傳統(tǒng)組件中的掃描平面；圖13b說(shuō)明在圖11所示的一種類型的組件中的掃描平面；以及圖14示出另一種條型碼閱讀器外殼。
圖1示出按照較佳實(shí)施例的低成本的光學(xué)組件，用于產(chǎn)生條型碼閱讀器中使用的掃描激光光束。
光學(xué)組件包括兩個(gè)基本上分開(kāi)的部分，即“固定的光學(xué)元件”10和掃描器馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置12，兩者都安裝在公共的支承物或印刷電路板(PCB)14上。在詳細(xì)描述組件的結(jié)構(gòu)之前，對(duì)裝置的操作作一簡(jiǎn)要綜述可能是有幫助的。來(lái)自半導(dǎo)體激光器18的光束16穿過(guò)模制的塑料透鏡20，并且由棱鏡22的全內(nèi)反射而使光束轉(zhuǎn)過(guò)90度。在離開(kāi)棱鏡后，光束穿過(guò)開(kāi)在集光鏡(collector mirror)26中的小孔24，并且射在擺動(dòng)掃描鏡28上。這樣產(chǎn)生了掃描的出射光束30，它被引向要被讀出的記號(hào)(未示出)。雖然鏡子28示出為成角度的，但這僅僅是一種繪畫(huà)表示法，以使鏡子的形狀和取向更清楚。鏡子在呈現(xiàn)附圖的紙面的平面內(nèi)掃描光束，而紙面與PCB14正交。
來(lái)自記號(hào)的反射光32首先被掃描鏡28接收，它將反射光引至集光鏡36的凹面34上。藉助于小孔36和濾光器38將光聚焦在光電探測(cè)器40上。于是光電探測(cè)器輸出信號(hào)通過(guò)電耦合42通到PCB14內(nèi)的合適的電子線路。
掃描鏡28安裝在44處，用以繞軸擺動(dòng)，通過(guò)永久磁鐵46和驅(qū)動(dòng)電磁線圈348之間的相互作用做到這一點(diǎn)。合適的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)PCB14和線圈電觸點(diǎn)50加到線圈上。示于圖1的掃描器馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置12是例示性的，而它可以用任何類型的機(jī)構(gòu)來(lái)替代，以使激光光束沿一維或兩維作掃描運(yùn)動(dòng)。例如，掃描器馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置能夠包括在美國(guó)專利第5,581,067號(hào)和第5,367,151號(hào)中揭示的任何結(jié)構(gòu)，這兩項(xiàng)專利都通過(guò)參照而引用于此。這樣，可以將固定光學(xué)組件在各種掃描器設(shè)計(jì)中用作部件。
如圖1所示，雖然可以在光電探測(cè)器40之前使用遮光孔36，但為了增加光電檢測(cè)器的焦深，通過(guò)適當(dāng)?shù)匾?guī)定光電檢測(cè)器40本身的區(qū)域，沒(méi)有遮光孔也能達(dá)到同樣的效果。
本發(fā)明的另一個(gè)關(guān)鍵特征是，小孔24位于集光鏡26的這樣的位置，從而射在鏡子28上的出射激光光束的光束路徑偏離了來(lái)自集光鏡26的凹面34的反射光的光軸。特別，在較佳實(shí)施例中，小孔24位于集光鏡26的光軸之下，如圖1所示(以及如圖11中的相應(yīng)部件所示)。
如此設(shè)計(jì)出射和返回光束路徑安排的重要結(jié)果是允許在一種緊湊的外殼結(jié)構(gòu)(如圖2d所示)中，對(duì)組件作內(nèi)部安排，其中，圖1的組件安裝在印刷電路板(PCB)214上，而出射光束平行于PCB的平面。還要注意，組件置于外殼中，從而出射光束大體上與窗口218的表面正交。在圖中把窗口218畫(huà)得大體上與PCB214垂直，并且與外殼210的外表面齊平。在圖2e的實(shí)施例的另一種結(jié)構(gòu)中示出了窗口的相同布置。這些機(jī)械設(shè)計(jì)便于制造，并且能設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)很緊湊的閱讀器。
然而，使窗口與出射光束處于正交的位置卻導(dǎo)致了出射光沿相同方向的部分內(nèi)反射并且回至組件。在現(xiàn)有技術(shù)中使用這種窗口和帶有光學(xué)組件的模件結(jié)構(gòu)是與得到最佳性能的良好設(shè)計(jì)相違背的，因?yàn)樵谶@些結(jié)構(gòu)中，來(lái)自窗口的反射光將被集光部分俘獲并被引至光電檢測(cè)器，在那里它們將與來(lái)自條型碼符號(hào)的反射光一起被檢測(cè)，從而產(chǎn)生噪聲很大的信號(hào)。如果反射光量相當(dāng)大，則該反射光甚至?xí)构怆姍z測(cè)器溢出，而自條型碼符號(hào)返回的反射光的信號(hào)將過(guò)強(qiáng)。使用這些模件或光學(xué)組件與現(xiàn)有技術(shù)光路設(shè)計(jì)的條型碼閱讀器能避免這些困難，其做法是典型地使用這樣的窗口，把它安裝得相對(duì)于出射的激光光束傾斜一個(gè)角度(例如，參見(jiàn)在第4,3887,297號(hào)、第4,409,470號(hào)、第4,816,660號(hào)和第5,280,164號(hào)美國(guó)專利中描述的條型碼閱讀器中的窗口的布置)。任何來(lái)自這種傾斜的窗口的內(nèi)反射將沿著離開(kāi)光學(xué)組件的方向，由此降低了光電檢測(cè)器接收的信號(hào)的噪聲。然而，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)這種傾斜的窗口結(jié)構(gòu)需要作更大的努力，并且增大了外殼的總尺寸。
