CN110378159A - 用于在条形码读取器中使用的照明组件及其相关联设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的至少一些实施例涉及用于在提供由条形码读取器发出的照明光中使用的光学布置。在一些实施例中，该布置包括：照明源；透镜，其位于由照明源发射的照明光的路径内，其中透镜可操作以准直光并重定向其中心轴；以及窗口，其位于经重定向和准直的光的路径内，其中窗口可操作以改变照明光，使得所得的照明光束具有小于8比25的高宽比。

Description

用于在条形码读取器中使用的照明组件及其相关联设备和 方法
背景
诸如条形码之类的一维符号和二维符号通常用于识别它们所附着到的制品/物品/货物。为了解码条形码，条形码读取器由各个操作者使用或自主地使用，由此读取器扫描、解码和传送条形码数据到适当的计算机设备。通常，这些条形码读取器包括像用于光学地捕获图像数据的图像捕获部件、用于帮助在期望方向上瞄准读取器的瞄准光部件、以及用于提供足够的光以用于正确数据捕获的照明部件那样的部件。另外，在诸如手持使用的应用中，上述部件必须以适合于特定用途的形状因素紧密包装。这产生了对条形码读取器部件的持续开发的需求，以便实现补充功能。
发明内容
在实施例中，本发明是一种用于在条形码读取器中使用的照明组件。该照明组件包括：照明源，该照明源可操作以便沿着第一路径发射照明光，照明光具有中心轴；透镜，该透镜位于照明光的第一路径内的，透镜被配置用于重定向中心轴，从而产生重定向的中心轴并沿着第二路径传播照明光，中心轴和重定向的中心轴相对于彼此不平行，重定向的中心轴限定第一平面和第二平面之间的交线，第一平面垂直于第二平面，透镜包括靠近照明源的第一透镜表面，第一透镜表面位于第一路径内并由第一自由形状多项式限定，透镜还包括远离照明源的第二透镜表面，第二透镜表面位于第二路径内并由第二自由形状多项式限定；以及窗口，该窗口位于照明光的第二路径内，窗口包括第一窗口部分和第二窗口部分，第一窗口部分被配置用于沿着第三路径传播照明光的第一部分，照明光的第一部分是照明光的照射在第一窗口部分上的一部分，第三路径沿着第一平面具有至少25度的发散角，沿着第二平面具有至多8度的发散角，第二窗口部分被配置用于沿着第四路径传播照明光的第二部分，照明光的第二部分是照明光的照射在第二窗口部分上的一部分，第四路径沿着第一平面具有至多20度的发散角，并且沿着第二平面具有至多8度的发散角。
在另一个实施例中，本发明是一种用于在条形码读取器中使用的照明组件。该照明组件包括：照明源，该照明源可操作以便沿着第一路径发射照明光，照明光具有中心轴；以及透镜，该透镜位于照明光的第一路径内的，透镜被配置用于重定向中心轴，从而产生重定向的中心轴并沿第二路径传播照明光，中心轴和重定向的中心轴相对于彼此不平行，重定向的中心轴限定第一平面和第二平面之间的交线，第一平面垂直于第二平面，透镜包括靠近照明源的第一透镜表面，第一透镜表面位于第一路径内并由第一自由形状多项式限定，透镜还包括远离照明源的第二透镜表面，第二透镜表面位于第二路径内并由第二自由形状多项式限定，其中第一透镜表面和第二透镜表面被布置成使得沿着中心轴与第一透镜表面相切的第一切向平面和沿着重定向的中心轴与第二透镜表面相切的第二切向平面以一倾斜角相交。
在又一个实施例中，本发明是一种照射要由条形码读取器读取的目标的方法。该方法包括：提供照明源，该照明源可操作以便沿着第一路径发射照明光，照明光具有中心轴；使照明光通过位于照明光的第一路径内的透镜，透镜被配置用于重定向中心轴，从而产生重定向的中心轴并沿第二路径传播照明光，中心轴和重定向的中心轴相对于彼此不平行，重定向的中心轴限定第一平面和第二平面之间的交线，第一平面垂直于第二平面，透镜包括靠近照明源的第一透镜表面，第一透镜表面位于第一路径内并由第一自由形状多项式限定，透镜还包括远离照明源的第二透镜表面，第二透镜表面位于第二路径内并由第二自由形状多项式限定；以及在使照明光通过透镜的操作时，使照明光通过位于照明光的第二路径内的窗口，窗口包括第一窗口部分和第二窗口部分，第一窗口部分被配置用于沿着第三路径传播照明光的第一部分，照明光的第一部分是照明光的照射在第一窗口部分上的一部分，第三路径沿着第一平面具有至少25度的发散角，沿着第二平面具有至多8度的发散角，第二窗口部分被配置用于沿着第四路径传播照明光的第二部分，照明光的第二部分是照明光的照射在第二窗口部分上的一部分，第四路径沿着第一平面具有至多20度的发散角，并且沿着第二平面具有至多8度的发散角。
