專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)掃描裝置，它對(duì)如條形碼記號(hào)那樣的具有不同光反射性能部分的記號(hào)用光學(xué)方法進(jìn)行掃描;更具體地說(shuō)，該發(fā)明涉及一種使用者可以手持并描準(zhǔn)待讀取記號(hào)的多狀態(tài)、便攜式光學(xué)掃描裝置，其具有第一工作狀態(tài)用于描準(zhǔn)或讀取，第二工作狀態(tài)用于讀取相應(yīng)記號(hào)。
到目前為止，已開(kāi)發(fā)出種種光學(xué)讀取器和光掃描裝置，用于以光學(xué)方法讀取如條形碼記號(hào)那樣的記號(hào)，條形碼記號(hào)是為了用光學(xué)讀取方法來(lái)確定目標(biāo)物而設(shè)計(jì)的。條形碼記號(hào)本身是由一系列不同寬度的條及條之間留有的不同寬度的間隔而形成的編碼圖案，它的條和間隔具有不同的光反射性能。這種讀取器及光掃描裝置對(duì)編碼化了的圖案用電光方法譯碼為目標(biāo)物的英文-數(shù)字表示。這種掃描裝置已公開(kāi)在本申請(qǐng)人已申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利4251798、4360798、4369361、4387297、4409470、4460120、4835374號(hào)等的說(shuō)明書(shū)中。正如以上說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的，這些掃描裝置的最佳實(shí)施例中，從使用者攜帶的手提輕便激光掃描頭發(fā)射出激光束，使掃描頭，嚴(yán)格地說(shuō)，使激光束描準(zhǔn)待讀取記號(hào)，激光束對(duì)記號(hào)進(jìn)行橫向掃描，檢測(cè)由記號(hào)反射的掃描光，對(duì)檢測(cè)出的反射光進(jìn)行譯碼。通常，使用由He-Ne氣體激光器發(fā)射的波長(zhǎng)約為6328A的紅光，所以使用者用肉眼可識(shí)別，由此可以毫無(wú)困難地用掃描頭隨意對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)物，掃描過(guò)程中使發(fā)射出的紅色激光始終保持橫向照射記號(hào)的位置上。
但是，正如美國(guó)專(zhuān)利4387397、4409470、4460120號(hào)的說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的，在使用半導(dǎo)體激光二極管發(fā)射的激光束的情況下，當(dāng)激光二極管發(fā)射使用者用肉眼無(wú)法識(shí)別的激光時(shí)，對(duì)記號(hào)進(jìn)行描準(zhǔn)是較困難的。有些二極管發(fā)射的激光極其接近紅外光，處于肉眼可識(shí)別的邊緣上，波長(zhǎng)約為7800A。即使使用產(chǎn)生可見(jiàn)光的激光二極管，也有激光二極管的光被周?chē)墓庋蜎](méi)的趨勢(shì)。又如為了對(duì)記號(hào)進(jìn)行橫向掃描而移動(dòng)激光二極管光束時(shí)，尤其是以每秒多次，如每秒40次的高速度用激光二極管光束進(jìn)行掃描時(shí)，連在暗室中也不容易識(shí)別激光二極管光。因而由于激光波長(zhǎng)、激光強(qiáng)度、激光器操作環(huán)境的周?chē)鈴?qiáng)度、掃描速度及其它一個(gè)或二個(gè)以上因素，使激光二極管光不易被肉眼識(shí)別。
這樣，由于使用者不能方便地看見(jiàn)激光二極管光，因此用激光二極管光描準(zhǔn)記號(hào)并不容易，必須做相當(dāng)艱苦的努力。這樣，使用者由于操作困難，就得來(lái)回尋找目標(biāo)物，若希望激光二極管的光最終落到橫向照射記號(hào)的位置上，并準(zhǔn)確地被譯碼，只有由讀取掃描裝置的信息，使指示燈點(diǎn)亮或由聲發(fā)生器發(fā)出聲音來(lái)通知的時(shí)候才可以做到。如此，為讀取記號(hào)來(lái)回找尋的方法效率低、需要花費(fèi)時(shí)間，這在每日、每小時(shí)需要讀取很多記號(hào)的情況下尤其突出。
為了讓使用者容易地將激光二極管的光描準(zhǔn)記號(hào)，美國(guó)專(zhuān)利4835374號(hào)說(shuō)明書(shū)中提出了即使使用了肉眼不容易識(shí)別的激光的情況下也可以用肉眼使掃描頭描準(zhǔn)記號(hào)的光描準(zhǔn)裝置。該光描準(zhǔn)裝置利用了可見(jiàn)光源，例如與激光光源分離、并相區(qū)別的一個(gè)或者多個(gè)發(fā)光二極管。使用了一個(gè)手動(dòng)扳機(jī)，在該扳機(jī)的第一工作狀態(tài)啟動(dòng)該光描準(zhǔn)裝置可見(jiàn)地照射到記號(hào)的一個(gè)區(qū)域。該可見(jiàn)區(qū)域是為描準(zhǔn)而使用的，然后立刻在扳機(jī)的第二工作狀態(tài)中，激光光源被起動(dòng)，并開(kāi)始讀取記號(hào)。
使用獨(dú)立的光描準(zhǔn)裝置，使用者可以確保用掃描頭描準(zhǔn)記號(hào)，但是這里主要有掃描頭變大、變重、降低能量效率等缺點(diǎn)。使用獨(dú)立的發(fā)光二極管使掃描頭變重、占用掃描頭內(nèi)空間，同時(shí)還需要有獨(dú)立的電源和控制電路，并消耗電力，所以人們希望把掃描頭做成盡可能小而輕便、且效率高。
本發(fā)明的主要目的是克服已有激光掃描裝置中存在的上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是去掉單獨(dú)的描準(zhǔn)光設(shè)備。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是使得使用者在掃描前和掃描過(guò)程中可容易地將半導(dǎo)體激光二極管的輸出激光束對(duì)準(zhǔn)記號(hào)。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是用半導(dǎo)體激光二極管光束對(duì)某記號(hào)進(jìn)行描準(zhǔn)時(shí)，在特別長(zhǎng)的工作距離的情況下，也可以不產(chǎn)生操作錯(cuò)誤，采用試尋索的方式。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是，提高利用半導(dǎo)體激光二極管光束以光學(xué)方法讀取記號(hào)的效率，并由此減少讀取記號(hào)所需要的時(shí)間。
本發(fā)明的第六個(gè)目的是，掃描前使記號(hào)相對(duì)于半導(dǎo)體激光二極管掃描器位于正確的位置上，并且在掃描中，用該半導(dǎo)體激光二極管掃描器，可以做到正確跟蹤該記號(hào)。
本發(fā)明的第七個(gè)目的是，使描準(zhǔn)和讀取都使用同一個(gè)光源。
本發(fā)明的第八個(gè)目的是，為控制描準(zhǔn)和讀取提供了一個(gè)多位置、手動(dòng)按壓的扳機(jī)。
