CN1441379A - 信息码读取装置 - Google Patents

Abstract

一种信息码读取装置包括外壳(12)、照明光源(13)、以及光接收器(14)。外壳具有在其上形成读取开口(16)的端部。照明光源设置在外壳内并构成为通过读取开口向记录在待读取物体(23)上的信息码照射照明光。光接收器设置在外壳内并构成为接收通过读取开口从物体反射的光。反射光沿着位于光接收器的视区(V)中的读取光轴(O)返回。读取光轴相对于读取开口的垂直轴是倾斜的，由此整个读取开口被光源照射。照明光源由设置在视区外部并处于沿着视区基本上平行状态的面光源构成。

Description

信息码读取装置

发明领域

本发明涉及用于读取信息码的装置，特别是，本发明涉及具有从待读取物体如LCD(液晶显示器)上读取信息码如两维码和条形码的能力的装置，在被读取的物体的表面上由透明保护层覆盖。

背景技术

都知道手持式信息码读取装置能光学地读取信息码，如条形码和两维码。这种装置已经例如被日本专利特许公开(KOKAI)公报No.2001-307012和平1(1989)-196680中公开了。

这种类型的信息码读取装置示于图9中，其中通过举例示意性地示出了手持式的两维码读取装置的基本结构。该装置具有能由用户操作的外壳1。在外壳1的顶端形成矩形读取开口1a。此外，在外壳1的内部是用做光源的多个LED(发光二极管)2、包括反射镜3、成像透镜4和光接收元件5如CCD面积传感器的光接收装置、以及处理电路6。处理电路6负责各种类型的处理，包括对来自光接收元件5的信号进行解码。

操纵这种装置以使读取开口1a靠近其上记录了两维码(如QR码)的待读取物体7(即标签或其它物体)，使开口1a几乎平行于该物体。然后，进行读取操作，通过读取开口1a使光从LED2照射到待读取物体7上，从而可以通过读取开口1a接收它的反射光。通过反射镜3和成像透镜4的帮助将被接收的光发送到光接收元件5，以便读取两维码。在这个读取操作期间，操纵外壳1，以使穿过光接收装置的各个部件的读取光轴O设置成近似垂直于待读取物体7的表面。

另外说明一下，一般情况下，这种常规的信息码读取装置被制造以读取印刷在用做待读取物体7的纸张上的信息码(通常为标签)。另一方面，近年来已经设想了一种能读取显示在例如移动电话或安装在PDA(个人数字辅助设备)中的液晶显示器(LCD)单元8或其它设备的屏幕上的信息码的新系统，如图10所示。

然而，LCD单元8的屏幕的表面被透明保护层9(例如由塑料或玻璃材料制成)覆盖。因此，在要从LCD单元8的屏幕读取信息码的情况下，来自LED2的照明光在保护层9上镜像反射，并且反射的光投射到光接收元件5上。这就难以通过光接收元件5读取信息码。此外，如图10所示，如果光源(LED2)设置在成像透镜4的区域“A”的角度范围内，则光源本身在从保护层9反射到光接收元件5的光中形成阴影，这就难以进行准确的读取操作。

发明内容

本发明克服了上述问题。本发明的目的是提供一种信息码读取装置，即使在物体的表面上设有透明保护层时，也能读取待读取物体上的信息码。

为了实现前述目的，作为本发明的基本结构，提供一种信息码读取装置，包括：具有在其上形成读取开口的端部的外壳；设置在外壳内的照明光源，其构成为通过读取开口向记录在待读取物体上的信息码照射照明光；以及设置在外壳内的光接收器，其构成为通过读取开口接收从物体反射的光，沿着读取光轴返回的反射光相对于读取开口的垂直轴是倾斜的，由此整个读取开口被光源照射。照明光源由在沿着视区基本上平行状态下设置在视区外部的面(area)光源构成。

当读取待读取物体上的信息码时，控制信息码读取装置的外壳，以使读取开口位于几乎平行于物体的位置上。由面光源构成的光源设置在光接收器的视区的外部，并处于平行于视区的状态，以便面对视区的外部轮廓线。因此，面光源能够通过读取开口向物体发射照明光，以便照明光均匀地覆盖整个物体上的待读取的整个区域。此外，光接收器倾斜于读取开口的垂直轴即物体而设置。因此，即使在物体上具有透明保护层时，如液晶显示单元的屏幕，光接收器也可以阻挡从保护层镜像反射的光。

