CN103186758A

CN103186758A - 条码识读解码模块和手持电子装置

Info

Publication number: CN103186758A
Application number: CN2012105310433A
Authority: CN
Inventors: 施晓迪; 罗烽; 刘继军
Original assignee: Fujian New Continent Automatic Recognition Technology Coltd
Current assignee: Fujian New Continent Automatic Recognition Technology Coltd; Fujian Newland Auto ID Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: CN103186758B

Abstract

本发明提供一种条码识读解码模块和手持电子装置，其中条码识读解码模块包括一电路板、一发光光源、一异型透镜、以及一支架；电路板包括一条码处理芯片与一图像传感芯片，分别位于电路板的不同侧，其中，图像传感芯片为互补金属氧化物半导体芯片并用以采集图像，条码处理芯片用于对图像进行条码解码；发光光源为发光二级管并置于异型透镜后方；异型透镜包括一均光区域与一聚光区域，其中，发光光源透过异型透镜形成一照明图案与一瞄准图案；支架用于承载电路板、发光光源与异型透镜。与现有技术相比，本发明的有益效果是：尺寸小、功耗低、器件少、成本低。

Description

条码识读解码模块和手持电子装置

技术领域

本发明涉及条码识别领域，特别涉及一种条码识读解码模块和手持电子装置。

背景技术

条码扫描器是利用光电原理将条码信息转化为计算机可接受的信息的输入设备，常用于图书馆、医院、书店以及超级市场，作为快速登记或结算的一种输入手段，对商品外包装上或印刷品上的图像或条码信息直接阅读，并输入到联机系统中。因此，条码扫描器至少需具有识读与解码功能，而现有技术大多以条码识读模块(imaging module, imaging head)搭配解码电路板，用以实现前述功能。

现有的条码识读模块的电子电路架构，主要是使用微处理器(CPU)搭配随机存取存储器(RAM)及快闪存储器(FLASH) 运算架构，实现对图像芯片的图像采集和条码的识别。前述架构将处理指令集合存储在快闪存储器等外部非易失性存储器上；在模块启动时，微处理器将快闪存储器中的指令集合复制到随机存取存储器中运行，或直接在快闪存储器上运行；运行过程中采集的图像、运算过程的数据存储在随机存取存储器上。

因此，由于现有识读模块使用了CPU、RAM、FLASH、图像传感芯片等众多电子器件，不仅装配测试繁琐，电路板的总面积很难做到400mm²以内，且功率很难小于1.5瓦特。

现有的条码识读模块的出射光架构，主要是使用照明光源和瞄准光源，瞄准光源可使用发光二级管(LED)或激光LED投射特定图案，用以瞄准与25 定位条码等识别目标；照明光源可使用LED透射光束照射在条码等识别目标上，以利于条码识读模块采集到高质量的图像进行解码。另，瞄准光源与照明光源可位于相同电路板或是不同电路板上，并各自搭配不同的透镜结构达到聚焦或是均匀布光的效果，例如美国专利公开案US Patent Publication No.: 2003/0029917揭示了瞄准光源位于具有图像传感芯片的第一电路板、照明光源位于第二电路板的条码识读模块。市面上现有产品，例如Honeywell 5X80产品、Motorola SE3300产品，皆是采用相似概念设计出射光架构。

因此，由于现有识读模块使用多颗LED搭配不同透镜，作为不同光源用途，器件较多，成本较高。

综上所述，现有的条码识读模块的整体结构，需要搭载图像传感芯片的电路板、光学镜头、照明电路板等组件，以便将其固定，并阻隔外界非成像的光线影响图像传感芯片成像质量。由于需要承载较多组件，甚至包括各种电路板的固定，因此整个条码识读模块的结构尺寸难以做到1000mm³以内，亦因此具有尺寸大、功耗大、器件多、成本高等缺陷，不利条码识读模块微型化设计。若需进一步将解码功能纳入解码识读模块中，形成条码识读解码模块，则更难以达到整体模块的微型化设计。

故，本发明的主要目的是解决目前条码识读解码模块难以做到极小尺寸、极低功耗、零器件最简化和极低成本的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种极小尺寸、极低功耗、零器件最简化和极低成本的条码识读解码模块和手持电子装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一条码识读解码模块，其包括一电路板、一发光光源、一异型透镜、以及一支架，其特征在于：

