專利名稱：用于電光讀出器的反向反射掃描模塊的制作方法
發(fā)明的
背景技術(shù)：
有關(guān)申請本申請是1996年10月9日申請的、待審查的申請?zhí)枮镹o.08/727,944的美國專利申請的繼續(xù)部分申請，其優(yōu)先權(quán)是1995年10月10日申請的申請?zhí)枮?0/005049的US申請，在此引入作為參考。
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及電光讀出器或掃描系統(tǒng)，例如條形碼掃描器，更具體地涉及反向反射激光掃描模塊，該模塊用于要求特別小型化的掃描器中。
有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的描述電光讀出器，例如條形碼符號讀出器，目前是公知的。通常，條形碼符號包括一行或多行的形狀為矩形的明和暗區(qū)域。暗區(qū)域的寬度(即，條)和/或明區(qū)域的寬度(即，條之間的間隔)表示要讀出的編碼信息。
條形碼符號讀出器照射條形碼符號并且檢測來自碼區(qū)域的反射光以確定碼區(qū)域的寬度和間隔并從而獲得編碼信息。條碼讀出型數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)改進(jìn)了各種應(yīng)用的數(shù)據(jù)輸入的效率和精度。在這樣的系統(tǒng)中，容易輸入數(shù)據(jù)有利于更頻繁和更詳細(xì)的數(shù)據(jù)輸入，例如，提供有用的清單，跟蹤正在進(jìn)行的工作，等等。然而，為了獲得這些優(yōu)點，用戶或使用者必須樂于一直使用讀出器。因此，讀出器必須容易和便于操作。
各種掃描系統(tǒng)是眾所周知的。一個特別好的類型的讀出器是光掃描器，用一光束光(例如，激光)掃描條形碼符號。由美國專利US4387297和US4760248舉例說明的這類激光掃描系統(tǒng)和部件由本發(fā)明的受讓人所具有，在些引入作為參考，這類激光掃描系統(tǒng)和部件已經(jīng)用來，在離開手持式或固定式掃描器的某一工作范圍或讀出距離處，讀出具有不同光反射率的部分的標(biāo)記，即條形碼符號，尤其是通用產(chǎn)品碼(UPC)類型的條形碼。


圖1a描述了以槍形狀裝置實現(xiàn)的、具有手槍式握把型的手柄53的已有技術(shù)條形碼讀出器10的一個例子。在輕質(zhì)塑料殼體55中包括有光源46、檢測器58、光學(xué)部件57、信號處理電路63、可編程微處理器40和電源或電池62。位于殼體55前端的透射光窗口56使出射光束51射出并使輸入的反射光52進(jìn)入。用戶從讀出器與條形碼隔開的一個位置把讀出器對準(zhǔn)條形碼70，即讀出器不接觸條形碼或移動掃過條形碼。
正如圖1a所進(jìn)一步描述的，光學(xué)部件可包括一個合適的透鏡57(或多個透鏡系統(tǒng))以便使掃描光束在一個合適的參考平面上聚焦為一個掃描點。光源46，例如半導(dǎo)體激光二極管，將光束引入透鏡57的光軸并且，根據(jù)需要，光束通過部分鍍銀的反射鏡47和其它透鏡或光束成形結(jié)構(gòu)。由振動反射鏡59反射光束，振動反射鏡59與在手動起動觸發(fā)器54時提供能量的掃描驅(qū)動電動機(jī)60耦合。反射鏡59的振動使出射光束51按所要求的圖形來回掃描。
可以使用各種反射鏡和電動機(jī)來使光束按所要求的掃描圖形移動。例如美國專利No.4251789公開了一種在每一側(cè)具有平面鏡的旋轉(zhuǎn)多邊形，每一平面鏡跟隨掃描線掃過條形碼符號。美國專利No.4387297和No.4409470都使用了一個平面鏡，平面鏡安裝在驅(qū)動軸上，繞驅(qū)動軸沿交替的圓周方向重復(fù)和往復(fù)地驅(qū)動平面鏡。美國專利No.4816660公開了一種由普通凹面鏡部分和普通的平面鏡部分構(gòu)成的多鏡結(jié)構(gòu)。多鏡結(jié)構(gòu)安裝在驅(qū)動軸上，繞驅(qū)動軸沿交替的圓周方向重復(fù)并往復(fù)地驅(qū)動多鏡結(jié)構(gòu)。
由條形碼符號70反向反射的光52返向通過窗口56，透射到檢測器58。在圖1a所示出的典型讀出器中，反射光從鏡59和部分鍍銀的鏡47中反射并射到光敏探測器58上。探測器58產(chǎn)生與反射光52的強(qiáng)度成正比的模擬信號。
信號處理電路包括安裝在印刷電路板61上的數(shù)字轉(zhuǎn)換器63。數(shù)字轉(zhuǎn)換器處理來自探測器58的模擬信號以產(chǎn)生脈沖寬度和脈沖間隔與條的寬度和條之間的間隔對應(yīng)的脈沖信號。數(shù)字轉(zhuǎn)換器用作邊緣探測器或波形成形器電路，由數(shù)字轉(zhuǎn)換器設(shè)定的閾值來確定模擬信號的哪一點代表條邊緣。將來自于數(shù)字轉(zhuǎn)換器63的脈沖信號施加到一個通常在可編程微處理器40中的解碼器上，可編程微處理器還將包括相應(yīng)的程序存儲器和隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器。微處理器解碼器40首先確定來自數(shù)字轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度和信號間隔。然后解碼器分析寬度和間隔以獲得真實的條碼信息并對真實的條碼信息進(jìn)行解碼。這包括進(jìn)行分析以識別真實的字符和順序，字符和順序由合適的碼標(biāo)準(zhǔn)來定義。這還包括與被掃描符號相符的特定標(biāo)準(zhǔn)的初始識別。通常把標(biāo)準(zhǔn)的這種識別稱為自動識別。
為了掃描碼符號70，使用者對準(zhǔn)條碼讀出器10并操作可動觸發(fā)器開關(guān)54以驅(qū)動光源46、掃描電機(jī)60和信號電路。如果掃描光束是可見的，操作者能在符號出現(xiàn)的表面看到掃描圖形并由此調(diào)整讀出器10的瞄準(zhǔn)。如果由光源46產(chǎn)生的光束51是臨界可見的，可以包括瞄準(zhǔn)光。瞄準(zhǔn)光，如果需要的話，形成可固定或掃描的可見光光點，就象激光束51一樣。在起動觸發(fā)器之前，用戶使用可見光將讀出器瞄準(zhǔn)符號。
讀出器10也可用作手提式數(shù)據(jù)收集終端。如果這樣的話，讀出器會包括鍵盤48和顯示器49，例如，象在前面提到的美國專利No.4,409,470中所描述的那樣。
在上面討論的類型的電光掃描中，包括激光源的“掃描機(jī)(scan engine)”、鏡子結(jié)構(gòu)的光學(xué)部件、使鏡子結(jié)構(gòu)振動的驅(qū)動器、光探測器和相應(yīng)的信號處理和解碼電路都使掃描器的體積和重量增加。在長時間使用的應(yīng)用中，大而笨的手握式掃描器會使用戶產(chǎn)生疲勞。當(dāng)掃描器的使用產(chǎn)生疲勞或不方便時，使用者不愿意操作掃描器。不愿意堅持使用掃描器就達(dá)不到這樣的條碼系統(tǒng)想要實現(xiàn)的收集數(shù)據(jù)目的。另外，需要有適合小型裝置(例如，筆記本或手心大小的電腦)的小型掃描器。
因此，條形碼讀出器發(fā)展的當(dāng)前目標(biāo)是盡可能地使讀出器小型化，并且仍然需要進(jìn)一步減少掃描機(jī)的體積、重量和為使用掃描器提供特別的方便。移動部件的質(zhì)量應(yīng)該盡可能的輕以便使掃描運動所需的功率最小。
還希望能使掃描機(jī)模塊化以便專用模塊能用在各種不同的掃描器上。仍需要開發(fā)一種特別小型的、重量輕的模塊，該模塊包含所有必須的掃描器部件。
較小尺寸的掃描部件可以工作在較高的掃描頻率。然而，在典型的條碼掃描應(yīng)用中，移動光束點的掃描頻率應(yīng)當(dāng)是相當(dāng)?shù)偷?，通常?0Hz或更低。如果頻率增加，光點掃過碼的速度增加。由探測器產(chǎn)生的信號的頻率也增加，并因而必須增加用于分析探測器信號的處理電路的帶寬。另外，工作在較高掃描頻率通常將產(chǎn)生具有較高噪聲電平的探測器信號，使準(zhǔn)確地解碼更困難。
發(fā)明概述發(fā)明目的本發(fā)明的目的是研制一種完全獨立的、電光的、反向反射的掃描模塊，它包括產(chǎn)生光束、按圖形使光束掃描符號、檢測由符號反回的光和處理表示反射光的信號所需要的所有部件。關(guān)于這一點，反向反射的模塊應(yīng)該體積小、重量輕并能容易地加到各種不同類型的電光掃描系統(tǒng)中。
本發(fā)明的另一目的是將用于產(chǎn)生光束掃描運動和收集反射光的部件的體積和重量減小。
本發(fā)明的另一類目的是研制一種電光掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)在操作者手持時體積小且重量輕，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)容易掃描所編碼的標(biāo)記。
另一同類的目的是研制一種電光掃描模塊系統(tǒng)，該系統(tǒng)對來自條碼掃描系統(tǒng)的出射窗口的鏡面反射不敏感。
發(fā)明的特征與發(fā)明的目的一致，本發(fā)明的一個特征體現(xiàn)在一個獨立的、電光的、反向反射的掃描模塊中，該掃描模塊用于讀出具有不同光反射率的光編碼的標(biāo)記。該模塊包括一個底板；一個位于底板上的光源，用于沿出射路徑向反射光的標(biāo)記發(fā)射光束；安裝在底板上的一個光檢測器，在視場范圍內(nèi)沿入射路徑檢測由標(biāo)記反射的光，并產(chǎn)生與不同光反射率的標(biāo)記部分相應(yīng)的電信號；一個安裝在光束和反射光的光路上的可移動反射器；一個在底板上的驅(qū)動器，用于移動可移動反射器以便使光束掃描標(biāo)記并同時掃描視場。
根據(jù)本發(fā)明，光源安裝在殼體上，靜止的聚光鏡固定地安裝在殼體上，固定式折疊/掃描鏡以固定的方式安裝在聚光鏡上。最好是，聚光鏡是凹形彎曲的，折疊/掃描鏡是平面的。而且，在離開殼體一定距離處用托架夾持這些鏡子。本發(fā)明的另一有益方面體現(xiàn)在，以固定的方式將殼體和鏡子安裝在底板的兩端區(qū)域的一端，將可移動式反射器安裝在底板的兩端區(qū)域的另一端。光檢測器安裝在底板的中間區(qū)域，并且面對聚光鏡和位于其曲率中心。
