CN106462721B - 照亮待在延伸的工作距离范围上读取的目标并对其成像的成像模块和读取器以及方法 - Google Patents

Abstract

待通过图像捕捉读取的目标在延伸的工作距离范围上被照亮并成像。近成像器在相对较宽的成像视场上从位于该范围的近距区域中的目标捕捉返回光。远成像器在相对较窄的成像视场上从位于该范围的远距区域中的目标捕捉返回光。单一照明光组件由近成像器和远成像器二者共享。照明光源发射照明光，且照明透镜组件光学地修改所发射的照明光并同时照亮宽照明场以照亮位于该范围的近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于该范围的远距区域中的目标。

Description

照亮待在延伸的工作距离范围上读取的目标并对其成像的成 像模块和读取器以及方法

背景技术

本发明总体上涉及用于照亮待在延伸的工作距离范围上读取的目标并对该目标成像的成像模块和成像读取器及其方法。

固态成像系统或成像读取器已以手持和/或免提两种操作模式用于电光读取目标，所述目标诸如一维和二维条形码符号目标和/或诸如文档之类的非符号目标。手持的成像读取器包括壳体和成像模块，壳体具有由操作者手持的手柄，成像模块亦称扫描引擎、由所述壳体支承并在读取期间由操作者瞄准目标。成像模块包括成像组件，成像组件具有带光电单元(photocell)或光传感器的阵列的固态成像器或成像传感器，以及成像透镜组件，该光电单元或光传感器的阵列对应于成像器的成像视场中的图像元素或像素，该成像透镜组件用于捕捉从正被成像的目标散射和/或反射的返回光并用于将该返回光投射到该阵列上以开始对目标的图像的捕捉。此类成像器可包括一维或二维电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)器件以及用于产生和处理与成像视场内的一维或二维像素数据阵列对应的电子信号的关联电路。为了在例如昏暗的环境中增加由所述阵列捕捉的返回光的量，成像模块通常还包括用于利用呈一定照明图案以从目标反射和散射的照明光照亮目标的照明光组件。

在一些应用中，例如，在具有在位于高架上的产品上的目标的仓库中，必要的是此类目标能够在延伸的工作距离范围(例如，在离读取器大约三十到五十英尺处)被读取器读取。已知的是为此采用两个成像器：所谓的近成像器或相机，用于在相对较宽的成像视场上对近距目标成像，以及所谓的远成像器或相机，用于在相对较窄的成像视场上对远距目标成像。此外，已知的是采用两个照明光组件，各照明光组件被定制用于各成像器。例如，相较用于近距目标的照明光组件而言，用于远距目标的照明光组件通常用更强烈、更亮的照明光照亮此类远距目标。进一步地，已知的是采用变焦型或基于液晶的照明机构以循序在离读取器不同的工作距离处照亮目标。

虽然两个成像器和两个照明光组件的已知使用以及变焦型或基于液晶的照明机构的已知使用总体上是满足其预期目的的，但也增加了成像模块的进而整个读取器的尺寸、成本、电力消耗和复杂度。照明光组件之间的按序切换以及工作距离之间的变焦可导致照明图案出现闪烁并且可在某些情况下扰乱读取器的操作者以及打扰附近的旁观者或消费者。变焦响应时间可能是慢的。任何机械性变焦部件经受磨损并且可产生不期望的噪音。来自照明光组件的杂散照明光有时会干扰成像组件的操作，这可导致读取性能变差。

因此，需要降低成像模块的以及整个读取器的尺寸、成本、电力消耗和复杂度，避免闪烁的照明光图案，改善响应时间，避免活动部件的磨损，以及防止杂散照明光降低读取性能。

附图说明

附图，其中类同的附图标记在全部单独的视图中表示相同的或功能类似的要素，连同下面的详细描述被纳入于此并形成说明书的一部分，并用来进一步阐述包括所要求保护的发明的构思的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。

