CN101425126A - 编码符号读取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种编码符号读取装置。箱体(110)具有面向图像感应区域的前端表面，该前端表面(111a)上有一凹面(160)，且在该凹面的底部有一窗口(113)。该箱体内设有通过窗口来图像感应图像感应区域的区域图像感应器和为整个图像感应区域提供照明的照明装置(130)。光电转换单元(121)将区域图像感应器的输出信号转换为电子图像信号，且输出单元(180)将由光电转换单元转换后的图像信号输出到图像处理装置(170)。该箱体还容纳了透镜(122)，用于在区域图像感应器上形成具有一定景深的图像感应区域的图像，以使图像处理装置获得使其能够分析包含于图像信号中的编码符号的分辨率。透镜侧景深的边界对应于箱体前端表面的位置。

Description

编码符号读取装置

技术领域

本发明涉及编码符号读取装置，具体地讲，涉及这样一种编码符号读取装置，其用于准确无误地和轻松地读取位于该装置的包括外围位置在内的宽范围内的商业产品的编码符号。

背景技术

作为编码符号读取装置，一种使用区域图像感应器(例如CCD图像感应器)的装置是众所周知的，它可光学读取诸如贴于产品上的条形码的编码符号的图像，并从读取的图像中获得产品编码。该编码符号读取装置从通过CCD图像感应器获得的图像数据中提取条形码的图像信息作为对象，分析获得的图像信息，并获得条形码的编码信息，即产品编码。

图4A是一种常规编码符号读取装置的结构的横截面示意图。编码符号读取装置200有一近似矩形的平行六面体箱体210，它由前盖体211和后盖体212组成，前盖体211设于放置产品的图像感应区域F一侧并具有一个图像感应窗口213，后盖体212与前盖体211相接合并且设于图像感应区域侧的相反侧。

在箱体210中设有一个用于采集图像感应区域F中图像的图像感应装置220、一个为图像感应区域F提供照明的照明板230以及一个图像处理板240。图像感应装置220图像感应贴在产品上的条形码，图像处理板240分析图像感应到的条形码的图像数据并输出产品数据。

图像感应装置220具有一个图像感应板221和一个透镜222，图像感应板221包括作为区域图像感应器的CCD图像感应器(未示出)和用于CCD图像感应器的驱动电路(未示出)，透镜222用于在CCD图像感应器上形成图像感应区域F的图像。照明板230在其中心部位设有透镜222的图像感应窗口232。多个LED(发光二极管)231设于窗口232的周围以向图像感应区域F发射照明光。图像处理板240从由图像感应板221中输出的产品图像数据中提取条形码部分，分析条形码数据并获得产品编码。

在所述编码符号读取装置200中，前端表面211a设于箱体的前盖体211中最接近于图像感应区域F侧的位置。在前端表面211a的后侧设有一块片状的透明盖250，用于遮盖窗口213。所述的透镜222的图像感应窗口232设于照明板230上，并且设置LED 231以使其位于图像感应区域F一侧的窗口213的内部。LED 231的光线发射到照明区域I上，照明区域I包含了图像感应区域F。

放置于图像感应区域F中的产品的条形码通过图像感应装置220被图像感应。然后图像处理板240从图像感应装置220获得的产品的图像数据中提取条形码的图像数据，继而分析图像数据并获得产品编码。

作为具有这样的区域图像感应器的编码符号读取装置，日本已公开的未审查的专利申请2005-025311公开了具有多个LED和CCD的条形码阅读器，多个LED发出照明光到条形码符号上，而在CCD上通过光接收透镜将来自条形码符号的反射光线形成图像。在条形码阅读器中，将各个LED发射部分盖上LED罩以得到光漫射。各个LED罩具有漫射特性，以漫射从各个LED发射出的光，以便在条形码符号上形成均匀的照明分布表面。

在一些实例中，在常规编码符号读取装置中，为了降低成本，所述透镜222是固定焦距的透镜。在这种情况下，根据在图像感应区域F中的条形码位置，图像感应获得的图像将成为所谓的“失焦(out of focus)”的图像。从分辨率的角度看，如图4B中所示，在如此模糊的图像中，分辨率在透镜焦点位置P1处最高，而在焦点位置附近变得较低。

基于图像处理板240对编码符号图像的分析，当图像数据作为处理的对象，其分辨率等于或小于预定的数值d时，不能执行分析并且不能输出产品编码。从而，条形码阅读范围是透镜侧边界Pc1和与透镜侧相对的一侧的边界Pf1之间的预定的区域(景深A1)，此时焦点位置P1处于透镜侧边界Pc1和边界Pf1之间。通常，作为景深A1，会选择透镜222的焦距等，使得容易放置产品。就是说，选择景深A1以便在焦点位置P1的最佳位置放置产品。

