CN1591460A - 光学信息读取器和读取光学信息的方法 - Google Patents

Abstract

在一种基于来自一目标的反射光读取该目标的光学信息读取器中，一半透明光学元件位于一成像透镜的光轴上，并可围绕一转轴转动。该转轴大体上垂直于该光轴。该半透明光学元件可以固定在至少第一和第二预定位置上。当该半透明光学元件固定于第一预定位置时，该半透明光学元件具有一使该光轴穿过的第一厚度；当该半透明光学元件固定于第二预定位置时，该半透明光学元件具有一使该光轴穿过的第二厚度。该第一厚度和第二厚度彼此不同。

Description

光学信息读取器和读取光学信息的方法

相关申请的相互参考

本申请基于并要求申请日为2003年8月20日的在先日本专利申请2003-296331的优先权，该在先申请的说明书被结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种具有成像透镜焦距调节功能的光学信息读取器和一种读取光学信息的方法。

背景技术

读取光学信息如条形码、二维码或其它类似码的传统手持光学信息读取器被安装在一手持壳体中。特别是，该光学信息读取器具有光探测器、带有一成像透镜的成像单元、以及由一照明装置构成的读取单元，它们分别安装在该手持壳体内。

来自照明装置的光穿过形成在手持壳体的一个端部即头部的一读取窗。该光照射到一读取目标上，例如一条码上。由于照明光而产生的来自读取目标的反射光穿过读取窗进入成像单元。进入成像单元的光由将在其上成像的成像透镜聚焦在光(电)探测器上，以便由光探测器采集对应于读取目标的图像。

在此情况下，定义为读取窗和和读取目标之间距离的读取距离被提前确定，该距离取决于光学特性，例如成像透镜的焦距。因此，用户手握光学信息读取器的手持壳体来确定其位置，以便手持壳体的读取窗距读取目标的距离位于读取距离内或接近读取距离，且该读取窗与读取目标相对。在光学信息读取器的手持壳体的读取窗定位之后，开始对上述读取目标进行读取操作。

除了上述结构，还提出过一种具有能够调节成像透镜焦距的机构的光学信息读取器。该机构拓展了光学信息读取器的可用读取距离的范围，从而方便了用户。

具有焦距调节机构的光学信息读取器的一个例子公开在美国专利公开No.6,066,857中，其对应于日本公开特许No.2003-507778。

在该公开的光学信息读取器中，一聚焦盘可转动地设置在物镜和二维光探测器例如CCD(电荷耦合装置)之间，以便聚焦盘的转动轴偏离物镜的光轴。

聚焦盘的周边设置有多个或多或少突起的光学垫片，它们具有不同的厚度，以适于将来自物镜的光聚焦在CCD上。聚焦盘的转动能够调节物镜的焦距。

具有焦距调节机构的光学信息读取器的另一个例子公开于日本公开特许No.H10-247215中。

在该公开的光学信息读取器中，一光路长度可变元件设置在成像透镜和CCD之间。该光路长度可变元件具有一对沿透镜光轴以预定间隔相对设置的透明玻璃盘。该光路长度可变元件还具有一个位于该对透明玻璃盘之间并可沿光轴扩张的圆柱波纹管以及充入该波纹管内的光折射流体。

该光路长度可变元件具有一个驱动机构，该驱动机构包括一个安装在该对透明玻璃盘中的一个盘上以包围该波纹管的环形磁铁。该光路长度可变元件还具有一对设置于另一个透明盘上以包围该波纹管和环形磁铁的线圈。

当向线圈提供驱动电流时，该驱动电流产生磁力，从而该磁力引起成对的透明玻璃盘平行于光轴相对运动。该成对透明玻璃盘的相对运动使得光轴方向的光折射流体的长度变化，从而调节成像透镜与CCD之间的光路长度。

上述公开于美国专利公开No.6,066,857中的美国专利光学信息读取器需要多个光学元件，例如具有分别对应于不同焦距的不同厚度的光学垫片，其还可能导致光学元件数目和光学信息读取器整体尺寸的增加。

特别是，当使用一维光探测器作为探测器时，其光接受区域在一维方向上很长，且每个光学元件(光学垫片)的尺寸都很大，因而可能导致光学信息读取器的总体尺寸变得更大。

另一方面，在公开于日本公开特许No.H10-247215中的光学信息读取器中，光路长度可变元件需要保持驱动电流在线圈内流动，以便保持该对玻璃盘的位置，从而造成光学信息读取器的电力消耗增大。这导致该光路长度可变元件不适用于电池驱动的手持光学信息读取器。

