專利名稱：用于光學(xué)閱讀器的成像組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及光學(xué)閱讀裝置，尤其涉及用于封裝光學(xué)閱讀器的照明光學(xué)元件、接收光學(xué)元件、和信號處理元件的設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)的閱讀器的裝配要求將分離的電路板安裝到閱讀器的分離的內(nèi)部結(jié)構(gòu)上、并提供多個電路板之間的電連接。除了裝配困難之外，多個電路板的設(shè)計要求增大集成有電子器件的光學(xué)閱讀器殼體的尺寸。
所以，需要提供一種制作更容易、成本更低的用于封裝光學(xué)閱讀器的電子和光學(xué)器件的封閉設(shè)備。
發(fā)明方案根據(jù)本發(fā)明的主要方面，一般來說，本發(fā)明是一個用于封裝光學(xué)閱讀器的光照明、光接收、和電信號處理器件的組件。
該組件包括用于設(shè)置印刷電路板、優(yōu)選設(shè)置印刷電路板(PCB)和各種光學(xué)器件的框架。在一個實施例中，該框架包括具有用于安裝光學(xué)鏡頭筒的保持架的背板、和用于安裝及準(zhǔn)直由PCB承載的圖像傳感器的凹槽。該框架還可包括彈性鉤爪，能使框架以不粘結(jié)的卡式裝配結(jié)構(gòu)安裝該組件的某些光學(xué)器件。
根據(jù)用于裝配該組件的優(yōu)選裝配方法，先將PCB安裝到框架的背板上，以使PCB的圖像傳感器由背板的凹槽容納并準(zhǔn)直。而后，將照明和瞄準(zhǔn)LED焊接到PCB上以安裝LED。作為節(jié)省空間尺寸的方法，安裝LED以便在其安裝好時使照明LED的后表面的一部分與圖像傳感器頂面的一部分相對。
在將LED安裝到PCB之后，將其它器件安裝到組件中。在優(yōu)選實施例中，鏡頭筒安裝在保持架中，而后將具有用于使發(fā)自瞄準(zhǔn)LED的光線成形的圓頂形孔徑的孔徑板設(shè)置在LED上面。最后，將具有用于使發(fā)自照明LED的光線擴(kuò)散的擴(kuò)散器的光學(xué)板卡裝到框架中。
除了具有用于擴(kuò)散照明光的擴(kuò)散器之外，光學(xué)板還可包括用于將來自孔徑的光束成像到閱讀器視場所限定的目標(biāo)上的光學(xué)元件。在本發(fā)明的一個實施例中，瞄準(zhǔn)LED及其相關(guān)光學(xué)部件將單個的水平瞄準(zhǔn)線投射到視場中的目標(biāo)上。
印刷電路板可以是全功能印刷電路板，其設(shè)置有固態(tài)圖像傳感器和用于支持由安裝有該組件的光學(xué)部件所執(zhí)行的幾乎所有處理和控制操作所需的幾乎全部電子電路。安裝在單個PCB中的電路包括用于處理圖像傳感器所產(chǎn)生信號的信號處理電路、用于儲存圖像數(shù)據(jù)的攝像電路、和用于解碼和/或識別存在于已經(jīng)儲存的圖像數(shù)據(jù)中的標(biāo)記的解碼和/或識別電路。
為了容納全功能電路板，框架背板的后表面上設(shè)置有用于準(zhǔn)直和安裝圖像傳感器的中心凹槽、和用于容納諸如電子件和/或可從全功能印刷電路板的前表面引出的導(dǎo)線的電路元件的周圍凹槽。
下述優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的這些和其它細(xì)節(jié)優(yōu)點和好處變得更加清楚。
對本發(fā)明的具體說明

圖1A-1D示出了本發(fā)明成像組件10的實施例。成像組件10專門用于諸如條形碼閱讀器、光字符識別(OCR)閱讀器、或具有條形碼和OCR閱讀能力的閱讀器的標(biāo)記閱讀器。但是可以理解，組件10的結(jié)構(gòu)也可用于包括攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、和醫(yī)學(xué)觀察儀器等需要拍攝圖像的其它裝置。
