KR100724118B1

KR100724118B1 - 광학 정보 판독 장치

Info

Publication number: KR100724118B1
Application number: KR1020050077842A
Authority: KR
Inventors: 구니히코 이토우
Original assignee: 가부시끼가이샤 덴소 웨이브
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-06-04
Also published as: DE102005040056B8; DE102005040056B4; JP4241549B2; KR20060050615A; CN1741032A; US20060054844A1; CN100345151C; JP2006065463A; US7279696B2; DE102005040056A1

Abstract

광학 정보 판독 장치에서, 마커 빔 조사 유닛은 광선을 방사하기 위한 광원, 상기 광원으로부터 방사된 광선을 확산하기 위한 확산 렌즈, 및 상기 확산 렌즈에 의해 확산된 광선을 집광하기 위한 집광 렌즈를 포함한다. 마커 빔 조사 유닛은 마커 빔을 조사하기 위해 집광 렌즈에 의해 집광된 광선에 기반하여 마커 빔을 형성하기 위한 패턴 형성 유닛을 갖는다. 마커 빔은 상기 픽업 유닛의 판독 위치를 나타내는 미리 정해진 빔 패턴을 갖는다.

회절 격자, 마커 빔, 확산 렌즈, 집광 렌즈, 코드 판독기,

Description

광학 정보 판독 장치{OPTICAL INFORMATION READING APPARATUS}

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건-형상 2차원 코드 판독기의 구조를 개략적으로 도시한 부분 단면도.

도2는 제1 실시예에 따른 2차원 코드 판독기의 전기 구조를 개략적으로 도시한 블록도.

도3은 도2에 도시한 마커 빔 조사 디바이스에 의해 형성되는, 타겟 상의 미리 정해진 마커 빔 패턴의 패턴 형상을 개략적으로 도시한 도면.

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마커 빔 조사 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도5는 마커 빔 조사 디바이스의 레이저 다이오드로부터 방사되는 레이저 빔의 그 횡단면에서의 제1 프로파일, 확산 렌즈에 의해 확산되는 레이저 빔의 그 횡단면에서의 제2 프로파일, 및 집광 렌즈에 의해 집광되어 슬릿 플레이트로 입사되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 빔의 그 횡단면에서의 제3 프로파일을 개략적으로 도시한 도면.

도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마커 빔 조사 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도7a는 도6에 도시한 마커 빔 조사 디바이스의 패턴 형성 렌즈의 구조를 개략적으로 도시한 평면도.

도7b는 도7a에 도시한 패턴 형성 렌즈의 일부분을 개략적으로 도시한 사시도.

도7c는 도7a에 도시한 패턴 형성 렌즈의 일부분을 개략적으로 도시한 사시도.

도8은 본 발명의 변형예에 따른 마커 빔 조사 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도9a는 종래의 마커 빔 조사 디바이스의 구조 및 배열을 개략적으로 도시한 도면.

도9b는 도9a에 도시한 슬릿 플레이트의 슬릿의 구조 및 배열을 개략적으로 도시한 도면.

도10은 타겟과 도9a에 도시한 마커 빔 조사 디바이스의 관계를 개략적으로 도시한 도면.

도11은 슬릿 플레이트와 도9a에 도시한 마커 빔 조사 디바이스의 레이저 다이오드로부터 방사된 레이저 빔의 빔 프로파일의 관계를 개략적으로 도시한 도면.

도12는 도9a에 도시한 종래의 마커 빔 조사 디바이스의 변형예의 구조 및 배열을 개략적으로 도시한 도면.

도13은 도9a에 도시한 종래의 마커 빔 조사 디바이스의 다른 변형예의 구조 및 배열을 개략적으로 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

16: 마커 빔 조사 디바이스 33: 레이저 다이오드

34: 확산 렌즈 35: 집광 렌즈

36: 슬릿 플레이트 37:이미징 렌즈

38: 렌즈 조리개

본 발명은, 바코드 또는 2차원 코드 등의 정보 코드와 같은 광학적으로 판독 가능한 정보가 부착된 타겟을 광학적으로 판독하기 위한 장치에 관한 것이다.

핸드헬드 광학 정보 판독기는 바코드, 2차원 코드, 또는 기타 유사한 코드와 같은 광학적으로 판독가능한 정보 코드를 판독하는 것을 목적으로 한다. 본 명세서에서, 타겟 자체나 광학적으로 판독가능한 정보가 부착된 타겟은 총괄적으로 "타겟"으로 언급한다.

핸드헬드 광학 정보 판독기의 유용성을 향상시키기 위해, 핸드헬드 광학 정보 판독기로부터 떨어진 위치에 있는 정보 코드를 판독할 수 있는 핸드헬드 광학 정보 판독기가 제공되어 왔다.

핸드헬드 광학 정보 판독기는 그 일단부에 판독 윈도우(reading window)가 제공된 핸드헬드 본체 케이스를 갖는다. 또한, 핸드헬드 광학 정보 판독기는 CCD(charge-coupled device) 영역 센서 등의 광검출기(photodetector), 이미징 렌즈를 갖는 이미징 광학부(imaging optics), 및 LED(light emitting diode) 등의 조광 디바이스(light illuminating device)로 이루어진 판독 유닛도 포함한다. 광검출기, 이미징 유닛, 및 판독 유닛은 본체 케이스 내에 각각 설치된다.

판독 윈도우(광검출기)와 타겟을 정렬하기 위해, 핸드헬드 광학 정보 판독기에는 레이저 다이오드(LD), LED, 또는 유사한 발광 디바이스를 이용하는 마커 빔 조사 유닛(marker beam irradiating unit)이 공통적으로 제공된다. 마커 빔 조사 유닛은, 광검출기의 시야(field of view)(FOV) 및/또는 FOV의 중심 위치와 같은 판독기의 판독 위치를 나타내기 위해 타겟 상에 마커 빔을 조사하도록 동작한다.

일본 특허공개 H9-201689호에는 그와 같은 마커 빔 조사 유닛의 일례가 기재되어 있다. 여기에 기재된 마커 빔 조사 유닛은 광원으로서 높은 가시성으로 마커 빔을 방사할 수 있는 LD를 이용하고, 타겟 상에 미리 정해진 형상의 빔 패턴을 형성하기 위한 슬릿 플레이트(slit plate)를 이용한다.

특히, 도9a, 도9b, 도10에 도시한 바와 같이, 마커 빔 조사 디바이스(1)에는 LD(laser diode)(2)와, LD의 레이저-빔 방사면에 미리 정해진 간격을 두고 대향하는 슬릿 플레이트(3)가 제공된다. 또한, 마커 빔 조사 디바이스(1)에는 미리 정해진 간격을 두고 슬릿 플레이트(3)에 대향하며 LD에 대해 동축으로 배열된 이미징 렌즈(4)가 제공된다.

도9b 및 도11에 도시한 바와 같이, 슬릿 플레이트(3)는 금속 박형 플레이트(metal thin-plate)와, 그를 통해 형성된 복수의 슬릿(3a)을 갖는다. 각각의 슬릿 (3a)의 형상과 슬릿(3a)의 배열은 마커 빔(M10)의 바람직한 빔 패턴에 대응한다. 예를 들면, 마커 빔(M10)의 빔 패턴은 광학 정보 판독기의 광검출기로서의 CCD 영역 센서의 시야의 4개 코너부에 대응하는 4개의 L자형 패턴 엘리먼트로 이루어진다.