驅(qū)動器包括一個細(xì)長支架，該支架具有相對的端部。將反射器安裝在支架的一個端部。驅(qū)動器包括一個安裝在支架的另一端部上的永久磁鐵；一個安裝在永久磁鐵附近的電磁線圈，當(dāng)將交流驅(qū)動信號施加到線圈上時，電磁線圈工作，用于產(chǎn)生作用在永久磁鐵上的交流磁場，使磁鐵振動、進(jìn)而使支架上和安裝在支架的掃描反射器繞大約位于反射器和永久磁鐵之間的軸振動。
在另一實施例中，反向反射的模塊包括一個位于聚光鏡后面的折疊鏡。折疊鏡使由聚焦激光二極管裝置產(chǎn)生的激光束改變方向而射到振動掃描鏡上。為了使激光束改變方向而到達(dá)振動的掃描鏡，光束必須通過聚光鏡中的孔。光檢測器和聚光鏡的設(shè)置位置選擇一個考慮掃描模塊整個尺寸的設(shè)計折衷方案。
所得到的小型結(jié)構(gòu)能使反向反射模塊放在各種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，尤其是微型結(jié)構(gòu)中。
公開了使來自掃描器的出射窗口的鏡面反射的檢測減至最小和省略的各種方案。
在所附的權(quán)利要求書中具體描述了本發(fā)明特性的新穎特征。然而，通過下面參考附圖對具體實施例的描述，將會最好地理解發(fā)明本身、發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方法、其附加目的和優(yōu)點。在所附的獨立權(quán)利要求中描述了發(fā)明的進(jìn)一步特征，在從屬權(quán)利要求中描述了優(yōu)選特征。
附圖的簡單描述圖1a是已有技術(shù)手握式激光掃描器和數(shù)據(jù)接收端的示意圖；圖1b根據(jù)本發(fā)明的手握式槍型描述器的示意圖；圖2根據(jù)本發(fā)明的一個掃描模塊的一個實施例的透視圖，為了清楚起見除去了某些部分；圖3是圖2所示模塊的頂視圖，又除去了某些部分以便示出模塊的內(nèi)部；圖4是圖2所示模塊的左視圖；圖5是圖2所示模塊的右視圖；圖6是圖2所示模塊的驅(qū)動部件的正視圖；圖7a是根據(jù)本發(fā)明的一個掃描模塊的另一個實施例的透視圖；圖7b是根據(jù)本發(fā)明的一個掃描模塊的另一個實施例的平面圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明另一方面的一個掃描模塊；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的一個掃描模塊；圖10示出了在圖9中所示的掃描模塊的又一實施例；圖11示出了標(biāo)稱條形碼符號和讀出光束點；圖12示出了激光聚焦孔徑和光束腰；圖13a示出了改進(jìn)的孔徑形狀；圖13b示出了針對圖13a所示的孔徑形狀而言的另一孔徑形狀；
圖13c示出了針對圖13a所示的孔徑形狀而言的另一孔徑形狀；圖14示出了基于6密耳密度條碼的孔徑形狀的標(biāo)稱MTF曲線；圖15示出了基于7.5密耳密度條碼的孔徑形狀的標(biāo)稱MTF曲線；圖16示出了基于20密耳密度條碼的MTF曲線；圖17示出了55密耳密度條碼的MTF曲線；圖18示意性地示出了掃描模塊和解碼模塊之間的相互連接；圖19由上示出一種常規(guī)的雙光電二極管檢測系統(tǒng)；圖20從一側(cè)示出了圖19的系統(tǒng)；圖21從前面示出了圖19的系統(tǒng)；圖22從上面示出了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)檢測系統(tǒng)；圖23從一側(cè)示出了圖22的系統(tǒng)；圖24從前面示出了圖22的系統(tǒng)；圖25示出了常規(guī)掃描模塊的一部分；圖26示出了根據(jù)本發(fā)明另一方面的一個解碼器模塊；圖27示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的“背對背”雙激光器裝置；圖28是根據(jù)本發(fā)明圖2的一個掃描模塊的又一個實施例的透視圖，為了清楚起見除去了某些部分；圖29是圖28所示模塊的頂視圖，又除去了某些部分以便示出模塊的內(nèi)部；圖30a是圖29的模塊的驅(qū)動部件的頂視圖；圖30b是圖29的模塊的驅(qū)動部件的正視圖；圖31是圖29的模塊的底板的底視圖，描述安裝孔和對準(zhǔn)孔。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述在本說明書和所附的權(quán)利要求中所用術(shù)語＂標(biāo)記＂概括地不僅包括由交替的條和各種寬度間隔的構(gòu)成的、通常稱為條形碼符號的符號圖形，而且還包括另外的一維或兩維圖形圖形，以及字母數(shù)字字符。通常，術(shù)語“標(biāo)記”可適用于任何類型的圖形或信息，通過使光束掃描并檢測表示在圖形或信息的各個點處的光反射率的變化的反射光或散射光。條形碼符號是本發(fā)明能掃描的“標(biāo)記”的一個例子。
圖2至6示出了小尺寸的、獨立的、反向反射的掃描模塊400。模塊400基本上為矩形并且是做成如1.35＂×0.95″×0.69″這樣小的一個例子。圖2示出了去除某些部分的模塊400的透視圖。
圖28至31示出了另一種結(jié)構(gòu)的小尺寸、獨立的、反向反射的掃描模塊900。模塊900基本上為矩形并且尺寸為0.811″×0.559″×0.449″。圖28示出了去除了某些部分的模塊900的透視圖。
盡管下面參考槍類型掃描器討論掃描模塊，但是，應(yīng)該意識到，對將此模塊引入例如包括掃描部分和小鍵盤和/或顯示屏之類的任何合適系統(tǒng)中也是適用的。
圖2至圖6的模塊包括一個通用的平面、細(xì)長、金屬底板410，通常由鋁形成。底板410有一個端區(qū)域402、一個相對的端區(qū)域404和一個中間或中心區(qū)域406。一個半圓柱的本體或殼體412包括一個激光二極管和一個聚焦模塊，該聚焦模塊與由本申請的受讓人所擁有的美國專利No.5,367,151中所示出的類似，在此引入其公開作為參考。
殼體412在螺栓408處用螺栓固定到底板410上，但是也可以作為底板410的一部分而整體形成。殼休412和底板410用作散熱片，以散失在掃描操作中由激光二極管產(chǎn)生的熱。
模塊400包括兩個相互成直角的電路板。其一端垂直地安裝到底板410上的第一個電路板416支撐由掃描器所使用的電路部分。通常第一電路板416支撐產(chǎn)生驅(qū)動激光二極管的電流的電路。
第二電路板418垂直地安裝在第一電路板上并且與底板410平行。假定底板410的平的主平面是模塊400的底部，則第二電路板418就會成為模塊400的頂部。柔性電纜(沒有示出)將第一電路板和第二電路板上的電路連接在一起。第二電路板418支撐必要的電路的其余部分。要特別注意的是，電路板418支撐一個專用的集成電路419，它包括模擬信號處理電路、數(shù)字轉(zhuǎn)換器并且可以包括基于微處理器的解碼器。
圖3是模塊400的頂視圖，為了描述模塊的內(nèi)部，省去了第二電路板418。如圖所示，支撐結(jié)構(gòu)300給掃描反射器359提供撓性支撐，允許該反射器往返運動。下面結(jié)合圖6描述撓性支撐結(jié)構(gòu)。
模塊的內(nèi)部還包括在底板的端部402通過托架202固定到殼體412上的固定式的鏡面結(jié)構(gòu)200。鏡面結(jié)構(gòu)200包括其曲率中心有光檢測器206的一個凹形彎曲聚光鏡204。光檢測器206安裝在殼體208內(nèi)的底板410的中心區(qū)域406。濾光器210位于殼體208內(nèi)的光檢測器206的上游。
可將公知類型的通氣縫位于光檢測器206的前面，盡管這在附圖中并沒有示出。
一個通用平面折疊鏡212固定地安裝在聚光鏡204上，最好是一體形成并模制成一個整體。使折疊鏡212傾斜并對著在殼體412內(nèi)的激光二極管和反射器359。鏡204、212的前面設(shè)有光反射涂層。
如圖6所示，支撐結(jié)構(gòu)300包括其第一臂305連接到反射器359上的U形部件303。該部件303的第二臂307支撐一個永久磁鐵309。直線部分311在第一和第二臂之間延伸并將第一和第二臂連接在一起以形成U形部件303。
一對彈性條321、323與U形部件303的一個臂相連并用作平面彈簧。這些彈簧條包括一個彈性塑料材料(例如，MylarTM或KaptonTM膜)的平板，或其它彈性元件，例如象銅鈹合金之類的非磁性金屬。在所示出的其余位置，條321、323處于相對未彎曲狀態(tài)并沿與直線部分311基本平行的方向延伸，直線部分311在第一臂303和第二臂307之間的空間中。條321、323的一組端部與第一臂305連接，并固定條321、323的另一組相對的端部。
更具體地，通過適用的緊固件325來固定形成彈性條321、323的MylarTM或KaptonTM材料板的端部，并由此將所述端部夾在板327和框架366之間，框架366從第一臂305的后表面和直線部分311的下表面的一部分延伸。通過合適的緊固件329使條321、323的相對的端部固定到固定支架上(圖2)，該合適的緊固件將條夾在板331和從支撐支座335伸出的固定臂337的增大部分之間的。支撐支座335安裝在端區(qū)域404的金屬底板410的平面部分。
將支撐結(jié)構(gòu)300、反射器359和磁鐵309的部件的尺寸加工成，使磁鐵的重量相對于大約在反射器和磁鐵之間的樞軸與反射器的重量平衡。結(jié)果是，條321、323起平面片簧單元的作用并且繞該樞軸撓曲。樞軸A與底板410的平的下面部分垂直地(或圖6的垂直面)延伸。
由托架334將電磁線圈333固定到第二電路板418的下表面(圖5)。將第二電路板418安裝在模塊400的頂部而使所固定的線圈333非常接近永久磁鐵309，如圖3所示。永久磁鐵309的北極和南極之間的軸，沿圖3的平面，即與底板410的平面的下部分平行地對準(zhǔn)。當(dāng)通過電磁線圈333引入交流電時，在線圈磁場和永久磁鐵309之間的相互作用使永久磁鐵309產(chǎn)生振動運動和使所連接的部件303逆著由平面彈簧條321、323的回復(fù)力轉(zhuǎn)動振動。彈性條321、323繞軸A來回轉(zhuǎn)動引起部件303振動并使鏡359繞軸A通過圓弧沿兩個圓周方向往復(fù)運動。