发明内容

本发明是在上述背景下提出的。

因此，本发明的一个目的是提供一种方法和具有用于调节成像单元的焦距的元件的光学信息读取器，其能够简化焦距调节元件的结构。

根据本发明的一个方面，提供一种光学信息读取器，以用于根据来自一目标的反射光读取该目标。该光学信息读取器包括：具有一光轴和一焦距的成像透镜，所述反射光进入该成像透镜；具有一有效区域并位于该光轴上的光(电)探测器，该成像透镜基于该焦距将所述反射光聚焦在该光探测器的有效区域内。该光学信息读取器还具有位于该光轴上并可围绕一大致垂直于该光轴的转轴转动的半透明光学元件，该半透明光学元件可以固定在至少第一和第二预定位置上。当该半透明光学元件固定于该第一预定位置时，该半透明光学元件具有使光轴穿过的第一厚度，以及当该半透明光学元件临时固定于该第二预定位置时，该半透明光学元件具有使光轴穿过的第二厚度。所述第一厚度和第二厚度彼此不同。

在一种基于来自一目标的反射光读取该目标的方法中，提供一个具有一光轴和一焦距的成像透镜，以及提供一个具有一有效区域并将位于该光轴上的光探测器。提供一个位于该光轴上并具有不同的第一和第二厚度的半透明光学元件。该半透明光学元件可围绕一大体上垂直于该光轴的转轴转动。将该半透明光学元件固定于第一或第二预定位置上，从而使该光轴穿过第一或第二不同厚度，以调节焦距。当反射光进入该成像透镜时，通过已经调节焦距的成像透镜将反射光聚焦在该光探测器的有效区域上。

附图说明

从下面参照附图对实施例的描述中，本发明的其它目的和方面将变得更加清楚。其中：

图1是根据本发明的一个实施例的光学信息读取器的结构的局部剖视示意图；

图2A是示意性地示出了一位于第一转动停止位置的光学元件以及读取轴穿过的该光学元件的厚度的视图，其是沿该实施例的光学元件的转动方向观察到的；

图2B是示意性地示出了一位于第二转动停止位置的光学元件以及读取轴穿过的该光学元件的厚度的视图，其是沿该实施例的光学元件的转动方向观察到的；

图2C是示意性地示出了一位于第三转动停止位置的光学元件以及读取轴穿过的该光学元件的厚度的视图，其是沿该实施例的光学元件的转动方向观察到的；

图3是该根据实施例的图1所示的一驱动单元的结构示意图；

图4是根据该实施例的图3所示用于控制一步进马达的检测脉冲和驱动脉冲的计时图；

图5A表示从该实施例的光学元件转动方向观察到的一单元的示意图，其被构造成用于测量该单元和作为一读取目标的标签之间的距离；

图5B是根据该实施例投射于该标签上的读取视场的一投射区域的示意图；

图6是根据该实施例的图1所示控制电路的示意性处理流程图；

图7A是该实施例的光学元件的一种变型视图；

图7B是该实施例的光学元件的另一种变型的视图；

图7C是该实施例的光学元件的又一种变型的视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的一个实施例。在一实施例中，本发明用于一手持二维码读取器。

如图1所示，作为本发明的光学信息读取器的二维码读取器CR设置有一手持壳体1，其具有平行六面体形状，且尺寸为能够被用户握于一只手中。

该二维码读取器CR设置有一个布置在壳体1的一横向端侧内的光学机构OM。该光学机构OM能够读取通过印刷或其它类似方法写在读取目标如标签P(见图5)上的二维码C，例如QR码，该读取目标为一片纸或其它介质。标签可以如常规条码那样附着在商品上。二维码包括如生产序列号、名称、独一无二的标识号码和商品生产日期等。

壳体1的一横向端壁上形成有一长方形的半透明读取窗1a。该二维码读取器CR设置有一与光学机构OM电连接的控制电路CC，一与控制电路CC电连接的通讯电路(未示出)，以及一用作光学机构、控制电路CC和通讯电路的驱动电源的辅助电池(未示出)。

控制电路CC用于控制整个二维码读取器CR和进行解码处理。通讯电路用于与二维码读取器CR的外围电路进行通讯。二维码读取器CR的一个纵向端侧表面上设置有一个显示器和一个键操作单元，它们与控制电路CC电连接。该显示器用于显示控制电路CC发送的显示信息，键操作单元允许二维码读取器CR的用户将信息输入控制电路CC。

二维码读取器CR还在其另一个纵向侧表面上设置有一触发器开关(未示出)。该触发器开关允许用户向控制电路CC发出检测操作和读取操作的指令。例如，触发器开关允许用户做两种行程的触击。

即，当用户以第一行程例如半程触击触发器开关时，进行检测操作的指令被传送给控制电路CC，以使控制电路CC进行下述检测操作。当用户以第二行程例如全程触击触发器开关时，进行读取操作的指令被传递给控制电路CC，以使控制电路CC和光学机构OM进行下述读取操作。

