CN1741032A - 光学信息读取装置 - Google Patents

Abstract

在光学信息读取装置中，标记光束辐射单元有一个光束源，用来发射激光束；扩散透镜，配置为扩散从光束源辐射的光束，和一个会聚透镜，用来会聚扩散装置扩散的光束。标记光束辐射装置具有一个图样形成单元，用来根据会聚装置会聚到的光束形成标记光束，以便辐射标记光束。标记光具有一个预定光束图样来指示拾取单元的读取位置。

Description

光学信息读取装置

相关申请交叉引用

本申请是基于2004年8月25日提交的日本专利申请2004-245149。本申请要求该日本专利申请的优先权，因此，将全部该申请的描述插入此处作为参考。

发明领域

本发明涉及用来光学地读取目标的装置，该目标上附有可光学地读取的信息，如信息码，条形码或二维码。

背景技术

手持光学信息读取器旨在读取可光学读取的信息码，如条形码、二维码或其它类似码。在本说明书中，目标本身或者附有可光学读取信息的目标统称为“目标”。

为了提高手持光学信息读取器的可用性，已经提供了能够读取相距一定距离的信息码手持光信息读出器。

手持光学信息读取器具有一个手持主体壳体，在其一端部配备有读取窗。另外，手持光学信息读取器还具有一个光电探测器，如CCD(电荷耦合器件)面传感器，带有成像透镜的成像光学器件，以及由光照明设备，如LED(发光二极管)，组成的读取单元。光电探测器、成像单元和读取单元分别安装在主体壳体中。

为了使读取窗口(光电探测器)与目标对准，手持光学信息读取器通常配置有一个利用激光二极管(LD)、LED或其它类似的光发射器件的标记光束发射单元。该标记光束发射单元用于将标记光束辐射到目标上，以在该目标上指示读取器的读取位置，例如光电探测器的视场(FOV)和/或FOV的中心位置。

此类标记光束发射单元的一个实例在未审查的日本专利公开号为H9-201689的专利文件中公开。所公开的标记光束辐射单元利用LD作为能够发出高可见度的标记光束的光源，以及一个狭缝板用于在目标上形成一个预定形状的光束图样。

具体地，如图9A、9B和10所示，标记光束辐射装置1配备有LD(激光二极管)2和一个狭缝板3，该狭缝板3以预定间隔与LD的激光束发射平面相对。另外，标记光束辐射装置1配备有关于LD共轴设置的成像透镜4，以使得该成像透镜4以预定的间隔与狭缝板3相对。

如图9B和11所示，狭缝板3为一个金属薄板，通过该金属薄板形成多个狭缝3a。每个狭缝3a的形状和狭缝3a的设置与所需的标记光束M10的光束图样相对应。例如，由四个L形图样元素组成的标记光束M10的光束图样与作为光学信息读取器的光电探测器的CCD面传感器的视场的四个角隅部分相对应。另外，标记光束M10的光束图样包括一个表示该视场中心的十字图样元素。

具体地，在标记光束辐射装置1中，由激光二极管2发射的激光束射入狭缝板3，从而穿过狭缝平面3的狭缝3a的细光束以具有所需光束图样的标记光束M10的形式经由成像透镜4辐射到目标R上(见图10)。

如图10所示，在标记光束辐射装置1的结构中，沿光轴方向，成像透镜4的主点与目标之间的距离a和沿此方向的LD2的激光束发射点位置与成像透镜的主点之间的距离b之间的适应关系可以表示为下面公式(透镜公式)：

1/a+1/b＝1/f

其中，“f”表示成像透镜4的焦距。

然而，如图11所示，在标记光束辐射装置1的结构中，扩散由LD发射的激光束，以便使其在其横截面处具有基本水平的长椭圆截面。当激光束穿过狭缝板3的狭缝3a时，这可能引起激光束数量的丢失，从而导致标记光束的亮度不足。

为了防止激光束数量的丢失，可以考虑会聚该扩散激光束使其在横截面内基本上为圆形，并使得该会聚激光束入射到狭缝板3上。

具体地，如图12所示，标记光束辐射装置5除了图9A中装置1的结构之外，还配备有一个共轴地设置在LD 2和狭缝板3之间的会聚透镜6。会聚透镜6用来会聚由LD 2发射的激光束，且使其在横截面内基本上为圆形。

然而，标记光束辐射装置5的结构可能导致狭缝板3的面积变得太小。由于每个狭缝3a的宽度极其细小，因而可能难以通过薄板形成狭缝3a或者难以使会聚光束穿过狭缝3a。后一问题可能导致目标R上的标记光束M10的亮度降低，并且可能使得条纹图样(衍射条纹图样)出现在目标R上。