本發(fā)明的第九個(gè)目的是，為了控制位于離掃描頭不同距離上的記號(hào)的讀取，提供多位置扳機(jī)。
本發(fā)明的第十個(gè)目的是，提供非常輕、流線型、手?jǐn)y式、操作容易并使用時(shí)不使臂腕疲勞的掃描頭和/或裝置，特別是不僅適合于讀取黑白記號(hào)，而且也適合于讀取通用UPC條形碼記號(hào)，完全可以由使用者掌握的激光二極管操作掃描頭和/或裝置。
為了達(dá)到這些目的和如下所述的其它目的，提出了本發(fā)明。
本發(fā)明提供了一種光學(xué)掃描裝置，用于讀取各部分具有不同光反射特性的記號(hào)，包括(a)殼體，該殼體上設(shè)有出射口;
(b)光源，裝在上述殼體內(nèi)，用以產(chǎn)生光束;
(c)可操作控制裝置，也裝在上述殼體內(nèi)，用以使上述光束從上述出射口射出，并能確定上述光束的方向，在第一工作狀態(tài)，照亮上述記號(hào)的第1區(qū)域，在第二工作狀態(tài)，照亮上述記號(hào)的第2區(qū)域。
(d)啟動(dòng)裝置，用于啟動(dòng)上述控制裝置處于上述工作狀態(tài)。
所述的殼體上具有供手持操作的手柄，所述的啟動(dòng)裝置是設(shè)在所述殼體上的、可以手動(dòng)操作的啟動(dòng)裝置。
所述的啟動(dòng)裝置包括與所述的控制裝置相連動(dòng)，以便選擇工作狀態(tài)的多位置扳機(jī)。
所述的第一區(qū)域是靜態(tài)描準(zhǔn)區(qū)域，所述的第二區(qū)域是延展到整個(gè)記號(hào)的動(dòng)態(tài)讀取線性區(qū)域。
所述的第一區(qū)域是延展在記號(hào)的一部分的一個(gè)動(dòng)態(tài)描準(zhǔn)線性區(qū)域，而第二區(qū)域則是延展到整個(gè)記號(hào)的一個(gè)動(dòng)態(tài)讀取線性區(qū)域。
所述的兩個(gè)區(qū)域是位于距所述殼體上的所述出射口不同距離的動(dòng)態(tài)讀取線性區(qū)域。
上述光源是產(chǎn)生激光束的激光器，所述的控制裝置決定激光束的方向，使其在相應(yīng)工作狀態(tài)下分別照射所述記號(hào)上的所述第一和第二區(qū)域。
所述的控制裝置包括一具有使所述光束在所述一個(gè)工作狀態(tài)掃過(guò)所述記號(hào)的可動(dòng)掃描元件的掃描裝置。
所述的掃描裝置是反射鏡，該反射鏡安裝成使其相對(duì)于一軸線，沿著圓弧向相反方向反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
所述的啟動(dòng)裝置使所述掃描元件在所述的第一工作狀態(tài)中維持靜止?fàn)顟B(tài)，而在所述的第二工作狀態(tài)中，沿所定角度的圓弧反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
所述的啟動(dòng)裝置使所述的掃描元件在所述的第一工作狀態(tài)中沿著限定角度范圍的圓弧反復(fù)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而在所述的第二工作狀態(tài)中沿著大于上述的限定角度范圍的預(yù)定角度范圍的圓弧，反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
所述啟動(dòng)裝置使所述的掃描元件在所述的第一、第二兩個(gè)工作狀態(tài)中，沿著預(yù)定角度范圍的圓弧，反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明還提供了一種條形碼等記號(hào)的讀取方法，該方法包括(1)產(chǎn)生激光束，(2)用所述的光束形成第一掃描圖形，以便使用者用所述的光束描準(zhǔn)所需位置，決定其方向，(3)選擇第二選擇位置，以便形成掃描所有待讀記號(hào)的第二掃描圖形，(4)接收由記號(hào)反射的光，產(chǎn)生與表示該記號(hào)的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。
上述方法中把激光束光源安裝在具有手持操作手柄的殼體內(nèi)，把掃描裝置和檢測(cè)裝置安裝在所述的殼體內(nèi)，把可手動(dòng)操作的傳動(dòng)裝置安裝于所述的殼體上，以便進(jìn)行所述的位置選擇。
所述的傳動(dòng)裝置具有對(duì)所述的掃描圖形進(jìn)行選擇的多位置扳機(jī)。
所述激光束的產(chǎn)生步驟包括，在殼體內(nèi)安裝用于使光束對(duì)記號(hào)掃描的可動(dòng)掃描元件，使所述的掃描元件在第一選擇位置上沿一限定角度范圍的圓弧反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而在第二選擇位置上沿著大于所述的限定角度范圍的限定角度范圍的圓弧，反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是，為了用掃描頭讀取被描準(zhǔn)的記號(hào)，在激光裝置中采取了用手?jǐn)y掃描頭來(lái)掃描的結(jié)構(gòu)。如通常做法，把幾個(gè)構(gòu)成部分安裝在掃描頭上。例如在掃描頭內(nèi)設(shè)置產(chǎn)生入射光束(最好是激光束)的裝置，如半導(dǎo)體激光二極管或者是氣體激光器或非激光光源。在掃描頭內(nèi)設(shè)置改善入射激光束的光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置使入射激光束沿著第一光路射向位于掃描頭外并與入射激光束的傳播方向大致垂直的參考面及在該參考面附近、位于工作距離范圍的記號(hào)，該裝置如凸透鏡、凹透鏡、反射鏡或其它光學(xué)元件都設(shè)在掃描頭內(nèi)。為方便起見(jiàn)，以后把位于參考面和掃描頭之間的記號(hào)定義為近距記號(hào)，而把遠(yuǎn)離掃描頭位于參考面另一側(cè)的記號(hào)定義為遠(yuǎn)距記號(hào)。
激光被記號(hào)反射，該反射光中至少是返回的部分沿著由記號(hào)向掃描頭方向的第二光路前進(jìn)。為了對(duì)記號(hào)進(jìn)行掃描，最好是每秒鐘多次對(duì)記號(hào)反復(fù)進(jìn)行橫向掃描，在掃描頭上安裝掃描馬達(dá)，該掃描馬達(dá)具有一輸出軸，該軸上能安裝掃描部件例如當(dāng)做掃描鏡的反射面，并能使它來(lái)回?cái)[動(dòng)。
在條形碼記號(hào)的情況下，構(gòu)成記號(hào)的條和間隔具有不同的光反射特性，由于上述不同的光反射特性，反射光的返回部分在橫掃記號(hào)的方向上光強(qiáng)度是變變化的。
在掃描頭上還設(shè)有傳感器裝置，如一個(gè)或一個(gè)以上的光電二極管，以便在整個(gè)視場(chǎng)上檢測(cè)反射光返回部分的光強(qiáng)度變化，并且產(chǎn)生指示該光強(qiáng)度變化的電模擬信號(hào)。信號(hào)處理裝置也安裝在掃描頭上，以便處理上述模擬電信號(hào)，通常地該模擬信號(hào)處理成數(shù)字電信號(hào)，該數(shù)字電信號(hào)可以被解碼成所掃描信號(hào)的數(shù)字描述。掃描裝置是用以使入射激光束本身或傳感器裝置的視野或上述兩者對(duì)記號(hào)進(jìn)行掃描。
