CN105022979B - 成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，包括用于获取待识读图像的成像系统、和用于为成像系统的取像区间进行补光的补光系统。成像系统的光轴与补光系统的光轴呈夹角设置。补光系统包括光源、用于使光源的光线均匀射出的匀光装置、以及将通过匀光装置的出射光线分光反射到成像系统的取像区间上的分光装置。成像系统的光轴与补光系统的光轴呈夹角，通过匀光装置、分光装置可使得光源的发出的光线均匀照射到成像系统的取像区间，让取像区间的待识读图像各区域接受的光照强度相当，还可避免图像识读设备映射在待识读图像上，让待识读图像显示更加的清晰，保证了获取较高质量的待识读图像的图像信息，便于实现快捷解码。

Description

成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备

技术领域

本发明涉及一种成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备。

背景技术

条形码是由美国的N.T.Woodland在1949年首先提出的。近年来随着计算机技术的不断提高与普及，条形码的应用得到了很大的发展。一般情况下，自然光或室内的日光灯光照强度不能满足条形码识读设备的成像系统2对光照强度的要求，这时需考虑用额外的光源对待识读条形码进行补光。

如图5、图6所示，目前大多数产品都采用直接在成像系统2旁边布置光源31的方式，为待识读条形码进行补光。对于这种条形码识读设备，当补光灯光线照射在条形码上时会出现中间亮边缘暗等缺陷而导致显示不清晰、对比度下降，对成像系统2的成像效果造成干扰，不易解码。

如图7所示，当条形码打印在光滑物体的表面上时，现有补光灯光线照射在条形码上时会出现强烈反光，对成像系统2的成像效果造成严重干扰：待识读条形码为一维条形码时，其表现为读码不顺畅；待识读条形码为二维码时，因强烈曝光的光斑掩盖了部分二维码的信息而导致其不能解码；当条形码与设备呈某些角度时，设备的局部特征会产生映射，在待识读图像上形成局部暗影，影响读码。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，包括用于获取待识读图像的成像系统、和用于为所述成像系统的取像区间进行补光的补光系统；

所述成像系统的光轴与所述补光系统的光轴呈夹角设置；

所述补光系统包括光源、用于使所述光源的光线均匀射出的匀光装置、以及将通过所述匀光装置的出射光线分光反射到所述成像系统的取像区间上的分光装置。

优选地，所述匀光装置包括用于使所述光源的光线发散均匀的漫射板；所述分光装置包括对经所述漫射板射出的光线进行分光反射的分光镜；

所述漫射板包括两相对的进光面和出光面，所述光源的出光方向与所述漫射板的进光面相对设置；

所述分光镜的一面与所述成像系统相背，且该面与所述出光面呈锐角夹角设置，以将经所述漫射板射出的光线向所述成像系统的取像区间反射。

优选地，所述漫射板的进光面和出光面中的至少一面设有能使所述光源的光线发散均匀的漫射面；和/或，

所述漫射板的内部分布有能使所述光源的光线发生散射的颗粒。

优选地，所述补光系统还包括供所述光源安装的灯板，所述灯板与所述漫射板的进光面相对平行间隔设置。

优选地，所述光源与所述漫射板之间的距离可调地安装在所述灯板上。

优选地，所述光源包括设置在所述灯板与所述漫射板的进光面相对的表面上的一个点光源；或，

所述光源包括分布在所述灯板与所述漫射板的进光面相对的表面上的多个点光源。

优选地，所述点光源为LED灯，所述LED灯包括单色灯；和/或，

所述LED灯包括复色灯；和/或，

所述LED灯包括用于读取隐形待识读图像的红外光灯或紫外光灯。

优选地，所述补光系统还包括用于控制所述光源亮度的亮度调节装置；

所述亮度调节装置包括用于控制所述多个点光源的开启数量或用于控制所述点光源的电流或用于控制所述点光源的开启断开的时间比的控制开关。

优选地，所述成像系统包括成像焦距可调的一个成像系统；和/或，

所述成像系统包括成像焦距不同的至少两个成像系统。

优选地，所述图像识读设备为用于识别条形码或二维码或隐形识读图像的图像识读设备。

实施本发明的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，具有以下有益效果：本发明中成像系统的光轴与补光系统的光轴呈夹角，通过匀光装置和分光装置可使得光源的发出的光线均匀照射到成像系统的取像区间，让取像区间上的待识读图像各区域接受的光照强度相当，分光装置可避免图像识读设备映射在待识读图像上，让待识读图像显示更加的清晰、对比度更高，保证了图像识读设备能获取较高质量的待识读图像的图像信息，便于实现快捷解码。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备的结构示意图；