换言之，光接收器具有很小的由保护层的镜像反射产生的影响，由此该接收器能够基本上接收从物体反射的光当中的散射反射光分量。结果是，在待读取物体的表面上具有透明保护层的情况下，也可以采用可靠的方式读出物体上的信息码。顺便提及，当信息码是方形或矩形两维码时，形成在光接收器上的图像变为梯形(等腰梯形)，但是可以采用软件处理读取图像。

通过举例，前述面光源可由多个LED和散射光源的组合、LED和导光板的组合、或EL(电致发光)板构成。采用这种部件可以通过很容易的方式允许面光源完全照射物体，并且该设备占据相对小的空间。

在光接收器上成像受到各种因素的影响，如成像的余弦四次方规则。这样，在读取开口的周边部分的光量(即分辨率)趋于低于其中心部分的光量，因此在周边部分的读取能力低于在中心部分的读取能力。此外，对于读取横向伸长的一维码，如条形码，经常操纵这种信息码读取装置，例如使读取开口的头侧区域(即一侧的部分区域)位于一维码上。

因此，为了增加读取开口的头侧区域的照明光量，优选在具有作为主体的总体照明部件的面光源上设置部分照明部件。部分照明部件的这种设置允许读取开口的头侧区域的光量即分辨率增高。因此，即使头侧区域位于用于读取的一维信息码上，也可以精确地进行读取操作。

更具体地说，可以提供部分照明部件，它具有不同于中心照明部件的光源。这种结构对于大大增加读取开口的头侧区域的光量很有效。或者，还可以优选部分照明部件构成为使散射板以不同于由总体照明部件发射的照明光的其它角度的角度光学地散射照明光。或者，还优选部分照明部件构成为使导光板以不同于由主照明部件发射的照明光的其它角度的角度引导照明光。根据上述替换结构的任何一个，可以简单地构成该部分照明部件。

附图说明

在附图中：

图1是表示根据本发明第一实施例的信息码读取装置的整个结构的示意剖视图；

图2是表示由根据本发明第二实施例的信息码读取装置采用的照明光源的结构的纵剖视图；

图3是表示根据本发明第二实施例的改型的照明光源的剖视图；

图4是表示根据本发明第三实施例的信息码读取装置的整个结构的示意剖视图；

图5是表示由根据本发明第三实施例的信息码读取装置采用的照明光源的结构的纵剖视图；

图6是表示由根据本发明第四实施例的信息码读取装置采用的照明光源的结构的纵剖视图；

图7表示由根据本发明第五实施例的信息码读取装置采用的散射板的表面的放大纵向图；

图8是表示由根据本发明第六实施例的信息码读取装置采用的照明光源的结构的纵剖视图；

图9表示常规信息码读取装置的基本结构；和

图10是用于解释在常规信息码读取装置读取LCD屏幕上的信息码时其具有的缺陷的示意图。

优选实施例

下面参照附图介绍本发明的优选实施例。

在下列各个实施例的每个中，将解释本发明适用于手持式两维码读出器的结构，它能读取一维码(条形码)以及两维码(QR(快速响应)码)。而且，在下面的实施例中，其上具有透明保护层的待读取物体作为例如安装在移动电话中的液晶显示单元(LCD)的荧光屏的例子进行说明。这样，在下列实施例中提供的详细例子是关于显示在LCD屏幕上的读取信息码(QR码)。

(第一实施例)

参见图1，下面介绍根据信息码读取装置的第一实施例。

图1表示构成用做根据本例的信息码读取装置的两维码读出器11的基本部件的示意结构。这个两维码读出器11具有能由用户的一只手操作的外壳12，在外壳12中设有用做光源装置的照明光源13、用做对应本发明的光接收器的光接收装置的读取机构14、以及控制器15。控制器15负责各种类型的处理，如控制整个读出器11和对已经读出的图像数据进行解码。

外壳12构形为具有沿着其纵向的近似长度的近似中空圆柱形，但是其顶端半个主体相对于其余主体倾斜以形成颈状弯曲部分12a。在颈状弯曲部分12a的顶部形成矩形读取开口16。虽然图1中未示出，但是显示单元和键操作单元设置在外壳12的外表面上，在使用中它提供上表面，而触发开关设置在外壳12的两个横向侧上。

