本發(fā)明涉及一種條形碼讀取裝置以及一種用于自動分析樣品的機器，該機器包括這種裝置。

背景技術(shù)：

條形碼系統(tǒng)被用于非常多的應用中，用于以自動光學讀取裝置容易讀取的格式來編碼信息。條形碼本身是一個圖形圖像，其最常見的改型由并排排列的一系列條組成。條可以呈現(xiàn)不同的厚度，并且它們彼此間隔開間隙。這些條通常是黑色或暗色的，同時條之間的間隙是帶黑色的顏色，即淡色，通常為白色。作為示例，這樣的條形碼被系統(tǒng)定義為“EAN 8”、“EAN 13”、“code 39”、“code 128”、“POSTNET”等。應當注意，還存在屬于條形碼族的系統(tǒng)，恰當?shù)卣f，它們不呈現(xiàn)條，而是呈排列在例如白色背景上的正方形中的黑色模塊。這種系統(tǒng)也被稱為二維條形碼或沿二維的條形碼，并且它們以商品名“QR code”、“Flashcode”或“DataMatrix”被人所知。在所有構(gòu)造中，存在使數(shù)碼或字母數(shù)字信息能夠被編碼為一維或二維條形碼的形式的算法。

因此，給定信息以圖像(即條形碼)的形式編碼，其可以以虛擬或真實的方式應用在文檔、物品或甚至生物上，以便將編碼信息與攜帶條形碼的文件、物品或生物相關(guān)聯(lián)。在很多情況下，例如，條形碼被應用在標簽上，標簽則緊固在相應的物品或文件上?？傊瑮l形碼是表達信息的經(jīng)編碼圖像。

為了能夠恢復由條形碼編碼的信息，需要條形碼讀取裝置，該條形碼讀取裝置能夠首先通過將條形碼變換為電信號的形式來獲取條形碼，然后能夠轉(zhuǎn)換成表示初始編碼信息的數(shù)字信息的形式。然后可以處理數(shù)字信息以便恢復初始信息。

因此，條形碼讀取裝置具體地包括條形碼讀取設(shè)備，條形碼讀取設(shè)備具有：

a)具有入射光源的光發(fā)射系統(tǒng)，該入射光源能夠沿入射光方向朝向有用照明區(qū)域發(fā)射入射光；

b)光收回系統(tǒng)，其具有反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)并且能夠收回從有用觀察區(qū)域被反射并通過反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的光；以及

c)光電傳感器，其包括一個或多個傳感器元件，用于將通過反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)收回的反射光轉(zhuǎn)換成代表收回的反射光的電信號。

存在各種類型的光發(fā)射系統(tǒng)。在一種類型中，光源包括光束，即直徑小于待照明區(qū)域的大致平行的光束，例如激光束類型。當這種光束被不透明物品攔截時，其因而引起點狀大小或幾乎點狀大小的光斑出現(xiàn)。該光斑的直徑在工作區(qū)域中呈現(xiàn)某一最小值。為了能夠讀取條形碼，需要在有用工作區(qū)域內(nèi)掃描這樣的光束，該有用工作區(qū)必須至少對應于待讀取的條形碼的尺寸。在其它系統(tǒng)中，光源是以均勻或幾乎均勻的方式照射整個工作區(qū)域而不掃描的源。

光電傳感器的功能是收回由條形碼反射的光，并將其轉(zhuǎn)換成代表反射光、且因而代表條形碼的電信號，這也意味著電信號代表通過條形碼編碼的信息。

首先，光收回系統(tǒng)是將由條形碼反射的光聚焦到光電傳感器上的光學系統(tǒng)，這樣使得這個聚焦的光可以被轉(zhuǎn)換成代表條形碼的電信號，其中條形碼的精度和密度足以使被編碼的信息能夠通過處理而取回。

條形碼系統(tǒng)通常標準化，使得條形碼可以被任何類型的設(shè)備讀取。然而，在這種標準化的情況中，特別地定義了條形碼密度的特性。該密度對應于構(gòu)成條形碼的條與間隙的最小尺寸。僅參考具有由交替對比的條與間隙組成的一維的條形碼，每個標準規(guī)定最窄條的最小寬度和/或間隙的最小寬度，以確保當條形碼被讀取時，最窄條和/或最窄間隙可以被讀取設(shè)備識別。

在具有照射整個照明有用區(qū)域的光發(fā)射系統(tǒng)的讀取裝置中，該裝置的分辨率能力主要由傳感器的能力確定，即透過光收回系統(tǒng)觀察，以在條與間隙位于有用觀察區(qū)域中時，在條與間隙之間可靠辨別。

在具有發(fā)射光束(例如激光束等)的光發(fā)射系統(tǒng)的讀取裝置中，在光束被條形碼攔截時，光束的最小直徑是可以限制裝置的分辨率能力并因此限制可被讀取的條形碼的密度的重要參數(shù)。

在本文中，如果構(gòu)成條形碼的黑色區(qū)域或淡色區(qū)域的條或塊的最小尺寸較小，則認為該條形碼的密度高于另一個條形碼的密度。換言之，當條形碼都包含使用相同算法編碼的相同信息時，較高密度條形碼可以被應用的區(qū)域小于較低密度條形碼可以被應用的區(qū)域。

通常，對于最常見的一維條形碼，條形碼必須具有最小尺寸為0.254毫米(mm)的編碼元素或條。然而，在某些應用中，使用較高密度的條形碼，其中編碼元素的最小尺寸為大約0.1mm。因此，具有對應于尺寸例如為0.2mm的編碼元素的分辨能力(即辨別能力)的裝置能夠讀取第一種條形碼，但是不能夠讀取第二種條形碼，從某種意義上說，該裝置不能從條形碼取回沒有錯誤的信息。

