CN1084994A - 带有可互换的x-y扫描元件的细长扫描模件 - Google Patents

Abstract

一种光学扫描模件，具有一金属基座、一块模跨 金属基座的一端安装的第一电路板，以及垂直于第一 电路板安装的一块第二电路板。金属基座支承一个 用于生成一扫描束的发光器并用作发光器的散热 器。连接在金属基座上的一挠性支架支承一而振动 运动的反射镜。该模件包含一驱动机构，用于产生反 射镜的往复运动。在模件中包含的一个检测器感测 扫描的一个标记所反射的光。一条柔性电缆连接第 一与第二电路板上的电路。

Description

本申请对应的美国申请为1991年11月8日提交的789，705号共同未决申请的部分继续申请，而前者又是1990年5月8日提交的520，464号申请的部分继续申请，该申请又是1989年10月30日提交的428，770号申请并作为5，099，110号美国专利授权的申请的部分继续申请。上述各申请引入在此作为参照。

本发明涉及光学扫描装置，诸如条码扫描器，并且更具体地涉及用于要求特别小的扫描器的应用中的改进的激光扫描模件。本发明还涉及适用于读取截断的条码的扫描器，诸如由于损坏或印刷缺陷而具有不能读取部分的码。

光学阅读器，诸如条码阅读器，当前已十分普及。通常一个条码包括一系列编码符号，而各符号则由一系列通常成矩形的明与暗区构成。暗区即条纹的宽度和/或条纹间的明亮间隔的宽度表示编码的信息。

一个条码阅读器照明该码并感测从该码反射的光来检测该码符号的宽度与间隔并导出编码数据。条码阅读型数据输入系统改进各式各样应用的数据输入的效率与精度。这些系统中不费力的数据输入方便了更频繁与详细的数据输入，例如提供高效的库存管理，对正在进行的工作的跟踪等。然而，为达到这些优点，用户或雇员必须乐意始终如一地使用条码阅读器。因此，阅读器必须是容易与方便操作的。

已知有各种扫描装置。一种特别优越的阅读器种类是一种将诸如一个激光束这样的一束光线横越符号扫描的光学扫描器。在4，387，297与4，760，248号美国专利（它们为本发明的受让人所拥有并引入在此作为参照）中所例示的激光扫描器系统及这类部件通常是为在距一个手持式或固定的扫描器一定工作范围或读取距离上读取具有不同的光反射率的部分的标记而设计的，诸如读取条码符号，特别是通用产品码（UPC）型条码符号。

图1示出了作为具有手枪把型握把53的一种枪形装置实现的一个先有技术条码阅读器单元10的一个实例。一个重量轻的塑料外壳55包含激光源46、检测器58、光学与信号处理电路及CPU40、以及一个电源或电池62。在外壳55的前端上的一个透光窗口56允许外出光束51出去及进入的反射光52进来。用户从阅读器10离开符号（即不接触符号或在符号上移过）的一位置上将阅读器10瞄准在一个条码符号70上。

如图1中进一步描绘的，阅读器10可包含一适当的透镜57（或多透镜系统）来将扫描束在一个适当的参照平面上聚焦成一个扫描光斑。一个光源46，诸如一个半导体激光二极管，将一光束引入透镜57的轴线中，并令光束通过一面部分镀银的反射镜47及其它必需的透镜或束成形结构。光束从一面耦合在一台扫描电机60上的摆动反射镜59上反射，该电机是在扣动扳机54时加电的。反射镜59的摆动使反射光束51以一种所要求的图式来回扫描。

可用各种反射镜与电机配置来以所要求的扫描图式移动光束。例如4，251，798号美国专利公开了在每一面上具有一平面镜的一个旋转多面体，各反射镜扫描一条横越符号的扫描线。4，387，297与4，409，470号美国专利都使用一面在绕安装该反射镜的一条驱动轴的交替的周边方向上重复地与往复地被驱动的平面镜。4，816，660号美国专利公开了由一个大致上凹的反射镜部分与一个大致上平的反射镜部分构成的一个多反射镜结构。该多反射镜结构在绕安装该多反射镜结构的一条驱动轴的交替周边方向中被重复地往复驱动。

符号70反射回来的光52通过窗口56返回作用在检测器58上。在图1所示的示例性阅读器10中，反射光从反射镜59及部分镀银的反射镜47反射出来并照射在光敏检测器58上。检测器58生成一个与反射光52的强度成正比的模拟信号。

安装在板61上的一个数字化转换器电路处理来自检测器58的模拟信号生成一个脉冲信号，其中的脉冲宽度与脉冲间间隔对应于条纹的宽度与条纹间的间隔。数字化转换器起边沿检测器或波形成形器电路的作用，并且由该数字化转换器设定的阈值确定模拟信号上的哪一点表示条纹边沿。来自数字化转换器的脉冲信号作用在一个解码器上，该解码器通常是一个具有相关联的程序存储器与随机存取数据存储器的编程微处理器40。微处理器解码器40首先判定来自数字化转换器的信号的脉冲宽度与间隔。然后，解码器通过分析这些宽度与间隔找出并解码一个合法的条码信息。这包括通过分析来识别由适当的码标准所定义的合法字符与序列。这也可包括对被扫描的符号所遵守的特定标准的一次初始识别。这一对标准的识别通常称作目识别。

为了扫描一个符号70，一位用户瞄准条码阅读器单元10并操作可动扳机开关54来启动光束51、扫瞄电机60与检测器电路。如果扫描束是可见的，操作员能看见出现符号的表面上的扫描图式并相应地调整阅读器10的瞄准。如果光源46所生成的光是勉强可见的，则在光学系统中可包含一束瞄准光。如果需要，瞄准光生成一个可见光斑，它可以是固定的，也可以象激光束那样扫描;用户在扣动扳机以前利用这一可见光来将阅读器单元瞄准在符号上。

阅读器10也可作为一个便携式计算机终端工作。如果这样，条码阅读器10将包含一个键盘48与一个显示器49，诸如在前面提到的4，409，470号美国专利中所描述的。

在上面讨论的类型的光学扫描器中，激光二极管、透镜、反射镜及摆动反射镜的装置都将尺寸与重量加在手持的扫描器上。光检测器与关联的处理电路也都增加尺寸与重量。在包含长时间使用的应用中，一个大而重的手持单元能引起疲劳。当扫描器的使用产生疲劳或其它方面的不方便时，用户是不愿意操作这种扫描器的。任何不愿意始终如一地使用扫描器的心理会破坏条码系统旨在完成的数据采集目的的。同时，还存在着对装备在诸如笔记本这样的小型紧致设备中的小型扫描器单元的需求。

从而，条码阅读器研制中的一个与日俱增的目的为使条码阅读器尽可能小型化，并且还存在着进一步减小扫描单元的尺寸与重量及提供一种特别方便的扫描器系统的要求。运动部件的质量应尽可能地小以使产生扫描运动所需的电力为最小并方便以高扫描速率操作。

也希望将扫描部件模件化使一特定的模件能用于许多种不同的扫描器中。然而，有必要研制一种特别小型的重量轻的但却包含所有必要的扫描器部件的模件。

较小尺寸的扫描部件有以较高扫描频率操作的趋势。然而，在典型的条码扫描应用中，移动光斑的扫描频率应当是较低的，通常为20赫兹或更低。如果频率增加，光斑通过标记的速度也增加。检测器产生的信号的频率也增加，最终必须增加分析检测器信号的处理电路的带宽。并且，在较高的扫描频率上的操作通常会产生包含较高的噪声级的检测器信号，而使精确的解码更为困难。

在扫描难以读取的条码中还会出现一系列其它问题。由于印刷条码的成本较低而使许多条码用相对地低质量的印刷技术来印刷。然而，得到的条码通常包含若干印刷缺陷。而且，即使印刷没有缺陷，条码标签时间一长通常会磨损或破坏，而使这些码的相当部分成为不能读出的。现有的移动光斑扫描器产生一条单一的在操作员用扫描器瞄准的码的部分上保持静止的扫描线。如果条码的被扫描部分包含一个或多个缺陷，扫描器通常得不到该码的正确读取。该缺陷可以是也可以不是如此明显，使得一位操作员能识别该缺陷而将扫描器瞄准在不包含缺陷的一个条码部分上。如果操作员重复地尝试扫描该码，碰运气操作员有可能将扫描器瞄准在没有缺陷的一个码的部分上而得到一个正确的读取结果。没有任何明显的理由而不时要求重复地扫描该码，会使操作员感到厌烦并且降低要求扫描大量的码的数据采集操作的速度。虽然上面是对扫描有缺陷的或遭破坏的码说明的，在扫描特别小的码时也会出现类似的问题。明显地，存着研制一种能够从小的标记和/或具有光学缺陷的条码或类似标记的未受损部分中抽取有效信息的扫描器的需求。

本发明的一个目的为研制一种完全自含的扫描模件，它包含生成光束、以横越一个标记的一种图式扫描光束，检测由标记反射回来的光以及处理表示反射的光的信号所必需的全部部件。在这一方面，该模件必须是小而轻的并且便于装进各种不同类型的光学扫描系统中的。

本发明的另一目的为小型化用于产生光束的扫描运动的元件的尺寸与重量。

另一个相关的目的为研制一种操作员手持的较小的与较轻的并且易于操作来扫描编码数据的光学扫描系统。

本发明的又一个目的为研制一种特别适合于读取包含缺陷的码标记的光学扫描器。这一目的的更具体的形式为研制一种扫描器和/或一种扫描方法，它们能够在基本上与扫描线正交的一个方向上自动地移动扫描线直到扫描器从有缺陷的标记中得到足以导出一个有效读取结果的信息为止。