通过参照以下附图、描述和任何跟随的权利要求，这些和其它特征、方面和本公开的优点将变得更好理解。
附图说明
图1图示根据本发明实施例的条形码读取器的前透视图和后透视图。
图2图示根据本发明实施例的条形码读取器的一部分的示意框图。
图3A图示根据本发明实施例的条形码读取器的一些部件的透视图。
图3B图示图3A的部件的顶部剖视图。
图4图示根据本发明实施例的条形码读取器的一些部件的侧剖视图。
图5A图示根据本发明实施例的用于在照明组件中使用的光学布置的前透视剖视图。
图5B图示图5A的光学布置的前透视局部剖视图。
图6A图示图5A的光学布置的后透视剖视图。
图6B图示图5A的光学布置的后透视局部剖视图。
图7A和图7B分别图示根据本发明实施例的透镜的后透视图和前透视图。
图8A和图8B分别图示根据本发明实施例的窗口的后透视图和前透视图。
图9图示图8A和图8B的窗口的俯视局部剖视图。
图10图示根据本发明实施例的投射在工作表面上的照明光。
图11图示图10的照明光的辐射强度。
图12图示沿着水平横截面样本测量的图10的照明光的辐射强度。
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，附图中的要素中的一些要素的尺寸可相对于其他要素被放大以帮助改善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装置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
参照图1，其中示出了示例性条形码读取器100，其具有壳体102、触发器104和壳体窗口106，壳体102具有用于容纳内部部件的腔。当条形码读取器100被放置在支撑支架(未示出)中的台面上时，该条形码读取器100可作为静止工作站在免提模式下使用。当条形码读取器100被从台面(或其他表面)上拾取且保持在操作者的手中时，该条形码读取器100也可在手持模式下使用。在免提模式下，产品可被滑过、刷过或呈现给窗口106。在手持模式下，条形码读取器100可以被瞄准到产品上的条形码，并可手动地按下触发器104以发起对条形码的成像。在一些实现中，可省去支撑支架，并且壳体102也可以呈现其他的手持或非手持形状。
图2图示根据一些实施例的条形码读取器100的一部分的示意框图。应当理解，图2未按比例绘制。图2中的条形码读取器100包括下列部件：(1)第一成像组件110，其包括第一线性成像传感器112和第一透镜组件114；(2)第二成像组件116，其包括第二线性成像传感器118和第二透镜组件120；(3)照明组件122，其包括照明源129、照明透镜131和窗口133，窗口133包括被设计成以不同方式传播光的多个部分；(4)瞄准光组件123，其具有瞄准光源125和瞄准透镜组件127(也称为瞄准光束整形器)；(5)印刷电路板(PCB)124，其支撑第一线性成像传感器112和第二线性成像传感器118以及照明源129；(6)控制器126，其位于PCB124上并且可通信地耦合到第一线性成像传感器112和第二线性成像传感器118、以及照明源129；以及(7)存储器128，其连接到控制器126。在参考条形码读取器的部分时，可以将某些部件分组并称为“成像引擎”。在一些情况下，可以说成像引擎包括像(多个)图像传感器那样的图像捕获部件。在其他情况下，可以说成像引擎包括附加元件，诸如例如瞄准光组件和/或照明组件。
第一线性成像传感器112和第二线性成像传感器118可以是CCD或CMOS线性成像传感器，其通常包括以一维阵列排列的多个光敏像素元件。第一线性成像传感器112和第二线性成像传感器118可操作以便检测分别由第一透镜组件114和第二透镜组件120沿着相应的光路或轴线132、134通过窗口106捕获的光。通常，每个相应的线性成像传感器和成像透镜组件对被设计成一起操作以用于捕获从条形码散射、反射或发射的光作为沿着相应的线性FOV平面延伸的一维视场(FOV)上的像素数据。然而，每个透镜/成像传感器对(也称为光学组件)以不同的参数配置。
