CN100388299C - 光学信息读取装置 - Google Patents

Abstract

在光学信息读取装置中，拾取单元具有预定的读取位置，该拾取单元配置为当目标的信息位于读取位置时，光学地拾取该信息。一个标记光束辐射单元包括光束源用于发射光束。该标记光束辐射单元包括使得发射光束进入其中的光束图形形成透镜。基于发射光束配置该图形形成透镜，以辐射标记光束。该标记光束具有由至少一组线性光束构成的预定光束图形，以指明拾取单元的读取位置。

Description

光学信息读取装置

与申请相关的交叉参考

本申请分别基于在2004年8月19日提交的日本专利申请2004-239460，以及于2004年12月7日提交的日本专利申请2004-354217。本申请要求这两个日本专利申请的优先权，因此在这里以参考方式，引入两个专利申请的描述。

发明领域

本发明涉及用于光学读取目标的装置，其中诸如信息码的光学可读信息附于该目标上，例如，信息码为条形码或二维代码。

技术背景

手持式光学信息读取器针对于读取光学可读信息码，例如条形码、二维代码、或其他类似代码。在此说明书中，目标自身或附有光学可读信息的目标统称为“目标”。

为了提高手持式光学信息读取器的可用性，这里提供了可以读取相距一定距离的信息码的手持式光学信息读取器。

手持式光学信息读取器具有一个手持主体壳体，在其一端配有一个读取窗口。另外，该手持式光学信息读取器还具有一个光电探测器，例如CCD(电荷耦合器件)面传感器，具有成像透镜的成像光学器件、以及由一个光照器件构成的读取单元，例如LED(发光二极管)。光电探测器、成像单元、以及读取单元分别安装在主体壳体内。

为了使读取窗口(光电探测器)对准目标，手持式光学信息读取器通常配置有一个利用激光二极管(LD)、LED、或其他类似发光器件的标记光束辐射单元。该标记光束辐射单元用于将标记光束辐射在目标上，以指明目标上读取器的读取位置，例如光电探测器的视场(FOV)、和/或FOV的中心位置。

此类标记光束辐射单元的一个实例公开于美国专利出版物No.6,347,163中。公开的标记光束辐射单元使用一个能够发出高可见性标记光束的LD作为光源，以及一个衍射光栅，发出的光束通过该光栅辐射在目标上，作为其上各种不同的图案。

具体地，如图15中说明的那样，标记光束辐射单元3位于CCD面传感器1和成像光学器件2的一端，例如顶端。如图16中说明的那样，标记光束辐射单元3由激光二极管4、位于光发射侧并与其同轴排列的准直透镜5、以及位于准直光输出侧并与其同轴排列的衍射光栅6组成。

在标记光束辐射单元3中，准直透镜5聚集激光二极管4发出的激光束。聚集的光束传输到衍射光栅6的全息图平面内。全息图平面使入射激光束发生衍射，使得第一级的衍射细光束和第二级的衍射细光束，作为具有预定光束图形(衍射图形)的标记光束M，从全息图平面辐射到目标R上(见图15和17)。

例如，标记光束M的衍射图形由四个L形图形元素组成，这些元素对应于CCD面传感器1的视场V的四个边角部分(见图15)。另外，标记光束M的衍射图形由一个指明视场V中心的交叉图形组成。

然而，因为衍射细光束，例如第一级的衍射细光束和第二级的衍射细光束，形成标记光束的光束图形(衍射图形)，如图17中说明的那样，该衍射细光束在目标R上表现为圆点图形。也就是说，该组圆点图形在目标R上形成线性图形，这可能造成目标R上的光束图形变模糊，而且可能恶化光束图形的视觉效果。

另外，在扫描一维代码，例如条形码时，带有标记光束辐射单元的光学信息读取器可以利用在水平方向上线性延伸的标记光束作为扫描条形码的照明光。

然而，一些光学信息读取器利用带有此类衍射光栅的标记光束辐射单元，却不能利用标记光束辐射单元发出的标记光束作为照明光来扫描条形码。

注意到，准直透镜5通常被用于作为聚集透镜，以聚集激光二极管4发出的激光束。准直透镜具有这样一个作用，其传输聚集为横截面基本上为长椭圆形状的激光束。这样可能恶化传输聚集光束的效率，造成激光束的更大损失。

发明内容

本发明建立在此背景上，因此本发明的光学读取装置的优选实施例能够将具有预定光束图形的标记光束清晰地辐射在目标上。

根据本发明的一个方面，提供一种光学信息读取装置。该装置包括一个具有预定读取位置的拾取单元。将该拾取单元配置为当目标的信息位于读取位置时，光学地拾取该信息。该装置包括一个标记光束辐射单元。该标记光束辐射单元包括配置为发射光束的光束源，以及安排为允许发出的光束进入其中的光束图形形成透镜。该图形形成透镜配置为根据发射的光束而照射标记光束。该标记光束具有预定光束图形，其至少由一组线性光束组成，指明拾取单元的读取位置。