第一方面，本发明为用于读取具有不同的光反射率的部分的光学编码标记的一种自含的光学扫描模件。该模件具有一个金属基座以及固定地安装在该金属基座上的一个发射器，诸如一个激光二极管。在较佳实施例中，金属基座包围激光二极管并起二极管的散热器的作用。一个光学扫描部件（诸如一面反射镜）交来自发射器的光束导向光学编码标记。连接到基座上的一个支架安装该光学部件，使之能作摆动运动。一个驱动机构产生支架上的光学部件的往复运动而使光束横越出现标记的表面扫描。一个光检测器接受从该表面反射回来的光并生成对应于光学编码标记的不同光反射率的电信号。该模件包含互相垂直地安装的第一与第二电路板。一条柔性电缆将两块电路板上的电路连接在一起，从而电路生成驱动发射器信号及操作驱动机构的信号及操作驱动机构的信号并且处理来自检测器的电信号。模件的较佳实施例具有用于驱动安装在第一电路板上的发射器的电路，以及一个用于生成操作驱动机构的信号及处理检测器所生成的电信号的应用专用的集成电路是安装在第二电路板上的。

通常，光学扫描部件的支架包含一个构件，其一端支承该部件而其另一端支承一块磁铁。该构件与磁铁的尺寸是制成使磁铁的重量相对于反射镜与磁铁间接近一半处的一根轴线平衡该光学扫描部件的重量的。一个挠性平板弹簧具有固定地耦合于该构件的一端上的一个自由端，并且弹簧的另一端通常是连接在某一固定点上的。在一个双向扫描实施例中，挠性平板弹簧的第二端将被一个附加的挠性支承结构所支承。挠性平板弹簧长于该构件的一端与该轴线之间的距离但短于该构件的两端之间的距离。通常，该挠性平板弹簧包括一对挠性片，各片由一种挠性塑料形成的片构成，诸如Mylar^TM或Kapton^TM（聚酯薄膜商标或卡普顿商标）。这一支承结构可以是相当小的，但仍能提供扫描部件的低频振动，如大多数条码阅读应用所要求的。

本发明也能将一个束扫描模件结合进一支记录笔或其它类型的写工具中。这方面，本发明包含一个在一端上具有一个锥形的尖端，在锥形尖端的对侧端为一扩大的部分及在两端之间为伸长的身部的笔形外壳。一个束扫描器模件位于笔形外壳的扩大部分中。这一模件发出一束光并在沿笔形外壳的身部的外表面延伸的一条光径上将该光束导向出现光学编码标记的目标表面上。记录笔还包含一个安装在笔形外壳的锥形尖端中的书写工具。在较佳实施例中，这一书写工具包括用于在该笔形外壳的尖端接触一块数字化板的表面时向该数字化板提供位置数据输入的电子记录笔元件。安装在笔形外壳中邻近锥形尖端的一个光检测器用于感测从光学编码标记反射的光并生成一个表示光学编码标记的光反射率的变化的电信号。一个手动驱动的开关使操作员能启动束扫描器模件来启动对该光学编码标记的阅读。该开关是安装在笔身的一个侧面上在所述光径以外接近锥形尖端的一个点上的。从而，操作员能不阻挡光径而用拇指或食拇启动开关。

另一方面，本发明涉及用于生成一个前进地在一个条符号上移动的曲折的扫描图式的一种方法及一个系统。该曲折的图式包含水平线与斜线。由于扫描频率是选择为使图式将线移动横越标记直到系统能得到一个码的有效读取为止，而不是重复由垂直扫描间隔所定义的各帧。这样能够容易地读取小的截断的符号。这一方法还消除了将一个单线型扫描器瞄准在一个没有缺陷的一个码的截断部分上的难点。

为了得到所要求的曲折的扫描图式，该扫描系统包含一个用于安装在一个第一方向中摆动运动的光学扫描部件的第一往复的支架，以及用于安装在一个第二方向中摆动运动的第一支架的一个第二往复的支架。一个第一驱动器产生安装在第一往复的支架上的光学部件的一个第一摆动频率上的往复运动。一个与第一驱动器独立地操作的第二驱动器产生一起安装在第二往复的支架上的光学部件与第一往复的支架在一个第二摆动频率上的往复运动。第一频率略大于第二频率，但不正好是第二频率的整数倍。通常，第一频率与第二频率之比大于1.5而小于2.0，最好是近似地1.75∶1。

本发明的其它目的、优点及新颖性将部分地在下面的说明中提出，而部分地对于熟悉本技术的人员是可以通过检验以下的说明而理解的或者是可以通过实践本发明而学到的。本发明的目的与优点可通过利用所附的权利要求书中所具体指出的工具与组合实现与达到。

图1展示用于扫描条码及输入与显示数据的一种先有技术手持式激光扫描器与终端设备;

图2为本发明用于产生一条水平扫描线的一个第一实施例的布置图;

图3为本发明的一个实施例的布置图，它与图2的相似，但带有支承成能产生一条垂直扫描线的方向中的运动的扫描反射镜;

图4至7分别示出本发明的扫描模件的一个第一较佳实施例的顶视、左视、右视与端视图;

图8为一细部剖视图，对应于图7的圆圈部分，提供滤波器与光检测器的安装的放大视图;

图9为图4至7的扫描模件的反射镜与磁铁支承结构的侧视图;

图10为用于本发明的另一个实施例中的一个子组件的侧视图，没有固定的支承结构但带有以剖面示出的电磁铁;

图11（A）与11（B）分别为包含图10中所示的子组件的一台扫描电机的顶视与侧视图;

图12与13分别为按照本发明的用于二维扫描器的无固定的支承结构的一种子组件的顶视与侧视图;

图14描绘包含一个激光二极管与聚焦模件及图12与13中所示的子组件的一种束扫描模件;

图15以剖视图示出包含本发明的束扫描器模件之一的一支电子记录笔;

图16为图15的电子记录笔与扫描器的顶视图，并展示电子记录笔到一块数字化板的连接;

图17与18分别为用于本发明的另一个实施例的一块电路板及扫描机的顶视与侧视图，它产生两个方向中的高速扫描使得图式的线横越一个条码前进;

图19至21分别为图17与18的扫描机中用于提供X方向扫描运动的弹簧的顶视与端视图;以及

图22与23分别为包含图17和18的电路板与扫描机的一种手持式扫描器的顶视与侧视剖面图。

用于实现本发明的最佳模式。

如在本说明书及所附的权利要求书中所使用的，名词“标记”广义地不仅包含通常称作条码符号的由相间的不同宽度的条纹与间隔构成的符号图形，还包含其它的一维或二维图形，以及字母数字型字符。广义上，“标记”一词可应用于任何类型的信息图形，只要它们是能够通过扫描一个光束并检测作为该图形或信息的不同点上的光反射率的变化的一种表示的反射或散射光而加以辨别或识别的。条码符号是本发明能够扫描的“标记”的一个例子。

下面讨论的本发明的较佳实施例将使用一面反射镜作为扫描部件，它进行运动来在标记上产生所要求的束斑扫描运动，然而也能移动其它的光学部件。例如，挠性支承结构也能支承一个发光器（例如一个激光二极管）或一个聚焦物镜来进行往复运动。

一般描述

图2与3示出按照本发明的包含用于提供一面反射镜的往复运动的挠性支承结构的扫描器系统的布置图。所展示的系统基本上是相同的，并且这些图中使用相同的参照数字来表示各系统的对应的部件。然而，对两个图的比较突出了本发明一个关键性特点。支承扫描反射镜的基础挠性支承结构能够以任何所要求的方式朝向以提供所得到的扫描线的所要求的朝向。如下面所详细说明的，图2的布置将在图的左侧产生一条基本上垂直于图所在的平面的扫描线。反之，图3中所示的系统在图的左侧产生一条基本上位于图所在的平面中的扫描线。

如图2所示，一个激光二极管及聚焦模件600产生一个光束。Krichever等人在他们的4，923，281号美国专利中公开了适用于在本实施例中作为模件600的一个激光二极管及光学模件的一个实例。采用Krichever等人的实现，模件600包含一个可见激光二极管（VLD）633，诸如东芝制造的TOLD9201.138。一块透镜635在必要时聚焦来自激光二极管633的光束来准备将光束传送到反射镜502。该模件具有两个伸缩性夹持部件611及615，以及位于激光二极管633与透镜635之间的偏压弹簧613。一个夹持部件611连接在激光二极管633上，而另一个部件615则夹住透镜635。第二夹持件615还为通过透镜635的光提供一个小孔617。通常，在将模件装入扫描器系统之前，先将模件600进行组装并为一种特定的应用正确地聚焦。

当作用电流来驱动激光二极管633时，来自该二极管的光束通过透镜635与孔617并照射在一面反射镜159的一个反射表面上。反射镜159将光束再引导到出现编码标记70的目标表面上。反射镜159还起扫描部件的作用，它进行运动将光斑横越目标表面扫描一条线或图形。

一个支承结构100为反射镜159提供挠性支承，从而使反射镜能作必要的往复运动。在图2的实施例中，反射镜支承结构100包含U形件103。该件103在其一端上具有一第一臂105，反射镜159便是连接在它上面的。件103的一条第二臂107支承一第一磁铁，在本例中为一永久磁铁109。一条直边段111在第一与第二臂之间延伸并将它们连接在一起形成件103的U形。通常，件103是用一种硬塑料构成的。

