KR20120016613A

KR20120016613A - 환형 광 가이드 조명기 및 광 스캐너

Info

Publication number: KR20120016613A
Application number: KR1020117025274A
Authority: KR
Inventors: 밀란 바식; 니콜라 듀카
Original assignee: 시크파 홀딩 에스.에이.
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2012-02-24
Also published as: NZ596038A; TWI488125B; JP5430040B2; CA2756881A1; CA2756881C; US20120092131A1; HK1166165A1; WO2010112950A1; SG174945A1; MY159966A; AP2011005949A0; KR101604160B1; JP2012522302A; TW201040845A; AU2009343469B2; AU2009343469A1; CR20110512A; AU2009343469A2; EG26475A; AR076165A1

Abstract

개시된 환형 광 가이드 조명기(10)는 그것의 말단부(19)의 구역(17)을 조명하기 위해서 그것의 입구 표면(12)으로부터 그것의 출구 표면(16)까지 빛을 인도할 수 있으며, 상기 구역으로부터 반사된/방출된 빛을 거꾸로 전달하기 위해서, 기저가 상기 말단부(19)를 향해 열려있고 상기 기저 반대쪽의 절단부 정점(20)이 내부 구멍부(21)를 향해 열려있는, 원뿔대형 내부 공동(18)을 포함한다. 상기 조명기를 이용한 광 스캐너도 개시된다.

Description

환형 광 가이드 조명기 및 광 스캐너{Annular Light Guide Illuminator and Optical Scanner}

본 발명은 형상될 구역을 조명하는 광학 장치 및 이에 대응되는 이미징 장치(imaging device)의 기술 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 물품 위의 어떤 마킹을 탐지하고/판독하기 위해서 물품 위의 구역을 스캔하는데 사용되는 광 스캐너와 같은 이미징 장치에 관한 것이다.

발명의 배경

이미징 장치는, 언급한 바와 같이, 물품 위의 마킹을 스캔하는데 일반적으로 사용되는 것이며, 예를 들어, 미국특허공보 제6,352,204 B2호, 미국특허공보 제7,357,326 B2호, 미국특허공보 제7,370,801 B2호 및 미국특허공보 제7,419,098 B2호에 개시된 광 스캐너를 포함한다. 그런 마킹은 (선형 또는 데이터매트릭스와 같은 이차원) 바코드 또는 상기 물품에 대응되는 식별 데이터를 포함하는 임의의 다른 패턴일 수 있다. 어떤 경우에, 물품의 표면 위의 마킹은 육안에 비가시적이거나 거의 비가시적이며, 그리고/또한 예를 들어 스펙트럼의 자외선 또는 적외선 영역 내의 특정한 빛의 조명 하에서만 탐지될 수 있다. 더욱이, 상기 마킹이 가시광선에 의해서 탐지될 수 있다 하더라도, 그것의 크기가 작거나 그것이 작은 크기의 미세한 세부사항을 포함할 수 있어, 상기 마킹은 판독하기가 어려워지며, 이는 좋은 조명 조건을 필요로 하게 된다. 종래의 스캐너용 광원은 (상기 마킹을 탐지하는데 사용될 스펙트럼의 부분에 따라) (일반적으로 약 400 nm에서 약 2500 nm 사이의 파장을 위한) 백열등, (예를 들어, 제논 고압 섬광등과 같은) 섬광등, 레이저 또는 (자외선, 가시광선 또는 적외선 영역에서 발광하며, 일반적으로 약 250 nm에서 약 1 미크론까지의 파장을 위한) 발광다이오드(LEDs)이다. 종래의 스캐너용 광검출기는 상보형금속산화반도체(CMOS) 또는 전하결합소자(CCD) 방식의 카메라, 포토다이오드(단일 또는 배열), 포토트랜지스터 또는 광저항 회로, 선형 CMOS 또는 CCD 센서이다.

(손에 쥘 수 있는(hand-held) 또는 고정된 것일 수 있는) 종래의 광 스캐너는 적합한 빛으로 물품 위의 구역을 조명하는 (필터를 포함할 수 있는) 광원, 상기 광원으로부터 전달받은 빛을 적절히 상기 구역으로 전달하는 (초점 조절 수단을 포함할 수 있는) 조명기, 상기 구역으로부터 반사광을 모으고 그것을 다시 광검출기로 전달하는 수단, 상기 광검출기에 의해서 전달된 신호를 분석하는 (그리고 상기 구역 내의 마킹과 관련된 디코딩 데이터를 탐지하고/판독하는) 처리장치, 및 상기 조명원과 상기 처리장치를 제어하는 제어장치를 포함한다.