附图简述

通过参考附图对下列实施例的描述，将使发明的其他目的和方面变得显而易见：

图1为根据本发明第一实施例，示意性地说明枪形二维码读取器结构的局部横截面的侧视图；

图2为根据第一实施例，示意性地说明该二维码读取器的电结构的结构图；

图3为根据本发明第一实施例，示意性地说明标记光束辐射器件结构的示图；

图4A为示意性地说明图3所示的标记光束辐射器件的图形形成透镜结构的俯视图；

图4B为示意性地说明图4A所示的图形形成透镜的局部透视图；

图4C为示意性地说明图4A所示的图形形成透镜的局部透视图；

图5为示意性地说明目标上的预定标记光束图形的图形形状的示图，其中该图形由图3所示的标记光束辐射器件形成；

图6为根据本发明第二实施例，示意性地说明标记光束辐射器件结构的示图；

图7为根据本发明第二实施例，示意性地说明图形形成透镜的结构与激光束形状之间的关系的示图；

图8A为根据本发明第三实施例，示意性地说明标记光束辐射器件的图形形成透镜结构的透视图；

图8B为根据本发明第三实施例，示意性地说明目标上的预定标记光束图形的图形形状的示图，其中该图形由标记光束辐射器件形成；

图9A为根据本发明第四实施例，示意性地说明标记光束辐射器件的图形形成透镜结构的透视图；

图9B为根据本发明第四实施例，示意性地说明目标上的预定标记光束图形的图形形状的示图，其中该图形由标记光束辐射器件形成；

图10为根据本发明第五实施例，示意性地说明目标上的预定标记光束图形的图形形状的示图，其中该图形由标记光束辐射器件形成；

图11为根据本发明第五实施例，示意性地说明标记光束辐射器件的图形形成透镜结构的透视图；

图12A为示意性地说明形成于图11中说明的图形形成透镜的输出表面上的第一和第二透镜部分的示图；

图12B为示意性地说明形成于图11中说明的图形形成透镜的入射表面上的第三透镜部分的示图；

图12C为根据第五实施例，沿水平方向观察，示意性地说明图11中说明的图形形成透镜的一个侧面的示图；

图12D为根据第五实施例，沿垂直方向观察，示意性地说明图11中说明的图形形成透镜的另一个侧面的示图；

图13A为根据第五实施例，示意性地说明进入图形形成透镜的入射表面的部分激光束的示图；该部分激光束有效地形成标记光束，用阴影表示；

图13B为示意性地说明对应于十字形透镜部分的部分激光束的示图，其中该十字形透镜部分只形成于图形形成透镜的输出表面上；该部分激光束用阴影来说明；

图14为根据对本发明第一至第五实施例中的每一个的修改，示意性地说明标记光束辐射器件结构的示图；

图15为示意性地说明常规光学信息读取器的标记光束辐射器件的设置的示图；

图16示意性地说明图15中说明的标记光束辐射器件结构的示图；以及

图17为示意性地说明目标上的预定标记光束图形的图形状态的示图，其中该图形由图16中说明的标记光束辐射器件形成。

发明详述

下文中将参考附图描述本发明的实施例。在实施例中，本发明应用于枪形二维码读取器。

第一实施例

图1为根据本发明第一实施例，示意性地说明枪形二维码读取器CR的结构的局部横截面侧视图；图2为根据第一实施例，示意性地说明二维码读取器CR的电结构的结构图。

如图1所示，根据本发明第一实施例，作为光学读取目标的装置实例，二维码读取器CR配置有枪形外壳11。例如，枪形外壳11具有一个细长方体主体11a。主体11a的一个侧端部分为圆形。

枪形外壳11在主体11a的一个横向端面部分的一侧(具体地，图1中的底部)，配置有把手部分11b，其向远离主体11a的方向延伸。把手部分11b与主体11a形成一体。把手部分11b让使用者可以很容易地用一只手手握二维码读取器CR进行操作。

主体11a在另一个横向端面部分的侧面形成有一个读取窗口11c，其具有例如半透明的矩形形状。二维码读取器CR同时配置一个触发开关12。触发开关12配置在把手部分11b的一个侧面，指向读取窗口11c。触发开关12允许使用者对二维码读取器CR指示读取操作。

二维码读取器CR配置有一个读取机构(光学读取机构)RM，配置在外壳11的另一个侧端部分。在第一实施例中，外壳11的另一个横向端面部分称为“头部”。

读取机构RM通过打印或其他类似方法，用于读取附于目标R上的二维代码(见图2)，例如QR(快速响应)代码。目标R包括目录和纸质或其他介质的标签。目标R可以附在货品上，与通用条形码相同。二维代码包括信息，例如，生产序列号、名称、唯一识别号、货品生产日期、以及互联网上的URL标志信息。

近年来，目标R包括显示屏，例如计算机终端的液晶显示器(LCD)，例如手机或PDA(个人数码助理)；二维代码显示在显示屏上。

例如，二维代码由不同颜色的单元组成，例如排列在矩阵中的黑色或白色单元，在其中形成特定的图形，并因此指示数据。黑色和白色其中之一对应于位值“0”和“1”其中之一，黑色和白色中的另外一个对应于位值“0”和“1”中的另外一个。在读取这些单元之后，可以容易地使读取的颜色数据数字化，对其进行解码。

正如图1至3中示意性说明的那样，读取机构RM包括光电探测器13、构成成像光学器件的成像透镜14、以及多个，例如一对的光照器件15；这些器件15仅在图2中说明。读取机构RM也包括一个标记光束辐射器件16，用于标记光电探测器13的视场(FOV)的位置和/或视场的中心。

光电探测器13包括，例如CCD面传感器。光电探测器13位于主体11a的头部中心。光电探测器13具有一个活性区域(光敏像素区)，由例如矩阵中水平和垂直排列的像素组成。具体地，在第一实施例中，光电探测器13的像素区对应于FOV。

光电探测器13同样具有一条预定光轴。光电探测器13的放置方式是使其像素区与主体11a的读取窗口11c平行相对，而其光轴与读取窗口11c的中心同轴排列。例如，探测器13的视场的纵横比设为3∶4。可以外部控制光电探测器13的曝光时间，也就是快门速度。

成像透镜14具有一个镜筒以及许多同轴放置在其中的透镜元件。成像透镜14具有一条预定光轴。成像透镜14的放置方式是使其光轴相对主体11a的头端面垂直延伸，其中该端面随读取窗口11c形成。也就是说，在主体11a中，读取窗口11c、光电探测器13和成像透镜14相互同轴排列。

除一个径向端外，具体地为顶端，每个光照器件15围绕成像透镜14放置。具体地，每个光照器件15配置一个发光二极管(LED)作为光源。每个光照器件15同样配置一个光透镜，位于相应的发光二极管和读取窗口11c之间。每个光透镜的光轴指向读取窗口11c，因此每个光透镜用于聚集和发散每个发光二极管发出的、通过读取窗口11c的光。

具体地，当码读取器CR的读取窗口11c位于目标R对面时，其中二维代码附于目标之上，每个光照器件15发出的照明光通过读取窗口11c辐射在二维代码上。从二维代码反射回来的光通过读取窗口11c进入成像透镜14。进入成像透镜14的反射光被成像透镜14聚焦到光电探测器13的像素区，因此光电探测器13拾取对应于二维代码的图像。

另外，如图1所示，二维码读取器CR配置一个电路板19，置于主体11a的一个端面，具体地置于与头部相对的背部。在电路板19中，安装码读取器CR的电元件(见图2)。正如仅在图2中说明的那样，二维码读取器CR配置有操作开关20、LED(发光器件)21、液晶显示器22、发声器23、以及通信接口24。这些元件20至24分别置于主体11a的一个横向端面部分的另一个侧面(具体地，图1中的顶部)。

