專利名稱：紅外線光源的條碼讀取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種條碼(bar code)讀取裝置，特別是關(guān)于一種利用紅外線光源以及電子攝像機(jī)的條碼讀取裝置，用以提高條碼識別準(zhǔn)確度、降低設(shè)備成本以及使用的方便性。
條碼技術(shù)的應(yīng)用由來已久，已很普遍地存在于我們的四周，便利商店、書店、百貨公司…處處都存在著以條碼為記號，再用讀取器將此條碼所表示的數(shù)據(jù)信息讀出。一般條碼讀取裝置使用的方法，是在商品的某一處空出一塊白色的區(qū)域，再將條碼印在上面，然后用一條狀紅色光照明的讀取器接近此條碼，即可識別出此條碼圖象的確實(shí)代碼。
如

圖1及圖2所示，為傳統(tǒng)條碼讀取裝置的示意圖。圖1所示為傳統(tǒng)條碼讀取裝置的光徑側(cè)視圖，其中條碼讀取器100的結(jié)構(gòu)主要含有一圖象感測單元106，通常為一線性的圖象感測單元排列成條狀，如圖2所示，其次為光源102，一般為可見光發(fā)光二極管(LED)，為配合圖象感測單元，所以發(fā)光二極管也是排列成條狀，以便照亮圖象感測單元所要照明的條狀區(qū)域110，當(dāng)光源102發(fā)出可見光108照射條碼110，產(chǎn)生反射可見光112由鏡頭單元104進(jìn)入讀取裝置100，鏡頭單元配合圖象感測單元也排列成條狀，用以接收反射光112，反射光到達(dá)圖象感測單元106后產(chǎn)生條碼圖象。
條碼110是由多條粗細(xì)不同且間隔不同的平行黑白條紋所組成，分別代表不同的數(shù)字及英文字元，排列于一對比的背景上，因?yàn)閳D象感測單元為條狀的，為了要真正讀出條碼，所以傳統(tǒng)條碼讀取器必須和條碼保持90度左右以及固定距離的關(guān)系，至少也不能相差太多，才能正確的判讀出條碼，此外，因其是用可見光作為光源，所以易受外界的光源干擾，而影響其判讀的正確性，且傳統(tǒng)條碼器多用線性圖象感測器，故也只能讀取一維條碼。
綜合以上所述，我們知道傳統(tǒng)的條碼讀取器有下列幾個(gè)缺點(diǎn)一為條碼讀取器和條碼的相互位置不能和設(shè)定的相差太多，二為用可見光易受外界干擾，三為只能讀取一維條碼。因此，有必要提出一種新的條碼讀取裝置，用以改善傳統(tǒng)讀取裝置的缺點(diǎn)，提高條碼識別準(zhǔn)確度，并降低成本。
本發(fā)明的目的是提供一種新的紅外線光源的條碼讀取裝置，用以增進(jìn)條碼讀取準(zhǔn)確率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種低成本的紅外線光源的條碼讀取裝置，可應(yīng)用于識別方面的玩具使用，符合玩具便宜、簡單的要求。
本發(fā)明的再一目的是提供一種紅外線光源的條碼讀取裝置，其可以讀取一維和二維的條碼。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的該裝置至少包括光源單元，用以發(fā)出照明該條碼的紅外線光源，其中該條碼表面將反射該紅外線光源；鏡頭單元，用以接收該條碼表面的紅外線反射光，并將待讀取圖象成像于圖象感測單元；圖象感測單元，用以接收經(jīng)透鏡單元聚焦成像的光圖象信號，并轉(zhuǎn)變成電子圖象信息；控制單元，用以接收該電子圖象信息，并做適當(dāng)?shù)呐袛嗉疤幚?；以及電源供?yīng)單元，用以供應(yīng)電源至上述各單元。
其中上述的光源單元是由一個(gè)至多個(gè)紅外線發(fā)光二極管(InfraredLED)所組成。
其中經(jīng)鏡頭單元聚焦成像至圖象感測單元的光圖象信號所需的光源可為日光。
其中上述的條碼由可反射大部份紅外線的材質(zhì)所制成。
其中上述的鏡頭單元更包含一冷光鏡，用以過濾可見光而使紅外線通過。
其中上述的圖象感測單元為一可接受紅外線的圖象感測單元，用以感測該紅外線的光圖象信號。
其中上述的圖象感測單元為二維圖象感測單元，用以識別條碼、符號、圖形識別符號的圖象。
其中上述的控制單元為一微處理器。
其中上述的電源供應(yīng)單元為一電池模組。