光学机构OM包括光探测器2、具有一成像透镜3的成像单元4和一对照明装置5。如图1、2A-2C和5所示，光探测器2包括一CCD区域传感器，该传感器位于壳体1的中央部分，从而使光探测器的有效区域与读取窗1a相对。成像单元4的成像透镜3位于读取窗1a和光探测器2之间，从而使成像透镜3的光轴与光探测器2的有效区域的中心对准。成像透镜3的光轴例如读取轴R与读取窗1a的中心对准。读取轴R垂直于壳体1中形成有读取窗1a的一个横向端表面延伸。

成像单元4还包括一用于调节成像单元4的总焦距的半透明光学元件6。该光学元件6位于光探测器2和成像透镜3之间。成像透镜3包括一主体管和多个设置成在该主体管内并相互对准的透镜。

成像单元4还包括一驱动单元9，其在图1中示出为与光学元件6机械连接并用于驱动该光学元件。

每个照明装置5设置在成像透镜3的周围。即每个照明装置5都设置有发光装置7和一位于每个发光装置7和读取窗1a之间的光透镜8，每个发光装置7用作一光源。每个光透镜8的光轴指向读取窗1a，从而使每个光透镜8用于聚集或分散每个发光装置7所发出的通过读取窗1a的光。

当壳体1的读取窗1a定位成使读取窗1a与读取目标相对时，如面对写有二维码C的标签P时，由每个照明装置5发出的光通过读取窗1a照射到二维码C上。从二维码C反射的光透过读取窗1a进入成像单元4。进入成像单元4的光由成像透镜3聚焦在光探测器2的有效区域上，从而使光探测单元采集到对应于读取目标的图像。由光探测器2采集的图像被传送给控制电路CC，从而使该标签P的二维码C由控制电路根据该图像进行解码。

接着，将参照图1，2A-2C和3-5详细描述光学元件6的结构。

光学元件6具有一个由折射率高于空气的透明材料如透明塑料、玻璃或其它类似材料形成的大体六边形柱体。

该光学元件6有一对六边形表面和六个相互平行的侧表面。这六个侧表面分别连接在该成对的六边形表面之间。

在该实施例中，如图1，2A-2C和3所示，光学元件6具有一个大体六边形柱体，从而使垂直于这些侧表面的光学元件6的横截面具有六个相邻角。所有这六个角彼此相等，均为120度。光学元件6的横截面的对角线在一中心点彼此相交。

光学元件6具有多对(如三对)相对侧表面，第一对是第一侧表面6a，6a，第二对是第二侧表面6b，6b，第三对是第三侧表面6c，6c。第一侧表面6a，6a彼此平行，第二侧表面6b，6b彼此平行，第三侧表面6c，6c彼此平行。

如图1和3所示，光学元件6具有一个穿过该中心点并平行于侧表面6a，6a，6b，6b，6c，6c的中心轴O。光学元件6由包围其中心轴O的驱动元件9可转动地支撑在光探测器2和成橡透镜3之间，从而使读取轴R穿过光学元件6，并与中心轴O垂直。

驱动单元9用于驱动光学元件6，从而使光学元件6能够围绕其垂直于读取轴R的中心轴O转动(以下称为转轴O)。顺便提一下，垂直于读取轴R和转轴O的方向在下面被定义为横向。

第一侧表面6a，6a至少部分向外突出一定量，同时其突出表面6a1，6a1始终保持平行于转轴O。

突出表面6a1，6a2这样构成，以使得当光学元件6围绕转轴O转动时，光学元件6的第一侧表面6a，6a与读取窗1a相对，读取轴R分别穿过突出表面6a1，6a1。

第三侧表面6c，6c至少部分内凹入一定量，同时其凹入表面6c1，6c1保持与转轴O平行。

凹入表面6c1，6c1这样构成，以使得当光学元件6围绕转轴O转动时，光学元件6的第三侧表面6c，6c与读取窗1a相对，读取轴R分别穿过凹表面6c1，6c1。

第一侧表面6a，6a关于转轴O对称定位并形成，第二侧表面6b，6b关于转轴O对称定位并形成。另外，第三侧表面6c，6c关于转轴O对称定位并形成。

如图1和2A-2C所示，光学元件6设置成能够临时固定在预定的第一、第二和第三转动停止位置。换句话说，光学元件6构成为能够在每次光学元件6以预定的第一、第二和第三转动停止角转动时均被临时固定。

被转轴R穿过的光学元件6的厚度的变化取决于第一、第二和第三转动停止位置。

光学元件6的厚度变化允许成像透镜3和光探测器2之间的光路长度得到调节。该光路长度调节使成像单元4的总焦距得到控制，而且使二维码读取器CR的读取距离得到控制。二维码读取器CR的读取距离定义为读取窗1a和读取目标例如标签P之间的距离。

