在去歪斜子視場占據(jù)的全覆蓋掃描區(qū)上對標記進行成像的交易點工作站和方法
【專利摘要】一種雙光學、雙窗口交易點工作站通過將僅兩個成像器的每個視場分成穿過每個窗口且填充掃描區(qū)且使其中的死區(qū)最小化的三個子視場，來在全覆蓋掃描區(qū)上對與多側(cè)面產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的標記進行成像。子視場相對于窗口的扭曲被最小化，使得子視場完全適合穿過每個窗口的最小修剪。遠離每個成像器，遠程地執(zhí)行每個視場的分割。這些成像器具有光焦度基本上相同的透鏡組件，且與它們各自的窗口間隔開基本上相同的距離。
【專利說明】在去歪斜子視場占據(jù)的全覆蓋掃描區(qū)上對標記進行成像的交易點工作站和方法
【背景技術(shù)】
[0001]已知在雙窗口或雙光學工作站中使用基于激光和/或基于成像器的讀取器來電光讀取與待標識和處理的三維產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的標記(諸如條形碼符號)，例如在超市、批發(fā)店、百貨商場及其它類型的零售商的收銀臺的工作臺處提供的交易點工作站處購買的三維產(chǎn)品。通常由用戶使產(chǎn)品在工作臺上面向上的一般的水平窗口和/或在工作臺上升高的一般的垂直或豎直窗口上滑動或移動，或呈現(xiàn)給這些窗口的中心區(qū)域。當基于激光的讀取器生成的至少一個激光掃描線在符號上掃描時和/或當來自符號的返回光在視場上被基于成像器的讀取器的固態(tài)成像器捕獲時，該符號于是被處理、解碼和讀取，從而識別該產(chǎn)品。
[0002]符號位于產(chǎn)品之下或上或右至左，或者在產(chǎn)品的六個側(cè)面中的任何側(cè)面之間或之上。符號可按“柵欄”取向定向，其中一維通用產(chǎn)品碼(UPC)符號的拉長平行條是垂直的，或者符號可按“階梯”取向定向，其中UPC符號是水平的，或者按之間的任何取向角度定向。產(chǎn)品在任一窗口上移動或呈現(xiàn)給任一窗口期間，產(chǎn)品可由用戶以各種傾斜角度握住。在這種移動或呈現(xiàn)期間，產(chǎn)品可被定位成與任一窗口接觸或保持距離。所有的這些因素使得符號位置可變且難以提前預測。
[0003]在這一環(huán)境中，重要的是工作站處的讀取器在水平窗口上或豎直窗口前提供完全覆蓋掃描區(qū)，使得掃描區(qū)向下延伸盡可能接近工作臺、在工作臺上足夠高以及在工作臺的寬度上盡可能寬。掃描區(qū)投影到遠離窗口的空間，并且在體積方面快速增長，以便不僅覆蓋位于窗口上的產(chǎn)品上的符號而且覆蓋遠離窗口若干英寸的產(chǎn)品上的符號。掃描區(qū)必須足夠大以便讀取以任何可能的方式位于掃描區(qū)的整個體積內(nèi)的符號，并且必須不具有其中符號未被覆蓋因此無法讀取的任何死區(qū)。
[0004]與具有基于激光的讀取器的工作站處理交易一樣有優(yōu)勢，認為具有基于激光器的讀取器的工作站(也稱為成像器)能提供改進的可靠性并且具有讀取除UPC符號外的標記(諸如二維或?qū)盈B或截斷符號)的附加能力以及對非符號目標(諸如收據(jù)、駕照、簽名等)進行成像的能力。最初認為所有的基于成像器的工作站將需要約10至12或至少6個成像器以便提供全覆蓋掃描區(qū)以實現(xiàn)對位于三維產(chǎn)品的六個側(cè)面上的任意位置處的標記的可靠讀取。然而，為了使基于成像器的工作站的成本下降到可接受水平，已知通過將至少一個成像器的視場分成多個子視場，每個子視場用于替換附加成像器來減少對如此多的成像器的需求。
[0005]然而，通過分割已知的基于成像器的工作站中的視場所產(chǎn)生的這種子視場(也稱為光收集區(qū))并不完全覆蓋掃描區(qū)。結(jié)果，掃描區(qū)不具有完全覆蓋且具有標記無法被讀取的死區(qū)。同樣，至少一些子視場被扭曲或者相對于它們所通過的窗口而歪斜。結(jié)果，扭曲的子視場的外部部分被限制該窗口的工作站的壁修剪并阻擋。當然，所有的這些因素使讀取性能和效率變差。
[0006]此外，部分地由于不同定位且不同尺寸的窗口，已知的成像器通常設置有具有不同光焦度且聚焦在距離窗口不同距離處的成像透鏡組件。在現(xiàn)有技術(shù)中，一些扭曲的子視場在它們穿過窗口時發(fā)散，因此在對與窗口大致平行的標記進行成像時(常見情況)降低了分辨率，因為各傳感器在標記上的投影也被放大。如果標記由與工作站的右或左側(cè)成角度的外部子視場成像，則傳感器在標記上的投影被拉伸至右或左側(cè)。如果標記正通過一個窗口由朝向相反窗口的中心子視場成像，則傳感器投影以與外部子視場的拉伸成直角而被拉伸。換言之，對于每個窗口，有沿左/右軸具有較高分辨率的子視場，且還有沿垂直上/下軸具有較高分辨率的不同的子視場。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中用于在子視場通過窗口按一定角度投影的方向上壓扁該子視場的失真光學器件將會使該子視場被拉伸，傳感器由此將分辨率修改至無法恰當?shù)胤直娓呙芏葮擞浀某潭?。去除成像透鏡組件中的失真光學器件將降低工作站的成本并且增加制造效率。