本發(fā)明還可以是這樣實(shí)現(xiàn)的該裝置至少包括光源單元，由多個(gè)紅外線發(fā)光二極管(Infrared LED)所組成，用以發(fā)出紅外線光源照明該條碼，其中該條碼表面可反射該紅外線光源；透鏡單元，用以接收該條碼表面的紅外線反射光，并將該紅外線反射光聚焦；圖象感測單元，用以接收聚焦過的該紅外線反射光成像的光圖象信號，轉(zhuǎn)變成電子圖象信號；以及控制單元，用以接收該電子圖象信號，并識別該電子圖象信號所代表的條碼識別符號。
其中上述的條碼是由可反射大部份紅外線的材質(zhì)所制成。
其中上述的鏡頭單元更包含一冷光鏡，用以過濾可見光而使紅外線通過。
其中上述的圖象感測單元為一可接受紅外線的圖象感測單元，用以感測該紅外線反射光的光圖象信號。
其中上述的圖象感測單元為二維圖象感測單元，用以識別二維條碼圖象。
其中上述的控制單元為一微處理器。
本發(fā)明披露一種紅外線光源條碼讀取裝置，首先提供一光源單元，用以照明欲判讀的條碼，其由一個(gè)或多個(gè)紅外線發(fā)光二極管(Infrared LED)所組成，鏡頭單元可將待攝物體的光圖象信號聚焦成像于圖象感測單元的感光表面上，而圖象感測單元由控制單元所控制，可將經(jīng)上述鏡頭單元所成像的光圖象信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訄D象信息，再送至控制單元作識別條碼的處理，控制單元可將上述圖象感測單元所產(chǎn)生的圖象信號做進(jìn)一步的處理，判斷條碼所代表的識別符號，控制單元并負(fù)責(zé)控制其他各單元的動作以及單元與單元之間的協(xié)調(diào)工作，而電源供應(yīng)單元則負(fù)責(zé)所有單元的電源供應(yīng)。
圖1為傳統(tǒng)條碼讀取裝置的結(jié)構(gòu)與光徑側(cè)視圖。
圖2為傳統(tǒng)條碼讀取裝置的正視示意圖。
圖3為依據(jù)本發(fā)明的紅外線光源條碼讀取裝置的結(jié)構(gòu)方塊圖。
圖4為依據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的側(cè)視示意圖。
圖5為依據(jù)本發(fā)明另一較佳實(shí)施例的正視示意圖。
圖6為待測物體與一維條碼的示意圖。
圖7為等測物體與二維條碼的示意圖。
本發(fā)明所披露的條碼讀取裝置(Bar Code Reader)與傳統(tǒng)的條碼讀取裝置不同，具有下列優(yōu)點(diǎn)，首先，是以紅外線作為系統(tǒng)光源，如此會顯著減少外界的影響，至少會將波長700以下的光濾掉，降低對識別的不確定性。二為使用一個(gè)二維的圖象感測單元，如此將減低讀取裝置對條碼位置的要求，進(jìn)而用以識別二維的條碼。三為不用將讀取裝置貼近條碼才可以作識別，此點(diǎn)對于傳統(tǒng)讀取裝置而言為一重要特征。本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例是應(yīng)用在玩具上，用以輔助幼兒學(xué)習(xí)的識別輔助裝置，因此在識別距離上，必須有較大的彈性，以利于幼兒的操作與學(xué)習(xí)。
請參考圖3所示，顯示本發(fā)明的條碼讀取裝置主要結(jié)構(gòu)方塊圖，本發(fā)明的條碼讀取裝置基本上是利用一個(gè)電子攝像機(jī)，首先是一光源單元302，用以提供一光源照明欲判讀的條碼，本發(fā)明的光源是由一個(gè)或多個(gè)紅外線發(fā)光二極管(Infrared LED)所組成，鏡頭單元303可將待攝物體的光圖象信號透過此鏡頭單元303聚焦成像于圖象感測測單元304的感光表面上，而圖象感測單元304是由控制單元305所控制，例如一微處理器，可將經(jīng)上述鏡頭單元303所成像的光圖象信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訄D象信息，再送至控制單元305作識別條碼的處理，控制單元305可將上述圖象感測單元304所產(chǎn)生的圖象信號，做進(jìn)一步的判讀或處理，判斷條碼所代表的識別符號，上述控制單元305并負(fù)責(zé)控制其他各單元的動作以及單元與單元之間的協(xié)調(diào)工作，而電源供應(yīng)單元301，則負(fù)責(zé)所有單元的電源供應(yīng)，可為電池組或交流電供應(yīng)模組。