종래의 (끈이 달린 또는 끈이 없는) 손에 쥘 수 있는 스캐너는 일반적으로 상기 스캐너에 전원을 공급하는 파워 모듈을 더 포함하며 무선 통신(예를 들어, 와이파이(Wi-Fi))을 위한 라디오 모듈, 측정된 데이터 또는 스캐닝 파라미터를 표시하기 위한 디스플레이 모듈(예를 들어, 액정 디스플레이(LCD) 또는 키네스코프 디스플레이) 및 (다기능을 갖는 버튼 및 ON/OFF 스위치 버튼을 포함하는) 스캔 조건을 입력하기 위한 제어 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 종래의 광 스캐너는 스캔된 물품 위의 RFID 칩을 판독하는 RFID(Radio Frequency Identification) 회로를 더 포함할 수 있으며(예를 들어, 미국특허공보 제6,264,106 B1호를 보라), 이로써 상기 스캐너가 조합된 광/RFID 마킹을 판독할 수 있게 한다.

광 스캐너와 관련된 전형적인 문제는 마킹을 포함하는 물품의 반사 표면의 수준에서 균일하게 그리고 충분한 광도로 구역을 조명하여, 명암을 저하시키고 심각한 이미지 처리 문제를 발생시킬 수 있는, 상기 조명된 표면 위의 미광(stray light)을 최소화하고 "열점(hot spots)"을 방지하면서, 상기 스캐너의 탐지기가 상기 반사광으로부터 상기 마킹을 판독할 수 있게 하는 것이다; 상기 이미지 센서가 포화되면 상기 마킹의 탐지가 심지어 실패할 수 있다. 더욱이, 앞서 언급한 문제는 굽은 반사 표면인 경우에 더 악화될 수 있다.

상기 인용된 선행기술 문헌은 이 문제를 고려하였으며(예를 들어, 미국특허공보 제6,352,204 B2호의 1 번째 세로단, 36-51 번째 줄; 미국특허공보 제7,357,326 B2호의 2 번째 세로단, 16-19 번째 줄; 미국특허공보 제7,370,801 B2호의 2 번째 세로단, 6-17 번째 줄 및 미국특허공보 제7,419,098 B2호의 2 번째 세로단, 1-11 번째 줄을 보라), 몇몇의 구체적인 조명 기술을 제안하였다.

미국특허공보 제6,352,204 B2호 문헌은 빛나는 또는 불규칙한 표면에 의해서 발생하는 "워시 아웃 효과(wash out effect)"를 최소화하기 위해서 물품 위의 구역을 낮은 입사각으로 조명하는 것을 개시한다. 그러나, 미광과 관련된 문제가 여전히 남아있다.

미국특허공보 제7,357,326 B2호, 미국특허공보 제7,370,801 B2호 및 미국특허공보 제7,419,098 B2호 문헌은, 대물부의 수렴 말단을 구역 근처에 위치시켜 광원으로부터 나온 빛이 많은 주변광으로부터 보호되면서 의도된 구역에만 도달하도록 함으로써, 물품 위의 구역을 직접적으로 조명하기 위한, 단절각뿔 형태의, 대물부를 갖는 조명기를 사용하는 것을 개시한다. 상기 대물부의 반대 발산 말단은 광원으로부터 빛을 받는다. 그러나, 상기 대물부의 내면 위의 (광검출기로 돌아가는) 빛의 직접 반사와 관련된 몇몇의 문제(심지어 이 표면이 불규칙적으로 울퉁불퉁하고 반사적인 것이어서 빛을 산란시킬지라도) 및 물품의 반사 표면 위의 가능한 "광점(light spots)"과 관련된 문제가 여전히 남아있다.

발명의 요약

본 발명은 선행 기술의 문제점을 방지하는 조명 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 상기 조명 기술을 이용하는, 물품의 표면의 마킹을 탐지하고 판독하는, 광 스캐너, 구체적으로 손에 쥘 수 있는 광 스캐너에 관한 것이다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 환형 광 가이드 조명기는 상기 광 가이드 조명기의 말단부의 구역을 조명하기 위해서 입구 표면에서 받은 빛을 출구 표면까지 인도할 수 있으며, 상기 광 가이드 조명기의 내부 구멍부를 통해서 상기 구역으로부터 반사된/방출된 빛의 전달을 가능하게 할 수 있으며,

여기에서:

상기 출구 표면은, 기저가 상기 말단부를 향해 열려있고 상기 기저 반대쪽의 절단부 정점이 상기 내부 구멍부를 향해 열려있는, 원뿔대형 내부 공동의 경계 표면부이며; 그리고

상기 출구 표면은 상기 입구 표면으로부터 받은 빛을 굴절시켜 실질적으로 균일한 광도 분포로 상기 구역을 조사할 수 있다.

