CN103140861B - 用于数据读取器的照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光源（120，121），其容纳在也容纳有成像仪（90）的数据读取器外壳（40）中。在一个实施例中，一个光源（121）包括位于若干中空反射器（140）内的若干LED（130），其中若干中空反射器（140）设置为朝向数据扫描仪（30）的后部，其中中空反射器（140）具有基本平的反射面（160）以投射光通过窗口（50）并且进入读取区域（95）。其它实施例包括额外的光源（127），其邻近数据扫描仪（30）的侧壁（75，80）设置，且还包括位于中空反射器（230）中的若干LED以投射光通过窗口（50）并且进入读取区域（95）。在其它实施例中，额外的LED（295）被包括在中空反射器（300）的外侧，其投射光通过窗口（270）并且与位于中空反射器（300）中的LED（295）不同，进入读取区域的不同部分（335）。

Description

用于数据读取器的照明装置
相关申请数据
本申请要求2010年9月28日提交的标题为“用于数据读取器的照明装置”编号为61/387390的美国临时申请的优先权。
技术领域
本发明公开通常涉及用于数据读取器的照明器件和系统，具体涉及包括发光二极管的这种照明器件和系统。
背景技术
本发明的发明人认识到，通常柜台内和展示型数据读取器不用固态成像器件，如电荷耦合器件(CCD)成像仪或互补金属氧化物半导体(CMOS)成像仪，来捕获数据。本发明的发明人也认识到，包括固态成像器件在柜台内和展示型数据读取器中存在几个挑战。这种挑战之一为，在外壳内设置光源使得读取区域被充分照射，而不使光线反射回固态成像仪上。本发明的发明人认识到的另一个这种挑战为，提供包括发光二极管(LED)光源，其不会产生刺目的点光源照明效果，如刺目地照射在用户眼中。另一个这种挑战为，提供包括LED的光源，其相对均匀地照射读取区域而不产生读取区域中物体的镜面反射。
利用LED作为条形码读取器光源的器件包括若干圆锥形反射器，如美国专利No.5,723,868公开的，其具有位于每个圆锥体底部的LED。虽然旋转对称反射器，如圆柱形反射锥，在反射来自每个LED发出的光方面是高效的，但本发明的发明人认识到，这种圆柱形对称反射器产生圆形外观的光，且没有使来自每个LED的光混合在一起，因此在被照射区产生亮区和暗区，和使人不愉快的外观。
相应地，本发明人认识到，需要柜台内、展示型或其他合适类型的数据读取器，其具有固态成像仪和具有向固态成像仪提供充分照明以捕获读取区域中物体的高质量图像的照明器件的照明系统。本发明人也认识到，需要具有改进的照明器件的照明系统，其(a)不会反射光到固态成像仪上，(b)不会产生刺目的点光源照明效果，(c)相对均匀地照射读取区域，(d)不会在读取区域产生物体的镜面反射，和(e)使来自LED的光混合在一起，以产生不具有显著明区和暗区的照明，以上效果可单独，或以任意组合实现。
发明内容
光源容纳在也容纳有成像仪的数据读取器外壳中。在一个实施例中，一个光源包括若干LED，其放置在若干位于靠近数据扫描仪后部的中空反射器中，其中中空反射器具有基本平的反射面，以投射光通过窗口并且进入读取区域中。其它实施例包括额外的靠近数据扫描仪侧壁的光源，且还包括若干放置在中空反射器中的LED，以投射光通过窗口并且进入读取区域中。在其它实施例中，额外的LED包括在中空反射器的外侧，与位于中空反射器中的LED不同，其投射光通过窗口并且进入读取区域的不同部分。
本发明公开描述了改进的数据读取器的实施例，该数据读取器具有容纳在适合柜台内安装的外壳中的成像仪和光源。本发明的公开也描述了改进的数据读取器的实施例，该数据读取器具有容纳在适合展示型用途的外壳中的成像仪和光源。鉴于本发明人认识到的以上问题，这里描述的实施例包括照明器件和系统，其解决了以下中的一个或多个方面，(a)不会反射光到固态成像仪上，(b)不会产生刺目的点源照明效果，(c)相对均匀地照射读取区域，(d)不会在读取区域产生物体的镜面反射，和(e)使来自LED的光混合在一起，以产生不具有显著明区和暗区的照明。
另外的方面和优点通过下面优选实施例的详细描述将显而易见，其参考附图进行描述。
附图说明
图1示出了光发生器打开的柜台内数据读取器的实施例的顶部前正交视图。
图2示出了光发生器打开的图1的实施例的顶部左正交视图。
图3示出了光发生器关闭的图1的实施例的顶部左正交视图。
图4示出了光发生器打开的图1的实施例的顶部后正交视图。
图5示出了柜台内数据读取器的另一个实施例的剖视图。
图6示出了光源的实施例的前视平面图。
图7A示出了光发生器关闭的光源的另一个实施例的顶部右正交视图。
图7B示出了光发生器打开，但不具有漫射器的图7的实施例的顶部右正交视图。
图7C示出了光发生器打开，且具有漫射器的图7的实施例的顶部右正交视图。