自然地，具有高分辨能力(對應于高密度條形碼)的條形碼讀取裝置通常能夠讀取較低密度的條形碼。然而，這種裝置通常由于其特性而更昂貴，并且它們通常還具有較小范圍的讀取域，即有用工作區(qū)域。

已有提出各種提議來改裝條形碼讀取器設(shè)備，以使其能夠讀取放較遠距離處的條形碼或放較近距離處的條形碼。例如，文獻US5 473 149描述了一種條形碼讀取裝置，其具有帶有兩組透鏡的光收回系統(tǒng)，一組透鏡用于讀取第一聚焦范圍的條形碼，而另一組透鏡用于讀取在第二聚焦范圍的條形碼。該文獻中描述的裝置利用兩組透鏡中的一組或另一組，其中對應于第一組透鏡的有用觀察區(qū)域和對應于第二組透鏡的有用觀察區(qū)域均被對中在該裝置的工作區(qū)的大致中心軸線上。

文獻US6 909 080描述了一種條形碼讀取器裝置的布局，其中輔助微透鏡直接設(shè)置在傳感器上。其結(jié)果是，傳感器的某些區(qū)域接收經(jīng)由具有第一焦點特性的輔助微透鏡通過收回系統(tǒng)反射的光，而傳感器的其它區(qū)域接收經(jīng)由具有第二焦點特性的另一輔助微透鏡(或者不具有任何輔助微透鏡)通過收回系統(tǒng)反射的光。

文獻US7 762 466描述了一種用于條形碼讀取裝置的雙位置透鏡系統(tǒng)。該透鏡系統(tǒng)具有可移動透鏡，特別是可以在兩個位置——工作位置和縮回位置之間移動的發(fā)散薄透鏡。在工作位置，輔助透鏡構(gòu)成光收回系統(tǒng)的一部分，在某種意義上其通過光收回系統(tǒng)指向傳感器的反射光。在縮回位置，輔助透鏡不再被使用，并且不再攔截傳感器的有用觀察區(qū)域，使得由傳感器接收的反射光不經(jīng)過輔助透鏡。

存在這樣的未被滿足的需求：對于給定的條形碼讀取裝置，能夠讀取呈不同密度特性的條形碼。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為此，本發(fā)明提供一種包括條形碼讀取設(shè)備的條形碼讀取裝置，該條形碼讀取設(shè)備具有：

a)光發(fā)射系統(tǒng)，其具有能夠向有用照明區(qū)域發(fā)射入射光的入射光源；

b)光收回系統(tǒng)，其具有反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)并且能夠收回從有用觀察區(qū)域反射且通過反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的光；以及

c)光電傳感器，其包括一個或多個傳感器元件，用于將通過反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)收回的反射光轉(zhuǎn)換成代表收回的反射光的電信號；

該裝置的特征在于，其包括輔助光學系統(tǒng)，輔助光學系統(tǒng)以有用觀察區(qū)域的一部分而非全部被輔助光學系統(tǒng)攔截的方式，永久地設(shè)置在距傳感器一定距離處的工作觀察區(qū)域中，并且與反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)串聯(lián)。

根據(jù)本發(fā)明的裝置的其它顯著特征包括：

·輔助光學系統(tǒng)可限定未被輔助光學系統(tǒng)攔截的減小的有用觀察區(qū)域，所述減小的有用觀察區(qū)域的范圍足以使設(shè)置在減小的有用觀察區(qū)域中的第一條形碼被光發(fā)射系統(tǒng)照射，且使由條形碼反射的光通過反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)被光電傳感器接收，而沒有被輔助光學系統(tǒng)攔截。

·該裝置的設(shè)置方式使得，傳感器能夠通過反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)同時接收：由在減小的有用觀察區(qū)域中的第一條形碼反射的、不經(jīng)過輔助光學系統(tǒng)的光，以及由在輔助有用觀察區(qū)域中的第二條形碼反射的、經(jīng)過輔助光學系統(tǒng)的光。

·輔助光學系統(tǒng)可在反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)與有用觀察區(qū)域的相同側(cè)、傳感器的相反側(cè)沿著反射光方向設(shè)置在反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的外部。

·輔助光學系統(tǒng)可被設(shè)計為能夠?qū)⒃O(shè)置在輔助有用觀察區(qū)域中的完整條形碼的圖像傳輸?shù)絺鞲衅鳌?/p>

·輔助光學系統(tǒng)可以設(shè)置在有用照明區(qū)域內(nèi)，使得有用照明區(qū)域的一部分被輔助光學系統(tǒng)攔截，因而可限定通過輔助光學系統(tǒng)照射的輔助照明區(qū)域。

·輔助光學系統(tǒng)可在入射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)與有用工作區(qū)域的相同側(cè)沿著入射光方向設(shè)置在入射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的外部。

·輔助光學系統(tǒng)可以是會聚光學系統(tǒng)。

·入射光可包括由光發(fā)射器系統(tǒng)聚焦到包含在有用觀察區(qū)域和有用照明區(qū)域中的主要有用工作區(qū)域中的第一最小聚焦尺寸的至少一個入射光束，且輔助光學系統(tǒng)可將入射光束聚焦到包含在輔助工作觀察區(qū)域和輔助照明區(qū)域中的輔助有用工作區(qū)域中的第二最小聚焦尺寸，所述第二最小聚焦尺寸小于第一最小聚焦尺寸。