當(dāng)激光二極管發(fā)射光束時，該光束沿路徑部分100傳輸并照射到拆疊鏡212，然后，沿路徑部分102反射到反射器359上，反射器再將光束沿路徑部分104反射到有標(biāo)記的目標(biāo)表面。該光束通過在模塊的一個側(cè)面中形成的孔射出。在激光二極管發(fā)射光束期間，反射器359的往復(fù)振動使光束橫過標(biāo)記掃描一行。
如果將模塊水平安裝在掃描器中，所得到的掃描行會是水平的并且會掃描具有垂直條的標(biāo)記。相反，如果將模塊400垂直安裝在掃描器中，所得到的掃描行會是垂直的并且會掃描具有水平條的標(biāo)記。
由標(biāo)記反向反射的光沿路徑部分104反向傳輸，隨后沿路徑部分102反射光，以用于由凹形聚光鏡204來收集光。聚光鏡204再通過環(huán)境光阻擋濾光片210將沿路徑部分106返回的光反射以作用到檢測器上。濾光片阻擋大多數(shù)光波長，但是允許與激光二極管發(fā)射的光波長相對應(yīng)的波長的光通過。通氣縫也可設(shè)在檢測器的前面。
檢測器206產(chǎn)生模擬信號，該模擬信號與由專用集成電路419處理、數(shù)字化并解碼的反射光的強(qiáng)度成正比。為了清楚起見，沒有示出將來自檢測器的信號傳到專用集成電路的電引線。
設(shè)在掃描模塊中的小尺寸彈性支撐結(jié)構(gòu)300不會妨礙在低掃描頻率下操作。另外，反射器和磁鐵位于部件303的相對端部使其重力離驅(qū)動軸相當(dāng)遠(yuǎn)，從而提供大的轉(zhuǎn)動慣量。而且，運動部件的質(zhì)量相當(dāng)大，彈簧的優(yōu)選材料321、323傾向于是相當(dāng)有撓性的。大質(zhì)量、大慣量和彈簧撓性，使撓性支撐結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)相當(dāng)?shù)偷恼駝犹卣黝l率。因此，小的獨立掃描模塊400操作在對于條形碼優(yōu)選的低掃描頻率下，例如20Hz或更少。此外，在模塊400中反射器的重量和永久磁鐵的重量平衡，這樣能減少或消除可能干擾掃描運動的不希望的振動并能使必須給掃描部件的起紿運動施加的功率量減為最小，使掃描器更有效。
圖28至31示出了本發(fā)明的小尺寸的、獨立的、反向反射的掃描模塊的另一實施例。掃描模塊由Symbol Technologies，Inc.(本發(fā)明的受讓人)制作，該模塊稱為SE 900。在此引入SE 900掃描模塊Integration Guide作為參考。如圖28所示，模塊900基本上為矩形并且其尺寸為0.811″×0.559″×0.449″。因此，掃描模塊的整個體積大約為0.2立方英寸。圖28示出了除去某些部分的模塊900的透視圖。模塊包括一個通用的平面的、細(xì)長的、金屬底板910，通常由鋁制成，也可由其它的金屬(例如鋅)制成。底板910有一個端區(qū)域902、一個相對的端區(qū)域904和一個中間或中心區(qū)域906。一個半圓柱的殼體912包括一個聚焦的激光二極管裝置911。殼體912在作為底板910的一部分而整體形成。聚焦激光二極管裝置911產(chǎn)生聚焦的激光束1000，該激光束通過激光二極管裝置的孔913將投射到掃描模塊900的光學(xué)元件上。在另一實施例中，當(dāng)設(shè)有激光束通過的孔徑時，殼休912會設(shè)計成容納激光二極管和聚焦單元，從而減少本激光二極管裝置的元件數(shù)量。應(yīng)該理解到，殼體的孔徑在此情況下會對出射的激光束的聚焦特性有貢獻(xiàn)。
模塊包括兩個相互基本上成直角的電路板。垂直地安裝到底板910上的第一個電路板916支撐由掃描器所使用的電路部分。在圖8的實施例中，第一電路板916為激光二極管裝置911、光檢測器935和一個驅(qū)動掃描模塊900的掃描單元950的電磁線圈1004提供連接。通過兩個螺絲孔903a和903b將第二電路板(為了簡單起見，沒有示出)安裝在模塊900的頂部并且與底板910的下表面平行，第二電路板通常支撐接收器、信號處理電路和驅(qū)動掃描模塊900的掃描單元的驅(qū)動電路。在ASIC或芯片板類組件中至少部分地包括在第二電路板上的電路。電路能設(shè)計成具有可編程的特征，例如可編程掃描幅度、放大器增益、激光功率、激光工作周期、在掃描行的端部的掃描光束的限制，等等。沿每一電路板的邊緣之一以接觸或近接觸的關(guān)系相互垂直地設(shè)置兩個電路板。通過焊接兩個電路板的鄰接接觸部分來實現(xiàn)在板之間的導(dǎo)電性。連接電路板的其它方法，例如撓性條，彈簧銷等，也是可以的。在優(yōu)選實施例中，與外面連系的連接器安裝在第二電路板918上。
圖29是模塊900的頂視圖，為了描述模塊的內(nèi)部，省去了第二電路板918。圖28和圖29的相同附圖標(biāo)記代表相同的元件。附圖標(biāo)記940a和940b表示底板910的螺紋柱，用螺紋孔930a和930b通過螺紋柱將第二電路板918固定到底板上。如圖所示，模塊包括激光二極管裝置911、一個拆疊鏡930、一個凹形彎曲聚光鏡932、掃描單元950、驅(qū)動線圈1004和光檢測器/濾光裝置936。掃描單元950包括用于掃描(反射器)鏡952的撓性支架以便允許掃描鏡的往復(fù)振動運動。下面結(jié)合圖30a和30b進(jìn)一步描述掃描單元950。
一個凹形彎曲聚光鏡932具有光檢測器935對準(zhǔn)的曲率中心。光檢測器安裝在光檢測器/濾光裝置936內(nèi)的底板910的中心區(qū)域906的后面。濾光器937位于光檢測器/濾光裝置936內(nèi)的光檢測器935的上游。光檢測器/濾光裝置936還包括一個孔徑931，該孔徑位于光檢測器的前面并位于濾光器936的前面或后面。
折疊鏡930能是一個平面鏡或者它具有一個圓柱曲率，以便改變射出激光束的光特性。會改變射出激光束的光特性的折疊鏡的其它彎曲形狀也是可以的。折疊鏡930的曲率或者在水平方向、垂直方向或者即在水平方向又在垂直方向。折疊鏡930或由玻璃制成或由塑料模制而成。折疊鏡930固定地連接到底板910上。
聚光鏡932包括一個孔徑933，由折疊鏡930反射的激光束經(jīng)過該孔徑傳給掃描鏡952。聚光鏡932面向掃描鏡952和面向在光檢測器/濾光裝置936內(nèi)的光檢測器935。鏡930、933和952前表面設(shè)有反射光的涂層。正如從圖29所能看到的，第一電路板916與激光二極管裝置911、光電二極管935和線圈1004相連。通過使三個元件之間的在電路板上的間空最小來實現(xiàn)模塊的寬度減小。與圖3的模塊實施例相比，使光檢測器的位置更接近激光二極管裝置導(dǎo)致干涉來自聚光鏡204的光束而投射到光電二極管206上。在優(yōu)選實施例中使光檢測器935接近激光二極管裝置911也要求聚光鏡932接近底板910的中心區(qū)域和接近從激光二極管裝置911射出的激光束的側(cè)面。然而，由于這樣放置聚光鏡932，所以要求位于激光二極管裝置911前面并位于聚光鏡932后面的折疊鏡改變激光束的方向而使激光束射到掃描鏡952上。為發(fā)使聚光鏡932不阻擋由折疊鏡改變方向而射到掃描鏡952的激光束，在聚光鏡932中需要一個孔徑933。
通過減少圖28、29、30a和30b所示的掃描單元950的高度已經(jīng)實現(xiàn)了減少掃描模塊的高度。圖30a描述了與掃描模塊的其它元件分離的掃描單元950。掃描單元950包括臂963。掃描鏡952固定到臂963的一端。在優(yōu)選實施例中，臂963和掃描鏡952注射成型為一個單個的塑料部件。永久磁鐵969固定到臂963的一端。通過用作平面彈簧的撓性彈簧965使臂963與掃描模塊的底板910耦合。撓性彈簧965由例如聚酯薄膜或Kapton膜之類的撓性塑料材料或其它例如平面條金屬(如銅鈹合金或不銹鋼)之類的撓性元件制成。撓性彈簧965在中間包括一個矩形切口。當(dāng)從一側(cè)觀看時，撓性彈簧965就好象由兩個撓性條966a和966b構(gòu)成，如圖30b所示。盡管兩個撓性條是一個撓性彈簧965的部分，但是，為了描述簡單，將把撓性條當(dāng)作單獨的單元來討論。在其余位置，條965a和965b處于相對未彎曲的狀態(tài)并沿與臂963成一角度的方向延伸，如圖30a所示。使條966a和條966b的一組端部967與臂963連接并且固定條的相對端部968。更具體地，通過適用的緊固件970來固定條的端部967，并由此將所述端部夾持在板972和臂963的框架971之間。通過將條夾在板976和從支撐支座980伸出的一部分固定臂978之間的合適的緊固件974，使相對的端部968固定到固定支架上(圖28)，支撐支座980安裝在底板910上。應(yīng)該注意到，盡管，在優(yōu)選實施例中，通過撓性彈簧的矩形切口使撓性條966a和966b是一個撓性彈簧的部分，但是可以將這些條制作成分開的元件并且僅通過板和框架的夾緊作用連接在一起。具有切口的實施例優(yōu)于分開的撓性條結(jié)構(gòu)，因為具有切口的實施例給臂963提供了較好的垂直穩(wěn)定性。以這樣的方式設(shè)計掃描鏡952、臂963和磁鐵969相對于掃描臂的旋轉(zhuǎn)中心的軸，磁鐵的重量與掃描鏡的重量平衡。結(jié)果是，條966a和966b起平面片簧單元的作用。掃描鏡952的重量和磁鐵的重量在臂上平衡能保證掃描單元950其余位置穩(wěn)定，允許在不同方位放置掃描模塊900?？梢韵鄬τ诘装?10調(diào)整支撐結(jié)構(gòu)980。底板可作為從下面通向支撐結(jié)構(gòu)的入口。這對于在制作過程中掃描模塊的取向處理是非常有用的，當(dāng)為了使掃描線相對掃描模塊適當(dāng)對準(zhǔn)而需要改變掃描單元和固定的掃描鏡的靜止位置時。在調(diào)整了掃描單元的靜止位置之后，通過螺釘、粘合或任何其它的固定機(jī)械裝置能將支撐結(jié)構(gòu)固定到底板910上。在另一實施例中，可設(shè)計成從模塊的頂部進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)的調(diào)整，與從底部進(jìn)行調(diào)整相反。在另一實施例中省去支撐結(jié)構(gòu)并將撓性條直接固定到底板上。