在景深A1以外的区域，位于透镜侧相对侧的边界Pf1的外侧区域B1及从透镜侧边界Pc1的内侧到前盖体211表面的内侧区域C1，因为图像数据的分辨率低，因此置于上述区域的产品的条形码不能被读取。在透镜侧边界Pc1一侧，景深A1的透镜侧边界Pc1距离箱体210较远。当产品放置于与距离透镜侧边界Pc1相比更靠近箱体210的位置时，不能分析产品的条形码。

当使用这样的编码符号读取装置不能读取贴于产品上的条形码时，操作员将产品放置于上述编码符号读取装置的图像感应区域中，再一次执行条形码读取。然而，常规的编码符号读取装置中，图像感应装置在图像感应区域中的景深A1是不清楚的。因此，在一些实例中，操作员无法再次将产品放置于图像感应装置的景深A1的区域中，因此不能够执行读取。

在重试中，当把产品放置于接近编码符号读取装置的箱体时，若要上述装置能够绝对无误地执行条形码的读取，就只能允许操作员将产品放置于紧密的临近编码符号读取装置的位置来执行条形码读取。因此，需要一种当产品放置于接近上述装置箱体的位置时仍可以绝对无误地执行编码读取的编码符号读取装置。

发明内容

本发明是考虑了上述情况而构思的，它提供一种编码符号读取装置，用于绝对无误并轻松地读取位于该装置宽范围内(包括外围位置)的产品的编码符号。

根据本发明，编码符号读取装置包括：一个箱体(其具有面向图像感应区域的前端表面和位于前端表面上的窗口)、一个区域图像感应器(其设于箱体内部，通过窗口图像感应图像感应区域)、一个照明装置(其设于箱体内部，为整个图像感应区域提供照明，且不干扰区域图像感应器的图像感应区域范围)、一个光电转换单元(其将区域图像感应器的输出转换为图像电信号)、一个图像处理装置(其从经由光电转换单元转换的图像信号中提取编码符号的图像信号，分析提取出的图像信号，并输出产品编码)、和一个透镜(其设于箱体内部，通过景深在图像感应器上形成图像感应区域内的图像，以使图像处理装置获得能够分析包含于图像信号中的编码符号的分辨率。为形成上述特点，还包括在前端表面上形成凹面，并具有窗口，其中景深的透镜侧边界位置与箱体前端表面的位置相对应。)

附图说明

在参考附图并参考下面的详细的描述后，将会更加完整的了解本发明并且很容易得知其带来的优点。

图1是示出了根据本发明的实施例的条形码扫描器实例的外观透视图；

图2A是示出了根据本发明的实施例的编码符号读取装置结构的横截面视图；

图2B是示出了图像数据的分辨率的曲线图；

图3A是示出了根据本发明的实施例的编码符号读取装置结构的横截面视图；

图3B是示出了图像数据的分辨率的曲线图；

图4A是示出了常规编码符号读取装置结构的横截面视图；

图4B是示出了图像数据的分辨率的曲线图；

图5A是示出了作为本发明的设计基础的编码符号读取装置结构的横截面视图；

图5B是示出了图像数据的分辨率的曲线图；

图6A是示出了作为本发明的设计基础的另一个编码符号读取装置结构的横截面视图；

图6B是示出了图像数据的分辨率的曲线图。

具体实施方式

首先，将基于图5A、5B和图6A、6B对作为本发明的设计基础的编码符号读取装置进行描述。在这些图中，组成部件与图4A中所示的组成部件具有相同的附图标号，因此详细的说明将被省略。

如图4A中示出的编码符号读取装置的实例，图5A中显示的所述编码符号读取装置200具有箱体210、图像感应装置220、照明板230、图像处理板240和透明盖250。与图4A中描述的编码符号读取装置的不同之处在于，它的透镜222的焦距小于图4A中的透镜的焦距，并且焦点位置P2与箱体210的前盖体211更近。此外，在编码符号读取装置200中，景深A2的透镜侧边界Pc2与前盖体211的前端表面211a相对应。因此，甚至当产品放置于接近于箱体210的位置时，也能够执行条形码的读取。然而，由于根据图5B中所示的透镜的特征，透镜222的焦距很短而且其景深A2很窄，因此装置的可操作性就比较低。

图6A是示出了作为本发明的设计基础的另一个编码符号读取装置结构的横截面视图。图6A中所示的编码符号读取装置200具有：由带有窗口213的前盖体211及后盖体212组成的箱体210、图像感应装置220、照明板230、图像处理板240，以及透明盖250。图像感应装置220与图4A中的那些图像感应装置具有同样的技术要求，并且照明板230与图4A中的照明板具有相同的位置。与图4A中的编码符号读取装置不同的是图像感应板221的位置有所变化，并且景深A3的透镜侧边界Pc3与前盖体211的前端表面211a的位置相对应。也就是说，在图6A的编码符号读取装置200中，图像感应装置220位置远离前盖体211，以保证景深A3的宽度较宽。然而，在上述编码符号读取装置200中，需要在照明板230的中央提供一个大的窗口232，并在窗口232的周围安装LED 231。因此，在前盖体211周围出现了区域D，那里没有光线照射到照明区域I的中心部分。当产品放置于区域D，由于那里没有被照明光线照射到，所以产品的条形码无法被图像感应到。

