CN110678870A - 用于读取器设备的光学系统的照明装置 - Google Patents

Abstract

一种用于读取器设备的光学系统的照明装置，包括：光源(3)，其围绕环形中空体(2)同心地布置；外部光反射器(5)，其用于重新定向光以对其端部(5b)处的区域照明；以及反射器元件(8)，其具有镜面磨光外表面(8a)。外部光反射器(5)的内壁(6)由反射材料制成，并且具有：第一部分(6a)，其具有从近端(5a)向具有最大截面的第一区域(6b)增大的截面；和第二部分(6c)，其具有从第一区域(6b)向具有最小截面的第二区域(6d)减小的截面。反射器元件(8)配置在光源(3)的前方以使光朝向外部光反射器(5)的第一部分(6a)重新定向。照明装置(1)以减小的空间实现了高光学效率和对于待读取的标记的均匀照明，避免了镜面反射。

Description

用于读取器设备的光学系统的照明装置

技术领域

本发明包括在安全追踪和溯源系统的领域中，更具体地，包括在用于读取和/或认证印刷在物体上的标记(诸如用发光墨水印刷的发光标记等)的装置的领域中，其中该标记能够是图案、徽标、1D或2D条形码、或者任何其它符号或识别码。特别地，本发明涉及由标记读取器使用以照明并捕获标记的光学和照明装置。读取器可以是例如手持式装置、光学扫描仪或者安装在生产/分配线上的任何读取设备。

背景技术

手持式读取器通常用于扫描物品或物体表面上的标记。该标记可以实施为线性条形码、矩阵条形码或包括与物品相对应的识别数据的任意其它图案。物品表面上的标记常常是不可见的或几乎不可见的(类似于用发光墨水(例如磷光或荧光墨水)印刷的图案)，和/或仅在用便于使标记的发光材料发光的光谱的UV(紫外)、VIS(可见)或IR(红外)区域中的特殊激发光照明时才能被检测到。例如，如果标记是墨水在可见光谱范围内被激发并在IR光谱范围发光的条形码，则需要有效且均匀的照明来节省手持式读取器的电池功率，这是因为由不均匀照明引起的对所测量强度的任何调制都能够妨碍读取条形码的操作。此外，即使标记能够用可见光检测到，其尺寸也可能小或者其可能包括小尺度的精细细节，使得所述标记难以读取，这使得良好的照明条件成为必要。

用于光学扫描仪的传统光源包括尤其是白炽灯、闪光灯和LED等，其在UV、可见或IR区域发光，通常用于从约250nm至约1μm的波长。用于扫描仪的传统光电检测器是CMOS或CCD型的相机、光电二极管(单个或阵列)、光电晶体管或光敏电阻回路、线性CMOS或CCD传感器。

传统的光学扫描仪(无论是手持式还是固定式)通常包括：光源，其可以包括滤光器，用于利用适当的光对物品上的区域照明；光导照明器(其可以包括聚焦部件)，其用于适当地将光从光源传递到所述区域；用于收集从所述区域反射的光并将其传送回光电检测器或图像传感器的部件；处理单元，其用于分析由图像传感器传递的信号并且检测/读取或解码与位于所述区域内的标记相关联的数据；以及控制单元，其用于控制照明光源和处理单元。

其它传统的读取器检测被光源激发的由标记发出的发光。在这种情况下，发光通过发光滤光器(即，发射光滤光器)传送到光电检测器或图像传感器。当被照明的基板是高反射性的并且照明处于与发射带具有一些串扰(cross-talk)的宽带中(并且在照明完全停止之前开始发射检测)时，读取器也必须配备有激发滤光器。干涉性的激发滤光器可用于减少镜面反射；然而，这些滤光器难以设计、非常昂贵，并且由于在它们的表面上非垂直入射时发生的“蓝移”而可能实质上改变了照明均匀性图案。

光学扫描仪的一个典型问题是均匀地并且以足够的光强度在物品的包括标记的反射表面的水平面上对区域照明，使得扫描仪的检测器能够从反射光读取所述标记，同时使杂散光最小化并且避免被照明的表面上的“热点”或镜面反射，其中“热点”或镜面反射降低对比度并可能引起严重的图像处理问题。如果图像传感器饱和，则标记的检测也可能失败。当标记被印刷在弯曲的反射表面上时，这个问题更加严重。