一对挠性片121、123构成一个连接到U形件103的一条臂上的平板弹簧。图中示出一对挠性片，但该平板弹簧可包括一个单一的挠性片或者两片以上的挠性片。在本较佳形式中，各挠性片包括Mylar^TM或Kapton^TM膜，但也可用其它的挠性元件诸如象铍青铜合金这样的非磁性金属平片。当在静止位置中时，片121、123保持在一种相对地非弯曲的状态中并延伸在第一臂103与第二臂107之间的空间中基本上平行于直边段111的方向中。平板弹簧或挠性片没有直边段111或反射镜159与磁铁109之间的距离长。在图2的系统中，片的自由端连接到第一臂105，但片能容易地连接到第二臂107上。片121、123的对侧端是由一个固定的支承结构夹住的。

更具体地，构成挠性片121、123的Mylar^TM或Kapton^TM材料板的自由端是用适当的紧固件125（销、铆钉、螺钉之类）固定的，并被夹在一块平板127与一个从第一臂105的后表面伸出的支架部件（位于平板127的下方，在图2中基本上看不见）之间。片121、123的对侧端用适当的紧固件129固定在一个固定的支承结构上，并从而被夹紧在一块平板131及一个从安装系统的基座（未示出）向上延伸的支承架之间。该支承架位于平板131的下方并且在图2中不可见。

如图所示，件103是从平板弹簧121、123所连接的一个点上延伸的，越过该点以后平板弹簧的对侧端是用紧固件129与平板131固定地连接在支架上的。在展示的例子中，反射镜159是邻近平板弹簧121、123的自由端的;并且件103在超越平板弹簧121、123的固定端的一个点上支承磁铁109。支承结构100的部件、反射镜159与磁铁109的尺寸是制成为使磁铁的重量相对于位于反射镜与磁铁之间大约一半地方的一条轴线A平衡反射镜的重量的。片121、123从其与臂105的连接点上向位于轴线A与另一条臂107之间的固定点延伸。这意味着挠性片121、123是长于臂105与轴线A之间的距离的，或者长于反射镜105与磁铁109之间的距离的一半的。结果，片121、123作为平板片簧元件工作，并绕枢轴A弯曲。支承在弹簧121、123上的U形部件的振动产生反射镜159通过绕轴线A的一条弧的来回往复运动，该弧线是垂直于图所在的平面的。

一块第二磁铁，在本例中为电磁铁133，在十分接近永久磁铁109的一个位置上连接在基座（未示出）上。电输入引线将励磁电流或驱动信号带到电磁铁133的线圈上。第一与第二磁铁109、133一起产生使件103绕轴线A振动及反射镜159的对应往复运动所需要的原动力。

永久磁铁109是对准的，使其南北两极间的轴线基本上垂直于轴线A及电磁铁133的线圈的轴线。例如，磁铁109的轴线可以是垂直于图2所在的平面的，而线圈的轴线则在图所在的平面中。

当一个电流被引导通过电磁铁133的线圈时，线圈与永久磁铁109的磁场之间的交互作用产生了使磁铁109（连同件103的连接的第二端）离开平衡位置移动的一个力矩。以图2中所展示的布置，线圈与永久磁铁的磁场的这一点交互作用产生力图迫使磁铁109的轴线与线圈133的轴线相重合的力矩。这一力矩使件103绕由挠性片121、123构成的平板弹簧所提供的轴线A转动。支承件103的第一臂105的弹簧121、123绕轴线A弯曲而产生一返回的力。这一返回的力试图将永久磁铁109带回到其静止位置。倒转作用电流的极性将会倒转磁力以及对抗的返回力的方向。因此，如果作用在电磁铁133的线圈上的电流采取周期性交流信号的形式，诸如一个正弦波、一个脉冲信号、一个三角形波等，所感应的磁力将使永久磁铁109产生一个摆动运动并使所连接的件103产生转动的摆动。挠性片绕轴线A来回弯曲使件103摆动，并且使反射镜159通过挠轴线A的弧线往复运动。反射镜运动的弧线来回通过图2所在的平面。

代替使用一个交流的驱动电流，也有可能使用与弹簧的特征振动同一频率上的同相的一个脉冲或半波信号。弹簧力会产生一种前进的振动，而由驱动电流产生的磁力则补充振动损失的机械能，从而维持弹簧的振动运动。用于产生这种驱动电流的电路比用于生成交流型驱动信号的电路更容易实现。

当激光二极管及聚焦模件600发出一个光束时，运动中的反射镜159将该光束反射到出现标记70的一个目标表面上。反射镜159的往复摆动使该光束在图中所示的支承结构100的左侧扫描一条线。如果图2是一个侧视图而支承结构100是如所示那样朝向的，得到的扫描线将是水平的并且将扫描一个具有垂直的条纹的标记70。标记反射回来的光通过一个阻挡环境光的光学滤波器156作用在检测器158上。检测器158，通常为一光敏二极管，产生一个与反射光的强度成正比的模拟信号，该信号以常用的方式受到处理、数字化与解码。

图3示出了与图2相似的一个扫描系统，但平板弹簧部件具有不同的朝向以提供不同方向中的扫描。同样，一个激光二极管及聚焦模件600在作用电流驱动激光二极管633时产生光束。反射镜159将光束重新引导到目标表面上，并进行运动使束斑在横越目标表面的一条线或图形中运动。

一个支承结构200对反射镜159的挠性支承使反射镜能绕垂直于图所在的平面的一条轴线A作必要的往复运动。在图3的实施例中，反射镜支承结构包含与图2的实施例所用的相同的U形部件103。

构成平板弹簧的一对挠性片121、123的自由端用适当的紧固件（在图3中看不见）夹持在一块平板127与从第一臂105的后表面伸出的一个支架部件126之间。支架135连接在构成系统的基座的一块电路板或金属板上。支架135具有一静止臂137，它延伸到件103的U形中轴线A'与一条臂之间的一个点上，在这一例中，该点在轴线与第二臂107之间。在这一实施例中，片121、123的对侧端是用适当的紧固件（未示出）夹紧在静止臂137的一个扩大端与板131之间的。

支承结构100的部件、反射镜159与磁铁109的尺寸是制成为使磁铁的重量相对于反射镜与磁铁之间近似地半途上的一条轴线A'平衡反射镜的重量的，基本上与上一个实施例中相同的方式。结果，片121、123作为一个平板片簧工作并绕垂直的枢轴A'弯曲。

第一与第二磁铁109与133的作用基本上与图2的实施例中它们的作用相同，然而，由于图3中所示的支承结构200的朝向，现在磁铁的南北极之间的轴线是对准在图所在的平面中的。当交流电被引导通过电磁铁133的线圈时，线圈的磁场与永久磁铁109的磁场之间的交互作用使永久磁铁109产生一个摆动运动并使所连接的件103产生一个转动摆动。挠性片绕轴线A'的来回弯曲使部件103摆动，并且反射镜159通过绕轴线A'的弧线往复运动。反射镜运动的弧线位于图2所在的平面中。

当激光二极管及聚焦模个600发出一光束时，运动中的反射镜159将该光束反射到出现一个标记70'的一个目标表面上。反射镜159的往复摆动使光束在图中所示的支承结构100的左侧扫描一条线。如果图3为一个侧视图而支承结构如图所示地朝向，得到的扫描线将是垂直的并将扫描具有水平条纹的一个标记70'。标记反射回来的光通过一个阻挡环境光的光学滤波器156，作用在检测器156上。检测器158产生一个与反射光的强度成正比的模拟信号，该信号以常用的方式受到处理、数字化与解码。

如上面讨论的扫描器支承结构的两种不同布置所展示的，本发明性扫描部件支承结构的一个优点为它能以各种不同的方式朝向来产生不同方向中的扫描。例如，如果将图2的系统装入图1所示的那种手持式扫描器中，得到的扫描线将横越条码标记70水平地扫描。反之，如果将图3的系统装入图1所示的那种手持式扫描器中，得到的扫描线将是垂直扫描的。这样一种扫描将能读取其条纹为水平的朝向的一个码70'。

在上面讨论的实施例中的挠性支承结构100或200提供了一种扫描部件结构，它可以是相当小的但仍能以条码扫描所希望的低扫描频率工作，通常为20赫兹或更低。将反射镜与磁铁放置在部件103的两对端上使它们的重量相对地远离轴线。结果，运动部件呈现高的转动惯量。并且，运动部件的质量是相当大的;并且弹簧片121、123首先材料（即Mylar^TM或Kapton^TM）是相当柔性的。作为高质量、高惯量与弹簧挠性的结果，该系统具有一个相对地低的特征振动频率。

相对于枢轴的反射镜的重量与第一磁铁的重量之间的平衡提供了一种精确的扫描运动，在任何不需要的方向上没有振动。如果弹簧支承的部件不是平衡的，当操作员手持扫描器而轴线的朝向不是精确地垂直时，部件的重力效应的重量可能将它们移离位置。结果反射镜不能准确地与固定部件（诸如激光二极管与光束通过它从外壳出去的窗口）对准。运动部分的平衡还能改进扫描器的性能的效率。