[0008]同樣，通過使分光器定位成非常接近成像器來執(zhí)行在已知的基于成像器的工作站中分割視場。由于每個子視場隨著距離成像器的距離增加而增長，現(xiàn)有技術(shù)中緊密相鄰的分光器的定位精度非常關(guān)鍵，由此向制造過程增加了勞動密集且昂貴的附加調(diào)節(jié)步驟。此夕卜，因為成像器聚焦在相應窗口外一距離處(通常幾英寸)，所以接近成像器的任何標記的圖像是非常模糊的。當分光器定位成非常接近成像器時，分光器的邊緣非常模糊并且無法聚焦，且在被分割的子視場之間沒有清楚的輪廓。因為每個分割子視場在空間體積上非常小，這種模糊可實際覆蓋每個分割子視場的有效部分，由此浪費寶貴的傳感器并且減少了可用于分辨出位于掃描區(qū)中的標記的傳感器的數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及對與多側(cè)面產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的標記進行電光成像的交易點工作站。該標記優(yōu)選是被電光讀取的條形碼符號以便標識在工作站處被購買的產(chǎn)品。在優(yōu)選實施例中，工作站是雙光學或雙窗口工作站，該工作站具有由外殼支承且位于一般的水平面中的一般的水平窗口和也由外殼支承且位于與一般的水平面相交的一般的豎直面中的豎直窗口。豎直面可位于垂直面中，或者可相對于垂直面略微向后或向前傾斜。操作者或客戶使產(chǎn)品通過掃描區(qū)，該掃描區(qū)占據(jù)水平窗口處及上部的空間，且還占據(jù)豎直窗口處及前面的空間。
[0010]外殼支承至少一個固態(tài)成像器，優(yōu)選為兩個固態(tài)成像器，每個窗口一個且與每個窗口相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，兩個成像器共同安裝在印刷電路板上。每個成像器具有多個傳感器(也稱為像素)的傳感器陣列，該傳感器具有視場。每個成像器優(yōu)選地包括兆像素尺寸的傳感器的二維電荷耦合器件(CXD)陣列或互補金屬氧化物半導體器(CMOS)陣列，例如，1280像素寬x960像素高。傳感器陣列沿相互正交的陣列軸布置，即行軸和列軸。每個成像器包括成像透鏡組件用于捕捉從標記返回的光且用于將所捕捉的返回光投影到傳感器陣列。每個成像器可包括照明器或與照明器相關(guān)聯(lián)，以利用來自照明光源(例如發(fā)光二極管(LED))的照明光來照明該標記。
[0011]控制器或可編程微處理器用于控制每個照明器來照明標記，用于控制每個成像器捕捉在曝光時間段或幀中從標記返回的照明光以產(chǎn)生指示被讀取的標記的電信號，且用于處理電信號以讀取標記，以及如果該標記是符號則解碼該標記。每個照明器優(yōu)選地僅在曝光時間段期間工作。每個成像器被控制以在不同的曝光時間段期間捕捉來自標記的返回光，從而避免照明器之間的干擾。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，光學系統(tǒng)由外殼支承且用于沿光路引導所捕捉的返回光從至少一個窗口至其相關(guān)聯(lián)的成像器，且用于將成像器的視場分成多個子視場。光學系統(tǒng)具有多個折疊鏡，每個折疊鏡位于光路中以圍繞基本上平行于投影到相應鏡上的行軸或列軸之一的相應鏡軸使上述子視場中的至少一個子視場中的所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以抵抗一個子視場相對于一個窗口的歪斜。
[0013]如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的至少一些已知的子視場相對于它們穿過的窗口是扭曲或歪斜的。結(jié)果，每個扭曲的子視場的外圍部分被限制窗口的工作站的壁修剪并阻擋。為了最小化這種修剪(如果不是基本消除這種修剪的話)，位于至少一個子視場的光路中的折疊鏡相對于垂直成像器的行軸和列軸謹慎定位和定向。具體地，每個這樣的折疊鏡具有沿每個鏡的高度延伸的相互正交的鏡軸。每個折疊鏡被定向成使得其鏡軸之一基本平行于投影到該鏡的行軸或列軸之一。因此，每個折疊鏡在標記和水平成像器之間沿其傳播方向使所捕捉的返回光發(fā)生折疊，使得子視場在距窗口的線性邊緣一定距離處且基本平行于窗口的線性邊緣去歪斜地穿過水平窗口。因此，去歪斜子視場更多地穿過窗口且更充分地適合該窗□。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，光學系統(tǒng)包括第一分光器，用于將成像器的視場分成穿過窗口之一的三個子視場；以及第二分光器，用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的三個子視場。因此，僅需要兩個成像器來產(chǎn)生六個子視場。這六個子視場提供在穿過掃描區(qū)的產(chǎn)品的各側(cè)上的標記的最佳可見性。六個子視場被定向成對于讀取用戶呈現(xiàn)給工作站的以最常見方式定向的產(chǎn)品上的標記最有效。六個子視場提供位于產(chǎn)品常見位置處的標記的隨機覆蓋，從而在由典型用戶使用時保證最大性能。然而，如果用戶以不常見方式呈現(xiàn)產(chǎn)品，諸如通過與窗口之一相反地定位該標記，子視場仍能定位成讀取該標記。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，折疊鏡中的至少一個位于每個成像器和每個分光器之間的光路中。在優(yōu)選的實施例中，每個成像器以遠離其相關(guān)聯(lián)窗口預定距離(例如約400mm)沿光路間隔開，且每個分光器位于遠離其相關(guān)聯(lián)成像器預定距離的至少五分之一處。因此，每個分光器遠離成像器定位。如上所述，分光器的這種遠程定位緩解現(xiàn)有技術(shù)對高定位精度的要求，且提供被分割子視場之間的更清楚輪廓，由此增加可用于分辨位于掃描區(qū)中的標記的傳感器的數(shù)量。