將圖28的電磁線圈1004固定到第一電路板916的下表面并且非常接近磁鐵969。線圈有一個在掃描單元振蕩期間允許磁鐵969移動進(jìn)入其中的中空中心部分1006。這一特征保證了一個小型的掃描單元950并使掃描單元的整個長度減少，因而使掃描模塊900的高度減少。當(dāng)通過線圈1004引入交流電時，在線圈的磁場和磁鐵969的磁場之間的相互作用使永久磁鐵969產(chǎn)生振動運動和使臂963逆著由平面彈簧條966a和966b產(chǎn)生的回復(fù)力轉(zhuǎn)動振蕩。彈性條繞樞軸來回轉(zhuǎn)動引起臂963振動。樞軸位于撓性條端部之間的中間并且與底板910的平面部分垂直地延伸。因而，使固定到臂963上的掃描鏡952繞樞軸通過圓弧沿兩個圓周方向往復(fù)運動。由于臂963位于撓性條的側(cè)面而不是在撓性條的上面，所以本實施例的掃描單元950具有減小的高度，如圖6的實施例所示。圖30a和30b的附圖標(biāo)記1022表示臂963的環(huán)形狀部分。環(huán)形狀部分在撓性條966a的中間截面的上方略微延伸。環(huán)形狀部分1022具有一個中空的中心并用作從電路板918(沒有示出)向下延伸進(jìn)入中空的中心1024的振動止動銷。在銷和環(huán)形狀部分1022的內(nèi)臂之間的距離代表在下降過程中沿底板910的平面臂963的最大運動。
再參考附圖29，當(dāng)激光二極管發(fā)射光束時，該光束沿路徑部分1010傳輸并照射到折疊鏡930的反射表面。折疊鏡930改變光束的方向并將光束反射在路經(jīng)1012上。改變方向的光束沿路徑1012傳輸，通過聚光鏡932中的孔徑933并射到作為反射單元950的一部分的掃描鏡952上。掃描鏡952將光束沿路徑部分1014反射到有標(biāo)記出現(xiàn)的目標(biāo)表面。該光束通過在掃描模塊900的一個側(cè)面中形成的孔射出。在激光二極管發(fā)射光束期間，掃描(反射)鏡952的往復(fù)振動使光束橫掃過一行標(biāo)記。如果將模塊900水平安裝在掃描器中，所得到的掃描行會是水平的并且會掃描具有垂直條的標(biāo)記。相反，如果將模塊900垂直安裝在掃描器中，所得到的掃描行會是垂直的并且會掃描具有水平條的標(biāo)記。
由標(biāo)記反向反射的光照射到掃描鏡952。掃描鏡952將反射光投射到聚光鏡932上。使聚光鏡的面積基本上與掃描鏡的最小投射面積相等。這樣能平衡當(dāng)掃描鏡從一個位置向另一位置移動(振動)時由聚光鏡952所接收的光量，從而，穿過掃描行的長度提供相同的信號。聚光鏡952將返回的光再反射到光檢測器935上。在光到達(dá)光檢測器935的途中，返回的光通過光濾光器937。濾光器阻擋大多數(shù)光波，但是允許波長與激光二極管發(fā)射的光的波長相符的光通過?？讖绞构鈾z測器935的視場最小。光檢測器935產(chǎn)生與反射光的強(qiáng)度成正比的模擬信號。由可編程ASIC處理、數(shù)字化并解碼模擬信號，能使可編程ASIC位于第二電路板918上。
圖31示出了掃描模塊900的底板910的底面或底板910的下表面。切口1020保證了支撐結(jié)構(gòu)980的調(diào)整。模塊具有兩個安裝孔1022、1023和兩個定位器孔1024、1025。沿底板910的底面的對角線設(shè)置這些孔，從而使孔之間的距離最大，這本身也保證了掃描器900與相應(yīng)安裝結(jié)構(gòu)有較好的支撐作用并對準(zhǔn)。
因而，本發(fā)明的掃描模塊能保證真正地減小模塊的高度、寬度和深度。應(yīng)該注意到，通過減少光學(xué)元件的尺寸、改變光檢測器的位置、修改出射激光束的光路和由目標(biāo)條碼反射的光的光路能進(jìn)一步地減少掃描模塊尺寸。
還應(yīng)該注意到，在公開的實例中，是在同一平面內(nèi)進(jìn)行激光束傳輸/掃描和反射光的聚光的。由于模塊設(shè)計成歸并到數(shù)據(jù)采集裝置中，和圖1b的手動掃描器或袖珍計算機(jī)一樣，該裝置將通常包括一個出射窗口(圖1b的附圖標(biāo)記56)，通過出射窗口掃描線在到達(dá)條碼的途中從該裝置中射出。這也可能是反射光到掃描模塊中的聚光鏡和光檢測器所通過的同一窗口。由于非掃描窗口是100％的透射，照射到出射窗口的內(nèi)表面的部分光在到達(dá)條碼的途中反向朝掃描模塊反射，因而決不會留在數(shù)據(jù)采集裝置的內(nèi)部。這部分光稱為鏡面反射。其能量通常大于從條碼反射的返回到數(shù)據(jù)采集裝置并到達(dá)掃描模塊的漫射光能。出射窗口相對于掃描模塊的傾斜位置將決定出射窗口的鏡面反射將是否射到掃描模塊的掃描鏡上。當(dāng)出射窗口與出射掃描線的平面垂直時，出射窗口的鏡面反射將沿傳輸/掃描平面反向反射進(jìn)入到掃描模塊中。在同一平面進(jìn)行反射光的傳輸/掃描和檢測的掃描模塊中，聚光鏡將收集鏡面反射能，并且光檢測器將檢測鏡面反射能。因為鏡面反射沒有攜帶任何條碼信息，所以認(rèn)為鏡面反射是光噪聲并且可影響掃描系統(tǒng)的解碼性能。避免檢測出射窗口鏡面反射的一種方法是，使出射窗口相對于掃描模塊的傳輸/掃描平面傾斜(從垂直位置)，導(dǎo)致由出射窗口內(nèi)表面反射的鏡面反射在與傳輸/掃描平面不同的平面中，從而防止鏡面反射反向反射到掃描鏡上。這種方法的缺點在于使出射窗口現(xiàn)在相對于掃描模塊傳輸/掃描平面傾斜，在采集裝置中掃描模塊與傾斜出射窗口的組合的總深度大于出射窗口相對于掃描/傳輸平面成90度角時的總深度。
在出射窗口鏡面反射沿檢測/掃描平面反向反射到掃描模塊并且檢測/掃描平面與聚光平面一致的情況下，解決問題的另一種方法是，遮擋會收集出射鏡面反射的聚光鏡上的線(區(qū)域)。該方法的缺點在于，在掃描鏡上用于收集由條碼所反射的光的收集區(qū)域目前已經(jīng)減少。
在沒有收集區(qū)域減少的情況下，避免檢測來自出射窗口的鏡面反射的另一種方法是，將傳輸/掃描平面與收集平面分開。例如，掃描模塊的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能使光檢測器放在第二電路板918上，面對掃描模塊的底板910，使聚光器改變成在與傳輸/掃描平面不同的平面上收集反射光。傳輸/掃描平面與檢測平面的分開能在不損失聚光鏡的收集面積的情況下減少或完全避免光檢測器接收鏡面反射。使光檢測器向下面向著掃描模塊的底板也可減少照射到光檢測器上的分散的環(huán)境光量。
盡管上面討論的實施例是參考單個激光器方案給出的，但是應(yīng)該意識到，當(dāng)合適時也可將多個激光器引入模塊中(例如，下面將要更詳細(xì)討論的全雙范圍掃描)。激光器可以為任何已知的類型，例如，常規(guī)的激光器，激光二極管或它們的組合。在圖7b中示出了這樣的方案，在此圖中除了以300表示的掃描裝置外，還有一個以310a表示的用于掃描更遠(yuǎn)距離目標(biāo)的激光器，一個以310b表示的用于掃描較近距離目標(biāo)的激光器。通過折疊鏡310c使遠(yuǎn)激光束射到與近激光器共用的鏡359上。
參見圖1b，示出了一個能實施的在圖2至6或圖7中示出的掃描模塊400。正如所看到的，簡單地將模塊400固定和定位在一個槍形狀類的讀出器10中。在此使用在整個說明書中已經(jīng)使用的相同附圖標(biāo)記。用任何合適的裝置將模塊固定并對準(zhǔn)，以便出射光束104通過掃描窗口56順掃描方向射出。一個或其它的電路板416和418能交替地位于手槍式握把型的手柄中，或者，如圖所示，一個外加的PC卡能獨立地保留在手柄中。當(dāng)獨立的掃描模塊簡單地放在并合適地固定在槍型掃描器10中時，顯然容易制作這種裝置。如果安裝一個外加的PC卡，則也能按常規(guī)的方式容易地固定在手柄53中并與模塊400相連接。所得到的裝置將具有槍型掃描器的優(yōu)點以及由本發(fā)明的模塊提供的減少尺寸和重量的優(yōu)點。
可以修改撓性支撐結(jié)構(gòu)以便在基本上相互垂直的兩個方向上提供光束點掃描。許多不同的掃描應(yīng)用需要在兩個不同的方向上掃描。一個這樣的應(yīng)用是提供一種移動掃過條碼型標(biāo)記的掃描圖形以找到相當(dāng)完整足以使碼精確地讀出的部分。雙向掃描應(yīng)用涉及在不同的兩維方向內(nèi)編碼的標(biāo)記的掃描。
兩維條碼包括一系列的行或條的光編碼信息。每一行沿X方向(水平方向)取向，并且沿Y方向以一個在另一個上方的方式設(shè)置了許多行。信息的每一行或每一條包括一系列編碼的符號，每一符號由一系列通常為矩形的明和暗的區(qū)域組成。暗區(qū)域(條)的寬度和/或在條之間的明間隔的寬度代表每一行或條的編碼信息。兩維條碼比公用的一維條碼攜帶更多的編碼信息。
為了讀出兩維標(biāo)記，希望能用光柵或相似類型的掃描圖形掃描標(biāo)記。用這樣的掃描圖形，相當(dāng)數(shù)量的基本水平和基本平行的掃描線掃過標(biāo)記，從一條上水平掃描線，向下繼續(xù)到多條中間水平掃描線，最后到下水平掃描線，均勻地覆蓋包含標(biāo)記的所希望的掃描區(qū)域。為了獲得這樣的光柵型掃描圖形，必須保證有沿兩個不同方向往返運動的掃描元件。而且，沿產(chǎn)生X方向光點掃描運動的第一方向的振動頻率通常比沿產(chǎn)生Y方向光點掃描運動的第二方向的振動頻率高得多。
圖7a描述了模塊的另一實施例，除了下面的兩個方面以外該實施例與圖2的實施例類似。首先，射頻發(fā)射機(jī)450安裝在印刷電路板418上，并且與將電信號傳播到遠(yuǎn)程主機(jī)的發(fā)射天線452耦合。該信號由掃描機(jī)數(shù)字化或由掃描機(jī)產(chǎn)生解碼信號。在無數(shù)應(yīng)用中都能使用所得到的“無線掃描模塊”。
圖7a還示出了一個第二殼體412’，在第二殼體412’上安裝了另一激光二極管，用于發(fā)射通過折疊鏡212中的孔、沿路經(jīng)部分108傳輸?shù)?、照射在反射鏡359上的另一激光束。這種“雙激光”對多行掃描應(yīng)用非常有用。
盡管已經(jīng)針對讀出一維或兩維條碼描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不局限于這些實施例，而且本發(fā)明還能應(yīng)用到更復(fù)雜的標(biāo)記掃描應(yīng)用中?？梢韵氲玫?，本發(fā)明還能獲得供各種機(jī)器觀察使用的應(yīng)用，或者還能獲得從例如字符之類的其它類型的標(biāo)記或從掃描物品的表面特性得出信息的光學(xué)字符識別應(yīng)用。