按照本發(fā)明的掃描模件的光路設(shè)計(jì)允許將掃描模件安裝在PCB上，諸如圖2d所示，從而窗口可以設(shè)置得與外殼的表面齊平，因而與發(fā)出的激光光束正交。對(duì)于一種更為緊湊的布置掃描模件也能安裝得和窗口齊平。雖然來(lái)自窗口的反射光沿著出射激光光束的光束路徑的方向返回，在圖1的組件的光路設(shè)計(jì)中，出射激光光束光路與來(lái)自集光部分的反射光的光軸不同。于是，內(nèi)反射的光不會(huì)被集光部分引至光電檢測(cè)器40，因此不會(huì)影響由條型碼符號(hào)反射的光的信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)上述的出射光路和返回光路的偏移不需使用帶小孔的集光鏡26。須把激光光源和光電檢測(cè)器如此相互關(guān)聯(lián)地放置，即，通過(guò)具有隔開(kāi)的或偏移的光軸，使得部分由窗口反射的和由集光部分反射的發(fā)射光束不照射光電檢測(cè)器。
示于圖1的光學(xué)組件可以被包括在任何類型的固定的或便攜式的光學(xué)掃描器中，例如，圖2a-2c的掃描型掃描器、示于圖2d的手持式掃描器或示于圖2e的手持式計(jì)算機(jī)終端/掃描器。
參看圖2a至2c，示出一種手持式槍型掃描器的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)。掃描器包括標(biāo)號(hào)100表示的掃描器本體，它包括手柄部分102和頭子部分104。手柄部分102構(gòu)造得被向上握持在使用者的手掌中，并且具有包括板機(jī)106的前向部分，該扳機(jī)最好位于能由使用者的食指操作的地方。頭子部分104設(shè)置在手柄部分102的頂部，并且包括前面(它包括掃描窗口108)和球形的后背部分，它由手柄102向后延伸，緊靠在使用者所用的那只手上或在其上方。
掃描器100可以繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在基座部分110，其樞軸112設(shè)置在手柄102的底端。基端包括平坦的底面114并從手柄部分的前后向外延伸而到兩邊，從而整個(gè)組件能被獨(dú)立穩(wěn)定地置于支承面上。將掃描器100安裝得可在基座110上沿前/后方向繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。基座110由電纜116提供掃描器100和主計(jì)算機(jī)(未示出)之間的連接。電纜116能夠只是提供電力或者還能包括一條數(shù)據(jù)通路，用于要送至掃描器的控制信息或者用于要從掃描器100下載至主計(jì)算機(jī)的讀得的數(shù)據(jù)。
在基座110的底面114上有一個(gè)具有任何合適類型的壓力開(kāi)關(guān)(未示出)，它的釋放向在掃描器內(nèi)的處理器指出，正以手持方式使用掃描器。相應(yīng)地，掃描器切換至觸發(fā)模式指示，只有當(dāng)板機(jī)106被啟動(dòng)時(shí)才進(jìn)行讀取。
在圖4的流程圖中更詳細(xì)地說(shuō)明了控制系統(tǒng)?？梢钥闯?，不管壓力開(kāi)關(guān)是否被啟動(dòng)(步驟150)，通過(guò)合適的控制器即可保持連續(xù)的循環(huán)。如果壓力開(kāi)關(guān)未啟動(dòng)，則進(jìn)入了觸發(fā)(手持)模式(步驟152)；在第5,151,581號(hào)美國(guó)專利中可以發(fā)現(xiàn)有關(guān)特征的進(jìn)一步的討論，該項(xiàng)專利通過(guò)參照而引用于此。
在壓力開(kāi)關(guān)被啟動(dòng)的另一種模式中，進(jìn)入連續(xù)掃描(不用手持)模式154。在此模式中，通常啟動(dòng)一種呈現(xiàn)掃描方式，允許所有要被掃描的物品從掃描器的前面通過(guò)。例如這可以在零售點(diǎn)(諸如結(jié)帳臺(tái))處使用。因此，這種安裝允許雙模式操作。
示于圖中的掃描器100是一種全向的掃描器，但槍型結(jié)構(gòu)提供了常規(guī)的一維掃描器的好處。此外，由于包括樞軸112而提供的可調(diào)角度允許把整個(gè)掃描器放在任何所要的繞樞軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度，以便于讀取，還允許在手持模式下使用時(shí)，把基座傾斜至一舒適的位置。
主體100和基座110最好是模件化的，從而能用最少的花費(fèi)改變一個(gè)或一些部件，以例如達(dá)到無(wú)線的實(shí)施例。在頭子104的頂面上，可選地額外設(shè)置模式按鈕118(見(jiàn)圖2c)，允許使用者選擇任何所要類型的掃描方式(例如，根據(jù)要讀取的條型碼符號(hào)或其他記號(hào))或掃描條件。此外，在120處設(shè)置諸如LED等指示燈，它們例如能夠指出掃描器的操作模式(不用手持的模式還是手持模式)等等。
現(xiàn)在參看圖2d，用標(biāo)號(hào)210概括地指出另一實(shí)施例中的手持式掃描器。掃描器可以是槍型，或者任何其他可以使用的結(jié)構(gòu)。掃描器例如是用扳機(jī)(未示出)手動(dòng)操作的。如從通過(guò)參照而引用于此的上述專利申請(qǐng)中知道的，光源部件(它典型地是激光器但不必須是激光器)安裝在以部件210示出的掃描器中。光源沿傳輸路徑發(fā)出光束，它通過(guò)窗口218朝外延伸，而窗口218面對(duì)要讀取的記號(hào)(例如，條型碼符號(hào))。光電檢測(cè)器部件(例如，光電二極管)也安裝在部件210中，光電檢測(cè)器部件具有視野，并且用于收集從符號(hào)沿路徑通過(guò)窗口返回的反射光。
圖1的光學(xué)組件安裝在部件210中，或者作為其一部分。
