本公開涉及光學掃描儀以及操作方法，并且尤其涉及具有同軸照明的光槽掃描儀。

背景技術(shù)：
已研發(fā)出各種光電系統(tǒng)用于讀取例如條形碼這樣的光學標記。條形碼是由一系列有變化寬度的條帶和間隔構(gòu)成的圖形標記的編碼圖案，這些條帶和間隔具有不同的反光特性。這些條帶和間隔的圖案編碼信息。條形碼可以是一維的(例如，UPC條形碼)或二維的(例如，DataMatrix條形碼)。利用成像相機系統(tǒng)或激光掃描儀系統(tǒng)讀取(即成像或掃描以及解碼)條形碼的系統(tǒng)通常被稱為光學掃描儀或條形碼掃描儀。光學掃描儀可以是便攜式的或固定式的。便攜式光學掃描儀是適于用戶手持且針對要被讀取(即成像或掃描以及解碼)的目標標記(諸如目標條形碼)移動的光學掃描儀。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本公開的一個示例性實施例包括光學掃描儀，該光學掃描儀包括外殼，用于支撐位于外殼的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的掃描裝置。掃描裝置包括設(shè)置在位于外殼的內(nèi)部區(qū)域中的凹陷的隔間內(nèi)的成像相機和光源。成像相機限定成像視場以用于讀取位于目標物體上的標記。光源限定一照明場以用于照明位于目標物體上的標記，其中，在位于目標物體上的標記的讀取期間，當照明場穿過位于所述外殼中的出射窗口進入掃描區(qū)域時，照明場基本上包圍整個成像視場。本公開的另一示例性實施例包括光槽掃描儀，該光槽掃描儀包括支撐掃描裝置的外殼，外殼限定光槽掃描儀的內(nèi)部區(qū)域。掃描裝置包括設(shè)置在外殼內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的成像相機和光源。成像相機限定成像視場以用于讀取位于目標物體上的標記且光源限定照明場以用于照明位于目標物體上的標記。成像視場進一步限定貫穿成像視場的居中設(shè)置的成像光軸且照明場進一步限定貫穿照明場的居中設(shè)置的照明軸，設(shè)置成像相機和光源以使居中設(shè)置的照明軸關(guān)于居中設(shè)置的成像光軸為同軸地投射的。本公開的進一步的示例性實施例包括一種操作光槽掃描儀以用于成像目標物體的方法。此方法包括將掃描裝置支撐在外殼的內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的步驟，掃描裝置包括成像相機和光源。此方法進一步包括利用成像相機限定成像視場以用于讀取位于目標物體上的標記，成像視場包括居中設(shè)置的成像光軸。此方法還包括利用光源限定照明場以用于照明位于目標物體上的標記，照明場包括居中設(shè)置的照明軸。此方法還包括將成像相機和光源設(shè)置在外殼內(nèi)以使居中設(shè)置的照明軸關(guān)于居中設(shè)置的成像軸為同軸設(shè)置的。本公開的另一示例性實施例包括具有支撐掃描裝置的外殼的光槽掃描儀。外殼限定光槽掃描儀的內(nèi)部區(qū)域。掃描裝置包括設(shè)置在外殼內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的成像相機和光源。成像相機限定成像視場以用于讀取位于目標物體上的標記且光源限定照明場以用于照明位于目標物體上的標記。光槽掃描儀進一步包括目標檢測傳感器，該目標檢測傳感器利用至少一個目標傳感器光投射目標傳感器視場以用于檢測掃描區(qū)域內(nèi)的目標物體以使得在檢測目標物體時光源和成像相機就被激活以用于成像目標物體上的目標標記。