CN109697378B - 影像捕获设备 - Google Patents

Abstract

一种影像捕获设备，其包括基板、影像撷取模块、光学定位模块、第一反射镜与第二反射镜。基板包括内表面、外表面与开口。影像撷取模块设置于内表面上且位于开口的一侧，光学定位模块设置于内表面上且邻近影像撷取模块。光学定位模块包括定位光源、光栅与光学透镜，定位光源位于内表面上，光栅位于定位光源与光学透镜之间。第一反射镜对应于影像撷取模块与光学定位模块设置，定位光源、光栅、光学透镜与第一反射镜沿内表面的法线方向依序排列，且光学透镜相对于法线方向倾斜。第二反射镜对应于第一反射镜设置且在法线方向上与开口重叠。

Description

影像捕获设备

技术领域

本发明是关于一种条形码扫描仪，且特别是关于一种用以撷取含有条形码的影像的影像捕获设备。

背景技术

时至今日，条形码与读取条形码的装置已经普遍运用于各种领域。藉由读取条形码的装置来读取一维或二维等各种型态的条形码，就能获得对应于所读取条形码的信息。

一般来说，读取条形码的装置是一种条形码扫描仪(barcode reader)，其内部设有影像捕获设备，可以撷取影像，并进一步解读所撷取影像中的条形码，并输入计算机以获得相关信息，以达到快速、精确与节省人力的目的。为了让影像捕获设备可以顺利撷取含有完整条形码的影像，操作时，需要让完整的条形码位于影像捕获设备的有效撷取区域中。若影像捕获设备没有撷取到含有完整条形码的影像，则会导致条形码解读失败或出现错误。除此之外，在一些照度不足的场合中使用此影像捕获设备，可能会发生所撷取影像的亮度不足，以至于影像中的条形码模糊、过暗，如此也将造成条形码解读失败或出现错误。

现有一种影像捕获设备，其具有辅助定位与辅助照明的功能。此影像捕获设备可以投射出辅助定位用的图样，例如横线图样或十字图样，这些图样会投射在任意表面上且对应于有效撷取区域。例如，横线图样会横越整个有效撷取区域，而十字图样会位于有效撷取区域的中心，因此，使用者可让横线图样横越所欲读取的条形码或将十字图样对准条形码的中心，如此就能确保影像捕获设备可撷取到含有完整条形码的影像。此外，现在也有一种影像捕获设备，其使用辅助光源，可用来照射条形码所在位置，提高照度。

发明内容

现有的影像捕获设备，虽然可以提供辅助定位用的图样，来帮助使用者对准所要读取的条形码。不过现有影像捕获设备中用来产生此图样的光学机构，需要占用许多空间，使影像捕获设备难以作到轻薄短小。除此之外，现有影像捕获设备的辅助定位用的图样，对于使用者来说不够直观，并且，现有影像捕获设备无法随着其与被读取条形码之间的距离变化，而使辅助定位用的图样也产生相应的变化。也就是说，虽然在不同距离下，有效撷取区域的大小会产生变化，但辅助定位用的图样(如前述的横线图线)并不会相应地变化，而这会造成使用上的不便。另外，现有影像捕获设备的辅助光源，其光线并无法均匀分布在要读取的条形码上，造成所撷取的影像中的不同区域有明显的亮暗差异，如此可能会影响到条形码的解读。

有鉴于此，本发明提出一种影像捕获设备，以期减少产生定位图样的光学机构的体积，且让此图样能随着距离而相应变化，并期提供更加均匀完整的辅助照明。

根据本发明一实施例，一种影像捕获设备包括基板、影像撷取模块、光学定位模块、第一反射镜与第二反射镜。基板包括相对的内表面与外表面以及开口，开口穿透内表面与外表面。影像撷取模块设置于内表面上且位于开口的一侧，光学定位模块设置于内表面上且邻近影像撷取模块。光学定位模块包括定位光源、光栅与光学透镜，定位光源位于内表面上，光栅位于定位光源与光学透镜之间。第一反射镜对应于影像撷取模块与光学定位模块设置，其中，定位光源、光栅、光学透镜与第一反射镜沿内表面的法线方向依序排列，且光学透镜相对于法线方向倾斜。第二反射镜对应于第一反射镜设置，第二反射镜在法线方向上与开口重叠。