在給出其布置的不管哪種掃描器中，操作一般是相同的。光電檢測(cè)器產(chǎn)生指出反射光的變化的強(qiáng)度的模擬電信號(hào)。由模擬—數(shù)字變換器電路把這個(gè)模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)由譯碼模塊222譯碼。譯碼模塊222將數(shù)字信號(hào)譯碼為描述符號(hào)的數(shù)據(jù)。一臺(tái)外部主裝置224(通常是計(jì)算機(jī))主要用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，在其中存儲(chǔ)著由譯碼模塊222產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以供后續(xù)的處理。
部件210和譯碼器222安裝在PCB214上。工作時(shí)，在使用者每次要讀取符號(hào)時(shí)，使用者用掃描器對(duì)準(zhǔn)符號(hào)并且扣動(dòng)板機(jī)或者以另外的方式啟動(dòng)符號(hào)讀取。扳機(jī)是一個(gè)電氣開(kāi)關(guān)，它啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。該符號(hào)被每秒重復(fù)掃描多次，例如，每秒超過(guò)100次。一當(dāng)符號(hào)被成功地譯碼和讀取，掃描動(dòng)作自動(dòng)終止，由此使得掃描器可引向下一個(gè)要依次被讀取的符號(hào)。
此外，在本發(fā)明中，頭子不必是便攜式手持型的，也可考慮用固定安裝的頭子。此外，頭子可以具有手動(dòng)操作的扳機(jī)，或者通過(guò)直接連至電源而連續(xù)操作。
擺動(dòng)只需持續(xù)一秒種左右，因?yàn)槎啻螖[動(dòng)而不是擺動(dòng)一次，將提高對(duì)符號(hào)成功譯碼的概率，即使對(duì)于印得不好的符號(hào)也是如此。共振的反射鏡具有預(yù)定的、可預(yù)計(jì)的、已知的一般為均勻的角速度，以提高系統(tǒng)的可靠性。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2e，該圖示出另一種包括附加特征的手持式光學(xué)掃描器，此次，它采取掃描終端326的形式。該終端包括手持機(jī)殼328，它具有數(shù)據(jù)顯示屏30和數(shù)據(jù)輸入小鍵盤332。在機(jī)殼328內(nèi)的圖1的光學(xué)組件產(chǎn)生光束，它向外延伸穿過(guò)窗口334，而窗口334面對(duì)要被讀取的記號(hào)。從記號(hào)反射的光返回穿過(guò)窗口334并且射在光電檢測(cè)器部件(例如，光電極二極管)上，該部件產(chǎn)生返回光輸出信號(hào)。在該信號(hào)內(nèi)的信息內(nèi)容可以被存儲(chǔ)在在板(on-board)存儲(chǔ)器(未示出)中或可以通過(guò)數(shù)據(jù)端口336被下載至遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)?；蛘?，可以通過(guò)由在板的無(wú)線發(fā)射機(jī)/接收機(jī)338產(chǎn)生的射頻信號(hào)發(fā)送信息。
在一個(gè)實(shí)施例中，用來(lái)獲得掃描動(dòng)作的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置最好是“緊帶元件”(taut band element)驅(qū)動(dòng)裝置。特別在第5,614,706號(hào)第5,665,954號(hào)美國(guó)專利中充分描述了這種類型的驅(qū)動(dòng)裝置。這兩項(xiàng)專利與此申請(qǐng)一道轉(zhuǎn)讓，并且通過(guò)參照而引用于此。大體上說(shuō)，這種安裝包括光學(xué)元件(諸如裝在薄而柔軟的帶子(“緊帶”)上的一塊份量輕的鏡子(，該光學(xué)元件跨過(guò)電磁線圈安裝。一塊永久磁鐵與光學(xué)元件緊貼，該磁鐵與變化的磁場(chǎng)相互作用，而此磁場(chǎng)是當(dāng)把交流信號(hào)施加于線圈時(shí)產(chǎn)生的，兩者的相互作用引起了軟帶中的反復(fù)的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，光學(xué)元件擺動(dòng)提供了掃描運(yùn)動(dòng)。
圖5a更詳細(xì)地示出一種已知類型的緊帶元件驅(qū)動(dòng)裝置。在特殊的線圈70中，可以看到軟帶72、鏡子74和永久磁鐵76。軟帶72例如可以用支承環(huán)28支承在線圈70上。施加至線圈的交流電壓在80處示意地表示，并且產(chǎn)生用箭頭82示意地表示的扭轉(zhuǎn)擺動(dòng)?？梢悦靼?，這種安裝以對(duì)于熟悉的讀者而言是很顯然的方式取代在圖1中作為鏡子28和驅(qū)動(dòng)安排44、46、48概略地示出的一種安排。
在示于圖5b的又一實(shí)施例中，軟帶72被狹長(zhǎng)的元件84取代，該元件的垂直于其延伸軸的橫截面是V形的，在該元件上安裝了鏡子74和永久磁鐵元件76。V形元件84跨過(guò)線圈延伸，或者如同前面的薄軟元件72和永久磁鐵76那樣合適地安裝，該元件與交流磁場(chǎng)的相互作用導(dǎo)致用箭頭86表示的扭轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)。帶的V型截面增加了它的剛性，并且特別確保扭轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)在帶的長(zhǎng)度范圍內(nèi)是均勻的或大體上是均勻的，鏡子74安裝在“V”的頂部?？梢岳斫猓軌蚩紤]用其他的帶子的截面結(jié)構(gòu)(諸如X形、I或H形、W形)，只要能夠保持沿帶子的長(zhǎng)度方向的扭轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)和該扭轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)均勻性的要求就行。