·輔助光學系統(tǒng)可具有位于輔助有用工作區(qū)域之后的對象焦平面。

·輔助光學系統(tǒng)可設(shè)置在主要有用工作區(qū)域中。

·輔助光學系統(tǒng)可具有固定的焦距。

·輔助光學系統(tǒng)可以是平凸薄透鏡，特別是柱面平凸薄透鏡或球面平凸薄透鏡。

·入射光可包括至少一個入射光束，且入射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以包括掃描裝置，由此入射光束在主要有用工作區(qū)域上至少在與入射方向垂直的第一橫向上進行掃描。

·入射光束可在所述第一橫向上以及在與第一橫向和入射光方向垂直的第二橫向上掃描穿過主要有用工作區(qū)域。

·入射光束可以在至少第一橫向上、在第一角位置與第二角位置之間掃描穿過主要工作區(qū)域，并且輔助光學系統(tǒng)可被設(shè)置為位于中間位置與第一角位置和第二角位置之一之間的入射光束的路徑上。

·入射光源可以是單個入射光源，例如單個激光器或單個發(fā)光二極管(LED)。

·在裝置操作時，輔助光學系統(tǒng)可占據(jù)相對于傳感器固定的位置。

·在裝置的操作期間，整個光收回系統(tǒng)可具有相對于傳感器固定的位置。

·條形碼讀取設(shè)備可包括殼體，殼體至少包含光發(fā)射系統(tǒng)、光收回系統(tǒng)、和傳感器，殼體還可以包括供入射光和反射光通過的至少一個透明窗口，且輔助光學系統(tǒng)可設(shè)置在殼體的外部。

·密度閾值水平可以是高于沒有輔助光學系統(tǒng)的情況下條形碼讀取設(shè)備不能讀取的條形碼的水平。

在本發(fā)明的另一方案中，該裝置包括輔助光學系統(tǒng)，該輔助光學系統(tǒng)在設(shè)置在殼體外部的有用觀察區(qū)域中，該輔助光學系統(tǒng)攔截有用觀察區(qū)域的一部分而非全部，并且限定用于傳感器的輔助觀察區(qū)域。

而且，本發(fā)明還提供一種用于自動分析樣品的機器，該機器包括至少一個抽屜，至少一個用于分析的元件(例如樣本和/或試劑和/或分析工具)能夠被裝載到抽屜上，抽屜能夠從裝載位置移動到使用位置，該機器的特征在于，其包括根據(jù)任一前述特征的條形碼讀取裝置，用于至少讀取密度低于密度閾值水平的條形碼和密度高于密度閾值水平的第二條形碼。

根據(jù)本發(fā)明的機器的其它顯著特征包括：

·該機器可包括多個抽屜，抽屜并排設(shè)置且可以在各自的裝載位置與使用位置之間彼此獨立地移動，且條形碼讀取裝置能夠讀取在第一抽屜上的密度低于密度閾值水平的第一條形碼，并且能夠通過會聚輔助光學系統(tǒng)讀取在第二抽屜上的密度高于密度閾值水平的第二條形碼。

·沿著入射光方向，第一抽屜可設(shè)置為比第二抽屜更靠近入射光源。

·至少對于第一抽屜的第一條形碼讀取位置，第一條形碼可設(shè)置在主要有用觀察區(qū)域中，并且至少對于第二抽屜的第一條形碼讀取位置，第二條形碼可設(shè)置在輔助有用觀察區(qū)域中。

·至少對于第二抽屜的一個條形碼讀取位置，位于第二抽屜上的條形碼可位于主要有用觀察區(qū)域中。

·抽屜可在其裝載位置與使用位置之間沿著垂直于入射光方向的相應抽屜路徑移動。

·抽屜可在其裝載位置與使用位置之間沿著各自的抽屜路徑移動，抽屜路徑可以垂直于入射光的方向和第一橫向。

·第一條形碼和/或第二條形碼可以以在垂直于入射光的方向的第一橫向上延伸的方式布置在抽屜上。

·條形碼讀取設(shè)備的殼體和輔助光學系統(tǒng)可被彼此獨立地緊固在機器的結(jié)構(gòu)上。

·條形碼讀取設(shè)備的殼體和輔助光學系統(tǒng)可彼此相距一定距離地設(shè)置在機器上，使得至少一個抽屜在條形碼讀取設(shè)備的殼體與輔助光學系統(tǒng)之間延伸。

附圖說明

以下參照附圖的描述顯現(xiàn)各種其它特征，附圖示出作為非限制性示例的本發(fā)明的實施例。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的條形碼讀取裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明的實施例中的條形碼讀取裝置的示意圖。

圖3是用于自動分析樣品的機器的視圖，該機器適于合并本發(fā)明的條形碼讀取裝置。

圖4是如圖3所示的機器的一部分的立體圖，其示出處于裝載位置與使用位置之間的中間位置的第一抽屜。

圖5是如圖3所示的機器的一部分的立體圖，其示出處于裝載位置與使用位置之間的中間位置的第二抽屜。

圖6是如圖3所示的機器的一部分的主視圖，其僅示出該機器上安裝有本發(fā)明的條形碼讀取裝置的部分的結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的條形碼讀取裝置10。

條形碼讀取裝置10包括條形碼讀取設(shè)備12，條形碼讀取設(shè)備12具有用于照射有用區(qū)域的光發(fā)射系統(tǒng)14，條形碼會出現(xiàn)在有用區(qū)域中以便被讀取設(shè)備讀取。