根据本发明一实施例，定位光源、光栅与光学透镜共有两组，且分别位于影像撷取模块的相对两侧。

根据本发明一实施例，两光学透镜朝向彼此相对于法线方向倾斜。

根据本发明一实施例，两定位光源产生的光分别穿过两光栅后形成两光束，两光束分别进入两光学透镜，两光束被两光学透镜折射后彼此交错，两光束交错后投射于第一反射镜，两光束被第一反射镜反射后投射于第二反射镜，两光束被第二反射镜反射后穿过开口。

根据本发明一实施例，各光栅为直线形的穿槽，穿过开口的两光束于投射面上形成两光条，两光条互相平行且彼此间隔。

根据本发明一实施例，影像捕获设备进一步包括基座。基座设置于内表面上且位于开口的一侧，基座包括两光源容室、两透镜容室与两隔板，每一隔板分隔对应的光源容室与对应的透镜容室，两定位光源分别位于两光源容室中，两光学透镜分别位于两透镜容室中，两光栅设置于隔板上。

根据本发明一实施例，影像撷取模块包括集光单元与传感器，基座还包括筒状容室与底部容室。筒状容室连通底部容室，筒状容室与底部容室位于两光源容室与两透镜容室之间。集光单元位于筒状容室中且朝向第一反射镜，传感器位于底部容室中且朝向集光单元。

根据本发明一实施例，影像捕获设备进一步包括罩体，其中，罩体设置于内表面上且围绕开口，第一反射镜与第二反射镜位于罩体上。

根据本发明一实施例，影像捕获设备进一步包括光扩散模块，其中，光扩散模块设置于外表面上且位于开口的一侧，光扩散模块包括辅助光源与棱镜单元，辅助光源位于外表面上且位于棱镜单元与外表面之间，棱镜单元包括至少五面光学面，各光学面与外表面之间夹的角度皆不相同。

根据本发明一实施例，光扩散模块还包括红外线光源与导光柱，红外线光源位于外表面上，导光柱的一端连接棱镜单元而导光柱的另一端邻近红外线光源。

综上所述，根据本发明的实施例的影像捕获设备，用来产生定位图样的光学机构的体积可以有效减少，且此图样还能随着影像捕获设备与投射面之间的距离而相应变化，并能提供更加均匀完整的辅助照明。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技艺者暸解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

附图说明

图1所示为本发明一实施例的影像捕获设备的示意图；

图2所示为本发明一实施例的影像捕获设备的爆炸图；

图3所示为图1的影像捕获设备于3-3线段的剖面图；

图4所示为图1的影像捕获设备于4-4线段的剖面图；

图5所示为图1的影像捕获设备于5-5线段的局部剖面图；

图6所示为本发明一实施例的影像捕获设备所投射的辅助定位图样的示意图；

图7所示为本发明一实施例的影像捕获设备于另一视角的示意图；

图8所示为图7的影像捕获设备于8-8线段的局部剖面图；

图9所示为图7的影像捕获设备转至另一视角的示意图

图10所示为本发明一实施例的影像捕获设备与其外壳的示意图；以及

图11所示为本发明一实施例的影像捕获设备与其外壳的爆炸示意图。

其中附图标记为：

10影像捕获设备

11外壳

12底座

13窗口

100基板

101内表面

102外表面

110开口

200影像撷取模块

210集光单元

220传感器

221防尘套

222感光组件

300光学定位模块

310定位光源

320光栅

330光学透镜

410第一反射镜

420第二反射镜

500基座

510光源容室

520隔板

530透镜容室

540筒状容室

550底部容室

560遮光板

600罩体

700光扩散模块

710辅助光源

720棱镜单元

721～725光学面

730红外线光源

740导光柱

800防尘片

Dn法线方向

Lb光束

Ls光条

Rc撷取区

Sp投射面

具体实施方式

请参照图1与图2，图1所示为本发明一实施例的影像捕获设备10的示意图，图2所示为本发明一实施例的影像捕获设备10的爆炸图。在本实施例中，影像捕获设备10主要是应用于条形码扫描仪，且影像捕获设备10可撷取含有条形码的影像，使得条形码扫描仪则可解读影像中的条形码，以获得相关信息。一般来说，条形码扫描仪包括外壳、处理器与电源模块等组件(图未示)，而影像捕获设备10则可容置于条形码扫描仪的外壳中，并电性连接处理器与电源模块等组件。