一些光学扫描仪使用一种光学系统，其中撞击到标记上的光的很大一部分直接来自光源而未经受任何反射或折射；然而，这种构造可能会遭受强镜面反射(在基板有助于镜面反射时)，这使得标记的读取困难。对于这种构造，例如，在用玻璃纸包裹的烟盒上印刷(数据矩阵)符号或直接在具有高反射表面的基板(例如，抛光的金属基板、光面纸、金属化的纸)上印刷(数据矩阵)符号的情况下，在标记上获得镜面反射的可能性高。

为了解决这些问题，若干专利文献提出了具体的照明技术。文献US6352204-B2公开了以低入射角对物品上的区域照明从而使由有光泽的或不规则的表面引起的“洗净效应(wash out effect)”最小化。然而，可能妨碍编码读取的环境光(即杂散光)仍然存在问题。

文献US7357326-B2、US7370802-B2和US7419098-B2公开了一种截棱锥形的具有鼻甲(nosepiece)的照明器，用于通过如下方式对物品上的区域照明：将所述鼻甲的会聚端布置在所述区域附近，使得来自光源的光仅到达目标区域，同时避开大部分环境光。鼻甲的相反的发散端接收来自光源的光。然而，这种配置会引起一些问题，返回到图像传感器的光直接反射到鼻甲的内面(即使该面可能是不规则的不均匀反射面以使光散射)，并且还在物品的反射表面上产生可能的“光点”。

其它专利文献，诸如US20060133757-A1和US7510120-B2，公开了具有用于照亮读取区域的部件的手持式扫描仪或编码读取器的其它实施方式：然而，即使在两种情况下，通过使用漫射照明或低角度照明减少了直接反射，光学效率和紧凑性也显然未被优化。文献US2012092131-A1公开了一种环形光导照明器，其解决了一些上述问题，改善了通过配备有这种照明器的扫描仪对标记的检测。所述照明器消除了来自外部光源或由于内部反射而产生的大量杂散光，避免了在被照明的表面上形成光点，并且通过改善照明的均匀性增强了标记的对比度。该环形光导照明器减少了背反射，这是因为它是漫射光源，提供了对样品的均匀照明和光均匀性。然而，作为漫射源，其还具有由于在光导中的捕获的光而引起的低光学效率特别是对于由电池供电的手持式装置，这是一个问题。

在被设计成读取发光编码的扫描仪的情况下，镜面反射在很大程度上被发光滤光器(luminescence filter)阻挡。用发光编码扫描仪读取发光编码减少了来自高反射性表面的镜面反射对标记读取的负面影响。该发光滤光器还去除了可能存在于标记上的部分环境光，并减小了内部反射的影响。

能够读取发光标记的扫描仪/检测器提供对标记的照明，该照明有效地激发墨中的发光，并且还使用(长通(long-pass))发光滤光器检测所发出的发光。选择滤光器以提供对照明光的充分阻挡、从而提供对任何背反射照明(例如，来自标记表面或来自照明结构本身的镜面反射)的充分阻挡，并且确保发光的充分透射，从而即使印刷在高反射性基板上，也能获得发光标记的高对比度图像。

然而，在一些情况下，单独使用发光滤光器不足以完全抑制来自反射表面的镜面反射。由于对发光激发光谱的特殊要求并由于所使用的/可用的照明LED的典型宽发射光谱，照明的光谱可能有小部分延伸到发光滤光器的透射带。在这种情况下，干涉性的或吸收性的(短通(short pass))激发滤光器可以用于去除之后会落入发光滤光器的透射带(即激发和检测通道之间的串扰)的照明光谱的不必要的(长)波长部分。这种激发滤光器允许减少镜面反射；然而，如已经提到的，它们难以设计，可能是昂贵的，并且由于在它们的表面上非垂直入射时发生的“蓝移”而可能实质上改变了照明均匀性图案。

通过以避免来自高反射性基板的背反射进入检测器并因此到达图像传感器的方式来引导照明光线而能够减小镜面反射的设计是可能的。这是倾斜照明的情况。通过使用下文中描述的照明的特定设计，减少了不会被荧光(发光)滤光器阻止的镜面反射。