光發(fā)射系統(tǒng)14具有入射光源16，入射光源16可以是單色或多色，例如其可以包括一個或多個單獨光源，該光源是激光源、一個或多個LED或者實際上是白熾光源的形式。光源16優(yōu)選為單個光源，例如為單個激光源或單個LED。

光發(fā)射系統(tǒng)14可以是以基本均勻且基本完全的方式(不進行掃描)發(fā)射覆蓋有用照明區(qū)域的光場的系統(tǒng)。替代性地，如在所示的實施例中，該系統(tǒng)可以是用于發(fā)射光束(例如激光束或非常精細的準直光束的形式)的系統(tǒng)。通常，在任何給定時刻，光束僅照射工作區(qū)域的非常小的部分。在所示的示例中，入射光源16是發(fā)射例如波長為650納米(nm)的激光束的單色激光源。

光發(fā)射系統(tǒng)14還可以包括用于調(diào)節(jié)入射光的系統(tǒng)18。調(diào)節(jié)系統(tǒng)18可以非常簡單，可能僅由限定照明區(qū)域的光學光闌(diaphragm，膜片)20構(gòu)成。調(diào)節(jié)系統(tǒng)18還可包括用于使發(fā)射光轉(zhuǎn)向的一個或多個反射鏡22，例如設(shè)置在入射光源16與出口光闌20之間。然而，特別是對于發(fā)射光束的光發(fā)射系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以尤其包括用于準直/聚焦/移動目的的光學裝置，比如透鏡系統(tǒng)，例如用于產(chǎn)生來自輻射點源的平行或幾乎平行的光束。入射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)18還可包括濾光裝置，例如用于從光源16發(fā)出的光中消除某些頻率。這些濾光裝置可以包括簡單的濾光器和/或干涉濾光器。因此，入射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)18將由源16傳送的原光轉(zhuǎn)換成適于照射位于主要有用工作區(qū)域中的條形碼的入射光，使得由條形碼反射的入射光可被該設(shè)備收回并解碼，以便收回由條形碼編碼的信息。

此外，特別地，對于發(fā)射光束的入射光發(fā)射源，光調(diào)節(jié)系統(tǒng)18可以包括掃描系統(tǒng)24，使得入射光以重復的方式掃描限定的區(qū)域。主要有用照明區(qū)域至少在垂直于入射光方向的第一橫向上被橫穿地掃描。因此，這種掃描是一維的，使得光束被反射以便總是在同一平面中傳播。掃描也可以是二維的，例如當光束被偏轉(zhuǎn)以便在平面中傳播并且還在垂直于該平面的方向上傳播時。在第二種情況下，光束也在垂直于第一橫向方向和入射光方向的第二橫向上偏轉(zhuǎn)。

在第一種情況下，如果在入射光的前面出現(xiàn)不透明面，則光束沿著不透明面上的線移動。在第二種情況下，光束沿著不透明面上的一系列平行線移動，使得如果平行線足夠靠近在一起，則可以認為光束照射表面區(qū)域。在所示的實施例中，掃描系統(tǒng)24具有反射八邊形棱鏡，其被驅(qū)動圍繞平行于其反射側(cè)表面的中心軸線以持續(xù)速度旋轉(zhuǎn)。棱鏡被放置在入射光源16與出口光闌20之間的光源的路徑上，以便通過光束生成有用照明區(qū)域的一維掃描。

其結(jié)果是，光發(fā)射系統(tǒng)14朝向有用照明區(qū)域發(fā)射沿入射光方向的入射光，該區(qū)域可以根據(jù)通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的入射光的函數(shù)來確定。入射光的主方向可以被定義為由該設(shè)備發(fā)射并到達照明區(qū)域的中心的光束的方向。在發(fā)射擴展光場的系統(tǒng)中，光不必是平行光而可以是中心方向為其在照明區(qū)域的中心的主方向的發(fā)散光。對于發(fā)射帶有掃描的光束的系統(tǒng)，光束呈現(xiàn)在主方向的任一側(cè)偏轉(zhuǎn)的方向。

通常，本發(fā)明中的有用區(qū)域的含義是位于設(shè)備前方的三維空間中的區(qū)域，使得由位于該區(qū)域中的條形碼反射的光可以被該設(shè)備收回和解碼，以便恢復由條形碼編碼的信息。有用區(qū)域通?？梢杂蓮墓鈱W調(diào)節(jié)系統(tǒng)看到的視角限定，該視角是一維平面角或二維立體角。它通常還可以由光的行進方向上的景深限定。

因此，在一些條件下，有用照明區(qū)域?qū)谟扇肷涔庠凑彰鞯膮^(qū)域，使得如果光被設(shè)置在有用照明區(qū)域中的條形碼反射，則反射光可以被設(shè)備收回并解碼，以便恢復由條形碼編碼的信息。

條形碼讀取設(shè)備12還具有光電傳感器26，其包括一個或多個傳感器元件，用于將收回的反射光轉(zhuǎn)換成代表收回的反射光的電信號。該反射光可通過光收回系統(tǒng)28被傳感器26看到，該光收回系統(tǒng)特別包括反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)30。光收回系統(tǒng)28能夠收回從有用觀察區(qū)域反射的光，例如由條形碼反射的光。因此，有用觀察區(qū)域與傳感器26和反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)30相關(guān)聯(lián)，作為三維空間中的區(qū)域，其中位于該區(qū)域中的圖像可以被具有充足分辨率等級的傳感器看到。