圖6以部件分解圖的形式示出圖安裝圖5b的V形零件84的一種實(shí)際方式。線圈70安裝在包括中央臂71b以及外側(cè)臂71c和71d的E形鐵芯71a上，中央臂被容納在線圈70的中心凹槽內(nèi)，而外側(cè)壁沿線圈的兩側(cè)延伸并且超出該線圈。安裝板75a容納在E形鐵芯的外側(cè)壁71c、71d上，并且在線圈70上方跨過(guò)該線圈延伸。安裝板75a包括一個(gè)中心孔75b，該孔確定了V形元件84跨過(guò)它延伸的間隔。V形元件84包括數(shù)個(gè)臂(limb)84a，它們沿元件的縱軸在兩端和中央對(duì)稱地向兩側(cè)伸展，并且以任何合適的方式(例如通過(guò)把兩端的臂84a固定至安裝板75a頂面的方式)跨過(guò)孔75b安裝在安裝板75a上。把協(xié)同構(gòu)造V形連接件85固定在V形零件84上，并且與臂84a對(duì)齊，而鏡子74安裝在V形零件頂點(diǎn)處的連接件85上。磁軛73懸掛于鏡子74下，它大體上也呈V形，但跨在V形零件84上，磁軛的外端73a、73b與鏡子74的背面相接。磁軛73具有離開(kāi)鏡子74延伸的中心部分和橫向小突出部分73c、73d。橫向小突出部73c和73d與V形零件的中央臂84a、84b對(duì)齊，并且與之相接。永久磁鐵76與磁軛73的中心部分的底側(cè)相接(例如與小突出部73c和73d的底側(cè)相接)。因此磁軛73跨在V形零件84上，從而永久磁鐵在安裝板75a中的孔75b上方或穿過(guò)該孔，允許與線圈70有最佳磁耦合。當(dāng)交流電流施加至線圈70時(shí)，永久磁鐵76擺動(dòng)，它又使V形零件84產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彎曲以及鏡子74的擺動(dòng)。組裝好的結(jié)構(gòu)如圖7所示。
包括圖7的結(jié)構(gòu)的組裝好的模件如圖8所示，從該圖可見(jiàn)，包括一個(gè)大體上為立方形的外殼。鏡子的角運(yùn)動(dòng)的方向用箭頭A表示。
在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，用于使掃描鏡擺動(dòng)的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的類型可以是支承不平衡鏡子組件的密拉(Mylar，聚酯薄膜)片簧。在圖11-12中，把鏡子組件裝在Mylar片簧上，當(dāng)永久磁鐵由賦予擺動(dòng)力的交流線圈驅(qū)動(dòng)時(shí)，該Mylar片簧彎曲。
還有一種辦法是如在第08/506,574和08/631,364號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中討論的“微加工”(micro machined)鏡子組件，按照這兩項(xiàng)申請(qǐng)，鏡子直接由合適的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)前后驅(qū)動(dòng)，該馬達(dá)的尺寸最好非常小。還有一種辦法是使用如在引言中所述的涉及第4,251,798號(hào)美國(guó)專利的已知的旋轉(zhuǎn)多邊形類型的鏡子，按照該項(xiàng)專利，鏡子包括具有多個(gè)互成角度的面的立體實(shí)體。當(dāng)該實(shí)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，光束被多邊形實(shí)體的相繼的旋轉(zhuǎn)面掃描。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于一維掃描，可以使用Mylar馬達(dá)，而對(duì)于二維掃描，可以使用上述V形緊帶元件，這在下面要詳加討論。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖1所示的固定的光學(xué)組件10，注意，激光器聚焦透鏡20、激光器孔24和集光鏡26都用單個(gè)模制的塑料件來(lái)確定，在圖中以打剖面線的方式示出，并且概略地用標(biāo)號(hào)52表示。模制件52還用來(lái)容納和放置激光器18、濾波器38和光電檢測(cè)器40。
較佳的激光器18是半導(dǎo)體激光器，藉助于常規(guī)的通孔技術(shù)把該激光器安裝在PCB上。當(dāng)Mylar片簧馬達(dá)是交流線圈時(shí)，光電二極管最好是SMD(“表面安裝器件”)器件。這就不需要在現(xiàn)有技術(shù)掃描器中使用的手工焊接或插座。一般，激光器將是標(biāo)準(zhǔn)封裝的邊緣發(fā)射(edge-emitting)激光器。為了使成本降至最低，激光器聚焦是不可調(diào)整的，而激光器只是簡(jiǎn)單安裝，用其安裝凸緣與作為模制件的一部分的肩部接觸。這將使激光器足夠準(zhǔn)確地相對(duì)于模制的聚焦透鏡20定位，以用價(jià)格不昂貴的掃描器提供合適的性能。由于聚焦透鏡是作為與肩部54的同一部件模制的，因此減小了容差積累，否則會(huì)引起不合適的聚焦。
用紫外光固化粘合劑把激光器在模制件52中固定在合適位置。由于模制件的塑料材料對(duì)于紫外光是透明的，因此粘合劑可由照射紫外光而固化，該紫外光是通過(guò)模制件射入放置激光器的空腔的，粘合劑可以施加至激光器68，或施加至模制件52，然后再將激光器推入空腔，直至緊靠在定位肩部54上。然后可將組件在紫外光中曝光數(shù)秒鐘，以使粘合劑固化。如果想要得到較高的性能，則這種固定激光器的方法也允許進(jìn)行聚焦調(diào)整。此時(shí)，一邊監(jiān)視輸出光束一邊逐漸將激光器放入空腔。當(dāng)達(dá)到正確的聚焦時(shí)，就把組件對(duì)紫外光曝光。于是使粘合劑固化，而鎖定組件位置。