为了避免狭缝板面积的减小，如图13所示，设计标记光束辐射装置7，以使得LD 2和会聚透镜6设置于沿光轴方向彼此相距足够远的位置。该结构能够确保狭缝板3的面积足以使会聚激光束穿过狭缝3a。

然而，标记光束辐射装置7的结构可能导致其在沿光轴方向上的长度增加，换言之，其尺寸增加。这可能使得装置7的装配性能变差，难以将装置7安装到手持光学信息读取器中。

发明内容

本发明是基于该背景做出的，因此，本发明的光学读取装置的优选实施例能够清晰、明亮地在目标上辐射带有预定光束图样的标记光束。

根据本发明的一个方面，提供了一种光学信息读取装置。该光学信息装置包括一个拾取单元，其具有一个预定的读取位置，且当目标的信息位于该读取位置时光学地拾取该信息，和一个标记光束辐射单元。标记光束辐射单元包括一个光束源，用来发射光束，和一个光束图样形成元件，其设置在该光束源的光束发射一侧。标记光束辐射单元包括一个扩散透镜，其共轴地设置在该光束源和该光束图样形成元件之间，且配置成扩散由光束源发射的光束。标记光束辐射单元包括一个会聚透镜，共轴地设置在该扩散透镜和该光束图样形成元件之间，且配置成会聚该扩散光束，以使会聚光束入射到该光束图样形成元件上。将光束图样形成元件配置为，根据入射的会聚光束来形成标记光束，以便辐射该标记光束。标记光束具有预定的光束图样，以指示该拾取单元的读取位置。

附图简述

通过下文参照附图对实施例的阐述，本发明的其它目标和方面将会变得更加清晰，其中：

图1为示意性地示出根据本发明一个优选实施例的枪形二维码读取器的结构的局部截面侧视图，；

图2示意性地示出根据第一实施例的二维码读取器的电结构；

图3示意性地示出由图2所示的标记光束辐射装置形成在目标上的预定标记光束图样的图样形状；

图4示意性地示出根据本发明第一实施例的标记光束辐射装置的结构图；

图5示意性地示出：

由标记光束辐射装置的激光二极管发射的激光束在其横截面内的第一个截面图，

由扩散透镜扩散的激光束在其横截面内的第二个截面图，以及

根据本发明第一实施例，由会聚透镜会聚以便入射到狭缝板的激光束在其横截面内的第三个截面图；

图6示意性地示出根据本发明第二实施例的标记光束辐射装置的结构图；

图7A示意性地示出图6所示标记光束辐射装置的图样形成透镜的结构平面图；

图7B示意性地示出图7A所示的部分图样形成透镜的透视图；

图7C示意性地示出图7A所示的部分图样形成透镜的透视图；

图8示意表示根据本发明一个变型的标记光束发射装置的结构图；

图9A示意性地示出传统的标记光束辐射装置的结构和设置；

图9B示意性地示出图9A所示狭缝板的狭缝的结构和设置；

图10示意性地示出图9A所示的目标和标记光束辐射装置的关系；

图11示意性地示出狭缝板和图9A所示的由标记光束辐射装置的激光二极管发射的激光束的光束截面的关系；

图12示意性地示出图9A所示的传统的标记光束辐射装置的变型的结构和设置；以及

图13示意性地示出图9A所示的传统的标记光束辐射装置的另一变型的结构和设置。

具体实施例的详细描述

下面将参照附图阐述本发明的实施例。在实施例中将发明应用到枪形二维码读取器上。

第一实施例

图1示意性地示出了根据本发明一个优选实施例的枪形二维码读取器CR的结构的局部横截面侧视图；图2示意性地示出根据第一实施例的二维码读取器CR的电结构的方框图。

如图1所示，二维码读取器CR作为根据本发明第一实施例的用于光学地读取目标的实例。该二维码读取器CR配备有一个枪形外壳11。例如，该枪形外壳11具有一个细长方体主体11a。主体11a的一横向端部呈圆形。

枪形外壳11在主体11a的一横向端部的一侧(特别是图1中的底侧)配备有把手部分11b，其从主体11a延伸出来。把手部分11b与主体11a形成一体。把手部分11b可使使用者轻易地单手握住二维码读取器CR并进行操作。

主体11a在另一横向端部的侧面形成一个读取窗11c，例如，半透明的矩形读取窗11c。二维码读取器CR还配备有一个触发开关12。触发开关12置于把手部分11b指向读取窗11c的一侧表面上。触发开关12可使使用者向二维码读取器CR发出读取操作命令。