图2是图1中的图像识读设备的立体示意图；

图3是图1中的图像识读设备获取的待识别图像的效果示意图；

图4是图1中的图像识读设备获取的光滑面上的一维待识别图像的效果示意图；

图5是背景技术中的图像识读设备的立体示意图；

图6是图5中的图像识读设备获取的待识别图像的效果示意图；

图7是图5中的图像识读设备获取的光滑面上的一维待识别图像的效果示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1至图4所示，本发明一个优选实施例中的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备包括用于获取待识读图像1的成像系统2、用于为成像系统2的取像区间进行补光的补光系统3以及对成像系统2和补光系统3进行支撑的壳体。待识读图像1通常为条形码或二维码，图像识读设备为用于识别条形码或二维码的图像识读设备。

成像系统2包括成像焦距可调的一个成像系统2；在其他实施例中，成像系统2包括成像焦距不同的至少两个成像系统2，在待识读图像1放置在不同位置时，均能被成像系统2获取图像信息。当然，也可设置多个成像焦距不同，且成像焦距可调的成像系统2。

进一步地，补光系统3的光轴与成像系统2的光轴呈夹角设置，且在成像系统2对准待识读图像1时，待识读图像1也要位于补光系统3最终的出射光线覆盖区域内，便于获取高质量的待识读条形码图像。

优选地，补光系统3包括光源31、供光源31安装的灯板32、用于使光源31的光线均匀射出的匀光装置33、以及将通过匀光装置33的出射光线分光反射到成像系统2的取像区间上的分光装置34。匀光装置33让光源31的光线更加均匀，再经过分光装置34分光反射后，使取像区间上的待识读图像1及其周边的环境光强分布均匀，让待识读图像1显示更加清晰，不会因光线不均问题造成成像系统2不能对图像进行读码、解码。

在一些实施例中，匀光装置33包括用于使光源31的光线发散均匀的漫射板331，分光装置34包括对经漫射板331射出的光线进行分光反射的分光镜。在其他实施例中，分光装置34的分光镜也可替换为分光棱镜。

漫射板331包括两相对的进光面3311和出光面3312，漫射板331的进光面3311和出光面3312中的至少一面设有能使光源31的光线发散均匀的漫射面。当然，也可在漫射板331的内部分布能使光源的光线发生散射的颗粒；也可将漫射面和漫射颗粒同时设置。

进一步地，光源31的出光方向与漫射板331的进光面3311相对设置，分光镜可以设置在成像系统2的取像区间上，也可偏离成像系统2的取像区间设置。

分光镜的一面与成像系统2相背，且该面与出光面3312呈锐角夹角设置，让漫射板331射出的光线能射向分光镜，将经漫射板331向射出的光线向成像系统2的取像区间反射，同时，分光镜还可防止成像系统2映射到待识别图像1上。

经分光镜反射后光线的射出方向与成像系统2的光轴重合或平行，也可与成像系统2的光轴呈夹角设置，能让成像系统2对准待识读图像1时，待识读图像1刚好位于补光系统3最终的射出光线覆盖区域内即可。

在其他实施例中，当补光系统3的光轴与成像系统2的光轴夹角较小时，也可将分光镜331取消，以能保证补光系统3的漫射板331的射出光线能覆盖到取像区间上的待识别图像1即可。

优选地，灯板32与漫射板331的进光面3311相对平行间隔设置，以尽量使光源31到漫射板331之间的光线均匀，也可减小灯板32和漫射板331之间的占用空间。

在一些实施例中，光源31包括设置在灯板32与漫射板331的进光面3311相对的表面上的一个点光源；光源31也可包括分布在灯板32与漫射板331相对的表面上的多个点光源。点光源为LED灯311，当然，点光源也可为白炽灯。当光源31只包括一个点光源时，LED灯的光线经漫射板331后也可实现光线均匀发散，让成像系统2的取像区间的光线均匀，利于识别图像解码。当光源31包括多个点光源时，多个LED灯311按环形、矩阵式等特定的方式排布，让光源31的发光更加的均匀。

进一步地，LED灯311包括单色灯，其发光颜色根据使用环境进行配置，LED灯311也可包括复色灯，在不同的使用环境下配置对应的发光颜色，单色等和复色灯也可同时设置，分别控制其开关状态，满足不同的使用环境需求。