图1是根据本发明的操作以用于在延伸的工作距离范围上照亮目标的便携式成像读取器的侧视图。

图2是图1的读取器的各个部件(包括成像和照明光组件)的示意图。

图3是描绘根据本发明的一个实施例的图2的照明光组件中的部件的操作的放大侧视截面图。

图4是描绘根据本发明的另一实施例的图2的照明光组件中的部件的操作的放大侧视截面图。

图5是根据本发明的一个实施例的图2的照明光组件中的小透镜阵列部件的正视图。

图6是图5的小透镜阵列部件的截面图。

图7是类似于图2的视图，但示出了减少或消除来自照明光组件的杂散照明光进入成像组件的视场。

图8是根据本发明的照明光组件的又一实施例的类似于图4的视图。

图9是根据本发明的小透镜阵列部件的另一实施例的类似于图4的视图。

图10是类似于图2的视图，但示出了宽照明场的转向以与成像组件的宽成像视场基本重叠。

本领域技术人员将理解，附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些要素的尺寸和位置可相对于其他要素被放大以帮助提高对本发明实施例的理解。

已在附图中通过常规符号在适当位置对系统和方法构成进行了表示，所述表示仅示出与理解本发明的实施例有关的那些特定细节以免因得益于本文的描述对本领域技术人员显而易见的细节而混淆本公开。

具体实施方式

本公开的一个方面涉及成像模块，亦称扫描引擎，用于照亮待在离该模块延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的该目标成像。本公开的另一方面涉及成像读取器，该成像读取器具有用于支承成像模块的壳体和在该壳体上的透光窗。在该两个方面中，成像模块包括成像组件，成像组件包括多个固态成像器，以及成像透镜组件，每一个固态成像器具有图像传感器的成像阵列，该成像透镜组件用于在成像视场上从目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到各自的成像阵列上。成像器中的一个是用于在相对较宽的成像视场上从位于该范围的近距区域中的目标捕捉返回光的近成像器或相机。成像器中的另一个是用于在相对较窄的成像视场上从位于该范围的远距区域中的目标捕捉返回光的远成像器或相机。

成像模块进一步包括用于由近成像器和远成像器二者共享使用的单一照明光组件。优选地，该单一照明光组件位于近成像器和远成像器之间。单一照明光组件包括用于发射照明光的照明光源(优选发光二极管(LED))，以及用于光学地修改所发射的照明光并用于同时照亮宽照明场以照亮位于该范围的近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于该范围的远距区域中的目标的照明透镜组件。根据本公开，用于同时产生宽照明场和窄照明场的单一照明光组件的使用降低了成像模块的以及进而整个读取器的尺寸、成本、电力消耗和复杂度。

在优选构造中，LED是静止地安装在光轴上的，且照明透镜组件包括准直透镜和小透镜部件，该准直透镜也是静止地安装在该光轴上的，该小透镜部件包括静止地排列在大体上垂直于该光轴的平面中的小透镜的阵列。准直透镜包含凸透镜或梯度透镜，任一种都具有输入表面和输出表面，所发射的照明光入射在该输入表面上，经修改的照明光从该输出表面离开作为大体上平行的光线以入射在小透镜部件上。在一个实施例中，第一组小透镜具有被配置有第一焦距以光学地修改来自准直透镜的入射光线从而以宽照明场照亮位于近距区域中的目标的非球面表面，且第二组小透镜具有被配置有不同的第二焦距以光学地修改来自准直透镜的入射光线从而以窄照明场照亮位于远距区域中的目标的非球面表面。在另一实施例中，所有的小透镜具有被配置有相同的焦距以光学地修改来自准直透镜的入射光线从而以宽照明场照亮位于近距区域中的目标的非球面表面，且小透镜部件进一步形成有旁通区域，来自准直透镜的入射光线在该旁通区域中绕过小透镜从而以窄照明场照亮位于远距区域中的目标。宽照明场优选地由大体上位于小透镜部件的中间区域处的小透镜形成，而窄照明场优选地由大体上位于小透镜部件的外边缘区域处的小透镜形成。

本公开的又另一方面涉及照亮待在延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的该目标成像的方法。该方法通过以下来执行：用近成像器在相对较宽的成像视场上从位于该范围的近距区域中的目标捕捉返回光，用远成像器在相对较窄的成像视场上从位于该范围的远距区域中的目标捕捉返回光，光学地修改由单一照明光源发射的照明光，该单一照明光源由近成像器和远成像器两者共享，以及同时照亮宽照明场以照亮位于该范围的近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于该范围的远距区域中的目标。