[0016]如上所述，窗口不同地定位且尺寸不同。作為若干實例，在常規(guī)雙光學工作站中的一般水平窗口位于水平面中且測量約4英寸寬乘以約6英寸長，而一般的豎直窗口一般位于傾斜面中且測量約6英寸寬乘以約8英寸長。這部分地導致現(xiàn)有技術(shù)使用具有不同光焦度和距離窗口不同距離處的不同焦點的成像透鏡組件。
[0017]本發(fā)明的另一個方面在于提供具有基本相同的光焦度的兩個成像器的兩個成像透鏡組件，且在于以遠離其相關(guān)聯(lián)的窗口基本相同的長預定距離(例如，約400mm)間隔成像器。通過使用多個折疊鏡實現(xiàn)這種長光路允許使用最少數(shù)量的傳感器。光路越長，子視場的發(fā)散角越窄，同時仍實現(xiàn)窗口處所需的子視場尺寸。因為發(fā)散角窄，子視場在窗口外不會快速生長，由此延長了在其上傳感器分辨率足夠大的工作范圍。換言之，如果使用工作站內(nèi)的較短光路，即小于例如400mm，則窗口處的子視場尺寸將會較小，或者圖像分辨率將在超出窗口之外快速變差以至于不能實現(xiàn)實際工作范圍。
[0018]本發(fā)明的又一個特征在于通過對與產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的標記進行電光成像來處理這些產(chǎn)品的方法。通過以下步驟執(zhí)行該方法:通過外殼支承至少一個窗口 ；在至少一個固態(tài)成像器的視場上捕捉通過至少一個窗口從所述標記返回的光，至少一個固態(tài)成像器具有沿相互正交的陣列軸布置的傳感器陣列；沿光路引導所捕捉的返回光從至少一個窗口至至少一個成像器；將至少一個成像器的視場分成多個子視場；在光路中定位多個折疊鏡中的每一個以圍繞基本上平行于投影到相應鏡上的陣列軸之一的相應鏡軸使上述子視場中的至少一個子視場中的所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以抵抗至少一個子視場相對于至少一個窗口的歪斜；以及控制至少一個成像器且處理至少一個子視場中所捕捉的返回光。
[0019]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)勢當結(jié)合附圖閱讀具體實施例時將從下文描述中得到最好的理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的雙窗口、雙光學交易點工作站或成像讀取器的透視圖，用于通過圖像捕捉來讀取穿過工作站的多側(cè)面產(chǎn)品上的標記；
[0021]圖2是用于圖1的工作站的成像器的傳感器陣列的俯視平面圖；
[0022]圖3是圖1的工作站中的光學系統(tǒng)的部分的分裂、放大透視圖，圖示了圖2的成像器的外部子視場的折疊的光路以便于穿過豎直窗口而離開；
[0023]圖4是圖3的光路的放大、透視側(cè)視圖；
[0024]圖5是圖3的光學系統(tǒng)部分的后側(cè)透視圖，描繪了用于將成像器的視場分成由兩個外部子視場包圍的中心子視場的分光器；
[0025]圖6是圖3的光學系統(tǒng)部分的俯視平面圖，圖示了分光器的子視場下游；
[0026]圖7是圖3的光學系統(tǒng)部分的透視圖，圖示了圖1的工作站的豎直窗口外部的三個子視場；
[0027]圖8是圖1的工作站中的光學系統(tǒng)的另一部分的分裂、放大透視圖，圖示在到達另一個分光器之前另一個成像器的視場的另一個折疊光路；
[0028]圖9是圖8的光路部分的放大、透視側(cè)視圖；
[0029]圖10是圖示圖8的分光器的子視場下游的透視圖；
[0030]圖11是圖示圖8的分光器的子視場又一個下游的透視圖；
[0031]圖12是圖8的另一個光學系統(tǒng)部分的透視圖，圖示圖1的工作站的水平窗口外部的三個子視場；以及
[0032]圖13是圖1的工作站的透視圖，圖示窗口外部的全部六個子場。
【具體實施方式】
[0033]圖1描述雙窗口雙光學交易點工作站10,用于對與多側(cè)面三維產(chǎn)品12相關(guān)聯(lián)的標記14進行電光成像，諸如所示的上述UPC符號，該工作站通常由零售商用來處理涉及承載或印刷標識標記14的產(chǎn)品12的交易。工作站10包括外殼16,該外殼16具有位于一般的水平面中且由水平外部部分16A支承的一般的水平窗口 20和位于與一般的水平面相交的一般的豎直面中且由升高的外部部分16B支承的豎直窗口 22。豎直面可位于垂直面中，或者可相對于垂直面略微向后或向前傾斜。豎直窗口 22優(yōu)選凹入其外殼部分16B以便抗刮擦。操作者或客戶使產(chǎn)品通過掃描區(qū)，該掃描區(qū)占據(jù)水平窗口 20處及上部的空間，且還占據(jù)豎直窗口 22處或前面的空間。