图8示出了投射光通过窗口，并射入投射读取区域中的光源的假设光线分布。
图9示出了图8的窗口上的假设光分布。
图10示出了投射光通过窗口的两个光源的假设光线分布。
图11示出了图8和10的光源产生的窗口上的假设光分布。
图12示出了光源实施例的剖视图。
图13示出了实施例的光源布置的顶部左侧正交视图。
图14A示出了照明发生器关闭的光源的实施例的顶部左侧正交视图。
图14B示出了照明发生器打开，但不具有漫射器的图14A的实施例的前正交视图。
图14C示出了照明发生器打开的图14A的实施例的前正交视图。
图14D示出了照明发生器打开，且具有漫射器的图14A的实施例的前正交视图。
图15示出了穿过光源实施例的漫射器的假设光分布。
图16示出了展示型数据读取器的实施例的前正交视图。
图17示出了包括读取区域的展示型数据读取器的另一个实施例的剖视图。
图18示出了光源的实施例的前面底部正交视图。
图19示出了中空反射器内侧和外侧的光发生器打开的图18的读取区域的近场内中的假设光分布。
图20示出了中空反射器内侧和外侧的光发生器打开的图18的读取区域的远场内的假设光分布。
图21示出了中空反射器内侧的光发生器打开，且中空反射器外侧的光发生器关闭的图18的读取区域的近场内假设光分布。
图22示出了中空反射器内侧的光发生器打开，且中空反射器外侧的光发生器关闭的图18的读取区域的远场内假设光分布。
具体实施方式
虽然以下讨论参考具有特定外壳结构和光源的优选实施例，但是本发明不限于所讨论的具体细节。描述的特征、结构、特性和方法可在一个或多个实施例中以任何合适的方式结合。鉴于这里的公开，本领域技术人员将认识到，各种实施例可在没有一个或多个具体细节或其它方法、组件、材料等的情况下实行。其它情况中，众所周知的结构、材料或操作未被示出或得到具体描述，以避免使实施例的方面变得模糊。为了方便，可在这里参考具有固态成像仪和发光二极管光发生器的柜台内或演示数据读取器描述本方法和系统。然而，应当理解，这里描述的方法适用于任何数据读取器和任何类型的光发生器。
配置用于柜台内安装的数据读取器30的优选实施例在图1-13示出。图1-4示出的示例性实施例中，数据读取器30包括作为外壳40一部分的秤台35，然而，秤台和关联的重量确定设备是可选的。数据读取器30配置用于安装在柜台中或其它合适的相对平的表面上。柜台内，单一平面水平数据读取器，如数据读取器30，通常具有前导端，操作员可拖动物品在窗口上穿过从而读取该物品。柜台内数据读取器优选地包括均匀分布在窗口上而且投射在要读取的物品的前导端上的照明。然而，这种基于成像仪的柜台内数据读取器位于操作员可透过窗口看到数据读取器内部的地方也是优选的。优选地，为了使光源在正常使用中不引人注意，光源的可见表面被定向使得可见表面是垂直窗口的平面的，或关于窗口的平面成一定角度，使得可见表面不与窗口的平面平行。
数据读取器30包括外壳40，其包括支撑窗口50的顶面45。窗口50被框架或边框55包围并固定，其可与顶面45(如图1-3)一体化或可为连接顶面45的独立组件。其它实施例中，窗口50可被唇状物或其它边缘包围。其它实施例中，窗口50可构成顶面45的全部，或大部分。外壳40包括底面60(图5，透过窗口50可见)和在顶面45和底面60间延伸的前壁65、后壁70、第一侧壁75和第二侧壁80(图10和图1中由箭头指示的位置)。前壁65、后壁70、第一侧壁75和第二侧壁80可彼此连接，其任意或全部之间可留有空间。具有需要读取的数据、标记或其它合适信息的物体优选地以从前壁65向后壁70的方向跨越顶面45或从顶面45之上移动，也就是由箭头85指示的方向。
成像仪90位于外壳40内。成像仪90是固态成像仪，如电荷耦合器件(CCD)成像仪，互补型金属氧化物半导体(CMOS)成像器，或可为任何其他合适成像仪。成像仪90优选地邻近底面60且位于中心位置，也就是离前壁65和后壁70大约是等距离的，且离第一侧壁75和第二侧壁80也是等距的。优选地，成像仪90安装在PCB上。其它实施例中，成像仪90可为偏离中心的，也就是成像仪90可更靠近前壁65或后壁70，或更靠近第一侧壁75或第二侧壁80，以上情况可单一或结合出现。操作上，成像仪90利用投射的三维读取区域95(其横截面在图5中示出)。
当物体进入投射的读取区域95，成像器90能够获得该物体的高质量图像，也就是包含可解码的信息的图像，如相对清晰或相对无噪声，或相对高的信号噪声比图像。投射的读取区域95的位置，或放置可改变，或利用一个或更多个透镜、反射面、棱镜或其它合适的光学器件进行投射。例如，数据读取器30中，成像器90包括固有读取区域100，其为不借助光学器件或表面而存在的读取区域，也就是对成像器90本身是固有的，其位于透镜105的附近。然而，透镜105，第一反射面110，和第二反射面115投射固有读取区域100，从而成为投射的读取区域95。也就是，可获得位于投射读取区域95中的物体的高质量图像，就如同该物体位于固有读取区域100中。