在不調(diào)整的組件中，可以去掉粘合劑而用激光器對(duì)定位肩部54加上彈簧負(fù)荷，例如，用在PCB14和激光器18的底部之間的橡皮或泡沫墊圈56。
如圖中所示，激光器18具有向下延伸的電引線58，直接把它們簡(jiǎn)單裝入PCB14。這就不需要手工焊接，但如果需要，可以用焊接。
由于引線向下延伸入電路板，這意味著在常規(guī)的激光器中，光束將直接向上垂直于電路板。先前描述過(guò)的棱鏡22模制為模制件52的頂部，以引導(dǎo)垂直的激光光束穿過(guò)集光鏡26中的小孔24而朝著掃描鏡28。棱鏡22使用全內(nèi)反射以反射激光光束，因此不需要反射涂層來(lái)涂敷其上表面。
為了提供激光光束的進(jìn)一步的聚焦(如果有此需要的話)，也可以使棱鏡的出射表面60具有一定的形狀。
希望激光光束在其光路的某處通過(guò)一個(gè)光光束闌。集光鏡26中的小孔24可以用于此目的。另一種做法是，由透鏡20或棱鏡22的反射表面或出射表面提供光束光闌。
事實(shí)上，最好保持小孔24越小越好，這將提高集光鏡26的集光能力。例如，小孔24的直徑可以0.5mm的范圍內(nèi)。由于得到的衍射圖形給出了按照貝塞耳函數(shù)的光分布而提供了額外的好處，這在掃描記號(hào)時(shí)特別適用。
需將模制件52與電路板14相固定，并在模制件52的端部提供鉚頭62、64。當(dāng)裝入部件時(shí)，這些鉚頭自動(dòng)地閂在電路板上。另一種做法是使在模制件的底側(cè)的桿穿過(guò)電路板，而被加熱立樁在板的底部。也可以使用超聲立樁的辦法。
集光鏡26涂敷有反射涂層，從而投射在其上的光被向下反射而朝向光電檢測(cè)器40。這個(gè)涂層也可以覆蓋模制件的這樣的部分62，該部分用作光電二極管的殼體。這將使在該區(qū)域的光學(xué)組件不透明，以防止除了經(jīng)過(guò)小孔36和濾光器38的光之外的任何光到達(dá)光電二極管。
這個(gè)反射涂層也可以用作其他功能。一般，涂層將是金屬(諸如金、鋁或鉻)的薄膜。這些薄膜導(dǎo)電。因此，薄膜也用作光電二極管40的電磁干擾屏蔽。使用表面涂敷來(lái)保護(hù)光電二極管使得通常的EMI(電磁干擾)屏蔽可以免除，由此既免除了單獨(dú)屏蔽所花費(fèi)的成本又免除了把EMI屏蔽加入組件所花費(fèi)的勞動(dòng)。
涂層電氣上接地，其做法是使模制件的突出物66伸入PCB中的小插口68。另一種做法是，可以將突出物66壓配入電路板中的經(jīng)過(guò)電鍍的通孔。
模制件52的罩殼部分62不僅用于使濾光器38固定在光電二極管40的頂部，并且完全圍繞了光電二極管，由此防止雜散光到達(dá)光電二極管。罩殼部分中的小孔36可以很小，以限制檢測(cè)器的視場(chǎng)，而使得對(duì)于周圍光的不敏感性達(dá)到最大。小孔需相對(duì)于集光鏡26準(zhǔn)確地定位，以允許使用尺寸最小的視場(chǎng)。由此小孔和集成鏡是作為單個(gè)部件模制的，因此容易達(dá)到兩者的相對(duì)的準(zhǔn)確位置。
另一種結(jié)構(gòu)示于圖3。在某些情形中，希望提供這樣一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，光束與PCB14成一角度(而不是與之成90度)地離開(kāi)光學(xué)組件。例如，會(huì)有這樣的情形，其中，安裝要求意味著PCB14安裝在不正交的位置處。在前面所述的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)安裝PCB14時(shí)，必須通過(guò)引入附加的襯墊來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題，從而光束30以所需的角度離開(kāi)。在按照?qǐng)D3的結(jié)構(gòu)中，是通過(guò)調(diào)整光束離開(kāi)光學(xué)組件的角度以補(bǔ)償安裝角度和不需安裝包括襯墊的PCB來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的。在所示的結(jié)構(gòu)中，是通過(guò)改變掃描鏡組件28的角度來(lái)做到這一點(diǎn)的，由于不需要調(diào)整激光器的安裝，因此這是特別有利的。應(yīng)該理解，剩下的光學(xué)元件也需調(diào)整，以進(jìn)一步補(bǔ)償，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人而言，很容易進(jìn)行這些調(diào)整。
所包括的角度取決于特殊的消費(fèi)者的要求，但可在與PC板成45度的至90度的范圍內(nèi)，較好地是在60度至70度的范圍內(nèi)，最好是與PCB成65度角。
圖11和12示出按照本發(fā)明的不同于圖3的光學(xué)組件和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)施例。雖然所描繪的是二維掃描，但部件的結(jié)構(gòu)也可以單用于一維掃描。結(jié)構(gòu)安裝在單塊底板500上，并且包括合適類型的激光器組件502(例如，上述類型的激光器組件)。在此實(shí)施例中，激光器組件502可以安裝在包括周邊側(cè)面550的機(jī)殼中，該機(jī)殼亦用作激光器的散熱器。來(lái)自激光器組件502的光束不被彎折，而是直接穿過(guò)在集光鏡506中的小孔504，并被掃描鏡508反射。反射光束在集光鏡506上折反射，并被引至合適的已知類型的檢測(cè)器510。