所提出的设计还具有现有技术中绝少解决的高光学效率。发光手持式扫描仪需要高的光学效率，以便减少消耗并增加操作时间。

现有技术中的许多照明装置不能对读取区域进行均匀照明，而实现了用于读取标记所需的一定程度的光均匀性的那些照明装置则体积庞大并且不适合于结合到小型手持式装置中或结合到附接于手持式装置(诸如智能手机)的小部件中。

因此，在本领域中需要一种用于(能够读取发光编码的)读取器设备的照明装置和/或光学系统，该照明装置和/或光学系统使光学效率最大化，并因此使标记上的光学辐照度最大化，同时使标记的照明均匀性最大化，并且将镜面反射减少到可接受的水平，以便在标记包括(编码的)数据表示(例如，1D或2D条形码)的情况下允许有效的数据读取。此外，需要用尽可能紧凑的照明装置或光学系统来实现这些目标。

发明内容

本发明涉及一种由读取器设备(诸如手持式装置或光学扫描仪等)的光学系统使用的照明装置。该照明装置(在不需要激发滤光器的情况下)解决了上述来自表面的强镜面反射的问题，该强镜面反射能够使光传感器饱和，并且阻止对利用吸收墨水印刷的编码进行读取或阻止对发光编码进行读取。

本发明除了极大减少待读取的标记上的镜面反射之外，还实现了最大的光学效率和均匀的照明。此外，这些优点由具有最小体积的紧凑照明装置提供，从而便于结合或附接到诸如智能手机和光学扫描仪等的手持式装置。

本发明虽然特别适用于发光编码的手持式读取器，但也可以在一般读取器(并非必须是手持式读取器)上使用，并且用于读取不一定发光的编码(例如，检测仅反射光)。

该照明装置包括：环形中空体，其被构造为接收光场获取装置；光源，其围绕环形中空体的外部配置；以及外部光反射器，其具有近端和远端。外部光反射器被构造为引导源自光源的光以对远端处的区域照明。

照明装置的关键部件是特殊构造的外部光反射器和所结合的布置在光源前方的具有镜面磨光外表面的反射器元件。这两个元件结合地工作以在高度减小的体积中协同实现所提及的技术优点。

外部光反射器是与环形中空体同心配置的中空件，并且具有由反射材料制成的内壁。内壁是旋转面，内壁具有：第一部分，其具有从近端向具有最大截面的第一区域沿着中心轴线增大的截面；和第二部分，其具有从第一区域向具有最小截面的第二区域减小的截面。第一部分在中心轴线上的投影比第二部分在同一轴线上的投影短。远端的内表面优选地位于内壁的第二区域内。

配置在光源前方的反射器元件被构造为将源自光源的光朝向外部光反射器的内壁的第一部分重新定向。反射器元件使这样的光线偏离：在不存在反射器元件时，该光线将直接从光源传播到位于远端处的标记，从而在样品有利于镜面反射的情况下成为所感测的图像中的热点的潜在根源。这些偏离的光线并非简单地损失，而是反射到有利于漫反射的外部光反射器上，从而允许很大一部分光到达远端处的标记，这样以良好的光线重新分配提高了效率，改善了均匀性，并且高度抑制了热点，这是因为仅非常小部分的以高镜面反射撞击到样本上的光线将以能够被图像传感器上的主透镜成像的角度撞击到样本上。这是因为不允许照明LED光线直接传播(即，不在专门设计的外部光反射器上经历反射性散射)到样本而实现的。

反射器元件的镜面磨光外表面可以实施为旋转面，优选包括一个或多个截锥形表面。反射器元件可以包括不透明层，该不透明层优选由漫射材料制成，布置在反射器元件的远端(即，在反射器元件的面对被扫描的标记的那侧)。

照明装置还可以包括透明层，透明层垂直于中心轴线布置在外部光反射器与环形中空体之间。透明层是对配置光源(例如，连接到PCB的LED)的体积进行封闭的透明窗，以避免污染物和湿气到达具有LED和电路的PCB。