产生投射读取区域95的一个优点是，控制投射读取区域95的尺寸或体积大小。例如，投射读取区域95通常比固有读取区域100大。另一个优点是，控制投射读取区域95的位置。例如，投射读取区域95是优选地投射的，使得投射读取区域95的部分与窗口50重叠、相交、接触或相邻。投射读取区域95也可位于靠近窗口50的一侧，如背对成像仪90的窗口50的侧面。
包括固态成像仪90的数据读取器30，优选地包括光源，以照射投射读取区域95中的物体。光源如包括一个或多个光发生器，如发光二极管(LED)、卤素灯泡或其他合适的光发生器(图5)的光源120的一个可选位置在外壳40的底面60上，或与其邻近。这种位置配置光源120，以基本垂直地投射光透过窗口50。虽然基本垂直地投射光透过窗口50的光源120充分照射位于投射读取区域95的物体，但是这种光源120将可能使用户感到刺目，且有可能无法愉悦地进行工作。因此，光源120是可选的，尽管就其本身而言光源120可被利用。
光源，如光源121，的优选位置为邻近后壁70，使得光源121更靠近顶面45而非底面60。光源121优选地位于边框55或其它合适的结构，如框架、唇状物或围边，或部分围边的窗口55下面，或被其阻挡直视。可选地，光源121可更靠近底面60而非顶面45。优选地，光源121投射光以显著小于90°的角θ透过窗口50。例如，来自光源121的光可以80°、75°、70°、65°、60°、55°、50°、45°、40°、35°、25°角θ，任何在其之间的角，或其它向投射读取区域95提供充分照明的合适角度，与窗口50相交。实施例中，充分的照明包括在投射读取区域95中物体的表面上波长为约400纳米(nm)到约700nm的光的约200lux(勒克司，脉冲照明的时间平均值)到约600lux(脉冲照明的时间平均值)的照度。源自光源121的光与窗口50相交的角度可根据窗口50的材料成分、表面光洁度或其他合适的特性，光的波长、流明或其它合适的特性，或这些特性的组合调整。
光源121包括多个光发生器130。光发生器130为LED，其优选地发出由成像仪90最佳检测的波长。例如，成像仪90可包括130万像素的由英国切姆斯福德的e2v有限公司生产的型号为EV76C560的成像仪，且光发生器130发出波长约620nm到约640nm的红光。其它合适的光发生器130也可使用，如其它LED，白炽灯，其包括卤素灯和气体放电灯，其包括荧光灯。光发生器130优选地排成一列，或可交错排列，或当光发生器130包括LED时，也可适当排列在基底上，如印刷电路板(PCB)136(图13)上。光发生器130包括照明轴131。照明轴131代表光源，如光源120，发出的光的中央部分。也就是，中央轴131代表主要方向，源自光源120中光发生器130的光的大部分沿该方向传播。在实施例中，每个光发生器130/中空反射器140结合体的中央轴131彼此平行，或基本平行。然而，中央轴131可以任何合适方式排列，包括不平行、相交或其它。
光发生器130容纳在中空反射器140中。中空反射器140安装在基底135上，其通过直接或非直接连接至基底135(图13)而被安装。图6示出位于每个中空反射器140的三个光放生器130。然而，在其它实施例中，任何数量的一个或多个光发生器130可位于每个中空反射器140中。
每个中空反射器140优选地为截棱锥形状的反射器，且中空反射器140是并列的，或共享共同的壁。可选地，中空反射器140可为隔开的，或共享的壁145可不完全从截端150延伸至基端155。优选地，中空反射器140的每个都是矩形截棱锥形状，也就是，较小的开口165和较大的开口170(图7A-7C)是矩形(其包括正方形)的。其它实施例可利用合适的截棱锥形状，如三角、五边形、六边形等。截棱锥形状的中空反射器140优选地包括，平的或基本平的侧面，且因此对定型和制造来说简单。
内表面160由反射材料制成，或包括反射材料或其上的涂层。例如，中空反射器140由注塑成型的塑料制成，其为(a)反射的，(b)覆盖有沉积涂层(类似于闪光灯反射器，例如，银、铝等)，或(c)覆盖有反射膜，如由明尼苏达州圣保罗市的3M生产的VikutiTM增强型镜面反射器，或以铝覆盖的也可利用其它合适的材料制造中空反射器140，例如德国恩內佩塔的Alanod生产的反射表面，或可抛光至适当反射率水平的金属。在其它实施例中，中空反射器，如反射器140，可包括朗伯(Lambertian)或基本朗伯反射面，也就是，各向同性或基本各向同性地反射光的表面。
不同类型的光发生器130以不同定向模式发出光。例如，白炽灯和气体放电灯通常全方位发光，除了阻挡发光的区域，如灯的灯座部分。许多LED在空间分布中发光，例如，120°的空间分布175(图5)。LED可包括透镜或其它光学器件，以改变空间分布，例如，通过收窄空间布局至60°或30°的视角。