所述电路板包括一条码处理芯片与一图像传感芯片，分别位于所述电路板的不同侧，其中，所述图像传感芯片为互补金属氧化物半导体芯片并用以采集图像，所述条码处理芯片用于对所述图像进行条码解码；

所述发光光源为发光二级管并置于所述异型透镜后方；

所述异型透镜包括一均光区域与一聚光区域，其中，所述发光光源透过所述异型透镜形成一照明图案与一瞄准图案；以及

所述支架用于承载所述电路板、所述发光光源与所述异型透镜。

作为本发明的进一步改进，所述条码处理芯片控制所述图像传感芯片的曝光功能并控制所述发光光源的发光功能。

作为本发明的进一步改进，所述发光光源为多晶封装发光二级管。

作为本发明的进一步改进，所述聚光区域为凸透镜或平凸透镜。

作为本发明的进一步改进，所述均光区域位于所述异型透镜的中央部分。

作为本发明的进一步改进，所述瞄准图案为长条形或圆点形。

作为本发明的进一步改进，所述瞄准图案位于所述照明图案的左右两侧。

作为本发明的进一步改进，所述瞄准图案位于所述照明图案的上下两侧。

作为本发明的进一步改进，所述瞄准图案为圆点形且位于所述照明图案的四个角落。

本发明还可采用如下技术方案：一手持电子装置，其特征在于，所述手持电子装置包括如前所述的条码识读解码模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现条码识读解码模块微型化设计，有效达到极小尺寸、极低功耗、零器件最简化和极低成本。

附图说明

图1a为本发明条码识读解码模块的立体示意图。

图1b为本发明条码识读解码模块的爆炸示意图。

图1c为本发明影像芯片与解码电路板的侧面示意图。

图2为本发明条码识读解码模块的背面示意图。

图3a为本发明条码识读解码模块的侧面出射光结构透视图。

图3b为本发明异型透镜结构立体图。

图4a-4g为本发明发光光源结合异型透镜所形成的瞄准与照明图案。

图5a为本发明条码识读解码模块的侧面入射光结构透视图。

图5b为本发明镜头模块的立体示意图。

图6为本发明条码识读解码模块的电路原理框图。

具体实施方式

本发明涉及的是条码识读解码模块，其主要用于识别一维条码或二维条码图像，为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图作详细描述:

参照图1a、1b所示，本发明条码识读解码模块100包括条码处理芯片101、第一电路板102、反射镜105、第二电路板107、支架109、镜头模块111、异型透镜113、发光光源115。其中，支架109用以支撑并固定第一电路板102、反射镜105、第二电路板107、镜头模块111、异型透镜113与发光光源115。此外，第一电路板102与第二电路板107分别以螺丝固定于支架109的上方与后方。当然，前述固定方式亦可使用卡合、焊接或黏合等其他固定方式来实现，在此不做具体限制。

参照图1c所示，第一电路板102承载条码处理芯片101与图像传感芯片103，分别位于第一电路板102的不同侧，用以减少第一电路板102面积并缩小条码识读解码模块100尺寸。图像传感芯片103是用来接收反射镜105所反射的光线，用以采集图像。优选地，图像传感芯片103可为二维互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片，并可采用卷廉式快门(rolling shutter)或全局快门(global shutter)实现曝光。此外，图像传感芯片103可为单色(monochrome)芯片或多色芯片，以单色芯片为优选。条码处理芯片101是用于输出曝光控制信号以使所述图像传感芯片103曝光采集图像、输出照明控制信号，并可用于对所述图像进行条码解码。由于条码处理芯片101为集成电路式芯片架构，而非采用微处理器(CPU)搭配随机存取存储器(RAM)及快闪存储器(FLASH)运算架构，因此有效减小条码识读解码模块100的尺寸。

参照图2所示，在本发明之一具体实施例中，第二电路板107位于条码识读解码模块100的后方，包括电源转换电路(图未示)，并具有连接器201。将前述电源转换电路与连接器201放置在第二电路板107上，可避免所有电子零器件与电路皆位于第一电路板102上，使得条码识读解码模块100所占空间三维尺寸最小。在本发明之另一具体实施例中，第二电路板107同样位于条码识读解码模块100的后方，包括电源转换电路(图未示)，以及位于第二电路板107的下部预留焊盘(图未示)，而不采用连接器201，其中，可透过焊盘与终端装置的主板直接焊接，使条码识读解码引擎100固定于终端装置，并可达到电源供应、信号传输等电性连结特性。将前述电源转换电路与焊盘放置在第二电路板107上，可避免所有电子零器件与电路皆位于第一电路板102上，使得条码识读解码模块100所占空间三维尺寸最小。