根据实施方式，反射器元件被附接到环形中空体的外表面。反射器元件优选配置成使得从镜面磨光外表面到光源(例如，LED)的最小距离为至少0.5mm，以避免对LED使用过紧的安装公差。

对于制造照明装置的若干部件所采用的材料，反射器元件的镜面磨光外表面优选由抛光的铝、抛光的银或表面上具有金属敷层的致密白色塑料制成；外部光反射器的内壁可以由白色塑料漫射材料或具有散射性质的表面散射金属制成，该散射性质(即表面散射金属的BRDF“双向反射分布函数”)与塑料光漫射材料(例如，在朗伯分布(Lambertiandistribution)中散射超过90％并且具有小于10％的镜面反射的漫反射器)的散射性质类似；环形中空体优选由光吸收材料制成；并且透明层可以由丙烯酸或聚碳酸酯制成。

在优选实施方式中，光源包括围绕环形中空体对称配置的多个光发射源，优选为LED。在实施方式中，LED连接到与环形中空体外部同心的环形PCB。

本发明的另一方面涉及一种用于读取物体上的标记的光学系统。该光学系统包括前面说明的照明装置的任一实施方式。另外，该光学系统结合了布置在环形中空体内部的光学部件(即，光场获取装置)。在实施方式中，该光学部件包括主透镜和捕获从主透镜接收的光的图像传感器。在实施方式中，该光学系统安装在能够附接到智能手机的小部件上。根据实施方式，该光学系统还包括吸收性的或者干涉性的发光滤光器，以透射发光并防止来自LED的激发光到达图像传感器。这种滤光器对于读取发光标记是必须的。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于检测物体上的标记的设备。该设备包括已经提到的具有新照明装置的光学系统，以及用于分析由光学系统捕获的像以检测标记的处理器。该设备可以是手持式读取器。在实施方式中，手持式读取器是智能手机。在这种情况下，光学系统优选安装于与智能手机结合的小部件。在另一实施方式中，手持式读取器是光学扫描仪。

本发明提供了关于如下的另一优点：在当读取发光标记时在激发与发射强度曲线之间存在串扰区域的情况下去除昂贵的激发滤光器。本发明的照明装置能够用于光检测和照明处于大致相同的光谱带的读取器，或者用于激发光(照明)处于一个光谱带而发光的检测处于另一个光谱带的读取器。

在第一种情况下，读取器使用相同的光谱带进行光检测和照明，当基板或标记是漫射性的(即，由于照明光的镜面反射而引起的强度水平低)时，可以用吸收性墨水印刷标记并且读取用这种墨水印刷的标记。然而，当基板是高反射性的(即，由于照明光的镜面反射而引起的强度水平高并且能够使光传感器饱和)时，根据本发明的反射器元件防止标记上的照明光直接朝向光传感器反射，并由此消除镜面反射。这归因于反射器元件的仅提供标记的“倾斜”照明(使得光传感器仅检测到漫反射)的内壁，因此，可以读取吸收性墨水。

在第二种情况下，读取器使用不同的光谱带进行光检测和照明，以读取高反射性基板上的标记，可以使用发光墨水，但是光传感器必须配备有发光滤光器，以便防止基板上的照明光的镜面反射(万一在仍然存在一些具有激发光的照明的情况下开始发光检测)，并由此防止光传感器的饱和。然而，在这种情况下，如果在激发光的光谱与发光(发射光)的光谱之间存在一些串扰区域，则需要添加昂贵的激发滤光器，用于使能够通过该发光滤光器的激发光的波长衰减，以便在串扰信号上仍然具有可检测的发光信号。本发明的上述附加技术效果在于，倾斜照明提供了仅对来自标记的漫反射的检测，使得在串扰光谱区域中的反射强度降低(因为与镜面反射有关的部分被极大地减小)，并且允许在不使用激发滤光器的情况下测量发光。

在一些实施方式中，照明装置优选使用可见光来激发发光，尽管根据标记还能够使用光谱的其它部分。例如，可以在IR光谱范围进行标记读取。在需要在相同光谱带中进行照明和检测的光吸收标记的情况下，所需的照明光谱则由标记的光吸收性质限定。