組件10包括安裝框架12，安裝框架12可安裝電子器件和成像系統(tǒng)的光學(xué)部件。具體地，安裝框架12安裝諸如印刷電路板(PCB)14的電路板、照明LED16、瞄準(zhǔn)LED18、孔徑板24和光學(xué)板26。
更具體地，框架12包括背板30和包含頂部和底部側(cè)壁31以及旁側(cè)壁31的側(cè)壁。背板30包括用于安裝固態(tài)圖像傳感器芯片32的凹槽34和多個用于安裝由LED16和18提供的照明和/或瞄準(zhǔn)光源的導(dǎo)線38的銷孔36。背板30還包括用于安裝例如鏡頭筒的接收光學(xué)鏡頭組件41的保持架40，該鏡頭筒可在以下詳述的任何裝配步驟之前或之后安裝到保持架40。
在裝配組件10時，先用螺釘56將PCB14安裝到背板30上、并使框架12定向以使開口13露出。當(dāng)PCB14被安裝到背板30時，由PCB14支承的圖像傳感器32被中心凹槽容納并準(zhǔn)直，中心凹槽34的形狀與所示的圖像傳感器32的形狀互補(bǔ)。在將PCB14安裝到框架12之后，裝配者將照明LED16和瞄準(zhǔn)LED18安裝到PCB14上。
為了將LED16和18安裝到PCB14，將LED16和18的導(dǎo)線38推入背板30和PCB14的銷孔36和54，之后將LED16和18焊接到PCB14。優(yōu)選地，在焊接之前，將所有的LED16和18定位在它們的相應(yīng)銷孔中。在焊接LED16和18時，PCB14的后表面15將被定向以便裝配者接近。為了在焊接期間使LED16和18保持所需的方位，即基本垂直于PCB14，用于安裝LED16和18的標(biāo)準(zhǔn)的已知夾緊裝置(未示出)可通過焊接處理而暫時地施加到LED16和18上。
成像組件的一個重要特征是照明LED16的導(dǎo)線38以幾乎鄰接圖像傳感器32側(cè)面33的方式安裝，以使LED16的后表面19的一部分在LED16安裝好時與圖像傳感器32的前表面33的一部分相對。這種結(jié)構(gòu)減小了成像組件12的尺寸，使得能夠在尺寸較小的光學(xué)閱讀器中裝配。
在以上述方式將LED16和18安裝到PCB14之后，孔徑板24被安裝進(jìn)框架12，該框架具有裝配在瞄準(zhǔn)LED18上的圓頂42。圓頂最好是不透明的、以便除通過長條孔徑43出射的光之外基本上阻擋發(fā)自瞄準(zhǔn)LED18的全部光線。長條孔徑43應(yīng)做成使所需形狀的照明瞄準(zhǔn)圖案被投射到目標(biāo)T上。優(yōu)選地，長條孔徑43被制成長方形，以使水平直線圖案投射到目標(biāo)上。
孔徑板24還包括多個切口部分46，切口部分46提供使孔徑板裝配到照明LED16的空隙。將圓頂42和切口部分46做成不接觸LED16。在所示的實施例中，每個LED在被焊接的同時保持所需的方位，以便在裝配過程中使LED底座17的平面向背板30的平面偏壓。另一方面，孔徑板24包括遮板58，用于防止由LED16和18發(fā)出的光受到組件的光接收系統(tǒng)干擾。
在孔徑板24被放置到LED16和18上并被移向背板30之后，將光學(xué)板26卡裝到框架12的開口113。光學(xué)板26包括用于擴(kuò)散照明LED所發(fā)射的光的擴(kuò)散器27。除了具有形成在其前表面上的擴(kuò)散器27之外，光學(xué)板26還可具有形成在其內(nèi)表面上的光楔28。光楔28將來自LED16的光導(dǎo)向目標(biāo)T的角部，以改善目標(biāo)照明的均勻性。