在当前描述的实施例中，第一成像组件110被设计成在FWD1和FWD2之间延伸的相对远的工作距离范围内读取条形码。在一些实施例中，FWD1距离窗口106大约24英寸，并且FWD2距离窗口106大约600英寸至680英寸。在一些实施例中，FWD2延伸超过680英寸。另外，成像组件110捕获来自相对窄的FOV 136的光。另一方面，第二光学组件116被设计成在NWD1和NWD2之间延伸的相对近的工作距离范围内读取条形码。在一些实施例中，NWD1距离窗口106大约0英寸，并且NWD2距离窗口106大约28英寸至32英寸。另外，成像组件116捕获来自相对宽的FOV 138的光。
图2的部件布置的示例说明性地示出在图3A的透视图和图3B的顶部剖视图中，其示出了部分组装形式的读取器100的一些部件。在该实施例中，照明组件定位在第一成像组件和第二成像组件之间。在优选配置中，照明组件定位成相比第二(近)成像组件更靠近第一(远)成像组件。另外，在图3A和图3B所示的实施例中，第一线性成像传感器112和第二线性成像传感器118位于基板(诸如PCB 124)上，使得第一线性成像传感器112和第一透镜组件114之间的距离不同于第二线性成像传感器118和第二透镜组件120之间的距离。此外，成像组件和瞄准组件可以定位成使得它们各自的视场(可以被布置为共平面)和它们沿着其延伸的相应平面形成相对于PCB平面的倾斜角，该PCB平面由PCB 124的纵向方向和横向方向限定。
在图4中可以看到该成角度布置的更好视图，该图4图示读取器100的侧剖视图。从该图中可以看出，照明源129设置在电路板124上，电路板124以与手柄104相同的角度延伸到手柄104中。在优选实施例中，电路板124和中心头轴145(在使用(多个)线性成像器的读取器的情况下与FOV平面139平行)之间的角度在70度和80度之间，并且优选地为大约75度，这对应于用于读取器用户保持和瞄准读取器100的优选的人体工程学设计。作为该配置的结果，照明源129连同其中心照明轴137指向相对于读取器视场的向下方向。保持这样的光方向性可能导致性能降低，因为适当的照明水平可能达不到期望的目标，尤其是在读取器的可操作范围的远端。可以通过在照明组件内实现某些光学元件来重定向照明光并进一步改变其光束特性以便更好地适合优选应用来解决该问题。
图5A-图6B图示光学元件布置200的实施例，其可以在照明组件和条形码读取器中实现，诸如本文公开的那些。布置200包括透镜202和窗口204，两者都位于由照明源206发射的照明光的路径内，照明源206在该情况下图示为发光二极管(LED)，其位于PCB 208上。该布置可以与先前描述的成像和瞄准部件结合使用，由此照明组件被配置用于照射位于沿着FOV平面212延伸的一个或多个FOV 210内的目标。另外，应该理解的是，窗口204不必但可以形成为整个壳体窗口的一部分。换句话说，使用布置200的条形码读取器可以具有在照明光的路径内定位的附加窗口(像壳体窗口106那样)。
从图5B和图6B的剖视图中可以更好地看出，照明光具有中心轴214，在一些实施例中，中心轴214可以由如下轴线限定：照明光沿着该轴线具有峰值辐射强度和/或该轴线垂直于PCB 208并且位于照明源206的中心。由于中心轴214与成像FOV平面212不平行，因此透镜202和窗口204被配置用于重定向和成形所发射的照明光以便更好地照射(多个)适当的目标。这可以通过以下方式完成：将透镜202定位在由照明源206发射的照明光的路径内，使得透镜202重定向中心轴214以便沿着更期望的方向传播。在所图示的实施例中，透镜202重定向中心轴214，使得重定向的中心轴216与成像FOV 210平行和/或重叠，并且进一步与中心轴214不平行。除了重定向照明光的中心轴214之外，透镜202还沿着与原始路径不同的新路径传播照明光。在这样做时，照明光被准直到离开透镜202的光在垂直方向上具有8度的最大发散(也可以称为扩展)并且在水平方向上具有20度的最大发散的程度。因此，透镜202可以被称为“准直透镜”。在一些实施例中，沿水平方向的发散和沿垂直方向的发散可分别由沿第一平面218的发散和沿第二平面220的发散限定，其中这两个平面以90度角相交。另外，第一平面218和第二平面220之间的交线可以与重定向的中心轴216共线。此外，第一平面218可以与成像FOV 210重叠，可以与FOV平面212平行，和/或可以与FOV平面212共面(即，第一平面218和FOV平面212是同一平面)。