上述的電子圖象信息可為模擬或數(shù)字的，若為模擬信息，則表示此圖象感測單元內(nèi)不含模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D Converter)，必須將此電子圖象信息送至模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將模擬信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息后，再送至控制單元。但若為數(shù)字的信息，則表示此圖象感測單元內(nèi)含有一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，而從此圖象感測單元出來的信息就可直接送至控制單元。
以肉眼來說，我們能看到一個(gè)物體，是因?yàn)橛锌梢姽庹丈渲廖矬w上之后，再反射至人眼，而人類才能因而看到此物體。同理的，如果要讓圖象感測單元產(chǎn)生紅外線的圖象信號，就要有紅外線去照射物體(Bar Code)以產(chǎn)生紅外線反射光。以平常的環(huán)境而言，日光包含有可見光和紅外線，因此在日光下，無須擔(dān)心沒有紅外線，至于平常的室內(nèi)環(huán)境而言，則采用裝置本身制造出紅外線，上述條碼讀取裝置才能夠在不同的環(huán)境下使用，而紅外線發(fā)光二極管為一較佳選擇。
以紅外線發(fā)光二極管為光源具有下列優(yōu)點(diǎn)，體積小為其主要優(yōu)點(diǎn)，其次耗電量較低為另一重要特色。至于讀取裝置要用幾顆發(fā)光二極管，則有幾個(gè)因素需要考慮一為鏡頭單元，在鏡頭單元之中，我們需要考慮的因素為光圈(F)光圈愈大，表示經(jīng)過鏡頭的光愈少，所以要用較多的發(fā)光二極管來打光才行；其次為圖象感測單元的靈敏度，靈敏度愈高，就可以用少一點(diǎn)的發(fā)光二極管來照明；三為由條碼與鏡頭之間的距離，因?yàn)榱炼扰c距離的平方成反比，所以距離愈長，就要使用更多的發(fā)光二極管；四為條碼的反射率，能反射的光愈多，光二極管就能用的愈少；五為每一種紅外線發(fā)光二極管的亮度、耗電量均不同，亮度愈大，就可以使用較少的發(fā)光二極管。綜上所述，發(fā)光二極管用的愈少愈好，只要達(dá)到一定的亮度即可。
本發(fā)明的紅外線光源條碼讀取裝置，除了光源為紅外線光源之外，另一重要特征為電子攝像機(jī)的圖象感測單元304，為一紅外線圖象感測單元或者具有冷光鏡(Cold mirror)的普通圖象感測單元，上述冷光鏡為一種能將可見光濾掉，只剩紅外線能通過的透鏡。因此，當(dāng)紅外線照射欲檢測的條碼后，反射光經(jīng)由鏡頭單元，包含上述冷光鏡，投射至圖象感測單元產(chǎn)生條碼圖象信號。值得注意的是，本發(fā)明的圖象感測單元為二維圖象感測單元，所以可用以識別二維條碼，判讀出二維條碼所代表的文字信息，例如基本數(shù)字、英文字母、漢字及各種記號等。
具備紅外線圖象感測單元和紅外線發(fā)光二極管之后，本發(fā)明的另一重要特征為條碼，本發(fā)明所使用的條碼和傳統(tǒng)所看到的條碼不一樣，傳統(tǒng)條碼是由平行黑白條紋所組成，而本發(fā)明是利用紅外線來檢測條碼，因此這些條碼必須要能夠反射紅外線，而且最好能夠完全反射，而這些材質(zhì)均很方便取得，只要能反射紅外線的材質(zhì)都可使用。
接著請參考圖4及5圖所示，分別顯示鏡頭單元、圖象感測單元、紅外線發(fā)光二極管之間的組成關(guān)系側(cè)視示意圖及正視示意圖。本發(fā)明的條碼讀取裝置主要包含一電子攝像機(jī)400，多個(gè)紅外線發(fā)光二極管401排列于其中，排列方式可任意變換，用于照亮讀取裝置所要判讀的條碼。在另一較佳實(shí)施例中，當(dāng)本發(fā)明的讀取裝置于日光中執(zhí)行，或外界的紅外線光源充足，則上述裝置本身紅外線光源可切換關(guān)閉，以節(jié)省電源。鏡頭單元402，將焦距調(diào)整好，即可用來決定此電子攝像機(jī)的拍攝距離，鏡頭單元402耦合一冷光鏡403，用以過濾反射光中的可見光只讓紅外線反射光進(jìn)入圖象感測單元404，圖象感測單元404將紅外線反射光成像為條碼圖象信號，然后將條碼圖象信號轉(zhuǎn)成數(shù)字信息傳送至前述控制單元作識別判讀的工作。
另外，值得注意的是，紅外線發(fā)光二極管最主要的功能是用于照亮所要識別的條碼，至于裝置中的排列位置可任意變更，能讓圖象感測單元能順利得到欲識別的圖象即可，例如在圖4中，發(fā)光二極管401是排列于鏡頭單元的上面，而另一實(shí)施例如圖5所示，發(fā)光二極管401則排列于鏡頭單元402周圍，其位置可隨著鏡頭單元、紅外線發(fā)光二極管、與欲識別物體之間距離而改變，依實(shí)際的情況選擇最好的方式。