操作开关20让使用者可以向码读取器CR输入不同指令。LED 21用于可视化地显示信息并向使用者发出通知。发声器23用于发出一系列地呼叫，向使用者发出通知。通信接口24允许码读取器CR与外部器件通信。

另外，二维码读取器CR配置有电池25，作为电源分别激活上述光学器件13、15、16，安装在电路板19内的电元件，以及上述I/O器件12、20至24。

如图2所示，在电路板19中，配置一个由例如至少一个微计算机{一个CPU(中央处理器)、一个包括ROM(只读存储器)、RAM(随机读写存储器)和类似存储器的内部存储单元、以及外围设备}构成的控制电路26。注意到，控制电路可以设计为硬连线逻辑电路。

基于电池25提供的电源运行控制电路26。控制电路26根据存于例如ROM和/或RAM中的程序运行，以控制二维码读取器CR的整体，并执行解码过程和其他过程。该程序可以从信号承载介质加载到内部存储单元中。合适的信号承载介质的实例包括可记录型介质，例如软盘和CD(紧致盘)-ROM，以及传输型介质，例如数字和模拟通信链接。

控制电路26与触发开关12和操作开关20连通，因此从开关12和20发出的命令可以输入控制电路26中。控制电路26分别与光电探测器13、光照器件15、以及标记光束辐射器件16连通。

也就是说，控制电路26执行对光电探测器13、光照器件15、以及标记光束辐射器件16的控制，以执行对附于目标R上的二维代码的读取过程。控制电路26同样与LED 21、发声器23、以及液晶显示器22连通并控制它们。另外，控制电路26与通信接口24连通，以通过通信接口24与包括例如管理计算机的外部器件通信。

具体地，控制电路26用于控制光电探测器13的曝光时间(快门速度)。

另外，在电路板19中，安装放大器(AMP)27、模数(A/D)转换器28、存储器29、特定比率探测电路30、同步信号发生器31、以及地址发生器32，因此它们分别与控制电路26连通。

放大器27与光电探测器13电连通，并以一定增益放大光电探测器13输出的图像信号，其中该增益基于控制电路26传输出的增益控制信号。A/D转换器28与放大器27电连通，并用于将放大的图像信号转换为数字图像数据{光电探测器13的光敏像素区的每个像素的光强数据(像素数据)}。

同步信号发生器31，例如，在控制电路26的控制下周期性地产生一个同步信号，并周期性地将该信号输出到光电探测器13、特定比率探测电路30、以及地址发生器32中。

地址发生器32周期性地计算传输同步信号的次数，并产生响应计数结果的地址信号，并因此将地址信号输出到存储器29中。

具体地，A/D转换器28传出的图像数据存入存储器29中，以对应于输出的地址信号。特定比率探测电路30用于响应基于控制电路26控制的同步信号，探测图像数据中的特定图形(位图)。基于探测的特定图形，控制电路26和特定比率探测电路30识别对应于图像数据的信息码类型，从而基于识别结果解码图像数据。也就是说，图像数据中的特定图形使控制电路26和特定比率探测电路30可以识别图像数据(信息码)的类型。

接下来，下文将参考图3至5描述标记光束辐射器件16的结构。

标记光束辐射器件16围绕读取机构RM放置。例如，标记光束辐射器件16置于成像透镜14的一个径向侧(顶侧)，因此每个光照器件15和标记光束辐射器件16相互之间可以自由放置。

标记光束辐射器件16用于将具有预定光束图形、指示光电探测器读取位置的标记光束M辐射在目标R上，其中该读取位置例如光电探测器13的FOV。图5说明了目标R上的预定标记光束图形的形状。

如图5说明的那样，标记光束M的预定光束图形由四个L形图形元素(光束组)Ma至Md组成，对应于光电探测器的FOV的四个边角部分，其中该FOV的纵横比设为3∶4。另外，标记光束M的预定光束图形还包括指明FOV中心的十字图形元素Me。具体地，每个L形图形元素(光束组)Ma至Md以及十字图形元素均具有预定图形宽度(光束宽度)。

如图3说明的那样，标记光束辐射器件16配置有激光二极管33作为光源，其指向为使其光轴穿过读取窗口11c。标记光束辐射器件16同样配置有聚集透镜34、图形形成透镜35、成像透镜36、以及透镜孔37，以预定间距按此顺序同轴排列在激光二极管33的激光束输出端(读取窗口端)。

具体地，激光二极管33用于向聚集透镜34发出可见光频率范围内的发散激光束，例如红色激光束。聚集透镜34用于聚集发出的发散激光束，并允许聚集的光束进入图形形成透镜35。

图形形成透镜35由，例如，透明塑料、透明玻璃、或其他透镜材料构成，并用于形成标记光束M的预定图形。

具体地，如图4A说明的那样，图形形成透镜35由基底元件35a组成，其具有水平长板形状；该形状对应于光电探测器的FOV的区域。基底元件35a与聚集透镜34同轴排列。图形形成透镜35同样配置有圆柱透镜组38，由多个圆柱透镜元件38a至38e组成。圆柱透镜组38与基底元件35a的一个表面S结合；该表面S正对着成像透镜36。

如图4A至4C说明的那样，圆柱透镜元件38a至38e的数量对应于光束图形元件Ma至Me的数量，而每个圆柱透镜元件38a至38e的形状和方向对应于每个光束图形元件Ma至Me的形状和方向。另外，圆柱透镜元件38a至38e置于基底元件35a的表面S上，对应于光束图形元件Ma至Me的设置。

具体地，每个圆柱透镜元件38a至38d基本上为L形。从成像透镜端看去，圆柱透镜元件38a具有基本上圆柱形的(半圆形)折射表面38a1，该表面基本上延伸为L形。类似地，从成像透镜端看去，圆柱透镜元件38b至38d分别具有基本上圆柱形的折射表面38b1至38d1，这些表面基本上延伸为L形。

如图4C说明的那样，圆柱透镜元件38e基本上具有十字形。具体地，从成像透镜端看去，圆柱透镜元件38e具有基本上圆柱形的(半圆形)第一折射表面38e1，该表面基本上延伸为十字形。

也就是说，圆柱透镜的圆柱折射表面具有一个共同的功能，当激光束入射到圆柱透镜时，造成入射激光束的折射，从而线性聚焦入射激光束。

当激光束进入圆柱透镜组38的L形圆柱透镜元件38a至38d时，因此，入射到L形圆柱透镜元件38a的光束组被折射表面38a1折射。其形状和光束宽度对应于L形图形元件Ma的形状和光束宽度的折射光束组被传输并入射到成像透镜36中。