具有鉤端49的彈性鉤爪48形成在框架12的頂部或旁側(cè)壁31、以便將光學(xué)板26卡裝到框架12。在所示實施例中，通過向后拉動彈性鉤爪48，并將光學(xué)板推向背板30，之后放開鉤爪48以將光學(xué)板26鎖定在組件10內(nèi)的位置上，從而將光學(xué)板26卡裝到框架12。孔徑板24包括隔片52，用于在光學(xué)板26被卡裝到框架12上時將孔徑板24向背板30偏置。隔片52還將鉤爪48作用在光學(xué)板26上的力傳遞到孔徑板24、以便不使用粘結(jié)劑或諸如螺釘或銷釘?shù)耐獠繖C(jī)械緊固裝置而鎖定框架12內(nèi)的孔徑板24和光學(xué)板26。
可由組件10的發(fā)光系統(tǒng)投射的照明圖案和瞄準(zhǔn)圖案示于圖1E中。在圖1E中，區(qū)域72表示由照明LED16及其相關(guān)光學(xué)裝置所照明的目標(biāo)區(qū)域T的范圍，而區(qū)域74表示由瞄準(zhǔn)LED18及其相關(guān)光學(xué)裝置高亮度顯示的目標(biāo)區(qū)域的范圍。在圖1E的實施例中，瞄準(zhǔn)LED18及其相關(guān)光學(xué)裝置將單個的水平瞄準(zhǔn)線74投射到目標(biāo)區(qū)域T上。
圖1E的直線瞄準(zhǔn)圖案可通過制作板26形成，以使水平定向的柱面透鏡25形成在光學(xué)板26的外表面上，如圖1A所示。水平定向的柱面透鏡25的設(shè)置使當(dāng)板26被施加到LED18上時、透鏡25相對長條孔徑43正向地彼此準(zhǔn)直，以便對準(zhǔn)且進(jìn)而使來自長條孔徑43的光成像于由組件視場所限定的目標(biāo)T上。
本發(fā)明的重要特征是使用組件10的閱讀器的所有照明元件均設(shè)置在如所示的由PCB所提供的單個電路板上。這與圖3所示的照明元件和圖像傳感元件分布在多個電路板上的現(xiàn)有技術(shù)的閱讀器形成明顯的反差。在圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)的器件中，瞄準(zhǔn)照明源53安裝到第一電路板54，照明LED安裝到第二電路板56，而圖像傳感器32安裝到第三電路板58。這個現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計組件的裝配困難，并且需要設(shè)置本發(fā)明設(shè)計不需要的材料部件包括電路板54、56，和電路板之間的諸如連接器57的電連接器。提供可設(shè)置圖像傳感器、照明LED、和瞄準(zhǔn)LED的單個電路板可明顯地簡化裝配并減小材料消耗、因而減小生產(chǎn)該組件的整體成本。
在一個實施例中的本發(fā)明的另一個重要方面是，支持組件10所需的數(shù)據(jù)處理操作的所有主要的電路均位于單個的全功能PCB14上，這些電路包括用于處理圖像傳感器32產(chǎn)生的信號的電路、用于將圖像數(shù)據(jù)收集到存儲器件中的電路、用于解碼和/或識別表示為所收集的圖像數(shù)據(jù)的標(biāo)記的電路。用于支持串行傳送數(shù)據(jù)到外圍設(shè)備的電路也可由PCB14攜帶。
本發(fā)明的合用PCB結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)設(shè)計形成明顯的區(qū)別，在現(xiàn)有技術(shù)中把用于處理來自圖像傳感器的信號的電路、用于收集和解碼圖像數(shù)據(jù)的電路、和支承與外圍設(shè)備串行連接的電路分布在多于一個的電路板上。
在圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)閱讀器的設(shè)計中，第一垂直定向的電路板56用于承載可處理圖像傳感器32所產(chǎn)生的信號的電路，第二水平定向的電路板60、即所謂的“母板”用于承載可儲存圖像數(shù)據(jù)和解碼符號體系的電路。