상기 조명기의 이 환형 구조로, 광원으로부터 오는 빛은 상기 환형 광 가이드 내부로 인도되며, 따라서 상기 광 가이드의 내부 구멍부를 통해서 이동하지 않으며, 상기 광 가이드의 출구 표면은, 상기 구역으로부터 반사된 역광을 전달하기 위한 병목 내부 구멍부를 형성하는 그것의 절단부 정점을 통해서, 조명될 구역 근처에 배치될, 인접한 그것의 기저로부터 점점 가늘어지는, 내부 공동의 경계를 구성한다. 이 구성은, 상기 내부 구멍을 통해서, 상기 출구 표면으로부터 직접적으로 유래한 빛의 역 전달을 제거하는 이점을 갖는다. 따라서, 내부 반사에 기인한 미광은 제거될 수 있다. 더욱이, 상기 조명기의 말단부는 조명될 목표 구역에 가깝게 또는 접하여 위치하며, 외부 출처로부터 오는 많은 미광을 제거하는 대물부를 구성한다. 더욱이, 상기 기저에 가까운 또는 거의 접한 상기 조명된 표면 위에 광점을 형성하는 것을 방지하기에 충분할 정도로 상기 내부 공동의 기저를 향하여 굴절된 빛이 균일하도록, 상기 출구 표면의 형태가 선택된다. 상기 마킹의 명암이 균일한 조명에 의해서 강하게 향상되기 때문에, 모든 이러한 특징은 상기 조명기가 구비된 스캐너에 의한 마킹의 탐지를 개선하는데 기여한다.

본 발명의 조명기는 또한 그것의 내부 구멍부를 통해서 (예를 들어, 형광 또는 인광 마킹의 경우에, 상기 출구 표면을 통해서 전달된 여기광의 응답으로) 상기 목표 구역 내의 마킹에 의해서 방출된 빛을 전달하는 역할을 한다.

상기 출구 표면의 일부의 가장 유용한 형태는 굴절 법칙(스넬의 법칙) 및 상기 내부 공동의 높이와 기저 면적으로부터 단순히 추정될 수 있다. 그러나, 평면 형태와 같은 단순한 형태는 (예를 들어, 단절각뿔과 같은 내부 공동의 경우에, 상기 단절각뿔의 표면에 대응되는 상기 내부 공동의 표면의 부분에 대한) 좋은 조명 조건을 제공하기에 보통 충분하다. 좋은 조명 조건을 제공하는 단순한 형태의 또 다른 예는 (곧은 모선(generatrix)에 대응되는) 원뿔대와 같은 출구 표면이다. 나은 균일성은 볼록한 굽은 모선에 대응되는 상기 출구 표면의 형태로 얻어진다(상기 곡선의 오목함은 상기 내부 공동을 향해 있음). 상기 모선이 포물선인 경우에 더 나은 균일성이 얻어진다. 더욱이, 상기 내부 공동의 넓은 기저 말단이 상기 구역 위로 열려있어 상기 광 가이드의 말단부에서 조명한다면, 대물부를 형성하는 상기 조명기의 외부 전체 형태는 상기 말단부를 향하여 수렴할 수 있으며, 따라서 상기 목표 구역 위에 조명을 집중시켜 상기 구역 내의 마킹의 판독성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 환형 광 가이드 조명기는 광학 자외선에서 광학 적외선까지 범위(즉, 약 400 nm에서 약 2500 nm 파장)를 포함하는 전자기파에 대응되는 빛을 인도하도록 고안될 수 있다. 상기 광 가이드를 구성하는 재료는, 당업자에게 알려진 바와 같이, 인도될 빛에 따라 꼭 선택되어야만 한다. 상기 조명기는 서로 다른 파장의 전자기파를 인도하도록 고안될 수도 있다.