二维码读取器CR配备有读取机制(光学读取机制)RM，其置于外壳11的另一横向端部。在第一实施例中，外壳11的另一横向端部被称为“头部”。

读取机制RM用来通过打印或其它类似方式读取附着在目标R上(见图2)的二维码，如QR(快速响应)码。目标R包括目录和纸制或其他介质的标签。目标R可如通常的条形码一样贴在货品上。二维码包括信息，如生产序列号、名称、唯一识别码、货品的生产日期以及互联网上的URL指示信息。

近年来，目标R包括显示器屏幕，如计算机终端的液晶显示器(LCD)、便携式电话或PDA(个人数字助理)；二维码被显示在显示器屏幕上。

例如，二维码由不同颜色的单元组成，例如以矩阵排列的黑色或白色单元在其上形成特定的图样，从而表示数据。黑色和白色中的一个对应于比特值“0”和“1”中的一个，黑色和白色中的另一个对应于比特值“0”和“1”中的另一个。读取这些单元之后，就能很容易地将所读颜色数据数字化并对其解码。

如图1至3示意所示，读取机制RM包括光电探测器13、构成成像光学器件的成像透镜14、和多个(例如一对)光照明设备15；这些设备15仅在图2中示出。读取机制RM还包括标记光束辐射装置16，用来标记光电探测器13的视场(FOV)和/或该视场的中心位置。

光电探测器13由，例如CCD面传感器组成。光电探测器13位于主体11a的头部的中心位置。光电探测器13具有有效区域(光敏像素区)。具体地，在第一实施例中，光电探测器13的像素区域与其FOV相对应。

光电探测器13还具有一个预定光轴。设置该光电探测器13使其像素区域平行面对主体11a的读取窗11c，且使其光轴与读取窗11c的中心共轴对准。例如，光电探测器13的视场纵横比设为3∶4。曝光时间，即光电探测器13的快门速度可由外部控制。

成像透镜14有一个镜筒和共轴放置在其中的多个透镜元件。成像透镜14具有一个预定光轴。设置成像透镜14以使其光轴沿垂直于其上形成有读取窗11c的主体11a的头部端面伸展。也就是说，读取窗11c、光电探测器13和成像透镜14在主体11a内彼此共轴地设置。

除了一个径向端，特别是其顶端之外，每个光照明设备15都围绕成像透镜14放置。具体地，每个光照明设备15都配备有用作光源的发光二极管(LED)。每个光照明设备15还配备有放置在相应的发光二极管和读取窗11c之间的光透镜。每个光透镜的光轴都指向读取窗11c，从而每个光透镜都用于会聚和扩散由每个发光二极管发射并穿过读取窗11c的光束。

具体地，当码读取器CR的读取窗11c置于与附着有二维码的目标R相对的位置时，每个光照明设备15发射的照明光束穿过读取窗11c辐射到二维码上。二维码反射的光穿过读取窗11c进入到成像透镜14。成像透镜14将入射到成像透镜14的反射光聚焦到光电探测器13的像素区域上，从而，由光电探测器13拾取又与二维码相对应的像。

另外，如图1所示，二维码读取器CR配备有电路板19，其放置在主体11a内一端侧，具体是与头部相对的背部。在电路板19中装有码读取器CR的电气元件(见图2)。仅如图2所示，二维码读取器CR配备有操作开关20、LED(发光二极管)21、液晶显示器22、蜂鸣器23和通信接口24。元件20至24分别放置在主体11a的横向端部的另一侧(具体地，图1中的顶部)。

操作开关20允许使用者向码读取器CR输入各种命令。LED 21用来可视化地指示信息以向使用者发出通知。蜂鸣器23用来发出一连串蜂鸣音以向使用者发出通知。通信接口24可使码读取器CR与外部设备进行通讯。

此外，二维码读取器CR配备有电池25作为电源，用来分别激活上述光学设备13、15、16、安装在电路板19内的电气元件以及上述I/O设备12、20-24。

如图2所示，在电路板19中，控制电路26包括，例如，至少一个微机{一个CPU(中央处理单元)、包括ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)等等的内存单元，以及外围设备}。注意，控制电路可被设计为硬件连线的逻辑电路。

基于电池25提供的电源运行控制电路26。控制电路26依照存储在，例如，ROM和/或RAM中的程序来控制整个二维码读取器CR并执行解码处理和其它处理。该程序可由信号承载媒介加载到内部存储单元中。合适的信号承载媒介的例子包括可记录型媒介，如软盘和CD(压缩盘)-ROM，以及传输型媒介，如数字和模拟通信链路。