图1中的附图标记30一般地标识被配置为手枪形壳体的人体工程学成像读取器，该壳体具有上部桶状部或主体32以及远离主体32以一倾角向后倾斜的下部手柄28，该倾角例如相对于垂直方向为15°。透光窗26位于主体32的前端或鼻端附近并优选地也以一倾角倾斜，该倾角例如相对于垂直方向为15°。成像读取器30被握持在操作者的手中并在手持模式下使用，其中触发器34被手动按下以发起对待在延伸的工作距离范围内被读取的目标的成像，所述目标尤其是条形码符号，所述延伸的工作距离范围例如离窗26大约三十到五十英尺。其他配置的壳体以及操作在免提模式下的读取器亦可被采用。

如图2中所示意性示出，成像模块10被安装在读取器30中、在窗26后面，并且如下所述操作以用于照亮待穿过窗26在离模块10延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的目标成像。目标可位于近距工作距离(WD1)和远距工作距离(WD2)之间的工作距离范围内的任何位置处。在优选实施例中，WD1在窗26处或离窗26约半英寸远，而WD2离窗26远得多，例如约三十到五十英尺远。模块10包括成像组件，该成像组件具有近成像传感器或成像器12和近成像透镜组件16以及远成像传感器或成像器14和远成像透镜组件18，该近成像透镜组件16用于在相对较宽的成像视场20(例如，约三十度)上从位于该范围的近距区域(例如，离窗26约半英寸到约两英尺远的区域)中的目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到近成像器12上，该远成像透镜组件18用于在相对较窄的成像视场22(例如，约十六度)上从位于该范围的远距区域(例如，离窗26大于约两英尺远的区域)中的目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到远成像器14上。虽然仅已示出两个成像器12、14和两个成像透镜组件16、18，但将理解，可在模块10中提供多于两个。例如，第一成像器可在离窗26约六英寸到约两英尺远的近距离区域中读取目标；第二成像器可在离窗26约两英尺到约十英尺远的中距离区域中读取目标；并且第三成像器可在离窗26约十英尺到约五十英尺远的远距离区域中读取目标。

每个成像器12、14是固态器件，例如具有以单个线性行排列的可寻址的图像传感器或像素的一维阵列或者优选地以互相正交的行和列排列的此类传感器的二维阵列的CCD或CMOS成像器，所述成像器12、14优选地具有变形的(anamorphic)视场并操作以用于检测由各自的成像透镜组件16、18沿各自的成像轴24、36穿过窗26捕捉的返回光。每个成像透镜组件有利地是库克三合透镜(Cooke triplet)，尽管亦可采用其他透镜组合。

此外，如图2中所示，照明光组件也由成像模块10支承并包括照明光源，例如，发光二极管(LED)40，静止地安装在光轴42上，以及照明透镜组件，该照明透镜组件包括准直凸透镜50和小透镜部件60，准直凸透镜50也静止地安装在光轴42上，小透镜部件60包括静止地排列在大体上垂直于光轴42的平面中的单元或小透镜64的阵列(参见图5-6)。模块10中的照明光组件的部件的静止或固定的安装与已知的其可移动的部件经受磨损、以及慢的响应时间、并产生讨厌的噪音的变焦机构形成对比。

如图2中所进一步示出，成像器12、14和LED 40操作性地连接于控制器或微处理器80，控制器或微处理器80操作以用于控制这些部件的操作。存储器82连接于微处理器80并可被微处理器80访问。优选地，微处理器80与用于处理来自目标的返回光并用于对所捕捉的目标图像进行解码的微处理器相同。在操作中，微处理器80发送命令信号以在短的曝光时间段(假设约500微秒或更短时间)内对LED 40供能，并对成像器12、14供能和曝光以仅在所述曝光时间段期间从目标收集返回光，例如照明光和/或环境光。典型的阵列需要大约18-33毫秒来获取整个目标图像，并以每秒大约30-60帧的帧速率来操作。包括激光器以及衍射或折射光学元件的瞄准光组件84在期望在读取之前将瞄准图案投射在目标上的那些情况中亦由微处理器80供能和控制。