已经讨论的特征、功能和优点能够在各种实施方式中独立地实现，或者可以在其它实施方式中组合地实现，其进一步的细节能够参照以下说明和附图得出。

附图说明

以下非常简要地描述一系列附图，这些附图有助于更好地理解本发明，并且与作为本发明的非限制性示例给出的所述发明的实施方式明确相关。

图1表示照明装置的纵向截面的立体图。

图2描绘了包括光学部件的照明装置的实施方式的另一示例的截面图。

图3描绘了图2所示的照明装置的反射器元件，其反射源自光源的光。

图4示出了与照明装置分离的反射器元件的另一实施方式。

图5表示具有弯曲的纵向截面的反射器元件和外部光反射器的另一示例性实施方式。

图6描绘了在计算机辅助优化处理中使用的反射器元件和外部光反射器的固定点和可变点。

图7描绘了图1中的装置的远端处的X坐标和Y坐标上的归一化辐照度。

图8表示图1中的装置在中心高度Y＝0处的截面的沿着X轴线的归一化辐照度的曲线图。

图9A描绘了根据本发明的安装于光学扫描仪的一端的光学系统。图9B示出了图9A的光学系统的放大视图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于读取器设备的光学系统的照明装置。图1以立体图示出了根据沿着中心轴线7的纵向截面的照明装置1的主要部件。该照明装置使得通过读取器设备的光学系统能够读取和/或检测印刷在物品上的发光标记或符号。轴线Z表示纵向尺寸，轴线Y表示竖直方向，轴线X表示照明装置1的深度。

如图1所示，照明装置包括构造成接收光场获取装置(光学捕获部件)的环形中空体2、绕着环形中空体2外部配置的用于激发标记的光源3、以及将源自光源3的光引导到外部光反射器5的远端5b处的区域的外部光反射器5。

图2示出了包括图1中的照明装置1的光学系统10的截面图。光学系统10还包括光学部件；特别地，用于获取标记的图像的图像传感器12，和布置在图像传感器12前方用于将从标记反射的光聚焦到图像传感器的主透镜11。在实施方式中，照明装置1还包括布置在环形中空体2内部、主透镜11前方的发光滤光器24。当照明装置1用于发光读取器(即，读取发光标记)时，发光滤光器24特别有用。

外部光反射器5是与环形中空体2同心布置的中空件。外部光反射器5的内壁6由反射材料制成以反射从光源3发射的光(描绘为光线13)，诸如由白色塑料漫射材料(diffusive material)或表面散射金属制成以增强光的漫射。外部光反射器5的特殊构造和形状增强了光线到远端5b处的待布置标记的区域的重新定向，实现了标记的更有效且均匀的照明。

外部光反射器5的内壁6是具有特殊形状的旋转面。在内壁6的第一部分6a中，截面沿着旋转轴线(中心轴线7)从外部光反射器5的内壁6的近端5a向具有最大截面的第一区域6b逐渐增大。第一区域6b的沿着中心轴线7的长度可以非常短、几乎无穷小、直到几毫米。在第二部分6c中，内壁6的截面连续减小，到达具有最小截面的第二区域6d。在图2所示的实施方式中，第二区域6d无穷小且与远端5b相对应。可选地，具有最小截面的第二区域6d可以延伸短距离(例如，几毫米)直到远端5b。第一部分6a的长度或第一部分6a在中心轴线7上的投影比第二部分6c的长度或第二部分6c在中心轴线7上的投影短。这种构造允许在最小体积内将源自光源的光线13有效且均匀地重新定向到远端5b处的区域，从而保持装置紧凑。

照明装置1还包括反射器元件8，其外表面8a是镜面磨光的(例如抛光的铝或抛光的银)并且至少部分地面对光源3以使源自光源3的光的一部分被朝向外部光反射器5的内壁6的第一部分6a反射回去。这样，入射到布置在远端5b处的标记上的光不会以使得来自平坦标记或基板的镜面反射可以由成像系统(主透镜11和图像传感器12)成像的角度撞击(impinge)。这是因为来自光源3的光不以镜面反射会在成像系统中产生热点(hotspot)的角度和面积直接行进到标记，而是被反射并以倾斜角度撞击到标记/基板上。因此，本照明装置1避免了光线以能够在成像系统中产生热点的角度撞击到标记上。