附圖說明參照附圖考慮對本發(fā)明以下描述，對于與本公開相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，本公開之前以及其他特點和優(yōu)點將變得顯而易見，在各個附圖中，除非另行指出，否則類似的附圖標記指代類似的部分，其中：圖1是根據(jù)本公開的一個示例性實施例構(gòu)造的光槽掃描儀的前視透視圖；圖2是圖1的光槽掃描儀的透視圖，投射出了多個視場；圖3是圖2的光學掃描儀沿著剖面線3-3的內(nèi)側(cè)截面圖，示出了來自光源的照明場；圖4是圖2的光槽掃描儀沿著剖面線4-4的內(nèi)側(cè)截面圖，示出了來自相機的成像視場；圖5是根據(jù)本公開的另一示例性實施例構(gòu)造的光槽掃描儀的板引擎布局；圖6是根據(jù)本公開的一個示例性實施例圖2的光槽掃描儀沿著剖面線6-6的內(nèi)側(cè)截面圖，示出了來自光源的鏡面反射的取向；圖7是根據(jù)本公開的另一示例性實施例的圖8的光槽掃描儀沿著剖面線7-7的內(nèi)側(cè)截面圖；圖8是根據(jù)本公開的另一示例性實施例構(gòu)造的光槽掃描儀的前視透視圖，投射出了目標傳感器視場；圖9是根據(jù)本公開的另一示例性實施例的圖8的光槽掃描儀沿著剖面線9-9的內(nèi)側(cè)截面圖，示出了檢測器視場；圖10是圖9的部分組件圖；圖11是根據(jù)本公開的另一示例性實施例構(gòu)造的光槽掃描儀的前視透視圖；圖12是根據(jù)本公開的另一示例性實施例構(gòu)造的光槽掃描儀的仰視透視圖；圖13是圖12中的光槽掃描儀的側(cè)面正視圖；圖14是位于圖13的光槽掃描儀內(nèi)的部件的放大圖；圖15是根據(jù)本公開的另一示例性實施例構(gòu)造的光槽掃描儀的前側(cè)正視圖；以及圖16是位于光槽掃描儀內(nèi)的部件的放大圖。詳細描述現(xiàn)在參照附圖，其中顯示的相同的編號特征一般貫穿始終地指代相同的元件，除非另有說明。本公開涉及光槽掃描儀以及操作方法，并且尤其涉及具有同軸照明的光槽掃描儀。圖1是根據(jù)本公開的一個示例性實施例構(gòu)造的光學掃描儀10且具體地是光槽掃描儀的前視透視圖。在一個示例性實施例中的光槽掃描儀10被安裝到通常在雜貨店看到的水平的柜臺中。此柜臺通常被稱為結(jié)賬柜臺，并且可包括收銀機。光槽掃描儀10用于檢查載有涉及價格的標記(諸如條形碼)的商品。光槽掃描儀10包括由塑料形成的外殼12，該外殼12限定用于支撐成像組件16的外殼的內(nèi)部區(qū)域14。位于外殼12內(nèi)的是用于投射多個光場20并且從位于目標物體上的標記中捕捉圖像的透明窗口18。標記包括例如：一維和二維條形碼兩者、簽名代碼、軟條形碼、“datamatrix”條形碼、UPC條形碼等。目標物體(諸如消費產(chǎn)品)通常包括位于產(chǎn)品或產(chǎn)品包裝上的這樣的標記并且提供關(guān)于產(chǎn)品的數(shù)據(jù)(例如價格、型號和數(shù)量)，具體地，標記由掃描儀10進行讀取(成像和解碼)。由掃描儀10執(zhí)行的成像和解碼過程通過掃描裝置22來實現(xiàn)，該掃描裝置22包括耦合至印刷電路板(PCB)28的光源24和成像相機26，如圖5的示例性實施例所示。在另一示例性實施例中的掃描裝置進一步包括目標傳感器30、92以及目標傳感器光源32、99。在圖5所示的示例性實施例中，光源24包括固定在光學底座34內(nèi)的四個LED。光學底座34在外殼內(nèi)以及在PCB28上的定位在圖11中是最佳可見的。應(yīng)當理解，在不背離本公開的精神和范圍的情況下，光源24可以是其它類型的照明設(shè)備，諸如冷陰極熒光燈(CCFL)。在一個示例性實施例中的外殼12和光學底座34是由塑料構(gòu)成，但可由相似重量和/或強度的任何其它材料形成。如圖3和4中最佳可見的，成像組件16進一步包括第一和第二折疊鏡36、38，分別用于將選擇視場從外殼12導向目標物體以用于成像。所示的示例性實施例中的成像相機26包括電荷耦合器件(CCD)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)或其它成像像素陣列型相機。通過相機26對目標物體的成像和解碼通過一個過程實現(xiàn)，該過程在2010年6月16日向美國專利局提交并且于2011年12月22日以美國專利申請公開號US2011/0309147公布的題為“具有用戶界面的光學掃描儀”的美國專利申請序列號12/816,711中進一步詳細描述。