비록 본 발명의 환형 광 가이드가 중공, 즉 반사에 의하여 빛을 인도하기 위한 내부 및 외부 주변 재료 표면과 인도된 빛의 일부를 굴절시켜 상기 내부 공동을 조명하기 위한 재료 출구 표면(그리고 아마도 재료 입구 표면)만으로 제조될 수 있지만, 본 발명의 바람직한 구체예는 실질적으로 투명한 재료로 만들어진 고체(solid body)인 환형 광 가이드 조명기이다. 그런 재료는 인도될 빛을 위하여 실질적으로 투명하도록 선택된다. 상기 고체의 실질적으로 투명한 재료는 유리, 유리 세라믹 재료, 결정성 재료 및 플라스틱 재료로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 결정성 재료는 석영, 이트륨-알루미늄 가넷 및 사파이어로부터 바람직하게 선택된다. 상기 광학 플라스틱 재료는 폴리메틸펜텐(TPX), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 메틸 메타크릴레이트 스티렌 공중합체(NAS), 스티렌 아크릴로니트릴(SAN), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리스티렌(PS)으로부터 바람직하게 선택된다.

미광 복사를 방지하기 위해서(예를 들어, 복사로부터 오퍼레이터를 보호하기 위해서) 본 발명에 따른 환형 광 가이드 조명기는 상기 광 가이드 조명기의 외부 주변 표면의 일부 위의 인도된 빛에 불투명한 재료로 만들어진 보호물을 더 포함할 수 있다. 상기 광 가이드의 내부 구멍부의 내부 주변 표면으로부터 유래하는 미광을 방지하기 위해서, 본 발명에 따른 조명기는, 상기 광 가이드 조명기의 내부 구멍부 내에, 상기 광 가이드 조명기의 내부 주변 표면의 일부 위의 인도된 빛에 불투명한 재료로 만들어진 보호물을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 보호물은 덮개 또는 코팅일 수 있다.

본 발명에 따른 환형 광 가이드 조명기는 그것의 주변 경계 표면의 일부 위에 설치되고, 구역 수준에서 RFID 칩으로부터/으로 RFID 신호를 받고 전달하도록 개조된, RF 안테나를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 조명기의 이 구체예는, 스캐너에 사용되었을 때, 목표 구역에 존재하는 광학 부호 및 RF 데이터 모두를 판독할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 환형 광 가이드 조명기는 (예를 들어, 입구 표면의 수준에 위치한) 빛을 산란시키기 위한 종래의 확산성 삽입품과 호환성이 있다. 그럼에도 불구하고, 바람직한 구체예에서, 상기 환형 광 가이드 조명기는, 거칠어져서 상기 목표 구역을 향하여 이동하는 빛을 산란시키는, 출구 표면의 또는 입구 표면의 일부를 가진다. 이 산란은 상기 목표 구역에서의 빛 균일성을 향상시키며 표면 샌딩과 같은 종래 기술에 의해서 또는 표면 위에 (산란 중심부의 역할을 하는) 규칙적인 또는 불규칙적인 울퉁불퉁한 구멍/패턴을 형성함으로써 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조명기는 상기 광원과 상기 조명기 사이의 확산성 삽입품에 의존하지 않으며 이로써 더 촘촘하게 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 환형 광 가이드 조명기는 조명된 구역으로부터 반사된 그리고 상기 내부 구멍을 통해서 전달된 빛을 모으고 전달하는 광학 장치를 받아들이도록 더 개조될 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 공동 위의 환형 광 가이드의 중공 부분(즉, 상기 광 가이드의 입구 부분과 상기 내부 공동의 수렴 말단 근처의 내부 구멍부 사이)에 상기 광학 장치를 설치하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 설치 수단은 (상기 내부 공동 위의) 상기 광 가이드의 내부 주변 표면 위의 임의의 그루브(groove), 노치(notch), 돌출부(protrusion) 또는 스레드(thread), 또는 (예를 들어, 접착제, 나사 또는 끼워 넣은 받침대(rack)를 사용한) 임의의 다른 고정 수단을 포함할 수 있다.

앞서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 조명기는 많은 이점을 가진다. 더욱이, 빛이 상기 환형 가이드 내부로 인도되기 때문에, 상기 조명기를 위한 매우 다양한 전체 형태가 가능하며, 따라서 상기 조명기는 빛 손실을 최소화하고 상기 구역 내에서 실질적으로 균일한 조명 조건을 여전히 가지면서 특정 광원 배치와 목표 구역 사이의 복사를 전달하도록 쉽게 개조될 수 있다. 결과적으로, 실질적으로 균일한 조명을 가지기 위해서 스캔될 상기 목표 구역 위로의 상기 조명기 말단부의 정확한 배치는 요구되지 않는다. 더욱이, 상기 조명기가 손에 쥘 수 있는 스캐너 위에 설치되어 있는 경우에 그것은 특히 유용하기 때문에, 상기 조명기의 말단부의 형태는 한 목표 구역 앞쪽의 더 쉬운 배치를 위해서 개조될 수도 있다. 예를 들어, 상기 말단부는 상기 목표 구역 위의 조명의 균일성을 저하시키지 않고 약간 기울어질 수 있다.