如图2中又进一步示出，LED 40和近成像器12被表面安装在印刷电路板(PCB)86上，且远成像器14，以及任选地，微处理器80、存储器82，以及瞄准光组件84，被表面安装在另一PCB 88上。单一照明光组件位于成像组件之间，使得照明轴42位于成像光轴24、36之间且大体上平行于成像光轴24、36，并获得用于该模块的大约38毫米×19毫米×25毫米的高度紧凑的配置。也构想用于这些部件的其他物理布局。

图3-4示出了图2的照明光组件的LED 40、准直凸透镜50和小透镜部件60的两个不同实施例。图3-4两图中的准直凸透镜50是具有输入表面52和输出表面54的正透镜，从LED40发射的照明光入射在该输入表面52上，经修改的照明光从该输出表面54离开作为大体上平行的光线56以入射在小透镜部件60上。准直透镜50有助于最大化轴上增益，并且对远距离读取尤其有用。图3-4两图中的小透镜部件50的小透镜64优选地以互相正交的行和列排列(参见图5)并通常优选地由透光塑料材料模制为整体式构造。

如图6中最佳可见，小透镜64具有个体的输入非球面表面68和个体的输出非球面表面70，经准直的照明光线56入射在输入非球面表面68上，输出非球面表面70用于同时地(即，非顺序地)照亮宽照明场和窄照明场二者。每个非球面表面可具有在水平方向和垂直方向上的两个曲率半径。每个小透镜64的尺寸典型地在1×1毫米内(正方形或矩形)并且每个小透镜64的中心厚度为1.5毫米左右。表面68、70是具有高非球面系数的光学质量等级表面。表面68、70围绕每个小透镜64的中心光轴可以是对称的或不对称的。表面68、70二者的光学性质以及各自的中心厚度决定从这个小透镜64出来的照明场的角展度。

在图3中，大体上位于小透镜部件60的中间区域处的第一组(类型A)小透镜64配置有第一焦距以光学地修改来自准直透镜50的入射光线56从而以宽照明场照亮位于近距区域中的目标，且大体上位于小透镜部件60的外周边环形边缘区域处的第二组(类型B)小透镜64配置有不同的第二焦距以光学地修改来自准直透镜50的入射光线56从而以窄照明场照亮位于远距区域中的目标。

在图4中，所有的小透镜64配置有相同的焦距以光学地修改来自准直透镜50的入射光线56从而以宽照明场照亮位于近距区域中的目标。另外，小透镜部件60具有旁通区域62，来自准直透镜50的入射光线56在旁通区域62中绕过小透镜64从而以窄照明场照亮位于远距区域中的目标。旁通区域62以其最简单的形式可以是没有光焦度的透光区域。如前，宽照明场优选地由通常位于小透镜部件60的中间区域处的小透镜64形成，而窄照明场优选地由通常位于小透镜部件60的外边缘区域处的旁通区域62形成。

宽照明场和窄照明场的同时、非顺序的照明避免了现有技术中当变焦或在不同的照明图案之间切换时的前述闪烁问题。宽照明场和窄照明场的叠加可致使照明光分布横跨目标是不均匀的。如果期望更均匀的照明光分布，则小透镜64中的一些可配置有与其余小透镜64不同的光学性质以便使照明光分布按期望成形。

如果需要，可在轴向上和/或径向上调整小透镜部件60相对于准直透镜50以及相对于窗26的位置以避免照明光反射回成像器12、14中的任一个。如图7中所示，如果照明光线72被反射离开窗26(作为反射光线74)，则反射光线74将不会进入近成像器12的宽成像视场20。因此，可靠地防止了任何杂散照明光降低读取性能。

准直透镜50不一定是如图3-4中所最佳示出的凸透镜，而还可以是如图8中所示的梯度折射率透镜76。在梯度折射率透镜中，其折射率在径向方向上远离光轴42增加。在其他方面，图8的实施例与上面针对图4所描述的基本相同。