現(xiàn)在更詳細(xì)地說(shuō)明用于掃描鏡508的驅(qū)動(dòng)組件，鏡子連同永久磁鐵512安裝，永久磁鐵512與由交流電流驅(qū)動(dòng)的線圈514提供的磁場(chǎng)相互作用，以使鏡子擺動(dòng)。鏡子藉助于附著件501相對(duì)于底板500安裝，附著件501由兩個(gè)Mylar彈簧518、520連至鏡子。雖然鏡子平行于底板安裝，但附著件516與水平底板成25度安裝，因而Mylar彈簧(它垂直于附著帶516延伸)與垂直軸成25度。因此，如下面詳細(xì)討論的，確定一掃描面，它與垂直軸成25度。當(dāng)然，應(yīng)該理解，能夠選擇任何合適的角度。于是掃描角由鏡子的運(yùn)動(dòng)幅度確定，而以選擇50度較好。鏡子組件是不平衡型的，即，當(dāng)相對(duì)于支點(diǎn)考慮時(shí)不提供與鏡子質(zhì)量相對(duì)的平衡塊。
不平衡鏡子(即，在鏡子組件中不提供平衡塊的鏡子)，在以大于每秒100次掃描的速度驅(qū)動(dòng)鏡子的實(shí)行場(chǎng)合下使用是特別合適的。采用不平衡鏡子，由于鏡子對(duì)軟彈簧的附著點(diǎn)不是鏡子組件的質(zhì)心，當(dāng)鏡子靜止時(shí)，重力將在鏡子組件具有較大質(zhì)量的一側(cè)對(duì)其施加較大的力，使鏡子在其較重的一側(cè)“下垂”，并且拉軟彈簧。當(dāng)然，這個(gè)力的作用取決于掃描器相對(duì)于重力矢量的取向。當(dāng)鏡子以較低的速度掃描時(shí)，將呈現(xiàn)相同的“下垂”，因此，在這些應(yīng)用中，最好使用平衡鏡子。然而，平衡鏡子需要增添至鏡子(或鏡子組件)的額外質(zhì)量，對(duì)于操作設(shè)計(jì)重量因而功率要求而言，這是一個(gè)缺點(diǎn)。
在高速工作(即，超過(guò)每秒100次掃描)的實(shí)施例中，可以適當(dāng)?shù)剡x擇彈簧的材料成份、尺寸、形狀和厚度，以達(dá)到所要的諧振頻率。例如，對(duì)于200次掃描/秒的工作，選擇4密耳厚的Mylar彈簧是合適的。對(duì)于400次掃描/秒的工作，最好采用厚度約為3密耳的不銹鋼彈簧。
可以看出，鏡子508相對(duì)于垂直軸傾斜，以引導(dǎo)掃描光束從組件的頂面出射。如圖1那樣，雖然在圖11中把鏡508表示為也與正交于紙面的平面傾斜，但這僅僅是一種使圖面更清楚的繪圖表示而已。可以看出，包括臂522和524的附著件516沿著Mylar彈簧518、520的兩側(cè)延伸。這些臂置于側(cè)塊526、528中的凹入部分內(nèi)，允許對(duì)于臂有一定大小的空隙，該空隙為要達(dá)到的掃描角提供合適的空間，同時(shí)例如通過(guò)使它下垂提供阻擋物以限制鏡子的將沖擊傳給裝置的擺動(dòng)量。
因此，由激光器組件502發(fā)出并且射在鏡子508上的光束由掃描鏡通過(guò)50度的角度進(jìn)行掃描，然而，光束的掃描平面(掃描面)與底板500不成90度，而是成了由這樣的方向所限制的角度，沿該角度驅(qū)動(dòng)磁鐵以使之?dāng)[動(dòng)(即，沿Mylar彈簧的彎曲軸)。參看圖13a和13b最能明白這一點(diǎn)。在圖13a中，激光光束30沿Y方向進(jìn)入。雖然未示出鏡子和驅(qū)動(dòng)組件，但在圖13a中假設(shè)正常的鏡子結(jié)構(gòu)，即，鏡子與XZ平面成45度傾斜，并且將其安裝得繞X軸擺動(dòng)。結(jié)果，在YZ平面內(nèi)形成掃描平面530。然而，在圖13b中，如對(duì)于圖11和12討論的那樣安裝鏡子和鏡子驅(qū)動(dòng)裝置。因此，可以看出，在平面532內(nèi)得到掃描線，平面532與YZ平面成25度。此外，能夠選擇任何所要的掃描平面角或掃描角。
因此，如對(duì)于圖3討論的那樣，以不同的方式得到了光束的非90度的輸出角。
圖9示出第二個(gè)較佳實(shí)施例，在該實(shí)施例中，通過(guò)使用兩塊鏡子(每塊鏡子沿正交的方向擺動(dòng))而得到二維掃描運(yùn)動(dòng)。如在第5,581,070號(hào)、第5,637,856號(hào)第5,614,706號(hào)美國(guó)專利中所描述的那樣，采用兩個(gè)反射鏡的X-Y運(yùn)動(dòng)可以得到多種圖形掃描器，上面所述各項(xiàng)專利都通過(guò)參照而引用于此。最好用圖5a或圖7所示的薄軟元件型驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)兩塊反射鏡。特別，光學(xué)模件10通過(guò)在集光器34中的小孔24發(fā)射光束30，通過(guò)安裝在第一V形件84上的第一擺動(dòng)鏡28a使該光束沿第一方向(例如X方向)擺動(dòng)，然后通過(guò)安裝在V形第84上的第二鏡28b使該光束沿第二方向(例如Y方向)擺動(dòng)。結(jié)果，如由圖形11示意地表示的那樣，在目標(biāo)上得到任何所要的掃描圖形。所有的零件最好能設(shè)置在單元模件中，如從圖10中所畫(huà)的底板平面圖所能看到的那樣。特別，激光器18發(fā)出出射的光束30，通過(guò)在集光鏡26中的小孔34。光束藉助于鏡子28a沿X方向擺動(dòng)，而光束藉助于鏡子28b沿Y方向擺動(dòng)，產(chǎn)生用11示意地表示的掃描圖形，返回光束32沿反射路徑返回，并且由集光鏡26引至檢測(cè)器40。當(dāng)然應(yīng)該理解，這種結(jié)構(gòu)最好與圖1所示的光學(xué)組件連用，并且對(duì)于熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的讀者而言，這些部件的放置和取向都是顯然的。