本發(fā)明的單個PCB設(shè)計與現(xiàn)有技術(shù)的雙PCB設(shè)計相比具有很多優(yōu)點?，F(xiàn)有技術(shù)的多電路板結(jié)構(gòu)要求復(fù)雜的裝配程序，其中，第一電路板58安裝到閱讀器中所用的第一內(nèi)部結(jié)構(gòu)，第二電路板安裝到閱讀器的第二內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而后兩個電路板被連接。分離的水平和垂直定向的兩個電路板58、60在空間使用上不充分、并增大了對裝有閱讀器光電部件的殼體的限制。本發(fā)明的合一功能PCB設(shè)計不會出現(xiàn)這些問題。
為了使全部所需的光學(xué)閱讀器的電路能封裝到單個印刷電路板上，框架背板30的背面應(yīng)當(dāng)設(shè)置成可容納從PCB14的前表面15向前伸展的電子元件。因此可見，背板30的后表面包括用于準(zhǔn)直和安裝固態(tài)圖像傳感器32的中心凹槽34、和用于容納諸如可從PCB14的前表面凸出的部件和或?qū)w的電路的周圍凹槽35。
除了上述的特征之外，顯然，與組件10的整體形狀和結(jié)構(gòu)有關(guān)的特征還能產(chǎn)生其它的優(yōu)點。如圖1C-1D所示，框架12的側(cè)壁31和31′與PCB14和板26一起限定基本上具有長方體形狀的組件。與現(xiàn)有技術(shù)的某些光學(xué)閱讀器成像組件相比，長方體形狀具有高的空間效率。再參看圖3可知，現(xiàn)有技術(shù)的成像組件52的形狀很不規(guī)則，因為它包含諸如從組件52的主體向外伸出的部件53和56的部件。與現(xiàn)有技術(shù)的不規(guī)則成像組件設(shè)計相比，本發(fā)明組件的長方體結(jié)構(gòu)的體積易于使組件安裝到較小內(nèi)部體積的光學(xué)閱讀器殼體中。除了易于使組件安裝到較小體積的光學(xué)閱讀器中之外，組件的長方體體積還能使組件較容易地封裝到容納多個組件的容器中。
與組件10的外部結(jié)構(gòu)有關(guān)的另一個特征是，組件10的限定外壁被用作保護(hù)和避免組件中的較脆和較靈敏的內(nèi)部元件損壞的保護(hù)殼。在圖1A-1D所示的實施例中，包括所有組件10的光源和圖像傳感器32的幾乎全部的易碎靈敏元件被設(shè)置在由側(cè)壁31、31′和PCB14以及側(cè)壁31、31′與光學(xué)板26的組合所限定的剛性保護(hù)殼結(jié)構(gòu)內(nèi)。
由側(cè)壁31、31′與PCB14的組合和/或側(cè)壁31、31′與光學(xué)板26的組合所提供的組件靈敏內(nèi)部元件的剛性保護(hù)殼消除了在運輸過程中必須用諸如氣泡紙或泡沫塊的防震材料包裝組件的必要、并可使組件的靈敏內(nèi)部元件基本上不受損壞地從一個地點運輸?shù)搅硪坏攸c。
重要的是，用于限定保護(hù)殼結(jié)構(gòu)的兩個剛性平面、即PCB14和光學(xué)板26給組件10的操作提供了比保護(hù)殼的功能更重要的功能。PCB14和光學(xué)板26的設(shè)置使它們提供除相應(yīng)電信號處理和光學(xué)功能之外的保護(hù)殼功能，從而與設(shè)置分離的剛性部件以提供由組件10的PCB14和/或板26提供的保護(hù)殼功能的組件相比可減小組件10的成本。
下面，參閱圖1F說明可使用本發(fā)明的一種光學(xué)閱讀裝置的方框圖。