控制电路26以可通信方式联接到触发开关12和操作开关20，从而，开关12和20发送的命令被输入到控制电路26。控制电路26分别以可通信方式联接到光电探测器13、光照明设备15和标记光束辐射装置16。

也就是说，控制电路26用来控制光电探测器13、光照明设备15和标记光束辐射装置16，以便执行对附着在目标R上的二维码的读取过程。控制电路26还以可通信方式联接到LED 21、蜂鸣器23和液晶显示器22来控制它们。此外，控制电路26以可通信方式联接到通信接口24来经由通信接口24与包括例如管理计算机的外部设备进行通信。

具体地，控制电路26用来控制光电探测器13的曝光时间(快门速度)。

此外，在电路板19中安装有放大器(AMP)27、模数(A/D)转换器28、存储器29、指定比值探测电路30、同步信号发生器31和地址发生器32，以便它们分别以可通信方式联接到控制电路26。

放大器27电气连接到光电探测器13上，并用来根据控制电路26传送的增益控制信号来以一定增益放大光电探测器13输出的图像信号。A/D转换器28电气连接到放大器27，并用来将放大的图像信号转化为数字的图像数据{光电探测器13的光敏像素区域的每个像素的光强数据(像素数据)}。

同步信号发生器31，例如在控制电路26的控制下，周期性地产生同步信号，并周期性地将其输出到光电探测器13、特定比值探测电路30和地址发生器32。

地址发生器32周期性地对传送的同步信号进行计数，并响应于该计数结果产生地址信号，从而向存储器29输出该地址信号。

具体地，将A/D转换器28发送的图像数据存储在存储器29中，以便与输出的地址信号相对应。指定比值探测电路30，基于控制电路26的控制，响应于该同步信号，探测图像数据中的指定图样(位图样)。控制电路26和指定比值探测电路30基于探测到的指定图样来识别与该图像数据相对应的信息码的类型，从而基于该识别结果解码该图像数据。即，图像数据中的指定图样可使控制电路26和指定比值探测电路30识别出图像数据(信息码)的类型。

接着，在下文中将参照图3至5描述标记光束辐射装置16的结构。

标记光束辐射装置16放置在读取装置RM的周围。例如，标记光束发射装置16放置在成像透镜14的一个径向端(顶端)，以便每个光照明设备15和标记光束辐射装置16可以相互自由地放置。

标记光束辐射装置16用于辐射具有预定光束图样的标记光束M，以指示光电探测器的读取位置，如光电探测器13在目标R上的FOV。

图3示出目标R上预定标记光束图样的图样形状。

如图3所示，标记光束M的预定光束图样由四个L形图样元素(细光束)Ma至Md组成，该四个L形图样元素与纵横比设为3∶4的光电探测器的FOV的四个角隅部分相对应。另外，标记光束M的预定光束图样还包括一个指示FOV中心的十字图样元素Me。具体地，每个L形图样元素(细光束)Ma至Md以及十字图样元素Me都具有预定的图样宽度(光束宽度)。

如图4所示，标记光束辐射装置16配备有一个激光二极管33作为光源，其指向为使其光轴穿过读取窗11c。标记光束辐射装置16还配备有扩散透镜34、会聚透镜35、作为图样形成元件的实例的狭缝板36、成像透镜37和透镜光阑38。光学元件34至38依该次序以预定间隔共轴地设置在激光二极管33的激光束输出侧(读取窗侧)。

具体地，激光二极管33用来在可见光频率范围内发射扩散激光束，如向扩散透镜34发射红色激光束。激光束在图5中用“L1”表示，其在横截面处具有基本上水平放置的长椭圆形截面。也就是说，在横截面内，激光束L1的长轴方向平行于光电探测器13的FOV的水平方向。

扩散透镜34用来进一步扩散由激光二极管33发射的扩散激光束L1，因此，从扩散透镜34输出的扩散激光束在其横截面内基本上为圆形。

具体地，扩散透镜34具有一个面向会聚透镜35的输出表面34a；该输出表面34a在垂直方向上凹曲。输出表面34a可使扩散激光束L1入射到扩散透镜34，以便在垂直方向上进一步扩散，从而该扩散激光束L2在其横截面内基本上为具有一定直径的圆形，例如该圆形的直径为扩散激光束L1的主轴长度。

例如，会聚透镜35可设计为凸透镜。具体地，会聚透镜35用来会聚由扩散透镜34输出的扩散光束L2，并可使会聚光束入射到狭缝板36。

会聚透镜35会聚的激光束在图5中用“L3”表示，其入射到狭缝板36上，且在横截面内具有基本上为圆形的光束截面。会聚透镜35可设计为使得穿过光束L3中心的垂直方向上的长度与穿过该中心的水平方向上的长度之比设定为基本等于光电探测器的FOV的纵横比3∶4。