图9公开了另一版本的小透镜部件80，小透镜部件80具有成阵列的小透镜86，小透镜86由个体的输入非球面表面82和个体的输出非球面表面84界定，经准直的照明光线56入射在输入非球面表面82上，输出非球面表面84用于同时地(即，非顺序地)照亮宽照明场和窄照明场二者，如上所述。但是，相较于图6的小透镜部件60(其中小透镜64的表面68、70是镜面对称的)，图9中所示的小透镜86的表面82、84不是镜面对称的。相反，表面84相对于表面82移位。

换言之，相邻表面82之间的顶点不与相邻表面84之间的顶点对准，而且确实移位了距离D。该特征用来在相对于窗26不是垂直的期望方向上引导照明光，且尤其期望用来在读取位于视差效应更为突出的近距区域中的目标时减少宽照明场和近成像器之间的视差。这在图10中被示出，其中小透镜部件80沿着转向轴88引导照明光，转向轴88相对于光轴42倾斜。宽照明场基本上重叠近成像器12的宽成像视场20。

在上述说明书中已经描述了具体实施例。然而，本领域技术人员理解，可做出多种修正和改变而不脱离本发明如下权利要求书记载的范围。因此，说明书和附图被认为是示例性的而非限定性的意义，并且所有这些修正都旨在落在本教义的范围内。

这些益处、优势、问题解决方案以及可能使任何益处、优势或解决方案发生或变得更为突出的任何要素不被解释成任何或所有权利要求的关键、必需或必要特征或要素。本发明单独由所附权利要求书限定，包括在本申请处于未决状态期间做出的任何修改以及出版后这些权利要求的所有等效物。

此外，在该文档中，诸如第一和第二、顶和底等等之类的关系项可单独地用来将一个实体或动作与另一实体或动作区别开，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间具有任何实际的这种关系或顺序。术语“构成”、“构成有”、“具有”、“具备”、“包括”、“包括有”、“包含”、“含有”或它们的任何其他变型旨在覆盖非排他性包括，以使构成为、具有、包括、包含一要素列表的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素还可包括对该过程、方法、物品或装置未明确列出的或固有的其他要素。以“构成有一”、“具有一”、“包括一”或“包含一”开头的要素，在没有更多约束条件的情形下，不排除在构成有、具有、包括或包含该要素的过程、方法、物品或装置中有另外的相同要素存在。术语“一”和“一个”被定义为一个或多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本上”、“本质上”、“近似”、“大约”或这些术语的任何其他版本被定义为接近本领域普通技术人员所理解的那样，并且在一个非限定性实施例中，这些术语被定义为在10％以内，在另一实施例中在5％以内，在另一实施例中在1％以内，而在另一实施例中在0.5％以内。本文中使用的术语“耦合的”被定义为连接的，尽管不一定是直接连接的也不一定是机械方式连接的。以某种方式“配置的”设备或结构至少以该种方式进行配置，但也可以未列出的方式进行配置。

要理解，一些实施例可包括一个或多个通用或专用处理器(或“处理器件”)，例如微处理器、数字信号处理器、定制的处理器和现场可编程门阵列(FPGA)以及唯一存储的程序指令(包括软件和固件两者)，所述唯一存储的程序指令控制一个或多个处理器以连同某些非处理器电路实现本文所描述的方法和/或装置的一些、多数或全部功能。替代地，一些或全部功能可由无存储程序指令的状态机实现，或者在一种或多种应用中由专用集成电路(ASIC)实现，在这类ASIC中每种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可使用这两种方式的组合。

另外，一实施例可被实现为计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机可读代码，用于对(例如包含处理器的)计算机编程以执行如本文描述和要求保护的方法。这种计算机可读存储介质的示例包括但不限于硬盘、CD-ROM、光存储器件、磁存储器件、ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及闪存。此外，预期本领域普通技术人员虽然做出由例如可用时间、当前技术和经济考虑促动的可能显著的努力以及许多设计选择，但在得到本文所公开的构思和原理指导时，将容易地能以最少的试验产生此类软件指令和程序以及IC。

提供本公开的摘要以使读者快速地确定本技术公开的性质。提交该摘要，并且理解该摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外，在上述详细描述中，可以看出为了使本公开整体化，各个特征在各实施例中被编组到一起。这种公开方法不应被解释为反映要求保护的实施例需要比每一项权利要求中明确陈述的特征更多的特征的意图。相反，如接下来的权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，下面的权利要求在此被纳入详细说明书中，其中每个权利要求独自作为单独要求保护的主题事项。