在图7A和图7B中提供了透镜202的更详细视图。具体地，透镜202包括：第一透镜表面222，其取向为当透镜202定位在布置200中时接近照明源206；以及第二透镜表面224，其取向为当透镜202定位在布置200中时远离照明源206。由于透镜202的这种定位，第一透镜表面222终止于照明光的第一路径内，该第一路径由照明光源206所发射的照明光产生，并且第二透镜表面224终止于照明光的第二路径内，该第二路径由透镜202从其第一路径重定向照明光而产生。第一表面222和第二表面224中的每一个由相应的自由形状多项式限定。换言之，第一表面和第二表面中的每一个都不关于垂直于平均平面的轴线平移或旋转对称。在实施例中，表面222、224中的每一个可以由下式定义：
其中：
c是曲率；
r2是表面的径向坐标并且等于x2+y2
k是表面的圆锥常数；
M和N是多项式的最大阶数；
i和j是指示所述多项式的阶数的运行索引；
Aij是与多项式的阶数相关联的系数；
Eij是高阶多项式(例如，xiyj的形式)；并且
x和y是X/Y坐标平面上的点，该X/Y坐标平面垂直于重定向的中心轴，并且可以以重定向的中心轴为中心。
除了自由形状多项式之外，第一表面222和第二表面224被布置成使得它们形成楔形。在实施例中，通过在中心轴214的点处与第一透镜表面222相切的平面与在重定向的中心轴216的点处与第二表面224相切的另一平面之间存在倾斜角来限定楔形。在优选实施例中，该倾斜角在25度到40度之间。另外，透镜202可以配置成使得第一表面222和第二表面224中的任一个具有1.25比1和1.75比1之间的高宽比，如分别沿着图7A和图7B中所示的Y轴和X轴表示的那样。
透镜202的该设计可以是特别有利的，因为它可以允许在水平带中同时进行重定向和聚光。当与被设计用于捕获沿着水平方向延伸的图像数据的线性成像组件结合使用时，这种照明图案尤其有用。因此，在一些实施例中，透镜202可以提供25x和35x之间的轴上增益。在实施例中，轴上增益被称为沿着信号的相应中心轴实现的信号增益。
返回参考图5A-图6B和图8A-图8B，一旦照明光已经通过透镜202被重定向，它会通过窗口204，该窗口204包括第一窗口部分226和第二窗口部分228。第一窗口部分226被配置为用于沿着第三路径传播总照明光的某个(例如，第一)部分。照明光的沿着第三路径传播的部分通常是照射在第一窗口部分226上的部分。在实施例中，第一窗口部分形成具有多个透镜元件的透镜阵列。如图9中的示例性透镜阵列的俯视局部剖视图中最佳所见，每个透镜元件可具有在第一方向上变化(在图8B中的X轴方向上沿着Z轴测量的定位的表面)并且在第二方向上保持恒定(在图8B中的Y轴方向上沿着Z轴测量的定位的表面)的第一透镜元件表面230。另外，每个透镜元件还可以具有在第一方向上变化(在图8A中的X轴方向上沿着Z轴测量的定位的表面)并且在第二方向上保持恒定(在图8A中的Y轴方向上沿着Z轴测量的定位的表面)的第二透镜元件表面232。在所示的特定实施例中，每个透镜元件形成沿垂直方向延伸的柱面透镜。在每个透镜元件是柱面透镜的实施例的变型中，第一透镜元件表面可以由具有0.4mm和0.6mm之间的曲率半径的半圆形限定。在该实施例的另一变型中，第二透镜元件表面可由具有1.4mm和1.6mm之间的曲率半径的半圆形限定。另外，在实施例中，每个透镜元件具有0.4mm至0.6mm的节距(pitch)(即，中心到中心间距)。