根据实施方式，反射器元件8包括在反射器元件8的远端(即，反射器元件8的靠近照明装置1的远端5b的那侧)上的不透明层8’。不透明层8’优选由光漫射材料制成(例如，实施为漫射白色部分)。不透明层8’用于增加光均匀性并去除反射器元件8的抛光外表面上的镜面反射。在图2的实施方式中，反射器元件8和层8’结合或固定到环形中空体2的外表面。

为了增加安全性并防止使用者意外接触PCB 4的向LED 3供电的电路，透明层9可以垂直于中心轴线7布置在外部光反射器5与环形中空体2之间(参见图1)。透明层9优选配置在具有最大截面的第一区域6b内。这样，透明层9是环形的，并且能够容易地制造并组装在装置中。在实施方式中，透明层9由PMMA或聚碳酸酯制成。

图3示出了反射器元件8的放大视图，更详细地示出了光线(13a、13b)重新定向到内壁6的第一部分6a。在该实施方式中，环形中空体2被布置成使得其远端2a落在外部光反射器(5)的第一区域6b附近或内部。在优选实施方式中，反射器元件8的镜面磨光外表面8a是与外部光反射器5同心配置的旋转面。图3所示的反射器元件8由两个连续的截锥体(18a、18b)形成，其能够是内壁轮廓(即母面(generatrix))沿着中心轴线7线性改变的漏斗形。

图4描绘了反射器元件8的另一实施方式，其中内壁轮廓呈沿着中心轴线7的二次、三次或依赖一般多项式的母面形状(即，不仅是直的锥形壁)。

此外，该图示出了光散射层8’的特殊设计，其防止在反射器元件8的金属背面上的镜面光反射，由此参与照明的均匀化并且有助于增大其效率。能够优化层8’的厚度和斜角25以避免遮蔽光线13，该光线13从内壁6的第一部分6a反射并且被引导到照明装置的远端5b。

图5描绘了照明装置1的另一示例性实施方式，其中外部光反射器5和反射器元件8的纵向截面的轮廓是弯曲的(并且不是如图3的实施方式中的线性的)。在这种特定情况下，第一部分6a和镜面磨光外表面8a的截面的增大不是线性的(第二部分6c的截面也不是线性减小)。外部光反射器5和/或反射器元件8的弯曲截面的形状可以使用包括光线模型(raymodel of light)的计算机辅助优化处理来获得。如图6中的示例所示，可以通过建立轮廓的一些固定点20并计算轮廓的附加的可变点21来进行优化处理，这些附加的可变点21优化了远端5b处的反射和光均匀性。

优化处理包括：

-变化可变点21的位置。

-获得与选择标准相关的参数值，该选择标准包括在布置有标记的远端5b处的区域接收到的光的功率、总效率和均匀性中的至少一者。根据以下等式计算均匀性：

其中Irr_min和Irr_max分别是在由远端5b限定的照明区域内测量的最小辐照度和最大辐照度。图7的图像表示在照明装置的远端5b处在优化处理中以X坐标和Y坐标获得的归一化辐照度，其中线23示出了由远端5b界定的区域的端部。图8描绘了图6中的照明装置在中心高度(Y＝0)处沿着X轴线的归一化辐照度的曲线图，示出了87.6％的照明均匀性。

-根据所采用的选择标准选择可变点21，其中可变点21使涉及这些参数的函数最大化。

在优化处理中可以采用一些约束；例如，使光源3与反射器元件8之间的最小距离d_min的阈值固定。在实施方式中，最小距离d_min为至少0.5mm，以利于反射到外部光反射器5。

为了在远端5b处产生高度均匀的光图案，照明装置1的不同元件(环形中空体2、光源3、外部光反射器5和反射器元件8)围绕中心轴线7(旋转轴线)同心地配置。光源3可以由围绕环形中空体2对称配置的多个光发射源(优选为LED)形成。LED可以布置在与透镜同心的环形PCB 4上，以在标记所处的平面中产生均匀的光。环形中空体2优选由光吸收材料(诸如黑色塑料或铝等)制成。