如图1与图2所示，影像捕获设备10包括基板100、影像撷取模块200、光学定位模块300、第一反射镜410与第二反射镜420。基板100包括相对的内表面101与外表面102以及开口110，开口110穿透内表面101与外表面102。基板100例如是印刷电路板，且内表面101与外表面102互相平行。开口110则对应于所述条形码扫描仪的外壳的窗口(图未示)，以便外界的影像(光)可透过上述窗口与开口110进入到条形码扫描仪的内部，并进一步被影像捕获设备10撷取。在本实施例中，外表面102是相对于内表面101较靠近上述窗口的一面。影像撷取模块200设置于内表面101上且位于开口110的一侧，影像撷取模块200用以感测由外界透过上述窗口与开口110而进入的光，以撷取外界的影像。光学定位模块300设置于内表面101上且邻近影像撷取模块200，光学定位模块300可产生辅助定位用的图样，换句话说，光学定位模块300可投射出特定的光束，此光束是由影像捕获设备10的内部射出，穿过开口110与上述窗口，投射到外界的投射面上，而形成特定的图样。此图样可予以用户视觉上的辅助，让用户可方便地将影像捕获设备10的有效撷取范围定位到所要读取的条形码上。

在本实施例中，如图1与图2所示，影像捕获设备10(或上述条形码扫描仪)还包括防尘片800，防尘片800对应于上述窗口设置，且防尘片800是位于基板100的外表面102的一侧，也就是说防尘片800会覆盖上述窗口并固定于上述条形码扫描仪的外壳，以阻隔外界灰尘或杂物。并且，防尘片800是透明的，因此光可穿过防尘片800。

请再参照图3、图4与图5，图3所示为图1的影像捕获设备10于3-3线段的剖面图，图4所示为图1的影像捕获设备10于4-4线段的剖面图，图5所示为图1的影像捕获设备10于5-5线段的局部剖面图。光学定位模块300包括定位光源310、光栅320与光学透镜330，定位光源310位于内表面101上，且定位光源310例如是发光二极管，但不限于此。光栅320位于定位光源310与光学透镜330之间。第一反射镜410对应于影像撷取模块200与光学定位模块300设置，而第二反射镜420对应于第一反射镜410与开口110设置。如图3与图4所示，定位光源310、光栅320、光学透镜330与第一反射镜410是沿内表面101的法线方向Dn依序排列，并且，光学透镜330会相对于法线方向Dn倾斜。

在本实施例中，如图3与图4所示，光栅320是对应于内表面101的法线方向Dn设置，当定位光源310产生光，光会沿着法线方向Dn通过光栅320而形成光束Lb，光束Lb再沿着法线方向Dn进入光学透镜330。由于光学透镜330是相对于法线方向Dn倾斜的，如此一来，沿着法线方向Dn进入光学透镜330的光束Lb会被光学透镜330折射，使穿过光学透镜330的光束Lb会相对于法线方向Dn倾斜，而光束Lb被光学透镜330折射的角度则对应于光学透镜330相对于法线方向Dn倾斜的角度。如图5所示，第二反射镜420在内表面101的法线方向Dn上与开口110重叠，且第一反射镜410与第二反射镜420在平行于内表面101的方向上相对设置且朝向彼此倾斜。

在本实施例中，如图2至图4所示，定位光源310、光栅320与光学透镜330共有两组，且分别位于影像撷取模块200的相对两侧。这两组定位光源310、光栅320与光学透镜330彼此是对称设置，且这两组定位光源310、光栅320与光学透镜330与影像撷取模块200排列于开口110的一侧。并且，如图3与图4所示，此两光学透镜330是朝向彼此相对于法线方向Dn倾斜，换句话说，此两光学透镜330皆朝向位于此两者之间的影像撷取模块200倾斜。