第二窗口部分228被配置为用于沿着第四路径传播总照明光的某个(例如，第二)部分。照明光的沿着第四路径传播的部分通常是照射在第二窗口部分228上的部分。在一些实施例中，第二窗口部分包括透明光学材料，其可操作以允许光通过该透明光学材料而没有实质上的干扰或改变。在一些实施例中，第二窗口部分包括可操作以将包括总照明光的第二部分的照明光束改变为预定特性的材料，其中这种预定特性导致由总照明光的第二部分形成的光束与由总照明光的第一部分形成的光束不同。应该显而易见的是，第二窗口部分228可以相对于第一窗口部分226以任何关系定位，并且可以进一步包括多个非连续部分。在优选实施例中，第一窗口部分226与第二窗口部分228的面积比在3比2和4比1之间。
返回参考图5A-图6B，当传播通过窗口204时，照明光以照明图案投射，该照明图案是照明光的通过第一窗口部分226的第一部分和照明光的通过第二窗口部分228的第二部分的最终组合。在一些实施例中，窗口204被配置成使得第一窗口部分226沿着以下路径传播照明光的第一部分，该路径沿着第一平面218具有至少25度的发散角并且沿着第二平面220具有至多8度的发散角。另外，在那些实施例中，窗口204可以被配置成使得第二窗口部分228沿着以下路径传播照明光的第二部分，该路径沿着第一平面218具有至多20度的发散角并且沿着第二平面220具有至多8度的发散角。替代地，在那些实施例中，窗口204可以被配置成使得第二窗口部分228沿着以下路径传播照明光的第二部分，该路径沿着第一平面218具有至多8度的发散角并且沿着第二平面220具有至多8度的发散角。在一些实施例中，透镜202和窗口204的组合提供8x和22x之间的轴上增益。
照明光300的示例性投射在图10-图12中描绘出，在图10中，照明光300被图示为投射在工作表面302上，在图11中，照明光300的辐射强度图示出光的发散，并且在图12中，辐射强度被绘制为沿着图11中所示的照明光300的水平横截面样本(即，平行于可以被认为是第一平面218的方向延伸)的角位移的函数。评估照明光300，可以注意到，虽然它在水平方向上被整体拉伸，使得其向右侧延伸大约15度-20度并且向左侧延伸大约10度-20度，但是其也在垂直方向上受到约束，使得它在向上方向和向下方向上延伸大约2.5度。另外，照明光300包括两个主要部分，具有高于6的辐射强度的相对较亮部分306、以及具有低于6且高于1的相对强度的相对较暗部分308。这样的图案是两个单独的窗口部分226、228以使得照明光的通过第二窗口部分228的第二部分叠加在照明光的通过第一窗口部分226的第一部分的一部分上的方式传播光的结果。照明光的第二部分在照明光的第一部分上的这种叠加导致相对较亮部分306，其对于更靠近条形码读取器的远工作范围定位的目标的照明可能特别有用。在一些实施例中，照明光可以被配置为使得在照明光离开窗口204时，照明光300的辐射强度总量的50％和75％之间在中心坐标点(在一些实施例中，是在重定向的中心轴216上的点)的+/-5度之内。其示例在图12中图示出，沿着图11中所示的照明光300的水平横截面样本(例如，第一平面218)进行辐射强度测量，其中，中心X坐标值对应于重定向的中心轴216上的点。
这种照明图案对于照射线性条形码可能特别有用，该线性条形码将由其FOV与光300重叠或被光300包含的线性成像器捕获，因为光能集中在靠近FOV的区域中。另外，当在具有多个成像组件(例如，图2)(其可操作以在不同的工作距离范围(例如，远工作距离范围和近工作距离范围)上捕获图像数据)的条形码读取器中使用时，照明光300的相对较亮部分306的较窄的发散和较高的辐射强度可以用于充分照射位于远工作距离范围的远端附近的目标。补充地，相对较暗部分308的较宽发散和仍然足够水平的辐射强度与来自相对较亮部分306的光组合用于适当地照射位于近工作距离范围内的目标。另外，由照明光的通过第一窗口部分226的第一部分产生的相对较暗部分308可以根据某些应用的需要被转向特定的成像组件。例如，在如上所述的多成像器配置中，将照明光的通过第一窗口部分226的第一部分转向由以下成像组件占据的一侧可能是有利的，该成像组件被配置为用于在相对宽的FOV(通常是与近工作距离范围相关联的FOV，而不是通常与远工作距离范围相关联的相对窄的FOV)上捕获图像数据。