특히, 마커 빔 조사 디바이스(1)에서, 레이저 다이오드(2)로부터 방사된 레이저 빔은 슬릿면(3)으로 입사되고, 슬릿면(3)의 슬릿(3a)을 통과한 빔렛이 이미징 렌즈(4)를 통해 바람직을 빔 패턴으로 타겟(R) 상에 마커 빔(M10)으로서 조사된다(도10 참조).

이러한 마커 빔 조사 디바이스(1)의 구조에서, 도10에 도시한 바와 같이, 광축(optical axis) 방향을 따른 이미징 렌즈(4)의 주점(principal point) 사이의 거리 "a"와, LD(2)의 레이저 빔 방사 위치와 그에 따른 이미징 렌즈의 주점 사이의 거리 "b"의 적당한 관계는 아래와 같은 식(렌즈 식)으로 나타낼 수 있다.

1/a + 1/b = 1/f

여기서, "f"는 이미징 렌즈(4)의 초점 거리이다.

그러나, 마커 빔 조사 디바이스(1)의 구조에서, 도11에 도시한 바와 같이, LD로부터 방사된 레이저 빔은 그 측단면에서 실질적으로 수평으로 장형인 타원 프로파일(L0)을 갖도록 확산된다. 이는 레이저 빔이 슬릿 플레이트(3)의 슬릿(3a)을 통과할 때 레이저 빔의 손실을 유발하여 마커 빔의 밝기가 부족하게 될 수 있다.

레이저 빔의 손실을 방지하기 위해, 확산된 레이저 빔을 그 측단면에서 실질적으로 원형으로 집광(collect)하고, 집광된 레이저 빔을 슬릿 플레이트(3)로 입사 하는 것이 고려된다.

특히, 도9a에서의 장치(1)의 구조에 더하여, 도12에 도시한 바와 같이, 마커 빔 조사 디바이스(5)에는 LD(2)와 슬릿 플레이트(3) 사이에 동축으로 배열된 집광 렌즈(6)가 제공된다. 집광 렌즈(6)는 LD(2)로부터 방사된 레이저 빔을 그 측단면에서 실질적으로 원형으로 집광하도록 동작된다.

그러나, 이러한 마커 빔 조사 디바이스(5)의 구조에서는 슬릿 플레이트(3)의 면적이 과도하게 작아지게 된다. 이는 얇은 판을 통과하는 슬릿(3a)의 형성을 곤란하게 하고, 각각의 슬릿(3a)의 너무 얇은 폭으로 인해 집광된 빔이 슬릿(3a)을 통과하는 것을 곤란하게 한다. 후자의 문제는 타겟(R) 상의 마커 빔(M10)의 밝기를 감소시키고, 프린지 패턴(fringe pattern)(회절 프린지 패턴)이 타겟(R) 상에 나타나는 것을 유발한다.

슬릿 플레이트의 면적이 감소되는 것을 회피하기 위해, 도13에 도시한 바와 같이, 마커 빔 조사 디바이스(7)는 LD(2)와 집광 렌즈(6)가 광축 방향을 따라 서로 충분히 떨어져 배열되도록 설계된다. 이 구조에서는 슬릿 플레이트(3)의 면적은 집광된 레이저 빔이 슬릿(3a)을 통과할 만큼 충분하게 된다.

그러나, 이러한 마커 빔 조사 디바이스(7)의 구조는 광축을 따른 그 길이가 증가되고, 즉 그 크기가 증가되게 된다. 이는 디바이스(7)의 설치성을 열화시켜 핸드헬드 광학 정보 판독기 내에 디바이스(7)의 설치를 곤란하게 한다.

본 발명은 이러한 배경 기술하에 이루어진 것으로, 본 발명의 광학 판독 장치의 바람직한 실시예는 미리 정해진 빔 패턴으로 마커 빔을 타겟 상에 명확하고 밝게 조사할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 광학 정보 판독 장치가 제공된다. 이 광학 정보 장치는 미리 정해진 판독 위치를 갖고, 정보가 판독 위치에 위치될 때, 타겟의 정보를 광학적으로 픽업하도록 구성된 픽업 유닛(pickup unit)과, 마커 빔 조사 유닛을 포함한다. 마커 빔 조사 유닛은 광선을 방사하도록 구성된 광원과, 광원의 광선 방사측에 배열된 빔 패턴 형성 부재를 포함한다. 마커 빔 조사 유닛은, 광원과 빔 패턴 형성 부재 사이에 동축으로 배열되고 광원으로부터 방사된 광선을 확산하도록 구성된 확산 렌즈를 포함한다. 마커 빔 조사 유닛은, 확산 렌즈와 빔 패턴 형성 부재 사이에 동축으로 배열되어 확산된 광선을 집광하여 집광된 광선이 빔 패턴 형성 부재로 입사하도록 구성된 집광 렌즈를 포함한다. 빔 패턴 형성 부재는 마커 빔을 조사하기 위해 입사된 집광 광선에 기반하여 마커 빔을 형성하도록 구성된다. 마커 빔은 픽업 유닛의 판독 위치를 나타내는 미리 정해진 빔 패턴을 갖는다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 실시예에서, 본 발명은 건-형상 2차원 카드 판독기에 적용된다.

(제1 실시예)

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 건-형상 2차원 코드 판독기(CR)의 구조를 개략적으로 도시한 부분 단면 측면도이다. 도2는 제1 실시예에 따른 2차원 코드 판독기(CR)의 전기 구조를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도1에 도시한 바와 같이, 타겟을 광학적으로 판독하기 위한 장치의 일례로서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차원 코드 판독기(CR)에는 건-형상 하우징(11)이 제공된다. 건-형상 하우징(11)은, 예를 들면, 얇은 장방형의 평행파이프 형상(parallelepiped)의 주본체(main body)(11a)를 갖는다. 주본체(11a)의 일측 단부는 라운드된다.

건-형상 하우징(11)의 주본체(11a)의 일측 단부의 일측(특히, 도1에서 하측)에는 주본체(11a)로부터 멀어져 연장하는 그립부(11b)가 제공된다. 그립부(11b)는 주본체(11a)에 일체적으로 형성된다. 그립부(11b)는 이용자로 하여금 한손으로 2차원 코드 판독기(CR)를 용이하게 파지하고 조작하는 것을 허용한다.

주본체(11a)의 타측 단부 측면에는 장방형의 반투명한 판독 윈도우(11c)가 형성된다. 2차원 코드 판독기(CR)에는 트리거(trigger) 스위치(12)도 제공된다. 트리거 스위치(12)는 그립부(11b)의 일측 표면에 배치되고, 판독 윈도우(11c)를 향해 있다. 트리거 스위치(12)는 이용자로 하여금 2차원 코드 판독기(CR)에 판독 동작을 명령하는 것을 허용한다.

2차원 코드 판독기(CR)에는 하우징(11)의 타측 단부 내에 배치된 판독 메커니즘(광학적 판독 메커니즘)(RM)이 제공된다. 제1 실시예에서, 하우징(11)의 타측 단부는 "헤드부"로 언급된다.