在所有的各種實施例中，掃描單元都安裝到一個非常小的封裝中。作為各種類型的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的掃描機(jī)這樣的模塊是通用的。例如，一個或多個模塊可替換地用在手持式掃描器、桌面掃描器中，所述桌面掃描器與一個撓性臂相連或沿桌子的表面延伸安裝或與桌面的下側(cè)相連，或者作為一個更復(fù)雜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的子部件或組合件來安裝?？梢粤Ⅲw地放置多個模塊以便幾個交錯參考平面或視場可以被掃描或成象。與這類元件相應(yīng)的控制或數(shù)據(jù)線可與安裝在模塊的外表面的邊緣上的電連接器相連，使模塊與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的其它元件對應(yīng)的配合連接器電連接。
一個專用的模塊可以具有與模塊有關(guān)的特定掃描或解碼特性，即，在某一工作距離的可操作性，或具有特定符號學(xué)或印刷密度的可操作性。也可以通過手工設(shè)置與模塊有關(guān)的控制開關(guān)來設(shè)定特性。用戶還可以修改數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以掃描不同類型的物品或者為了不同的用途通過使用簡單的電連接器由交換在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上的模塊來改變系統(tǒng)。
在包括一個或多個象鍵盤、顯示器、打印機(jī)、數(shù)據(jù)存儲器、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫那樣的部件的獨立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)也能實現(xiàn)上面所述的掃描模塊。這樣的系統(tǒng)也可以包括通信接口，通過調(diào)制解調(diào)器或ISDN接口，或通過從便攜終端到固定接收機(jī)的紅外或小功率無線電廣播，來使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與局部區(qū)域網(wǎng)的其它部件通信或與電話交換網(wǎng)通信。
現(xiàn)在參見圖8，示出了一個一般設(shè)計的掃描模塊500的另一結(jié)構(gòu)。模塊包括產(chǎn)生掃描光束511的激光器510，掃描光束511穿過一般設(shè)計的透鏡系統(tǒng)512。如在前面的實施例所述，掃描光束511入射在設(shè)置成繞樞軸點521振動的鏡520上，以便通常按箭頭513和514所示的那樣掃描光束。在包括用于壁形成電路板502的相互連接的電路板501上安裝組件(正象針對前面實施例所討論的那樣)。正如上面所討論的，與底板電路板501平行地安裝另一電路板(沒有示出)。在503和504處設(shè)置安裝模塊500的裝置。一個接收光電二極管、如濾光器之類的合適的信息處理裝置和通氣縫分別設(shè)在516、517和518處。這些元件以一般公知的方式接收和處理反射光束并且有代表性地針對底板501的尺寸來討論這些元件，關(guān)于尺寸A和B可以是A＝0.7″(17.8mm)和B＝0.75″(19.0mm)。典型的高度可在0.42″(10.67mm)的范圍內(nèi)。
圖8中示出的裝置特別適合具有例如上面討論尺寸的微型掃描單元。在上述的模塊中已經(jīng)指出，由于難以獲得質(zhì)量平衡，所以在這樣的微型模塊中出現(xiàn)瞄準(zhǔn)誤差，這也會帶來固定偏差的問題。當(dāng)希望獲得上面討論的低頻掃描時這更是一個問題。本發(fā)明通過使用所示出的特定鏡結(jié)構(gòu)克服了這些困難。更詳細(xì)地觀察該結(jié)構(gòu)，鏡520安裝在帶有永久磁鐵521的公用支架上。包括鏡520和永久磁鐵521的鏡系統(tǒng)相對于底板501上的固定點523通過樞軸522旋轉(zhuǎn)。鏡系統(tǒng)與樞軸線垂直地從樞軸522的一側(cè)延伸，并且相對于與樞軸522垂直延伸的標(biāo)稱線在相對著的方向上面對面地設(shè)置520和永久磁鐵521。通過產(chǎn)生交流磁場的線圈524，以參照圖2至圖6的實施例所討論的方式，驅(qū)動鏡系統(tǒng)來實現(xiàn)掃描運動。交流磁場使永久磁鐵521來回地運動，導(dǎo)致掃描運動。該結(jié)構(gòu)與對照圖2至圖6所討論的結(jié)構(gòu)略有差別，其差別在于鏡520和永久磁鐵521位于驅(qū)軸522的同一側(cè)，而不是位于驅(qū)軸的相對側(cè)。
考慮到系統(tǒng)的小型化，難以在鏡系統(tǒng)中提供足夠質(zhì)量以增加轉(zhuǎn)動慣量并進(jìn)而通過足夠的量來降低振動頻率。引入質(zhì)量會導(dǎo)致固定偏差并且加入任何其它質(zhì)量會使該問題更嚴(yán)重。在圖8所求的實施例中，通過在永久磁鐵521的附近引入位于底板501上的附加磁單元530克服了這一點。例如，單元530是從底板501突起的鐵條。由于鐵條530和永久磁鐵521之間的相互磁作用，給永久磁鐵521和鏡系統(tǒng)整個地加偏壓使其與鐵條對準(zhǔn)。從而實現(xiàn)了鏡系統(tǒng)的質(zhì)量的有效增加并且由此減少了瞄準(zhǔn)誤差/固定偏差。當(dāng)然，會意識到，可以由任何其它合適的磁性元件530來代替鐵條。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種掃描器模塊系統(tǒng)，適合于克服與由掃描器環(huán)境中的環(huán)境光引起的干擾有關(guān)的困難。
這一問題尤其是與非反向聚合(非反向反射)條碼掃描系統(tǒng)沖突，在該系統(tǒng)中檢測器不僅收集由掃描器產(chǎn)生的讀出光束，而且還收集環(huán)境光。這將導(dǎo)致低品質(zhì)的性能，尤其是在高周圍光環(huán)境的媒介中。將知道，通過提供用于反射光的適當(dāng)濾光器來濾除由周圍光環(huán)境所引起的噪聲解決該問題。噪聲的空間濾波取決于由反射條碼所接收的光而形成的掃描圖形。噪聲的瞬時濾波取決于由反射條碼所接收的光而形成的波形。通常光譜濾光取決于下列因素a)由可見光激光二極管(VLD)加工的可變性所引起的波長變化；b)由VLD老化引起的波長變化；c)對一個給定的VLD波長隨溫度的變化；d)光傳輸與接收光角的關(guān)系；e)VLD的多模激光作用。
為了調(diào)節(jié)上述所有的因素，通常濾光器具有大約70nm的帶寬。這是比單一VLD模的光譜寬度要寬的數(shù)量級，結(jié)果是，保留著大量的由周圍光環(huán)境引起的不需要的噪聲。此外，在不影響掃描器性能的情況下不能改變?yōu)V光參數(shù)。
參見圖9，示出了本發(fā)明提出的一種方案。該裝置包括一個固定的濾光器和一個具有可調(diào)諧波長的VLD，調(diào)諧的參數(shù)為VLD的溫度。
一般用540表示一個掃描模塊。將意識到，對參考上面實施例討論的單一模塊或在任何其它合適的形式中可以包括下面討論的元件。模塊540包括一個發(fā)射讀出光束542的激光器541。通過反射器543使光束542改變方向而射到掃描系統(tǒng)544上，在圖中用單一反射器來表示，該反射器是可移動的以便通過沿箭頭A所示的方向往復(fù)運動來使光束542掃描。所得到的掃描光束由主光束555用圖形表示，掃描限由虛線556和556′表示。為了使用作為調(diào)諧參數(shù)的溫度來調(diào)諧激光器541的波長，將激光器541放在一個熱電致冷/加熱單元560上，該激光器封裝在一個子支架上或一個以任何公知方式形成的芯片中。致冷/加熱單元560可以是任何公知類型，例如，可以是通過改變流過其電流的幅度和方向來改變溫度的類型的致冷/加熱單元。從而，激光器541的波長能保持在用于檢測器(沒有示出)的濾光器的通帶范圍內(nèi)并且因而可以使用較窄的帶通。
通常依據(jù)反饋信號可以用各種方式來控制溫度。例如，使反射器部分鍍銀，以便反射讀出光束542的大多數(shù)而傳輸讀出光束的一部分，如561所示。由輔助檢測器562接收傳輸?shù)墓馐?61。輔助檢測器562可以設(shè)在模塊540上或保留在掃描器殼體中，當(dāng)合適時。輔助檢測器562監(jiān)視讀出光束561的傳輸部分的波長并且給致冷/加熱單元560提供控制信號，以便獲得所希望的溫度來使讀出光束542的波長保持在濾光器的帶通范圍內(nèi)。通過控制線563傳輸控制信號。由此可見，控制溫度的一個方法是使輔助檢測器562調(diào)諧以在通帶范圍內(nèi)的一個所希望波長提供最大響應(yīng)。控制致冷/加熱單元560的溫度，使輔助檢測器562的輸出最大。
這種方案使讀出光束562的波長保持在所希望的頻帶內(nèi)。結(jié)果是，隨著精密地控制波長漂移，濾光器具有大大減少的帶寬。因此，能濾去由周圍光環(huán)境所引起的大部分無關(guān)的噪聲，從而得到改進(jìn)的信噪比和性能。
圖9所示的實施例特別適合對抗因為上述因素a)至c)，而出現(xiàn)的波長變化，即加工可變性、老化和溫度明顯時出現(xiàn)的波長的變化?？梢岳斫猓搶嵤├龑⒁虼说玫礁倪M(jìn)的性能。