图2A表示光学元件6临时固定在第一转动停止位置时的状态。在该状态下，光学元件6的突出表面6a1，6a1分别垂直于读取轴R。

特别是，在该实施例中，当光学元件6停在第一转动停止位置时，被读取轴穿过的突出表面6a1，6a1之间的厚度尺寸W1例如设定为16毫米或其左右。此外，当光学元件6停在第一转动停止位置时，读取距离L1例如设定为300毫米加减50毫米。

图2B表示光学元件6从第一转动停止位置沿箭头A所示逆时针转动120度之后，光学元件6临时固定在第二转动停止位置时的状态。

在该状态下，光学元件6的第二相对侧表面6b，6b设置成垂直于读取轴R。特别是，在该实施例中，当光学元件6停在第二转动停止位置时，被读取轴R穿过的厚度尺寸W2例如设定为13毫米或其左右。读取距离L2例如设定为200毫米加减50毫米，其比读取距离L1短。

图2C表示光学元件6从第二转动停止位置进一步沿箭头A所示逆时针转动120度之后，光学元件6临时固定在第三转动停止位置时的状态。

在该状态下，光学元件6的突出表面6a1，6a1分别垂直于读取轴R。

特别是，在该实施例中，当光学元件6停在第三转动停止位置时，被读取轴穿过的位于凹表面部分6c1，6c1之间的厚度尺寸W3例如设定为10毫米或其左右。此外，当光学元件6停在第三转动停止位置时，读取距离L3例如设定为100毫米加减50毫米，其比读取距离L2短。顺便提一下，光学元件6的每个侧表面6a，6a，6b，6b，6c，6c的长度例如设定为10毫米或其左右。

如图3所示，驱动单元9被设计为一直接驱动系统。即，驱动单元9具有一个带有一转轴10a的步进马达10以及一个直接固定安装在转轴10a上的凸轮盘11。该光学元件6直接地同轴安装在转轴10a上，从而使光学元件6的转轴O与转轴10a对准。步进马达10与控制电路CC电连接。

驱动单元9还具有一个与凸轮盘11的外周表面滑动接触的凸轮从动件12。驱动元件9具有一个用于检测光学元件6的位置的反射光电传感器13。驱动单元9具有一个支撑凸轮从动件12的支撑元件14a和一个与壳体1相连并沿凸轮盘11的径向可移动地支撑支撑元件14a以及凸轮从动件滚轮12的弹性元件14b。弹性元件14b也适于偏置凸轮从动件滚轮12，以使之贴合在凸轮盘11的外周表面。

凸轮盘11大体成形为一圆盘，其外周表面形成有三个凹部11a，每个凹部大体上为V形，并间隔120度。

即，当转轴10a随凸轮盘11和光学元件6一起转动时，弹性元件14b允许凸轮从动件12保持与凸轮盘11的外周表面滑动接触。在该实施例中，光学元件6和驱动元件这样构造，即当凸轮从动件12配合在一个凹部11a内时，光学元件6停在第一至第三转动停止位置之一上。例如，在图3中，光学元件6停在第一转动停止位置。即，每当凸轮从动件12配合在一个凹部11a内时，光学元件6停在第一至第三转动停止位置之一上。

反射光电传感器13包括一个光发送器13a和一个光接收器13b，它们分别与控制电路CC电连接。

光发送器13a设置在一个预定位置处，从而使来自光发送器13a的发送光被光学元件6中除去读取轴R穿过的侧表面之外的侧表面中的一个反射。在图3所示状态下，来自光发送器13a的发送光被第二侧表面6b，6b中的一个表面反射。

光接收器13b位于一个预定位置，从而使得当光学元件6停在第一至第三转动停止位置之一时，光接收器13b能够接收光学元件6上除去读取轴R穿过的侧表面之外的其它侧表面之一反射的光。当接收反射光时，光接收器13b将检测脉冲传送给控制电路CC。

步进马达10由控制电路CC控制。即，如图4所示，根据来自光接收器13b的检测脉冲，控制电路CC将驱动脉冲传送给步进马达10。驱动脉冲允许步进马达10以预定的步进角度转动转轴10a，从而选择性地将光学元件6转动到第一至第三转动停止位置中任何一个位置。

例如，如图4所示，在光学元件6到达第三转动停止位置时，控制电路CC将驱动脉冲发送给步进马达10。步进马达10根据该驱动脉冲以预定步进角度转动转轴10a和光学元件6。

在检测脉冲由光探测器13b发送出去的情况下，当光学元件6停在第二转动停止位置时，控制电路CC持续地将驱动脉冲发送给步进马达10。在检测脉冲从光探测器13b发送出去的情况下，当光学元件6停在第三转动停止位置时，控制电路CC停止向步进马达10发送驱动脉冲。结果，光学元件6稳定地位于第三转动停止位置上。

顺便提一下，步进马达10的步进位置预先与凸轮盘11的转动位置匹配，从而与光学元件6的转动位置(相位)匹配。驱动脉冲可以允许步进马达10(光学元件6)的转速提高或降低。