参照图3a所示，条码识读解码模块100的侧面出射光结构包括异型透镜113与发光光源115，皆固定于支架109，异型透镜113固定于发光光源115的前方，具体地，透过上述配置，发光光源115所发出的出射光通过异型透镜113后可以同时投射出照明图案与瞄准图案。优选地，发光光源115可采用一般LED或多晶封装LED，前述LED的一次光学封装透镜部分可为圆形或椭圆形，亦可具有过驱动(overdriving)与选通(strobing)功能；若采用多晶封装LED，内部可为三晶粒(die)封装或四晶粒封装，内部包括至少一颗红光晶粒，其馀晶粒可为蓝光或绿光晶粒。另，前述晶粒皆可独立控制发光。由于整个条码识读解码模块100仅使用一个异型透镜113与一个发光光源115即可同时投射出照明图案与瞄准图案，即照明和瞄准功能，因此，与现有技术相比，本发明可明显减少照明与瞄准功能所需发光光源或透镜等零器件、降低成本，同时也据此有效缩小条码识读解码模块100的尺寸。

在本发明之一具体实施例中，参照图3b所示，异型透镜113包括一均光区域301与一聚光区域303，均光区域301可为平面透镜，聚光区域303可为凸透镜或平凸透镜。均光区域301主要位于异型透镜113的中央部分，搭配发光光源115投射出均匀的照明区域或照明图案，聚光区域303主要位于异型透镜113的周围、边缘或角落部分，搭配发光光源115投射出特定瞄准图案，例如长条形、圆点形图案。优选地，以图3b为例，聚光区域303位于异型透镜113的上下两侧，长度最长可至异型透镜113的左右两侧边缘，可搭配发光光源115投射出两个上下平行的长条形瞄准图案。当然，聚光区域303亦可位于异型透镜113的左右两侧，长度最长可至异型透镜113的上下两侧边缘(图未示)，可搭配发光光源115投射出两个左右平行的长条形瞄准图案；具体而言，根据长条形瞄准图案的设计与用途，相应的聚光区域303可配置于异型透镜113的上下侧、左右侧、四侧或任取两边以上的组合。值得注意的是，在本发明之另一具体实施例中，异型透镜113的聚光区域303也可以设置为圆形凸透镜，用以投射出圆点形的瞄准图案，根据圆点形瞄准图案的设计与用途，相应的聚光区域303可配置于异型透镜113的上下侧、左右侧、四侧中央或是四个角落。此外，异型透镜113材料可为压克力、玻璃或其他透明、半透明光学材料，在此不做具体限制。

参照图4a-4g所示，根据前述异型透镜113的设计，搭配发光光源115，可投射并形成照明图案401与瞄准图案403至少七种组合，其中，照明图案401可为矩形，而瞄准图案403可为长条形或圆点形。若瞄准图案403为长条形，则如图4a-4c所示，可分别平行位于照明图案401的上下侧、左右侧或是四侧。瞄准图案403的长度亦可调整。例如图4c的四侧长条形瞄准图案403，可调整异型透镜113中的聚光区域303长度使四侧瞄准图案连结成”口”形。若瞄准图案403为圆点形，则如图4d-4f所示，可分别位于照明图案的上下侧、左右侧、四侧中央或是四个角落。

以色彩对比而言，前述照明图案401与瞄准图案403可为多种可见光，颜色可为同一颜色，例如红色、白色、绿色或蓝色。前述照明图案401与瞄准图案403的颜色亦可为不同颜色，例如照明图案401为红色或白色，瞄准图案403为蓝色或绿色。前述不同颜色对比若欲透过单一发光光源115实现，可采用多晶封装LED，各晶粒可独立控制发光，用以在不同时间点发出不同颜色的光。