读取机构14设有由CCD面积传感器构成的光接收元件17和在从待读取物体反射的光的入射侧上设置在光接收元件17的前面的成像透镜18。这种读取机构14位于外壳12的纵向路径的中心部分或其附近，即在颈状弯曲部分12a开始弯曲的位置。通过读取机构14设置的读取光学轴O相对于读取开口16的垂直轴倾斜θ角。此外，读取机构14的给定的视区V被形成为投射到读取开口16，并且视区V的尺寸约等于或稍小于读取开口16的尺寸。在图1中，只示出了视区V的最外部轮廓线(表示视角)。

照明光源13由相对大的面光源构成并设置在颈状弯曲部分12a中。为具体而言，如图1所示，用做照明光源13的面光源设置在颈状弯曲部分12a的内壁上。即，面光源位于视区V的外部，并沿着视区V的外部轮廓线大体上与其平行延伸。照明光源13包括多个LED19、其上安装LED19的衬底20以及位于LED19前面的扩散板21。因此，照明光源13能够照射读取开口16的整个区域。

当用户希望读取记录在待读取物体上的信息码(QR码)时，用户操纵这个读出器11使其定位外壳12的读取开口16以近似平行于物体的状态靠近信息码。并且操作者接通触发开关以读出信息码。响应开关接通操作，从照明光源13通过读取开口16向物体发射用于读取信息码的照明光束。被物体反射的光通过读取开口16被读取机构14接收，并从接收的光读出信息码。

结果是，根据本发明的读出器11能处理来自安装在例如移动电话22上的液晶显示器(LCD)单元23的读取信息，如图1所示。即，两维码读出器11具有读取显示在LCD单元23的荧光屏上的信息码(QR码)的能力。在LCD单元23的外表面上的是由玻璃或塑料材料构成的透明保护层23a，而在保护层23a后面的是在其上出现信息码的液晶层。在待读取物体是LCD单元23的情况下，要求发射的光通过保护层到达液晶层，用于读取显示在液晶层上的信息码。

在这个两维码读出器11中，照明光源13由面光源构成，并沿着视区V的外部轮廓线的外部设置，其工作以通过读取开口16将照明光发射到LCD单元23的整个荧光屏上。此外，读取机构14设置成使得其光轴O相对于读取开口16即LCD单元23的荧光屏的垂直轴倾斜。相应地，即使在LCD单元23的表面(荧光屏)上有透明保护层23a，读取机构14抑制接收在保护层23a上的光的镜像反射。

结果是，在来自LCD单元23的荧光屏的反射光中，散色反射成分可选择地被读取机构14接收。因此可以允许其上安装透明保护层23a的LCD单元23读取信息码而不会出现问题。此外，在本实施例中，由面光源构成的照明光源13设置在沿着视区V的外部轮廓线的外部，由此防止外壳12的垂直于光轴O的径向尺寸增加。

在本例中，如果两维信息码是正方形或矩形两维码，在光接收器17产生的图像变为梯形(即等腰梯形)。然而，即使在这种情况下，软件处理也可以使得读取正方形或矩形两维码成为可能。此外，当对其上印刷两维信息码的纸张(例如标签)进行读取码信息时，可以稳定地进行读取操作。一维码如条形码也可以由这种两维码读出器11读取。

(第二实施例)

参见图2，下面介绍本发明的第二实施例，其中示出了照明光源的改型。具体而言，提供用做由面光源构成的光源装置的照明光源24。

照明光源24具有提供光源的至少一个LED25和导光板26。虽然图中未详细示出，但是导光板26由导光层、棱镜板、盖子、和其它部件构成，并且光学反射板26a附着于导光板26的背面。这样，与第一实施例一样，这个修改的结构能提供与在第一实施例中获得的相似的操作和优点。

当然，光源装置不限于上述结构。例如，如图3所示，EL(电致发光)面板29可用做由面光源构成的光源装置。

(第三实施例)

参见图4和5，下面介绍本发明的第三实施例，其中示出了另一种两维码读出器。这个读出器在结构上不同于第一实施例的地方只在于光源装置。根据本例的其余部件如外壳12和读取机构14与第一实施例中的相同，并给出相同的标记。因此下面只主要说明不同于第一实施例的部件，因此避免重复说明。这种说明方式还适用于第三实施例之后的实施例。