如图5A和5B所示，二维码读取器CR设置有一对指示光发射装置15a，15b，例如LDs(激光二极管)，其用作测量每个指示光发射装置15a，15b和作为读取目标的标签P之间的距离的单元。指示光发射装置15a，15b与控制电路CC电连接。

如图5所示，指示光发射装置15a，15b沿横向设置在成像透镜3周围，从而使指示光发射装置15a，15b通过成像透镜3沿横向对称布置。

假定壳体1的读取窗1a定位成使读取窗1a与读取目标如标签P相对。在码读取器RC的这种运行状态下，指示光发射装置15b的光轴OB与读取轴R以及指示光发射装置15a的光轴OA相交。

每个指示光发射装置15a，15b沿每个光轴OA和OB发射的每个指示光(如红色聚光)均限制在由成像单元4和光检测器2确定的读取视场V内。读取视场V代表成像单元4和光检测器2的可读区域。

指示光发射装置15a，15b沿光轴OA和OB发射的指示光通过读取窗1a分别沿横向照射到标签P两侧。

指示光发射装置15a，15b沿每个光轴OA和OB发射的指示光位于读取视场V的轮廓内。这导致每个指示光发射装置15a，15b的每个光束发射点和读取目标(标签P)之间的距离L的变化引起指示光在投射于目标(标签P)上的读取视场的投射区域PA上的照射位置变化。

即，如图5B所示，当读取目标(标签P)比较靠近读取窗1a时，投射区域PA上的指示光照射位置之间的距离b由“b1”代表。

相反，当读取目标(标签P)远离读取窗1a时，指示光照射在投射区域PA上的照射位置之间的距离b由比距离b1宽的“b2”代表。

因此，读取目标(标签P)离读取窗1a越远，指示光照射在投射区域PA上的照射位置越沿横向靠近投射区域PA两侧。换言之，读取目标(标签P)离读取窗1a越远，指示光照射在投射区域PA上的照射位置之间的距离越远。

显然，在投射区域PA上指示光的照射位置之间的距离代表与标签P和读取窗1a之间的位置关系有关的信息。

当用户以第一行程触压触发器开关以将执行测量操作的指令发送给控制电路CC时，控制电路CC进行控制，以分别接通指示光发射装置15a，15b(图6中的步骤S1)。

基于指示光而从读取目标(标签P)反射的光穿过读取窗1a进入成像单元4。进入成像单元4的反射光由成像透镜3聚焦在光探测器2的有效区域内，从而使基于指示光的图像由光探测器2采集。由光探测器2采集的图像被传送给控制电路CC。

控制电路CC检测照射在投射于读取目标(标签P)上的投射区域PA上的指示光的位置，从而获得投射区域PA上的指示光的照射位置之间的距离b(步骤S2)。

控制电路CC计算获得的距离b与投射区域PA两侧之间沿横向的距离“a”的比值(b/a)(步骤S3)。接着，控制电路CC将计算出的比值(b/a)与存储在控制电路内的表T中的预定值进行比较，从而确定该距离L是“长”、“中”或“短”(步骤S4)。

当距离L被确定为“长”时，该距离L由“长距离La”代表，表示标签P距离读取窗1a较远。当距离L被确定为“短”时，该距离L由“短距离Lc”代表，表示标签P距离读取窗1a较近。

当距离L被确定为“中”时，该距离L由“中距离Lb”表示。长距离La是距离La至Lc中最长的。中距离在长距离La和短距离Lc之间的中间值。

中距离Lb表示标签P和读取窗1a之间的距离是介于当距离L是长距离La时标签P和读取窗1a之间的距离与当距离L是短距离Lc时标签P和读取窗1a之间的距离之间的一个中间值。

接着，控制单元CC将驱动脉冲传送给驱动单元9的步进马达10，以使其根据距离L的确定结果转动，从而将光学元件6转动到第一至第三转动停止位置中的任意一个位置处(步骤S5)。

即，当确定结果表示距离L是“长距离La”时，光学元件6转动到第一转动停止位置并停在那里。当确定结果表示距离L是“中距离Lb”时，光学元件6转动到第二转动停止位置并停在那里。当确定结果表示距离L是“短距离Lc”时，光学元件6转动到第三转动停止位置并停在那里。

接着，将在下面描述二维码读取器CR的总操作。

在使用二维码读取器CR读取写在标签P上的二维码C的情况下，用户将二维码读取器CR定位于标签P前的一个位置上，使壳体1的读取窗1a在它们之间的任意距离处与标签P相对。

接着，用户以第一行程触压触发器开关。该触发器开关的第一行程导致执行二维码读取器CR的测量操作。

即，控制电路CC执行如上所述的步骤S1-S5。其结果是，位于每个指示光发射装置15a，15b和标签P之间的距离L以及读取窗1a与标签P之间的位置关系被分别确定，从而该光学元件6被置于第一至第三转动停止位置中的任何一个上。