판독 메커니즘(RM)은 인쇄 또는 다른 방법에 의해 타겟(R)(도2 참조)에 부착된 QR(Quick Response) 코드 등의 2차원 코드를 판독하도록 동작한다. 타겟(R)은 페이퍼 또는 기타 매체의 조각인 카탈로그(catalog)와 레벨(level)을 포함한다. 타겟(R)은 상품 상에 부착될 수 있고, 이는 범용의 바코드와 동일하다. 2차원 코드는 상품의 제조 일련 번호, 이름, 고유 식별 번호, 제조일, 및 인터넷 상의 정보를 나타내는 URL 등의 정보를 포함한다.

최근, 타겟(R)은 컴퓨터 단말에서의 액정 디스플레이(LCD), 셀룰러 폰 또는 PDA(personal digital assistant) 등의 디스플레이의 스크린을 포함하고, 2차원 코드는 디스플레이의 스크린 상에 디스플레이된다.

예를 들면, 2차원 코드는 특정 패턴을 형성하여 데이터를 나타내기 위해 매트리스로 배열된 흑색 또는 백색 등의 상이한 컬러로 이루어진다. 흑색 및 백색 중 하나는 비트값 "0"과 "1" 중 하나에 대응하고, 흑색 및 백색 중 다른 하나는 비트값 "0"과 "1" 중 다른 하나에 대응한다. 셀을 판독한 후, 이를 디코딩하기 위해 판독된 컬러 데이터를 용이하게 디지털화할 수 있다.

도1 내지 도3에 개략적으로 도시한 바와 같이, 판독 메커니즘(RM)은 광검출기(13), 이미징 광학부(imaging optics)를 구성하는 이미징 렌즈(14), 및 한 쌍과 같은 복수의 조광 디바이스(15)를 포함하고, 이들 디바이스(15)는 도2에 도시된다. 또한, 판독 메커니즘(RM)은 광검출기(13)의 시야(FOV:field of view)의 위치 및/또는 시야의 중심을 마킹하기 위한 마커 빔 조광 디바이스(16)도 포함한다.

광검출기(13)는, 예를 들면, CCD 영역 센서로 이루어진다. 광검출기(13)는 주본체(11a)의 헤드부의 중앙에 위치된다. 광검출기(13)는 매트릭스 형태로 수평 및 수직으로 배열된 픽셀로 이루어진 액티브 영역(감광 픽셀 영역)이며, 특히, 제1 실시예에서, 광검출기(13)의 픽셀 영역은 그 FOV에 대응한다.

또한, 광검출기(13)는 미리 정해진 광축(optical axis)을 갖는다. 광검출기(13)는 그 픽셀 영역이 주본체(11a)의 판독 윈도우(11c)와 평행하게 대향하고, 그 광축이 판독 윈도우(11c)의 중심과 동축으로 정렬되도록 배열된다. 광검출기(13)의 시야의 종횡비는, 예를 들면, 3:4로 되도록 설정된다. 노출 시간, 즉 광검출기(13)의 셔터 속도는 외부적으로 제어될 수 있다.

이미징 렌즈(14)는 본체 튜브와 그 내부에 동축으로 배치된 복수의 렌즈를 갖는다. 이미징 렌즈(14)는 미리 정해진 광축을 갖는다. 이미징 렌즈(14)는 그 광축이 주본체(11a)의 판독 윈도우(11c)에 형성된 헤드 끝면(head end surface)과 직교하여 연장하도록 배열된다. 즉, 판독 윈도우(11c), 광검출기(13), 및 이미징 렌즈(14)는 주본체(11a) 내에서 상호 동축으로 정렬된다.

각각의 조광 디바이스(light illuminating device)(15)는 이미징 렌즈(14)의 주변에, 하나의 직경 방향측, 특히 그 상측을 제외하고 배치된다. 특히, 각각의 조광 디바이스(15)에는 광원으로서 기능하는 발광 다이오드(LED)가 제공된다. 또한, 각각의 조광 디바이스(15)에는 대응하는 발광 다이오드와 판독 윈도우(11c) 사이에 배치된 광 렌즈(light lens)가 제공된다. 각각의 광 렌즈의 광축은 판독 윈도우(11c)를 향해 있으며, 그에 따라 각각의 광 렌즈는 판독 위도우(11c)를 통해 각각 의 발광 다이오드로부터 방사된 광을 집광하거나 확산하도록 동작한다.

특히, 코드 판독기(CR)의 판독 윈도우(11c)는 2차원 코드가 부착된 타겟(R)에 대향하도록 위치되어, 각각의 조광 디바이스로부터 방사된 조사광은 판독 윈도우(11c)를 통해 2차원 코드 상에 조사된다. 2차원 코드로부터 반사된 광은 판독 윈도우(11c)를 통해 이미징 렌즈(14) 내로 입사된다. 이미징 렌즈(14) 내로 입사된 반사광은 이미징 렌즈(14)에 의해 광검출기(13)의 필셀 영역 상에 포커싱되고, 2차원 코드에 대응하는 이미지가 광검출기(13)에 의해 픽업된다.

또한, 도1에 도시한 바와 같이, 2차원 코드 판독기(CR)에는 주본체(11a) 내의 그 일단측, 특히 헤드측에 대향하는 후부측에 배치된 회로 기판(19)이 제공된다. 회로 기판(19)에는 코드 판독기(CR)의 전기적 구성요소가 설치된다(도2 참조). 도2에 도시한 바와 같이, 2차원 코드 판독기(CR)에는 동작 스위치(20), LED(발광 소자)(21), 액정 디스플레이(22), 경보기(beeper)(23), 및 통신 인터페이스(24)가 제공된다. 이들 구성요소(20-24)는 주본체(11a)의 일측 단부의 타측(특히, 도1에서 상측)에 각각 배치된다.

동작 스위치(20)는 이용자가 코드 판독기(CR)에 각종 명령어를 입력할 수 있게 해준다. LED(21)는 이용자에게 통지(notice)를 보내기 위한 정보를 시각적으로 나타낸다. 경보기(23)는 이용자에게 통지하기 위한 일련의 비프음을 발생하도록 동작한다. 통신 인터페이스(24)는 코드 판독기(CR)가 외부 장치와 통신하도록 해준다.

또한, 2차원 코드 판독기(CR)에는 전술한 광학 디바이스(13,15,16), 회로 기 판(19)에 설치된 전기 구성요소, 및 전술한 I/O 디바이스(12,20-24)를 각각 활성하기 위한 전원으로서 배터리(25)가 제공된다.

도2에 도시한 바와 같이, 회로 기판(19)에는, 예를 들면, 적어도 하나의 마이크로컴퓨터(CPU, ROM, RAM 등을 포함하는 내부 메모리 유닛 및 주변장치)로 이루어진 제어 회로(26)가 제공된다. 제어 회로는 하드-와이어드 로직 회로(hard-wired logic circuit)로 디자인될 수 있다.