数据读取器，如数据读取器30，的不同物理配置和尺寸，可要求光的不同空间分布，以便于充分地照射投射读取区域95中的物体。一种选择是，使不同类型的光发生器130与数据读取器的物理配置和尺寸相配。然而，优选的选择为，选择具体光发生器130，如具有约120°的空间分布的LED。单一类型的LED的空间分布可经调整与数据读取器的要求相配，并通过利用反射面维持良好的照明效率。修改中空反射器140的物理形状和尺寸，因此通过聚焦，或投射源自光发生器130的光到所需位置，如投射读取区域95中，便于相同的光发生器130用于不同的数据读取器。在为每个产品提供定制光源时，单种LED部件型号可用于多种产品，因此简化了组件选择和电子设计。
例如，数据读取器130中的中空反射器140是成形的且具有一定尺寸，使得共享的壁145、端壁180、和侧壁185截断、改向、或反射空间分布175中的部分光。图5示出了假设例子的剖视图，其为顶和底侧壁185如何使否则无法进入投射读取区域95的空间分布175中的部分光改向至投射读取区域95中的例子。在没有中空反射器140的情况下，光发生器130发出具有空间分布175的光，其中在空间分布175的外边界190和边缘线195之间发出的光，也就是，从光发生器130到投射读取区域95的边缘画出的线，会无法进入投射读取区域95。同样的，空间分布175的相反外边界191和边缘线200之间发出的光将不会进入投射读取区域95。
然而，通过放置光发生器在中空反射器140中，源自光发生器130的到达投射读取区域95的光增加。中空反射器140包括侧壁185(和端壁180及共享的壁145)，其在更小的开口165和更大的开口170(图7A-7C)之间成角度，以拦截并使容纳在空间分布175中的部分光改向。通过向投射读取区域95反射外边界190和边缘线195之间发出的光，外边界191和边缘线200之间发出的光，到达投射读取区域95的光发生器130产生的光的量增加。根据数据读取器的不同配置和尺寸，或投射读取区域95的不同投射位置所需，中空反射器140的几何形状和尺寸可经调整使光改向。也就是，中空反射器140经设计使照明与投射读取区域95相配。虽然之前的讨论专注于图5所示的2维示图，当使用LED时，源自光发生器130的光形成了包括大部分所发出的光的圆锥体。因此，侧壁185、端壁180和共享的壁145的尺寸和角度经设计和布置反射光，以增加投射读取区域95中的照明。
源自LED的光倾向于集中在相对窄的空间分布，如空间分布175，并向观察者显现为光的集中点源。为减小这种点源光的刺目效果，可选漫射器205位于中空反射器140的更大开口170之上。优选地，漫射器205是单一漫射材料片，但可由分离的漫射材料片制成。漫射器205的平面优选地与窗口50的平面垂直，但可以一定角度偏移。可用任何合适的漫射材料，包括但不局限于，Roscoe 117(由英国伦敦的Roscolab有限公司生产)，Lee Filter 252第八白色漫射(由英国安多弗的Lee Filters有限公司生产)，Fusion Optic ADF6060(马萨诸塞洲沃本的Fusion Optix公司制造)或Luminit LSD Film(由加利福尼亚州托兰斯的Luminit，LLC生产)。放置漫射器205在中空反射器140上(a)减少镜面高光，(b)减弱光点源的刺目外观，或(c)向观察者提供光条的最终外观(例如，如图7C、14C和15所示)，以上效果可单独或以任意组合发生。光条外观可包括更高强度的光的区域，但优选地，这种高强度区域不对观察者显现为个别的光点。在中空反射器140上添加漫射器表面，优选地，使亮点源视觉吸引，例如，通过减少镜面高光。侧面为平的中空反射器140优选地具有紧凑布局，和当添加漫射器205时，具有作为光条的最终外观。例如，当两个LED作为光发生器130且漫射器205具有相对大的表面时，来自光源121的照明是“柔和的”且不难以观看。在一些实施例中，可不包括漫射器，如漫射器205。
中空反射器140的圆周对称的几何形状，也就是，圆形或圆锥，高效地使光改向，但不混合源自LED的光到一起，以向观察者形成光条的最终外观，即使具备在适当位置的漫射器205。因此，圆形或圆锥不是中空反射器140的优选几何形状。
其它实施例可利用透镜代替中空反射器140，来使源自光发生器130的光改向。例如，旋转对称的折射组件(透镜)可为模塑的，或可为一定形状的，以产生类似光条的输出，而不产生刺目的镜面高光。然而，对于定型和制造，透镜可比中空发射器140更为复杂，中空发射器140具有简单，平的侧面和相对易于塑模和定型。或者，透镜可要求在数据读取器中更大的空间或区域。