应当理解，尽管与本文公开的透镜组件调节相关联的教导已经结合线性传感器示例性地呈现，但是它们同样适用于与其他、非线性(例如，2D)成像传感器结合的透镜组件的调节。换句话说，特别是与所公开的透镜组件和底座相关联的结构和方法不应限于应用线性成像传感器，而应理解为扩展到具有其他成像传感器的应用，类似2D成像传感器，其通常具有布置在基本平坦表面上的相互正交的光敏元件阵列。
在上述说明书中已经描述了具体实施例。然而，本领域普通技术人员理解，可做出各种修改和改变而不脱离如下权利要求书所阐述的本发明的范围。因此，说明书和附图被认为是图示性的而非限定性的意义，并且所有这种修改都旨在被包括在本教导的范围内。此外，所描述的实施例/示例/实现不应该被解释为相互排斥的，而应被理解为潜在地可组合的，如果这样的组合以任何方式是允许的。换句话说，前述实施例/示例/实现中的任一个公开的任何特征可以包括在其他前述实施例/示例/实现中的任一个。此外，除非明确声明相应方法的其余步骤不可能或不需要采用其他顺序，否则本文所公开的任何方法的步骤均不应被理解为具有任何特定顺序。此外，至少一些附图可以或可以不按比例绘制。
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(多个)任何要素不被解释成任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或要素。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、顶部和底部等之类的关系术语可单独地用来将一个实体或动作与另一个实体或动作区别开，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”、“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、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”被定义为一个或更多个，除非本文中另有明确声明。术语“基本上”、“大致上”、“近似”、“大约”或这些术语的任何其他版本被定义为如本领域内技术人员理解的那样接近，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来实现，或者在一种或多种专用集成电路(ASIC)中实现，其中各种功能或某些功能的某些组合被实现为定制逻辑。当然，也可使用这两种方法的组合。
此外，一个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(例如包括处理器的)计算机编程以执行如本文所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允许读者快速地明确本技术公开的性质。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书的范围或含义。此外，在上述具体实施方式中，可以看出出于使本公开整体化的目的，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与各项权利要求中明确记载的相比需要更多的特征的意图。相反，如以下权利要求所反映，发明主题在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下权利要求由此被结合入具体说明中，其中各个权利要求作为单独要求保护的主题代表其自身。

Claims (23)

1.一种用于在条形码读取器中使用的照明组件，包括：
照明源，所述照明源可操作用于沿第一路径发射照明光，所述照明光具有中心轴；
透镜，所述透镜位于所述照明光的所述第一路径内，
所述透镜被配置为用于重定向所述中心轴，从而导致重定向的中心轴并沿第二路径传播所述照明光，所述中心轴和所述重定向的中心轴相对于彼此不平行，所述重定向的中心轴限定第一平面和第二平面之间的交线，所述第一平面垂直于所述第二平面，
所述透镜包括靠近所述照明源的第一透镜表面，所述第一透镜表面位于所述第一路径内并由第一自由形状多项式限定，