제어 회로(26)는 배터리(25)로부터 공급된 전력에 기반하여 동작한다. 제어 회로(26)는, 예를 들면, 2차원 코드 판독기(CR)의 전체를 제어하고 디코딩 프로세스 및 다른 프로세스를 수행하기 위해 ROM 및/또는 RAM에 저장된 프로그램에 따라 동작한다. 프로그램은 매체에 포함된 신호로부터 내부 메모리 유닛으로 로드될 수 있다. 적당한 신호 포함 매체의 일례로는, 플로피 디스크와 CD-ROM 등의 기록가능한 타입의 매체와, 디지털과 아날로그 통신 링크 등의 전송형 매체를 포함한다.

제어 회로(26)는 트리거 스위치(12)와 동작 스위치(20)와 통신가능하게 결합되어, 스위치(12,20)로부터 송신된 명령어가 제어 회로(26)로 입력된다. 제어 회로(26)는 광검출기(13), 조광 디바이스(15), 및 마커 빔 조사 디바이스(16)와 통신가능하게 각각 결합된다.

즉, 제어 회로(26)는 광검출기(13), 조광 디바이스(15), 및 마커 빔 조사 디바이스(16)를 제어하여 타겟(R)에 부착된 2차원 코드의 판독 프로세스를 실행하도록 동작한다. 제어 회로(26)는 LED(21), 경보기(23), 및 액정 디스플레이(22)를 제어하도록 이들과 통신가능하게 결합된다. 또한, 제어 회로(26)는, 예를 들면, 통신 인터페이스(24)를 통해 관리 컴퓨터를 포함하는 외부 장치와 통신하도록 통신 인터페이스(24)에 통신가능하게 결합된다.

특히, 제어 회로(26)는 광검출기(13)의 노출 시간(셔터 스피드)을 제어하도록 동작한다.

또한, 회로 기판(19)에는, 증폭기(AMP)(17), 아날로그/디지털(A/D) 컨버터(28), 메모리(29), 특정비(specified-ratio) 검출 회로(30), 동기 신호 생성기(31), 및 어드레스 생성기(32)가 설치되고, 이들은 각각 제어 회로(26)와 통신가능하게 결합된다.

증폭기(27)는 광검출기(13)에 전기적으로 접속되고, 제어 회로(26)로부터 전송된 이득 제어 신호에 기반하는 이득으로 광검출기(13)로부터 출력된 이미지 신호를 증폭하도록 동작한다. A/D 컨버터(28)는 증폭기(27)에 전기적으로 접속되고, 증폭된 이미지 신호를 디지털 이미지 데이터(광검출기(13)의 감광 픽셀 영역의 각 픽셀의 광 세기 데이터(픽셀 데이터))로 변환한다.

동기 신호 생성기(31)는, 제어 회로(26)의 제어하에서, 예를 들면, 광검출기(13), 특정비 검출 회로(30), 및 어드레스 생성기(32)로 주기적으로 동기 신호를 출력하기 위해 동기 신호를 주기적으로 생성한다.

어드레스 생성기(32)는 카운트 결과에 응답하여 어드레스를 생성하고, 그에 따라 메모리(29)로 어드레스 신호를 출력하도록 전송된 동기 신호의 수를 주기적으로 카운트한다.

특히, A/D 컨버터(28)로부터 송신된 이미지 데이터는 출력된 어드레스 신호 에 대응하도록 메모리(29) 내에 저장된다. 특정비 검출 회로(30)는 동기 신호에 응답하여 이미지 데이터 내의 특정 패턴(비트 패턴)을 검출하도록 제어 회로(26)의 제어에 기반하여 동작한다. 제어 회로(26) 및 특정비 검출 회로(30)는 검출된 특정 패턴에 기반하여 이미지 데이터에 대응하는 정보 코드의 타입을 식별하고, 식별된 결과에 기반하여 이미지 데이터를 디코딩한다. 즉, 이미지 내의 특정 패턴은 제어 회로(26)와 특정비 검출 회로(30)가 이미지 데이터(정보 코드)의 타입을 식별하는 것을 허용한다.

다음으로, 마커 빔 조사 디바이스(16)의 구조를 도3 내지 도5를 참조하여 이하에 설명한다.

마커 빔 조사 디바이스(16)는 판독 메커니즘(RM)의 주변에 배치된다. 예를 들면, 마커 빔 조사 디바이스(16)는 이미징 렌즈(14)의 하나의 직경 방향측(상측)에 배치되고, 각각의 조광 디바이스(15)와 마커 빔 조사 디바이스(16)는 위치적으로 서로 무관하다.

마커 빔 조사 디바이스(16)는 광검출기(13)의 FOV와 같은, 광검출기의 판독 위치를 나타내기 위해 미리 정해진 패턴을 갖는 마커 빔(M)을 타겟(R) 상에 조사하도록 동작한다.

도3은 타겟(R) 상의 미리 정해진 마커 빔 패턴의 패턴 형상을 도시한다.

도3에 도시한 바와 같이, 마커 빔(M)의 미리 정해진 빔 패턴은, 그 종횡비가 3:4인 광검출기의 FOV의 4개 코너에 대응하는 4개의 L자형 패턴 엘리먼트(빔렛(beamlet))(Ma-Md)로 이루어진다. 또한, 마커 빔(M)의 미리 정해진 패턴은 FOV의 중심을 나타내는 십자형 패턴 엘리먼트(Me)로도 이루어진다. 특히, 각각의 L자형 패턴 엘리먼트(빔렛)(Ma-Md)와 십자형 패턴 엘리먼트(Me)는 미리 정해진 패턴 폭(빔 폭)을 갖는다.

도4에 도시한 바와 같이, 마커 빔 조사 디바이스(16)에는, 그 광축이 판독 윈도우(11c)를 통과하도록 향해 있는 레이저 다이오드(33)가 광원으로서 제공된다. 마커 빔 조사 디바이스(16)에는, 확산 렌즈(34), 집광 렌즈(35), 패턴 형성 부재로서의 일례로서의 슬릿 플레이트(36), 이미징 렌즈(37), 및 렌즈 조리개(38)가 제공된다. 광학 엘리먼트(34-38)는 이러한 순서로 소정 간격을 두고 레이저 다이오드(33)의 레이저-빔 출사측에 동축으로 정렬된다.

특히, 레이저 다이오드(33)는 가시 주파수 범위 내에서 확산된(diffused) 레이저 빔을 방사하도록 동작하는데, 예를 들면, 적색 레이저 빔을 확산 렌즈(34)로 방사한다. 도5에서 "L1"으로 도시된 레이저 빔은 그 횡단면에서 실질적으로 수평으로 장형인 타원 프로파일을 갖는다. 즉, 횡단면에서의 레이저 빔(L1)의 길이 방향은 광검출기(13)의 FOV의 수평 방향과 평행한다.

확산 렌즈(34)는 레이저 다이오드(33)로부터 방사된 확산 레이저 빔(L1)을 더욱 확산하도록 동작하고, 확산 렌즈(34)로부터 출사된 확산 레이저 빔은 그 횡단면에서 실질적으로 원형을 갖는다.

특히, 확산 렌즈(34)는 집광 렌즈(35)와 대면하는 출사면(output surface)(34a)을 갖고, 이 출사면(34a)은 수직 방향으로 오목하게 휘어져 있다. 출사면(34a)은 확산 렌즈(34)로 입사된 확산 레이저 빔(L1)이 수직 방향으로 더욱 확 산되도록 하여, 확산 레이저 빔(L2)은, 예를 들면 그 횡단면에서 확산 레이저 빔(L1)의 주축 길이의 직경을 갖는 실질적으로 원형으로 된다.