考虑到图5A、图5B和图6A、图6B中出现的问题，根据本发明中的最佳模式的编码符号读取装置将基于图1、图2A和2B、以及图3A和3B进行描述。在本实施例中，垂直类型的条形码扫描器作为示例引入。

图1是示出了根据本发明的实施例的条形码扫描器实例的外观透视图。条形码扫描器10垂直安装于检验台11(或收银台)的上表面上，该表面上可放置装有产品的购物篮或类似物。条形码扫描器10具有：一对带导向槽12的支柱13、可以延导向槽12上下移动的编码符号图像感应装置100、设于编码符号图像感应装置100上方的的显示器16以及键盘17。编码符号图像感应装置100光学地读取作为编码符号贴在产品上的条形码。安装编码符号图像感应装置100使它的窗口113直接面向图像感应区域侧，带有条形码的产品放置于该区域中。

此外，条形码扫描器10与计算机170连接，作为图像处理装置，分析由编码符号图像感应装置100获得的产品条形码的图像数据，并通过网络输出产品编码。

在本实施例中，操作员将在购物篮中的产品放置于编码符号图像感应装置100的窗口113前，以使该装置光学地读取作为编码符号贴在产品上的条形码。然后编码符号图像感应装置100将读取的条形码的图像数据传送给作为图像处理装置的计算机170。计算机170分析条形码的图像数据，得到产品编码，并将产品编码传送给它的上一级装置。然后，上一级装置根据产品编码执行产品注册。

图2A是示出了根据本发明的实施例的编码符号读取装置结构的横截面视图。编码符号图像感应装置100具有箱体110，该箱体由设于放置产品的图像感应区域F侧的前盖体111和设于图像感应区域相对一侧的与前盖体111相接合的后盖体112组成。

所述的前盖体111设有距离箱体的图像感应区域F侧最近的前端表面111a。在前端表面111a的中心部分形成凹面160，其面向相对前端表面111a与图像感应区域一侧相对的区域。凹面160具有四棱锥壁，其中它的截面区域向着它的后部减小，并且有一窗口113设置在凹面160的最深的位置。此外，平板的透明盖150设置在窗口113的后盖体112上，用于覆盖窗口113。

用于图像感应图像感应区域F的图像感应装置120和用于照明图像感应区域F的照明装置照明板130设置在箱体110内。图像感应装置120具有：作为光电转换单元的图像感应板121，其包括CCD图像感应器(未示出)作为区域图像感应器和用于使CCD图像感应器将图像转换为电信号的驱动电路(未示出)；和用于对放置于图像感应区域F中的产品的条形码形成图像的透镜122。照明板130设于与图像感应区域相对的窗口113的一侧，并且图像感应窗口133设于照明板130的中心部位。照明板130上设置有多个LED 131。设置LED 131以围绕窗口113内部的窗口133及图像感应区域的外部。由LED 131发射出的光照射到大于图像感应区域F的照明区域I。

此外，编码符号感应装置100具有输出单元180，用于将由图像感应板121输出的条形码的图像信号传输给作为图像处理装置的计算机170。计算机170分析传送来的条形码图像信号，得到产品编码，并将产品编码传送到它的上一级装置。

如上所述，条形码能够被图像处理装置分析的读取区域就是通过图像感应装置120得到的图像的分辨率等于或者高于预定数值d的区域。如图2B中所示，阅读区域是透镜侧边界Pc和位于透镜侧相反侧的边界Pf之间的区域(景深A)，焦点P位于透镜侧边界Pc和边界Pf之间。景深A取决于图像感应装置120的规格(例如CCD图像感应器的器件节距(devicepitch)和透镜122的焦距)和图像感应装置120在箱体110中的位置。

在本实施例中，设置景深A以使透镜侧边界Pc的位置大致与前盖体111的前端表面111a相对应。此外，在本实施例中，设置景深A以使区域足够宽以包括箱体110的前端表面111a的位置(即，透镜侧边界Pc)。需要注意的是足够宽的区域是对应于操作者在放置产品时不必特别考虑图像感应装置的景深A。在本实施例中，由前端表面111a(即，透镜侧边界Pc)的位置到透镜侧相反侧的边界Pf的距离大约是150mm，由焦点位置P到透镜侧相反侧的边界Pf的距离大约是100mm，由焦点位置P到透镜侧边界Pc的距离大约是50mm。