反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)30可特別包括光學透鏡系統(tǒng)，尤其是聚光系統(tǒng)，使得位于有用觀察區(qū)域中的如條形碼的物品的圖像能夠被聚焦在傳感器26上，其清晰度足以使該圖像能夠被設(shè)備解碼，以便恢復由條形碼編碼的信息。

條形碼讀取設(shè)備12還可包括信號處理裝置32，信號處理裝置32可特別包括模擬和/或數(shù)字過濾器、一個或多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，還可能包括具有存儲器的微處理器等，其目的是將代表恢復的反射光的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)。設(shè)備12通常還包括模擬或數(shù)字輸出端34，用于將代表電信號或由該代表電信號轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)傳送到計算機處理器系統(tǒng)。該連接可以是有線連接或無線連接。

對于條形碼讀取裝置，主要有用工作區(qū)域可以被限定為在對應于入射光方向的深度方向上延伸，且至少在垂直于入射光方向的第一橫向方向上延伸。該主要有用工作區(qū)域被包含在有用照明區(qū)域與有用觀察區(qū)域的交叉區(qū)域中。該主要有用工作區(qū)域使得，當密度低于密度閾值水平的第一條形碼被放置在主要有用工作區(qū)域中時，第一條形碼可以被光發(fā)射系統(tǒng)照射，并且被第一條形碼反射的光可以被傳感器和數(shù)碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)，而不需要經(jīng)過輔助光學系統(tǒng)。

圖2示出了本發(fā)明的裝置的實施例。在該裝置中，條形碼讀取設(shè)備12與參照圖1描述的設(shè)備相同，因此不再描述。相比之下，裝置10還包括輔助光學系統(tǒng)36，輔助光學系統(tǒng)36被永久地設(shè)置在距傳感器26一定距離處的有用觀察區(qū)域中，并且與反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)30串聯(lián)，使得有用觀察區(qū)域的一部分而非全部被輔助光學系統(tǒng)攔截。

相對于來自位于有用觀察區(qū)域中的物品且不經(jīng)過所述輔助光學系統(tǒng)而到達傳感器26的光束的路徑，可以認為有用觀察區(qū)域被輔助光學系統(tǒng)攔截。如果輔助光學系統(tǒng)位于光束的路徑上，則認為有用觀察區(qū)域被輔助光學系統(tǒng)攔截。

輔助光學系統(tǒng)36可以包括單個光學元件或多個光學元件，特別是沿著光束的路徑串聯(lián)排列的多個元件。

優(yōu)選地，輔助光學系統(tǒng)36是會聚光學系統(tǒng)。在所示的示例中，該光學系統(tǒng)是單個會聚透鏡，優(yōu)選為薄透鏡。更精確地，薄透鏡可以是平凸透鏡、或柱面透鏡、或球面透鏡。

由于輔助光學系統(tǒng)36設(shè)置在有用觀察區(qū)域中，所以其在入射光方向上、在輔助光學系統(tǒng)后方生成輔助有用觀察區(qū)域。該輔助有用觀察區(qū)域?qū)谕ㄟ^與反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)30串聯(lián)的輔助光學系統(tǒng)36被傳感器看到的三維空間的區(qū)域。該輔助有用觀察區(qū)域使得當?shù)诙l形碼被放置在該區(qū)域中時，由第二條形碼反射的光可以通過依次穿過輔助光學系統(tǒng)36和反射光光學調(diào)節(jié)系統(tǒng)30，由傳感器和信號處理器裝置轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)據(jù)。

輔助光學系統(tǒng)36優(yōu)選在反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)30的外部沿反射光的方向設(shè)置在反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)30與有用觀察區(qū)域相同的一側(cè)上，即，在與傳感器相反的一側(cè)。因此，在這種情況下，輔助光學系統(tǒng)36也遠離傳感器，即它們不接觸的意思。

在圖中所示的實施例中，輔助光學系統(tǒng)限定減小的有用觀察區(qū)域，該減小的有用觀察區(qū)域不被輔助光學系統(tǒng)攔截，其范圍足以使設(shè)置在其中的第一條形碼被光發(fā)射系統(tǒng)照射，且足以使被所述條形碼反射的光被光電傳感器接收而不被輔助光學系統(tǒng)36攔截。關(guān)于從入口到反射光收回系統(tǒng)28的角度范圍而言，減小的有用觀察區(qū)域優(yōu)選代表了主要有用觀察區(qū)域的50％以上，更優(yōu)選地大于75％。

優(yōu)選地，如圖2所示，本發(fā)明的條形碼讀取裝置以這樣的方式設(shè)置：使得傳感器26能夠同時接收由減小的有用觀察區(qū)域中的第一條形碼38反射且不經(jīng)過輔助光學系統(tǒng)36的光，以及由輔助有用觀察區(qū)域中的第二條形碼40反射且經(jīng)過輔助光學系統(tǒng)36的光。

而且，條形碼讀取裝置以這樣的方式排列：使得輔助光學系統(tǒng)36能夠?qū)⒃O(shè)置在輔助有用觀察區(qū)域中的完整條形碼40的圖像傳輸?shù)絺鞲衅?6。換言之，輔助觀察區(qū)域?qū)谝灰暯?，即視角的景深具有足以容納完整的條形碼的程度，并且在所有情況下，至少條形碼呈現(xiàn)高于密度閾值水平的密度的情況。