[0034]標記14不必是如所示的UPC符號，而可以是不同符號體系的一維符號或任意二維符號或?qū)盈B符號或通常在忠誠卡、優(yōu)惠券、積分卡中發(fā)現(xiàn)的類型的各種長度的截斷符號。標記14還可以是非符號目標，諸如人員檢驗、信用卡、借記卡、簽名、駕照、消費者本人或操作員本人。捕捉駕照圖像尤其有用，因為很多駕照以承載年齡信息的二維標記編碼，這在驗證客戶的年齡以及客戶購買與年齡有關(guān)的產(chǎn)品(諸如酒精飲料或煙草產(chǎn)品)的能力方面有用。捕捉操作員的圖像用于安全目的的視頻監(jiān)控。因此，可確定操作員是否實際掃描產(chǎn)品或者在零售業(yè)中稱為“私下達成(sweethearting)”的犯罪實踐中企圖繞過窗口而使廣品在窗口周圍通過且不對消費者收費。
[0035]產(chǎn)品12不一定是如圖所示的三維盒子，而可以是具有左側(cè)12A、右側(cè)12B、前側(cè)12C、后側(cè)12D、底側(cè)12E及頂側(cè)12F的任何物體。產(chǎn)品12通過操作員或消費者沿箭頭A的方向穿過掃描區(qū)在窗口 20、22上滑動或移動且通過窗口 20、22，或者呈現(xiàn)給任意窗口的中心區(qū)。如上所述,產(chǎn)品12可沿其它方向穿過工作站10傾斜或移動。
[0036]如圖3-4最佳示出的，第一固態(tài)成像器30和第二固態(tài)成像器32通常支承在外殼內(nèi)的印刷電路板18上。每個成像器30、32具有若干傳感器的傳感器陣列，且在各圖中視場由斑點圖示。如下所述，第一成像器30的視場朝向豎直窗口 22外部；因此，為了方便，第一成像器30將被單獨稱為垂直成像器30。類似地，第二成像器32的視場朝向水平窗口 20外部；因此，為了方便，第二成像器32將被單獨稱為水平成像器32。
[0037]每個成像器30、32優(yōu)選地包括兆像素尺寸的傳感器的二維電荷耦合器件(CXD)陣列或互補金屬氧化物半導體器(CMOS)陣列，例如，1280像素寬x960像素高。在優(yōu)選實施例中，每個成像器30、32的視場測量約15度乘以30度。兩個成像器30、32的陣列沿相互垂直的行和列方向延伸。因此，如圖2所示，每個成像器具有行軸和列軸。每個成像器30、32包括成像透鏡組件34、36 (參見圖4)，用于捕捉來自標記的返回光且用于將所捕捉的返回光投影到相應的傳感器陣列上。每個成像器30、32可包括照明器或與照明器相關(guān)聯(lián)，以利用來自一個或多個照明光源(例如表面安裝的發(fā)光二極管(LED))的照明光來照明該標記。LED可與相應傳感器陣列緊密相鄰或與之遠離。
[0038]控制器24 (參見圖3)是同樣安裝在板18上且用于控制每個照明器以便照明該標記14的經(jīng)編碼的微處理器，用于控制每個成像器30、32在暴露時間段或幀中檢測從標記返回且被成像透鏡組件34、36捕捉的照明光，以產(chǎn)生指示被讀取的標記的電信號，并且用于處理該電信號以對該標記14進行成像，并且當標記是符號時解碼該標記。每個照明器優(yōu)選地僅在曝光時間段期間工作。每個成像器30、32被優(yōu)選地控制以在不同的曝光時間段期間捕捉來自標記的返回光，從而避免照明器之間的干擾。
[0039]每個成像器30、32優(yōu)選地具有全局快門，使得在暴露時間段期間所捕捉的圖像不會被標記14相對于窗口的運動干擾。還可采用卷簾式快門或機械快門。標記14可在任意窗口的任何部分上以約每秒100英寸的速度呈現(xiàn)或刷過。對于能夠讀取快速移動的標記的成像器，標記必須被照明器明亮地照射，使得可利用短曝光時間。任意窗口照射出來的明亮的照明光對于用戶而言可能是令人討厭或不舒服的，所以照明光必須不能被操作者或站在附近的消費者直接觀察到。
[0040]根據(jù)本發(fā)明，光學系統(tǒng)由外殼16支承且用于知道所捕捉的返回光沿第一折疊光路從豎直窗口 22至垂直成像器30，且沿第二折疊光路從水平窗口 20至水平成像器32。如以下更詳細描述的，光學系統(tǒng)還用于將垂直成像器30的視場分成多個子視場，即由兩個外部右和左子視場30R、30L包圍的中心子視場30C，且用于將水平成像器32的視場分成多個子視場，即由兩個外部右和左子視場32R、32L包圍的中心子視場32C。在圖13中示出窗口
20、22外部的各種子視場。
[0041]光學系統(tǒng)具有多個折疊鏡，每個定位在第一和第二光路中的每個中，以使子視場中所捕捉的返回光發(fā)生折疊。如圖3-4所示，多個第一折疊鏡40、41、42、43和44沿垂直成像器30和豎直窗口 22之間的第一光路定位以使外部子視場30L中所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以便在由成像透鏡組件34聚焦到垂直成像器30之前按以下順序連續(xù)反射離開鏡子44、43、42、41和40。按類似的方式，多個第二折疊鏡40、45、46、47和48沿垂直成像器30和豎直窗口 22之間的第二光路定位，以使外部子視場30R中所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以便在由成像透鏡組件34聚焦到垂直成像器30之前按以下順序連續(xù)反射離開鏡子48、47、46、45和40。多個第三折疊鏡40、49和50沿垂直成像器30和豎直窗口 22之間的第三光路定位，以使中心子視場30C中所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以便在由成像透鏡組件34聚焦到垂直成像器30之前按以下順序連續(xù)反射離開鏡子50、49和40。