Claims (20)

1.一种成像模块，用于照亮待在离所述模块延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的所述目标成像，所述成像模块包括：

成像组件，所述成像组件包括多个固态成像器以及成像透镜组件，每一个固态成像器具有图像传感器的成像阵列，所述成像透镜组件用于在成像视场上从目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到各自的成像阵列上，所述成像器中的一个是用于在相对较宽的成像视场上从位于所述范围的近距区域中的目标捕捉返回光的近成像器，且所述成像器中的另一个是用于在相对较窄的成像视场上从位于所述范围的远距区域中的目标捕捉返回光的远成像器；以及

用于由所述近成像器和远成像器二者共享使用的单一照明光组件，所述单一照明光组件包括用于发射照明光的照明光源，以及用于光学地修改所发射的照明光并用于同时照亮宽照明场以照亮位于所述范围的所述近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于所述范围的所述远距区域中的目标的照明透镜组件。

2.如权利要求1所述的模块，其中所述照明光源包含静止地安装在光轴上的发光二极管；且其中所述照明透镜组件包括准直透镜和小透镜部件，所述准直透镜静止地安装在所述光轴上，所述小透镜部件包括静止地排列在大体上垂直于所述光轴的平面中的小透镜的阵列。

3.如权利要求2所述的模块，其中所述准直透镜包含凸透镜和梯度折射率透镜中的至少一种，具有输入表面和输出表面，所发射的照明光入射在所述输入表面上，经修改的照明光从所述输出表面离开作为大体上平行的光线以入射在所述小透镜部件上。

4.如权利要求3所述的模块，其中大体上位于所述小透镜部件的中间区域处的第一组小透镜被配置有第一焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述宽照明场照亮位于所述近距区域中的目标，且其中大体上位于所述小透镜部件的外区域处的第二组小透镜被配置有不同的第二焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述窄照明场照亮位于所述远距区域中的目标。

5.如权利要求3所述的模块，其中大体上位于所述小透镜部件的中间区域处的所有小透镜被配置有相同的焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述宽照明场照亮位于所述近距区域中的目标，且其中所述小透镜部件具有大体上位于所述小透镜部件的外区域处的旁通区域，来自所述准直透镜的入射光线在所述旁通区域中绕过所述小透镜从而以所述窄照明场照亮位于所述远距区域中的目标。

6.如权利要求2所述的模块，其中所述小透镜具有个体的输入非球面表面和个体的输出非球面表面，经准直的照明光入射在所述输入非球面表面上，所述输出非球面表面用于形成相应的照明场。

7.如权利要求6所述的模块，其中所述输出非球面表面相对于所述输入非球面表面移位以使所述宽照明场朝所述相对较宽的成像视场转向。

8.如权利要求2所述的模块，其中所述小透镜中的一些具有与其余小透镜不同的光学性质以形成具有大体上均匀的光强度分布的所述照明场。

9.一种用于在延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取目标的成像读取器，包括：

壳体，具有透光窗；以及

成像模块，由所述壳体支承并操作以用于照亮所述目标并对所述目标成像，所述模块具有成像组件和单一照明光组件，所述成像组件包括多个固态成像器以及成像透镜组件，每一个固态成像器具有图像传感器的成像阵列，所述成像透镜组件用于穿过所述窗在成像视场上从目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到各自的成像阵列上，所述成像器中的一个是用于穿过所述窗在相对较宽的成像视场上从位于所述范围的近距区域中的目标捕捉返回光的近成像器，且所述成像器中的另一个是用于穿过所述窗在相对较窄的成像视场上从位于所述范围的远距区域中的目标捕捉返回光的远成像器，所述单一照明光组件用于由所述近成像器和远成像器二者共享使用，所述单一照明光组件包括用于发射照明光穿过所述窗的照明光源，以及用于光学地修改所发射的照明光并用于同时照亮宽照明场以照亮位于所述范围的所述近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于所述范围的所述远距区域中的目标的照明透镜组件。