집광 렌즈(35)는, 예를 들면, 볼록 렌즈로 설계된다. 특히, 집광 렌즈(35)는 확산 렌즈(34)로부터 출사된 확산 레이저 빔(L2)을 집광하도록 동작하여, 집광된 빔이 슬릿 플레이트(36)로 입사하도록 한다.

도5에서 "L3"으로 도시되고, 슬릿 플레이트(36)로 입사되는 집광 렌즈(35)에 의해 집광된 레이저 빔은 그 횡단면에서 실질적으로 원형 빔 프로파일을 갖는다. 집광 렌즈(35)는 그 중심을 지나는 수평 방향의 길이에 대한 빔(L3)의 중심을 지나는 수직 방향의 길이의 비가 광검출기의 FOV의 3:4의 종횡비와 실질적으로 동일하도록 설계된다.

도5에 도시한 바와 같이, 슬릿 플레이트(36)는 수평으로 긴 판 형상의 금속 박형 플레이트(37)를 갖고, 이 형상은 그 횡측에 대한 그 종측의 비율이 3:4의 광검출기의 FOV의 종횡비와 실질적으로 동일하고, 광검출기의 FOV의 영역에 대응한다. 이 플레이트(37)는 집광 렌즈(35)와 동축으로 정렬된다.

슬릿 플레이트(36)는 플레이트(37)를 통해 형성된 복수의 슬릿(38a-38e)을 갖는다. 각각의 슬릿(38a-38e)의 형상과 배열은 마커 빔(M)의 빔 패턴에 대응한다(도5 참조).

도5에 도시한 바와 같이, 슬릿(38a-38e)의 수는 패턴 엘리먼트(Ma-Me)의 수에 대응하고, 각각의 슬릿(38a-38e)의 형상과 방위는 각각의 빔 패턴 엘리먼트(Ma-Me)의 수에 대응한다.

특히, 각각의 슬릿(38a-38d)은 실질적으로 L자형을 가지며, 슬릿(38a-38d)은 플레이트(37)의 미리 정해진 제1 장방형 영역(AR1)의 코너부에 배열되고, 이 제1 장방형 영역(AR1)은 L자형 빔 패턴 엘리먼트(Ma-Md)에 의해 형성된 FOV에 대응하는 제2 장방형 영역(AR2)에 대응하다. 슬릿(38e)은 실질적으로 십자형을 가지며, 제1 장방형 영역의 중심에 배열되고, 빔 패턴 엘리먼트(Me)에 대응한다. 또한, 각각의 슬릿(38a-38e)의 폭은 빔 패턴 엘리먼트(Ma-Me)의 폭에 대응한다.

레이저 빔이 슬릿 플레이트(37)로 입사될 때, 슬릿 플레이트(36)의 슬릿(38a-38e)을 통과한 빔렛은 도3에 도시한 빔 패턴을 갖는 마커 빔(M)으로서 이미징 렌즈(37)로 입사된다. 렌즈 조리개(38)는 타겟(R)이 판독 윈도우(11c)로부터 비교적 떨어질 때 확산광(diffusive light)을 제거하도록 동작한다.

제1 실시예에서, 제어 회로(26)는 2차원 코드 판독기(CR)가 동작하는 동안 레이저 다이오드(33)가 연속적으로 또는 주기적으로 레이저 빔을 방사하도록 마커 빔 조사 디바이스(16)의 레이저 다이오드(33)를 제어하도록 동작한다.

또한, 트리거 스위치(12)는 2회의 스트로크(stroke)(제1 스트로크 및 제2 스트로크)로 이용자가 이를 누르는 것이 허용된다고 가정된다. 이러한 가정에서, 타겟(R) 상에 마커 빔(M)을 조사하기 위해서는, 이용자는 반 스트로크(half stroke)와 같은 제1 스트로크로 트리거 스위치를 누른다. 트리거 스위치(12)의 반 스트로크에 대응하고 마커 빔(M)의 조사를 나타내는 명령어가 제어 회로(26)로 송신되고, 제어 회로(26)는 레이저 다이오드(33)로 하여금 레이저 빔을 방사하도록 제어된다.

다음으로, 제1 실시예에 따른 2차원 코드 판독기(CR)의 동작에 대해 이하에 설명한다.

이용자가 타겟(R)에 부착된 2차원 코드를 판독하기를 원할 때, 이용자는 판독 윈도우(11c)가 타겟(R)으로부터 임의의 거리만큼 떨어져 타겟(R)에 대향하는 위치로 파워-온(power-on) 상태의 코드 판독기(CR)를 위치시킨다.

코드 판독기(CR)가 그 상태로 배치되면, 레이저 빔은 마커 빔 조사 디바이스(16)의 레이저 다이오드(33)로부터 연속적으로 방사되기 때문에, 마커 빔(M)은 마커 빔 조사 디바이스(16)로부터 타겟(R) 상에 연속적으로 조사된다(도3 참조). 마커 빔(M)은 광검출기(13)의 판독 위치(FOV)를 나타낸다.

다음으로, 이용자는 2차원 코드가 조사된 마커 빔(M)의 중심(FOV)에 위치되도록 위치로 코드 판독기(CR)를 타겟(R)에 정렬한다. 마커 빔(M)이 타겟(R) 상에 조사되는 동안, 이용자는 트리거 스위치(12)를 온(ON)으로 동작시킨다.

트리거 스위치(12)이 ON으로 켜짐에 따라, 제어 회로(26)는 레이저 다이오드(33)로 하여금 마커 빔(M)의 조사를 일시적으로 차단하도록 제어하고, 각각의 조광 디바이스(15)를 온(ON) 한다.

그 결과, 각각의 조광 디바이스(15)로 부터 방사된 조사광은 판독 위도우(11c)를 통해 타겟(R) 상의 2차원 코드 상에 조사된다. 타겟(R)의 2차원 코드로부터 반사된 광은 판독 윈도우(11c)를 통해 이미징 렌즈(14)로 입사된다. 이미징 렌즈(14)로 입사된 반사광은 이미징 렌즈(14)에 의해 광검출기(13)의 픽셀 영역 상에 포커싱되어, 2차원 코드에 대응하는 이미지가 광검출기(13)에 의해 픽업된다.

마커 빔 조사 디바이스(16)로부터 전달된 마커 빔(M)이 타겟(R) 상에 조사되 는 동안, 도5에 도시한 바와 같이, 레이저 다이오드(33)로부터 방사된 레이저 빔(L1)은 그 횡단면에서 실질적으로 수평으로 장형인 타원 프로파일을 갖도록 확산 되어, 확산 렌즈(34)로 입사된다(도5 참조). 그러나, 확산 렌즈(34)로 입사된 확산 레이저 빔(L1)은 그 횡단면에서 실질적으로 원형 프로파일을 갖도록 수직 방향으로 더욱 확산된다. 그 횡단면에서 실질적으로 원형 프로파일을 갖는 확산된 레이저 빔(L2)은 집광 렌즈(35)에 의해 집광된다.