光學(xué)閱讀器110包括照明組件120，用于照明諸如1D或2D條形碼符號的目標(biāo)物體T；成像組件130，用于接收物體T的圖像并產(chǎn)生表示其中被光學(xué)編碼的數(shù)據(jù)的電輸出信號。照明組件120例如可包括諸如一個或多個LED的照明源組件122；以及照明光學(xué)組件124，例如一個或多個透鏡、反射器或諸如擴(kuò)散器和光楔27和28的其它光學(xué)元件；照明組件120用于將光源122的光沿目標(biāo)物體T的方向引導(dǎo)。圖1A-1D所示實施例中的照明組件全部由LED16提供。如果環(huán)境光水平高到足以允許獲得高質(zhì)量的物體T的圖像，則可刪除照明組件120。成像組件130可包括諸如1D或2D CDD、CMOS、NMOS、PMOS、CID或CMD固態(tài)圖像傳感器的圖像傳感器132、和用于接收并將物體T的圖像聚焦到圖像傳感器132的成像光學(xué)組件134。圖1F所示的成像組件陣列可由包含多個激光源、掃描機(jī)構(gòu)、發(fā)射和接收光學(xué)裝置、至少一個光檢測器和附加信號處理電路的成像組件激光器陣列替換。
圖1F的光學(xué)閱讀器還包括可編程的控制單元140，可編程的控制單元140最好包括集成電路微處理器142和專用集成電路(ASIC)144。ASIC144的功能也可由現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)提供。處理器142和ASIC144均是能根據(jù)儲存在存儲單元145中的存儲程序而接收、輸出和處理數(shù)據(jù)的可編程控制裝置，存儲單元145可包括諸如讀/寫隨機(jī)存取存儲器或RAM146和可擦除只讀存儲器或EROM147這樣的存儲元件。RAM146一般包含至少一個易失性存儲裝置、但可包含一個或多個長期非易失性存儲裝置。處理器142和ASIC144還均連接于公共總線148，包含地址數(shù)據(jù)的程序數(shù)據(jù)和工作數(shù)據(jù)可通過公共總線148被接收并沿雙向傳送到也連接到公共總線148的任何電路。處理器142和ASIC144不論是在如何制作和如何使用方面彼此都不相同。
具體地，處理器142優(yōu)選為常用的現(xiàn)有VLSI集成電路微處理器，該微處理器具有對圖2電路的整體控制，但是它花費了其大部分時間來解碼根據(jù)EROM147中儲存的程序數(shù)據(jù)儲存在RAM146中的圖像數(shù)據(jù)。另一方面，處理器144優(yōu)選為諸如可編程邏輯或門陣列的專用VLSI集成電路，該VLSI集成電路花費時間執(zhí)行功能而不是解碼圖像數(shù)據(jù)，因此解除了處理器142執(zhí)行這些功能的負(fù)擔(dān)。
處理器142與144之間工作的實際區(qū)分自然取決于可得到的現(xiàn)有微處理器的類型、所用的圖像傳感器的類型、由成像組件130所輸出成像數(shù)據(jù)的速率等等。但是，原則上要求在處理器142與144之間不應(yīng)存在任何特定的區(qū)分、或根本不應(yīng)產(chǎn)生這種區(qū)分。這是因為如果常用處理器142能快速和強(qiáng)大地足以執(zhí)行本發(fā)明所預(yù)期的所有功能，則專用處理器144可被完全刪除。因此，可以理解，不論是所用處理器的數(shù)量、還是處理器之間的分工對本發(fā)明的目的都不具有明顯的意義。