模件化的较佳实施例。

图4至9示出了一个小型、自含的扫描模件400的构造。该模件400基本上呈长方体并且在一个实例中做成小到1.35英寸×0.95英寸×0.69英寸的大小。

该模件包含一个通常用铝构成的金属基座410。一个圆形外壳412包含一个激光二极管及聚焦模件600'，类似于上面讨论的二极管及聚焦模件600（见图4与6）。图7为扫描模件400去掉第一电路板以及激光二极管及聚焦模件600'后的端视图。如该图中所示，圆形外壳412是作为金属基座410的一个部分整体成形的。圆形外壳412起到一个激光二极管及聚焦模件600'的激光二极管的托座的作用。在这一实施例中，激光二极管是从图4与6中作为下端出现的一端压合进外壳412的圆形开口中的。一个夹住透镜的第二部件从对侧端伸进圆形外壳412中。在聚焦过程中，第二托座与透镜对抗位于激光二极管与透镜之间的一个偏压弹簧的力进入圆形外壳中。在达到正确的聚焦时，相对于激光二极管与圆形外壳412将透镜托座固定在位，例如通过注入一种胶。由于外壳412在激光二极管及聚焦模件600'上的紧配合，外壳412与基座410起到放散激光二极管在扫描操作中所生成的热量的散热器的作用。

图5与6示出模件400包含两块互成直角定位的电路板。在金属基座410的一端上垂直安装的一块第一电路板416支承扫描器所使用的一部分电路。通常，第一电路板416支承用于产生驱动包含在二极管及聚焦模件600'中的激光二极管的电流的电路。

一块第二电路板418垂直于第一电路板并平行于金属基座410安装。假定基座410的平的主表面是模件400的底，则第二电路板将构成模件400的顶。一条柔性电缆417将第一与第二电路板上的电路连在一起。第二电路板418支承所需电路的其余部分。需要特别指出的是，板418支持一个应用专用的集成电路419，它包含模拟信号处理电路、数字化转换器并且也可以包含以微处理器为基础的解码器。

图4为去掉第二电路板后的模件400的顶视图，用于提供该模件的内部的一个图示。如图所示，一个支承结构300为反射镜359提供挠性支承，使反射镜能进行必要的往复运动。支承结构300在本质上是与较早的实施例中的结构相同的。

如图9中所示，反射镜支承结构300包含具有反射镜359连接在其上的一条第一臂305的U形部件303。部件303的一条第二臂307支承永久磁铁309与延伸在第一与第二臂之间并将它们连在一起构成U形的部件303的直边段311。

一对挠性片321、323连接在U形部件303的一条臂上并起到平板弹簧的作用。同样，这些弹簧片包括诸如Mylar^TM或Kapton^TM膜的一种挠性塑料的平板，或者诸如铍青铜合金这样的非磁性金属的平片的其它挠性元件。当臂303位于其静止位置（图4）上时，片321、323保持在一种相对不弯曲的状态中并且延伸在第一臂303与第二臂307之间的空间中基本上与直边段311平行的方向中，如图9中所示。片321、323的自由端连接在第一臂305上，而片321与323的对侧端则被一个固定的支承结构夹住。

更具体地，构成挠性片321、323的Mylar^TM或Kapton^TM材料板的自由端是用适当的紧固件325固定的，借此夹紧在一块平板327与从第一臂305的后表面及直边段311的下表面的一部分中伸出的一个支架部件326之间。片321、323的对侧端则是用适当的紧固件329固定在一个固定的支承结构上的，这些紧固件将片夹紧在一块平板331（图9）与从支承架335（图4）伸出的一条静止臂337的一个扩大部分之间。支承架335是安装在金属基座410的平坦部分上的。

支承结构300的部件、反射镜359与磁铁309的尺寸是制成为使磁铁的重量相对于反射镜与磁铁之间大约一半处的一条轴线A'平衡反射镜的重量的，正如上面关于较早的实施例所讨论的。结果，片321、323作为平板片簧元件工作并绕该枢轴弯曲。该枢轴A'将垂直于基座410的平坦的下方部分延伸（或在图9中垂直延伸）。

用一个支架334（图5）将一块电磁铁333连接到第二电路板418的下表面上。将第二电路板418安装在模件400的顶部使所附着的线圈333位于紧邻永久磁铁309的位置上，如图4所示。永久磁铁309的南北两极之间的轴线是对准在图4所在的平面中的，即平行于金属基座410的平坦下方部分，当将交流电流引导通过电磁铁333的线圈时，线圈与永久磁铁309的磁场之间的交互作用产生永久磁铁309的一个摆动运动，并使所附着的部件303对抗平板弹簧片321、323所产生的回归力产生一个转动的摆动。挠性片321、323绕轴线A'来回弯曲使部件303摆动，并且反射镜359通过绕轴A'的弧线往复运动。

当激光二极管及聚焦模件600'发出一个光束时，运动中的反射镜359将该光束反射到出现标记的目标表面上。当从上向下俯视时，如在图4中，反射镜359将光束反射到模件400的右侧。光束通过形成在模件右侧的一个开口461（图6）发出。具体地说，开口461是形成在金属基座410上形成的一个支承架463与包含激光二极管及聚焦模件600'的圆形外壳412之间的。在激光二极管及聚焦模件600'发出光束的过程中，反射镜359的往复摆动使光束在图4中所示的模件400的右侧扫描一条线。

如果模件400是水平地安装在一个扫描器中的（图4如同一个顶视图），则得到的扫描线将是水平的并扫描一个具有垂直条纹的标记。反之，如果模件400是垂直地安装在一个扫描器中的（图4如同一个侧视图），则得到的扫描线将是垂直的并扫描一个具有水平条纹的标记。

标记反射回来的光通过一个阻挡环境光的光学滤波器356作用在检测器358（图8）上。检测器358是光敏二极管的一个线性阵列或者图6中以虚线长方形示意性地指示的一个长形光敏二极管。滤波器356阻挡大部分光的波长但允许对应于激光二极管发出的光束波长的光通过。如图6所示，滤波器356与检测器358延伸在开口461上方。这样，检测器358与滤波器356是垂直于两块电路板416、418并且垂直于在金属基座410的底部的平坦的主表面的。

图8提供了对应于图7的圆圈部分中的用于支承滤波器356与检测器358的结构的一个放大详图。如图所示，一个夹持件361支承滤波器356，并且检测器358是用胶之类连接在一块背板363上的。在这样组装时，检测器358伸入贯通夹持件361的一个开口到达滤波器356后面的一个位置上。夹持件361的下部包含一条边的延伸部分365，该延伸部分镶嵌在形成在圆形外壳412的侧面的一个槽367中。夹持件的对侧端包含一个相似的边延伸部分，它镶嵌在支承架463中形成的一个槽中。

一旦将夹持件361与板363进行了组装，并且将下部边延伸部分定位在圆形外壳412与支承架463的槽中，便将电路板固定在金属基座的垂直延伸部分410'上。背板363的上端包含三个通过第二电路板418上对应的孔伸出的销369。这样，第二电路板418沿模件400（见图4至8）的右上侧夹持由板363与夹持件361构成的组件使其就位。

检测器358产生一个与反射光的强度成正比的模拟信号，该信号受到应用专用的集成电路619的处理数字化并且还可能受其解码。用于将信号从检测器阵列358的二极管带到应用专用集成电路419的电引线是沿背板363、销369与第二路板418布线的。

在这一实施例中，U形件303也有一个从直边段311（图4与9）向上延伸的销312。支架335在其顶部连有一块顶板315。该顶板315延伸在U形部件303的上方，使得销312位于形成在顶板315上的一个孔313中。孔313是略大于销312的。结果，孔的内表面并不与销312接触，而且在正常的扫描操作中，销与孔并不作为一个支点工作。然而，孔313的确起到限制销312及所连接的臂303的横向运动的作用。销与孔一起起到限制扫描部件的位移的一个止动装置的作用。结果，如果扫描模件400掉落或者遭受到震动，反射镜与磁铁的重量不致于迫使弹簧321在任何横方向上弯曲到使这些弹簧产生永久性变形或其它损坏的极端程度。

在扫描模件中设置的挠性支承结构300的小的尺寸并不妨碍以低的扫描频率操作。再者，反射镜与磁铁在部件303的对侧端上的位置将它们的重量放置在相对地远离轴线的地方，借此提供了高的转动惯量。并且，运动部件的质量是相当大的;并且弹簧321、323的较佳材料是相当柔性的。高质量、高惯性与弹簧的柔性使挠性支承结构呈现相对地低的特征振动频率。从而，该小型的自含扫描模件400在条码扫描所希望的低扫描频率上工作，诸如20赫兹或更低。并且，模件400包含反射镜的重量与第一磁铁的重量的平衡，这可以减少或消除可能破坏扫描运动的不利振动并且使启动扫描部件的运动所必须作用的能量为最小，使扫描器更高效。

挠性支承结构的另一个实施例

图10、11（A）与11（B）描绘了挠性支承结构的一种改进型，它通过将电磁铁733放置在永久磁铁709与反射镜759之间的一个位置上而进一步缩小了扫描器的尺寸。图10提供了这一实施例的一个侧视图，其中的线圈是以剖面示出的并且去掉了用于支承挠性片的自由端与线圈的结构。图11（A）与11（B）为分别示出安装在一个适当的静止支承结构上的图10的子组件的顶视与侧视图。

在这一最新的实施例中，一个挠性支承结构700包含一个T形部件703（见图11（A））。部件703包含一个直边段711，并且在该直边段711的一个第一端上包含一个横杆元件707。当挠性片721、723不弯曲时，反射镜759是在其静止位置上的，直边段711则位于沿贯穿电磁铁733（图10或11（B））的线轴的孔的轴线的位置上。

如图10与11（A）中所示，直边段711的第二端707通过永久磁铁709伸出。磁铁709压配合在直边段711的第二端707上或者粘接或连接在直边段711的第二端上与其一起运动。