在有些情況下，將譯碼/控制電路或者裝在掃描頭內(nèi)某一個(gè)位置上、或者裝在離開(kāi)掃描頭的位置上。譯碼/控制電路進(jìn)行工作，把數(shù)字化信號(hào)譯碼成上述的數(shù)據(jù)，并判斷該記號(hào)的譯碼是否已順利進(jìn)行，而且在判定為該譯碼順利進(jìn)行了的時(shí)候結(jié)束讀取?？墒謩?dòng)操作的扳機(jī)設(shè)在掃描頭上，而且與激光束產(chǎn)生裝置、掃描裝置、傳感器裝置、信號(hào)處理裝置及譯碼/控制裝置有效連接，以便啟動(dòng)上述各部分，根據(jù)該扳機(jī)的動(dòng)作便開(kāi)始讀取。扳機(jī)動(dòng)一次對(duì)每個(gè)記號(hào)動(dòng)作一次。最佳實(shí)施例中，由扳機(jī)動(dòng)作而引起譯碼/控制裝置的動(dòng)作，該譯碼/控制裝置的動(dòng)作相應(yīng)引起激光束產(chǎn)生裝置、掃描裝置、傳感器及信號(hào)處理裝置工作。
在常規(guī)使用時(shí)，使用者手提著掃描頭描準(zhǔn)待讀取的各記號(hào)，只要記號(hào)被放好，使用者就開(kāi)動(dòng)扳機(jī)進(jìn)行讀取。譯碼/控制裝置可做到記號(hào)一被讀取就向使用者發(fā)出警告，使使用者注意下一個(gè)記號(hào)，反復(fù)進(jìn)行讀取程序。
如上所述，由于激光波長(zhǎng)、激光亮度、周?chē)獾牧炼?、掃描速度等因素和其它因素而不容易用肉眼識(shí)別入射激光束或反射激光束時(shí)存在一些問(wèn)題。由于這樣的“不可見(jiàn)性”，使用者不能看見(jiàn)激光束，就不容易知道激光束是否定位于記號(hào)上或掃描激光束是否在對(duì)整個(gè)待掃描記號(hào)進(jìn)行掃描。為了解決這個(gè)問(wèn)題，已有技術(shù)曾提出了使用單獨(dú)的描準(zhǔn)光學(xué)裝置的方案。
然而，本發(fā)明提出的不是增加重量、加大尺寸、增大能耗的多個(gè)描準(zhǔn)用光學(xué)裝置的方案，而是提出了利用光源本身的方案，即用同一光源的光在讀取記號(hào)之前，幫助使用者將掃描頭定位并對(duì)準(zhǔn)各記號(hào)。
光源(最好是激光二極管)與掃描裝置和扳機(jī)相連，并且由扳機(jī)啟動(dòng)，光束被導(dǎo)引從光源射向所述參考面并依次射向各記號(hào)，可見(jiàn)地照亮至少各記號(hào)的一部分或第一區(qū)域，這樣使用者可找出記號(hào)的位置。由此使用者容易做到用掃描頭正確對(duì)準(zhǔn)各待讀取記號(hào)。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，裝置把光束射向各記號(hào)，在視場(chǎng)內(nèi)照亮記號(hào)上一個(gè)大致為圓形的光點(diǎn)區(qū)域，(最好在記號(hào)的中心附近)。最好該光點(diǎn)區(qū)域在描準(zhǔn)期間保持靜止不動(dòng)，以便遠(yuǎn)距記號(hào)及近距記號(hào)都可以在掃描前被使用者看見(jiàn)和定位。
另一實(shí)施例中，裝置使光束射向掃描反射鏡，該鏡子往復(fù)擺動(dòng)，使該光束橫向掃描各記號(hào)的一部分，這種情況下，上述的第一區(qū)域是一個(gè)長(zhǎng)度短于記號(hào)長(zhǎng)度的線性區(qū)域。這種動(dòng)態(tài)描準(zhǔn)比靜態(tài)描準(zhǔn)更容易識(shí)別近距記號(hào)、更容易決定位置和進(jìn)行掃描。
另一個(gè)實(shí)施例中，上述第一區(qū)域是其長(zhǎng)度與記號(hào)長(zhǎng)度至少是相等(理想情況是更長(zhǎng))的線性區(qū)域。這種動(dòng)態(tài)描準(zhǔn)對(duì)掃描最容易跟蹤。掃描是對(duì)整個(gè)記號(hào)掃描，所以可以使用同一光束進(jìn)行讀取。
最好是，裝置把光束射向具有靜止?fàn)顟B(tài)和至少一個(gè)擺動(dòng)狀態(tài)的掃描反射鏡。首先，該光束被靜止的或者是移動(dòng)中的鏡子反射后射向各記號(hào)、掃描記號(hào)前照射視場(chǎng)內(nèi)的一個(gè)光點(diǎn)或者是線性區(qū)域(最好是符號(hào)的中心)，以確定符號(hào)位置。這時(shí)掃描反射鏡做往復(fù)擺動(dòng)，使光束反射到記號(hào)上，對(duì)整個(gè)記號(hào)進(jìn)行掃描，照射延展到整個(gè)記號(hào)的一個(gè)線性區(qū)域，以讀取記號(hào)。
為了實(shí)施這樣的描準(zhǔn)及讀取，上述扳機(jī)最好是多位置形式，并通過(guò)譯碼/控制裝置，直接或間接地與光源及可擺動(dòng)的掃描反射鏡連接。在扳機(jī)的第一位置，即在斷開(kāi)狀態(tài)中最好使掃描頭的全部構(gòu)件處于停止?fàn)顟B(tài)。在第二位置即第一工作狀態(tài)中，在所定時(shí)間內(nèi)光束照射到處于所定的靜止位置(例如中心位置)上的掃描反射鏡，從而使光束被導(dǎo)引射出掃描頭并照射到待讀記號(hào)中心的一圓點(diǎn)區(qū)域。在第三位置，即在第二工作狀態(tài)中，掃描頭的所有構(gòu)件，包括使掃描鏡往復(fù)擺有關(guān)的部件都被起動(dòng)，由此開(kāi)始進(jìn)行記號(hào)的讀取，并使光束照到記號(hào)上的一個(gè)線性區(qū)域。
在另一個(gè)實(shí)施例中，掃描鏡在上述第一工作狀態(tài)在一有限的角度內(nèi)(如1-5度)來(lái)回?cái)[動(dòng)，照射記號(hào)上一有限長(zhǎng)度的線性區(qū)域。然后，在第二工作狀態(tài)中，該掃描鏡以更大的角度(例如20-40度)來(lái)回?cái)[動(dòng)，照射一個(gè)延展到整個(gè)記號(hào)的更長(zhǎng)的線性區(qū)域。
還有一種實(shí)施辦法，掃描鏡在上述兩種工作狀態(tài)中，都在上述較大的角度上來(lái)回?cái)[動(dòng)，這樣，兩個(gè)工作狀態(tài)都可以同時(shí)用來(lái)完成描準(zhǔn)和讀取。這對(duì)用同一掃描頭讀取近距記號(hào)和遠(yuǎn)距記號(hào)特別合適，也特別適合于以同一掃描頭讀取高密度符號(hào)和低密度符號(hào)。
體現(xiàn)本發(fā)明新穎性的特征已記載在權(quán)利要求書(shū)中。然而通過(guò)對(duì)追加目的和優(yōu)點(diǎn)的說(shuō)明、再結(jié)合附圖看實(shí)施例，就可以更好地理解發(fā)明的構(gòu)思和運(yùn)作方法。


圖1是本發(fā)明中可攜帶式掃描頭的正視圖。
圖2是圖1中2-2處的放大剖面圖。
圖3是圖2中3-3處的剖面圖。
圖4是圖2中4-4處的剖面圖。
圖5表示第一工作狀態(tài)中的扳機(jī)組件的放大詳圖。
圖6表示第二工作狀態(tài)中的扳機(jī)組件的放大詳圖。
圖7是一個(gè)實(shí)施狀態(tài)的放大圖，它表示一個(gè)記號(hào)和在描準(zhǔn)過(guò)程中其被照射的部分。