[0042]如在圖5中最佳地示出的，上述鏡子41、45和49包括第一分光器，其中鏡49將垂直成像器30的視場的中心部分分成中心子視場30C，其中鏡41將垂直成像器30的視場的外部部分分成外部子視場30L，且其中鏡45將垂直成像器30的視場的另一個外部部分分成外部子視場30R。圖6最佳地描繪了(從上面所看到的)鏡44、43、42、41和40之間的外部子視場30L的單獨通道和折疊，且還描繪了鏡48、47、46、45和40之間的外部子視場30R的單獨通道和折疊。圖7最佳地描繪了穿過豎直窗口 22并且在鏡44上的外部子視場30L的單獨通道和折疊，以及穿過豎直窗口 22并且在鏡48上的外部子視場30R的單獨通道和折疊。
[0043]如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的至少一些已知的子視場相對于它們穿過的窗口 20、22是扭曲或歪斜的。結(jié)果，每個扭曲的子視場的外圍部分被限制窗口 20、22的工作站的壁修剪并阻擋。為了最小化這種修剪(如果不是基本消除這種修剪的話)，位于外部子視場30L的第一光路部分中的折疊鏡40、41、42、43和44 ;位于外部子視場30R的第二光路部分中的折疊鏡40、45、46、47和48 ;位于外部子視場30C的第三光路部分中的折疊鏡40、49和50相對于垂直成像器30的行軸和列軸謹慎定位和定向。具體地，每個這樣的折疊鏡40、41、42、43、44、45、46、47、48、49和50具有沿每個鏡的高度延伸的相互正交的鏡軸。每個這樣的折疊鏡被定向成使得其鏡軸之一基本平行于投影到該鏡的行軸或列軸之一。因此，每個這樣的折疊鏡在標記和垂直成像器30之間沿其傳播方向使所捕捉的返回光發(fā)生折疊，使得每個子視場30C、30L和30R在距豎直窗口 22的線性邊緣一定距離處且基本平行于豎直窗口 22的線性邊緣去歪斜地穿過豎直窗口 22。因此，如圖7和13最佳看到的，每個去歪斜子視場30C、30L和30R更多地穿過豎直窗口 22且更充分地適合豎直窗口 22。
[0044]圖3-7的以上討論涉及用于折疊和分割豎直窗口 22和垂直成像器30之間的去歪斜子視場30C、30L和30R的光學系統(tǒng)的各種折疊鏡。圖8_12的以下討論涉及光學系統(tǒng)的附加折疊鏡，用于折疊和分割水平窗口 20和水平成像器32之間的附加的去歪曲子視場32C、32L 和 32R。[0045]因此，如圖8-9最佳所示，光學系統(tǒng)包括多個第四折疊鏡60、61、62、63和64，該多個第四折疊鏡60、61、62、63和64沿水平成像器32和水平窗口 20之間的第一光路定位以使外部子視場32R中所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以便在由成像透鏡組件36聚焦到水平成像器32之前按以下順序連續(xù)反射離開鏡子64、63、62、61和60。以類似方式，多個第五折疊鏡60、61、65、66和67沿水平成像器32和水平窗口 20之間的第二光路定位以使外部子視場32L中所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以便在由成像透鏡組件36聚焦到水平成像器32之前按以下順序連續(xù)反射離開鏡子67、66、65、61和60。多個第六折疊鏡60、61、68和69沿水平成像器32和水平窗口 20之間的第三光路定位以使中心子視場32C中所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以便在由成像透鏡組件36聚焦到水平成像器32之前按以下順序連續(xù)反射離開鏡子69、68、61 和 60。
[0046]如在圖8中最佳地示出的，上述鏡62、65和68包括第二分光器，其中鏡68將水平成像器32的視場的中心部分分成中心子視場32C，其中鏡62將水平成像器32的視場的外部部分分成外部子視場32R，且其中鏡65將水平成像器30的視場的另一個外部部分分成外部子視場32L。圖9最佳地描繪鏡61和60及水平成像器32之間遠離第二分光鏡62、65和68的所有三個子視場的折疊。圖10最佳地描繪鏡62和63之間的外部子視場32R的單獨通道和折疊，還描繪鏡45和66之間的外部子視場32L的單獨通道和折疊，且還描繪鏡68和69之間的中心子視場32C的單獨通道和折疊。圖11最佳地描繪鏡63和64之間的外部子視場32R的單獨通道和折疊；以類似的方式，將理解外部子視場32L在鏡66和67之間通過(未示出以免妨礙附圖)。圖12最佳地描繪穿過水平窗口 20并且在鏡64上的外部子視場32R的單獨通道和折疊以及穿過水平窗口 20并且在鏡67上的外部子視場32L的單獨通道和折疊以及穿過水平窗口 20并且在鏡69上的中心子視場32C的單獨通道和折疊。
[0047]如上所述，為了最小化子視場32C、32L和32R在它們通過水平窗口 20時的修剪(如果不是基本消除這種修剪的話)，位于中心子視場32C的第三光路部分中的折疊鏡60、61、68和69相對于水平成像器32的行軸和列軸謹慎定位和定向。具體地，每個這樣的折疊鏡60、61、68和69具有沿每個鏡的高度延伸的相互正交的鏡軸。每個這樣的折疊鏡被定向成使得其鏡軸之一基本平行于投影到該鏡的行軸或列軸之一。因此，每個這樣的折疊鏡在標記和水平成像器30之間沿其傳播折疊所捕捉的返回光，使得子視場32C在距水平窗口 20的線性邊緣一定距離處且基本平行于水平窗口 20的線性邊緣去歪斜地穿過水平窗口 20。