如圖6所示為依據(jù)本發(fā)明的一欲識別物體與一維條碼示意圖，其中圖號501為一維條碼，而圖號502為欲識別物體，依據(jù)本發(fā)明該條碼501的組成物質(zhì)可反射紅外線，如此在圖象感測單元成像時(shí)的圖象只剩下很暗的區(qū)域和很亮的區(qū)域，也就是0與1,0為一般物質(zhì)，其較不能反射紅外線，而1為條碼，其能完全反射紅外線，如此可降低識別復(fù)雜度，圖象感測單元只須將條碼圖象加以處理，不僅能用簡單、便宜的微處理器作為本裝置的控制單元，準(zhǔn)確度也會提升不少。
圖7所示為依據(jù)本發(fā)明的一欲識別物體與二維條碼示意圖，其中圖號601為一二維條碼，而圖號602為欲識別物體。本發(fā)明所謂的二維條碼，是說在一二維的圖象上，我們建立一組由符號、圖形所組成的圖象，而這些圖象在經(jīng)由透鏡、圖象感測單元再至控制單元后，能由控制單元解出其所代表的數(shù)字，及這個(gè)數(shù)字所代表的意義或動作。其優(yōu)點(diǎn)為二維條碼所能代表的物體較一維條碼多，而且由于其是二維的，其識別率也能相對的提高。
在一較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的紅外線光源條碼讀取裝置可應(yīng)用于幫助小孩子學(xué)習(xí)加法的玩具上，首先在一張有數(shù)字1的紙卡上，制作一代表1的條碼，依此類推，制作一連串的條碼，其代表的意義為2、3、4、…、8、9、…、+、、*、/、=、…。然后將這樣的一張紙卡置于此玩具的鏡頭單元的前面，再由圖象感測單元將圖象抓至控制單元后，經(jīng)由控制單元作識別之后，此玩具就能作出對應(yīng)的動作了。例如，將“1+2=”這四張紙卡依序放置此玩具前，此時(shí)玩具在判讀出“1”時(shí)，會發(fā)出“1”的聲音出來，判讀出“+”時(shí)會發(fā)出“加”的聲音出來，判讀出“2”時(shí)會發(fā)出“2”的聲音出來，判讀出“=”時(shí)會發(fā)出“等于”的聲音出來，微處理器在判讀出等于之后則進(jìn)行運(yùn)算，然后會發(fā)出“3”的聲音出來，代表這些運(yùn)算之后的結(jié)果。
另一較佳實(shí)施例為應(yīng)用一些條碼，其代表的意思為A、B、…、Z或簡單的英文單字與圖樣，當(dāng)此裝置讀取A時(shí)，會發(fā)出A的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音，同樣裝置讀取簡單英文單字與圖樣的條碼時(shí)，會發(fā)出該圖樣的英文單字發(fā)音等，如Apple，用以讓小孩子學(xué)習(xí)簡單的英語，并增加幼兒的學(xué)習(xí)興趣。
綜上所述，本發(fā)明所提供的紅外線條碼讀取裝置其應(yīng)用的范圍相當(dāng)廣，除了一般商業(yè)上，商品序號與商品名稱的識別外，更可應(yīng)用于幼兒輔助學(xué)習(xí)或玩具上。本發(fā)明的紅外線光源條碼讀取裝置除了可識別一維條碼之外，還可以用于識別二維的條碼，因所使用的圖象感測器為二維的圖象感測器，因此一維與二維的圖象，都可利用本發(fā)明的條碼讀取裝置作識別，并解出其所代表的意義。本發(fā)明有下列幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一為條碼讀取器和條碼的相互位置比較不受限制，只要在常理的范圍內(nèi)都可接受。二為用紅外線照明，減少可見光的干擾。三為無論是一維條碼或二維條碼，都可以使用此條碼讀取器。四為提高條碼識別準(zhǔn)確度，并降低成本。
權(quán)利要求
1.一種用于讀取條碼、符號、圖形識別符號的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于該裝置至少包括光源單元，用以發(fā)出照明該條碼的紅外線光源，其中該條碼表面將反射該紅外線光源；鏡頭單元，用以接收該條碼表面的紅外線反射光，并將待讀取圖象成像于圖象感測單元；圖象感測單元，用以接收經(jīng)透鏡單元聚焦成像的光圖象信號，并轉(zhuǎn)變成電子圖象信息；控制單元，用以接收該電子圖象信息，并做適當(dāng)?shù)呐袛嗉疤幚?；以及電源供?yīng)單元，用以供應(yīng)電源至上述各單元。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的光源單元是由一個(gè)至多個(gè)紅外線發(fā)光二極管所組成。