圖8是另一個(gè)實(shí)施狀態(tài)的放大圖，它表示一個(gè)記號(hào)和在描準(zhǔn)過(guò)程中其被照射的部分。
其中，(10)-激光掃描頭，(12)-手柄部分，(14)-本體，(16)，(18)-上、下前壁，(20)-凸出部分(24)，(26)-頂壁、底壁，(28)，(30)-側(cè)壁(32)-扳機(jī)，(36)-頸部，(38)-套環(huán)，(40)-上部凸緣部分，(42)-半導(dǎo)體激光二極管，(46)-電纜，(48)-印刷電路板，(50)-圓筒狀光學(xué)筒，(52)-圓筒狀腔，(54)-透鏡筒，(56)-小孔光闌，(58)-檔壁部分，(60)-圓筒狀側(cè)壁部分，(62)-透鏡，(64)-線圈彈簧，(66)-掃描鏡，(68)-激光透射窗，(70)-高速掃描馬達(dá)，(72)-輸出旋轉(zhuǎn)軸，(74)-承架，(80)-光傳感器，(100)-記號(hào)，(104)-光軸，
(128)-主計(jì)算機(jī)，(150)-光點(diǎn)區(qū)，(172)、(174)-防震元件。
圖1-圖6表示激光掃描頭(10)，這個(gè)激光掃描頭具有輕(不到1鎊)、體積小、前部小、流線形、手提式、安全可攜帶、使用它操作簡(jiǎn)單、臂腕不感到累等優(yōu)點(diǎn)，適用于進(jìn)行記號(hào)的讀取、掃描和/或分析的掃描機(jī)構(gòu)中，而且在讀取前和讀取中兩種情況下可以依次對(duì)各記號(hào)進(jìn)行描準(zhǔn)。在本說(shuō)明書(shū)中使用的“記號(hào)”這個(gè)詞，指由在所用光源(如激光)波長(zhǎng)上具有不同光反射特性的部分所組成的所有標(biāo)記。這個(gè)記號(hào)可以是前述的黑白工業(yè)標(biāo)記(例如code39codabar，Interleared2of5等)，也可以是常用的UPC條形碼標(biāo)記。這個(gè)記號(hào)也可以是任何字母和/或數(shù)字等。而且“記號(hào)”這個(gè)詞包括設(shè)置在一背景區(qū)域中的某種記號(hào)，該記號(hào)或者該記號(hào)中的至少一部分的光反射特性，與該背景區(qū)域的光反射特性不同。后一個(gè)定義下，記號(hào)的“讀取”，在機(jī)器人和對(duì)象識(shí)別等領(lǐng)域中，具有特別的好處。
參照?qǐng)D1-圖3，掃描頭10具有大致呈槍形的殼體，該殼體具有其斷面大致為長(zhǎng)方形的沿著手柄軸大體垂直方向伸長(zhǎng)的手柄部分12，和大體上往水平方向伸長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)本體14。手柄部分12的斷面形狀和全身的大小要適宜使用者手持，并容易操作。本體14和手柄12可用輕、有彈性、耐沖擊性和可自我支撐的材料，例如合成塑料材料來(lái)做。用塑料制成的殼體最好用注射模塑成形，但也可以用真空成形、吹塑成型等。該殼體為中空薄壁殼體。內(nèi)部空間容積為50立方英寸以下，有時(shí)是25立方英寸或者更小。這些數(shù)值并不是做為被限定的數(shù)值來(lái)使用，而是做為掃描頭10最大尺寸和容積的一般值來(lái)使用。
如圖1-圖3所示，本體14在其前方有凸出部，這個(gè)區(qū)域有上前壁16和下前壁18。上前壁16和下前壁18均向前延伸，在位于掃描頭10最前端的凸出部分20相結(jié)合。而且本體14具有后部區(qū)域，該區(qū)域具有置于前壁16、18后方的后壁22。本體14還具有頂壁24、頂壁24下方的底壁26以及位于頂壁24與底壁26之間平行相對(duì)的一對(duì)側(cè)壁28、30。
在掃描頭10的前部手柄部分12和本體14相結(jié)合的部位，而且也是使用者握手柄時(shí)食指常接觸的部位，裝有手動(dòng)扳機(jī)，最好是可按壓扳機(jī)32，該扳機(jī)可以繞樞軸34轉(zhuǎn)動(dòng)。底壁26具有管狀頸部部分36，該頸部部分36沿著手柄軸往下方延伸到一斷面大致為長(zhǎng)方形的沿徑向向內(nèi)延伸的套環(huán)部分38為止。頸部36和套環(huán)部分38具有向前方開(kāi)口的槽，扳機(jī)32通過(guò)該槽往外突出并可扳動(dòng)。
手柄部分12具有其斷面大體為長(zhǎng)方形、沿徑向方向外側(cè)延伸的上部凸緣部分40，該上部凸緣部分40也具有向前方開(kāi)口的槽，扳機(jī)32通過(guò)該槽往外突出并能扳動(dòng)。上部凸緣部分40有彈性，而且可以向半徑內(nèi)側(cè)方向變形。該上部凸緣部分40被插入到頸部部分36，則上部凸緣部分40與套環(huán)部分38相接，而上部凸緣部分40向半徑方向內(nèi)側(cè)彎曲。上部突緣部分40穿過(guò)套環(huán)部分38時(shí)由于其彈性，上部凸緣部分40回復(fù)到當(dāng)初變形前的狀態(tài)，以按扣方式鎖接于套環(huán)38的后方。為了從本體14拆卸手柄部分12，使手柄部分12的上部往內(nèi)側(cè)充分彎曲，使得上部凸緣部分40再通過(guò)套環(huán)部分38，這樣可以使手柄部分12離開(kāi)頸部36。以這種方式，手柄部分12即可以可拆卸地扣接在本體部分14上，也可從其拆下。若有必要，也可將其它可替換的手柄裝在本體上，這些手柄內(nèi)裝有不同的激光掃描系統(tǒng)部件，這樣即可以使掃描頭10能滿(mǎn)足使用者的不同要求。
掃描頭上安裝有多個(gè)部件，如以下要說(shuō)明的，無(wú)論是直接地或間接地，其中至少一部分是經(jīng)一控制微處理器而由扳機(jī)32啟動(dòng)的。掃描頭的部件之一是光源(參照?qǐng)D4)，例如半導(dǎo)體激光二極管42，當(dāng)扳機(jī)32使它工作時(shí)，即可產(chǎn)生并射出入射激光束。該入射激光束的光使用者在工作時(shí)不容易看見(jiàn)或是看不見(jiàn)。該二極管可以是連續(xù)發(fā)光型的，也可是脈沖型的。二極管42需要的是低電壓(如12V以下的直流電壓)，該低電壓由設(shè)在掃描頭內(nèi)的電池(DC)或者是由可拆卸地安裝在掃描頭上的可充電電池盒，或者是由聯(lián)接掃描頭與外部電源(例如DC電源)的電纜(46)內(nèi)的電源導(dǎo)線提供。如圖4所示，激光二極管42安裝于印刷電路板48上。光學(xué)組件安裝于掃描頭上，并且相對(duì)于二極管42可調(diào)節(jié)地定位，以便用光學(xué)手段調(diào)整入射激光束，使之通過(guò)第一光路指向參考面方向。該參考面位于掃描頭外，在凸出部分20的前方，它大體上垂直于入射激光束傳播的長(zhǎng)軸方向。待讀取記符號(hào)放置在與參考面相鄰的參考面兩側(cè)、一側(cè)或者是另一側(cè)上，也就是說(shuō)放置在以光學(xué)手段被調(diào)整的入射激光束的焦距即視場(chǎng)內(nèi)的任何地方。把這個(gè)焦距或視場(chǎng)又看作可讀取工作距離。入射激光束由記號(hào)向很多方向反射，反射激光束中，把沿著第二光路遠(yuǎn)離記號(hào)，向掃描頭內(nèi)傳播的部分在這里視作返回部分，當(dāng)然對(duì)使用者而言這部分也不容易看見(jiàn)。