如图5所示，狭缝板36具有一个水平放置的长板形形状的金属薄板37；该形状对应于光电探测器的FOV区域，从而板37的纵向和横向之比基本等于光电探测器的FOV的纵横比3∶4。板37与会聚透镜35共轴对准。

狭缝板36还包括通过板37形成的多个狭缝38a至38e。每个狭缝38a至38e的形状和狭缝38a至38e的设置与标记光束M(见图5)的光束图样相对应。

如图5所示，狭缝38a至38e的数目与光束图样元素Ma至Me的数目相对应，狭缝38a至38e中的每一个的形状和方位与每个光束图样元素Ma至Me的形状和方位相对应。

具体地，狭缝38a至38e中的每一个基本上呈L形，且狭缝38a至38e设置在板37的预定第一矩形区域AR1的角隅部分；该第一矩形区域AR1对应于与由L形光束图样元素Ma至Me形成的FOV相应的第二矩形区域AR2。狭缝38e基本上呈十字形，并设置在与光束图样元素Me相对应的第一矩形区域的中心。另外，狭缝38a至38e的中每一个的宽度对应于每个光束图样元素Ma至Me的宽度。

当激光束入射到狭缝板37时，穿过狭缝板36的狭缝38a至38e的细光束，作为带有如图3所示的光束图样的标记光束M，入射到成像透镜37上。

成像透镜37用来根据穿过透镜光阑38的标记光束M在目标R上形成像。当目标R距离读取窗11c相当远时，透镜光阑38用来消除扩散光。

在第一实施例中，控制电路26用来控制标记光束辐射装置16的激光二极管33，以便在二维码读取器CR运行时激光二极管33能够连续或周期性地发射激光束。

另外，假定触发开关12设计为允许使用者以两个进程(stroke)按下该触发开关。在该假设下，为了将标记光束M辐射到目标R上，使用者以第一进程中时按下触发开关，例如以半进程。与触发开关12的半进程相对应并表示辐射标记光束M的命令被发送到控制电路26，从而控制电路26用来控制激光二极管33发射激光束。

然后，在下文中将描述根据第一实施例的二维码读取器CR的操作。

当使用者想要读取附着在目标R上的二维码时，使用者使得码读取器CR处于开状态，以便读取窗11c面对目标R并位于距其任意距离的位置处。

当码读取器CR被置于该状态时，由于从标记光束辐射装置16的激光二极管33连续地发射激光束，因而标记光束M连续地从标记光束辐射装置16辐射到目标R上(见图3)。标记光束M指示光电探测器13的读取位置(FOV)。

接着，使用者关于目标R对准码读取器CR，以使其位于能够使得二维码处于所辐射的标记光束M的中心(FOV)的位置。当标记光束M辐射到目标R上时，使用者操作触发开关12将其打开。

响应于触发开关12的打开，控制电路26控制激光二极管33暂时中断辐射标记光束M，并打开每一个光照明设备15。

结果，每个光照明设备15发射的照明光穿过读取窗11c辐射到目标R上的二维码上。来自于目标R上二维码的反射的光穿过读取窗11c入射到成像透镜14。入射到成像透镜14的反射光由成像透镜14聚焦到光电探测器13的像素区域上，从而光电探测器13拾取到与二维码相对应的图像。

当由标记光束辐射装置16转化来的标记光束M辐射到目标上时，如图5所示，激光二极管33发射的激光束L1被扩散为在其横截面处具有基本上水平放置的长椭圆形截面(见图5)，从而入射到扩散透镜34。然而，扩散的激光束L1入射到扩散透镜34，从而扩散光束L1进一步在垂直方向上扩散，以使其在其横截面内具有基本上为圆形的截面。在其横截面内具有基本上圆形截面的扩散激光束L2再由会聚透镜35会聚。

此后，由会聚透镜35会聚的激光束L3入射到狭缝板36，且保持其横截面内的光束截面为圆形；入射到狭缝板36的光束L3的这一圆形截面对应于第一预定区域AR1。具体地，如图5所示，同激光束直接入射到狭缝板36的情形相比，入射到狭缝板36的激光束L3会聚得更多，这样就可使激光二极管33发射的激光束的会聚效率提高，使得入射到狭缝板36的激光束的损失量保持在低水平成为可能。