类似地，入射到L形圆柱透镜元件38b至38d的光束组被折射表面38b1至38d1折射，因而，其形状和光束宽度对应于L形图形元件Mb至Md的形状和光束宽度的折射光束组被传输并入射到成像透镜36中。

另外，当激光束进入圆柱透镜组38的十字形圆柱透镜元件38e时，入射到十字形圆柱透镜元件38e的光束组被折射表面38e1折射。其形状和光束宽度对应于十字图形元件Me的形状和光束宽度的折射光束组被传输并入射到成像透镜36中。

在第一实施例的结构中，以图4B中L形圆柱透镜元件38a作为L形圆柱透镜元件38a至38d的代表来说明，圆柱透镜元件38a的配置方式是使折射表面38a1上每个位置的曲率半径的变化依赖于折射表面38a1上的每个位置与激光二极管33的激光束发射位置之间的距离。

例如，参考标记“r”指的是L形圆柱透镜元件38a的折射表面38a1的曲率半径。当L形折射表面38a1的一个端面外围的曲率半径“r”设为“r1”时，折射表面38a1上的位置从一端到L形圆柱透镜元件38的边角部分越远，折射表面38a1上该位置处的曲率半径(r2)就越大。

类似地，当L形折射表面38a1的另一个端面外围的曲率半径“r”设为“r3”时，折射表面38a1上的位置从另一端到L形圆柱透镜元件38a的边角部分越远，折射表面38a1上该位置处的曲率半径r2就越大。

也就是说，在第一实施例中，折射表面38a1上某一位置处的曲率半径越大，折射表面38a1上该位置处的折射角就越小。对折射表面38a1上每个位置的曲率半径进行调整，允许由此控制折射角，使传输通过L形圆柱透镜元件38a的L形光束组的光束宽度可能保持不变。

以与L形圆柱透镜元件38a同样的方式，调整每个L形圆柱透镜元件38b至38d的每个折射表面38b1至38d1的每个位置的曲率半径。使传输通过每个L形圆柱透镜元件38b至38d的L形光束组的光束宽度可能保持不变。

类似地，参考标记“ra”指的是十字形圆柱透镜元件38e的折射表面38e1的曲率半径。当折射表面38e1的一个端面外围的曲率半径“ra”设为“r10”时，折射表面38e1上的位置从一端到透镜元件38e中心部分的边角部分越远，折射表面38e1上该位置处的曲率半径就越大，该曲率半径称为“r11”。

也就是说，在第一实施例中，折射表面38e1上某一位置处的曲率半径越大，折射表面38e1上该位置处的折射角就越小。对折射表面38e1上每个位置的曲率半径进行调整，允许由此控制折射角，使传输通过十字形圆柱透镜元件38e的十字形光束组的光束宽度可能保持不变。

另外，激光二极管33的放置方式是使激光二极管33的激光束发射位置与每个圆柱透镜元件38a至38e的每个主点之间的距离大于每个圆柱透镜元件38a至38e的焦距。

另外，基于通过透镜孔37的标记光束M，成像透镜36用于在目标R上形成一幅图像。在第一实施例中，如图1说明的那样，配置和放置聚集透镜34，以聚集激光二极管33发出的激光束，因此传输通过圆柱透镜组38的标记光束M对应于成像透镜36的入瞳(瞳轴P)。

另外，当目标R相对远离读取窗口11c时，透镜孔37用于消除发散光。

在第一实施例中，控制电路26用于控制标记光束辐射器件16的激光二极管33，因此在二维码读取器CR运行时，激光二极管持续地或周期性地发射激光束。

另外，假设设计触发开关12是设计为允许使用者以两个进程(第一和第二进程)按下开关。在此假设中，为了将标记光束M辐射在目标R上，使用者以第一进程按下触发开关，例如到半进程。对应于触发开关12的半进程、且代表辐射标记光束M的指令被发送到控制电路26，因此控制电路26用于控制激光二极管33发出激光束。

接下来，下文中将要描述根据第一实施例的二维码读取器CR的操作。

当使用者希望读取附于目标R上的二维代码时，使用者将通电状态的码读取器CR置于一个位置，使读取窗口11c正对目标R并离开任意距离。

当码读取器CR以此类状态放置时，因为激光束从标记光束辐射器件16的激光二极管33持续发出，因此标记光束M从标记光束辐射器件16持续辐射在目标R上(见图5)。标记光束M指明光电探测器13的读取位置(FOV)。

接下来，使用者将码读取器CR对准目标R，将其定位到这样一个位置，在该位置，二维代码位于辐射标记光束M的中心(FOV)。当标记光束M辐射在目标R上时，使用者操作触发开关12将其启动。

响应触发开关12的启动，控制电路26控制激光二极管33，暂时中断标记光束M的辐射，并启动每个光照器件15。

作为结果，每个光照器件15发出的照明光通过读取窗口11c辐射在目标R的二维代码上。从目标R的二维代码上发射回来的光通过读取窗口11c进入成像透镜14。进入成像透镜14的反射光，通过成像透镜14聚焦在光电探测器13的像素区上，因此光电探测器13拾取对应于二维代码的图像。

根据第一实施例的标记光束辐射器件16，如上所述，基于具有圆柱透镜元件38a至38e的圆柱透镜组38，形成标记光束M的预定光束图形(光束图形元素Ma至Me)。每个圆柱透镜元件38a至38e的形状和方向对应于每个光束图形元素Ma至Me的形状和方向，而且圆柱透镜元件38a至38e的放置方式分别对应于光束图形元素Ma至Me的放置方式。

因此这些圆柱透镜元件38a至38e允许形成线性光束组，其中光束组对应于光束图形元素Ma至Me。这样使得光束图形元素Ma至Me清晰地辐射在目标R上。

另外，在第一实施例中，依赖于每个折射表面38a1至38e1的每个位置和激光二极管33的激光束发射位置之间的距离，可以改变圆柱透镜元件38a至38e的每个折射表面38a1至38e1上每个位置的曲率半径。这使得由标记光束M构成的每个光束图形元素的光束宽度保持不变。这样能够使光束图形元素Ma至Me保持稳定地清晰辐射在目标R上。