上述美國專利申請序列號No.12/816,711通過引用整體結(jié)合于此。在一個示例性實施例中，光槽掃描儀10在激活時就將基本上同時從成像相機26投射成像視場40(見圖4)并從光源24投射照明場42(見圖3)。如果位于目標物體102上的目標標記100具有來自目標物體周圍環(huán)境(例如，背光)或光源24的足夠的照明，并且在掃描儀或目標物體前進以使目標標記位于成像視場42內(nèi)時通過掃描儀10成功地掃描/成像、解碼以及讀取一個或多個圖像，從而提供涉及目標標記的數(shù)據(jù)。在圖4所示的示例性實施例中，成像視場40包括對稱地位于其中的成像光軸44。類似成像視場40，成像光軸44是從相機26投射出并且從第一折疊鏡36被反射至第二折疊鏡38并通過透明窗口18從外殼12出來至掃描區(qū)域48中。掃描區(qū)域48是外殼16外面的位置，其允許目標標記100的成功的成像、解碼以及讀取。在圖3所示的示例性實施例中，照明場42包括對稱地位于其中的照明中心軸46，該照明中心軸46由從光源24(諸如LED束)投射出的一束光進行限定并且指向如同光源通常沿著的軸線相同的大致方向。類似照明場42，照明中心軸46是從相機26投射出并且從第一折疊鏡36被反射至第二折疊鏡38并通過透明窗口18從外殼12出來至掃描區(qū)域48中。在一個示例性實施例中，光槽掃描儀10利用電源52給耦合至PCB的電路50供電(用于成像、解碼和讀取目標標記100)并且給掃描裝置22供電，該電源52可以是遠程(例如電池和/或太陽能供電)或直線供電。一旦成像和解碼成功，則代表被編碼在目標標記100中的數(shù)據(jù)/信息的經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)54隨后經(jīng)由數(shù)據(jù)輸出端口53被輸出和/或經(jīng)由顯示器56被顯示給光槽掃描儀10的用戶。一旦實現(xiàn)了對目標標記100的優(yōu)質(zhì)讀取，即目標標記被成功地成像和解碼，揚聲器58和/或指示器LED60就被電路50激活以向售貨員指示目標標記已被成功讀取。再次參照圖5的掃描裝置22，光源24定位成沿著X軸與成像相機26緊密毗鄰。在圖5的示例性實施例中，光源24還定位成沿著Y軸與成像相機26緊密毗鄰。從而成像相機26的透鏡62以這樣一種方式設(shè)計：成像視場(FOV)40位于照明場42內(nèi)或由照明場42包住，如圖2所示。在另一示例性實施例中，在圖15和16中示出，成像相機26和光源24在軸(X和Y軸)上對齊，從而使得成像FOV光軸44與照明場中心軸46同軸且平行，如圖5所示。也就是說，F(xiàn)OV光軸44和照明場中心軸46共享圖5的Z軸。光源24和成像相機26的這樣的緊密毗鄰以及軸上對齊的構(gòu)造有利地允許有效的照明，其中由照明場42產(chǎn)生的照明圓錐體64(見圖2)基本上與成像FOV40重疊。因此，沒有能量損失在由成像相機26的成像光學62定義的可用的FOV40之外，這降低了對于成功讀取目標標記的足夠的照明所需的能量的量和LED的數(shù)量。光源24和成像相機26的這樣的緊密毗鄰以及軸上對齊構(gòu)造還有利地消除了可發(fā)生在成像FOV內(nèi)的鏡面反射或“熱點”的任何問題。即，圖5的示例性實施例中所描述和示出的構(gòu)造不產(chǎn)生穿過出射窗口18進入成像FOV40的反射光。相反，所有的鏡面反射位于成像FOV42之外，其包括主鏡面反射70、次鏡面反射72，如圖6所示。同樣作為圖5的示例性實施例的構(gòu)造的結(jié)果，主虛擬光源74位于物體的實際位置的下面并且次虛擬光源76位于這部分的后面，如圖6所示。這樣的熱點的消除不僅提供更有效的照明，而且防止刺激用戶的眼睛以及遠離目標物體的光污染，此光污染典型地存在于通常將照明置于掃描儀的出射窗口的邊緣區(qū)域的周圍的常規(guī)槽掃描儀中。