具体地，在第一实施例中，在垂直方向上穿过入射到狭缝板36的激光束L3的中心的长度与在水平方向上穿过其中心的长度之间的比值可设定基本等于光电探测器的FOV的纵横比3∶4。这就可使入射到狭缝板36的激光束的数量损失进一步降低，使得能够提高激光束L3入射到狭缝板36的效率。

此外，在第一实施例中，由激光二极管33发射的激光束L1首先在垂直方向上被扩散，然后，扩散的激光束L2由会聚透镜35会聚并入射到狭缝板36。这就可使聚焦在狭缝板36上的会聚光束L3的大小保持与对应于FOV的狭缝板36上的第一预定区域AR1相一致。具体地，在第一实施例中，与只装有一个会聚透镜的情形不同，还可以在不使狭缝板36(狭缝38a至38e)过小的情况下，提高激光束L3会聚到狭缝板36的效率。这也使得易于通过薄板37形成狭缝38a至38e。

更进一步，在第一实施例中，当无需在激光二极管33与会聚透镜35之间保持较长距离时，也可以提高激光束L3会聚到狭缝板36的效率。换言之，标记光束辐射装置16的结构能够提高激光束L3会聚到狭缝板36的效率，同时并不增大标记光束辐射装置16和/或壳体11的尺寸。通过薄板37可形成各种形式的狭缝，这允许生成标记光束M的光束图样的所需设计。

在第一实施例中，采用激光二极管33作为光束源可使高可见度的标记光束辐射到目标R上。而且，在第一实施例中，即使目标R距读取窗11c比较远，透镜光阑37也可消除扩散光，从而使其能够提高辐射在目标R上的标记光束M的光束图样的清晰度。

如上文所述，在本发明的第一实施例中，标记光束辐射装置16在作为光束源的激光二极管33和作为图样形成元件的狭缝板36之间配备有扩散透镜34和会聚透镜35。该种结构可使由激光二极管33发射的激光束首先被扩散，然后被会聚以入射到狭缝板36上。这就使得有可能清晰明亮地将带有预定光束图样的标记光束M辐射到目标R上，而不同于在相关技术(见同8A)中已经描述的直接将激光二极管发射的激光束入射到狭缝板的情形。

另外，与只装有一个会聚透镜的情形不同，有可能提高激光束L3会聚到狭缝板36的效率，并充分保持狭缝板36的尺寸(狭缝38a至38e的宽度)不变。而且，有可能在无需在激光二极管33与会聚透镜35之间保持较长距离的情况下，提高将激光束L3会聚到狭缝板36的效率，从而防止标记光束辐射装置16和/或外壳11的尺寸增大。

第二实施例

图6和图7A至7C示出本发明的第二实施例。除了根据第二实施例的标记光束发射装置以外，第二实施例的二维码读取器的元件的描述基本上与根据第一实施例的码读取器CR相同，因而忽略或简化对其的描述。换言之，这里的描述关注于根据第二实施例的标记光束发射装置的结构。

在第二实施例中，标记光束发射装置41与根据第一实施例的标记光束辐射装置16的不同点在于，配备了图样形成透镜42来取代狭缝板36作为图样形成元件。注意，在第二实施例中，标记光束M的光束图样由与光电探测器的FOV的四个角隅部分相对应的四个L形图样元件(细光束)Ma至Md组成，且十字图样元素Me用于指示FOV的中心(见图3)。

具体地，图样形成透镜42由，例如透明塑料、透明玻璃或其它透明材料构成，并用来形成标记光束M的预定图样。

具体地，如图7A所示，图样形成透镜42由水平的长板形形状的基底元件42a组成；该形状对应于光电探测器的FOV区域。基底元件42a与会聚透镜35共轴排列。图样形成元件42还装有一个由多个柱面透镜元件43a至43e组成的柱面透镜组43。柱面透镜组43与基底元件42a的一个表面S相结合；该表面S面对成像透镜37。

如图7A至7C所示，柱面透镜元件43a至43e的数目与光束图样元素Ma至Me的数目相对应，每个柱面透镜43a至43e的形状和方位与每个光束图样元素Ma至Me的形状和方位相对应。另外，柱面透镜元件43a至43e设置在基本元件42a的表面S上，以对应于光束图样元素Ma至Me的设置方式。

具体地，每个柱面透镜元件43a至43e基本上呈L形。当从成像透镜一侧观察时，柱面透镜元件43a具有一个基本为圆柱形(半圆形)的折射表面43a1，且其基本上为连续的L形。类似地，当从成像透镜一侧观察时，柱面透镜元件43b至43d分别具有一个基本上为圆柱形(半圆形)的折射表面43b1至43d1且其基本上呈连续的L形。