对于放置光发生器130和成像仪90到数据读取器中何处的一个考虑为，以显著小于90°的角度照射在窗口50的光210将具有相对显著的反射部分2152，其反射回至数据读取器30而不是传播通过窗口50。使成像器90位于光210的被反射部分215不会射到成像器90上的位置是可取的，射到成像器90上会降低成像仪90获得的投射读取区域95中物体的图像的高质量。如图5所示，被反射部分215被导向远离成像器90，并朝向前壁65。前壁65可包括光吸收材料或结构，如光吸收涂层或涂料，挡板，光挡或其它合适的材料或结构，以减小来自在数据读取器30内部反射的被反射部分215的光的量。
图8是源自光发生器130朝向投射读取区域95的光的假设图。图9是源自光发生器130穿过窗口50的光的假设分布，其中和邻近窗口50的前缘相比，存在更多的光邻近窗口50的后缘220。图8和9示出，源自光发生器130的光提供充分的邻近窗口50的后缘220和靠近窗口50中间的光，但可不提供充分的邻近窗口50的前缘225的光。因此，源自光发生器130的光为部分投射读取区域95提供充分的光，但可不为投射读取区域95其它部分提供充分的光。
添加额外的光源127(图10)(光源127包括邻近第一侧壁75和第二侧壁80的光发生器132)促进照射窗口50和投射读取区域95的未充分照射部分。位于第一侧壁75和第二侧壁80旁边的光发生器132优选地更靠近前壁65而非后壁70。光发生器132位于中空反射器230中，其引导、反射或投射源自光发生器132的光朝向窗口50的前缘225，且因此射入投射读取区域95的未充分照射部分。中空反射器230中光发生器132的假设光分布在图10中示出。图11示出了中空反射器140中光发生器130和中空反射器230中光发生器132如何充分照射窗口50的后缘220，窗口50的前缘225和窗口50的中间部分的假设例子。
中空反射器230的构造可类似于中空反射器140的构造。数据读取器30的优选实施例中，中空反射器140是对称的)、然而中空反射器230是不对称的(如图10和12所示)。使中空反射器230不对称，促进引导大量的源自光发生器132的光朝向窗口50的前缘225。中空反射器230优选地包括平的或基本平的反射面和漫射器，以(a)减少镜面高光，(b)减弱光点源的刺目外观，或(c)向观察者提供光条的最终外观，以上效果可单独或以任意组合实现，特别是当LED用作光发生器132时。
如图1、2和4所示，光发生器132和中空反射器230优选地邻近边框55并位于其下面。使光发生器132和中空反射器230邻近边框55并位于其下面帮助隐藏光发生器132和中空反射器230，避免用户直接观看，如图1、2和4所示。例如，用户站在，并从如图2所示的数据读取器30的一侧80观看数据读取器，仅看到两个光发生器132/中空反射器230结合体之一，因为对另一个光发生器132/中空反射器230结合体的直接视野被边框55遮挡。为站在数据读取器30的一侧75的用户提供类似观看。同样地，当从如图1和4示出的前部70或后部65观看数据处理器，分别地，特别是如果用户没有与数据读取器30的中央轴235对齐时，边框55减弱用户直接观看两个光发生器132/中空反射器230结合体的能力。
光源121和光源127的布置在图13中示出。支架结构240支撑底座135和第二底座245。支架结构240通过插脚250连接到数据读取器30的底面60。第二反射面115促进从投射读取区域95到理想位置的投射。光发生器130包括LED，其底部安装在为印刷电路板(PCB)的基底135。两个LED位于每个中空反射器140中。光发生器132包括LED，其底部安装在也为PCB的第二基底245。利用底部安装的LED装置在一个实施例中允许用于两侧光源127的单独PCB。优选地，在PCB上底部安装的LED利用相对小的空间和组件要求并减少所需连接器的数量。一个LED位于每个中空反射器230中(一组中空反射器230没有示出以明确显示光发生器132的安装布置)。
图14A-18示出数据读取器的另一个实施例。数据读取器260配置为通过数据读取器，也就是，配置用于倚靠、安放或安装在相对平的表面上，以读取经过数据读取器260(图17)的物体的数据。数据读取器260也可适用为演示扫描仪，其可操作读取出现在读取区域275中的物体的数据。光源应在投射读取区域275的远场部分330和近场部分335提供充足照明。当远场部分，如远场部分330，最优化时，典型数据读取器利用单一光源通常使近场部分，如近场部分335，饱和(也就是，过度照射)。此外，本发明人认识到，当存在大窗口扫描区域以避免在成像仪上产生窗口反射时，离轴放置照明源是优选的。然而，本发明人认识到，对于目前具有大窗口扫描区域的数据读取器，照明源的这种离轴放置使要实现在读取区域的近场部分的均匀照明变难，因此通常利用俩个照明源(在窗口上面和下面)。
数据读取器260包括承载窗口270的外壳(为清晰起见，没有充分说明)。具有需要读取的数据、标记或其它合适信息的物体优选地移动穿过窗口，或呈现在其前面，以进入投射读取区域275。