横杆元件707携带反射镜759。具体地说，横杆元件707垂直弯曲构成一个第一挠性片止动装置（图10）。横杆元件707的对侧横向端727向后延伸（图11（A））并向上弯曲（图10）。支承结构700还包括一个第二挠性片止动装置728。第二挠性片止动装置728的对侧端726向后延伸，与图11（A）中所示的横杆元件707的两端相似。第二挠性片止动装置728的对侧端726还向下弯曲如图10中所示。

一对弹簧卡箍712围住反射镜759、横杆707的第一止动装置卡箍以及第二挠性片止动装置卡箍728构成如图10中所示的一个组件。横杆元件707、第二挠性片止动装置728以及弹簧卡箍712都是用诸如铍青合金之类的非磁性金属构成的。弹簧卡箍连同两个止动装置一起将反射镜紧固在T形部件703的横杆上。

并且，挠性片弹簧721、723的自由端是被弹簧卡箍712（见图10）所提供的压力夹紧在横杆元件707的弯曲端727与第二止动装置728的对应弯曲端726之间的。片721、723的对侧端起固定端的作用并且用示出为十字头螺丝的适当紧固件729紧固在一个固定支承结构上的。紧固件729将挠性弹簧片721、723中每一个的固定端夹紧在板731之一与从一个基座（在图11（B）的底部以一条实线示出）向上伸出的一个支承架735之间，系统是安装在该基座上的。

再者，这些部件的尺寸是制成使磁铁709的重量相对于反射镜与磁铁之间大约半途上的一条轴线平衡反射镜759的重量的。结果，片721、723作为平板片簧工作并绕该轴线弯曲。弹簧片721、723上的T形部件703的摆动使反射镜759产生通过绕该轴线的一条弧线的上下往复运动。该弧线位于图11（B）所在的平面中。

图11（A）示出电磁铁733基本上是与部件703的直边段711同心的，并且平板弹簧片721、723在电磁铁733的两侧通过。电磁铁733可连接在支架735中一个或两个支架的表面上，或者电磁铁733可连接在基座上。

第一与第二磁铁709与733基本上与图3的实施例中的第一与第二磁铁一样地工作。永久磁铁709的南北两极之间的轴线垂直地对准，例如在图11（B）所在的平面中。当交流电流通过电磁铁733的线圈时，线圈与永久磁铁709的磁场之间的交互作用使永久磁铁产生一个摆动运动，并使附着在其上的部件703产生一个转动摆动。挠性片绕反射镜与磁铁之间的平衡轴的来回弯曲使部件703摆动，并且使反射镜759通过绕该轴的弧线往复运动。

诸如在较早的实施例中所示的一个激光二极管向运动中的反射镜759发出一个光束。反射镜759将该光束反射向出现标记的一个平面。反射镜759的往复摆动使光束在图11（B）所示的支承结构700的左侧的扫描一条线。如果支承结构700的朝向是如图11（B）的侧视图中所示的，则得到的扫描线将是垂直的。如果将支承结构转动90°（图11（B）如同一个顶视图），则得到的扫描线将是水平的。并以常用方式对标记反射回来的光进行检测、对检测器信号进行处理、数字化及解码。

横杆元件及第二止动装置的各弯曲的端727与726的曲率半径与板731的下表面及支承架735的上表面的曲率半径相同。如果扫描器受到一个垂直的震动，例如由掉落扫描器引起的，由平板弹簧片721、723所支承的部件的重量将作用一个强的向下的力使这些弹簧绕这些弯曲表面中的一个或多个变形。因此，这些部件的曲率半径限制了各弹簧片721、723的曲率，这些曲率是如果操作员不小心掉落扫描器时可能产生的。对于一种给定材料与厚度的任何平板弹簧，存在着一个最小的曲率半径，小于它时该弹簧不能无损地进行弯曲。从而，如果平板弹簧721、723要弯曲到小于该弹簧材料的最小半径的一种弯曲的形状，其弹簧材料将永久地变形。为了防止这种破坏，弯曲端727与726的半径以及板731的下表面与支承架735的上表面的曲率半径全都大于Mylar^TM或Kapton^TM型平板弹簧721、723的最小半径。虽然上面并未专门讨论，较早的实施例也可包含形成在各种夹紧板与支承臂或支架的适当位置上的相似的弯曲表面。

二维扫描

图12至14示出了在两个基本上互相垂直的方向上提供束斑扫描的挠性支承结构的一种改型。若干不同的扫描应用要求在两个不同方向中的扫描。这种应用之一提供一个横越一条码型标记运动的扫描图式，来寻找完整到足以精确地读取该码的标记部分。这一双向的扫描应用将在下面参照图17至23的实施例进行更详细地讨论。其它的双向扫描应用涉及扫描在两个不同的维度中编码的标记。图13至15的实施例一般将参照这一后一类型的扫描应用进行讨论。

一个二维条码包括一系列光学编码信息的行或线。如果这些行是朝向X方向（水平）中的，则这些行在Y方向（垂直）中是一个位于另一个上方的。每行或线信息包括一系列编码符号，而每一符号则由通常为长方形的一系列明与暗的区域构成。暗区（条纹）的宽度和/或条纹间的明亮的间隔的宽度指示各行或线上的编码信息。二维条码能携带比普通的一维码多得多的编码信息。

为了读取一个二维标记，用一种光栅型或类似类型的扫描图式来扫描该标记是理想的。在这一扫描图式中，相当大的数量的横越该标记的基本上水平的与平行的扫描线从一条上部水平扫描线向下进行通过多条中间水平扫描线到达一个下部水平扫描线，均匀地覆盖包围该标记的一个所要求的扫描区。

为了得到这样一种光栅型扫描图式，扫描部件必须支承成能在两个不同的方向中往复运动的。并且，产生X方向光斑扫描运动的一个第一方向中的振动频率通常是显著地高于产生Y方向束斑扫描运动的一个第二方向中的振动频率的。

图10与11中所示的子组件800包含支承反射镜159与永久磁铁109的U形部件103。挠性片121、123的自由的第一端连接在用紧固件125支承反射镜159的臂、板127与一个支架部件上。这些部件全都与图2中的实施例中对应地编号的部件相同。回忆一个图2的实施例包括一个支承挠性片121、123的对侧端的固定结构。反之，在图12至14的二维扫描器中，挠性片121、123的对侧端是挠性地支承的以容许其所支承的片与U形臂103在一个第二方向中运动。

更具体地，在这一实施例中，挠性片121、123的第二端是用适当的紧固件129紧固到一个挠性支承结构上的并借此夹紧在对板131'之间。支承板131'之一是在图13中可见的，而另一块支承板则位于所示出的板的后方的片的对侧，因此在图13中是看不见的。

挠性支承结构800还包含构成一个第二平板弹簧的第二组挠性片221、223。在这一较佳方式中，各挠性片221、223包括Mylar^TM或Kapton^TM膜，但通过适当的紧固件225也可使用其它的挠性元件，诸如像铍青铜合金这样的非磁性金属的平片。这一对挠性片弹簧221、223的自由的第一端是用适当的紧固件225夹紧在一对板226与227之间的。两块板226、227之一连接在子组件800的各侧面上并从板131'之一的表面伸出。

作为这种连接结构的结果，第二对平板挠性片221、223是位于U形部件103与第一对挠性片121、123的两对侧的。然而，第二对平板挠性弹簧片221、223的平面是垂直于由第一对挠性片121、123构成的弹簧的平面的。挠性片221、223与片121、123等长或略短。

图14描绘了一个与前两个实施例中所使用的模件及图10与11中所示的子组件800相同的、包含一个激光二极管及聚焦模件600的束扫描模件。如图14所示，销229或其它适当的紧固件用于将平板弹簧221、223的第二端夹紧在板231与支架235之间。支承架528支承支架235并通过它们支承所附着的子组件800。支承架528的一端上的一个延伸部分还将电磁铁133支承在紧邻子组件800的永久磁铁109的一个固定的位置上。

子组件800的部件以类似于较早的实施例中的部件的平衡方式进行平衡，但在本例中的部件是相对于两条正交的轴线平衡的。用磁铁109的重量来平衡反射镜159的重量将使第一对平板挠性片121、123绕反射镜与磁铁之间大约一半距离上的一条轴线Ax弯曲。重量平衡还将使第二对平板挠性片221、223绕反射镜与磁铁之间大约一半距离上的一条轴线Ay弯曲。两条轴线Ax、Ay是互相垂直的。在这一实施例中，轴线Ax为一条垂直轴线而轴线Ay则为水平的。

由第一对挠性片121、123构成的平板弹簧绕垂直轴线Ax的往复弯曲将引起U形部件103的振动及反射镜159通过一条绕轴线Ax的水平弧线的来回往复运动。相似地，第二对挠性片221、223绕水平轴线Ay的往复弯曲引起U形部件的摆动及反射镜159通过一条线轴Ay的垂直弧线的对应的上下往复运动。

为了产生所要求的二维扫描图式，绕Ax轴线的摆动运动的频率应高于绕Ay轴线的摆动运动的频率。通常，当一个弹簧必须移动一个较高的质量时，它在一个较低的频率上振动。在图14的系统中，第一对平板挠性片121、123携带着磁铁109、U形部件103及反射镜159连同销125、支承架部件与板127（它们将这些弹簧连接到部件103上）的质量。除了这些质量以外，第二对挠性片221、223还携带着第一对挠性片121、123以及将片121、123的第二端连接在第二对挠性片221、223的自由端上的各种板与销的质量。结果，由挠性片221、223构成的第二平板弹簧所移动的质量在一定程度上高于由挠性片121、123构成的第一平板弹簧所移动的质量。对于某些要求的图式，诸如下面将更详细地讨论的前进的曲折图式（参照图17-23），由这些质量差别所引起的振动频率的差别是足够的。