이 환형 구성은 또한 상기 입구 표면을 조명하기 위한, 백열등, 방전관, 섬광등, 레이저 또는 발광다이오드 (자외선에서 적외선까지), 또는 상기 광원의 조합과 같은, 아주 다양한 광원의 사용을 가능하게 한다. 상기 입구 표면이 상기 광원에 맞춰 개조될 수 있기 때문에, 예를 들어 렌즈가 구비된 발광다이오드를 사용하는 것이 필수적이지 않다: 넓은 배출각을 가진 보통의 발광다이오드가 대신에 사용될 수 있다. 또한, 필터가 상기 입구 표면 및/또는 상기 출구 표면에 쉽게 배치될 수 있다.

또한, 상기 광 가이드의 중공 내부는, 예를 들어 CMOS 또는 CCD 카메라, 포토다이오드(단일 또는 배열), 포토트랜지스터 또는 광저항 회로, 또는 선형 CMOS 또는 CCD 센서와 같은, 아주 다양한 광검출기 쪽으로의 반사광의 전달을 위해서 쉽게 개조될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면은,

앞서 언급한 바와 같이, 조명된 구역으로부터 반사된 그리고 상기 내부 구멍을 통해서 전달된 빛을 모으고 전달하는 광학 장치를 받아들이도록 더 개조된, 본 발명의 상기 측면에 따른 환형 광 가이드 조명기;

상기 광 가이드 조명기의 입구 표면을 조명할 수 있는 광원; 및

상기 광학 장치에 의해서 전달된 빛을 받아들일 수 있는 광검출기;

를 포함하는 광 스캐너에 관한 것이다.

이 광 스캐너는 선택적인 RF 안테나를 포함하는 상기 환형 광 가이드 조명기를 포함할 수 있으며,

상기 RF 안테나를 통하여, RFID 신호를 상기 구역 수준의 RFID 칩에 전달하기 위한 RF 제어 회로; 및

상기 RFID 칩으로부터 받은 RFID 신호를 판독할 수 있는 RFID 판독기;

를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 광 스캐너는 상기 스캐너에 전원을 공급하는 파워 모듈을 포함하는 손에 쥘 수 있는 스캐너일 수 있으며, 적어도 하나의 무선 통신 모듈, 측정된 데이터 또는 스캐닝 파라미터를 표시하기 위한 디스플레이 모듈, 및 스캔 조건을 입력하기 위한 제어 인터페이스를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 수반하는 도면과 관련하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이며, 서로 다른 도면에 있어서 유사한 번호는 유사한 구성성분을 나타내며, 도면에서 본 발명의 중요한 측면과 특징이 도시된다.

도면의 간단한 설명

도 1a-1c는 본 발명에 따른 환형 광 가이드 조명기의 단면도를 도시한다.

도 1d는 도 1a 또는 1b의 환형 광 가이드 조명기의 부분 단면 사시도를 도시한다.

도 2a-2d는 본 발명에 따른 서로 다른 형태의 환형 광 가이드 조명기의 몇몇의 사시도를 도시한다.

도 3a-3d는 본 발명에 따른 산란 표면을 가진 환형 광 가이드 조명기를 도시한다.

도 4a는 RFID 안테나를 포함하는, 본 발명의 구체예에 따른 조명기의 일부의 분해 사시도를 도시한다.

도 4b는 도 4a에 도시된 조명기의 사시도를 도시한다.

도 4c는 도 4b에 도시된 환형 광 가이드 조명기의 변형의 단면도를 도시한다.

도 5는 본 발명의 한 구체예에 따른 손에 쥘 수 있는 스캐너의 단면도를 도시한다.

도 6은 도 5에 도시된 손에 쥘 수 있는 스캐너의 일부의 분해 사시도를 도시한다.

도 7은 본 발명에 따른 환형 광 가이드 조명기의 변형의 단면도를 도시한다.