成像仪280位于外壳中。成像仪280优选地为固态成像仪，如电荷耦合器件(CCD)成像仪，互补型金属氧化物半导体(CMOS)成像仪，或可以是任何其他合适的成像器。成像仪280优选地位于邻近外壳的底部285，并位于中间位置，也就是距外壳的两个侧壁(未示出)等距离。在另一个实施例中，成像仪280可位于邻近外壳的顶部290，或成像仪280可更靠近外壳的侧壁。成像仪280有效包括投射三维读取区域275(其横截面在图17中示出)。
数据读取器260以类似数据读取器30的方式操作，但包括布置不同的光发生器295和中空反射器300。中空反射器300类似上面描述的中空反射器140。也就是，中空反射器为优选的矩形、截棱锥形状且对称。然而，其它几何形状、非对称设计，或两者都可使用。光发生器295布置在基底310上的第一排305。第一排305的一个或多个光发生器295位于每个中空反射器300中。光发生器295的第二排315也设置在底座310上。第二排315中的光发生器295位于中空反射器300的外侧。中空反射器300具有一个或多个内部反射面320(图18)，其优选地基本平整。中空反射器300还至少包括面向第二排315中的光发生器295的外部反射面325。外部反射面325可如上面描述的关于中空反射器140的反射面配置。光发生器295和中空反射器300优选地放置窗口270后面，在避免有害窗口反射照射成像仪280的位置。
基底310上中空反射器300的安装方向和位置，中空反射器300的内部反射面320的配置，和中空反射器300中光发生器295的位置配合以反射、改向或投射源自第一排305的光发生器295的光至投射读取区域275的远场部分330中。图21示出了当只有第一排305中的光发生器2956发光时，投射读取区域275的近场部分335的假设可用光图，例如，在距窗口270的0毫米(mm)处。图22示出了当只有第一排305中的光发生器295发光时，投射读取区域275的远场部分330的假设可用光图，例如，在距窗口270的25mm处。如图21和22所示，当只有第一排305中的光发生器295发光时，投射读取区域275的远场部分330受到充分照明，且投射读取区域275的近场部分335未受到充分照明。
当第二排315中的光发生器295发光时，这样的光的大部分自外部反射面325反射，并射入投射读取区域275的近场部分335中。图19示出当第一排305和第二排315中的光发生器295都发光时，投射读取区域275的近场部分335的假设可用光图，例如，在距窗口270的0mm处。图20示出了当第一排305和第二排315中的光发生器295都发光时，投射读取区域275的远场部分330的假设可用光图，例如，在距窗口270的25mm处。如图19和20所示，当第一排305和第二排315中的光发生器295都发光时，投射读取区域275的远场部分330和近场部分335都受到充分照射。安装光发生器295和中空反射器300在数据读取器260中是优选的，这使得光发生器295不是用户直接可视的，除非数据读取器260以，例如，超过30°的角度偏离用户。
对本领域技术人员将显而易见，可对上面描述的实施例的细节做出许多改变，而不偏离本发明的基本原理。虽然示出并描述了一些优选系统和方法，将对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离这里阐述的本发明的概念的情况下，替换和变化是可能的。因此，本发明倾向于涵盖所有这种修改、替换和变化。

Claims (23)

1.一种数据读取器，包括：
外壳，其包括透明窗口；
光学成像仪，其容纳在所述外壳内并被设置为具有通过所述透明窗口投射的读取区域；
第一光源，其容纳在所述外壳内并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分；
其中所述第一光源包括：
安装在基底上的多个光发生器；以及
安装在所述基底上的一系列并列反射器，其中至少一个光发生器位于每个反射器中；
其中，每个反射器包括设置成中空截棱锥形状的壁，其中每个壁都包括平的反射面，其面向所述中空截棱锥形状的内部部分，其中：
所述外壳包括支撑所述窗口的顶面、与所述顶面相对的底面，以及在所述顶面和所述底面间延伸的前壁、后壁、第一侧壁和第二侧壁，其中所述外壳和所述光学成像仪被设置为使在从所述前壁朝所述后壁的方向移动通过所述窗口的物体成像；以及所述第一光源被设置为邻近所述后壁；
第二光源，其容纳在所述外壳内邻近所述第一侧壁，并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分；
第三光源，其容纳在所述外壳内邻近所述第二侧壁，并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分；