另外，在第一实施例中，即使目标R相对远离读取窗口11c，透镜孔37也能够消除发散光，可以进一步提高辐射在目标R上光束图形的清晰度。另外，配置和放置聚集透镜34，以聚集激光二极管33发射的激光束，使传输通过成像透镜36的标记光束M对应于成像透镜36的入瞳(瞳轴P)。聚集透镜34的这种配置能够降低激光束的损失，保持标记光束M的高亮度。

如上所述，在本发明的第一实施例中，二维码读取器CR配置有由圆柱透镜元件38a至38e组成的圆柱透镜组38；这些圆柱透镜元件38a至38e允许形成线性光束组，其中光束组对应于光束图形元素Ma至Me。在此结构中，可以基于线性光束组及其组合，辐射具有预定光束图形的标记光束M，这与利用基于常规衍射光栅6的全息图平面的圆点图形，形成标记光束的光束图形是不同的。

注意到，改变圆柱透镜元件的放置、圆柱透镜元件的数量、及其形状和方向，可以很容易地设计希望获得的标记光束的光束图形。

第二实施例

图6和7说明了本发明的第二实施例。第二实施例的二维码读取器中元件的说明，除了根据第二实施例的标记光束辐射器件以外，与根据第一实施例的码读取器CR的元件基本相同，在此省略或简化。也就是说，集中说明根据第二实施例的标记光束辐射器件的结构。

在第二实施例中，标记光束辐射器件41与第一实施例的标记光束辐射器件16的一个不同点在于，聚集透镜34被聚集透镜42取代。

具体地，聚集透镜42具有内凹的输出表面42a。聚集透镜42用于将发出的发散激光束聚集为在其横截面上基本为圆形剖面(基本上椭圆形剖面)。聚集透镜42同样用于使得聚集光束进入图形形成透镜35。图7中进入图形形成透镜35的入射光束用参考标记“L1”表示。

为详细描述聚集透镜42的结构，对应于光电探测器13的水平方向，输出表面42a在水平方向上具有预定的水平曲率，而对应于光电探测器13的垂直方向，输出表面42a在垂直方向上具有预定的垂直曲率。聚集透镜42的输出表面42a的水平曲率和垂直曲率的设定方式是使长轴(水平方向)上光束剖面L1的长度与短轴(垂直方向)上光束剖面L1的长度之比基本上等于光电探测器的FOV的纵横比3∶4。

在使用上述准直透镜5取代聚集透镜42的情况下，如图7中链式双点线L0说明的那样，准直透镜5聚集的激光束在其横截面上基本上为水平的长椭圆剖面。这样可能造成入射到图形形成透镜35的激光束数量的损失量相对增加，而标记光束M的亮度不足。

然而，在第二实施例的结构中，在使用准直透镜的情况下，与光束剖面L0比较，聚集的激光束在其横截面上的光束剖面L1的聚焦效果更明显。因此，聚集透镜42可以使聚集激光二极管33发射的激光束的效率得以提高，可以使标记光束M以高亮度清晰地辐射在目标R上。

特别地，在第二实施例中，长轴(水平方向)上光束剖面L1的长度与短轴(垂直方向)上光束剖面L1的长度之比基本上等于光电探测器的FOV的纵横比，例如3∶4。这样可以使聚集激光二极管33发射的激光束的效率得以进一步提高。

第三实施例

图8A说明了本发明的第三实施例。第三实施例的二维码读取器中元件的说明，除了根据第三实施例的标记光束辐射器件以外，与根据第一实施例的码读取器CR的元件基本上相同，在此省略或简化。也就是说，集中说明根据第三实施例的标记光束辐射器件的结构。

在第三实施例中，如图8B说明的那样，根据第三实施例的标记光束M1的预定光束图形，包括对应于光电探测器的FOV中心位置的中心图形元素M1a。另外，标记光束M1的预定光束图形还包括垂直环绕中心图形元素M1a的一对线性图形元素M1b和M1d，以强调显示中心图形元素M1a。另外，标记光束M1的预定光束图形还包括水平环绕中心图形元素M1a的一对线性图形元素M1c和M1e，以强调显示中心图形元素M1a。具体地，每个图形元素(光束组)M1b至M1e都具有预定图形宽度(光束宽度)。

该标记光束辐射器件与根据第一实施例的标记光束辐射器件16的一个不同点在于，图形形成透镜35被图形形成透镜51取代。

图形形成透镜51由，例如，透明塑料、透明玻璃、或其他透明材料构成，并用于形成标记光束M1的预定图形。

具体地，如图8A说明的那样，图形形成透镜51包括基底元件51a，其具有水平长板形状；该形状对应于光电探测器的FOV的区域。基底元件51a与聚集透镜34同轴排列。图形形成透镜51同样配置有圆柱透镜组52，其包括多个圆柱透镜元件52a至52e。圆柱透镜组52与基底元件51a的一个表面S1结合；该表面S1正对着成像透镜36。

如图8A说明的那样，每个圆柱透镜元件52a至52e的形状和方向对应于每个光束图形元素M1a至M1e的形状和方向，而且圆柱透镜元件52a至52e的放置方式对应于图形元素M1a至M1e的放置方式。

具体地，圆柱透镜元件52a具有基本上的半球形，位于基底元件51a的表面S1的中心。圆柱透镜元件52b至52e置于基底元件51a的表面S1上，围绕圆柱透镜元件52a。圆柱透镜元件52b和52d沿垂直方向延伸放置，圆柱透镜元件52c和52e沿水平方向延伸放置。

圆柱透镜元件52a具有基本上的半球形折射表面52a1。类似地，圆柱透镜元件52b至52e具有基本上的圆柱折射表面52b1至52e1。

类似于第一实施例，当激光束进入圆柱透镜组52的圆柱透镜元件52a至52e时，入射到圆柱透镜元件52a的光束组被折射表面52a1折射。由圆柱透镜元件52a折射的光束组的形状和光束直径对应于图形元素M1a的形状和直径。

类似地，入射到圆柱透镜元件52b至52e的光束组被折射表面52b1至52e1折射，因此每个折射光束组的形状和光束直径对应于每个图形元素M1b至M1e的形状和直径。

在第三实施例的结构中，类似第一实施例，每个圆柱透镜元件52b至52e的配置方式是使每个折射表面52b1至52e1上每个位置的曲率半径变化依赖于每个折射表面52b1至52e1上的每个位置与激光二极管33的激光束发射位置之间的距离。