使用圖10所示的實施例將進(jìn)一步提高性能，該實施例還考慮由于光傳輸與接收光的角度的關(guān)系所引起的波長變化。通過再設(shè)置輔助檢測器以使其位于掃描系統(tǒng)544的下游來實現(xiàn)這一點。因此可以使改變方向的反射器543全部鍍銀。而另一個部分鍍銀的鏡565放置在由掃描系統(tǒng)544反射的、覆蓋整個掃描范圍的光束的路徑中，以便在由附圖標(biāo)記556和556′表示的界限內(nèi)的光束的一部分被反射并且已經(jīng)通過反射鏡565改變了方向。檢測器566檢測讀出光束的改變方向的部分。檢測器566檢測讀出光束的波長(用與參照圖9所討論的檢測器562類似的方式)并且還提供了關(guān)于掃描角的瞬時信息。將這種信息反饋到控制器567(可以是任何合適的處理器)并由此來控制致冷/加熱單元560的溫度。當(dāng)然，可以理解控制器567可以是與檢測器一體形成，或者從整體上講可以形成用于模塊542的控制器的部分。從而能控制激光器541的波長以校正取決于接收光角度的光傳輸?shù)淖兓?yīng)當(dāng)理解，為了使該實施例能夠操作，必須能以足夠快的速率改變致冷/加熱單元560和激光器的溫度，以跟上掃描角的變化。當(dāng)然，對于足夠慢的掃描速率能實現(xiàn)這一點，并且通過使整個致冷/加熱單元560和激光器541系統(tǒng)的熱質(zhì)量減至為最小能調(diào)節(jié)較快的掃描速率。
通過選擇用單一縱向模產(chǎn)生激光的一個合適的VLD，還能進(jìn)一步地改進(jìn)系統(tǒng)以考慮因素e)(某些VLD以幾種光譜模產(chǎn)生激光)引起的變化。會滿足這一要求的各種VLD是公知的，例如，大多數(shù)折射率導(dǎo)引VLD?？梢岳斫?，即使VLD以幾種模產(chǎn)生激光，也會識別出有改進(jìn)，不過他們不是主要的關(guān)鍵點。
用另一種方法，引入固定波長的VLD并且能使用可調(diào)諧濾光器來代替。在此情況下，由輔助檢測器562或復(fù)合波長和掃描角檢測器566接收的控制信號會反饋濾光器，以使濾光器跟隨激光器541的波長變化?？蛇m用的調(diào)諧濾光器是公知的，例如，由光學(xué)工程第6期(1981年11月/12月)第805至845頁收集的幾篇有關(guān)電可調(diào)諧光譜濾光器的文章，可以知道可調(diào)諧的濾光器。應(yīng)當(dāng)理解，系統(tǒng)的其他特征會與參照圖9和10所描述的類似。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，希望改進(jìn)差質(zhì)量的一維條形碼符號的讀出。眾所周知，通過使用具有橢圓橫載面的、長軸與條方向或間隔方向平行的讀出光束來提高讀出一維條形碼的精度，如圖11所示，以570放大地示出了讀出光束的光點并且該光點按箭頭B所示的方向掃描條形碼符號571。讀出光點是橢圓形的，其長軸與條的方向平行并且與掃描方向垂直。結(jié)果是，垂直方向上的碼缺陷是混勻的。
希望能增加一個給定掃描器的工作范圍，以便掃描器會更通用。為了增加掃描器對高密度條碼(3至10mil)的工作范圍，通過在掃描方向增加激光器的聚焦孔徑尺寸能增加工作范圍的遠(yuǎn)端，通過使光束腰更接近孔徑能使工作范圍的近端減少。在圖12中用圖形示出了這一點。激光器575通過圓的聚集孔徑577的發(fā)射光束576。光束576具有一個用W放大示出的腰。通過增加掃描方向(仍然用箭頭B表示)上的孔徑尺寸，工作范圍增加，但光束腰減小。因而，如果接近激光束腰掃描一個印刷不好的條形碼，則由于在掃描方向上條形碼中的缺陷不太均勻的結(jié)果，將增加讀出光束光點的尺寸，從而導(dǎo)致通過與掃描線垂直的細(xì)長橢圓點不能濾去讀出信號中的噪聲。希望消除或減少對工作范圍有不利影響的性能退化。
本發(fā)明用已知的方案解決了難題，通過識別可改變的系統(tǒng)參數(shù)來改進(jìn)狀態(tài)，即激光器聚集孔徑形狀。下面描述特別優(yōu)選的形狀。發(fā)現(xiàn)如果優(yōu)化了聚集孔徑的形狀，則可以增加激光器光束腰并且在不損失掃描器工作范圍的情況下對差質(zhì)量的條形碼獲得改進(jìn)的信噪比。
常規(guī)孔徑形狀一般是圓的或矩形的，由于可用于增加掃描器工作范圍的僅有參數(shù)是孔徑尺寸和光束腰位置；按如上所述，這將使光束腰減小并且工作范圍增加。各種其它的孔徑形狀示在圖13a至13c中。參見圖13a，示出了具有階梯形狀的優(yōu)化孔徑。該孔徑可由如圖所示的對稱設(shè)置的一系列矩形A1、A2、A3、A1′、A2′A3′來形成。每一對矩形A1、A1′等都在掃描方向(再一次用箭頭B示出)有不同長度的側(cè)邊，在中間找到最寬的矩形，在上面和下面找到最窄的矩形。
為了使制作過程容易和減少在銳角轉(zhuǎn)角處的光散射，選擇與圖13a所示的形狀接近的光滑形狀。例如，如圖13b所示，可使用圓角的鉆石形，或如圖13c所示，使用具有上圓凸起和下圓凸起的、由上圓凸起和下圓凸起延伸的圓形。
事實上，通過MTF分析能得到如圖13a所示的優(yōu)化孔徑形狀，MTF是孔徑函數(shù)的卷積整數(shù)。我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)到使用MTF分析的數(shù)學(xué)處理。
假定掃描器想要讀出6、7.5、20和55密耳碼。通常在優(yōu)化掃描器工作范圍之后，最高碼密度(在我們的例子中為6密耳)的MTF改變vs目標(biāo)距離，如圖14中的十字標(biāo)記曲線所描述的。讓我們假定數(shù)字轉(zhuǎn)換器能在MTF＞15％提供讀出。在所示出的例子中，具有0.027″(0.686mm)寬的矩形孔徑的掃描器，對于6密耳條碼，將提供從2.5″(63.5mm)到9″(228.6mm)的工作范圍。
對于6密耳的碼，MTF曲線在離掃描器5″(130mm)光束腰位置達(dá)到約45％的最大值。具有比閾值15％大得多的最大值MTF對掃描器的性能不產(chǎn)生影響。掃描器消除了表示印刷缺陷的較高空間頻率，噪聲使光束腰位置周圍的光束增大。理想情況下，希望一個正好在閾值之上的平MTF曲線。換言之，光束腰增大直到達(dá)到平的MTF曲線為止。
因此，使用為了控制MTF曲線的形狀的附加自由度，即，當(dāng)讀出一維條碼時的孔徑形狀。對于圖13a所示的、由沿掃描方向x1、x2和x3具有不同的側(cè)邊的三個矩形區(qū)域構(gòu)成的孔徑，考慮MTF是孔徑函數(shù)的卷積整數(shù)，通過下面的公式能計算所示的孔徑的MTFMIF＝(MTF1.S1+MTF2.S2+MTF3+.S3+…)/(P1+P2+P3…)其中，MTFI是孔徑的第i區(qū)域的MTF，Pi在第i區(qū)域內(nèi)的激光功率。因而，通過使孔徑具有某種形狀我們具有附加設(shè)計的自由度。對于6密耳碼提供平的MTF的孔徑的例子在圖13a中。對7.5密耳、20密耳和55密耳分別計算的MTF由圖15至17的實線表示。人們能預(yù)料到，將消除尺寸比6密耳小的所有印刷缺陷。
孔徑形狀優(yōu)化的另一種可能性是，在保持高密度條碼的寬范圍時增加低密度條碼(40，55密耳)的工作范圍，正如從圖16和17所看到的。
參見圖14，對于“鉆石”孔徑和6密耳碼的標(biāo)稱MTF曲線函數(shù)由下面的公式給出MTF1(wb,z,x,Ox,Ax,)=MTF(wb,z,x,,ex,Ax+0.11)+MTF(wh,z,x,ex,Ax)+MTF(wb,z,x,ex,Ax-0.011)3]]>其中wb是碼密度，z是離開孔徑的距離(mm)，x是激光器與透鏡聚集平面之間的距離，e是激光器的發(fā)散角，Ax是孔徑相關(guān)部分的孔徑尺寸(英寸)。給出的數(shù)值與圖13a的實施例對應(yīng)。
距離WR是上面定義的工作范圍，并且示出了直角孔徑(用十字表示的曲線)和優(yōu)化孔徑(實線)的MTF曲線。MTF＝15％的閾值用虛線畫出，限定工作范圍WR。
圖15至17使用相同的慣例，但分別針對7.5密耳、20密、55密耳的碼。由▲WR代表工作范圍的改進(jìn)。對于圖17，選擇了20％閾值，正如上面所討論的，對這樣低密度條碼是能夠?qū)崿F(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，對小掃描模塊的死區(qū)域減少問題提出了建議。
參照圖19，從上面示出了用于改進(jìn)小型非反向聚光(非反向反射)一維和兩維掃描模塊的常規(guī)方案。兩個透鏡600、601與任何類型的掃描模塊605中的相應(yīng)檢測器(例如，光電二極管)602、603相對應(yīng)，例如，上面參照本發(fā)明的其它實施例所描述的模塊類型。沒有示出掃描模塊605的其它元件，例如，激光器，等等。透鏡用于減少視場并由此消除一部分背景噪聲和周圍光。透鏡600、601還放大相應(yīng)檢測器602、603的信號收集區(qū)域，從而增加了信噪比。用常規(guī)類型的加法裝置(沒有示出)將來自兩個檢測器的信號相加。在每一檢測器的視場分別由各自的方向相反的陰影線區(qū)域604和605示出的地方，將看到有一個由距離Ld表示的稱為“死區(qū)”的非重疊區(qū)域。當(dāng)企圖掃描該區(qū)域內(nèi)印刷的標(biāo)記時將在此區(qū)域內(nèi)得到非均勻信號。尤其是，中心的和信號將或者為零或者為其端部的幅度的兩倍。死區(qū)域限定了一個非解碼區(qū)，結(jié)果是，在“噪聲”附近或在實際掃描模塊的輸出窗口的附近，不能實現(xiàn)解碼。應(yīng)該理解，常常希望實現(xiàn)這樣的觸碼，但如果為了具有覆蓋“死區(qū)”的視角而使光電二極管反向移動的話，將失去工作區(qū)域。圖20和21分別示出了圖19的裝置的側(cè)視圖和前視圖。
在圖22的平面圖中示出了本發(fā)明建議的方案。除了兩個檢測器602、603外，在模塊605的中心設(shè)置有一個第三光電檢測器606。用虛線畫出第三檢測器606的視場并用附圖標(biāo)記607來表示第三檢測器的視場。將會看到，第三檢測器606將檢測死區(qū)內(nèi)的信號，在不損失主檢測器602、603的工作范圍的情況下提供附加的工作范圍。由于接近掃描模塊605的信號是相對高質(zhì)量的并且比遠(yuǎn)離掃描模塊的信號要大得多，所以小光電檢測器就足夠了。較小的光電二極管檢測器不必解碼超過距離Ld的信號，因為兩個較大的檢測器足夠地覆蓋了該區(qū)域。較小的檢測器606特別有助于對軸線近端標(biāo)記的解碼。為了使圖形適當(dāng)大，使用一個合適的鏡系統(tǒng)使激光路徑彎折。這意味著兩個主檢測器602、603不得不移開更遠(yuǎn)，而第三檢測器通過覆蓋死區(qū)再次緩和了這種狀況。圖23和24分別示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的側(cè)視圖和前視圖。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，希望獲得具有最少修改或不修改現(xiàn)有元件的多位性能(multi-bit performance)。各種非多位掃描模塊是眾所周知的。例如，用上面參照圖1至7所討論類型的掃描模塊或掃描機(jī)引入這一特征，具體包括一個掃描信號輸入、掃描信號數(shù)字轉(zhuǎn)換器和數(shù)字化信號輸出，以及模擬信號微分器和輸出。前面已經(jīng)考慮過，引入這樣的元件的多位結(jié)構(gòu)是不可行的，除非引入專用集成電路(ASIC)，因為在常規(guī)掃描模塊中的小電路板上沒有增加多位電路的空間。此外，即使可以實現(xiàn)多位掃描模塊，但是，多位掃描模塊也會與所有的現(xiàn)有便攜終端中的解碼器不相容。