所述透镜还包括远离所述照明源的第二透镜表面，所述第二透镜表面位于所述第二路径内并由第二自由形状多项式限定；以及
窗口，所述窗口位于所述照明光的所述第二路径内，所述窗口包括第一窗口部分和第二窗口部分，
所述第一窗口部分被配置为用于沿第三路径传播所述照明光的第一部分，所述照明光的所述第一部分是所述照明光的照射在所述第一窗口部分上的一部分，所述第三路径沿所述第一平面具有至少25度的发散角并且沿所述第二平面具有至多8度的发散角，
所述第二窗口部分被配置为用于沿第四路径传播所述照明光的第二部分，所述照明光的所述第二部分是所述照明光的照射在所述第二窗口部分上的一部分，所述第四路径沿所述第一平面具有至多20度的发散角并且沿所述第二平面具有至多8度的发散角。
2.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述第一窗口部分包括具有多个透镜元件的透镜阵列，所述多个透镜元件中的每一个具有在第一方向上变化并且在第二方向上保持恒定的第一透镜元件表面，所述第一方向与所述第一平面平行并且所述第二方向与所述第二平面平行。
3.如权利要求2所述的照明组件，其特征在于，所述第一透镜元件表面由曲率半径在0.4mm和0.6mm之间的半圆形限定。
4.如权利要求2所述的照明组件，其特征在于，所述多个透镜元件中的每一个具有0.4mm至0.6mm的节距。
5.如权利要求2所述的照明组件，其特征在于，所述多个透镜元件中的每一个还具有第二表面，所述第二表面在所述第一方向上变化并且在所述第二方向上保持恒定，所述第二表面与所述第一表面相对。
6.如权利要求5所述的照明组件，其特征在于，所述第二透镜元件表面由曲率半径在1.4mm和1.6mm之间的半圆形限定。
7.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述第一窗口部分与所述第二窗口部分的比率在3比2和4比1之间。
8.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个由下式定义：
其中：
c是曲率；
r2＝x2+y2；
k是所述第一表面和所述第二表面中的所述至少一个的圆锥常数；
M和N是多项式的最大阶数；
i和j是指示所述多项式的阶数的运行索引；
Aij是与所述多项式的阶数相关联的系数；
Eij是高阶多项式；并且
x和y是垂直于所述重定向的中心轴并且以所述重定向的中心轴为中心的坐标平面上的点。
9.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述透镜提供25x和35x之间的轴上增益。
10.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述透镜和所述窗口的组合提供8x和22x之间的轴上增益。
11.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，在所述照明光离开所述窗口时，所述照明光的辐射强度总量的50％和75％之间在所述重定向的中心轴的+/-5度内，所述辐射强度沿着平行于所述第一平面延伸的横截面样本测量。
12.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述透镜是准直透镜。
13.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述条形码读取器包括具有沿FOV平面延伸的视场FOV的线性成像组件，并且其中所述FOV平面平行于所述第一平面。
14.如权利要求1所述的照明组件，其特征在于，所述第一透镜表面和所述第二透镜表面被布置成使得沿着所述中心轴与所述第一透镜表面相切的第一切向平面和沿着所述重定向的中心轴与所述第二透镜表面相切的第二切向平面以倾斜角相交。
15.如权利要求14所述的照明组件，其特征在于，所述倾斜角在25度和40度之间。
16.一种用于在条形码读取器中使用的照明组件，包括：
照明源，所述照明源可操作用于沿第一路径发射照明光，所述照明光具有中心轴；以及
透镜，所述透镜位于所述照明光的所述第一路径内，