其中所述第二光源包括：
安装在第二基底上的第二多个光发生器；以及
安装在所述第二基底上的第二系列并列中空反射器，其中所述第二多个光发生器的至少一个位于所述第二系列并列中空反射器的每个内；
且其中所述第三光源包括：
安装在所述第二基底上的第三多个光发生器；
安装在所述第二基底上的第三系列并列中空反射器，其中所述第三多个光发生器的至少一个位于所述第三系列并列中空反射器的每个内。
2.根据权利要求1所述的数据读取器，其中所述第二光源和所述第三光源被设置为与靠近所述后壁相比更靠近所述前壁。
3.根据权利要求1所述的数据读取器，其进一步包括：
安装在所述第二系列并列中空反射器上的第二漫射器；以及
安装在所述第三系列并列中空反射器上的第三漫射器；
其中所述第二光源和所述第三光源的每个反射器都包括设置成中空截棱锥形状的壁；以及
其中所述第二光源的多个光发生器、反射器和漫射器配合提供向观察者显现为均匀的光条的照明源；以及
其中所述第三光源的多个光发生器、反射器和漫射器配合提供照明，所述照明向观察者显现为均匀的光条。
4.根据权利要求3所述的数据读取器，其中：
所述第一光源的反射器的截棱锥形状是对称的；
所述第二光源和所述第三光源的反射器的截棱锥形状是非对称的；以及
所述第二光源和所述第三光源的反射器的非对称截棱锥形状被配置为向邻近所述前壁的所述窗口投射光线。
5.根据权利要求1所述的数据读取器，进一步包括包围所述窗口的不透明框架；
其中所述第二光源和所述第三光源位于部分所述不透明框架之下，以使得当用户向所述窗口内看时，至少部分地模糊所述第二光源或所述第三光源的直接观察。
6.根据权利要求1所述的数据读取器，其中：
所述多个光发生器、所述第二多个光发生器和所述第三多个光发生器包括发光二极管，即LED；
所述基底包括印刷电路板，即PCB；
所述第二基底包括PCB；以及
所述第二多个光发生器和所述第三多个光发生器的底端安装到所述第二基底PCB。
7.一种数据读取器，包括：
外壳，其包括透明窗口；
光学成像仪，其容纳在所述外壳内并被设置为具有通过所述透明窗口投射的读取区域；
光源，其容纳在所述外壳内并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分；
其中所述光源包括：
安装在基底上的第一多个光发生器；以及
安装在所述基底上的一系列并列反射器，其中至少一个光发生器位于每个反射器中；
其中，每个反射器包括设置成中空截棱锥形状的壁，其中每个壁都包括平的反射面，其面向所述中空截棱锥形状的内部部分，其中：
所述读取区域包括近场和远场；
所述光源包括第二多个光发生器；
所述第二多个光发生器的每个光发生器位于每个反射器的中空截棱锥形状的外侧；
每个反射器的至少一个壁包括外反射面，其邻近所述第二多个光发生器的光发生器；
位于每个反射器的所述中空截棱锥形状内的所述第一多个光发生器以及面向每个反射器的所述中空截棱锥形状的内部部分的所述反射面被配置为投射光线到所述读取区域的所述远场；以及
位于每个反射器的中空截棱锥形状的外侧的所述第二多个光发生器以及所述外反射面被配置为投射光线到所述读取区域的所述近场。
8.一种数据读取器，包括：
外壳，其包括透明窗口，其中所述窗口包括平的表面；
成像仪，其容纳在所述外壳内，并被设置为具有通过所述透明窗口投射的读取区域；
第一光源，其容纳在所述外壳内，并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分，其中所述第一光源包括照明轴；
其中所述照明轴关于所述窗口的平的表面形成80°和25°间的角度；
其中所述外壳包括支撑所述窗口的顶面、与所述顶面相对的底面，和在所述顶面和所述底面间延伸的前壁、后壁、第一侧壁和第二侧壁，其中所述外壳和所述成像仪被设置为使在从所述前壁朝所述后壁的方向移动通过所述窗口的物体成像；以及所述第一光源被设置为邻近所述后壁；
第二光源，其容纳在所述外壳内邻近所述第一侧壁，并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分，其中所述第二光源包括第二照明轴；
第三光源，其容纳在所述外壳内邻近所述第二侧壁，并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分，其中所述第三光源包括第三照明轴；
其中所述第二照明轴和所述第三照明轴的每一个关于所述窗口的平的表面形成80°和25°之间的角度。
9.根据权利要求8所述的数据读取器，其中所述第一光源包括：
安装在基底上的多个发光二极管，即LED；以及
安装在所述基底上的一系列并列反射器，其中至少一个LED位于每个反射器内。
10.根据权利要求9所述的数据读取器，其中所述第一光源进一步包括安装在所述反射器上的漫射器。