그 다음으로, 집광 렌즈(35)에 의해 집광된 레이저 빔(L3)은 그 횡단면에서 그 원형 프로파일을 유지한 채로 슬릿 플레이트(36)로 입사되고, 슬릿 플레이트(36)로 입사된 빔(L3)의 이 원형 프로파일은 제1 소정 영역(L3)에 대응한다. 특히, 도5에 도시한 바와 같이, 슬릿 플레이트(36)로 입사된 레이저 빔(L3)은 레이저 빔이 슬릿 플레이트(36)로 직접 입사되는 경우에 비해 더욱 집광된다. 이는 레이저 다이오드(33)로부터 방사된 레이저 빔의 집광 효율을 증가시키고, 슬릿 플레이트(36)로 입사된 레이저 빔의 손실량을 저벨로 유지한다.

특히, 제1 실시예에서, 그 중심을 지나는 수평 방향에서의 길이에 대한 슬릿 플레이트(36)로 입사된 레이저 빔(L3)의 중심을 지나는 수직 방향에서의 길이의 비는 3:4의 광검출기의 종횡비와 실질적으로 동일한 비로 설정된다.이는 슬릿 플레이트(36)로 입사된 레이저 빔(L3)의 손실량을 더욱 저감시키고, 슬릿 플레이트(36)로의 레이저 빔(L3)의 입사 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 실시예에서, 레이저 다이오드(33)로부터 방사된 레이저 빔(L1)은 먼저 수직 방향으로 확산되고, 그 다음 확산된 레이저 빔(L2)은 슬릿 플레이트(36) 로 입사되도록 집광 렌즈(35)에 의해 집광된다. 이는 슬릿 플레이트(36) 상에 포커싱된 집광 레이저 빔(L3)이 FOV에 대응하는 슬릿 플레이트(36)의 제1 소정 영역(AR1)에 일치하여 충분히 크게 유지되게 한다. 특히, 제1 실시예에서, 집광 렌즈만을 제공하는 경우와 달리, 슬릿 플레이트(36)(슬릿(38a-38e))를 과도하게 작게 하는 일 없이 슬릿 플레이트(36)로의 레이저 빔(L3)의 집광 효율을 증가시킬 수 있다. 이는 박형-플레이트를 통한 슬릿(38a-38e)의 형성을 용이하게 한다.

또한, 제1 실시예에서, 레이저 다이오드(33)와 집광 렌즈(35) 사이의 긴 거리를 유지하지 않고 슬릿 플레이트(36)로의 레이저 빔(L3)의 집광 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 마커 빔 조사 디바이스(16)의 구조는 마커 빔 조사 디바이스(16) 및/또는 하우징(11)의 크기증가(upsizing)없이 슬릿 플레이트(36)로의 레이저 빔(L3)의 집광 효율을 향상시킬 수 있다. 박형-플레이트(37)를 통한 슬릿의 자유 형성은 마커 빔(M)의 빔 패턴의 바람직한 설계를 허용한다.

제1 실시예에서, 광원으로서 레이저 다이오드(33)의 채용은 높은 가시성을 갖는 마커 빔이 타겟(R) 상에 조사되게 한다. 또한, 제1 실시예에서, 타겟(R)이 판독 윈도우(11c)로부터 비교적 떨어져 있는 경우에도, 렌즈 조리개(37)는 확산광을 제거하여, 타겟(R) 상에 조사된 마커 빔(M)의 빔 패턴의 명확성(clearness)을 향상시킨다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에서, 마커 빔 조사 디바이스(16)에는 광원으로서의 레이저 다이오드(33)와 패턴 형성 부재로서의 슬릿 플레이트(36) 사이에 확산 렌즈(34)와 집광 렌즈(35)가 제공된다. 이러한 구조는 레이저 다이오 드(33)로부터 방사된 레이저 빔이 처음으로 확산되게 하고, 그 다음 집광되어 슬릿 플레이트(36)로 입사되도록 한다. 이는 종래 기술(도8a 참조)의 기술에서 설명한 바와 같은 레이저 다이오드로부터 방사된 레이저 빔이 슬릿 플레이트로 직접 입사되는 경우와는 다르게, 타겟(R) 상에 마커 빔(M)을 미리 정해진 빔 패턴으로 명확하고 밝게 조사할 수 있게 한다.

또한, 집광 렌즈만을 제공한 경우와는 다르게, 슬릿 플레이트(36)의 크기(슬릿(38a-38e)의 폭)를 충분히 유지하면서 슬릿 플레이트(36)로의 레이저 빔(L3)의 집광 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 마커 빔 조사 디바이스(16) 및/또는 하우징(11)의 크기증가를 방지하면서, 레이저 다이오드(33)와 집광 렌즈(35) 사이의 긴 거리를 유지하는 일 없이 슬릿 플레이트(36)로의 레이저 빔(L3)의 집광 효율을 향상시킬 수 있다.

(제2 실시예)

도6 및 도7a 내지 도7c는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 제2 실시예에 따른 마커 빔 조사 디바이스를 제외하고, 제1 실시예에 따른 코드 판독기(CR)에서와 실질적으로 동일한 부분에 대한 제2 실시예의 2차원 코드 판독기의 엘리먼트의 설명은 생략하거나, 간단하게 설명한다. 즉, 제2 실시예에 따른 마커 빔 조사 디바이스의 구조에 초점을 두고 설명한다.

제2 실시예에서, 마커 빔 조사 디바이스(41)와 제1 실시예의 마커 빔 조사 디바이스(16)의 차이점은 패턴 형성 부재로서 슬릿 플레이트(36)가 패턴 형성 렌즈 (42)로 대체되는 점이다. 즉, 제2 실시예에서, 마커 빔(M)의 빔 패턴은 광검출기의 FOV의 4개 코너부에 대응하는 4개의 L자형 패턴 엘리먼트(빔렛)(Ma-Md)과, FOV의 중심을 나타내는 십자형 패턴 엘리먼트(Me)로 이루어진다(도3 참조).

특히, 패턴 형성 렌즈(42)는, 예를 들면, 투명 플라스틱, 투명 글래스, 또는 기타 투명 재료로 이루어지며, 미리 정해진 패턴의 마크 빔(M)을 형성하도록 동작한다.

특히, 도7a에 도시한 바와 같이, 패턴 형성 렌즈(42)는 수평으로 긴 플레이트-형상의 베이스 엘리먼트(42a)로 이루어지고, 이 형상은 광검출기의 FOV의 영역에 대응한다. 이 베이스 엘리먼트(42a)는 집광 렌즈(35)와 동축으로 정렬된다. 패턴 형성 렌즈(42)에는 복수의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a-43e)로 이루어진 원통형 렌즈 어셈블리(43)가 제공된다. 원통형 렌즈 어셈블리(43)는 베이스 엘리먼트(42a)의 일측면(S)과 일체화되고, 이 일측면(S)은 이미징 렌즈(37)와 대면한다.

도7a 내지 도7c에 도시한 바와 같이, 원통형 렌즈 엘리먼트(43a-43e)의 수는 빔 패턴 엘리먼트(Ma-Me)의 수에 대응하고, 각각의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a-43e)의 형상과 방위는 각각의 빔 패턴 엘리먼트(Ma-Me)의 형상과 방위에 대응한다. 또한, 원통형 렌즈 엘리먼트(43a-43e)는 빔 패턴 엘리먼트(Ma-Me)의 배열에 대응하기 위해 베이스 엘리먼트(42a)의 표면(S)에 배열된다.