如圖4所示，光學(xué)組件包括一細(xì)長(zhǎng)、圓筒狀的光學(xué)筒50，該圓筒狀光學(xué)筒50一端部有一圓筒狀腔52，二極管42的環(huán)形殼部緊密地安接于其內(nèi)，以便使二極管42保持在固定位置上。而且在光學(xué)筒50的另一端安裝有透鏡筒54，使之可在長(zhǎng)軸方向上移動(dòng)。透鏡筒54具有小孔光闌56和圍著和限制該小孔光闌56的邊緣擋壁部分58以及形成內(nèi)部空間的圓筒狀側(cè)壁部分60。
光學(xué)組件還包括設(shè)置于側(cè)壁部分60內(nèi)的空間的在第一光路上使激光束聚焦于參考面上的聚焦透鏡62，如平一凸透鏡。小孔光闌56可設(shè)置于透鏡62的任一側(cè)，但最好是在其后方一側(cè)。一偏置裝置或線圈彈簧64被設(shè)置于光學(xué)筒內(nèi)，其一端頂著二極管的殼部，另一端頂著透鏡62的平面一側(cè)。彈簧64將透鏡62壓向擋壁部分58，由此將透鏡62相對(duì)于小孔光闌56固定地定位。當(dāng)透鏡筒54沿長(zhǎng)軸方向移動(dòng)時(shí)，透鏡62和小孔光闌56一體移動(dòng)。側(cè)壁部分60與光學(xué)筒50的內(nèi)周壁，先以螺紋配合或滑動(dòng)配合形式相接，由此，當(dāng)獲得所要求的透鏡62和小孔光闌56間以及透鏡62和二極管42間的長(zhǎng)軸方向的空間時(shí)，以如粘接劑或緊固件緊固的辦法將側(cè)壁部分60固定在光學(xué)筒的內(nèi)壁上。側(cè)壁部分60和光學(xué)筒50之間沿長(zhǎng)軸方向的相互運(yùn)動(dòng)，即構(gòu)成了一個(gè)將透鏡62和小孔光闌56可調(diào)節(jié)定位的裝置，而相對(duì)二極管定位透鏡和小孔光闌即構(gòu)成了一個(gè)在距二極管預(yù)定空間內(nèi)固定地定位透鏡和小孔光闌的裝置。
小孔光闌56的橫斷面小于該小孔光闌56處的入射激光束橫斷面，從而使只有入射激光束的一部分能通過(guò)小孔光闌56，沿第一光路到達(dá)后面的記號(hào)上。擋壁部分58擋住入射激光束的其它部分，使該其它部分不能通過(guò)小孔光闌56。小孔光闌最好是加工成其橫斷面為圓形，以便容易加工。也可以加工成長(zhǎng)方形或者橢圓形，在這種情況下，長(zhǎng)方形或者是橢圓形橫斷面的長(zhǎng)軸尺寸，要與入射激光束的較大發(fā)散角相匹配，以便把更多的能量傳送到記號(hào)上。
根據(jù)衍射光學(xué)的定律，所需入射光束在參考面上的橫斷面大小特別取決于小孔光闌的尺寸、入射光束波長(zhǎng)、透鏡62與參考面間的長(zhǎng)軸方向距離。在這里，若假設(shè)上述波長(zhǎng)和長(zhǎng)軸距離不變，則可以用控制小孔光闌橫斷面尺寸的方法容易地控制參考面上的光束橫斷面大小。把小孔光闌放置于透鏡62的后方而不是前方，則在決定光束在參考面上的橫斷面時(shí)不需要考慮透鏡的容許量。
小孔光闌56位于激光束的中央位置，以使光強(qiáng)度在垂直于和平行于二極管42的p-n結(jié)(即發(fā)射體)的平面上都基本均勻。應(yīng)該注意到，因?yàn)榧す舛O管光束徑向不均勻性，垂直于p-n結(jié)的平面上的光強(qiáng)度在光束中央最強(qiáng)，向外隨半徑變大而減弱。這點(diǎn)在平行于p-n結(jié)的平面上也是一樣，但其強(qiáng)度以不同的比率減弱。因而，通過(guò)把最好為圓形的小孔設(shè)置在具有橢圓形較大橫斷面積的激光二極管光束的中心上，由此小孔處的橢圓形光束斷面將被基本上調(diào)整為圓形，并使垂直于和平行于p-n結(jié)的平面上的光強(qiáng)都基本為一常量。小孔光闌最好把光學(xué)組件的數(shù)字孔徑減小為0.05以下，這樣用單一透鏡62就可以把激光束聚光于參考面上。
最佳實(shí)施例中，激光二極管42的發(fā)射體和小孔光闌56間的距離約在9.7-9.9毫米的范圍內(nèi)，透鏡62的焦距為9.5-9.7毫米的范圍。如小孔光闌56為圓形時(shí)，那么其直徑約為1.2毫米。如小孔光闌56為長(zhǎng)方形時(shí)，大小為約1毫米×2毫米。如小孔光闌56之前光束斷面積為3.0毫米×9.3毫米。這些例舉的距離和尺寸可使激光二極管光束經(jīng)光學(xué)組件調(diào)整聚焦后在離前緣部分20約3-4英寸的參考面上形成約6-12密耳(mil)的光束斷面。工作距離應(yīng)使如前所定義的近距記號(hào)可位于離前緣部分(20)約1英寸的地方與參考面之間的任何位置上，可使如前所定義的遠(yuǎn)距記號(hào)可位于參考面和離該參考面約20英寸的部分之間的任何位置上。
通過(guò)小孔光闌56的入射激光束沿著掃描頭內(nèi)的光軸102照射，由光學(xué)組件向后，到達(dá)大致為平面的反射用掃描鏡上。該掃描鏡66把入射的激光束向前方反射，使反射光沿另一個(gè)光軸104，通過(guò)裝在上前壁16上的向前的激光透射窗68，到達(dá)記號(hào)上。如圖7所示，是一個(gè)位于參考面附近的代表性記號(hào)，在條形碼情況下，該記號(hào)由一系列沿著縱向相互間隔的直條組成。參考序號(hào)150表示延伸到記號(hào)上的圓形可見(jiàn)光點(diǎn)。圖7中的激光光點(diǎn)150表示的是靜態(tài)位置或者是瞬間動(dòng)態(tài)位置的情況。因?yàn)閽呙桤R66由扳機(jī)32啟動(dòng)后，如下所述，保持靜止或者是反復(fù)橫向擺動(dòng)，使入射激光束在長(zhǎng)度方向上對(duì)記號(hào)的幾個(gè)或所有的條進(jìn)行掃描。
掃描鏡66安裝于掃描裝置上，最好是安裝在美國(guó)專(zhuān)利4387397號(hào)中所示和所述的高速掃描馬達(dá)70上。本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)參考了該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容。掃描馬達(dá)70具有輸出旋轉(zhuǎn)軸72，該軸上固定地安裝承74，從本發(fā)明的目的出發(fā)，只指出這些就足夠了。掃描鏡66固定地裝在承架74上。馬達(dá)70在所需大小的弧度上，典型地是在360度以下的弧度上，以每秒鐘多次擺動(dòng)的速度，在正反圓周方向上驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸72，使之反復(fù)做往復(fù)擺動(dòng)。在較佳實(shí)施例中，掃描鏡66和旋轉(zhuǎn)軸72結(jié)合在一起擺動(dòng)，掃描鏡66使入射的激光二極管光束在參考面上，在扳機(jī)的第一工作狀態(tài)在約1-5度，在扳機(jī)的第二工作狀態(tài)在約20-40度的角度范圍或弧度上進(jìn)行每秒20次的掃描，即以40次的擺動(dòng)速度反復(fù)進(jìn)行掃描。