圖14示出另一種掃描引擎形狀因子和人體工程學(xué)外殼的改變，以包括在這里所描述的掃描器或任何其他的合適地定出尺寸的掃描器。特別，掃描器被包括在筆型外殼600中，該外殼具有掃描窗口602。筆型外殼600最好是狹長(zhǎng)的，具有寬的正、背面604、606以及窄的側(cè)面。最好把掃描窗口設(shè)置在寬面604的頂端(在筆“尖”612的對(duì)端)。掃描可以由一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)鈕608、610觸發(fā)，例如可將這些觸發(fā)鈕設(shè)置在筆型外殼600的側(cè)面或正面上。筆尖612可以是常規(guī)的筆尖或電子筆筆尖。由于寬面的緣故，這種安裝容易把這里描述的那種掃描器模件裝進(jìn)去。此外，窗口602的設(shè)置允許作符合人體工程學(xué)的掃描，而設(shè)置多個(gè)觸發(fā)鈕允許慣用左手或右手的使用者方便使用掃描器?？梢钥闯觯谧x取模式中，外殼600的寬的背面606與使用者的手掌接觸，使得使用舒適和容易，而在書(shū)寫(xiě)模式中，窄的側(cè)面與使用者的手掌接觸，從而這種結(jié)構(gòu)能夠象一支筆那樣正常使用。
雖然在圖14中示出的窗口602的短邊平行于筆的軸線，但另一種做法是，使窗口的長(zhǎng)邊設(shè)置得與筆的軸線平行，而掃描線的方向也與筆的軸線平行。
可以明白，上面所述的特征中的每個(gè)特征，或者兩個(gè)或更多個(gè)特征，可以在不同于上述類型的其他類型的掃描器和條型碼閱讀器中找到有用的應(yīng)用。
雖然本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)在電-光掃描器中使用的掃描模件中的實(shí)施而加以說(shuō)明和描述，但并不打算限于所示的細(xì)節(jié)，因?yàn)椴黄x本發(fā)明的精神和范圍即可以作出各種變更和結(jié)構(gòu)改變。特別，可以理解，對(duì)于一個(gè)實(shí)施例描述的特征可以作為合適的特征被包括入其他的實(shí)施例中，這對(duì)于熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的讀者而言將是很顯然的。
不作進(jìn)一步的分析，上面所述將充分揭示本發(fā)明的要旨，從而其他人運(yùn)用現(xiàn)有的知識(shí)即可容易地修改它以適合各種應(yīng)用而不去除這些特征(從現(xiàn)有技術(shù)的觀點(diǎn)來(lái)看，它們完全構(gòu)成了本發(fā)明的一般或特殊方面的主要特征)，因此，這些修改應(yīng)該而且打算被包括在下述權(quán)利要求書(shū)的等價(jià)物的意義和范圍內(nèi)。在所附的權(quán)利要求書(shū)提出新的要被保護(hù)的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.在一種具有帶窗口的外殼的電-光閱讀器中，引向要讀取的條型碼符號(hào)的光束和從所述要讀取的條型碼符號(hào)反射的光束通過(guò)所述窗口，其特征在于，折反射光學(xué)掃描模件包括a)支承件；b)光源，安裝在所述支承件上，用于沿第一光路的第一段產(chǎn)生和引導(dǎo)光束至要被讀取的符號(hào)；c)光學(xué)組件，包括集光部分，所述集光部分用于聚焦反射光和沿第二光路再引導(dǎo)反射光，所述第二光路具有光軸，所述光軸偏離所述第一光路的所述第一段；d)掃描組件，包括可來(lái)回?cái)[動(dòng)的掃描鏡，安裝所述掃描鏡用于擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且用于接收在所述第一光路的第一段上傳輸?shù)墓馐脱厮龅谝还饴返牡诙我龑?dǎo)光束，使其穿過(guò)所述窗口而射出所述外殼模件，它同時(shí)還接收從所述符號(hào)反射的光并將該反射光引至所述光學(xué)組件的所述集光部分；以及e)檢測(cè)器，安裝在所述支承件上，用于檢測(cè)已被所述集光部分再引導(dǎo)的被聚焦的反射光，并且用于產(chǎn)生相應(yīng)于檢測(cè)到的光強(qiáng)的電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的模件，其特征在于，所述支承件確定一個(gè)參考面，而如此安裝所述掃描組件，從而掃描光速確定一個(gè)掃描平面，它一般與所述支承件正交。
3.如權(quán)利要求2所述的模件，其特征在于，還包括光束彎折光學(xué)元件，用于接收沿所述第一光路的第一段的第一部分的來(lái)自光源的光束，所述第一部分一般與所述底板正交，并且用于沿所述第一光路的第一段的第二部分引導(dǎo)所述光束。
4.如權(quán)利要求1所述的模件，其特征在于，所述光學(xué)組件的所述集光部分包括設(shè)置在所述集光部分的小孔，用于接收來(lái)自所述光源的光束，并且允許光束通過(guò)所述集光部分并且沿著與第二光路隔開(kāi)的所述第一光路的第二段傳輸。
5.如權(quán)利要求1所述的模件，其特征在于，還包括由所述底板支承的驅(qū)動(dòng)裝置，用于使掃描鏡來(lái)回?cái)[動(dòng)，以每秒100次以上的頻率使光束跨過(guò)所述符號(hào)掃描，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括軟片簧，所述掃描鏡安裝在所述軟片簧上。
6.如權(quán)利要求1所述的掃描模件，其特征在于，設(shè)置所述檢測(cè)器，從而來(lái)自發(fā)射光束的反射光不照射所述檢測(cè)器，所述反射光先是由所述窗口部分反射然后由所述集光部分反射。
7.如權(quán)利要求1所述的掃描模件，其特征在于，所述鏡子組件是不平衡式的，意思是指在所述鏡子組件中不設(shè)置平衡塊，并且附著點(diǎn)不是所述鏡子組件的質(zhì)心。
8.如權(quán)利要求1所述的掃描模件，其特征在于，所述光源是半導(dǎo)體激光器。