특히, 각각의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a-43d)는 실질적으로 L자형을 갖는다. 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)는, 이미징 렌즈측으로부터 보았을 때, 실질적으로 연속적인 L자형을 갖는 실질적으로 원통형(반원형)의 반사면(43a1)을 갖는다. 동일하 게, 원통형 렌즈 엘리먼트(43b-43d)는, 이미징 렌즈측으로부터 보았을 때, 각각 실질적으로 연속하는 L자형을 갖는 실질적으로 원통형의 반사면(43b1-43d1)을 갖는다.

도7c에 도시한 바와 같이, 원통형 렌즈 엘리먼트(43e)는 실질적으로 십자형을 갖는다. 특히, 원통형 렌즈 엘리먼트(43e)는, 이미징 렌즈측으로부터 보았을 때, 실질적으로 연속적인 십자형을 갖는 실질적으로 원통형(반원형)인 반사면(43e1)을 갖는다.

즉, 원통형 렌즈의 원통형 반사면은, 레이저 빔이 원통형 렌즈로 입사될 때, 입사된 레이저 빔의 반사를 유발하여 선형적으로 입사 레이저 빔을 포커싱하는 기능을 갖는다.

레이저 빔이 원통형 렌즈 어셀블리(43)의 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a-43d) 내로 입사될 때, 그에 따라 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)로 입사된 빔렛은 그 반사면(43a1)에 의해 반사된다. L자형 패턴 엘리먼트(Ma)의 형상과 빔 폭에 대응하는 형상과 빔 폭을 갖는 반사된 빔렛은 이미징 렌즈(37) 내로 입사되도록 전달된다.

동일하게, L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43b-43d) 내로 입사된 빔렛은 그 반사면(43b1-43d1)에 의해 반사되어, 각각의 L자형 패턴 엘리먼트(Mb-Md)의 형상과 빔폭에 대응하는 형상과 빔 폭을 갖는 각각의 반사된 빔렛은 이미징 렌즈(37)로 입사되도록 전달된다.

또한, 레이저 빔이 원통형 렌즈 어셈블리(43)의 십자형의 원통형 렌즈(43e) 로 입사될 때, 십자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43e)로 입사된 빔렛은 그 반사면(43e)에 의해 반사된다. 십자형 패턴 엘리먼트(Me)의 형상과 빔 폭에 대응하는 형상과 빔 폭을 갖는 반사된 빔렛은 이미징 렌즈(37) 내로 입사되도록 전달된다.

제1 실시예의 구조에서, L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a-43d)를 대표하여 도7b에서의 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)로 도시된 바와 같이, 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)는 그 반사면(43a1) 상의 각각의 위치에서의 곡률반경이 반사면(43a1) 상의 각각의 위치와 레이저 다이오드(33)의 레이저 빔 방사 위치 사이의 거리에 따라 변화하도록 구성된다.

예를 들면, 참조기호 "r"은 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)의 반사면(43a1)의 곡률반경으로 언급된다. L자형 반사면(43a1)의 일단부의 외주에서의 곡률반경 "r"이 "r1"로 설정되면, 반사면(43a1) 상의 위치는 일단부로부터 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)의 코너부측으로 갈수록 멀어지고, 반사면(43a1) 상의 그 위치에서의 곡률반경 r2가 더 길게 된다.

동일하게, L자형 반사면(43a1)의 타단부의 외주에서의 곡률반경 "r"이 "r3"로 설정되면, 반사면(43a1) 상의 위치는 타단부로부터 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)의 코너부측으로 갈수록 멀어지고, 반사면(43a1) 상의 그 위치에서의 곡률반경 r2가 더 길게 된다.

즉, 제2 실시예에서, 반사면(43a1) 상의 한 위치에서의 곡률반경이 길수록, 반사면(43a1) 상의 그 위치에서의 반사 각도는 작아진다. 따라서, 반사면(43a1) 상의 각각의 위치에서의 곡률반경의 조정은 그에 따른 반사 각도의 제어를 허용하고, L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)를 통해 전달된 L자형 빔렛의 빔 폭을 일정하게 유지할 수 있게 한다.

각각의 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43b-43d)의 각각의 반사면(43b1-43d1) 상의 각각의 위치에서의 곡률반경은 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43a)와 동일한 방식으로 조정된다. 이는 각각의 L자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43b-43d)를 통해 전달된 L자형 빔렛의 빔 폭을 일정하게 유지할 수 있게 한다.

동일하게, 참조기호 "ra"는 십자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43e)의 곡률반경으로 언급된다. 반사면(43e1)의 일단부의 외주에서의 곡률 반경 "ra"가 "r10"으로 설정되면, 반사면(43e1) 상의 위치는 일단부로부터 렌즈 엘리먼트(43e)의 중심부의 코너부로 갈수록 멀어지고, "r11"로 언급되는 반사면(43e1)의 그 위치에서의 곡률반경은 더 길어진다.

즉, 제2 실시예에서, 반사면(43e1) 상의 한 위치에서의 곡률반경이 길수록, 반사면(43e1) 상의 그 위치에서의 반사 각도는 작아진다. 반사면(43e1) 상의 각각의 위치에서의 곡률반경의 조정은 그에 따른 반사 각도의 제어를 허용하고, 십자형의 원통형 렌즈 엘리먼트(43e)를 통해 전달된 십자형 빔렛의 빔 폭을 일정하게 유지할 수 있게 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예와 동일하게,

미리 정해진 빔 패턴으로 타겟(R) 상에 마커 빔(M)을 명확하고 밝게 조사할 수 있고,

렌즈 어셈블리(43)의 크기(렌즈 엘리먼트(43a-43e)의 폭)를 충분히 유지하면 서 원통형d 렌즈 어셈블리(43)로의 레이저 빔(L3)의 집광 효율을 향상시킬 수 있으며,

마커 빔 조사 디바이스(16) 및/또는 하우징(11)의 크기증가를 방지하면서 레이저 다이오드(33)와 집광 렌즈(35) 사이의 긴 거리를 유지하지 않고 원통형 렌즈 어셈블리(43)로의 레이저 빔(L3)의 집광 효율을 향상시킬 수 있다.

이러한 효과 이외에도, 제2 실시예에서는, 각각의 렌즈 엘리먼트의 자유 형성, 및 베이스 엘리먼트(42a)의 일표면(S) 상의 렌즈 엘리먼트의 자유 배열은 마커 빔(M)의 빔 패턴의 바람직한 설계를 허용한다.

각각의 제1, 2 실시예, 및 그 변형예에서, 패턴 형성 부재로서, 슬릿 플레이트(36) 또는 패턴 형성 렌즈(42)가 채용되었다. 그러나 본 발명은 이 구조로 한정되지 않는다.

본 발명에서, 패턴 형성 렌즈로서, 홀로그램 면을 갖는 회절 격자가 채용될 수 있다. 회절 격자의 홀로그램 면에는 도3에 도시한 미리 정해진 빔 패턴에 대응하는 미리 정해진 회절 패턴이 형성된다.