在所示的示例中，輔助光學系統(tǒng)36設(shè)置在有用照明區(qū)域內(nèi)，使得有用照明區(qū)域的一部分被輔助光學系統(tǒng)攔截，并且限定了通過輔助光學系統(tǒng)被照射的輔助照明區(qū)域。該輔助有用照明區(qū)域在入射光傳播方向上在輔助光學系統(tǒng)36后方延伸，即，從入射光源觀看時在輔助光學系統(tǒng)36的后方，或者如圖2所示，實際上延伸到輔助光學系統(tǒng)36的右側(cè)。

如圖所示，當入射光包括至少一個入射光束時，該光束在設(shè)置在有用工作區(qū)域中的不透明物品上形成光斑，該光斑優(yōu)選被包含在約1毫米的直徑中。在景深上，該直徑可以變化，因為這樣的光束不是完全平行的，即使激光束也不是完全平行的。在所有情況下，假定光束被光發(fā)射系統(tǒng)聚焦到位于有用觀察區(qū)域和有用照明區(qū)域中的主要有用工作區(qū)域中的第一最小聚焦尺寸。在本發(fā)明的一個方案中，當入射光包括入射光束并當輔助光學系統(tǒng)攔截有用照明區(qū)域時，輔助光學系統(tǒng)將入射光束聚焦到位于輔助有用觀察區(qū)域和輔助照明區(qū)域中的輔助有用工作區(qū)域中的第二最小聚焦尺寸，所述第二最小聚焦尺寸小于第一最小聚焦尺寸。因此，入射光束可以通過輔助光學系統(tǒng)而聚焦，而使位于輔助有用工作區(qū)域中的這個條形碼被讀取，在沒有輔助光學系統(tǒng)的情況下入射光束不夠精確，而使密度高于解碼密度閾值水平的條形碼能被解碼。

輔助光學系統(tǒng)36優(yōu)選在入射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)18與有用工作區(qū)域相同的一側(cè)上沿著入射光的方向設(shè)置在入射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的外部。

優(yōu)選地，輔助光學系統(tǒng)具有位于輔助有用工作區(qū)域后方的對象焦平面。換言之，從條形碼讀取設(shè)備看，高密度條形碼優(yōu)選設(shè)置在輔助光學系統(tǒng)的后方。

輔助光學系統(tǒng)可以設(shè)置在主要有用工作區(qū)域中，或者在景深方向上靠近主要有用工作區(qū)域。輔助光學系統(tǒng)36優(yōu)選是使入射光和在主要工作區(qū)域中反射的光通過的唯一光學系統(tǒng)。如果輔助光學系統(tǒng)包括多個串聯(lián)的光學元件，則入射光束和反射光束優(yōu)選穿過輔助光學系統(tǒng)的相同光學元件。

在所示的示例中，輔助光學系統(tǒng)36具有固定焦距，因此能夠使用簡單的光學部件。類似地，當裝置在操作時，輔助光學系統(tǒng)36的位置相對于傳感器26固定，并且還優(yōu)選相對于光源16固定。類似地，該裝置在操作時，整個光收回系統(tǒng)的位置相對于傳感器固定。換言之，該裝置不需要移動輔助光學系統(tǒng)，就能夠讀取位于減小的有用工作區(qū)域中的第一條形碼和/或位于輔助有用工作區(qū)域中的第二條形碼，并且優(yōu)選地不需要改變光收回系統(tǒng)和/或入射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)的操作。此外，在所示的示例中，該裝置在操作時，為如上所述地讀取第一條形碼或第二條形碼，既不需要移動傳感器也不需要移動入射光源。

在裝置具有用于發(fā)射掃描光束的系統(tǒng)的情況下，入射光束在第一角度位置與第二角度位置之間至少在第一橫向上掃描通過主工作區(qū)域。在這種情況下，輔助光學系統(tǒng)優(yōu)選設(shè)置為位于中間位置與第一角位置和第二角位置之一之間的入射光束的路徑上。換言之，輔助光學系統(tǒng)36僅攔截有用照明區(qū)域的一部分。

在如圖2所示的實施例中，條形碼讀取設(shè)備12包括殼體42，殼體42至少包含光發(fā)射系統(tǒng)14、光收回系統(tǒng)28和傳感器26。如圖所示，殼體42可以包括至少一個透明窗口，入射光和反射光通過該透明窗口。具體地，示出了兩個透明窗口，一個用于入射光，另一個用于反射光。而且，在所示的實施例中，用于入射光的窗口由光學光闌20構(gòu)成，用于反射光的窗口由構(gòu)成反射光調(diào)節(jié)系統(tǒng)28的一部分的透鏡30構(gòu)成。透明窗口也可以有其它構(gòu)造。自然地，透明度的概念應當相對于入射光和相對于反射光來評估。在實踐中，殼體優(yōu)選是封閉的，甚至可能是密封的。同樣，如圖2所示，信號處理器裝置32也被合并入殼體中，并且輸出端34可包括由殼體42承載的連接器。

在本發(fā)明的一個實施例中，例如圖中所示，輔助光學系統(tǒng)設(shè)置在殼體外部。如下所述，輔助光學系統(tǒng)甚至不需要被緊固到殼體。因此可以理解，輔助光學系統(tǒng)獨立于條形碼讀取設(shè)備12，條形碼讀取設(shè)備12完全能夠在沒有輔助光學系統(tǒng)的情況下操作，至少能夠用于讀取密度低于該設(shè)備的密度閾值水平的條形碼。換言之，密度閾值水平是高于沒有輔助光學系統(tǒng)的情況下條形碼讀取設(shè)備不能讀取的條形碼的水平。