在圖6所示的示例性實施例中，成像FOV40在其外圍包括并限定了邊緣成像光線71。圖6中的邊緣成像光線與出射窗口18和由掃描裝置22形成的取向面73基本垂直。在替換示例性實施例中，通過在圖6中的箭頭T所示的任一方向上使出射窗口18傾斜，鏡面反射被包含在成像FOV40的外面，這導致與取向面73的橫向的關(guān)系。這樣的示例性實施例，在LED上的照明透鏡78可被替代地設(shè)置為稍低于成像光軸。當鏡面反射被包含在成像FOV40的外面時，增強了圖像捕捉過程期間的圖像結(jié)果。圖3-6所示的示例性實施例的另一個優(yōu)勢在于掃描裝置22即光源24和成像相機26被緊密地設(shè)置在凹陷的隔間80內(nèi)。也就是說，凹陷的隔間80防止了用戶眼睛在如圖3的箭頭S的方向所指示的掃描儀照明16下的任何直接的暴露。替代地，示例性實施例的構(gòu)造將照明FOV42集中在成像FOV40的周圍，并很好地隱藏不讓用戶直接看到。圖8是根據(jù)本公開的另一示例性實施例構(gòu)造的光槽掃描儀10的前視透視圖。圖8中的光槽掃描儀10從目標傳感器92投射出目標傳感器視場90以檢測目標物體102存在于掃描區(qū)域48內(nèi)來激勵成像模塊的照明場。圖8的實施例通過在傳感器92檢測到目標物體102存在于掃描區(qū)域48中時僅激勵光源24的照明來允許能量被節(jié)約或被更有效地使用。在一個示例性實施例中，掃描區(qū)域終止于成像FOV40內(nèi)的出射窗口前面大約四英寸處。在一個示例性實施例中與目標傳感器92結(jié)合使用以檢測目標物體102的是IR傳感器92、由圖9中的開口94和96限定的孔徑93、濾波器98以及IRLED99。IRLED產(chǎn)生對人眼不可見的光。并且在所示的示例性實施例中，傳感器FOV90與成像FOV40基本上重疊。位于傳感器92前面的孔徑93將傳感器限制到期望的大小并且通過槽103有利地在主鏡面反射70的周圍彎曲。濾波器98最小化環(huán)境光對目標傳感器92性能的影響并且提高目標傳感器系統(tǒng)的信噪比?，F(xiàn)在參照圖12-14，圖12-14是根據(jù)本公開的另一示例性實施例構(gòu)造的垂直光槽掃描儀10。具體而言，構(gòu)造掃描儀10以使光源24位于成像相機26的軸的下面并且遠離成像相機26的軸。成像相機26和光源24通過經(jīng)由第一和第二折疊鏡36、38從外殼12投射出類似地提供它們各自的FOV，即成像FOV40和照明FOV42。在圖12-14所示的示例性實施例中，在光學底座38上的掃描裝置22的構(gòu)造導致照明FOV42的中心軸46關(guān)于成像FOV40的光軸44為接近同軸。然而，此相對構(gòu)造也導致成像FOV40包圍照明FOV42?，F(xiàn)在參照圖15-16，圖15-16是根據(jù)本公開的另一示例性實施例構(gòu)造的水平光槽掃描儀10。具體而言，構(gòu)造掃描儀10以使光源24位于與成像透鏡26成直線。即，成像相機26和光源24兩者關(guān)于圖16的x和y軸對稱地設(shè)置。成像相機26和光源24類似地提供它們各自的FOV。即，成像FOV40和照明FOV42經(jīng)由單個折疊鏡36從外殼12被投射出。在圖15-16所示的示例性實施例中，在光學底座38上的掃描裝置22的構(gòu)造導致照明場42的中心軸46關(guān)于成像FOV40的光軸44為同中心的且接近同軸。此外，相對構(gòu)造有利地導致照明FOV42包圍成像FOV40。以上所描述的是本發(fā)明的示例。當然，不可能出于描述本發(fā)明的目的而描述組件或方法的每個可能的組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明的許多進一步的組合和置換都是可能的。因此，本發(fā)明旨在包含落在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的所有這樣的更改、修改和變化。