在本实施例中，如图2至图4所示，影像捕获设备10进一步包括基座500。基座500设置于内表面101上且位于开口110的一侧，基座500包括光源容室510、透镜容室530与隔板520，且光源容室510、透镜容室530与隔板520共有两组。每一隔板520会分隔对应的光源容室510与对应的透镜容室530，每一组的光源容室510、隔板520与透镜容室530沿着法线方向Dn依序排列。两定位光源310分别位于两光源容室510中，两光学透镜330分别位于两透镜容室530中，两光栅320设置于隔板520上。在本实施例中，光栅320为穿透隔板520的穿槽，且光栅320具有特定形状，穿过光栅320的光线会依据光栅320而相应地形成特定形状的光束Lb。

在本实施例中，如图2与图3所示，影像撷取模块200包括集光单元210与传感器220，传感器220包括防尘套221与感光组件222。集光单元210例如是透镜组，感光组件222例如是CCD或CMOS，防尘套221例如是包覆感光组件222的硅胶套，但不限于此。外界的光进入后可通过集光单元210后穿过防尘套221上的穿孔，并聚焦在感光组件222上，感光组件222即可感测光而产生影像。如图3所示，基座500还包括筒状容室540与底部容室550。筒状容室540连通底部容室550，筒状容室540与底部容室550位于这两组光源容室510、隔板520与透镜容室530之间。集光单元210位于筒状容室540中且朝向第一反射镜410，传感器220位于底部容室550中且朝向集光单元210。

在本实施例中，如图3与图5所示，基座500还包括遮光板560，遮光板560位于基座500的一侧且沿着法线方向Dn延伸，并微朝向开口110倾斜。如图1至3与图5所示，影像捕获设备10进一步包括罩体600，其中，罩体600设置于内表面101上且围绕开口110，第一反射镜410与第二反射镜420位于罩体600上。具体而言，开口110为四边形，遮光板560毗邻开口110的一侧，而罩体600则毗邻开口110的另外三侧，换句话说，罩体600与遮光板560会共同围绕开口110，罩体600与遮光板560可遮蔽多余或散射的杂散光线。

如图4与图5所示，两定位光源310产生的光会沿着法线方向Dn，先分别进入两光栅320，当光穿过光栅320后会分别形成两光束Lb，两光束Lb沿着法线方向Dn分别进入两光学透镜330，而此两光束Lb会被两光学透镜330折射。由于此两光学透镜330是朝向彼此倾斜的，因此当此两光束Lb由两光学透镜330射出时，此两光束Lb也会朝向彼此倾斜，从而在特定位置交错。在本实施例中，由两光学透镜330射出的光束Lb会先在影像撷取模块200与第一反射镜410之间的位置交错，两光束Lb交错后会再分别投射于第一反射镜410，以图4的方向来看，投射至第一反射镜410左侧的光束Lb是来自于右侧的光学透镜330，而投射至第一反射镜410右侧的光束Lb是来自于左侧的光学透镜330。接着，如图5所示，两光束Lb被第一反射镜410反射后，会再投射于第二反射镜420，而此两光束Lb被第二反射镜420反射后，就会穿过开口110，并进一步通过防尘片800而投射到外界的投射面上。图5所示为光学定位模块300所产生的光束Lb的光路径，而外界的影像(光)进入影像撷取模块200的路径则相当于图5所示的光路径的反向。藉由倾斜的光学透镜330与交错的光路径的设计，可有效缩减第一反射镜410与定位光源310之间的距离，光学定位模块300的整体体积也可相应缩减。

请再参照图6，图6所示为本发明一实施例的影像捕获设备10所投射的辅助定位图样的示意图。如图3、图4与图5所示，各光栅320为以狭长的直线形穿透各隔板520的穿槽，因此，定位光源310的光穿过光栅320后，会形成直线形的光束Lb。此两直线形的光束Lb依照如图4与图5的光路径穿过开口110与防尘片800之后，会投射到外界的投射面Sp上。如图6所示，穿过开口110的两光束Lb投射于投射面Sp上时，会在投射面Sp上形成两光条Ls，此两光条Ls互相平行且彼此间隔。而此两光条Ls之间的间隔部份则是撷取区Rc，此撷取区Rc即是对于影像撷取模块200来说有效的影像撷取范围。使用者可将所要读取的条形码定位在此两光条Ls之间的撷取区Rc，再进行影像撷取。