为了生成用于读取二维标记的光栅型图式，绕Ax轴线的振动运动的频率必须大为高于绕Ay轴线的振动频率。通常，较硬的弹簧在较高的频率上振动（与较软的弹簧相比），因此第一对挠性片121、123应较第二对平板挠性片221、223为硬。如果各种平板弹簧片都是用同一种材料制成的，第一对挠性片121、123应较第二对挠性片221、223为厚。另一方面，第一对平板挠性片或弹簧121、123也可由相对地较硬的弹簧材料制成，诸如象铍青铜合金这样的挠性非磁性金属。第二对平板挠性片或弹簧221、223则由较软的塑料材料构成，诸如Mylar^TM或Kapton^TM。对于一个二维条码的光栅扫描，第二对平板弹簧221、223将在较低频率范围内的一个特征频率上振动，诸如在大约5至15Hz的范围内。反之，第一对平板弹簧121、123将在一个较高的频率范围内的一个特征频率上振动，诸如在大约200至800Hz的范围内。

电磁铁159作用在单个永久磁铁109上的振动力能通过采用永久磁铁的两极的适当朝向以及通过小心地选择作用在接线端220上的驱动信号来驱动电磁铁214的线圈而起动在两对弹簧片121、123与221、223中所要求的振动。

电磁铁133包括一个芯或轴心，线圈便是绕在它上面的。当没有电流通过线圈时，第一与第二对平板弹簧的弹性使反射镜159与磁铁109返回到静止位置上。当将一个电流引导通过线圈时，线圈与永久磁铁109的磁场之间的交互作用产生一个使磁铁从其平衡位置移开的力矩。在这一实施例中，永久磁铁109的两极之间的轴线位于枢轴Ax与Ay之间大约45°角的位置上（即以45°角离开图14所在的平面）。结果，作用在该磁铁上的力将包含一个与各转动轴正交的矢量，并将使磁铁相对于该两条轴线从其静止位置上移开。作为这一运动的结果，第一对平板弹簧片121、123产生一个弹簧力，并且第二对平板弹簧片221、223产生一个弹簧力。这两个弹簧力对抗该运动，并力图将永久磁铁109带回到静止位置。倒转作用电流的极性将会倒转磁性力与对抗的弹簧力的方向。因此，如果作用在电磁铁133的线圈上的电流采取周期性交流信号的形式，诸如一个正弦波、一个脉冲信号、一个三角形波等，感应的磁性力将使永久磁铁109产生绕两条线轴Ax与Ay的一个振动运动或摆动。

为了产生绕两条轴线的两个不同频率的运动，作用在电磁铁上的驱动信号包括两种不同频率的两个周期性信号的叠加。第一信号分量具有在高频范围内对应于第一对弹簧121、123的特征振动频率的频率。第二信号分量具有在低频范围内对应于第二对平板弹簧221、223的特征振动频率的频率。从而，作用在永久磁铁109上的振动磁性力将包含对应于驱动信号中的两个分量信号的两个不同频率分量。由于两组弹簧片的振动的不同特征频率，由一对片构成的各平板弹簧将只响应垂直于其对应的枢轴的力矢量在其固有振动频率上振动。从而当电磁铁133受到这样一个叠加信号的驱动时，第一对平板弹簧片121、123将绕Ax轴在高频范围内的一个频率上振动，而第二对平板弹簧片221、223则将绕Ay轴在低频范围内的一个频率上振动。

如图14中所描绘的，激光二极管及聚焦模件600产生一个光束，该光束从摆动的反射镜159反射。该反射镜159在两个不同的频率上在两个正交的方向中摆动，有如上述。反射镜159的这一摆动使反射光束51在X方向中来回扫描并在Y方向中上下扫描，以一种光栅图式横越出现二维条码的表面。标记反射回来的光将受到检测，而与反射光的强度成正比的检测器信号将受到（未示出的一个检测器与处理电路）以通常方式的处理、数字化与解码。

将扫描模件装入一支记录笔中

由于装有本发明的挠性支承结构的扫描器模件体积小、重量轻以及坚固耐用的构造，上面讨论的任何一个本发明的实施例都能由一位操作员安装、戴或持在大范围的位置上。例如，诸如图4至7中所示的400的扫描器模件可以安装成使操作员能将模件戴在头盔、眼镜、手链、手镯或戒指等上面。该模件能够容易地装入与图1中所示的相似的一个手持式扫描器中。另外，该模件也能作为一个固定装置的扫描器的部件。

在图15与16所示的一个较佳实施例中，一个束扫描器模件400'是装入一个书写工具750中的。模件400'可以是实质上与模件400相同的，在这一例中，用于束扫描的检测器与所有处理电路都是该模件的部件。另外，如图15所示，检测器可以是该系统的独立安装的部件。模件400'至少应包含激光二极管及聚焦模件、反射镜、用于支承反射镜在一个或两个所要求的方向中运动的结构、以及用于响应一个适当的驱动信号产生在所要求的频率上的这种运动的第一与第二磁铁。

参见图15，工具750包括一个在一端具有锥形尖端、在锥形尖端的相对端上的一个扩大部分以及在两端之间的伸长身部的笔形外壳751。笔的尖端将包括必要的记录笔电子设备752，并且扫描器模件400'是安装在一块电路板753的一端将模件定位在记录笔外壳751的扩大的后部中的。电路板753必要时还能支承用于生成或处理与记录笔的扫描操作或书写操作相关的处理信号所需要的任何附加电路。

透光窗口756允许来自束扫描器模件400'的外出光束从外壳751中出去。该光束在沿外壳751的身部的外表面延伸的一条光径中前进对向出现光学编码标记70的一个目标表面。

标记反射回来的光通过一个阻挡环境光的光学滤波器756'作用在检测器758上。如图所示，滤波器与检测器是安装在笔形外壳751的锥形尖端上或在其附近的。检测器758生成一个与反射光的强度成正比的模拟信号，该信号受到模件400'中的或者安装在电路板753上的电路用常规方式的处理、数字化与解码。

一个手动启动开关754安装在笔身的接近锥形尖端的一个笔身的侧表面上的点上（图16）。结果，开关不是在光径的线上的。一位在她的右手中持有该笔的操作员可以用她的食指启动该开关。而在他的左手中持有该记录笔的操作员可用他的姆指启动开关。在任何一种情况中，由于开关754的位置，启动开关的手指不会阻挡沿外壳751的身部的外表面的光束的光径。操作开关启动操作400'的发光与扫描部件以及检测器756与相关的信号处理与解码电路起动对光学编码标记70的读取。

移动的束斑扫描器通常在接近扫描器的窗口处有一个“死角区”，在该区中装置不能扫描标记，由于扫描线短于标记的宽度。然而，操作员在扫描中将扫描器的前端或尖端放在十分靠近标记的地方通常是最方便的。当如图所示地配置一支笔或记录笔时，即使不是全部的扫描器模件400'的“死角区”也是绝大部分“死角区”是沿笔形外壳751的笔身的长度的。从而，操作员能将记录笔750的尖端放在相对地靠近标记70处，而扫描器仍能得到标记的一次精确而有效的读取。

如图16中所示，包含扫描器模件400'的记录笔通过一条电缆757连接到分离的板775上。该书写板是对记录笔尖在板上的位置上的接触或指点敏感的，可得出位置数据，并且该板能够显示与所得出的位置数据相关的信息。例如，该板可包括一个电阻接触型输入屏幕，用于电子地确定笔尖接触板表面的X、Y位置、以及一个相关联的显示设备，诸如4，972，496号美国专利中所公开的那些。另外，记录笔电子设备可依靠光笔技术、电容接触检测电路、压力灵敏的接触检测电路、超声接近检测电路等。在各种情况中，关键性的特征是记录笔750既包含提供输入到对应的类型的电子板775的X、Y位置数据所必需的电子设备还包含这里所讨论的那种类型的一个束扫描器模件400'。

在图16的实施例中，电缆757将表示解码字符的数字数据带给相关联的计算机，例如经由到显示器与电阻记录笔输入板的连线。在这一例中，记录笔750通常经由连接到板775的电缆757接受来自诸如系统电源的一个外部电源的电源电压。另外，记录笔也可包含一个内部的电池电源与一个无线发送机。发送机可以是一台无线电发射机、一个红外线发送机、一个超声发送机或者任何其它种类的无线发送机。发送机将扫描光学编码标记70所得到的模拟或数字信号送至相关联的计算机系统。在这后一种情况中，连接到板775的电缆将是不必要的，并且操作员在扩展的扫描操作中没有必要持有该板。

前进的线运扫描器

图17-23描绘了本发明的一个实施例，用于产生两个不同方向中的束斑扫描运动。然而，在这一实施例中，扫描图式为一种移动中的截断的曲折图式，而不是一种光栅图式。

使用低质量印刷技术印刷的标记常包含许多印刷缺陷。这种有缺陷的印刷码及损坏的或擦伤的标记通常包含一个截断条码区，但它仍然是足够地完整和/或精确地印刷的，能够读取的。还存在着使条码更小的一种趋向，使码占用更少的表面面积并且是较小地在视觉上突出的。然而，只有当一条或多条扫描线真正横越完整的截断码时，才能成功地读取任何这种小的或截断的码。使用只重复地扫描一条单一的扫描线的典型扫描器，做到这一点要求小心地瞄准使扫描线横越截断的码并且可能要求操作员手持扫描器使扫描线成一定的角度横越该码而不是通常的水平角。