本发明还涉及一种用于读取物体上的标记的光学系统10，诸如图2所示的光学系统。除了照明装置1之外，光学系统10还包括布置在环形中空体2内部的光场获取装置。在实施方式中，光场获取装置包括主透镜11和配置在主透镜11前方的图像传感器12。主透镜11将从标记反射回的光聚焦到图像传感器12上。光学系统可以安装在可附接到智能手机的小部件上，或者可以安装或集成在手持式读取器中。

本发明还涉及一种用于检测物体上的标记的读取器设备。如图9A所示，该设备包括：光学系统10，其具有照明装置1；和处理器，其用于分析从光学系统10接收的像，以读取、检测、解码和/或认证标记。如图9A的示例中所描绘的，该设备可以是手持式读取器，诸如智能手机或光学扫描仪30。图9B详细示出了安装在光学扫描仪30的端部的光学系统10。光学系统10的外部光反射器5被附接到外部壳体19，该外部壳体19可以是光学系统10自身的一部分或光学扫描仪30的一部分。

Claims (17)

1.一种用于读取器设备的光学系统的照明装置，所述照明装置(1)包括：

环形中空体(2)，其被构造为接收光场获取装置(11，12)；

光源(3)，其围绕所述环形中空体(2)的外部配置；以及

外部光反射器(5)，其具有近端(5a)和远端(5b)，所述外部光反射器(5)被构造为引导源自所述光源(3)的光以对所述远端(5b)处的区域照明；

其特征在于，

所述外部光反射器(5)是与所述环形中空体(2)同心配置的中空件，并且具有由光反射材料制成的内壁(6)，所述内壁(6)是旋转面，所述内壁(6)具有：

第一部分(6a)，其具有从所述近端(5a)向具有最大截面的第一区域(6b)沿着中心轴线(7)增大的截面，

第二部分(6c)，其具有从所述第一区域(6b)向具有最小截面的第二区域(6d)减小的截面；

其中，所述第一部分(6a)在所述中心轴线(7)上的投影比所述第二部分(6c)在所述中心轴线(7)上的投影短；并且

所述照明装置(1)还包括具有镜面磨光外表面(8a)的反射器元件(8)，所述反射器元件(8)配置在所述光源(3)的前方且被构造为将源自所述光源(3)的光朝向所述外部光反射器(5)的所述内壁(6)的所述第一部分(6a)重新定向。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置还包括透明层(9)，所述透明层(9)垂直于所述中心轴线(7)布置在所述外部光反射器(5)与所述环形中空体(2)之间。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述透明层(9)由丙烯酸或聚碳酸酯制成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述镜面磨光外表面(8a)由抛光的铝、抛光的银、抛光的不锈钢或表面具有金属敷层的致密塑料制成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述反射器元件(8)的所述镜面磨光外表面(8a)是与所述外部光反射器(5)同心配置的旋转面。

6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，所述镜面磨光外表面(8a)具有沿着所述中心轴线(7)增大的截面。

7.根据权利要求5或6所述的照明装置，其特征在于，所述反射器元件(8)的所述镜面磨光外表面(8a)包括至少一个截锥面。

8.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置包括配置在所述环形中空体(2)内部的发光滤光器(24)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述反射器元件(8)附接于所述环形中空体(2)的外表面。

10.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述外部光反射器(5)的所述内壁(6)由白色塑料漫射材料制成。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述外部光反射器(5)的所述内壁(6)由光散射金属表面制成。

12.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述环形中空体(2)由不透明材料制成。

13.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述光源包括围绕所述环形中空体(2)对称配置的多个光发射源。

14.根据权利要求13所述的照明装置，其特征在于，所述光发射源为LED。

15.根据前述权利要求中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述反射器元件(8)包括布置在所述反射器元件(8)的远端的不透明光散射层(8’)。

16.一种用于读取物体上的标记的光学系统，所述光学系统(10)包括根据前述权利要求中任一项所述的照明装置(1)和布置在所述环形中空体(2)内部的光场获取装置(11，12)。

17.一种用于检测物体上的标记的设备，所述设备包括根据权利要求16所述的光学系统(10)以及被构造为分析从所述光学系统(10)接收的像以检测标记的处理器。

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