11.根据权利要求10所述的数据读取器，其中每个反射器包括设置成中空截棱矩形锥形状的四个壁，其中每个壁包括平的反射面，其面向所述中空截棱矩形锥形状的内部部分；以及
其中所述多个LED、所述反射器和所述漫射器配合提供照明，所述照明向观察者显现为均匀的光条。
12.根据权利要求8所述的数据读取器，进一步包括包围所述透明窗口的不透明框架；
其中所述第一光源、第二光源和第三光源每一个都位于部分所述不透明框架之下，使得当用户或客户向所述窗口内看时，至少部分地模糊所述第一光源、第二光源和第三光源中一个或更多个的直接观察。
13.根据权利要求8所述的数据读取器，其中：
所述第二光源和所述第三光源中的每个都包括：
安装在基底上的多个发光二极管，即LED；
安装在所述基底上的一系列并列反射器，其中至少一个LED位于每个反射器内；以及
安装在所述反射器上的漫射器；以及
其中所述第一光源包括：
安装在基底上的多个发光二极管，即LED；
安装在所述基底上的一系列并列反射器，其中至少一个LED位于每个反射器内；以及
安装在所述反射器上的漫射器。
14.根据权利要求13所述的数据读取器，其中：
所述第一光源的每个反射器包括设置成中空截棱矩形锥形状的四个壁，其中每个壁包括平的反射面，其面向所述中空截棱矩形锥形状的内部部分；
所述第一光源的多个LED、反射器和漫射器配合提供照明，所述照明向观察者显现为均匀的光条；
所述第二光源和第三光源的每个反射器包括设置成中空截棱矩形锥形状的四个壁，其中每个壁包括平的反射面，其面向所述中空截棱矩形锥形状的内部部分；以及
所述第二光源的多个LED、反射器和漫射器配合提供照明，所述照明向观察者显现为均匀的光条；以及
所述第三光源的多个LED、反射器和漫射器配合提供照明，所述照明向观察者显现为均匀的光条。
15.一种数据读取器，其包括：
外壳，其包括透明窗口；
成像仪，其容纳在所述外壳内并被设置为具有通过所述透明窗口投射的读取区域，其中所述读取区域包括近场和远场；
光源，其容纳在所述外壳内，并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分；
其中所述光源包括：
安装在基底上的第一多个光发生器；以及
安装在所述基底上的一系列并列中空反射器，其中所述第一多个光发生器的至少一个光发生器位于每个中空反射器中；以及
第二多个光发生器，其中所述第二多个光发生器的每个光发生器位于所述中空反射器的外侧，且每个中空反射器的至少一个外侧部分包括外部反射面，其邻近所述第二多个光发生器的光发生器；
其中位于所述中空反射器中的所述第一多个光发生器的光发生器以及面向所述第一多个光发生器的光发生器的每个中空反射器的反射面被配置为向所述读取区域的远场投射光；以及
位于所述中空反射器的外侧的所述第二多个光发生器和所述每个中空反射器的外部反射面被配置为向所述读取区域的近场投射光。
16.根据权利要求15所述的数据读取器，其进一步包括安装在所述反射器上的漫射器。
17.根据权利要求16所述的数据读取器，其中每个反射器包括设置成中空截棱锥形状的壁；以及
其中所述第一多个光发生器、所述反射器和所述漫射器配合提供照明，所述照明向观察者显现为均匀的光条。
18.根据权利要求17所述的数据读取器，其中每个反射器包括四个壁，邻近所述光发生器的较小矩形开口，以及远离所述光发生器的较大的矩形开口。
19.一种数据读取器，包括：
外壳，其包括透明窗口；
光学成像仪，其容纳在所述外壳内并被设置为具有通过所述透明窗口投射的读取区域；
第一光源，其容纳在所述外壳内并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分；
其中所述第一光源包括：
安装在基底上的多个光发生器；以及
安装在所述基底上的一系列并列反射器，其中至少一个光发生器位于每个反射器中；
第二光源，其容纳在所述外壳内并被设置为投射光线到所述读取区域的至少部分；
其中所述第二光源包括：
安装在第二基底上的第二多个光发生器；以及
安装在所述第二基底上的第二系列并列中空反射器，其中所述第二多个光发生器的至少一个位于所述第二系列并列中空反射器的每个内。
20.根据权利要求19所述的数据读取器，进一步包括：
漫射器，其安装在所述反射器上；
其中所述多个光发生器、所述反射器和所述漫射器配合提供显现为均匀的照明源。
21.根据权利要求19所述的数据读取器，其进一步包括：
安装在所述第二系列并列中空反射器上的第二漫射器；以及
其中所述第二光源的多个光发生器、反射器和漫射器配合提供显现为均匀的照明源。
22.根据权利要求19所述的数据读取器，其中每个反射器包括设置成中空截棱锥形状的壁。
23.根据权利要求19所述的数据读取器，其中每个反射器包括壁，并且其中每个壁都包括平的反射面，其面向设置成中空截棱锥形状的所述壁的内部部分。
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