在一些特殊应用中，待识读图像1也可为隐形识读图像，对应的，LED灯311也可包括用于读取隐形待识读图像1的红外光灯或紫外光灯，图像识读设备则可用于识别隐形识读图像的图像识读设备。当然，红外光灯或紫外光灯也可与单色灯、复色灯等组合设置。

优选地，光源31与漫射板331之间的距离可调地安装在灯板32上，例如，可通过调整灯板32与漫射板331之间的距离调整光源31与漫射板331间的距离，或通过调节光源31在灯板32上的安装位置调节光源31与漫射板331之间的距离。通过调节光源31与漫射板331之间的距离，可使光源31照射到漫射板331的光线强度合适，进而使补光系统3最终输出的光强合适，让光强分布更加均匀。

进一步的，补光系统3还包括用于控制光源31亮度的亮度调节装置；亮度调节装置包括用于控制多个点光源的开启数量或用于控制点光源的电流的控制开关。通过调节LED灯311的亮度，可满足合适的取像亮度，在环境光强的时候可以调暗LED灯311的亮度，在环境光弱的时候可以调亮LED灯311的亮度，让取像过程中成像系统2取像区间上的光线不受环境影响。在其他实施例中，控制开关也可用于控制所述点光源的开启断开的时间比，通过控制曝光时间调节成像系统2取像区间上的光线亮度。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，包括用于获取待识读图像(1)的成像系统(2)、和用于为所述成像系统(2)的取像区间进行补光的补光系统(3)；

所述成像系统(2)的光轴与所述补光系统(3)的光轴呈夹角设置；

所述补光系统(3)包括光源(31)、用于使所述光源(31)的光线均匀射出的匀光装置(33)、以及将通过所述匀光装置(33)的出射光线分光反射到所述成像系统(2)的取像区间上的分光装置(34)；

所述匀光装置(33)包括用于使所述光源(31)的光线发散均匀的漫射板(331)；所述分光装置(34)包括对经所述漫射板(331)射出的光线进行分光反射的分光镜；

所述漫射板(331)包括两相对的进光面(3311)和出光面(3312)，所述光源(31)的出光方向与所述漫射板(331)的进光面(3311)相对设置；

所述分光镜的一面与所述成像系统(2)相背，且该面与所述出光面(3312)呈锐角夹角设置，以将经所述漫射板(331)射出的光线向所述成像系统(2)的取像区间反射。

2.根据权利要求1所述的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，所述漫射板(331)的进光面(3311)和出光面(3312)中的至少一面设有能使所述光源(31)的光线发散均匀的漫射面；和/或，

所述漫射板(331)的内部分布有能使所述光源的光线发生散射的颗粒。

3.根据权利要求2所述的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，所述补光系统(3)还包括供所述光源(31)安装的灯板(32)，所述灯板(32)与所述漫射板(331)的进光面(3311)相对平行间隔设置。

4.根据权利要求3所述的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，所述光源(31)与所述漫射板(331)之间的距离可调地安装在所述灯板(32)上。

5.根据权利要求3所述的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，所述光源(31)包括设置在所述灯板(32)与所述漫射板(331)的进光面(3311)相对的表面上的一个点光源；或，

所述光源(31)包括分布在所述灯板(32)与所述漫射板(331)的进光面(3311)相对的表面上的多个点光源。

6.根据权利要求5所述的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，所述点光源为LED灯(311)，所述LED灯(311)包括单色灯；和/或，

所述LED灯(311)包括复色灯；和/或，

所述LED灯(311)包括用于读取隐形待识读图像(1)的红外光灯或紫外光灯。

7.根据权利要求5所述的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，所述补光系统(3)还包括用于控制所述光源(31)亮度的亮度调节装置；

所述亮度调节装置包括用于控制所述多个点光源的开启数量或用于控制所述点光源的电流或用于控制所述点光源的开启断开的时间比的控制开关。

8.根据权利要求1至7任一项所述的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，所述成像系统(2)包括成像焦距可调的一个成像系统(2)；和/或，

所述成像系统(2)包括成像焦距不同的至少两个成像系统(2)。

9.根据权利要求1至7任一项所述的成像系统与补光系统光轴呈夹角设置的图像识读设备，其特征在于，所述图像识读设备为用于识别条形码或二维码或隐形识读图像的图像识读设备。