根据第三实施例的标记光束辐射器件，如上所述，基于具有圆柱透镜元件52a至52e的圆柱透镜组51，形成标记光束M1的预定光束图形(光束图形元素M1a至M1e)。每个圆柱透镜元件52a至52e的形状和方向对应于每个光束图形元素M1a至M1e的形状和方向，而且圆柱透镜元件52a至52e的放置方式分别对应于光束图形元素M1a至M1e的放置方式。

这些圆柱透镜元件52a至52e允许形成线性光束组，其中光束组分别对应于形成的光束图形元素M1a至M1e。这样使光束图形元素M1a至M1e清晰地辐射在目标R上。另外，在第三实施例中，可以形成标记光束M1，以强调读取位置(FOV)的中心位置。

第四实施例

图9A说明了本发明的第四实施例。第四实施例的二维码读取器中元件的说明，除了根据第四实施例的标记光束辐射器件以外，与根据第一实施例的码读取器CR的元件基本上相同，在此省略或简化。也就是说，集中说明根据第四实施例的标记光束辐射器件的结构。

在第四实施例中，如图9B说明的那样，根据第四实施例的标记光束M2的预定光束图形包括水平线图形元素M2a，其中水平线图形元素M2a对应于通过光电探测器的FOV中心的光电探测器FOV的水平线。另外，标记光束M2的预定光束图形还包括以预定间距垂直正交地环绕水平线图形元素M2a中心部分的一对线性图形元素M2b和M2c，以强调显示中心图形元素M2a。水平线图形元素M2a的图形宽度基本上等于线性图形元素M2b和M2c的图形宽度。

标记光束辐射器件与根据第一实施例的标记光束辐射器件16的一个不同点在于图形形成透镜35被图形形成透镜61取代。

图形形成透镜61由，例如，透明塑料、透明玻璃、或其他透明材料构成，并用于形成标记光束M2的预定图形。

具体地，如图9A说明的那样，图形形成透镜61包括基底元件61a，其具有水平长板形状；该形状对应于光电探测器的FOV的区域。基底元件61a与聚集透镜34同轴排列。图形形成透镜61还配置有圆柱透镜组62，其包括多个圆柱透镜元件62a至62c。圆柱透镜组62与基底元件61a的一个表面S2结合；该表面S2正对着成像透镜36。

如图9A说明的那样，每个圆柱透镜元件62a至62c的形状和方向对应于每个光束图形元素M2a至M2c的形状和方向，而且圆柱透镜元件62a至62c的放置方式对应于图形元素M2a至M2c的放置方式。

具体地，圆柱透镜元件62a具有基本上的水平线性形状，定位于通过基底元件61a的表面S2的中心。圆柱透镜元件62b至62c置于基底元件61a的表面S2上，围绕圆柱透镜元件62a的中心部分。圆柱透镜元件62b和62c沿垂直方向延伸放置。

圆柱透镜元件62a具有基本上的圆柱折射表面62a1。类似地，圆柱透镜元件62b和62c具有基本上的圆柱折射表面52b1和52c1。

如同第一实施例，当激光束进入圆柱透镜组62的圆柱透镜元件62a至62c时，入射到圆柱透镜元件62a的光束组被折射表面62a1折射。圆柱透镜元件62a所折射的光束组的形状和光束宽度对应于图形元素M2a的形状和光束宽度。

类似地，入射到圆柱透镜元件62b和62c的光束组被折射表面62b1和62c1折射，因此每个折射光束组的形状和光束宽度对应于每个图形元素M2b至M2c的形状和光束宽度。

在第四实施例的结构中，类似第一实施例，每个圆柱透镜元件62a至62c的配置方式是使折射表面62a1至62c1上每个位置的曲率半径变化依赖于折射表面62a1至62c1上的每个位置与激光二极管33的激光束发射位置之间的距离。

根据第四实施例的标记光束辐射器件，如上所述，基于具有圆柱透镜元件62a至62c的圆柱透镜组61，形成标记光束M2的预定光束图形(光束图形元素M2a至M2c)。每个圆柱透镜元件62a至62c的形状和方向对应于每个图形元素M2a至M2c的形状和方向，而且圆柱透镜元件62a至62c的放置方式对应于光束图形元素M2a至M2c的放置方式。

因此这些圆柱透镜元件62a至62c使得形成线性光束组，其中光束组分别对应于形成的光束图形元素M2a至M2c。这样使光束图形元素M2a至M2c清晰地辐射在目标R上。另外，在第四实施例中，可以形成标记光束M2，以强调读取位置(FOV)的中心位置。

另外，在第四实施例中，圆柱透镜元件62a使水平光束图形M2a辐射在目标R上。因此当读取一个一维代码，例如条形码时，可以使用标记光束M2作为条形码上的照明光。

第五实施例

图10至13B说明了本发明的第五实施例。第五实施例的二维码读取器中元件的说明，除了根据第五实施例的标记光束辐射器件以外，与根据第一实施例的码读取器CR的元件基本相同，在此省略或简化。也就是说，集中说明根据第五实施例的标记光束辐射器件的结构。

在第五实施例中，如图10说明的那样，根据第五实施例的标记光束M3的预定光束图形包括水平线图形元素M3a，其中水平线图形元素M3a对应于通过光电探测器的FOV中心的光电探测器FOV的水平线。另外，标记光束M3的预定光束图形还包括以预定间距垂直正交地环绕水平线图形元素M3a中心部分的一对线性图形元素M3b和M3c，以强调显示中心图形元素M3a。水平线图形元素M3a的图形宽度基本上等于每个线性图形元素M3b和M3c的图形宽度。

标记光束辐射器件与根据第一实施例的标记光束辐射器件16的一个不同点在于图形形成透镜35被图形形成透镜81取代。

图形形成透镜81由，例如，透明塑料、透明玻璃、或其他透明材料构成，并用于形成标记光束M3的预定图形。

具体地，如图11、以及12A至12D说明的那样，图形形成透镜81包括基底元件81a，其具有水平长板形状。基底元件81a与聚集透镜34同轴排列。图形形成透镜81还配置有第一透镜部分82和一对第二透镜部分83，83与基底元件81a的一个表面S3a结合；该表面S3a正对着成像透镜36，作为图形形成透镜81的输出表面。

如图11和12A说明的那样，第一透镜部分82凸出地形成于表面S3a上，在其横截面上具有基本上半圆柱折射表面82a。折射表面82a水平延伸，以相对较窄的宽度完全穿过表面S3a的中心。