接着，用户以第二行程触压触发器开关，以使二维码C的读取操作被进行。

即，每个照明装置5发射的光通过读取窗1a照射到写在标签P上的二维码C上。来自二维码C的反射光通过读取窗1a进入成像单元4的成像透镜3上。

进入成像透镜3的光由成像透镜3通过光学元件6聚焦在光探测器2的有效区域上，从而由光探测器2采集对应于二维码C的图像。光探测器2采集的图像被发送给控制电路CC，以便由控制电路CC根据图像对标签P的二维码进行解码。

特别是，在本发明的该实施例中，如图2A-2C所示，光学元件6分别转动到第一、第二和第三转动停止位置，以允许调节光轴R穿过的光学元件6的厚度。该光轴R穿过的光学元件的厚度调节允许使成像透镜3与光探测器2之间的光路长度得到调节。

成像透镜3和光探测器2之间的光路长度的调节能够使成像单元4的总焦距得到控制。

例如，当每个指示光发射装置15a，15b和标签P之间的距离L较“长”，即为距离La时，光学元件6转动到第一转动停止位置并停留在那里。

如图2A所示，当光学元件6位于第一转动停止位置时，光学元件6的突出表面6a1，6a1设置成分别垂直于读取轴R。光学元件6的这种布置使读取轴R穿过的光学元件6的厚度增加，从而增加了成像单元4的总焦距。该总焦距的增加允许读取距离增加(见图2A中的读取距离L1)，其适于距离读取窗1a较远的长距离La。

相反，当每个指示光发射装置15a，15b和标签P之间的距离L较“短”时，光学元件6转动到第三转动停止位置并停留在那里。

如图2C所示，当光学元件6位于第三转动停止位置时，光学元件6的凹入表面6c1，6c1设置成分别垂直于读取轴R。光学元件6的这种布置使读取轴R穿过的光学元件6的厚度减小，从而减小了成像单元4的总焦距。该总焦距的减小允许读取距离减小(见图2C中的读取距离L3)，其适于距离读取窗1a较近的短距离Lc。

另一方面，当每个指示光发射装置15a，15b和标签P之间的距离L为“中”时，光学元件转动到第二转动停止位置并停留在那里。

如图2B所示，当光学元件6位于第二转动停止位置时，光学元件6的第二侧表面6b，6b设置成分别垂直于读取轴R。光学元件6的这种布置使读取轴穿过的光学元件6的厚度保持在光学元件6位于第一转动停止位置时的厚度和位于第三转动停止位置时的厚度之间。这允许读取距离保持在读取距离L1和L3之间的中间距离(见图2B中读取距离L2)上，其适于中间距离Lb。

因此，即使标签P位于长距离La、中距离Lb或者短距离Lc中的任何一个距离处，适于长距离La、中距离Lb或者短距离Lc中的任何一个距离的读取方向L1-L3之一均可以自动确定。

结果是，能够拓宽二维码读取器CR的可用读取距离的范围。

在该实施例中，光学元件6的转动和光学元件6第一到第三转动停止位置的选择设定允许设定多个成像总焦距。与使用上述具有对应于多个读取距离的多个光学部件的聚焦盘的情况相比，这样能够简化调节成像单元4的总焦距的机构的结构。

此外，与使用上述具有对应于多个读取距离的多个光学部件的聚焦盘的情况相比，能够减少构成用于调节成像单元4的总焦距的机构的部件数。这些效果还能够使调节单元更紧凑。

此外，仅在改变成像单元4的总焦距时，用于调节成像单元4的总焦距的机构才驱动马达10，从而不需要使驱动电流在步进马达10中保持流动。这样能够减少调节机构的电力消耗，从而使调节机构适于电池型手持光学信息读取器。

特别是，在该实施例中，与光学元件位于壳体1内的读取窗侧的情况相比，位于成像透镜3和光探测器2之间的光学元件6能够使成像单元4的总尺寸保持紧凑。

光学元件6具有彼此平行并相对于转轴O对称的第一侧表面6a，6a、彼此平行并相对于转轴O对称的第二侧表面6b，6b、以及彼此平行并相对于转轴O对称的第三侧表面6c，6c。

光学元件6这样构造，以使得当光学元件6位于第一到第三转动停止位置之一时，与第一到第三转动停止位置之一对应的任何一对平行侧表面分别垂直于读取轴R。

即，形状较简单如大体六边形柱体状的光学元件6能够调节光探测器2和成像透镜3之间的光路长度。此外，每一对侧表面关于转轴对称地定位并形成。这种结构使光学元件6的动力学平衡很稳定。