本發(fā)明以改進(jìn)的方式通過保留目前的掃描模塊而利用在這樣的模塊中的現(xiàn)有元件與多位解碼器進(jìn)行接口來解決這些問題。
在圖25中示出了本發(fā)明的一個例子。用620表示一個參考圖2所描述的類型的掃描模塊(盡管可以使用任何合適的模塊)。僅僅示出了與信號處理有關(guān)的那些元件。模塊620包括一個信號輸入621和一個將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出623的數(shù)字轉(zhuǎn)換器622。數(shù)字輸出保持在接口引出頭624中。這允許以設(shè)置成與合適的解碼器模塊相連接的實際模塊化形式來使用掃描模塊。除數(shù)字轉(zhuǎn)換器622以外，還有一個模擬信號微分器620。在第二接口引出頭627中保持輸出微分信號626。常規(guī)的非多位系統(tǒng)沒有使用第二接口引出頭。
參見圖26，示出了一個解碼模塊。對于非多位解碼，數(shù)字化的信號623由接口引出頭624接收并且在解碼器631中被解碼。沒有使用微分信號626接口引出頭627；解碼器使用由掃描板620上的數(shù)字轉(zhuǎn)換器622提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字轉(zhuǎn)換器條圖形信號。
用一個使用微分器信號626和來自數(shù)字轉(zhuǎn)換器622的數(shù)字化的條圖形信號適用的解碼器能實現(xiàn)多位性能。包括作為解碼模塊630的部分的模數(shù)轉(zhuǎn)換器632。當(dāng)解碼器631檢測來自掃描機(jī)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的轉(zhuǎn)換時，它通過線633將信號傳送到控制器634，使模數(shù)轉(zhuǎn)換器632采樣微分信號。因而，模數(shù)轉(zhuǎn)換器632通過線635給解碼器631提供邊緣強(qiáng)度信息。掃描模塊數(shù)字轉(zhuǎn)換器622供給邊緣位置和極性信息。多位信號處理的主要原理在已有技術(shù)中已眾所周知，在此就不詳細(xì)地對此進(jìn)行研究，但是應(yīng)該明白能監(jiān)視所關(guān)心的參數(shù)。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器632可以是解碼板(如圖26所示)上的一個單獨集成電路，或者是模數(shù)轉(zhuǎn)換器632包含在解碼微處理器芯片本身中。一個適用的微處理器是由Toshiba生產(chǎn)的。
在輸入信號621的一行中有兩個正或負(fù)邊沿的情況下，常規(guī)的數(shù)字轉(zhuǎn)換器非常靈敏，以致于即使對于在兩個正峰值之間的非常小的負(fù)峰值或反之亦然，數(shù)字轉(zhuǎn)換器622也將檢測所有邊沿并且這些微弱信號按常規(guī)方式使用強(qiáng)度數(shù)據(jù)是不能得到的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這并不是導(dǎo)致信號處理退化的主要原因。
圖18示意示出了在掃描模塊620和解碼器模塊630之間的連接關(guān)系。
將看到，能將改進(jìn)的多位模塊化裝置與參考圖1-7或28-31所討論的結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，以進(jìn)一步改進(jìn)該裝置的可互換性和模塊化性，使在此描述的基本的反向反射掃描模塊的應(yīng)用范圍更寬。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，希望引入兩個或多個激光器，特別是應(yīng)用越來越小的雙二極管特性掃描器，以滿足所要求的尺寸/涉及的人與機(jī)械控制的考慮。
根據(jù)本發(fā)明的圖27中所示出的一個實施例，雙二極管(ER)裝置包括一個用于遠(yuǎn)距掃描聚焦的第一激光器和一個用于近距掃描聚焦的第二激光器。為了獲得所要求的小尺寸，以背對背的結(jié)構(gòu)將遠(yuǎn)距激光器700放置在近距激光器702的后面。通過鏡706和708使遠(yuǎn)距激光器光束704在近距激光器702附近改變方向。通過鏡712改變近距激光器光束710的方向。根據(jù)一個實施例，通過一個“專用鏡”716在714處使兩個光束再組合。使專用鏡部分鍍銀或開縫，以便反射近距光而傳輸遠(yuǎn)距光束。另外，專用鏡716可偏移遠(yuǎn)距光束路徑704以使遠(yuǎn)距光束704通過專用鏡716。
除了能減少尺寸外，將發(fā)現(xiàn)，使用現(xiàn)有模塊時可引入該裝置，僅僅包括在可用空間中的附加元件。在使用在此討論類型的模塊化裝置的地方，將會發(fā)現(xiàn)，可以容易地體現(xiàn)增加附加激光器和元件的能力，使現(xiàn)有元件的適應(yīng)性和可再適用性更大。一定能想象到，圖27的裝置可與前面參考圖1-6和28-31所討論的模塊化的裝置結(jié)合。
應(yīng)該理解，上面所描述的每一特征，或兩個或更多的組合都能在與上面討論類型不同的其它類的掃描器和條碼讀出器中得到應(yīng)用。
盡管已經(jīng)用電光讀出器的反向反射掃描模塊作為實例描述了本發(fā)明，但是，不想將本發(fā)明限制在所說明的細(xì)節(jié)上，因為在不脫離本發(fā)明精神的情況下可以作出各種修改和結(jié)構(gòu)變化。
在不進(jìn)一步分析的情況下，上述內(nèi)容就如此全部地揭示本發(fā)明的要點，從而通過應(yīng)用通用的知識，別人能容易地使其適用于不從已有技術(shù)或觀點中省去特征的各種應(yīng)用，清楚地構(gòu)成本發(fā)明的一般或特定方面的必要特征，因此這樣的修改應(yīng)該并且希望包含在下面權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)。在所附的權(quán)利要求中陳述了認(rèn)為是新的并希望由專利證保護(hù)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于使光束掃描條形碼的掃描單元，所述掃描單元包括a)支架；b)固定在所述支架一端的片型彈性部件；c)與所述彈性部件的第二端相連并沿所述彈性部件的一側(cè)延伸的驅(qū)動臂；d)連接到所述驅(qū)動臂的反射單元；e)連接到所述驅(qū)動臂的磁鐵；以及f)一個驅(qū)動器，用于將力作用在所述磁鐵上并使所述反射單元和所述磁鐵至少沿一個圓周方向運動。
2.如權(quán)利權(quán)求1所述的掃描單元，其中所述驅(qū)動器包括一個電磁線圈，該電磁線圈具有通過其中心的孔。
3.如權(quán)利權(quán)求2所述的掃描單元，其中在所述磁鐵運動期間所述線圈至少部分地接受通過線圈孔的所述磁鐵。
4.如權(quán)利權(quán)求1所述的掃描單元，其中所述磁鐵和所述反射單元位于所述驅(qū)動臂的不同端。
5.如權(quán)利權(quán)求4所述的掃描單元，其中所述驅(qū)動臂、所述反射單元和所述磁鐵形成一個平衡結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利權(quán)求1所述的掃描單元，其中所述反射單元是一個平面鏡。
7.如權(quán)利權(quán)求6所述的掃描單元，其中所述平面鏡是一種塑料平面鏡。
8.如權(quán)利權(quán)求1所述的掃描單元，其中所述驅(qū)動臂是一個塑料驅(qū)動臂。
9.如權(quán)利權(quán)求1所述的掃描單元，其中所述驅(qū)動臂和所述反射單元構(gòu)成一個單個的模制塑料單元。
10.如權(quán)利權(quán)求1所述的掃描單元，其中所述片型彈性部件由聚酯薄膜制成。
11.如權(quán)利權(quán)求1所述的掃描單元，其中所述片型彈性部件包括至少兩個片簧。
12.如權(quán)利權(quán)求1所述的掃描單元，其中所述源為激光二極管并且所述光束為激光束。
13.一種通過用光束掃描符號(symbol)并收集從符號返回的反射光來讀出條形碼符號的掃描模塊，所述掃描模塊包括a)底板；b)產(chǎn)生光束的光源；c)使所產(chǎn)生的光束改變方向并用所述改變了方向的光束以振蕩移動的方式掃描符號的掃描單元，所述掃描單元包括i)連接到所述底板上的支架；ii)固定在所述支架一端的片型彈性部件；iii)與所述彈性部件的第二端相連并沿所述彈性部件的一側(cè)延伸的驅(qū)動臂；iv)連接到所述驅(qū)動臂的掃描鏡；v)連接到所述驅(qū)動臂的磁鐵；以及vi)一個驅(qū)動器，用于將力作用在所述磁鐵上并使所述掃描鏡和所述磁鐵至少沿一個圓周方向運動；d)一個聚光光學(xué)元件，用于收集從所述符號返回的反射光；e)一個檢測器，用于檢測所述收集的反射光并將所述檢測的反射光轉(zhuǎn)換成電信號；以及f)一個處理所述電信號的處理電路。
14.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，進(jìn)一步包括一個沿從所述光源到所述掃描單元的光束路徑設(shè)置的折疊鏡，用于使所述光源產(chǎn)生的光束彎曲并改變光束方向而射向所述掃描鏡。
15.如權(quán)利權(quán)求14所述的掃描模塊，其中所述折疊鏡具有一個曲率，用于改變所述光束的橫截面特性。