下面，結(jié)合圖1F所示類型的處理器結(jié)構(gòu)，說明處理器142與144之間典型的工作區(qū)分。處理器142最好主要用于這樣的任務(wù)，如當(dāng)圖像數(shù)據(jù)存在RAM146中時解碼該圖像數(shù)據(jù)；根據(jù)光學(xué)字符識別(OCR)方案來識別在已儲存圖像數(shù)據(jù)中表示的字符；處理菜單選項和重編程序功能；處理從控制/數(shù)據(jù)輸入單元139接收的命令和數(shù)據(jù)，控制/數(shù)據(jù)輸入單元139可包括諸如觸發(fā)器174和鍵盤178的元件；和提供總系統(tǒng)級的協(xié)調(diào)。處理器144最好主要提供對包括經(jīng)DMA通道對存儲器146和147存取的能力的圖像采集處理、AD轉(zhuǎn)換處理和圖像數(shù)據(jù)的儲存的控制。處理器144還可執(zhí)行許多定時和通信操作。處理器144可控制例如LED122的照明；圖像傳感器132和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器136的定時；數(shù)據(jù)通過RS-232、諸如以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)、或如USB的串行總線、(或其它)兼容I/O接口137從閱讀器110以外的處理器發(fā)送或接收數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)發(fā)送和接收到該處理器；用戶可感知數(shù)據(jù)經(jīng)輸出裝置138諸如音響信號裝置、良好的閱讀LED和/或可由如顯示器182的液晶顯示器提供的顯示監(jiān)視器的輸出。當(dāng)由總線驅(qū)動器I/O和輸出/顯示裝置137′和138′建議時，輸出控制、顯示和I/O功能也可在處理器142和144之間分擔(dān)；或者當(dāng)由微處理器串行I/O端口142A和142B和I/O及顯示裝置137″和138′建議時，輸出控制、顯示和I/O功能可被重復(fù)。如前述的說明，這種特別的工作分配對本發(fā)明并無顯著意義。
根據(jù)參看圖1A-1D所述的本發(fā)明一個實施例的特征，參看圖1F所述的所有主要電信號處理部件可被設(shè)置在單個電路板PCB14上，如圖1F的虛線邊界14所示。為將圖1F的所有主要電信號處理部件安裝到單個PCB14上，通常必需把多個電部件集成為較少數(shù)量的電部件。例如，可使用已知的集成電路制作技術(shù)將部件142、144、146和147以及接口137、137′和137″合并在壓縮尺寸的單個集成電路芯片上。另外，如Eric R.Fossum所著的題目為“芯片上的數(shù)字照相機(jī)系統(tǒng)”(IEEE計算機(jī)學(xué)會(IEEE Micro)18卷，3期，1998.5月/6月)所述，圖像傳感器132，信號處理部件135、136，部件142、144、146、147、137、137′和137″可被合并到壓縮尺寸的單個集成電路上。
圖2A-2H表示安裝有本發(fā)明的殼體種類的實例。圖2A和2B表示一維的光學(xué)閱讀器110-1，而圖2C-2H表示二維的光學(xué)閱讀器110-2、110-3和110-4。其中安裝有光學(xué)閱讀器110-1到110-4的每一個的殼體112均適于人手抓握、并至少具有一個啟動攝像和解碼和/或攝像和字符識別操作的觸發(fā)器開關(guān)174。閱讀器110-1、110-2和110-3包括與諸如其它數(shù)據(jù)連接裝置或主機(jī)處理器的外部裝置連通的硬連線通信鏈路178，而閱讀器110-4包括提供與諸如其它數(shù)據(jù)連接裝置或主機(jī)處理器的外部裝置進(jìn)行無線通信的天線180。
除了上述元件之外，閱讀器110-3和110-4均具有用于向用戶顯示信息的顯示器182、和用于使用戶向閱讀器輸入指令和數(shù)據(jù)的鍵盤184。
參看圖2A-2H所述的任何一個閱讀器可被安裝到固定位置上如圖2I所示的普通光學(xué)閱讀器110安放在掃描座190中。掃描座190適于使便攜式光學(xué)閱讀器110進(jìn)行顯示模式掃描。在顯示模式中，閱讀器110被保持在固定位置、且?guī)в袠?biāo)記的物體橫跨閱讀器110的視場而移動。