参照图5a所示，条码识读解码模块100的侧面入射光结构包括图像传感芯片103、反射镜105、镜头模块111。反射镜105与镜头模块111皆固定于支架109，并且镜头模块111固定于反射镜105的前方。图像传感芯片103固定于第一电路板102，并位于反射镜105的上方，用于接收入射光。在本发明之另一具体实施例中，反射镜105可以45度角放置于支架109上，使入射光的光路径经由镜头模块111导引至反射镜105后，再由反射镜105将入射光90度反射至图像传感芯片103，使图像传感芯片103接收入射光后而采集图像；即本实施例透过反射镜105的设置，改变入射光单一方向的光路径，搭配将图像传感芯片103设置于条码识读解码模块100的上方，有效缩短了条码识读解码模块100接收入射光所需要预留的内部空间深度。简言之，藉由反射镜105的配置用以改变入射光的光路径，同时搭配第一电路板102与图像传感芯片103的空间结构设计，可有效缩短单一方向入射光的水平深度，因此，本实施例不仅可使第一电路板102及支架109的边长缩短、面积缩小，还可据此进一步缩小条码识读解码模块100的体积尺寸，具体达到微型化的效果。此外，前述反射镜105的45度角放置角度，可以允许有正负5度的偏差，即入射光经由反射镜105反射后的反射光线可以有正负10度偏差。因此，反射镜105置于支架109上的角度可为40至50度。镜头模块111包括一透镜组501及一机构件503，其中，透镜组501安装于机构件503中，并用于将入射光导引至反射镜105。

同时参照图5a及图5b所示，机构件503包括螺牙505与阻正507，螺牙505可透过旋入或旋出支架109以调整镜头模块111的焦距。阻正507外径与支架109内的筒状空间内径相等。因此，镜头模块111安装于支架109时，阻正507的设计可用于提升入射光的光轴精密度。另，利用螺牙505精密调整焦距后，镜头模块111可通过点胶方式进行固定于支架109，例如使用UV胶进行固定。

参照图6所示，条码识读解码模块100的电路原理框图包括条码处理芯片101、图像传感芯片103、第二电路板107、存储器601、震荡器603、发光光源电路板605。条码处理芯片101主要功能是对图像传感芯片103传送过来的一维条码或二维条码图像进行解码，并可透过I²C总线，利用串行通信方式配置图像传感芯片103或发出曝光控制信号用以控制图像传感芯片103的曝光。图像传感芯片103的主要功能是透过曝光来采集图像，并将所采集的图像传送给条码处理芯片101进行解码。存储器601可为电子抹除式可复写唯读存储器(EEPROM)，主要功能是存储条码处理芯片101和图像传感芯片103的配置信息，以便每次开机都能得到正确的配置。震荡器603主要功能是是为条码处理芯片101提供固定频率的振荡时钟，例如12MHz。发光光源电路板605中包括图1b或图3a中的发光光源115，其中，发光光源电路板605可接收条码处理芯片101所发出的照明控制信号，用以控制图1b及图3a中的发光光源115，在图像传感芯片103曝光来采集图像时进行补光。第二电路板107可采用通用异步收发传输器(UART)与条码处理芯片101相互通信，主要功能是桥接终端装置的主板，并可对外提供信号接口。终端装置可为手持式条码扫描器、座体式条码扫描器、信息终端、移动数据终端、智能手机或各种手持电子装置等。

尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims

1.一条码识读解码模块，其包括一电路板、一发光光源、一异型透镜、以及一支架，其特征在于：

所述发光光源为发光二级管并置于所述异型透镜后方；

2.如权利要求1中所述的条码识读解码模块，其特征在于，所述条码处理芯片控制所述图像传感芯片的曝光功能并控制所述发光光源的发光功能。

3.如权利要求1中所述的条码识读解码模块，其特征在于，所述发光光源为多晶封装发光二级管。

4.如权利要求1中所述的条码识读解码模块，其特征在于，所述聚光区域为凸透镜或平凸透镜。

5.如权利要求1中所述的条码识读解码模块，其特征在于，所述均光区域位于所述异型透镜的中央部分。

6.如权利要求1中所述的条码识读解码模块，其特征在于，所述瞄准图案为长条形或圆点形。

7.如权利要求6中所述的条码识读解码模块，其特征在于，所述瞄准图案位于所述照明图案的左右两侧。

8.如权利要求6或7任一项中所述的条码识读解码模块，其特征在于，所述瞄准图案位于所述照明图案的上下两侧。

9.如权利要求1中所述的条码识读解码模块，其特征在于，所述瞄准图案为圆点形且位于所述照明图案的四个角落。

10.一手持电子装置，其特征在于，所述手持电子装置包括如权利要求1中所述的条码识读解码模块。