因此，本發(fā)明的條形碼讀取裝置可以讀取出現(xiàn)在距讀取設(shè)備不同距離處的條形碼，條形碼可以呈不同的密度特性，并且在某些情況下條形碼還可以同時存在。

下面描述本發(fā)明的條形碼讀取裝置的具體應用。這樣的條形碼讀取裝置可以用于自動分析樣品的機器中，特別是申請人以商標“VIDAS3”銷售的類型的機器中。這種機器對生物樣品自動執(zhí)行生物分析，給定的機器能夠?qū)蝹€樣品或不同的樣品進行不同的分析。

圖3中的主視圖中示出了這種機器。在該機器50的可見正面上，可以看到在左上部分的顯示屏52，其可以是觸摸屏，以便也作為使用戶能夠輸入數(shù)據(jù)、選擇功能等的人機交互裝置。在左下部分，優(yōu)選地如預分析部分54，可以看到并排布置的一系列三個一級抽屜56和第二級抽屜58。這些抽屜56、58中的每個抽屜均被設(shè)計為獨立于其它抽屜能夠在裝載位置與使用位置之間移動，在該示例中通過沿垂直于前表面的水平路徑線性滑動來移動。如圖所示，本文中“前”、“后”、“水平”、“垂直”等概念是作為指示且參照這種機器的正常定向來使用。從圖4中可以看出，一級抽屜56被設(shè)計為接收例如容納在各種形狀的容器60中的例如樣品、稀釋劑、試劑、參考物質(zhì)等。因此，每個第一級抽屜56均可以承載多個容器60，每個容器60被接收在一級抽屜56的預定位置62。還應當注意，每個第一級抽屜56可以從機器移除，以能夠在機器外部準備和裝載抽屜，從而在機器在操作且其它一級抽屜使用位置時能夠執(zhí)行該準備步驟。每個一級抽屜56可以包括一個或多個條形碼，例如用于識別各種一級抽屜56和/或各種位置。被接收在這些抽屜的位置中的各種容器60或其它物品也可以包括條形碼。還應當注意，每個一級抽屜56在其前端包括握持手柄63和握持窗口64，握持窗口64在與一級抽屜56的路徑的前/后方向垂直的水平側(cè)向上開放。一級抽屜的容器裝載區(qū)域位于握持窗口64的后方，使得握持窗口位于形成抽屜56的前端的握持手柄63與抽屜的后部裝載區(qū)域之間。還應當注意，條形碼優(yōu)選地全部面向側(cè)面，即在基本豎直且平行于抽屜的滑動路徑的平面中，在圖中所示的方位為面向機器的左側(cè)。

在圖5中可以看到二級抽屜58，在該示例性應用中，二級抽屜58例如用于接收分析工具，例如可在自動分析過程中供機器使用的可丟棄工具。這些工具(例如移液管吸頭或稀釋杯)可以由可移動托盤承載，可移動托盤可以設(shè)置在二級抽屜58上，優(yōu)選設(shè)置在預定位置。二級抽屜也可以是可移除的，使得多個二級抽屜58可以交替地用在機器上，因此就可能需要識別哪個二級抽屜58被安裝在機器中，這可以解釋每個二級抽屜上出現(xiàn)的條形碼。此外，由二級抽屜承載的各種可移除的托盤也可以設(shè)有各自的條形碼。

此外，圖3示出了機器的右手部分，有時被稱為分析部分66，其也包括抽屜68，抽屜68例如適于接收可丟棄的分析條。

圖6示出了機器50的結(jié)構(gòu)70的一部分，特別以示例方式示出了對應于機器的預分析部分54的部分。可以看到三個殼體72，每個殼體用于容納三個一級抽屜56之一并且開放到該結(jié)構(gòu)的豎直前壁74中。更確切地說，只有每個抽屜56的裝載區(qū)被接合在這些殼體72的內(nèi)部，包括當一級抽屜56處于使用位置時，使得在使用位置，握持手柄63和握持窗口64都保持設(shè)置在結(jié)構(gòu)的豎直前壁74的前方。

在圖6中，還可以看到接合在相應的殼體78中的二級抽屜58。還應當注意，如圖3所示，優(yōu)選在結(jié)構(gòu)70的豎直前壁74與機器的前表面之間在抽屜的水平滑動方向上存在偏移，機器的前表面由本體面板和抽屜56和58的握持把手的前表面組成。該偏移在豎直前壁74與機器的前表面(特別是由本體面板形成的)之間留下了空隙。

在圖6中可以看出，機器設(shè)有本發(fā)明的條形碼讀取裝置，用于至少讀取具有低于密度閾值水平的密度的條形碼和具有高于密度閾值水平的密度的第二條形碼。

該裝置優(yōu)選被安裝在機器上，以便能夠讀取至少在第一抽屜上的具有低于密度閾值水平的密度的第一條形碼，并通過輔助光學裝置讀取至少在第二抽屜上的具有高于密度閾值水平的密度的第二條形碼。例如，第一抽屜可以是一級抽屜56，并且第二抽屜可以是二級抽屜58。

因此，在所示的示例中可以看出，條形碼讀取設(shè)備12被安裝在板80上，板80被緊固到結(jié)構(gòu)70的前壁74。因此，該設(shè)備被接納在結(jié)構(gòu)70的豎直前表面74與機器的前表面之間的空隙中。設(shè)備12被設(shè)置為使得由裝置發(fā)出的入射光和接收的反射光的主方向被包含在含有豎向和橫向的前平面中，該豎向和橫向垂直于抽屜56、58的滑動方向。因此，抽屜在其裝載位置與其使用位置之間沿著與入射光方向和第一橫向掃描方向垂直的抽屜路徑移動。