再參照?qǐng)D2。反射激光返回部分具有變化的光強(qiáng)，這是因?yàn)榻M成掃描中的記號(hào)100的不同部分具有不同的反射特性而引起的。被反射的激光返回部分，由球形凹面聚光反射鏡76全部被聚光，形成由如圖2所示的上、下部邊緣線108、110以及由如圖3所示的兩側(cè)邊緣線112、114所決定的錐形聚光區(qū)域內(nèi)的寬幅錐狀光束。聚光鏡76把錐狀會(huì)聚光沿光軸116向掃描頭內(nèi)反射，沿第二光軸射向傳感器如光傳感器80上。由上、下部邊緣線118、120(見(jiàn)圖2)以及兩側(cè)邊緣線122、124(見(jiàn)圖3)形成向該光傳感器80會(huì)聚的錐狀激光束的邊界線。光傳感器80(最好是用光電二極管)檢測(cè)在沿著(最好超出)上述線性掃描的視場(chǎng)內(nèi)的會(huì)聚激光束的變化光強(qiáng)，并產(chǎn)生模擬電信號(hào)，該電信號(hào)能表示檢測(cè)出的光強(qiáng)度的變化。
再參見(jiàn)圖7。參考序號(hào)126表示記號(hào)100上的一個(gè)瞬間集光區(qū)，瞬間激光光點(diǎn)150即從其上反射回來(lái)。換一種說(shuō)法，當(dāng)激光光點(diǎn)150照到記號(hào)上時(shí)，光傳感器即“看到”集光區(qū)126。聚光反射鏡76被安裝在承架74上，當(dāng)掃描鏡70被扳機(jī)32啟動(dòng)時(shí)，聚光反射鏡76反復(fù)進(jìn)行橫向往復(fù)擺動(dòng)，使光電二極管的視野沿長(zhǎng)度方向掃過(guò)記號(hào)，對(duì)記號(hào)進(jìn)行線性掃描。
掃描頭上還裝有兩個(gè)(或更多的)印刷電路板84、86，在該基板84、86上安裝有各種電路。例如在印刷電路板84上的由元件81、83、85組成的信號(hào)處理裝置，其用來(lái)處理由傳感器80產(chǎn)生的模擬電信號(hào)，然后產(chǎn)生數(shù)字化了的視頻信號(hào)。從該視頻信號(hào)可獲取記號(hào)的數(shù)據(jù)表示。適應(yīng)于這個(gè)目的的信號(hào)處理裝置記載在美國(guó)專(zhuān)利4251798號(hào)中。由電路板86上的元件87、89構(gòu)成掃描用馬達(dá)70的驅(qū)動(dòng)電路。適應(yīng)于該目的的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路記載在美國(guó)專(zhuān)利4387297號(hào)中。電路板86上的元件91構(gòu)成控制開(kāi)關(guān)，以下將說(shuō)明它的作用。電路板48上設(shè)有二極管42和傳感器80，而電路板48上的元件93是電壓轉(zhuǎn)換器，它把輸入電壓轉(zhuǎn)換為適合于供激光二極管42的電壓。做為參考，本說(shuō)明書(shū)中借用了美國(guó)專(zhuān)利4251798號(hào)和4387297號(hào)的全部?jī)?nèi)容。
數(shù)字化了的視頻信號(hào)被送到電聯(lián)動(dòng)裝置中，該裝置由設(shè)在本體14上的插座88和在手柄部分12上成對(duì)地設(shè)置的插頭90構(gòu)成。只要把手柄部分裝到本體上，插頭90就與插座88從電路到結(jié)構(gòu)上自動(dòng)地相連。手柄內(nèi)還安裝有一對(duì)電路板92和94(參見(jiàn)圖1)。該電路板上安裝有各種元件。例如由元件95、97和其它元件構(gòu)成的譯碼/控制裝置，用以把數(shù)字化了的視頻信號(hào)譯成數(shù)字化譯碼信號(hào)，然后通過(guò)軟件控制程序中的算法，從上述譯碼信號(hào)中獲取所需的記號(hào)的數(shù)據(jù)表示。譯碼/控制裝置包括存儲(chǔ)控制程序的PROM、暫存數(shù)據(jù)的RAM、控制PROM和RAM的控制用微處理器。該譯碼/控制裝置能判斷何時(shí)已成功地完成對(duì)一個(gè)記號(hào)的譯碼，從而終止該記號(hào)的讀取。通過(guò)按壓扳機(jī)32就開(kāi)始讀取。譯碼/控制裝置還包括控制電路，當(dāng)由扳機(jī)啟動(dòng)開(kāi)始讀取時(shí)，該控制電路控制的掃描頭內(nèi)的可啟動(dòng)部件啟動(dòng)，同樣，該控制電路還可控制自動(dòng)通知使用者讀取已結(jié)束，例如把控制信號(hào)送到指示燈96，根據(jù)該指示燈的點(diǎn)亮，使使用者可獲知自動(dòng)地結(jié)束了讀取。
在一個(gè)實(shí)施例中，譯碼信號(hào)沿電纜46內(nèi)的信號(hào)導(dǎo)線被送到遠(yuǎn)處的主計(jì)算機(jī)128中。該主計(jì)算機(jī)128主要作為大數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)著譯碼后的信號(hào)，某些情況下，提供與譯碼后信號(hào)有關(guān)的信息。例如，主計(jì)算機(jī)可提供某些被譯碼記號(hào)所確定的物品零售價(jià)格信息。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在掃描頭上安裝有現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，例如元件95，存儲(chǔ)讀入的多個(gè)譯碼信號(hào)。由此，該被存儲(chǔ)的譯碼信號(hào)再被轉(zhuǎn)送到遠(yuǎn)處的主計(jì)算機(jī)中。由于設(shè)置了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，使在記號(hào)讀取中可以不用電纜46，這一點(diǎn)對(duì)于使掃描頭的操作盡量靈活方便是非常需要的。
沿著電纜46內(nèi)的電源導(dǎo)線，給激光二極管42以及掃描頭內(nèi)需要電源的各元件供電。而且使用了一個(gè)變換器，如元件93，把輸入電壓轉(zhuǎn)換成所需的電壓值。
根據(jù)本發(fā)明，沒(méi)有使用單獨(dú)的描準(zhǔn)光裝置，激光二極管42本身就用來(lái)描準(zhǔn)。如圖2所示，扳機(jī)32處于斷開(kāi)狀態(tài)，這時(shí)掃描頭內(nèi)可啟動(dòng)的元件，即使不是所有的，也至少有一些是不工作的。一對(duì)電開(kāi)關(guān)158、160(參見(jiàn)圖5)裝在電路板84的背面。開(kāi)關(guān)158、160各自具有用彈簧偏位的銜鐵或按鈕162、164，該按鈕處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)從開(kāi)關(guān)伸出來(lái)，壓住控制桿166的一端?？刂茥U166樞接于扳機(jī)32后方擴(kuò)張部170上的樞點(diǎn)168處。
如圖5所示，當(dāng)扳機(jī)32先被按壓到第一初始位置，控制桿166只頂壓按鈕162，被壓下的開(kāi)關(guān)158即使整個(gè)裝置處于第一工作狀態(tài)，在該第一工作狀態(tài)中，二極管42被扳機(jī)32啟動(dòng)而工作，該二極管的光束往后射向掃描鏡66，然后再?gòu)哪抢锵蚯胺瓷?。也可以是，二極管42已經(jīng)在工作，扳機(jī)動(dòng)作只是用來(lái)使光束射向掃描鏡。在上述第一工作狀態(tài)中，扳機(jī)使掃鏡66置于一預(yù)定的固定位置上。這個(gè)固定掃描鏡66使光束射向記號(hào)，在掃描前在記號(hào)上可見(jiàn)地照亮一個(gè)光點(diǎn)區(qū)150，以便幫助使用者在記號(hào)讀取前尋找記號(hào)，通過(guò)給掃描馬達(dá)70的直流線圈通電使馬達(dá)70的輸出旋轉(zhuǎn)軸和固定在其上的掃描鏡66作角旋轉(zhuǎn)到一個(gè)中心參考點(diǎn)，即可完成掃描鏡66定位于上述固定位置。直流電壓通過(guò)開(kāi)關(guān)91被接通到馬達(dá)線圈上。掃描馬達(dá)固定的情況下，可減少給激光二極管的電力以節(jié)約能量。