第二透镜部分83、83凸出地形成于表面S3a上，使其分别具有弯曲的圆柱形折射表面83a、83a，因此每个第二透镜部分83、83以预定水平的光束宽度垂直延伸，该宽度宽于第一透镜部分82的宽度。

如图12C和12D说明的那样，第一透镜部分82的预定曲率大于每个第二透镜部分83和83的曲率，换句话说，第一透镜部分82的折射表面82a的曲率半径小于每个折射表面83a的曲率半径。另外，第一透镜部分82的折射表面82a的凸出长度大于第二透镜部分83的每个折射表面83a的凸出长度。

另外，图形形成透镜81配置有第三透镜部分84，其与基底元件81a的另一个表面S3b结合；另一个表面S3b正对着聚光表面34，作为图形形成透镜81的入射表面。

如图11和12B说明的那样，第三透镜部分84内凹地形成于另一个表面S3b上，在其横截面上具有基本上的半圆柱折射表面84a。折射表面84a以预定宽度水平延伸，完全穿过表面S3b的中心，该预定宽度宽于第一透镜部分82的折射表面82a的宽度。

如图12C说明的那样，第三透镜部分84的预定曲率小于第一透镜部分82的曲率，换句话说，第三透镜部分84的折射表面84a的曲率半径大于第一透镜部分82的折射表面82a的曲率半径。

类似第一实施例，标记光束辐射器件配置有激光二极管33、聚集透镜34、图形形成透镜81、成像透镜36、以及透镜孔37，以预定间距按此顺序同轴排列在激光二极管33的激光束输出侧(读取窗口侧)。

当聚集透镜34聚集激光束L1，使其进入图形形成透镜81的入射表面S3b时，激光束L1的光束组被发散，其中该光束组进入第三透镜部分84中。发散光束L1进入整个第一透镜元件82和每个第二透镜元件83。

其后，进入第一透镜部分82的光束组被折射表面82a折射，使折射光束组传输并入射到成像透镜36中，其中该折射光束组的形状和光束宽度大体上对应于水平线图形元件M3a的形状和光束宽度。

激光束L1的光束组，进入每个第二透镜部分83、83，被每个折射表面83a、83a折射。折射的光束组传输并入射到成像透镜36中，其中每个该折射光束组的形状和光束宽度大体上对应于每个水平线图形元件M3b和M3c的形状和光束宽度。

如上所述，在第三实施例的结构中，图形形成透镜81形成为，在入射表面具有第三透镜部分84，而在输出表面具有第一和第二透镜元件82和83。该结构使得第三透镜部分84发散激光束，其中该激光束通过其进入图形形成透镜81的入射表面，这样使得发散的激光束进入第一透镜部分82的整个折射表面82a，以及第二透镜部分83、83的折射表面83a、83a。

也就是说，在第三实施例中，可以使用图形形成透镜81的主要部分形成标记光束M3的光束图形。这样使激光束数量的损失相对降低，因此提高辐射在目标R上的标记光束M3的亮度。

另外，形成于图形形成透镜81的入射表面S3b上的第三透镜部分84使得第一透镜部分82和每个第二透镜部分83、83的曲率彼此之间有很大的差别。这样可以进一步有效利用入射到图形形成透镜81的激光束。

另外，第三透镜部分84使得第一透镜部分82的折射表面82a和每个第二透镜部分83、83的每个折射表面83a的宽度彼此之间有很大的差别。这样可以进一步有效利用入射到图形形成透镜81的激光束。

例如，图13A说明了由聚集透镜34聚集、并进入图形形成透镜81的入射表面S3b的部分激光束L1；该部分激光束L1有效地形成标记光束M3，用阴影表示。

具体地，在根据第五实施例的图形形成透镜81中，可以利用大部分的激光束L1形成标记光束M3。与利用部分激光束L1A比较，这样可以提高利用激光束的效率，其中部分激光束L1A对应于只形成于图形形成透镜输出表面的十字形透镜部分；图13B中由阴影说明该部分激光束L1A。

如上所述，在第五实施例中，类似第一实施例，可以清晰地辐射标记光束M3，其中标记光束M3由水平延伸的线形光束图形M3a，以及与线形光束图形M3a正交延伸的每个线形光束图形M3b和M3c组成。另外，可以有效利用入射到图形形成透镜81的激光束。

在每个实施例及其变形中，每个标记光束辐射器件16(41、61)配置有聚集透镜34(42)以及成像透镜35，但本发明不限于该结构。具体地，如图14说明的那样，可以根据对每个实施例的修改而配置标记光束辐射器件71，使激光二极管33发射的发散激光束直接进入图形形成透镜35(42)，因此基于入射的激光束，将标记光束清晰地辐射在目标R上。该修改的结构使得可以清晰地辐射标记光束。

在第一至第五实施例及其变形的每一个中，本发明应用于枪形二维码读取器，但本发明不限于第一至第五实施例的每一个结构。也就是说，根据本发明的光学信息读取器可以有另一种结构，例如手持式结构。

标记光束的光束图形可以发生差别很大的改变。例如，对应于光电探测器13的FOV的矩形或方框形可以用作为标记光束的光束图形。另外，多个十字形图形元素可以用作为标记光束的光束图形，其中这些十字形图形元素分别指明FOV的中心、以及一个和另一个横向(或纵向)端面部分。另外，如果需要，可以在根据第一至第五实施例的标记光束辐射器件中配置透镜孔，因此如果器件中不需要透镜孔，就可以将其省略。

注意，在第一到第五实施例及其变形之中，术语“透镜和/或透镜元件(若干元件)”概念上包括由半透明(透明)材料制成的各种光学部件，并设计为光学地作用于入射其上的光。

尽管已经描述了目前考虑到的本发明的这些实施例和修改，能够理解，也可以在这里做出未描述的各种修改，并且，附加的权利要求应该覆盖落在本发明的确切精神和范围内的所有此类修改。

Claims (14)

1.一种光学信息读取装置，包括：

具有预定读取位置的拾取单元，该拾取单元配置为当目标的信息位于该读取位置时，光学地拾取该信息；以及

标记光束辐射单元，包括：

配置为发射发散光束的光束源；

聚集透镜，置于所述光束源的发散光束发射侧，并配置为聚集从该光束源发射的发散光束，使之成为在其横截面上为圆形的剖面；

光束图形形成透镜，设置为使得聚集的所述光束进入其中，将该图形形成透镜配置为基于聚集的所述光束而辐射标记光束，该标记光束具有预定光束图形，该预定光束图形包括至少一组线性光束，以指明该拾取单元的读取位置；以及