所述透镜被配置为用于重定向所述中心轴，从而导致重定向的中心轴并沿第二路径传播所述照明光，所述中心轴和所述重定向的中心轴相对于彼此不平行，所述重定向的中心轴限定第一平面和第二平面之间的交线，所述第一平面垂直于所述第二平面，
所述透镜包括靠近所述照明源的第一透镜表面，所述第一透镜表面位于所述第一路径内并由第一自由形状多项式限定，
所述透镜还包括远离所述照明源的第二透镜表面，所述第二透镜表面位于所述第二路径内并由第二自由形状多项式限定，
其中所述第一透镜表面和所述第二透镜表面被布置成使得沿着所述中心轴与所述第一透镜表面相切的第一切向平面和沿着所述重定向的中心轴与所述第二透镜表面相切的第二切向平面以倾斜角相交。
17.如权利要求16所述的照明组件，其特征在于，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个由下式定义：
其中：
c是曲率；
r2＝x2+y2；
k是所述第一表面和所述第二表面中的所述至少一个的圆锥常数；
M和N是多项式的最大阶数；
i和j是指示所述多项式的阶数的运行索引；
Aij是与所述多项式的阶数相关联的系数；
Eij是高阶多项式；并且
x和y是垂直于所述重定向的中心轴并且以所述重定向的中心轴为中心的坐标平面上的点。
18.如权利要求16所述的照明组件，其特征在于，所述透镜提供25x和35x之间的轴上增益。
19.如权利要求16所述的照明组件，其特征在于，所述倾斜角在25度和40度之间。
20.如权利要求16所述的照明组件，进一步包括：窗口，所述窗口位于所述照明光的所述第二路径内，所述窗口包括第一窗口部分和第二窗口部分，
所述第一窗口部分被配置为用于沿第三路径传播所述照明光的第一部分，所述照明光的所述第一部分是所述照明光的照射在所述第一窗口部分上的一部分，所述第三路径沿所述第一平面具有至少25度的发散角并且沿所述第二平面具有至多8度的发散角，
所述第二窗口部分被配置为用于沿第四路径传播所述照明光的第二部分，所述照明光的所述第二部分是所述照明光的照射在所述第二窗口部分上的一部分，所述第四路径沿所述第一平面具有至多20度的发散角并且沿所述第二平面具有至多8度的发散角。
21.如权利要求16所述的照明组件，其特征在于，所述透镜具有高度和宽度，并且其中高宽比在1.25比1和1.75比1之间。
22.一种照亮要由条形码读取器读取的目标的方法，所述方法包括：
提供照明源，所述照明源可操作用于沿第一路径发射照明光，所述照明光具有中心轴；
使所述照明光通过位于所述照明光的所述第一路径内的透镜，
所述透镜被配置为用于重定向所述中心轴，从而导致重定向的中心轴并沿第二路径传播所述照明光，所述中心轴和所述重定向的中心轴相对于彼此不平行，所述重定向的中心轴限定第一平面和第二平面之间的交线，所述第一平面垂直于所述第二平面，
所述透镜包括靠近所述照明源的第一透镜表面，所述第一透镜表面位于所述第一路径内并由第一自由形状多项式限定，
所述透镜还包括远离所述照明源的第二透镜表面，所述第二透镜表面位于所述第二路径内并由第二自由形状多项式限定；以及
在使所述照明光通过所述透镜的操作时，使所述照明光通过位于所述照明光的所述第二路径内的窗口，所述窗口包括第一窗口部分和第二窗口部分，
所述第一窗口部分被配置为用于沿第三路径传播所述照明光的第一部分，所述照明光的所述第一部分是所述照明光的照射在所述第一窗口部分上的一部分，所述第三路径沿所述第一平面具有至少25度的发散角并且沿所述第二平面具有至多8度的发散角，
所述第二窗口部分被配置为用于沿第四路径传播所述照明光的第二部分，所述照明光的所述第二部分是所述照明光的照射在所述第二窗口部分上的一部分，所述第四路径沿所述第一平面具有至多20度的发散角并且沿所述第二平面具有至多8度的发散角。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，在所述照明光离开所述窗口时，所述照明光的辐射强度总量的50％和75％之间在所述重定向的中心轴的+/-5度内，所述辐射强度沿着平行于所述第一平面延伸的横截面样本测量。
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