除了使掃描鏡維持在穩(wěn)定狀態(tài)，也可用扳機(jī)啟動(dòng)二極管42和/或用于掃描馬達(dá)70的控制電路87、89，使掃描鏡66在有限的弧度上，如1°-5°量級(jí)的弧長(zhǎng)上擺動(dòng)，可見(jiàn)地照亮記號(hào)上的一有限線性區(qū)域152(參見(jiàn)圖8)。這個(gè)線性區(qū)域小于符號(hào)的長(zhǎng)度。為了獲得這一有限的動(dòng)作，控制開(kāi)關(guān)91把一預(yù)定大小的交流驅(qū)動(dòng)電流接通到掃描馬達(dá)的線圈上。
掃描鏡66也可在較大的弧度上，如20°-40°量級(jí)的弧長(zhǎng)上擺動(dòng)，可見(jiàn)地照到記號(hào)上一較大的線性區(qū)域156(參見(jiàn)圖8)。這個(gè)線性區(qū)域至少與符號(hào)的長(zhǎng)度相等。為了獲得該限定動(dòng)作，使掃描馬達(dá)的線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)91，得到大于上述預(yù)定大小的交流驅(qū)動(dòng)電流。
如圖6所示，把扳機(jī)32進(jìn)一步按壓到第二狀態(tài)時(shí)，控制桿166同時(shí)頂壓按鈕162和164，使裝置處于第二工作狀態(tài)。在第二工作狀態(tài)中，扳機(jī)32啟動(dòng)掃描頭內(nèi)的所有剩下的可啟動(dòng)元件，如激光二極管42，使掃描鏡66往復(fù)運(yùn)動(dòng)的掃描馬達(dá)70的控制電路、光電二極管80、信號(hào)處理電路，以及掃描頭內(nèi)部的其它元件，開(kāi)始記號(hào)的讀取。掃描鏡66往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以使光束掃過(guò)整個(gè)記號(hào)，可見(jiàn)地照射到記號(hào)上的一個(gè)線性區(qū)域，該區(qū)域與沿著視野伸展的線性區(qū)域156是同一的。因此，在掃描中，可以幫助使用者在讀取記號(hào)時(shí)跟蹤記號(hào)。該記號(hào)跟蹤對(duì)于近距記號(hào)，是高度可見(jiàn)的，但對(duì)于遠(yuǎn)距記號(hào)可見(jiàn)性即降低。
當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域和第二區(qū)域處于可識(shí)別的線狀掃描，并這些區(qū)域擴(kuò)展到整個(gè)記號(hào)時(shí)，為了讀取具有不同密度的記號(hào)或者是相對(duì)于掃描頭位于不同位置上的記號(hào)，可以使用同一個(gè)掃描頭。
也可以用具有連續(xù)接點(diǎn)的單個(gè)二極開(kāi)關(guān)，進(jìn)行上述掃描頭內(nèi)元件的連續(xù)啟動(dòng)。
如圖2所示，通過(guò)安裝于前部的防震元件172和后部的防震元件174，緩和掃描頭內(nèi)的多種元件的震動(dòng)。電路板48及其上的所有元件被支承在上述前部防震元件172上，而安裝有掃描馬達(dá)70的支承板176被支承在后部的防震元件174上。光擋板178將本體的內(nèi)部隔開(kāi)，防止周?chē)碾s光到達(dá)光傳感器80上。
圖2所示的激光掃描頭是逆反射型，其中，向外的入射光和傳感器裝置的視野都進(jìn)行了掃描。很容易理解，本發(fā)明的其它變形也屬于本發(fā)明的范圍，如向外的入射激光束可以通過(guò)掃描頭上的一個(gè)窗口射向并掃過(guò)記號(hào)，而不對(duì)視野進(jìn)行掃描，返回的激光通過(guò)掃描頭上的另一個(gè)窗口收集。也可以是，向外的入射光束射向記號(hào)，但不對(duì)其進(jìn)行掃描，而對(duì)視野進(jìn)行掃描。
考慮到美觀、環(huán)境、尺寸、機(jī)械和電氣元件的選擇和配置、殼體內(nèi)外的防震強(qiáng)度等，可采用不同的殼體類(lèi)型和形狀來(lái)代替圖中所示的殼體。
本發(fā)明的掃描頭不一定非是手提型，也可作成桌面式的、可獨(dú)立立住的工作臺(tái)。記號(hào)通過(guò)工作臺(tái)，最好是通過(guò)其上向外射出激光束的窗口部分。雖然工作臺(tái)本身是固定的，但至少在記號(hào)的掃描中，記號(hào)相對(duì)于工作臺(tái)可以移動(dòng)并被射出的入射光記錄。
根據(jù)本發(fā)明，激光掃描頭可讀取高密度、中密度以及低密度的條形碼記號(hào)，其工作距離分別為1英寸-6英寸，1英寸-12英寸及1英寸-20英寸(1″-6″，1″-12″以及1″-20″)。在這里所定義的高密度、中密度以及低密度條形碼記號(hào)，其條和/或間隔的最小寬度分別為7.5密耳(mil)、15-20密耳以及30-40密耳的量級(jí)。在較佳實(shí)施例中，對(duì)于已知密度的記號(hào)的參考面位置，相對(duì)于該記號(hào)的最大作業(yè)距離是最優(yōu)化的。
在本發(fā)明的另一方面，有時(shí)要求上述的描準(zhǔn)光點(diǎn)或線性區(qū)域一明一暗地閃亮，以使照射區(qū)域容易被看到或減少激光二極管消耗的平均能量。這種使照射區(qū)閃亮的目的可以借助電和/或機(jī)械的方法達(dá)到。
在上述本發(fā)明的實(shí)施例中，揭示了為可攜帶的激光二極管掃描頭用的多位置扳機(jī)，但是本發(fā)明并不限于此，也可以采用各種派生的形狀和結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)掃描裝置，用于讀取各部分具有不同光反射特性的記號(hào)，包括(a)殼體，該殼體上設(shè)有出射口；(b)光源，裝在上述殼體內(nèi)，用以產(chǎn)生光束；(c)可操作控制裝置，也裝在上述殼體內(nèi)，用以使上述光束從上述出射口射出，并能確定上述光束的方向，在第一工作狀態(tài)，照亮上述記號(hào)的第1區(qū)域，在第二工作狀態(tài)，照亮上述記號(hào)的第2區(qū)域。(d)啟動(dòng)裝置，用于啟動(dòng)上述控制裝置處于上述工作狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的殼體上具有供手持操作的手柄，所述的啟動(dòng)裝置是設(shè)在所述殼體上的、可以手動(dòng)操作的啟動(dòng)裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的啟動(dòng)裝置包括與所述的控制裝置相連動(dòng)，以便選擇工作狀態(tài)的多位置扳機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的第一區(qū)域是靜態(tài)描準(zhǔn)區(qū)域，所述的第二區(qū)域是延展到整個(gè)記號(hào)的動(dòng)態(tài)讀取線性區(qū)域。