[0048]對于其它子視場32R和32L，外殼16中沒有足夠的空間用于像對子視場32C所做的那樣平行于陣列軸使子視場32R和32L發(fā)生折疊。因此，子視場32R和32L利用第二分光器的兩個外部鏡62、65的復合角旋轉(zhuǎn)。這些鏡62、65引入了扭曲，該扭曲在相反方向上通過朝向水平窗口 20的光路進一步往下的折疊鏡63、64和66、67被復合角抵消。在子視場32R和32L離開水平窗口 20時，該扭曲幾乎完全被消除。因此，如圖13最佳看到的，每個去歪斜子視場32C、32L和32R更多地穿過水平窗口 20且更充分地適合水平窗口 22。
[0049]因此，僅需要兩個成像器30、32來產(chǎn)生六個子視場。這六個子視場提供在穿過掃描區(qū)的產(chǎn)品的各側(cè)面上的標記的最佳可見性。六個子視場被定向成對于讀取用戶呈現(xiàn)給工作站的以最常見方式定向的產(chǎn)品上的標記最有效。六個子視場提供位于產(chǎn)品常見位置處的標記的隨機覆蓋，從而在由典型用戶使用時保證最大性能。然而，如果用戶以不常見方式呈現(xiàn)產(chǎn)品，諸如通過與窗口之一相反地定位標記，子視場仍能定位成讀取該標記。[0050]將意識到，折疊鏡中的至少一個位于每個成像器和每個分光器之間的光路中。因此，折疊鏡40位于垂直成像器30和第一分光器41、45和49之間的光路中；折疊鏡60、61位于水平成像器32和第二分光器62、65和68之間的光路中。在優(yōu)選的實施例中，每個成像器30、32以遠離其相關(guān)聯(lián)窗口 22、20預定距離(例如約400mm)沿光路間隔開，且每個分光器位于遠離其相關(guān)聯(lián)成像器預定距離的至少五分之一處。因此，每個分光器遠離其相關(guān)聯(lián)的成像器定位。如上所述，分光器的這種遠程定位緩解現(xiàn)有技術(shù)對高定位精度的要求，且提供被分割子視場之間的更清楚輪廓，由此增加可用于分辨位于掃描區(qū)中的標記的傳感器的數(shù)量。
[0051]如上所述，窗口 20、22不同地定位且尺寸不同。作為若干實例，在常規(guī)雙光學工作站中的一般水平窗口 20位于水平面中且測量約4英寸寬乘以約6英寸長，而一般的豎直窗口 22 —般位于傾斜面中且測量約6英寸寬乘以約8英寸長。這部分地導致現(xiàn)有技術(shù)使用具有不同光焦度和距離窗口 20、22不同距離處的不同焦點的成像透鏡組件。
[0052]本發(fā)明的另一個方面在于提供具有基本相同的光焦度的兩個成像器30、32的兩個成像透鏡組件34、36 (優(yōu)選不是失真的)，且在于以遠離其相關(guān)聯(lián)的窗口 22、20基本相同的長預定距離(例如，約400mm)使成像器30、32間隔開。優(yōu)選地，子視場30C、30R、30L、32C、32R和32L中的每個的光路部分在其相應窗口和其相應成像器之間大致相同。通過使用多個折疊鏡實現(xiàn)這種長光路允許使用最少數(shù)量的傳感器。光路越長，子視場的發(fā)散角越窄，同時仍實現(xiàn)窗口處所需的子視場尺寸。因為發(fā)散角窄，子視場在窗口外不會快速生長，由此延長傳感器分辨率足夠的工作范圍。
[0053]在使用中，操作者，諸如在超市收銀臺處工作的人或自己結(jié)賬臺處的消費者，處理其上承載UPC符號14的產(chǎn)品12，通過在相應窗口上滑過產(chǎn)品12或者通過在相應窗口處呈現(xiàn)產(chǎn)品12來穿過窗口 20、22。符號14可位于產(chǎn)品12的頂側(cè)、底側(cè)、右側(cè)、左側(cè)、前側(cè)和后側(cè)中的任一側(cè)上，且成像器30、32中的至少一個或者可能二者均捕捉穿過一個或兩個窗口
20、22從符號14發(fā)射、散射或返回的照明光。所有三個子視場32C、32R和32L沿不同相交方向穿過水平窗口 20以讀取產(chǎn)品的三個側(cè)面。所有三個子視場30C、30R和30L沿不同相交方向穿過豎直窗口 22以讀取產(chǎn)品的又三個側(cè)面。如圖13所示，六個子視場基本上完全占據(jù)掃描區(qū)。結(jié)果，掃描區(qū)中的無法讀取標記14的任何死區(qū)基本上最小化。
[0054]要理解，前述要素中的每一個、或這些要素中的兩個或更多個，可在與前述類型結(jié)構(gòu)不同的其它類型結(jié)構(gòu)中找到有益的應用場合。
[0055]盡管本發(fā)明已示出和記載體現(xiàn)為通過使用兩個成像器電光讀取標記的交易點工作站，然而不旨在局限于所示細節(jié)，因為可不脫離本發(fā)明的精神地作出多種修正和結(jié)構(gòu)改變。
[0056]無需進一步的分析，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用現(xiàn)有的知識針對各種應用場合輕易地對其作出改變而不會忽略一些特征，這些特征從現(xiàn)有技術(shù)的立場來看相當好地構(gòu)成本發(fā)明的一般或具體方面的必要特征，并因此這些改變應當和意圖在下面權(quán)利要求書的等效物的含義和范圍內(nèi)得以理解。
[0057]在所附權(quán)利要求書中闡述了要求保護什么樣的新內(nèi)容并要求受字面專利保護。
【權(quán)利要求】