本发明的这一实施例通过产生一个自动地横越该码前进直到一条或多条线扫描到该码的一个完整部分为止的曲折图式来克服这些难点。这样一个图式包含水平线与成角度的斜线。在图式横越截断的码前进时，最终有一条扫描线会正确地对准码的完整的截断部分，并从而产生一个精确而有效的读取结果。

图17提供了本实施例的扫描机部件的顶视图。一块电路板11在其一端附近支承该扫描机。如以后要讨论的，激光二极管型发射器与检测器是安装在电路板11的对侧端上的。如同较早的实施例中，这一扫描机采用一面反射镜5作为运动部件来产生所要求的束扫描运动。反射镜5是相当长并且是略为弯曲的（当从上方观察时），以便将反射光集中在检测器上。从侧面观察时，例如从图17的左侧，反射镜呈现为一个长而窄的矩形。

扫描机包含两个不同的弹簧支承结构，用于在两个所要求的正交方向中提供反射镜5的往复运动。弹簧2绕一条第一轴线Ax弯曲以产生反射镜5的基本上水平的运动，以及一对片簧1绕一条轴线Ay弯曲以产生反射镜5的基本上垂直的运动。弹簧2在其一端上连接反射镜5，其连接方式将在下面更详细地讨论。

用铍青铜合金或类似的挠性非磁性材料制成的各片簧1的“固定”端用销7或其它适当的紧固件紧固，借此将弹簧的该端夹紧在板9与两个机器夹持器12之一之间（在图18中只能见到一个夹持器）。至少一个销7穿过电路板11并嵌入一个支承块13，该支承块横越电路板11的下表面延伸牢固地将两个机器夹持器12连接在板上。

铆钉15将一个支架17连接在两个片簧1（图17）的“自由”端之间。支架17包含一个用于支承反射镜2的延伸部分18。弹簧2的第一臂用诸如铆钉21的紧固件固定，借此夹紧在支架延伸部分18与一个反射镜支承夹19之间。

除了将弹簧2夹紧在延伸部分18上之外，反射镜支承夹19还起平衡部件的作用。具体地说，反射镜支承夹19延伸在与弹簧2相反的方向中，使得该夹的重量相对于弹簧2绕之弯曲的轴线Ax平衡永久磁铁23与反射镜5的重量。如果夹19延伸得足够地远，则在夹的弹簧2的对侧端上开槽使片簧1能从其中通过，从而在夹19与片簧1之间没有摩擦。

弹簧2是一个金属弹簧，通常用弯曲成图中所示的形状的一块铍青铜合金平板制成。图20提供了弹簧2的一个边视图。这一弹簧有一第一臂31。如图19的正面图中所示，孔21'穿过第一臂31。上面讨论过的铆钉21穿过孔21'固定地将臂31的一端连接在支架延伸部分18与反射镜支承夹19之间。

U形段32的一个第一半圆端连接在第一臂31的第二端上。第二半圆段33的一端连接在第一半圆段的第二端上。第一半圆段32具有小的曲率半径使之相对地较硬。从而，第一臂31与第一半圆段32为第二半圆段33提供了相对地刚性的支承。

弹簧2的第二臂34连接在第二半圆段33的另一端上。第二半圆段33具有显著地较第一半圆段32更大的曲率半径，从而第二半圆段33是相对地柔软的。从而，反射镜5在第一方向中的运动是由弹簧绕轴线Ax的弯曲产生的，该轴线接近或者重合于第二半圆段33的中心轴。在接近第二臂34的远端处设置了支承反射镜5与第一永久磁铁23的装置。

在这一实施例中，第一永久磁铁23是直接粘在或者连接在反射镜5的后表面上的（图17）。如图19中所示，弹簧2的第二臂34包含一个贯通的孔35。环绕孔的周边形成的一系列弹性小突出物径向地向内向孔35的中心伸出。第一永久磁铁23是圆柱形的，而这些弹性小突出物与孔35的尺寸是确定为当将磁铁压入孔中时，这些小突出物卡紧第一永久磁铁23的外表面。这种结合用于将第一永久磁铁23与扫描反射镜5连接在弹簧2的第二臂34的活动端上。

如图21中所示，臂34还具有形成在弹簧2的第二臂34的两对侧边上的向内弯曲的夹子样部件或夹紧臂36。图19描绘了在孔35的每边上的向内弯曲的夹子样部件臂36的位置。夹紧臂36在邻近反射镜的端部处夹住反射镜5的边，第一永久磁铁便是连接在该反射镜上的，从而为第一永久磁铁25与扫描反射镜5对弹簧2的第二臂34的活动端提供了附加的连接。

参见图17，这一实施例包括一块在紧邻第一永久磁铁23的一个位置上连接在电路板11的上表面上的第一电磁铁25。并且，第一永久磁铁23是十靠近轴线Ay的，片簧1便是绕该轴线弯曲的。结果，作用在第一永久磁铁23上的漏磁场将不产生任何实质性的绕轴线Ay的力矩。第一永久磁铁23的南北两极间的轴线位于沿该磁铁圆柱形的中心轴的位置上并且与电磁铁25的轴线对准或平行。在电磁铁25的线圈上作用上个周期性的交流电信号将在第一永久磁铁23上产生一个往复的推拉力。

因为弹簧2是连接在接近长形反射镜5的一端上的并且反射镜5的质量中心是接近反射镜的中心的，反射镜5相对于弹簧2绕之弯曲的轴线Ax形成一条长的杠杆臂。结果，作用在磁铁23上的力将在反射镜上产生一个较大的力矩并将使其产生一个较大的角运动。这向反射镜提供了足够的磁性力耦合以及在X方向（图22中所示为42.0°）中光束的大的角位移。

支承架17还包含一个用于支承一块第二永久磁铁的延伸部分26。如图18的侧视图中所示，延伸部分26围绕电路板11的一端弯曲并在其下方通过，第二永久磁铁27是用适当的装置连接在延伸部分26的下端上的。一块第二电磁铁28在紧邻第一永久磁铁23的位置上连接到电路板11的下表面上。支承架17连同其所连接的延伸部分18与26的尺寸是选择为使各部件的重量是相对于片簧1绕之弯曲的轴线Ay互相平衡的。

与第一永久磁铁23一样，第二永久磁铁27也是圆柱形的。第二永久磁铁27的南北两极之间的轴线位于沿该磁铁的圆柱形的中心轴的位置上并且与第二电磁铁28的轴线对准或紧密地平行。因此，在第二电磁铁28的线圈上作用一个周期性的交流电信号将在第二永久磁铁27上产生一个往复的推拉力。

这一扫描器实施例的上面讨论的构造容许反射镜在两个不同的方向中运动，并且在每一方向中的运动是完全与另一方向中的运动无关的。

更具体地，当没有电流流经电磁铁25的线圈时，弹簧2的弹性使反射镜5返架到其相对于轴线Ax的静止位置上。当将一个电流引导通过线圈时，线圈与永久磁铁23的磁场之间的交互作用产生一个力矩将磁铁23从其图17中所示的平衡位置上移开。这一力矩或者将永久磁铁23移向电磁铁25的轴心与线圈或者将其从那里移开。作为这一运动的结果，弹簧2产生一个力图将永久磁铁23带回到其静止位置的弹簧力。倒转作用电流的极性将倒转磁力与相反的弹簧力的方向。因此，如果作用在电磁铁25的线圈上的电流采取周期性交流信号的形式，诸如一个正弦波、一个脉冲信号、一个三角形波等，所感应的磁力将使永久磁铁23及其所连接的反射镜5产生一个振动或摆动。然而，作用这样一个电流而不在第二电磁铁28上作用电流将不产生绕Ay轴的力矩，并且作为后果，反射镜的运动将完全是水平的。除了交流电流之外，驱动信号可以是与弹簧2的特征振动同一频率与同相的一个脉冲或半波信号。

同样，当没有电流通过电磁铁28的线圈时，片簧1的弹性使反射镜5返回到其相对于轴Ay的静止位置上。当一个电流被引导通过该线圈时，线圈与永久磁铁27的磁场之间的交互作用产生一个力矩使磁铁23从其图18中所示的平衡位置上移开。这一力矩或者将永久磁铁27移向电磁铁28的轴心与线圈或者从那里移开。作为这一运动的后果，片簧1产生力图将永久磁铁27带回到其静止位置的弹簧力。倒转作用电流的极性将倒转磁力与相反的弹簧力的方向。因此，如果作用在电磁铁27的线圈上的电流采取周期性交流信号的形式，诸如一个正弦波、一个脉冲信号、一个三角形波等，所感应的磁力将使永磁铁27产生一个振动运动或摆动。除了交流信号之外，驱动电流可采用与片簧1的特征振动同一频率与同相的重复的半周期波或脉冲信号的形式。由于支承架17在片簧1的自由端之间（通过延伸部分18与弹簧2）支承反射镜5，磁铁27的振动将使反射镜5产生一个对应的垂直运动。然而，作用这样一个电流而不在第二电磁铁25上作用电流将不产生绕Ax轴的力矩，结果，反射镜5的运动将完全是垂直的。

当两个电磁铁25与28都接受周期性交流电信号时，在永久磁铁23与27上得到的振动力产生反射镜5绕两条轴线Ax与Ay的往复运动。绕各轴线的扫描运动的频率以下面要详细讨论的特定形式略为不同，使得束斑横越出现标记的表面扫描一个曲折的图式，并且在搜索一个要读的标记的一个截断的部分的过程中曲折的图式自由地横越该表面移动。