특히, 도8에 도시한 바와 같이, 집광 렌즈(35)에 의해 집광된 레이저 빔은 회절 격자(50)의 홀로그램 면으로 입사되고, 레이저 빔은 홀로그램 면의 회절 패턴에 의해 회절된다. 그 결과, 제1차 회절 빔렛과 제2차 회절 빔렛은 도3에 도시한 빔 패턴을 갖는 마커 빔(M)으로서 홀로그램 면으로부터 타겟(R) 상으로 조사된다.

이 변형예에서, 제1 및 제2 실시예와 동일한 효과가 얻어진다.

각각의 제1, 2 실시예, 및 그 변형예에서, 본 발명은 건-형상의 2차원 코드 판독기에 적용되었지만, 본 발명은 각각의 제1, 2 실시예 및 그 변형예의 구조로 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 광학 정보 판독기는 핸드헬드 구조 등의 다른 구조로 될 수 있다.

마커 빔의 빔 패턴은 크게 변경될 수 있다. 예를 들면, 광검출기(13)의 FOV에 대응하는 장방형(retangular) 또는 정방형(square) 프레임-형상이 마커 빔의 빔 패턴으로 이용될 수 있다. 또한, FOV의 중심과, 일측 및 타측(또는 종향방)의 단부을 각각 나타내는 복수의 십자형 패턴 엘리먼트가 마커 빔의 빔 패턴으로서 이용될 수 있다. 또한, 렌즈 조리개는 제1, 2 실시예 및 변형예에 따른 마커 빔 조사 디바이스에 필요에 따라 제공될 수 있으며, 필요하지 않다면 생략될 수 있다.

제1, 2 실시예 및 그 변혀예에서, "렌즈 및/또는 렌즈 엘리먼트"라는 용어는, 반투명 재료로 이루어지고 입사된 광에 광학적으로 작용하도록 설계된 모든 광학 부재를 포함한다.

지금까지 본 발명의 실시예와 변형예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 첨부한 청구범위 내에서 각종 변형이 가능하다.

본 발명에 따르면, 미리 정해진 빔 패턴으로 마커 빔을 타겟 상에 명확하고 밝게 조사할 수 있다.

Claims

미리 정해진 판독 위치를 갖고, 상기 판독 위치에 정보가 위치될 때 광학적으로 상기 정보를 픽업하도록 구성된 픽업 유닛(pickup unit); 및

마커 빔 조사 유닛(maker beam irradiating unit)

을 포함하고,

상기 마커 빔 조사 유닛은,

광선(light beam)을 방사(emit)하도록 구성된 광원(light beam source);

상기 광원의 광선 방사측에 배열된 빔 패턴 형성 부재;

상기 광원과 상기 빔 패턴 형성 부재 사이에 동축으로 배열되고, 상기 광원으로부터 방사된 광선을 확산하도록 구성된 확산 렌즈(diffusing lens); 및

상기 확산 렌즈와 상기 빔 패턴 형성 부재 사이에 동축으로 배열되고, 집광된 광선이 상기 빔 패턴 형성 부재로 입사되게 상기 확산된 광선을 집광하도록 구성된 집광 렌즈(collective lens) - 여기서, 상기 빔 패턴 형성 부재는 마커 빔을 조사하기 위해 집광된 광선에 기반하여 마커 빔을 형성하도록 구성되어 있고, 상기 마커 빔은 상기 픽업 유닛의 판독 위치를 나타내는 미리 정해진 빔 패턴을 갖고 있음 - 를 포함하는

광학 정보 판독 장치.
제1항에 있어서,

상기 광원으로부터 방사된 광선은 상기 광원의 광축에 직교하는 제1 방향으로 실질적으로 장형(prolate)인 타원 프로파일을 갖고, 상기 확산 렌즈는 상기 집광 렌즈에 대면(facing)하는 출사면(output surface)을 갖고, 상기 출사면은 상기 광축과 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 오목하게 만곡(curved)되어 있고, 상기 출사면은 상기 확산 렌즈에 의한 확산된 광선이 그 횡단면에서 실질적으로 원형을 갖도록 상기 확산 렌즈로 입사되는 상기 광원으로부터 방사된 광선을 상기 제2 방향으로 확산하는

광학 정보 판독 장치.
제2항에 있어서,

상기 판독 위치는 상기 픽업 유닛의 시야에 대응하는 미리 정해진 영역이고, 상기 집광 렌즈는, 집광된 광선이 횡단면에서 상기 집광된 광선의 빔 프로파일을 원형으로 유지하면서 상기 패턴 형성 부재로 입사되도록 상기 확산 렌즈에 의한 확산된 광선을 집광하도록 구성되고, 상기 패턴 형성 부재로 입사되는 상기 광선의 상기 원형 프로파일은 상기 미리 정해진 영역에 대응하는

광학 정보 판독 장치.
제1항에 있어서,

상기 패턴 형성 부재는 적어도 하나의 슬릿이 형성된 슬릿 플레이트(slit plate)를 포함하고, 상기 슬릿 플레이트는 상기 집광된 광선이 상기 적어도하나의 슬릿으로 입사되도록 배열되어 있으며, 상기 적어도 하나의 슬릿의 형상은 상기 미리 정해진 빔 패턴에 대응하고, 상기 적어도 하나의 슬릿은 상기 빔 패턴의 배열에 대응하도록 상기 슬릿 플레이트 내에 배열되어 있는

광학 정보 판독 장치.
제1항에 있어서,

상기 패턴 형성 부재는 적어도 하나의 렌즈 엘리먼트를 갖는 빔 패턴 형성 렌즈를 포함하고, 상기 빔 패턴 형성 렌즈는 집광된 광선이 상기 적어도 하나의 렌즈 엘리먼트로 입사되도록 배열되어 있고, 상기 적어도 하나의 렌즈 엘리먼트는 실질적으로 원통형의 반사면을 갖고 상기 빔 패턴에 대응하도록 배열된

광학 정보 판독 장치.
제5항에 있어서,

상기 적어도 하나의 렌즈 엘리먼트의 상기 반사면 상의 각각의 위치에서의 곡률반경은 상기 반사면 상의 각각의 위치와 상기 광선이 방사되는 상기 광원의 위치 사이의 거리에 따라 변화되는

광학 정보 판독 장치.
제1항에 있어서,

상기 패턴 형성 부재는 홀로그램 면(hologram plane)을 갖는 회절 격자(diffraction grating)를 포함하고, 상기 홀로그램 면에는 미리 정해진 빔 패턴에 대응하는 회절 패턴이 형성되어 있으며, 상기 회절 격자는 상기 집광된 광선이 그 홀로그램 면의 격자 패턴으로 입사되도록 배열되어 있는

광학 정보 판독 장치.
제2항에 있어서,

상기 픽업 유닛은 미리 정해진 종횡비를 갖는 영역 센서를 포함하고, 제2 방향에서의 확산된 광선의 원형 프로파일의 길이에 대한 제1 방향에서의 상기 확산 렌즈에 의한 확산된 광선의 원형 프로파일의 길이의 비율은 상기 종횡비와 실질적으로 동일하고, 상기 제1 및 제2 방향은 영역 센서의 수평 및 수직 방향에 대응하는

광학 정보 판독 장치.
제1항에 있어서,

상기 광원은 상기 광선으로서 레이저 빔을 방사하도록 구성된 레이저 다이오드를 포함하는

광학 정보 판독 장치.