16.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述驅(qū)動器包括一個電磁線圈，該電磁線圈在其中心具有一個孔。
17.如權(quán)利權(quán)求16所述的掃描模塊，其中在所述磁鐵振動運動期間所述線圈至少部分地接受通過線圈孔的所述磁鐵。
18.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述磁鐵和所述掃描鏡位于所述驅(qū)動臂的不同端。
19.如權(quán)利權(quán)求18所述的掃描模塊，其中所述驅(qū)動臂、所述掃描鏡和所述磁鐵形成一個平衡結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述掃描鏡是一種塑料鏡。
21.如權(quán)利權(quán)求14所述的掃描模塊，其中所述聚光光學(xué)元件包括一個具有貫通孔的聚光鏡，所述折疊鏡使所述光源產(chǎn)生的光束彎曲并使通過所述聚光鏡的孔的光束方向改變?yōu)樯湎蛩鰭呙桤R。
22.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述驅(qū)動臂是一個塑料驅(qū)動臂。
23.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述驅(qū)動臂和所述反射單元構(gòu)成一個單個的模制塑料單元。
24.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述片型彈性部件由聚酯薄膜制成。
25.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述片型彈性部件包括至少兩個片簧。
26.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述源為激光二極管并且所述光束為激光束。
27.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，進(jìn)一步包括一個給所述光源、所述檢測器和所述線圈提供電連接的第一電路板。
28.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述處理電路包括特定的模擬專用集成電路。
29.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述處理電路包括芯片板電路(chip-on-board)。
30.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述處理電路包括有選擇地至少修改所述掃描模塊的一個操作參數(shù)的可編程特征。
31.如權(quán)利權(quán)求30所述的掃描模塊，其中將所述操作參數(shù)存儲在所述處理電路內(nèi)。
32.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，進(jìn)一步包括一個掃描單元定心特征，用于調(diào)整所述掃描單元相對所述機(jī)殼的位置。
33.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述機(jī)殼包括至少兩個對準(zhǔn)單元，用于將所述掃描模塊合適地定位到數(shù)據(jù)采集裝置的殼體中。
34.如權(quán)利權(quán)求33所述的掃描模塊，其中所述至少兩個對準(zhǔn)單元包括對準(zhǔn)調(diào)整片。
35.如權(quán)利權(quán)求33所述的掃描模塊，其中所述至少兩個對準(zhǔn)單元包括對準(zhǔn)孔。
36.如權(quán)利權(quán)求21所述的掃描模塊，其中所述聚光鏡的寬度基本上與所述掃描鏡的最小投射寬度相等。
37.如權(quán)利權(quán)求13所述的掃描模塊，其中所述激光束的傳輸/掃描和反射光的收集在不同的平面內(nèi)進(jìn)行。
38.一種通過用激光束掃描符號并收集從符號返回的反射光來讀出條形碼的掃描模塊，所述掃描模塊包括a)金屬底板；b)用于收集從符號返回的反射光的聚光鏡，所述聚光鏡具有貫通的孔；c)產(chǎn)生激光束的激光源；d)使所述激光源產(chǎn)生的所述激光彎曲并通過所述聚光鏡中的孔投射所述彎曲的激光束；e)掃描單元，用于接收通過所述聚光鏡中的孔投射到其上的激光并以振蕩運動方式用所述激光束掃描符號，所述掃描單元包括i)連接到所述金屬底板上的支架；ii)固定在所述支架一端的片型彈性部件；iii)與所述彈性部件的第二端相連并沿所述彈性部件的一側(cè)延伸的驅(qū)動臂；iv)具有一定寬度并連接到所述驅(qū)動臂的第一端的掃描鏡，用于接收從所述聚光鏡中的孔投射的彎曲激光束并使激光束射向符號；v)連接到所述驅(qū)動臂的第二端的磁鐵；以及vi)一個電磁線圈，用于將力作用在所述磁鐵上并使所述掃描鏡和所述磁鐵在至少一個圓周方向上運動；f)一個檢測器，用于檢測所述收集的反射光并將所述檢測的反射光轉(zhuǎn)換成電信號；以及g)一個連接所述激光源、所述檢測器和所述線圈的第一電路板；以及h)一個包括處理所述電信號的處理電路的第二電路板。
39.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中包括具有曲率的拆疊鏡，用于調(diào)整所述激光束的橫截面特性。
40.如權(quán)利權(quán)求39所述的掃描模塊，其中所述折疊鏡具有圓柱曲率。
41.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述線圈至少部分地接收通過線圈孔的所述磁鐵。
42.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述驅(qū)動臂和所述掃描鏡構(gòu)成一個單個模制塑料件。
43.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述驅(qū)動臂、所述掃描鏡和所述磁鐵形成平衡結(jié)構(gòu)。
44.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述片型彈性部件由聚酯薄膜制成
45.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述片型彈性部件包括至少兩個片簧。
46.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述處理電路包括應(yīng)用專用集成電路。
47.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述處理電路包括芯片板電路(chip-on-board)。
48.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述處理電路包括有選擇地至少修改所述掃描模塊的一個操作參數(shù)的可編程特征。
49.如權(quán)利權(quán)求48所述的掃描模塊，其中將所述操作參數(shù)存儲在所述處理電路內(nèi)。
50.如權(quán)利權(quán)求48所述的掃描模塊，其中所述處理電路進(jìn)一步包括用于對掃描條形碼編碼信息進(jìn)行解碼的解碼器。
51.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，進(jìn)一步包括一個掃描單元定心特征，用于調(diào)整所述掃描單元相對于所述機(jī)殼的位置。
52.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述聚光鏡的寬度基本上與所述掃描鏡的最小投射寬度相等。
53.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述掃描模塊的體積小于0.15立方英寸。
54.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中具有大約0.8英寸的長度、大約0.5英寸的寬度和大約0.3英寸的高度。
55.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述機(jī)殼包括至少兩個對準(zhǔn)單元，用于將所述掃描模塊合適地定位到數(shù)據(jù)采集裝置的殼體中。
56.如權(quán)利權(quán)求55所述的掃描模塊，其中所述至少兩個對準(zhǔn)單元包括對準(zhǔn)調(diào)整片。
57.如權(quán)利權(quán)求55所述的掃描模塊，其中所述至少兩個對準(zhǔn)單元包括對準(zhǔn)孔。
58.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述線圈包括至少兩個繞組，第一繞級是激勵繞組，第二繞組為反饋繞組。
59.如權(quán)利權(quán)求38所述的掃描模塊，其中所述激光束的傳輸/掃描和反射光的收集在不同的平面內(nèi)進(jìn)行。
全文摘要
一種讀出具有不同光反射率的光編碼的標(biāo)記的獨立的、電光的、反向反射的掃描模塊,該模塊包括一個底板;一個位于底板上的光源,用于沿出射路徑向反射光的標(biāo)記發(fā)射光束;安裝在底板上的一個光檢測器,在視場范圍內(nèi)沿入射路徑檢測由標(biāo)記反射的光,并產(chǎn)生與不同光反射率的標(biāo)記部分相應(yīng)的電信號;一個安裝在光束和反射光的光路上的可移動反射器;一個在底板上的驅(qū)動器,用于移動可移動反射器以便使光束掃描標(biāo)記并同時掃描視場。
文檔編號G06K7/10GK1278088SQ00105410
公開日2000年12月27日 申請日期2000年3月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月24日
發(fā)明者霍華德·謝潑德, 愛德華·D·巴坎, 保羅·德沃爾基斯, 鮑里斯·梅特利茨基, 拉伊·布里德爾, 弗拉基米爾·古列維奇, 馬克·克里切韋爾, 李雅君, 約瑟夫·卡茨, 文森特·盧西亞諾 申請人:符號技術(shù)有限公司