此外，该实施例包括用于测量标签P和读取窗1a之间的位置关系的单元，并且驱动单元9适于根据测量结果在控制电路CC的控制下在预定第一到第三转动停止位置之间转动光学元件6。这种结构能够使光学元件6自动转动，从而使其更方便用户进行读取操作。

作为测量标签P和读取窗1a之间的位置关系的单元，设置具有简单结构的成对指示光发射装置15a，15b。这能够保持二维码读取器CR尺寸紧凑。

作为该实施例的一种变型，图7A所示的光学元件21由与上述实施例类似的具有高折射率的透明材料构成。光学元件21大体上呈平行六面体形，并具有关于转轴O彼此相对和平行的第一对横向侧表面21a，21a。光学元件21具有关于转轴O彼此相对和平行的第二对纵向侧表面21b，21b。

类似于第一实施例，当光学元件21与转轴10a一起转动90度时，光学元件21被构造成能够临时固定在预定的第一停止位置，以便使纵向侧表面21b，21b垂直于读取轴R。此外，当光学元件21与转轴10a一起再转动90度时，光学元件21被构造成能够临时固定在预定的第二停止位置，从而使横向侧表面21a，21a垂直于读取轴R。

读取轴R穿过的位于第一停止位置的光学元件21的第一厚度不同于读取轴R穿过的位于第二停止位置的光学元件21的第二厚度。

这样能够在基于第一厚度的第一总焦距和基于第二厚度的第二总焦距之间改变成像单元的总焦距。其它结构和操作与该实施例的结构和操作相同。

作为该实施例的另一种变型，图7B所示光学元件22由具有高折射率的透明材料构成，这一点与上述实施例类似。光学元件22具有一大体八边形柱体，并具有四对彼此平行的相对侧表面。

光学元件22具有四对侧表面，第一对是第一侧表面22a，22a，第二对是第二侧表面22b，22b，第三对是第三侧表面22c，22c，第四对是第四侧表面22d，22d。

第一侧表面22a，22a关于转轴O彼此平行和相对，第二侧表面22b，22b关于转轴O彼此平行和相对。第三侧表面22c，22c关于转轴O彼此平行和相对，第四侧表面22d，22d关于转轴O彼此平行和相对。

当光学元件22构造成能够临时固定在预定第一停止位置时，第一侧表面22a，22a垂直于读取轴R。此外，当光学元件22与转轴10a一起转动时，光学元件22构造成能够临时固定在预定第二停止位置，以使第二侧表面22b，22b垂直于读取轴R。

当光学元件22构造成能够固定在预定第三停止位置时，使第三侧表面22c，22c垂直于读取轴R。此外，当光学元件22与转轴10a一起转动时，光学元件22构造成能够临时固定在预定第四停止位置，以使第四侧表面22d，22d垂直于读取轴R。

读取轴R穿过的位于第一停止位置的光学元件22的第一厚度与读取轴R穿过的位于第二停止位置的光学元件22的第二厚度彼此不同。光学元件22的第二厚度与读取轴穿过的位于第三位置的光学元件22的第三厚度彼此不同。光学元件22的第三厚度与读取轴R穿过的位于第四停止位置的光学元件22的第四厚度彼此不同。

这样能够分别根据第一到第四厚度在第一到第四总焦距中改变成像单元的总焦距。其它结构和操作与该实施例的结构和操作相同。

作为该实施例的又一种变型，图7C所示第一和第二光学元件23由具有高折射率的透明材料形成，这一点与上述实施例类似。

第一光学元件23大体上呈长方平行六面体形，并具有关于转轴O彼此相对和平行的第一对横向侧表面23a，23a。第一光学元件23还具有关于转轴O彼此相对和平行的第二对纵向侧表面23b，23b。

第二光学元件24大体上为长方平行六面体形，并具有关于转轴O彼此相对和平行的第一对横向侧表面24a，24a。第二光学元件24还具有关于转轴O彼此相对和平行的第二对纵向侧表面24b，24b。

类似于第一实施例外，当第一和第二光学元件23和24中的每个元件与每个转轴0a1，10a2一起转动90度时，第一和第二光学元件23和24中的每个光学元件构造成能够临时固定在预定第一停止位置，从而使纵向侧表面23b，23b，24b，24b均垂直于读取轴R。

此外，当第一和第二光学元件23和24中的每个元件与每个转轴10a1，10a2一起转动90度时，第一和第二光学元件23和24中的每个光学元件构造成能够临时固定在预定第二停止位置，从而使横向侧表面23a，23a，24a，24a均垂直于读取轴R。

第一焦距包括分别位于第一停止位置的第一和第二光学元件23和24的厚度。第二焦距包括位于第二停止位置的第一光学元件23的厚度和位于第一停止位置的第二光学元件24的厚度。第三焦距包括位于第一停止位置的第一光学元件23的厚度和位于第二停止位置的第二光学元件24的厚度，第四焦距包括分别位于第二停止位置的第一和第二光学元件23和24的厚度。