图4示出了被对应根据本发明的信息码读取装置的两维信息码读出器31采用的必要部件的示意结构。这个两维码读出器31具有带读取开口16的外壳12。在外壳12中的是由面光源构成并用做光源装置的照明光源32、包括光接收元件17和成像透镜18的读取机构14、控制器15以及其它部件，其中光接收元件17和成像透镜18都构成光接收装置(光接收器)。照明光源32包括头侧照明部件32a，用于部分地增加基本上向读取开口16的头侧区域P(图3的左侧区域)投射的光量。这种头侧照明部件32a是根据本发明的部分照明部件的一种方式。除了头侧照明部件32a之外，照明光源32的其余部件用做总体照明部件32b，用于近似均匀地向读取开口16投射光。

在本例中，照明光源32包括用做光源的至少一个LED33、LED33向其发射光的导光板34、和其上安装导光板34的反射板34a(参见图5)。在这种结构中，头侧照明装置32a如此形成，使得从导光板34的照射角在读取开口16中的头侧区域P和头侧区域P以外的其余区域Q之间互相不同。具体而言，如图5所示，导光板34背面的反射板34a在靠近其顶部的给定位置弯曲给定角度。因此，导光板34的总体照明部件32b主要以垂直于板34的角度发射光。另一方面，其头侧照明部件32a主要以相对于板34成给定钝角的的角度发射光，即近似偏离读取开口16的垂直方向的给定钝角。因此，照射到读取开口16的头侧区域P上的光量增加了并且大于照射到其其余区域Q上的光量。

在读取机构14上的成像受到各种因素的影响，如在成像透镜18的余弦四次方规则。这样，在读取开口16的周边部分的光量(即分辨率)趋于低于其中心部分，以使在周边部分的读取能力低于在中心部分的读取能力。不管这种情况如何，为了读取横向延伸的一维码如条形码，经常设置两维码读出器31以便读取开口16的头侧区域P正好位于待读取物体35(如LCD单元)的荧光屏上，如图4所示。

在本例中，除了提供与第一实施例中相同的操作和优点之外，还提供另外的附加优点。例如，由于照明光源32包括在其一端的头侧照明部件32a，特别可以增加读取开口16的头侧区域P的光量，由此大大提高了分辨率。因此即使头侧区域P位于物体35的信息码上方，也能很好地进行通过头侧区域P的读取操作。此外，头侧照明部件32a可以形成为简单结构，因为只有调整从导光板34的照明角度可以形成部件32a。

(第四实施例)

参见图6，下面介绍本发明的第四实施例，图6中示出了根据本发明的照明光源的另一例子。

图6示出了用做本例中的光源装置的照明光源的结构。与前述实施例一样，照明光源36设有用做光源的至少一个LED37和其背面固定用于光学反射的光学反射板38a的导光板38。在导光板38的一端(顶端)形成从发光前表面突出的照射角改变部件38b，由此构成头侧照明部件36a的顶端对应本例的部分照明部件。因此，除了导光板36中的头侧照明部件36a以外的总体照明部件36b主要以垂直于板36的角度发射光。另一方面，头侧照明部件36a主要以相对于板36为给定钝角的角度发射光，即为基本上偏离读取开口16的垂直方向的给定钝角。因此，照射到读取开口16的头侧区域P上的光量增加了并大于照射到其余区域Q上的光量。因此可获得与第三实施例相同的操作和优点。

(第五实施例)

参见图7，下面介绍本发明的第五实施例，图7中示出了根据本发明的照明光源的另一例子。

与前述实施例一样，虽然图中未详细示出，本例中设有用做光源装置的照明光源。该照明光源设有用做光源的多个LED和光学散射板39。不规则物如横截面为三角波形的不规则物形成在散射板39的表面上。不规则物的形状在对应头侧照明部件39a和散射板39的总体照明部件39b的两部分之间互不相同。因此，照明光源的头侧照明部件39a以外的总体照明部件39b主要以垂直于板39的角度发射光。另一方面，头侧照明部件39a主要以相对于板39为给定钝角的角度发射光，即基本上偏离读取开口16的垂直方向为给定钝角。因此，照射到读取开口16的头侧区域P上的光量增加了并大于照射到其余区域Q上的光量。因此可获得与第三实施例相同的操作和优点。

(第六实施例)

参见图8，下面介绍本发明的第六实施例，图7中示出了根据本发明的照明光源的另一例子。

图8示出了用做本例中的照明光源装置的照明光源40。照明光源40具有总体照明部件40a和头侧照明部件40b，其中分别设置互不相同的光源。引导朝向几乎整个读取开口16的照明的总体照明部件40a设有至少一个LED41和导光板42。