雖然結(jié)合優(yōu)選實施例具體地說明了本發(fā)明，但應(yīng)該理解本發(fā)明不限于具體的實施例。相反，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思的前提下，根據(jù)本發(fā)明的所述最佳模式能夠作出如所附權(quán)利要求書所限定的許多改型和變化。
權(quán)利要求
1.一個成像組件，它具有框架，安裝在所述框架上的電路板，由所述電路板承載的圖像傳感器，和至少一個用于照亮目標(biāo)區(qū)的照明光源；所述組件的特征在于，所述圖像傳感器和所述至少一個照明光源均安裝在所述電路板上。
2.如權(quán)利要求1的組件，還包括背板，用于安裝和準(zhǔn)直由所述電路板承載的所述圖像傳感器。
3.如權(quán)利要求1的組件，還包括用于安裝所述圖像傳感器的背板，其中，所述的至少一個照明光源包括通過所述背板伸展的導(dǎo)線。
4.如權(quán)利要求1的組件，其中，至少一個光源包括四個垂直和水平隔開地安裝到所述電路板的LED。
5.如權(quán)利要求1的組件，其中，所述組件的頂面、底面和側(cè)面由所述框架的側(cè)壁限定，所述組件的背面由所述電路板限定。
6.一個成像組件，它具有框架，安裝在所述框架上的電路板，圖像傳感器，至少一個照明光源，和至少一個瞄準(zhǔn)光源；所述組件的特征在于，所述的圖像傳感器、至少一個照明光源和所述至少一個瞄準(zhǔn)光源均安裝在所述電路板上。
7.如權(quán)利要求6的組件，還包括背板，用于安裝和準(zhǔn)直由所述電路板承載的所述圖像傳感器。
8.如權(quán)利要求6的組件，還包括用于安裝所述圖像傳感器的背板，其中，所述的至少一個照明光源包括通過所述背板伸展的導(dǎo)線。
9.如權(quán)利要求6的組件，其中，至少一個光源包括四個垂直和水平隔開地安裝到所述電路板上的LED。
10.如權(quán)利要求6的組件，其中，所述組件的頂面、底面和側(cè)面由所述框架的側(cè)壁限定，所述組件的背面由所述電路板限定。
11.一個成像組件，它具有框架，安裝在所述框架上的電路板，圖像傳感器，和至少一個用于照亮目標(biāo)區(qū)的照明光源；所述組件的特征在于，所述組件至少包括一個平面光學(xué)部件，其中，所述框架包括側(cè)壁，所述側(cè)壁上設(shè)有將所述框架中的光學(xué)部件安裝和固定在所述框架的固定位置上的彈性鉤爪。
12.如權(quán)利要求11的組件，其中，所述的一個平面光學(xué)部件安裝有將來自所述至少一個照明光源的光擴(kuò)散的擴(kuò)散器。
13.如權(quán)利要求11的組件，其中，所述至少一個光源包括四個垂直和水平隔開的LED，所述平面光學(xué)部件安裝有四個擴(kuò)散器，每個擴(kuò)散器擴(kuò)散來自一個所述LED的光。
14.一個成像組件，它具有框架，安裝在所述框架上的電路板，圖像傳感器，和至少一個用于照亮目標(biāo)區(qū)的照明光源；所述組件的特征在于，所述電路板設(shè)置有使用所述組件的光學(xué)閱讀器的所述圖像傳感器、所有的主要圖像傳感器信號處理電路、和解碼電路。
15.一個成像組件，它具有框架，安裝在所述框架上的電路板，圖像傳感器，和至少一個用于照亮目標(biāo)區(qū)的照明光源；所述組件的特征在于，所述框架包括基本上是剛性的頂面、底面和側(cè)面的側(cè)壁，其中，所述側(cè)壁和所述電路板限定所述組件的外壁。
16.如權(quán)利要求15的組件，其中，所述側(cè)壁和所述板基本上構(gòu)成長方體結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求15的組件，其中，所述側(cè)壁和所述電路板限定局部封閉的容納區(qū)，其中，所述圖像傳感器和所述至少一個照明光源被設(shè)置在所述容納區(qū)內(nèi)，以使所述圖像傳感器和所述至少一個照明光源被所述側(cè)壁和所述電路板保護(hù)。