此外，透镜侧边界Pc和前端表面111a之间的位置关系取决于透镜122的焦距和图像感应装置120在箱体110中的位置。在本实施例中，透镜122的后端表面到焦点位置P的距离大约是110mm。依据图像感应装置120和照明板130的位置，可选择凹面160的形状和深度，以不干扰图像感应装置120的图像感应和照明板130的照明。

因此，根据本发明中的编码符号读取装置100，可以将产品放置于一个宽的范围内，包括距离前端表面111a非常近的位置，也可读取编码符号。此外，由于图像感应区域F包含于照明板130的照明区域I中，在图像感应区域F中不包括没有被照明板130的光照射到的区域。此外，在本实施例中，箱体110具有凹面160和设于凹面160底部的窗口113上的透明盖150，产品和箱体110接触的可能性是很低的。也就是说，在读编码符号时，损坏产品的可能性很低。

在本实施例中，由图像感应装置120中输出的条形码图像信号是通过网络传输到作为图像处理装置的计算机170的，然后分析产品编码。此外，如后在图3A和3B中所示的，图像处理装置可以与图像感应装置120集成，设于箱体110中。

图3A是示出了根据本发明的实施例的编码符号读取装置结构的横截面视图。在该图中，组成部件与图2A中的相对应，具有相同的附图标号，并且细节的描述将被省略。如图2A中表面的编码符号读取装置的实例，根据本发明的实施例编码符号读取装置400具有：带有前端表面111a和凹面160的箱体110，其凹面上设有窗口；图像感应装置120；照明板130；以及透明盖150。

图像感应装置120和照明板130设于箱体110内。该图像感应装置120与上述的图像感应装置120具有相同的设计要求。该照明板130与上述的照明板130设置在相同的位置。与图2A中所示的编码符号读取装置不同的是作为图像处理装置的图像处理板140是设于箱体110内的。图像处理板140分析条形码图像信号，其来自图像感应装置120的图像感应板121输出的图像信号，并输出产品编码。

根据本发明中的编码符号读取装置400，当操作员使用编码符号读取装置400去读产品的条形码时，操作员站在收银台11的内侧并从通道中放置在装置上游的购物篮中一个一个的取出产品。当产品上贴有条形码，操作员将条形码指向编码符号读取装置400的窗口113，以使图像感应装置120读取条形码。图像感应装置120读取的产品图像被发送给作为图像处理装置的计算机170或图像处理板140。然后分析条形码的图像并且输出产品的编码。然后，输出得到的产品编码到上一级装置，从而执行产品注册。

当将产品放置于图像感应装置的景深A之内，贴在产品上的条形码被图像感应装置120图像感应。其后，当条形码图像被图像处理装置分析并输出到上一级装置时，由条形码感应器10发出检测声音，以表明读取动作完成。操作员检测到声音，并将产品放入置于通道下游的购物篮中。

另一方面，因为某些原因不能够读取条形码时，操作员再次将贴于产品上的条形码指向编码符号读取装置400的窗口113，以再次执行读取。这时，操作员将产品朝比上一次的位置更接近前盖体111的窗口113的位置挤压，即与前端表面111a处于相同的位置。于是产品被放置于图像感应装置景深A之内，这时条形码就能被准确无误地读取。也就是说，就条形码的读取来说，凹面160和前盖体111的前端表面111a是条形码读取的目标位置。

此外，即使当因为条形码起皱或条形码过小，不能立即执行读取，只要将产品放置于紧密接近于编码符号读取装置400的前盖体111，条形码能被准确无误地读取。因此，操作员能有自信感，并能够轻松地使用所述装置。

Claims (3)

1、一种编码符号读取装置，包括：

箱体(110)，具有面向图像感应区域的前端表面(111a)和位于前端表面上的窗口(113)；

区域图像感应器，设于箱体内部，通过窗口图像感应图像感应区域；

照明装置(130)，设于箱体内部，且不干扰通过区域图像感应器感应的图像的范围地照明整个图像感应区域；

光电转换单元(121)，将区域图像感应器的输出转换为电子图像信号；

图像处理装置(170)，从由光电转换单元转换的图像信号中提取编码符号的图像信号，并且分析所提取到的图像信号，并输出产品编码；以及

透镜(122)，设于箱体内部，用于在区域图像感应器上形成具有一定景深的图像感应区域的图像，以使图像处理装置获得使其能够分析包含于图像信号中的编码符号的分辨率；

其中，还包括在前端表面形成的具有所述窗口的凹面(160)，

其中，景深的透镜侧边界位置对应于箱体的前端表面的位置。

2、如权利要求1所述的编码符号读取装置，其中透明盖(150)遮盖箱体的窗口。

3、如权利要求1所述的编码符号读取装置，其中照明装置具有多个LED，并且所述LED(131)围绕由区域图像感应器感应的图像范围。

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