在该变型中，能够可开关地从成像单元的第一到第四焦距中设定一个焦距。

在该实施例和变型中，设置用于测量标签P和读取窗1a之间的位置关系的单元，从而使驱动单元9根据测量结果在预定第一到第三转动停止位置中自动地转动光学元件6。但是，本发明不限于该结构。

用户可以手动操作光学元件6来使其转动，从而调节成像单元的总焦距。在此情况下，不必为二维码读取器CR提供用于测量标签P和读取窗1a之间的位置关系的单元，用户可以用肉眼确定光学元件6的位置。测量单元获得的测量结果例如可以显示在显示器上。测量单元的结构和驱动单元的结构可以进行变化和变型。

本发明不限于该实施例的结构。即，光学元件可以设置在成像透镜和读取窗之间。根据本发明的光学信息读取器不一定仅仅用于读取二维码。本发明的光学信息读取器可以用于读取条码或其它信息。

虽然已经描述了目前考虑到的本发明的这些实施例以及变型，但是可以理解，迄今没有描述的各种变型都将落在后附权利要求以及本发明的精神和范围内。

Claims (10)

1、一种光学信息读取器，用于根据一目标反射的光读取该目标，所述光学信息读取器包括：

具有一光轴和一焦距的成像透镜，所述反射光进入该成像透镜；

具有一有效区域并位于该光轴上的光探测器，所述成像透镜基于该焦距将反射光聚焦在该光探测器的有效区域内；以及

位于该光轴上并可围绕一大致垂直于该光轴的转轴转动的半透明光学元件，所述半透明光学元件可固定在至少第一和第二预定位置上，

其中，当该半透明光学元件固定于第一预定位置时，该半透明光学元件具有使该光轴穿过的第一厚度，以及当该半透明光学元件临时固定于第二预定位置时，该半透明光学元件具有使该光轴穿过的第二厚度，以及

其中所述第一厚度和第二厚度彼此不同。

2、如权利要求1所述的光学信息读取器，其特征在于，所述半透明光学元件具有至少第一和第二对表面，所述第一对表面关于该转轴彼此相对并平行，所述第二对表面关于该转轴彼此相对并平行。

3、如权利要求2所述的光学信息读取器，其特征在于，当该半透明光学元件临时固定在第一和第二预定位置中的一个上时，所述第一对表面和第二对表面中的一个的表面垂直于该光轴。

4、如权利要求2所述的光学信息读取器，其特征在于，所述第一对表面关于该转轴对称布置并形成，所述第二对表面关于该转轴对称布置并形成。

5、如权利要求2所述的光学信息读取器，其特征在于，还包括：

一包含该成像透镜、该光探测器和该半透明光学元件的壳体，所述壳体具有一个使反射光进入的读取窗，所述读取窗位于该光轴上，并与该成像透镜相对；以及

一用于测量读取窗和目标之间的位置关系的单元。

6、如权利要求5所述的光学信息读取器，其特征在于，还包括一可转动和可固定支撑该半透明光学元件的驱动单元，以用于根据测得的读取窗和目标之间的位置关系驱动该半透明光学元件而将其转动到第一或第二预定位置。

7、如权利要求2所述的光学信息读取器，其特征在于，所述第一对表面至少部分向外突出，从而使该至少部分突出的表面分别平行于该转轴，当该半透明光学元件固定于第一预定位置时，所述光轴穿过该部分突出表面，所述第二对表面至少部分向内凹入，从而使该至少部分凹入的表面分别平行于该转轴，当该半透明光学元件固定于第二预定位置时，所述光轴穿过该部分凹入表面。

8、如权利要求6所述的光学信息读取器，其特征在于，所述第一厚度大于第二厚度，所述驱动单元根据测得的读取窗和目标之间的位置关系驱动半透明光学元件，以使其转动到第一预定位置，其中所述测得的位置关系代表目标远离读取窗；所述驱动单元根据测得的读取窗和目标之间的位置关系驱动半透明光学元件，以使其转动到第二预定位置，其中所述测得的位置关系代表目标靠近读取窗。

9、如权利要求1所述的光学信息读取器，其特征在于，所述半透明光学元件位于该成像透镜和该光探测器之间。

10、一种基于一目标的反射光读取该目标的方法，所述方法包括：

提供有一光轴和一焦距的成像透镜；

提供具有一有效区域并将位于该光轴上的光探测器；

提供将位于该光轴上并具有第一和第二不同厚度的半透明光学元件；

围绕一大体上垂直于该光轴的转轴转动该半透明光学元件；

将该半透明光学元件固定于第一和第二预定位置中的一个上，从而使该光轴穿过不同的第一或第二厚度，以调节焦距；以及

当反射光进入该成像透镜时，通过已经调节焦距的成像透镜将反射光聚焦在光探测器的有效区域上。

Images