成像透镜，置于所述光束图形形成透镜和所述目标之间，并配置为基于具有所述预定光束图形的所述标记光束在所述目标上形成标记光束图像，其中所述图形形成透镜具有至少一个圆柱折射表面的透镜元件，且放置为对应于该预定光束图形，该至少一个透镜元件的折射表面上每个位置的曲率半径的变化依赖于该折射表面上的每个位置与发射该光束的光束源位置之间的距离。

2.根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中该至少一个透镜元件的折射表面使得进入其中的发射光束被折射，该折射光束的形状和宽度对应于该预定光束图形的至少一组线性光束的形状和宽度。

3.根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中该拾取单元的读取位置为其视场，该视场具有对应于该拾取单元光轴的预定中心位置和预定形状，该预定光束图形具有多个图形元素，排列起来用于标识该视场的预定中心位置和其预定形状中的至少一个，且其中该图形形成透镜具有多个透镜元件，每个透镜元件具有圆柱形的折射表面，该透镜元件放置为分别对应于该预定光束图形的图形元素。

4.根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中该标记光束辐射单元进一步包括与该光束源同轴排列的孔，并以预定间距与该光束图形形成透镜相对放置。

5.根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中该光束源放置为使发射该光束的光束源位置与该光束图形形成透镜的主点之间的距离大于该光束图形形成透镜的焦距。

6.根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中该聚集透镜配置和放置为用于聚集从该光束源发射的光束，使得从光束图形形成透镜辐射出并进入该成像透镜的标记光束对应于该成像透镜的入瞳。

7.根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中该光束图形形成透镜具有一个对着该光束源的入射表面，以及对着该入射表面的输出表面，该光束图形形成透镜形成为，在入射表面具有至少一个入射侧透镜部分，而且在输出表面具有至少一个输出侧透镜部分，该至少一个入射侧透镜部分和该至少一个输出侧透镜部分分别具有圆柱形的折射表面，并放置为对应于该标记光束的预定光束图形。

8.根据权利要求7所述的光学信息读取装置，其中该预定光束图形包括沿第一方向延伸的第一线性图形，和沿与第一方向正交的第二方向延伸的第二线性图形。

9.根据权利要求8所述的光学信息读取装置，其中该输出侧透镜部分包括配置为形成该第一线性图形的第一透镜部分，和配置为形成该第二线性图形的第二透镜部分，并且该第一透镜部分的折射表面的曲率与第二透镜部分的折射表面的曲率不同。

10.根据权利要求8所述的光学信息读取装置，其中该光束图形形成透镜配置为使该输出侧透镜部分和该入射侧透镜部分形成该第一线形图形，并且该输出侧透镜部分还形成该第二线形图形。

11.根据权利要求8所述的光学信息读取装置，其中该第一和第二线性图形具有相同的图形宽度。

12.一种光学信息读取装置，包括：

具有预定读取位置的拾取单元，该拾取单元配置为当目标的信息位于该读取位置时，光学地拾取该信息；以及

标记光束辐射单元，包括：

配置为发射光束的光束源；

聚集透镜，置于所述光束源的光束发射侧，并配置为聚集从该光束源发射的光束；以及

光束图形形成透镜，设置为使得发射的所述光束进入其中，将该图形形成透镜配置为基于发射的所述光束辐射标记光束，该标记光束具有预定光束图形，该预定光束图形包括至少一组线性光束，以指明该拾取单元的读取位置，

成像透镜，置于所述光束图形形成透镜和所述目标之间，并配置为基于具有所述预定光束图形的所述标记光束在所述目标上形成标记光束图像，

其中该预定光束图形沿第一和第二方向具有十字形图形元素，该十字形图形元素指明该读取位置的中心，并且该图形形成透镜具有半球形的透镜元件，其放置为对应于该十字形图形元素的中心，第一对圆柱透镜元件，沿第一和第二方向中的一个方向放置，以环绕该半球形透镜元件，以及第二对圆柱透镜元件，沿第一和第二方向中的另一个方向放置，以环绕该半球形透镜元件。

13.一种光学信息读取装置，包括：

具有预定读取位置的拾取单元，该拾取单元配置为当目标的信息位于该读取位置时，光学地拾取该信息；以及

标记光束辐射单元，包括：

配置为发射光束的光束源；

聚集透镜，置于所述光束源的光束发射侧，并配置为聚集从该光束源发射的光束；以及

光束图形形成透镜，设置为使得发射的所述光束进入其中，将该图形形成透镜配置为基于发射的所述光束辐射标记光束，该标记光束具有预定光束图形，该预定光束图形包括至少一组线性光束，以指明该拾取单元的读取位置，

成像透镜，置于所述光束图形形成透镜和所述目标之间，并配置为基于具有所述预定光束图形的所述标记光束在所述目标上形成标记光束图像，

其中该预定光束图形具有沿第一和第二方向的十字形图形元素，该十字形图形元素指明该读取位置的中心，并且该图形形成透镜具有线性元件，沿第一和第二方向中的一个方向放置，以对应于该十字形图形元素的中心，以及一对圆柱透镜元件，沿第一和第二方向中的另一个方向放置，以环绕该线性元件。

14.一种光学信息读取装置，包括：

具有预定读取位置的拾取单元，该拾取单元配置为当目标的信息位于该读取位置时，光学地拾取该信息；以及

标记光束辐射单元，包括：

配置为发射发散光束的光束源；

聚集透镜，置于所述光束源的发散光束发射侧，并配置为聚集从该光束源发射的发散光束；

光束图形形成透镜，设置为使得发射的所述光束进入其中，将该图形形成透镜配置为基于发射的所述光束辐射标记光束，该标记光束具有预定光束图形，该预定光束图形包括至少一组线性光束，以指明该拾取单元的读取位置，

其中所述聚集透镜被配置为将从所述光束源发射的光束聚集为其横截面为圆形的剖面，以及

其中该拾取单元包括具有预定纵横比的面传感器，并且所述剖面在水平方向的长度和垂直方向的长度之间的比值基本等于该纵横比，该水平方向和该垂直方向分别对应于该面传感器的水平和垂直方向。

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