如图7C所示，柱面透镜元件43e有基本上十字形状。具体地，当从成像透镜一侧观察时，柱面透镜元件43e具有基本上为圆柱形(半圆形)的折射表面43e1且其基本上为十字形状。

也就是说，柱面透镜的圆柱形折射表面的共同的作用为，当激光束入射到柱面透镜时，使入射激光束发生折射，由此对入射激光束进行线性聚焦。

因此，当激光束入射到柱面透镜组43的L形柱面透镜元件43a至43d时，入射到L形柱面透镜元件43a的细光束由其折射表面43a1所折射。具有与L形图样元件Ma相对应的形状和光束宽度的折射的细光束被转化并被入射到成像透镜37上。

类似地，入射到L形柱面透镜元件43b至43d的细光束由其折射表面43b1至43d1所折射，因此，具有与L形图样元件Mb至Md相对应的形状和光束宽度的每个折射光束都被转化并被入射到成像透镜37上。

另外，当激光束入射到柱面透镜组43的十字形柱面透镜元件43e时，入射到十字形柱面透镜元件43e的细光束由其折射表面43e所折射。具有与十字图样元件Me相对应的形状和光束宽度的折射光束被转化并被入射到成像透镜37上。

在第一实施例的结构中，如图7B中所示的代表L形柱面透镜元件43a至43d的L形柱面透镜元件43a，柱面透镜元件43a设置为使得折射表面43a1上每个位置处的曲率半径的变化依赖于折射表面43a1上每个位置与激光二极管33的激光束发射位置之间的距离。

例如，参考字符“r”表示L形柱面透镜元件43a的折射表面43a1的曲率半径。当L形折射表面43a1的一端在边缘处的曲率半径“r”设为“r1”时，折射表面43a1上的某一位置距离朝向L形柱面透镜元件43的角隅部分的一端越远，折射表面43a1上该位置点处的曲率半径(r2)越长。

类似地，当L形折射表面43a1的另一端在边缘处的曲率半径“r”设为“r3”时，折射表面43a1上的某一位置距离朝向L形柱面透镜元件43的角隅部分的另一端越远，折射表面43a1上该位置点处的曲率半径r2越大。

也就是说，在第二实施例中，折射表面43a1上某一位置处的曲率半径越大，折射表面43a1上该位置处的折射角越小。因此，调整折射表面43a1上的每个位置处的曲率半径可由此控制折射角，从而有可能使通过L形柱面透镜元件43a而转化的L形细光束的光束宽度保持恒定。

以与L形柱面透镜元件43a同样的方式，已经调整了在每个L形柱面透镜元件43b至43d的每个折射表面43b1至43d1上的每个位置处的曲率半径。这会使得通过每个L形柱面透镜元件43b至43d而转化的L形细光束的光束宽度保持恒定。

类似地，参考字符“ra”表示十字形柱面透镜元件43e的折射表面43e1的曲率半径。当折射表面43e1的一端在边缘处的曲率半径“ra”设为“r10”时，折射表面43e1上的某一位置距离朝向透镜元件43e的中心部分的一端越远，折射表面43e1上该位置点处的曲率半径(用“r11”表示)越大。

也就是说，在第二实施例中，折射表面43e1上某一位置处的曲率半径越大，折射表面43e1上该位置处的折射角越小。因此，调整在折射表面43e1上的每个位置处的曲率半径可控制折射角，从而有可能会使通过十字形柱面透镜元件43e而转化的十字形光束的光束宽度保持恒定。

如上文所述，与第一实施例类似，在本发明的第二实施例中，可以：

清晰、明亮地在目标上辐射带有预定图样的标记光束，

提高将激光束L3会聚到柱面透镜组43的效率，，并充分保持透镜组43的尺寸(透镜元件43a至43e的宽度)不变，以及

在无需在激光二极管33与会聚透镜35之间保持较长距离的情况下，提高将激光束L3会聚到柱面透镜组43的效率，从而防止标记光束辐射装置16和/或外壳11的尺寸增大。

除了这些效果之外，在第二实施例中，每个透镜元件的各种形式和透镜元件在基底元件42a的一个表面S上的各种排列允许生成标记光束M的光束图样的所需设计。

在每个第一、第二实施例及其变型中，采用狭缝板36或图样形成透镜42作为图样形成元件。然而本发明并不局限于这一结构。

在本发明中，可以采用带有全息平面的衍射光栅作为图样形成元件。衍射光栅的全息平面由与图3所示的预定光束图样相应的预定衍射图样形成。

具体地，如图8所示，当会聚透镜35会聚的激光束入射到衍射光栅50的全息平面时，激光束被全息平面的衍射图样所衍射。结果，一级衍射的细光束和二级衍射细光束从全息平面辐射到目标R上，从而作为带着图3所示的光束图样的标记光束M。