举例来说，若投射面Sp即是某一商品的表面，而此商品的此表面上标示有使用者要读取的条形码，用户可将有影像捕获设备10对准此条形码，使此条形码位于两光条Ls之间，并藉由两光条Ls的位置与大小来辅助判断、调整，以便让条形码位于较佳的读取位置。具体而言，较佳的读取位置就是条形码在宽度方向(以图6来看为水平方向)不会超过撷取区Rc，同时条形码在高度方向(以图6来看为垂直方向)也不会超过撷取区Rc。如使用者发现超过时，使用者可调整光条Ls在投射面Sp上的位置(例如稍微转动影像捕获设备10以调整其相对于投射面Sp的角度，或稍微移动影像捕获设备10使其平行于投射面Sp进行位移)；或者，用户也可调整影像捕获设备10与投射面Sp之间的距离，此时光条Ls会随着此距离的变化而变化，例如，影像捕获设备10离投射面Sp愈远，则光条Ls在高度方向上会变得愈长且两光条Ls彼此间的间隔会变得愈宽，换句话说，撷取区Rc会变大；反之，影像捕获设备10离投射面Sp愈近，则光条Ls在高度方向上会变得愈短且两光条Ls彼此间的间隔会变得愈窄，则撷取区Rc会变小。用户可藉由此两光条Ls对于视觉上的辅助，直觉且方便地判断撷取区Rc的位置与大小，并调整其与欲读取条形码之间的相对位置，如此一来可增加操作速度与效率，且可减少条形码读取失败或错误的机会。

请参照图7与图8，图7所示为本发明一实施例的影像捕获设备10于另一视角的示意图，图8所示为图7的影像捕获设备10于8-8线段的局部剖面图。在本实施例中，如图1、图7与图8所示，影像捕获设备10进一步包括光扩散模块700，其中图7省略了防尘片800以便完整显示出光扩散模块700。光扩散模块700设置于基板100的外表面102上且位于开口110的一侧，且光扩散模块700位于基板100与防尘片800之间。光扩散模块700用以提供辅助照明，增加欲读取条形码所在位置的照度。光扩散模块700包括辅助光源710与棱镜单元720，辅助光源710位于外表面102上且位于棱镜单元720与外表面102之间。在本实施例中，辅助光源710包括复数颗直线排列的发光二极管，但不限于此。棱镜单元720包括至少五面光学面721、722、723、724、725，各光学面721、722、723、724、725与外表面102之间夹的角度皆不相同。换句话说，五个光学面721、722、723、724、725即具有五种不同的相对于外表面102的夹角。辅助光源710产生的光，主要会先由光学面721进入棱镜单元720，并在各个光学面721、722、723、724、725之间不断反射、折射，使光会分别通过不同的光学面721、722、723、724、725折射穿出棱镜单元720，最终会相对均匀地穿过防尘片800，而投射在投射面Sp上，达到均匀地增加照度的效果。

请参照图9，图9所示为图7的影像捕获设备10转至另一视角的示意图，图9省略了防尘片800以便完整显示出光扩散模块700。在本实施例中，如图8与图9所示，光扩散模块700还包括红外线光源730与导光柱740，红外线光源730位于外表面102上，导光柱740的一端连接棱镜单元720而导光柱740的另一端邻近红外线光源730。红外线光源730例如是红外线发光二极管(IR LED)，但不限于此。红外线光源730可产生红外光，且红外光可通过导光柱740被导到棱镜单元720中，并由光学面725进入棱镜单元720，且同样会在各个光学面721、722、723、724、725之间不断反射、折射，最终会相对均匀地穿过防尘片800，而投射在投射面Sp上。

请参照图10与图11，图10为本发明一实施例的影像捕获设备10与其外壳11的示意图，图11为本发明一实施例的影像捕获设备10与其外壳11的爆炸示意图。在本实施例中，影像捕获设备10为条形码扫描仪，影像捕获设备10进一步包括外壳11与底座12，基板100、影像撷取模块200、光学定位模块300、基座500、罩体600与光扩散模块700皆设置于外壳11之中，底座12则连接于外壳11之下，底座12可于一承载面上支撑外壳11。外壳11包括窗口13，防尘片800镶嵌于窗口13上。外界的光可透过镶嵌于窗口13上的防尘片800进入外壳11中，并进一步被影像撷取模块200撷取，而光学定位模块300产生的光则可透过镶嵌于窗口13上的防尘片800透射到外界，其原理请参照前文，于此不再赘述。