5.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的第一區(qū)域是延展在記號(hào)的一部分的一個(gè)動(dòng)態(tài)描準(zhǔn)線性區(qū)域，而第二區(qū)域則是延展到整個(gè)記號(hào)的一個(gè)動(dòng)態(tài)讀取線性區(qū)域。
6.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的兩個(gè)區(qū)域是位于距所述殼體上的所述出射口不同距離的動(dòng)態(tài)讀取線性區(qū)域。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其中，上述光源是產(chǎn)生激光束的激光器，所述的控制裝置決定激光束的方向，使其在相應(yīng)工作狀態(tài)下分別照射所述記號(hào)上的所述第一和第二區(qū)域。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的控制裝置包括一具有使所述光束在所述一個(gè)工作狀態(tài)掃過(guò)所述記號(hào)的可動(dòng)掃描元件的掃描裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的掃描裝置是反射鏡，該反射鏡安裝成使其相對(duì)于一軸線，沿著圓弧向相反方向反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的啟動(dòng)裝置使所述掃描元件在所述的第一工作狀態(tài)中維持靜止?fàn)顟B(tài)，而在所述的第二工作狀態(tài)中，沿所定角度的圓弧反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
11.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述的啟動(dòng)裝置使所述的掃描元件在所述的第一工作狀態(tài)中沿著限定角度范圍的圓弧反復(fù)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而在所述的第二工作狀態(tài)中沿著大于上述的限定角度范圍的預(yù)定角度范圍的圓弧，反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)掃描裝置，其中，所述啟動(dòng)裝置使所述的掃描元件在所述的第一、第二兩個(gè)工作狀態(tài)中，沿著預(yù)定角度范圍的圓弧，反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
13.一種條形碼等記號(hào)的讀取裝置，其特征在于，它由掃描裝置、控制裝置以及檢測(cè)裝置構(gòu)成;所述的掃描裝置產(chǎn)生射向目標(biāo)物的激光束;所述的控制裝置，在第一選擇位置上發(fā)生第一掃描圖形，以使使用者用激光描準(zhǔn)所需位置來(lái)可以決定其方向，在第二選擇位置上發(fā)生掃描所有待讀取記號(hào)的第二掃描圖形，所述的檢測(cè)裝置用以接收記號(hào)的反射光，產(chǎn)生表示上述記號(hào)的電信號(hào)。
14.如權(quán)利要求13，所述的讀取裝置，其特征在于，所述的殼體具有手持，操作手柄，所述的殼體內(nèi)設(shè)置有所述的掃描裝置和所述的檢測(cè)裝置，所述的控制裝置是設(shè)在所述的殼體上并可手動(dòng)操作的傳動(dòng)裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的讀取裝置，其特征在于，所述的傳動(dòng)裝置包括為了選擇所述的選擇位置，聯(lián)接在所述控制裝置的多位置扳機(jī)。
16.如權(quán)利要求13所述的讀取裝置，其特征在于，所述的掃描裝置具有在所述的選擇位置之一上，沿所述記號(hào)擺動(dòng)激光光束的可動(dòng)掃描元件，所述的控制裝置使所述的掃描元件在所述的第一選擇位置上，沿著遍及一限定角度范圍的圓弧，反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在第二選擇位置上沿著遍及大于該限定角度范圍的圓弧，反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
17.一種條形碼等記號(hào)的讀取方法，其特征在于，該方法包括(1)產(chǎn)生激光束，(2)用所述的光束形成第一掃描圖形，以便使用者用所述的光束描準(zhǔn)所需位置，決定其方向，(3)選擇第二選擇位置，以便形成掃描所有待讀記號(hào)的第二掃描圖形，(4)接收由記號(hào)反射的光，產(chǎn)生與表示該記號(hào)的數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的讀取方法，其特征在于，把激光束光源安裝在具有手持操作手柄的殼體內(nèi)，把掃描裝置和檢測(cè)裝置安裝在所述的殼體內(nèi)，把可手動(dòng)操作的傳動(dòng)裝置安裝于所述的殼體上，以便進(jìn)行所述的位置選擇。
19.如權(quán)利要求18所述的讀取方法，其特征在于，所述的傳動(dòng)裝置具有對(duì)所述的掃描圖形進(jìn)行選擇的多位置扳機(jī)。
20.如權(quán)利要求17所述的讀取方法，其特征在于，所述激光束的產(chǎn)生步驟包括，在殼體內(nèi)安裝用于使光束對(duì)記號(hào)掃描的可動(dòng)掃描元件，使所述的掃描元件在第一選擇位置上沿一限定角度范圍的圓弧反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而在第二選擇位置上沿著大于所述的限定角度范圍的限定角度范圍的圓弧，反復(fù)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本裝置用于對(duì)具有不同光反射特性部分的記號(hào)用光學(xué)方法進(jìn)行掃描，為了用手持掃描頭描準(zhǔn)記號(hào)，掃描頭內(nèi)設(shè)置有產(chǎn)生入射光束的激光器，還設(shè)置有使入射激光束射向第一光路的凸透鏡等光學(xué)元件。為了便于對(duì)記號(hào)進(jìn)行掃描，掃描頭上安裝有可以反復(fù)作往復(fù)擺動(dòng)的掃描反射鏡，還安裝有產(chǎn)生電模擬信號(hào)的傳感器和處理電信號(hào)的信號(hào)處理裝置。
文檔編號(hào)G06K7/10GK1073278SQ91111539
公開(kāi)日1993年6月16日 申請(qǐng)日期1991年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月14日
發(fā)明者霍華德·M·謝潑德, 愛(ài)德華·巴坎 申請(qǐng)人:歐林巴斯光學(xué)工業(yè)股份有限公司