另一方面，为部分地照明读取开口6中的头侧区域P，头侧照明部件设有安装在基板43a上的多个LED43和设置在LED43前面的散射板44。这允许投射到读取开口16的头侧区域P上的光量部分地增加，结果是可以稳定地进行在头侧区域P下面的位置读取信息码。在这种结构中，头侧照明部件40b包括不同于总体照明部件40a的光源(即LED41)的光源(即LED43)。这导致控制头侧区域P和整个读取开口16的每个中的光量的自由度增加，由此导致头侧区域P和整个读取开口16之间的光强度的良好控制平衡。

本发明不限于由上述实施例给出的结构，还可以延伸为作为进一步修改所述的各种其它形式。例如，本发明的信息码读取装置可以实施为固定型装置，不限于上述手持式码读取器。此外，信息码读取装置的外壳和其中的内部结构也可以修改成各种其它方式，如用反射镜作光接收器。此外，用做本发明的部分照明部件的头侧照明部件可以改成相对于总体照明部件的其它位置，不限于设置在其顶端。例如，如果需要，部分照明部件可设置在总体照明部件的中心区域。

在不脱离其范围的情况下，本发明可以体现为其它形式。因此上述实施例只是示意性的并不是限制性的，因为本发明的范围由所附权利要求书而不是所述说明确定。因此落入权利要求的边界和界限或这些边界和界限的等效范围内的所有改变都趋于受到权利要求书的保护。

Claims (13)

1、一种信息码读取装置，包括：

具有端部的外壳，在所述端部形成读取开口；

设置在外壳内的照明光源，其构成为通过读取开口向记录在待读取物体上的信息码照射照明光；和

设置在外壳内的光接收器，其构成为接收通过读取开口从物体反射的光，反射光沿着位于光接收器的视区中的读取光轴返回，读取光轴相对于读取开口的垂直轴是倾斜的，由此整个读取开口被光源照射，其特征在于：

照明光源由设置在视区外部并处于沿着视区基本上平行状态的面光源构成。

2、根据权利要求1的信息码读取装置，其特征在于面光源包括各发射照明光的多个LED和用于光学地散射从LED发射的照明光的散射板。

3、根据权利要求1的信息码读取装置，其特征在于面光源包括发射照明光的LED和用于引导从LED发射的照明光的导光板。

4、根据权利要求1的信息码读取装置，其特征在于面光源包括发射照明光的EL面板。

5、根据权利要求1或4的信息码读取装置，其特征在于面光源具有总体照明部件和部分照明部件，总体照明部件主要向整个读取开口发射照明光，部分照明部件设置在面光源的一部分中，以便部分照明部件主要向读取开口的部分区域发射照明光。

6、根据权利要求5的信息码读取装置，其特征在于部分照明部件设置在面光源的顶端，以便部分照明部件主要向靠近面光源顶端的读取开口的部分发射照明光。

7、根据权利要求6的信息码读取装置，其特征在于部分照明部件具有不同于与总体照明部件不同的另一光源的光源。

8、根据权利要求2的信息码读取装置，其特征在于面光源具有总体照明部件和部分照明部件，总体照明部件主要向整个读取开口发射照明光，部分照明部件设置在面光源的一部分中，以便部分照明部件主要向读取开口的部分区域发射照明光。

9、根据权利要求8的信息码读取装置，其特征在于部分照明部件设置在面光源的顶端，以便部分照明部件主要向靠近面光源顶端的读取开口的部分发射照明光。

10、根据权利要求9的信息码读取装置，其特征在于部分照明部件构成为使散射板以不同于由总体照明部件发射的照明光的另一角度的角度光学地散射照明光。

11、根据权利要求3的信息码读取装置，其特征在于面光源具有总体照明部件和部分照明部件，总体照明部件主要向整个读取开口发射照明光，部分照明部件设置在面光源的一部分中，以便部分照明部件主要向读取开口的部分区域发射照明光。

12、根据权利要求11的信息码读取装置，其特征在于部分照明部件设置在面光源的顶端，以便部分照明部件主要向靠近面光源顶端的读取开口的部分发射照明光。

13、根据权利要求12的信息码读取装置，其特征在于部分照明部件构成为使导光板以不同于由总体照明部件发射的照明光的另一角度的角度引导照明光。

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