18.一個成像組件，它具有框架，安裝在所述框架上的電路板，圖像傳感器，和至少一個用于照亮目標(biāo)區(qū)的照明光源；所述組件的特征在于，所述框架包括背板，該背板具有用于安裝和準(zhǔn)直所述圖像傳感器的中心凹槽。
19.如權(quán)利要求18的成像組件，其中，所述背板還包括至少一個用于容納從所述電路板向前伸出的電子部件的周圍凹槽。
20.一個成像組件，它具有框架，安裝在所述框架上的電路板，圖像傳感器，和至少一個用于照亮目標(biāo)區(qū)的照明光源；所述組件的特征在于，所述組件還包括一對瞄準(zhǔn)光源、和在所述瞄準(zhǔn)光源前面設(shè)置的一對長條孔。
21.如權(quán)利要求20的成像組件，其中，所述組件包括限定所述長條孔的孔徑板，所述孔徑板設(shè)置在所述瞄準(zhǔn)光源的上部。
22.如權(quán)利要求20的成像組件，其中，所述組件包括孔徑板，該孔徑板具有可裝配在所述瞄準(zhǔn)光源上的圓頂，其中，所述長條孔被限定在所述的圓頂中。
23.如權(quán)利要求20的成像組件，其中，所述組件包括一對設(shè)置在所述一對長條孔前面的透鏡元件，用于使所述長條孔成像到目標(biāo)上。
24.如權(quán)利要求20的成像組件，其中，所述透鏡元件形成在被所述框架容納的光學(xué)板上。
25.一個成像組件，它具有電路板；由所述電路板承載的圖像傳感器；和具有導(dǎo)線的光源；其特征在于，所述導(dǎo)線基本上鄰接所述圖像傳感器的側(cè)面、并被安裝到所述電路板，于是所述光源的一部分與所述圖像傳感器的頂表面相對，因此，所述組件所使用的空間被減小。
26.一個光學(xué)閱讀器包括成像組件，該成像組件具有限定目標(biāo)的視場和照明組件，其特征在于，所述照明組件包括至少兩排LED，每排LED至少包括兩個LED；一個設(shè)置在所述LED前面的照明光學(xué)組件，其中，所述照明光學(xué)組件包括用于擴(kuò)散來自所述LED的光的擴(kuò)散器、和用于將來自所述LED的光引導(dǎo)到所述目標(biāo)角部的光楔。
27.如權(quán)利要求26的閱讀器，其中，所述光學(xué)組件設(shè)置在具有光入射和光出射表面的光學(xué)板上，所述擴(kuò)散器形成在所述光出射表面上，所述光楔形成在所述光出射表面上。
28.如權(quán)利要求26的閱讀器，其中，所述照明組件的擴(kuò)散器與LED之間一一對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一個成像組件(10)，該成像組件(10)具有用于支承各種光學(xué)部件和電路板(14)的框架(12)，在一個實施例中，該電路板(14)承載了該組件全部的照明(16)和瞄準(zhǔn)(18)LED。框架可具有彈性鉤爪(48)，彈性鉤爪(48)能使框架以卡裝配結(jié)構(gòu)安裝某些光學(xué)部件。另外，該組件的結(jié)構(gòu)可以設(shè)置為使其外壁(31)和(31′)提供一個保護(hù)殼、以避免組件內(nèi)的靈敏和易碎部件被損壞。
文檔編號H04N1/19GK1391680SQ00815975
公開日2003年1月15日 申請日期2000年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月4日
發(fā)明者查爾斯·P·巴伯, 卡爾·W·格斯特, 維維安·L·亨特, 麥爾文·D·麥卡爾, 布魯斯·L·哈恩 申請人:韋爾奇·埃林?jǐn)?shù)據(jù)采集公司