9.如權(quán)利要求1所述的掃描模件，其特征在于，所述集光部分是凹面鏡。
10.如權(quán)利要求3所述的掃描模件，其特征在于，所述光束彎折光學(xué)元件是鏡子。
11.在一種具有帶窗口的外殼的電-光閱讀器中，引向要讀取的條型符號(hào)的光束和從所述要讀取的條型碼符號(hào)反射的光束通過(guò)所述窗口，其特征在于，折反射光學(xué)掃描模件包括光源，用于將光束引至要讀取的符號(hào)；以及光學(xué)組件，它包括集光部分，該集光部分沿著一條光路聚集光線，并將它再引導(dǎo)至檢測(cè)器，其中，所述集光部分的光軸偏離發(fā)出的光束的光軸，從而發(fā)出的被所述閱讀器的所述窗口部分反射的光不照射所述檢測(cè)器。
12.一種手持式條型碼閱讀器，其特征在于，所述閱讀器包括a)外殼，它具有限制其內(nèi)部的壁和包括平面窗口；以及b)光學(xué)掃描組件，它安裝在所述內(nèi)部并且包括掃描器，用于在掃描平面內(nèi)引導(dǎo)光束穿過(guò)所述窗口，并且射出所述外殼而到達(dá)要被掃描的條型碼符號(hào)，所述掃描平面設(shè)置得大體上與所述平面窗口正交。
13.一種用于讀取條型碼符號(hào)的光學(xué)掃描模件，其特征在于包括a)底板；b)光源，它由所述底板支承，用于產(chǎn)生光束；c)不平衡掃描組件，它包括可來(lái)回?cái)[動(dòng)的掃描鏡組件，該組件安裝在附著點(diǎn)，用于擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并且可接收從光源傳輸?shù)墓馐蛯⑺龉馐毓饴芬烈x取的符號(hào)；d)光學(xué)組件，它包括集光部分，用于聚焦和再引導(dǎo)從所述符號(hào)反射的光；e)驅(qū)動(dòng)裝置，它由所述底板支承，用于使掃描鏡組件來(lái)回?cái)[動(dòng)，以超過(guò)每秒100次的速率跨過(guò)所述符號(hào)掃描光束，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括軟片簧，所述掃描鏡組件安裝在所述軟片簧上的附著點(diǎn)處；以及f)檢測(cè)器，用于檢測(cè)已被所述集光部分再引導(dǎo)的被聚焦的反射光，還用于產(chǎn)生相應(yīng)于被檢測(cè)的光強(qiáng)的電信號(hào)。
14.一種激光掃描模件，它用于掃描系統(tǒng)，以讀取具有不同光反射率的部分的條型碼符號(hào)，其特征在于，所述掃描模件包括(a)一般為長(zhǎng)方體形狀的多面結(jié)構(gòu)，包括第一或底面、第二或頂面以及四個(gè)周邊側(cè)面，即，第一、第二、第三和第四周邊側(cè)面，這四個(gè)所述周邊側(cè)面的每一個(gè)確定在底面和頂面之間；一般為平面狀的底板，它形成所述結(jié)構(gòu)的底面，其尺寸不大于21mm×15mm；以及壁，其寬度不超過(guò)12mm，一般，該壁與所述底面正交，并且形成所述結(jié)構(gòu)的周邊側(cè)面的至少一部分，在所述結(jié)構(gòu)的周邊側(cè)面的第一側(cè)面上有開(kāi)口；(b)半導(dǎo)體光源，用于沿光路產(chǎn)生激光光束，該光束穿過(guò)所述開(kāi)口而到達(dá)要讀取的符號(hào)；(c)反射鏡，它位于所述光路中，用于將射在所述反射鏡上的光束引導(dǎo)至所述符號(hào)；(d)片簧，一般為平面狀，用于支承地安裝所述反射鏡，以使該反射鏡作來(lái)回?cái)[動(dòng)運(yùn)動(dòng)；(e)驅(qū)動(dòng)裝置，用于來(lái)回?cái)[動(dòng)所述反射鏡；以及(f)檢測(cè)器，用于檢測(cè)接收到的反射光以及用于產(chǎn)生相應(yīng)于所述符號(hào)的不同光反射率部分的電信號(hào)。
15.如權(quán)利要求14所述的模件，其特征在于，所述反射鏡同時(shí)接收所述從所述符號(hào)反射的光并且將它引至所述檢測(cè)器。
16.如權(quán)利要求14所述的模件，其特征在于，所述半導(dǎo)體光源安裝在所述周邊側(cè)面的第二個(gè)側(cè)面上，所述第二周邊側(cè)面與所述第一周邊側(cè)面相對(duì)。
17.如權(quán)利要求16所述的模件，其特征在于，所述檢測(cè)器安裝在所述第二周邊側(cè)面上。
18.如權(quán)利要求16所述的模件，其特征在于，所述支承件確定了一個(gè)參考平面，并且如此安排所述掃描組件，從而掃描光束確定一個(gè)掃描平面，所述掃描平面一般平行于所述支承件。
19.如權(quán)利要求16所述的模件，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置由所述第二周邊側(cè)面支承，用于使所述反射鏡來(lái)回?cái)[動(dòng)，從而以超過(guò)每秒100次的速率跨過(guò)所述符號(hào)掃描所述光束。
20.如權(quán)利要求14所述的掃描模件，其特征在于，還包括光束彎折光學(xué)元件，它設(shè)置在光路中，彎折由所述光源發(fā)出的光束，并且引導(dǎo)所述光束至所述反射鏡。
全文摘要
一種折反射光學(xué)掃描模件(例如在具有窗口的條型碼閱讀器中的光學(xué)掃描模件),包括:光源,用于把光束引至要讀取的符號(hào);以及光學(xué)組件,它包括集光部分,該集光部分沿光路聚集和再引導(dǎo)光至檢測(cè)器,其中,集光部分的光軸偏離發(fā)射光束的光軸,從而由閱讀器的窗口部分反射的發(fā)射光不會(huì)照射檢測(cè)器。
文檔編號(hào)G06K7/10GK1267034SQ9912754
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月30日
發(fā)明者保羅·德沃爾基斯, 愛(ài)德華·巴坎 申請(qǐng)人:訊寶科技公司