1.一種交易點工作站，用于通過對與產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的標記進行電光成像來處理所述產(chǎn)品，包括: 外殼; 由所述外殼支承的至少一個窗口； 至少一個固態(tài) 成像器，所述至少一個固態(tài)成像器由所述外殼支承且用于捕捉在視場上通過所述至少一個窗口從所述標記返回的光，所述至少一個成像器具有沿相互正交的陣列軸布置的傳感器的陣列； 光學系統(tǒng)，所述光學系統(tǒng)由所述外殼支承且用于沿光路引導所捕捉的返回光從所述至少一個窗口至所述至少一個成像器，且用于將所述至少一個成像器的視場分成多個子視場，所述光學系統(tǒng)具有多個折疊鏡，每個折疊鏡位于所述光路中以圍繞基本上平行于投影到相應鏡上的陣列軸之一的相應鏡軸使所述子視場中的至少一個子視場中的所捕捉的返回光發(fā)生折疊以抵抗所述至少一個子視場相對于所述至少一個窗口的歪斜；以及 控制器，用于控制所述至少一個成像器且用于處理所述至少一個子視場中的所捕捉的返回光。
2.如權(quán)利要求1所述的工作站，其特征在于，所述至少一個窗口位于豎直面中；且還包括位于與所述豎直面相交的一般的水平面中的另一個窗口 ；由所述外殼支承的另一個固態(tài)成像器，用于捕捉在另一個視場上通過另一窗口從所述標記返回的光，且具有沿相互正交的陣列軸布置的傳感器的陣列；以及印刷電路板，兩個成像器的陣列共同安裝于其上。
3.如權(quán)利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光學系統(tǒng)包括:第一分光器,用于將所述至少一個成像器的視場分成穿過一個窗口的多個子視場；以及第二分光器，用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的多個子視場；且其中所述折疊鏡中的至少一個位于所述至少一個成像器和所述第一分光器之間的光路中，且其中所述折疊鏡中的至少另一個位于另一成像器和第二分光器之間的光路中。
4.如權(quán)利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光學系統(tǒng)包括:第一分光器,用于將所述至少一個成像器的視場分成穿過一個窗口的多個子視場；以及第二分光器，用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的多個子視場，且其中所述至少一個成像器沿所述光路以距離所述至少一個窗口的第一距離間隔開，且其中所述第一分光器位于距離所述至少一個成像器的第一距離的至少五分之一處，且其中所述另一成像器沿所述光路以距離所述另一窗口的第二距離間隔開，且其中所述第二分光器位于距離所述另一成像器的第二距離的至少五分之一處。
5.如權(quán)利要求3所述的工作站，其特征在于，每個陣列向上面向所述一般的水平面；其中所述至少一個折疊鏡位于所述至少一個成像器上；且其中所述至少另一折疊鏡位于所述另一成像器上。
6.如權(quán)利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光學系統(tǒng)包括:第一分光器,用于將所述至少一個成像器的視場分成穿過一個窗口的三個子視場；以及第二分光器，用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的三個子視場，且其中所述第一分光器包括三個分光鏡，用于將所述視場分成中心子視場和包圍所述中心子視場的兩個外部子視場，且其中每個分光鏡圍繞基本平行于投影到相應分光鏡上的至少一個成像器的陣列軸之一的鏡軸使相應子視場中的所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以抵抗每個子視場相對于一個窗口的歪斜。
7.如權(quán)利要求2所述的工作站,其特征在于,所述光學系統(tǒng)包括:第一分光器,用于將所述至少一個成像器的視場分成穿過一個窗口的三個子視場；以及第二分光器，用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的三個子視場，且其中所述第二分光器包括用于形成中心子視場的中心分光鏡以及用于形成包圍所述中心子視場的兩個外部子視場的兩個外部分光鏡，且其中所述中心分光鏡圍繞基本平行于投影到所述中心分光鏡上的另一成像器的陣列軸之一的鏡軸使所述中心子視場中的所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以抵抗所述中心子視場相對于另一窗口的歪斜，且其中外部分光鏡是傾斜的以相對于另一窗口使外部子視場旋轉(zhuǎn)和去歪斜。
8.如權(quán)利要求4所述的工作站，其特征在于，每個窗口具有線性邊緣；且其中所述光學系統(tǒng)引導子視場在距離每個窗口的線性邊緣一定距離處且基本平行于每個窗口的線性邊緣而穿過每個窗口。
9.如權(quán)利要求2所述的工作站，其特征在于，所述光學系統(tǒng)引導所捕捉的返回光沿第一光路部分從至少一個窗口到至少一個成像器，且還引導所捕捉的返回光沿在長度上基本上等于第一光路部分的第二光路部分從另一窗口至另一成像器。
10.如權(quán)利要求2所述的工作站，其特征在于，兩個成像器具有光焦度基本上相同的成像透鏡組件。