10.如权利要求9所述的读取器，其中所述照明光源包含静止地安装在光轴上的发光二极管；且其中所述照明透镜组件包括准直透镜和小透镜部件，所述准直透镜静止地安装在所述光轴上，所述小透镜部件包括静止地排列在大体上垂直于所述光轴的平面中的小透镜的阵列。

11.如权利要求10所述的读取器，其中所述准直透镜包含凸透镜和梯度折射率透镜中的至少一种，具有输入表面和输出表面，所发射的照明光入射在所述输入表面上，经修改的照明光从所述输出表面离开作为大体上平行的光线以入射在所述小透镜部件上。

12.如权利要求11所述的读取器，其中大体上位于所述小透镜部件的中间区域处的第一组小透镜被配置有第一焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述宽照明场照亮位于所述近距区域中的目标，且其中大体上位于所述小透镜部件的外区域处的第二组小透镜被配置有不同的第二焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述窄照明场照亮位于所述远距区域中的目标。

13.如权利要求11所述的读取器，其中大体上位于所述小透镜部件的中间区域处的所有小透镜被配置有相同的焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述宽照明场照亮位于所述近距区域中的目标，且其中所述小透镜部件具有大体上位于所述小透镜部件的外区域处的旁通区域，来自所述准直透镜的入射光线在所述旁通区域中绕过所述小透镜从而以所述窄照明场照亮位于所述远距区域中的目标。

14.如权利要求10所述的读取器，其中所述小透镜具有个体的输入非球面表面和个体的输出非球面表面，经准直的照明光入射在所述输入非球面表面上，所述输出非球面表面用于形成相应的照明场；且其中所述输出非球面表面相对于所述输入非球面表面移位以使所述宽照明场朝所述相对较宽的成像视场转向。

15.如权利要求10所述的读取器，其中所述小透镜中的一些具有与其余小透镜不同的光学性质以形成具有大体上均匀的光强度分布的所述照明场。

16.如权利要求9所述的读取器，其中所述单一照明光组件位于所述多个成像器之间，且其中所述照明光组件中的至少一个部件相对于所述成像器中的至少一个以及所述窗是可调节地定位的以防止被反射离开所述窗的杂散照明光进入所述成像视场中的至少一个。

17.一种照亮待在延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的所述目标成像的方法，包括：

用近成像器在相对较宽的成像视场上从位于所述范围的近距区域中的目标捕捉返回光；

用远成像器在相对较窄的成像视场上从位于所述范围的远距区域中的目标捕捉返回光；

光学地修改由单一照明光源发射的照明光，所述单一照明光源由所述近成像器和远成像器二者共享；以及

同时照亮宽照明场以照亮位于所述范围的所述近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于所述范围的所述远距区域中的目标。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述照亮通过以下来执行：将准直透镜静止地安装在光轴上，以及静止地排列小透镜部件，所述小透镜部件具有在大体上垂直于所述光轴的平面中的小透镜的阵列；以及使大体上位于所述小透镜部件的中间区域处的第一组小透镜配置有第一焦距以光学地修改来自所述准直透镜的光线从而以所述宽照明场照亮位于所述近距区域中的目标；以及使大体上位于所述小透镜部件的外区域处的第二组小透镜配置有不同的第二焦距以光学地修改来自所述准直透镜的光线从而以所述窄照明场照亮位于所述远距区域中的目标。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述照亮通过以下来执行：将准直透镜静止地安装在光轴上，以及静止地排列小透镜部件，所述小透镜部件具有在大体上垂直于所述光轴的平面中的小透镜的阵列；以及使大体上位于所述小透镜部件的中间区域处的所有小透镜配置有相同的焦距以光学地修改来自所述准直透镜的光线从而以所述宽照明场照亮位于所述近距区域中的目标；以及使所述小透镜部件配置有大体上位于所述小透镜部件的外区域处的旁通区域，来自所述准直透镜的光线在所述旁通区域中绕过所述小透镜从而以所述窄照明场照亮位于所述远距区域中的目标。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述照亮通过以下来执行：将准直透镜静止地安装在光轴上，以及静止地排列小透镜部件，所述小透镜部件具有在大体上垂直于所述光轴的平面中的小透镜的阵列；使所述小透镜中的一些配置有与其余小透镜不同的光学性质从而形成具有大体上均匀的光强度分布的所述照明场。