综上所述，根据本发明的实施例的影像捕获设备，用来产生定位图样的光学定位模块的体积可以有效减少，相应地，影像捕获设备整体而言也能设计得更加小巧紧凑。并且，辅助定位用的图样还能随着影像捕获设备与投射面之间的距离而相应变化，让使用者能直觉且方便地判断撷取区的位置与大小，增加操作速度与效率，且减少条形码读取失败或错误的机会。并且，光扩散模块还能提供更加均匀完整的辅助照明，在照度增加的情况下，更容易撷取到清晰的影像，亦有助于条形码的解读。

虽然本发明的技术内容已经以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神所作些许的更动与润饰，皆应涵盖于本发明的范畴内，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (7)

1.一种影像捕获设备，其特征在于，包括：

一基板，包括相对的一内表面与一外表面以及一开口，该开口穿透该内表面与该外表面；

一影像撷取模块，设置于该内表面上且位于该开口的一侧；

一光学定位模块，设置于该内表面上且邻近该影像撷取模块，该光学定位模块包括一定位光源、一光栅与一光学透镜，该定位光源位于该内表面上，该光栅位于该定位光源与该光学透镜之间；

一第一反射镜，对应于该影像撷取模块与该光学定位模块设置，其中，该定位光源、该光栅、该光学透镜与该第一反射镜沿该内表面的一法线方向依序排列，且该光学透镜相对于该法线方向倾斜；

一第二反射镜，对应于该第一反射镜设置，该第二反射镜在该法线方向上与该开口重叠；

该定位光源、该光栅与该光学透镜共有两组，且分别位于该影像撷取模块的相对两侧，该两光学透镜朝向彼此相对于该法线方向倾斜；以及

一基座，其中，该基座设置于该内表面上且位于该开口的一侧，该基座包括两光源容室、两透镜容室与两隔板，每一隔板分隔对应的该光源容室与对应的该透镜容室，该两定位光源分别位于该两光源容室中，该两光学透镜分别位于该两透镜容室中，该两光栅设置于该隔板上。

2.如权利要求1所述的影像捕获设备，其特征在于，该两定位光源产生的光分别穿过该两光栅后形成两光束，该两光束分别进入该两光学透镜，该两光束被该两光学透镜折射后彼此交错，该两光束交错后投射于该第一反射镜，该两光束被该第一反射镜反射后投射于该第二反射镜，该两光束被该第二反射镜反射后穿过该开口。

3.如权利要求2所述的影像捕获设备，其特征在于，各该光栅为一直线形的穿槽，穿过该开口的该两光束于一投射面上形成两光条，该两光条互相平行且彼此间隔。

4.如权利要求1所述的影像捕获设备，其特征在于，该影像撷取模块包括一集光单元与一传感器，该基座还包括一筒状容室与一底部容室，该筒状容室连通该底部容室，该筒状容室与该底部容室位于该两光源容室与该两透镜容室之间，该集光单元位于该筒状容室中且朝向该第一反射镜，该传感器位于该底部容室中且朝向该集光单元。

5.如权利要求1所述的影像捕获设备，其特征在于，进一步包括一罩体，其中，该罩体设置于该内表面上且围绕该开口，该第一反射镜与该第二反射镜位于该罩体上。

6.如权利要求1所述的影像捕获设备，其特征在于，进一步包括一光扩散模块，其中，该光扩散模块设置于该外表面上且位于该开口的一侧，该光扩散模块包括一辅助光源与一棱镜单元，该辅助光源位于该外表面上且位于该棱镜单元与该外表面之间，该棱镜单元包括至少五面光学面，各该光学面与该外表面之间夹的角度皆不相同。

7.如权利要求6所述的影像捕获设备，其特征在于，该光扩散模块还包括一红外线光源与一导光柱，该红外线光源位于该外表面上，该导光柱的一端连接该棱镜单元而该导光柱的另一端邻近该红外线光源。

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