在所示的示例中，設(shè)備12的主要有用工作區(qū)域在前平面中延伸超過大約60°的角度范圍，以便完全或幾乎完全覆蓋每個抽屜56、58經(jīng)過的體積。在所示的示例中，設(shè)備12相對于由抽屜56、58形成的裝載臺位于左上位置，并且在前壁74的稍微前方。然而，設(shè)備12設(shè)置在機器本體的內(nèi)部，特別是在前立面之后。在一個特定方案中，當一個一級抽屜56處于使用位置時，其被完全推入其殼體72中，其握持窗口64設(shè)置為對應于前平面的位置，在前平面中的入射光束被掃描。因此，當一級抽屜或二級抽屜處于裝載位置或中間位置時，其朝向左側(cè)的側(cè)面、即朝向條形碼讀取設(shè)備12的側(cè)面因而暴露于入射光之下，使得位于該側(cè)面上的條形碼可被該設(shè)備照射，并且可以反射可由設(shè)備12收回和解碼的光。如果所討論的抽屜不是位于最左側(cè)(furthest to the left)的一級抽屜56，即，位于最靠近設(shè)備12并因此最靠近光源16的抽屜，則條形碼被照射且被條形碼反射的光通過位于所討論的抽屜左側(cè)的該一級抽屜或每個一級抽屜的握持窗口63被收回。

光學讀取設(shè)備12主要用于讀取和解碼由三個一級抽屜56之一承載的條形碼。因此，能夠這樣布局，使得這些一級抽屜56在被入射光掃描的前平面中占據(jù)的區(qū)域與條形碼讀取設(shè)備12的主要有用工作區(qū)域重合。

如在圖6中可以更具體地看到的，輔助光學系統(tǒng)36(在該示例中由單個平凸型會聚的薄透鏡構(gòu)成)例如通過一板被緊固在結(jié)構(gòu)70上，具體地還被緊固在其前壁74上。更確切地，輔助光學系統(tǒng)36被緊固在前壁74的部分82上，該部分82位于接收一級抽屜56的殼體72與接收二級抽屜58的殼體78之間。因此，在輔助光學系統(tǒng)36處于該位置時，輔助有用觀察區(qū)域和輔助有用照明區(qū)域在入射光的側(cè)向傳播方向上位于主要有用工作區(qū)域的后方，主要有用工作區(qū)域?qū)谝患壋閷?6。所以，條形碼讀取設(shè)備12和輔助光學系統(tǒng)36在機器50上彼此間隔開，使得至少一個抽屜56在條形碼讀取設(shè)備12(特別是在設(shè)備的殼體)與輔助光學系統(tǒng)36之間延伸。

然而可以看出，輔助光學系統(tǒng)36被設(shè)置在前平面，使得僅攔截設(shè)備12的有用照明區(qū)域和有用觀察區(qū)域的很小一部分。輔助光學系統(tǒng)所在區(qū)域大致對應于有用工作區(qū)域的角端部。因此，減小的有用工作區(qū)域(其對應于未被輔助光學系統(tǒng)36攔截的工作區(qū)域)在輔助光學系統(tǒng)36下方延伸。輔助有用工作區(qū)域(其對應于條形碼通過輔助光學系統(tǒng)36被照射且被條形碼反射并被傳感器26看到的光同樣通過輔助光學系統(tǒng)的區(qū)域)大致對應于抽屜58的高部。因此，設(shè)置在二級抽屜58上的這個高部中的條形碼通過光學輔助系統(tǒng)36被條形碼讀取設(shè)備看到。相比之下，設(shè)置在抽屜58的低部上的條形碼因而被設(shè)置在減小的主要有用工作區(qū)域中，并且在入射光和反射光都未經(jīng)過主光學系統(tǒng)的情況下被設(shè)備12看到。因此，在二級抽屜上的至少一個用于讀取條形碼的位置上，位于二級抽屜上的條形碼被設(shè)置在主要有用工作區(qū)域中。

在條形碼讀取設(shè)備12是一維激光掃描設(shè)備的情況下，條形碼優(yōu)選設(shè)置在抽屜上，以便在第一橫向掃描方向上延伸。具體地，由于掃描方向是被包含在豎直前平面中的方向，因此條形碼優(yōu)選設(shè)置為使其條和間隙在豎直方向上彼此間隔開，因此該條是水平條。

在圖中所示的示例中，用作輔助光學系統(tǒng)36的平凸透鏡是凸表面是曲率半徑為26.7mm的柱面的透鏡。透鏡在第一橫向掃描方向上、特別是機器的豎直方向上的高度例如為18mm。透鏡的柱面的軸線垂直于第一橫向掃描方向布置，以便被水平地、平行于抽屜的滑動方向設(shè)置。透鏡的沿著柱面的軸線的寬度例如為12mm。透鏡的焦距約為25mm，并且透鏡被定位在機器上，以便距離抽屜58的承載條形碼的側(cè)表面至少20mm。而且，透鏡位于距離條形碼讀取設(shè)備12約150mm處。測試已經(jīng)顯示出，用這樣的裝置，二級抽屜58的側(cè)面上的密度為3.3千分之一英寸(mils)的條形碼，能夠使用沒有輔助光學裝置情況下的分辨率不能讀取密度高于10mils(即不能讀取條的間隔小于10/1000英寸的條形碼)的條形碼讀取設(shè)備12讀取。

因為可以進行各種改進而不超出本發(fā)明的范圍，所以本發(fā)明不局限于描述和示出的示例。