在该变型中，可以得到与第一和第二实施例相同的效果。

在每个第一、第二实施例及其变型中，本发明被应用到一个枪形二维码读取器，但是本发明并不局限于每个第一、第二实施例及其变型的结构。也就是说，根据本发明的光学信息读取器可以具有另外的结构，如手持结构。

可对标记光束的光束图样进行很大的改变。例如，与光电探测器13的FOV相对应的矩形或正方形框形状可被用作标记光束的光束图样。另外，分别表示FOV的中心和一个和另一个横向(或纵向)端部的多个十字形图样元素可被用作标记光束的标记图样。另外，根据第一和第二实施例及其变型，必要时可将透镜光阑安装在标记光束辐射装置中，从而在不需要该装置时可将透镜光阑省略。

注意，第一和第二实施例及其变型中，术语“透镜和/或透镜元件”在概念上包括任何由透明材料制成并对入射到其上的光起作用的光学元件。

尽管已经阐述了当前虑及的本发明的这些实施例和变型，应该理解的是也可以做出各种尚未描述的变型，并且本发明的意图在于所附权利要求中涵盖落入本发明的精神和范围内的所有这些变型。

Claims (9)

1、一种光学信息读取装置，包括：

拾取单元，其具有预定的读取位置，且配置为当目标的信息位于该读取位置时光学地拾取该信息；和

标记光束辐射元件，包括：

光束源，用于发射光束；

光束图样形成元件，设置在该光束源的光束发射侧；

扩散透镜，共轴地设置在该光束源和该光束图样形成元件之间，且配置为对由该光束源发射的光束进行扩散；和

会聚透镜，共轴地设置在该扩散透镜和该光束图样形成元件之间，且配置为会聚该扩散光束，以使会聚光束入射到该光束图样形成元件上，将该光束图样形成元件配置为基于该入射的会聚光束形成标记光束，以便辐射该标记光束，该标记光束具有预定的光束图样，用于指示该拾取单元的该读取位置。

2、根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中，由该光束源发射的光束在垂直于该光束源的光轴的第一方向上具有基本上为长椭圆的截面，且该扩散透镜具有面向该会聚透镜的输出表面，该输出表面在垂直于该光轴和该第一方向的第二方向上凹曲，该输出表面使得由该光束源发射且入射到该扩散透镜的光束在该第二方向上扩散，从而由该扩散透镜扩散的激光束在其横截面上基本上为圆形。

3、根据权利要求2所述的光学信息读取装置，其中，该读取位置为与该拾取单元的视场相对应的预定区域，且将该会聚透镜配置为会聚由该扩散透镜扩散的光束，以便该会聚光束入射到该图样形成元件，且该会聚光束的光束截面在该横截面上保持圆形，入射到该图样形成元件的光束的该圆形截面对应于该预定区域。

4、根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中，该图样形成元件包括狭缝板，通过该狭缝板形成至少一个狭缝，该狭缝板设置为使得该会聚光束入射到该至少一个狭缝上，该至少一个狭缝的形状与该预定的光束图样相对应，该至少一个狭缝设置在狭缝板内以便与该光束图样的设置相对应。

5、根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中，该图样形成元件包括具有至少一个透镜元件的光束图样形成透镜，该光束图样形成透镜设置为使得该会聚光束入射到该至少一个透镜元件上，该至少一个透镜元件具有基本上为圆柱形的折射表面，且该至少一个透镜元件被设置为与该光束图样相对应。

6、根据权利要求5所述的光学信息读取装置，在该至少一个透镜元件的折射表面上的每个位置处的曲率半径的变化依赖于该折射表面上的每个位置与发射光束的该光束源的位置之间的距离。

7、根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中，该图样形成元件包括一个带有全息平面的衍射光栅，该全息平面由与该预定光束图样相对应的衍射图样形成，该衍射光栅设置为使得该会聚光束入射到其全息平面的光栅图样上。

8、根据权利要求2所述的光学信息读取装置，其中，该拾取单元包括一个具有预定纵横比的面传感器，并且，由该扩散透镜扩散的激光束的圆形截面在第一方向上的长度与该扩散的激光束的圆形截面在第二方向上的长度之间的比值基本上等于该纵横比，该第一和第二方向分别对应于该面传感器的水平和垂直方向。

9、根据权利要求1所述的光学信息读取装置，其中，该光束源包括激光二极管，用来发射作为该光束的激光束。

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