11.一種通過對與產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的標記進行電光成像來處理所述產(chǎn)品的方法，所述方法包括以下步驟: 通過外殼支承至少一個窗口； 在至少一個固態(tài)成像器的視場上捕捉通過至少一個窗口從所述標記返回的光，所述至少一個固態(tài)成像器具有沿相互正交的陣列軸布置的傳感器的陣列； 沿光路引導所捕捉的返回光從至`少一個窗口到至少一個成像器；` 將所述至少一個成像器的視場分成多個子視場； 在所述光路中定位多個折疊鏡中的每一個，以圍繞基本上平行于投影到相應鏡上的陣列軸之一的相應鏡軸使所述子視場中的至少一個子視場中的所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以抵抗所述至少一個子視場相對于至少一個窗口的歪斜；以及 控制所述至少一個成像器且處理所述至少一個子視場中的所捕捉的返回光。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述至少一個窗口位于豎直面中；且在與所述豎直面相交的一般的水平面中定位另一個窗口，并且捕捉在另一個固態(tài)成像器的另一個視場上通過另一窗口從所述標記返回的光，所述另一個固態(tài)成像器具有沿相互正交的陣列軸布置的傳感器的陣列，并且將兩個成像器的陣列共同安裝于印刷電路板上。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，分割步驟由第一分光器和第二分光器執(zhí)行，所述第一分光器用于將所述至少一個成像器的視場分成穿過一個窗口的多個子視場；所述第二分光器用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的多個子視場，且將折疊鏡中的至少一個定位于所述至少一個成像器和所述第一分光器之間的光路中，且將所述折疊鏡中的至少另一個定位于另一成像器和第二分光器之間的光路中。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，分割步驟由第一分光器和第二分光器執(zhí)行，所述第一分光器用于將所述至少一個成像器的視場分成穿過一個窗口的多個子視場；所述第二分光器用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的多個子視場，且沿所述光路以距離所述至少一個窗口的第一距離間隔開所述至少一個成像器，且將所述第一分光器定位于距離所述至少一個成像器的第一距離的至少五分之一處，且沿所述光路以距離所述另一窗口的第二距離間隔開所述另一成像器，且將所述第二分光器定位于距離所述另一成像器的第二距離的至少五分之一處。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，將每個陣列配置成向上面向所述一般的水平面；且將所述至少一個折疊鏡定位于所述至少一個成像器上；且將所述至少另一折疊鏡定位于所述另一成像器上。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，分割步驟由第一分光器和第二分光器執(zhí)行，所述第一分光器用于將所述至少一個成像器的視場分成穿過一個窗口的三個子視場，所述第二分光器用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的三個子視場，且將所述第一分光器配置成具有三個分光鏡以便于將所述視場分成中心子視場和包圍所述中心子視場的兩個外部子視場，且其中每個分光鏡圍繞基本平行于投影到相應分光鏡上的至少一個成像器的陣列軸之一的鏡軸使相應子視場中所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以抵抗每個子視場相對于一個窗口的歪斜。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，分割步驟由第一分光器和第二分光器執(zhí)行，所述第一分光器用于將所述至少一個成像器的視場分成穿過一個窗口的三個子視場，所述第二分光器用于將另一成像器的另一視場分成穿過另一窗口的三個子視場，且將所述第二分光器配置成具有用于形成中心子視場的中心分光鏡以及用于形成包圍所述中心子視場的兩個外部子視場的兩個外部分光鏡，且其中所述中心分光鏡圍繞基本平行于投影到所述中心分光鏡上的另一成像器的陣列軸之一的鏡軸使所述中心子視場中所捕捉的返回光發(fā)生折疊，以抵抗所述中心子視場相對于另一窗口的歪斜，且使外部分光鏡傾斜以相對于另一窗口使外部子視場旋轉(zhuǎn)和去歪斜。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，將每個窗口配置成具有線性邊緣，且引導子視場在距離每個窗口的線性邊緣一定距離處且基本平行于每個窗口的線性邊緣而穿過每個窗口。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，引導所捕捉的返回光沿第一光路部分從至少一個窗口到至少一個成像器，且還引導所捕捉的返回光沿在長度上基本上等于第一光路部分的第二光路部分從另一窗口至另一成像器。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將兩個成像器配置成具有光焦度基本上相同的成像透鏡組件。
【文檔編號】G06K7/10GK103502997SQ201280020487
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月26日
【發(fā)明者】M·德茲瑪拉, E·巴坎 申請人:訊寶科技公司