3.如權(quán)利要求1所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中經(jīng)鏡頭單元聚焦成像至圖象感測單元的光圖象信號所需的光源可為日光。
4.如權(quán)利要求1所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的條碼由可反射大部份紅外線的材質(zhì)所制成。
5.如權(quán)利要求1所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的鏡頭單元更包含一冷光鏡，用以過濾可見光而使紅外線通過。
6.如權(quán)利要求1所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的圖象感測單元為一可接受紅外線的圖象感測單元，用以感測該紅外線的光圖象信號。
7.如權(quán)利要求1所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的圖象感測單元為二維圖象感測單元，用以識別條碼、符號、圖形識別符號的圖象。
8.如權(quán)利要求1所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的控制單元為一微處理器。
9.如權(quán)利要求1所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的電源供應(yīng)單元為一電池模組。
10．一種用于讀取條碼、符號、圖形識別符號的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于該裝置至少包括光源單元，由多個(gè)紅外線發(fā)光二極管所組成，用以發(fā)出紅外線光源照明該條碼，其中該條碼表面可反射該紅外線光源；透鏡單元，用以接收該條碼表面的紅外線反射光，并將該紅外線反射光聚焦；圖象感測單元，用以接收聚焦過的該紅外線反射光成像的光圖象信號，轉(zhuǎn)變成電子圖象信號；以及控制單元，用以接收該電子圖象信號，并識別該電子圖象信號所代表的條碼識別符號。
11.如權(quán)利要求10所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的條碼由可反射大部份紅外線的材質(zhì)所制成。
12.如權(quán)利要求10所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的鏡頭單元更包含一冷光鏡，用以過濾可見光而使紅外線通過。
13.如權(quán)利要求10所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的圖象感測單元為一可接受紅外線的圖象感測單元，用以感測該紅外線反射光的光圖象信號。
14.如權(quán)利要求10所述紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的圖象感測單元為二維圖象感測單元，用以識別二維條碼圖象。
15.如權(quán)利要求10所述的紅外線光源的條碼讀取裝置，其特征在于其中上述的控制單元為一微處理器。
全文摘要
一種用于讀取條碼識別符號的紅外線光源的條碼讀取裝置,該裝置包括一光源單元,用以發(fā)出紅外線光源照明該條碼,其中該條碼表面將反射該紅外線光源,一透鏡單元用以接收該條碼表面的紅外線反射光,并將該紅外線反射光聚焦成像于圖象感測單元,然后將該條碼的圖象信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字圖象信號傳送至控制單元,識別該數(shù)字圖象信號所代表的條碼識別符號。
文檔編號G06K7/10GK1312513SQ0010284
公開日2001年9月12日 申請日期2000年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月7日
發(fā)明者謝俊興, 蕭淵仁 申請人:宜霖科技股份有限公司