图22与23分别为装有图17与18的电路板11与扫描机的一个手持式扫描器的顶视与侧视剖面图。如图22中所描绘的，激光二极管及聚焦模件600产生一个光束，该光束受到摆动的反射镜5的反射。反射镜5在两个正交的方向中在不同的频率上振动，有如上述。反射镜5的这一摆动使反射光束51以截断的曲折图式在X方向中来回扫描并在Y方向上下扫描，前进地横越出现标记的表面移动。

如图22中所示，本实施例的扫描机将在X方向中产生一个42°的扫描角。接近束斑停止与反转方向的X方向运动的极端处的扫描部分会在扫描中产生一个不成比例的大量激光能量。为了减小反射的激光能量对操作员的危害和/或对在扫描中在场的其它人员的危害，手持式扫描器包括挡光板39，当光束通过窗口56从扫描器发出时它限制光束的最大扫描角。带有如图所示地定位的板39，本实施例的扫描机将在X方向中产生35.5度的扫描角。

标记反射回来的光通过窗口56进入扫描器外壳，而反射镜5则收集反射光并将它们重新引导到检测器158上。重新引导的光通过一个阻挡环境光的滤波器156并照射在检测器158上。检测器158是一个完全与图2与3的实施例中所用的相同的光检测器。检测器158产生一个与反射光的强度成正比的信号。当扫描横越标记前进时，检测器信号受到（未示出的电路）的常规方式的处理、数字化与解码直到解码器检测到一次有效的读取。

如上面参照图12-14的实施例所讨论的，反射镜在Y方向中以比X方向中反射镜的振动频率低得多的频率的振动使光束实现一种光栅扫描图式。然而，在图17-23的实施例中，光栅图式不是所希望的。在这后一实施例中，所有的弹簧都包括由同一种材料构成的金属部件，例如一种铍青铜合金，它是比较硬的。结果，弹簧2在高于前面的弹簧的振动频率的频率上振动，但这两个频率之间的差不如一个光栅扫描型实施例中那样大。

如果这两个扫描频率彼此相等，光束将扫描与水平线成一个角度的一条线并来回横越该线重复地扫描。如果这两个扫描频率之比为2∶1，光束将实现一种曲折的图式。这样一种图式每帧中将正好有两条水平扫描线，并且正好在每一完整的Y方向扫描周期后重复一次。扫描频率之间这种正好成倍数的关系将产生一种快速地重复的扫描图式，其中束斑一次又一次地横越标记的正好相同的部分。由一个垂直扫描周期定义的各帧将重复紧接在前面的帧的图式。如果该图式横越码的一个受到损坏的段或者具有缺陷的不良地印刷的段，不论这一图式重复多少次，扫描器都不能读出编码信息。

因此，X方向扫描频率对Y方向扫描频率之比应大于1.5而小于2.0。在较佳实施例中，这一比值大约为1.75∶1。例如，如果X方向扫描频率为60Hz，而Y方向扫描频率为35Hz，两个频率之间的实际比值为1.71∶1。作为这一频率关系的结果，束斑实现了一种截断的曲折图式，但该图式并不在每帧之后重复，并且横越出现标记的表面前进。

更具体地，束斑从左至右横越一条水平线，然后向下从右至左沿一条斜线。然后束斑从左至右横越通过第二条水平线，然后向上从左至右沿第二条斜线。束斑随即通过这一曲折线重复进行运动。然而，由于高扫描频率不是低扫描频率的整数倍（比值1.75∶1），下一一个曲折图式的第一条水平线将出现在略低于第一曲折图式的第一条水平线的一个位置上。从而由一个垂直扫描周期定义的各帧将不会重复紧接在前面的帧。

按照本实施例的扫描所产生的图式最终将会重复，但在图式重复以前，曲折的图式将从顶到底横越标记前进地移动。这样，该图式将包含大量的曲折图式，每一个具有两条水平线与两条斜线。条码扫描系统中使用的许多解码器对于在标记上从左至右与从右至左通过的线都能解码出标记的一次有效读取。斜线与水平线之间具有相对地小的角度。这样，移动中的曲折图式的各条线能够产生标记的一次有效读取，只要线在其上通过的标记部分是完整的与未受损的即可。

在许多情况中，一个不良地印刷的条码或者一个擦伤或损坏的条码仍包括至少一些小的截断的部分，如果扫描线在正确的对准中横越该段，它是足够完整来读取该码的。图式横越标记的前进运动导致横越该标记搜索该码的这样的一个未受损的截断的段。扫描图式的前进运动还导致横越一个目标表示搜索一个小的标记或条码。

并且，在图式中包含进斜线将产生相对于标记的条纹或不同角度的扫描线，这进一步增加了在一个正确的角度上在标记的未受损段上方通过足够多的扫描线的概率，使读出编码信息成为可能。作为一种后果，为了扫描器读取标记，操作员没有必要在相对于标记的条纹的一个十分精确的角度上手持扫描器。

Claims (5)

1、一种用于读取具有不同的光反射率部分的光学编码标记的自含光学扫描模件，所述模件包括：

一个金属基座；

一个发射器，固定地安装在所述金属基座上，用于发射一个光束；

光学装置，用于将光束导向光学编码标记；

支承装置，连接在所述基座上，用于安装振动运动的光学装置；

用于使所述支承装置上的光学装置产生往复运动的装置，使光束横越出现所述标记的一个表面扫描；

检测器装置，用于接收从该表面反射回来的光并生成对应于光学编码标记的不同光反射率的电信号；

一块第一电路板，与所述金属基座正交地安装在所述金属基座的一端上；

安装在所述第一电路板上的第一电路装置；

一块第二电路板，与所述第一电路板正交并与所述金属基座平行地安装；

安装在所述第二电路板上的第二电路装置；以及

一条柔性电缆，连接所述第一与第二电路装置，其中所述第一与第二电路装置共同工作以产生驱动发射器的信号、产生驱动用于产生往复运动的装置的信号、以及处理检测器装置所生成的电信号。

2、一种用于读取具有不同光反射率部分的标记的光学扫描系统，所述系统包括：

一个固定的支承件;

发射与光学装置，用于发射一个光束并光学地将该光束导向该光学编码标记;

第一往复支承装置，用于安装发射与光学装置的在一个第一方向中振动运动的一个部件;

第二往复支承装置，连接在固定支承件上，用于安装在一个第二方向中振动运动的该第一支承装置，所述第二方向是基本上垂直于所述第一方向的;

驱动装置，用于同时地产生安装在第一往复支承装置上的部件在第一方向中第一振动频率上的往复运动以及一起安装在第二往复支承装置上的该部件与第一往复支承装置在一个第二振动频率上的往复运动，其中该第一振动频率略大于第二振动频率但不正好是它的整数倍，使得该光束实现一种横越出现所述光学编码标记的表面前进的曲折扫描图式;以及

用于接收从该表面反射回来的光并生成对应于该光学编码标记的不同光反射率的电信号的装置。

3、一种读取具有不同光反射率部分的光学编码标记的方法，所述方法包括下述步骤：

生成一个光束;

产生所述光束在一个第一方向中在一个第一频率上的横越出现所述标记的一个表面的往复运动;

在产生所述光束在每方向中的运动的同时，产生所述光束在一个第二方向中在一个第二频率上横越该表面的往复运动，所述第一与第二方向是基本上互相正交的，并且所述第一频率略大于所述第二频率但下正好是它的整数倍，使得该光束实现横越该表面前进的一种曲折扫描图式;

在该曲折扫描图式横越该表面前进时检测从该表面反射回来的光并且生成对应于该光学编码标记的不同光反射率的电信号;

在曲折扫描图式的一部分横越所述标记的没有缺陷的一个截断的部分时，解码所述光学编码标记的不同光反射率所表示的信息;以及

响应信息的解码，终止光束的生成。

4、一个系统，包括：

一个笔形外壳，在一端上具有一个锥形的尖端，在锥形尖端的对侧端上具有一个扩大的段，在两端之间具有伸长的身部;

发射与光学装置，位于笔形外壳的扩大段中，用于发射一个光束并在沿笔形外壳的身部的一个外表面延伸的一条光径上将该光束导向出现光学编码标记的一个目标表面;

一个安装在笔形外壳的锥形尖端中的书写工具;

一个检测器，安装在笔形外壳中邻近锥形尖端处，用于感测光学编码标记反射的光并生成表示光学编码标记的光反射率变化的一个电信号;以及

一个手动启动开关，用于启动发射与光学装置来起动对光学编码标记的读取，其中该开关是安装在笔身的一个侧面上所述光径以外邻近锥形尖端的一个点上的，使得一位操作员能用其姆指或食指启动该开关而不阻挡光径。

5、一种用于读取具有不同光反射率部分的光学编码标记的光学扫描系统，所述系统包括：

用于发射一个光束的发射装置，所述发射装置包含一个部件，用于将该光束导向出现光学编码标记的一个目标表面;

一个构件，具有一个所述部件连接在其上的第一端及与所述第一端相对的一个第二端;

连接在该构件的第二端上的一块磁铁，其中该部件、该构件与该磁铁的尺寸是制成为使所述磁铁的重量相对于该部件与该磁铁之间大约半途上的一条轴线平衡该部件的重量的;

往复支承装置，用于安装该构件使之绕该轴线作转动振动;

驱动装置，用于在磁铁上产生一个振动力使该构件绕该轴线振动以及该部件通过绕该轴线的一条弧线往复运动，借此使光束横越该目标表面扫描;

用于接收从目标表面反射回来的光并生成对应于光学编码标记的不同光反射率的电信号的装置。

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