상세한 설명

본 발명에 따른 조명기의 원리는 광 가이드(10)의 입구 표면(12)을 조명하는 광원(11)을 가지는, 환형 광 가이드 조명기(10)의 단면도를 보여주는 도 1a에 도시되어 있다. 빛은 내부 주변 표면(14)과 외부 주변 표면(15) 사이의 반사에 의해서 상기 광 가이드(10)의 인도부(13) 내로, 물품(도시되지 않음)의 표면의 목표 구역(17)을 향해 빛을 굴절시키는, 출구 표면(16)까지 인도된다. 상기 출구 표면(16)은 상기 목표 구역(17)을 향해 열려있는 발산 기저 말단(19) 및 상기 광 가이드의 내부 구멍부(hole portion)(21)를 향해 열려있는 절단부 정점(20)(즉, 상기 기저 말단 반대쪽의 수렴 말단)을 가진 내부 원뿔대형 공동(cavity)(18)의, 바람직하게 볼록한 굽은 형태의, 경계 표면을 구성한다.

도 1d는 투명한 고체 가이드(13)의 경우의 환형 광 가이드 조명기(10)의 부분 절단 사시도를 도시한다.

도 1b는 모두 상기 입구 표면(12)의 둘레에 배치된 광원(11) 및 물품의 표면(25)의 상기 목표 구역(17)으로부터 거꾸로 분산되고(반사되고), 상기 내부 공동(18) 및 상기 내부 구멍부(21)를 통해서 전달되는, 빛을 탐지하는 광검출기(30)가 구비된 조명기(10)의 단면도를 도시한다. 도시된 구체예에서, 상기 광검출기(30) 및 상기 광원(11)은 상기 조명기의 상기 입구 표면 위의 같은 지지부(31)에 설치된다. 상기 환형 광 가이드(10)의 내부 주변 경계 표면(14)은 광학 장치(32)를 상기 내부 구멍부(21) 내에 쉽게 설치하기 위한 돌출부를 가지며, 상기 광학 장치(32)는 이 경우에 빛의 초점을 상기 광검출기(30) 위로 맞추는 역할을 한다.

도 1c는 이 구체예에서 상기 환형 광 가이드의 내부 및 외부 주변 표면(14, 15) 둘레에 배치된 불투명한 재료로 만들어진 중공 보호물(또는 커버)인 보호물(40, 41)이 구비된 조명기(10)의 단면도를 도시한다. 상기 보호물의 외부(40)는 상기 외부 주변 표면(15)을 감싸고 상기 보호물의 내부(41)는 내부 주변 표면(14)을 감싸며, 따라서 상기 조명기의 가이드부(13)로부터 외부를 향한 그리고 상기 광 가이드의 내부 구멍부를 향한 미광(stray light)이 없다. 상기 보호물의 이 구성은 운전자의 눈을 상기 외부 가이드 표면(15)을 통하여 유출된 빛으로부터 보호하는 것뿐만 아니라, 광검출기(도 1b를 보라) 또는 다른 광학 장치를 상기 내부 가이드 표면(14)을 통하여 직접적으로 전달된 미광으로부터 보호하는 것을 가능하게 한다. 상기 보호물은 상기 광 가이드의 가이드 표면 위의 코팅(예를 들어, 이러한 표면 위에 형성된 금속층 또는 그 위에 적용된 불투명한 조성물 코팅)일수도 있다.

본 발명에 따른 환형 광 가이드 조명기의 전체 단면 형태는 절두형 사각뿔(도 2d를 보라)의 그것으로 제한되지 않으며, 위상 기하학이 환형인 임의의 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 내부 구멍부의 형태는 상기 목표 구역으로부터 온 반사광(또는 물품 위의 목표 표면에 의해서 방출된 빛)을 광검출기에 전달하기만 하면 임의적일 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 공동(18)으로부터 받은 빛이 상기 광검출기를 향하게 하도록 거울이 사용된다면, 상기 환형 형태는 상기 내부 구멍부(21)의 수준에서 구부러질 수도 있다. 몇몇의 도시적이고, 비제한적인 형태의 예들(전체 형태, 내부 공동 형태, 내부 구멍 형태)이 도 2a-2c에 주어져 있다.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 광 가이드의 입구 표면(12)은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 가이드부(13) 내에서 (표면의 거칠기에 기인한 빛 산란으로) 빛을 더 잘 분산시키기 위해서 샌딩될(sanded) 수 있다. 상기 출구 표면도 상기 내부 공동(18) 내에서 빛을 분산시키기 위해서 샌딩될(sanded) 수 있다. 산란은 "평활화(smoothing)" 효과를 가지며 따라서 물품의 목표 표면 위의 밝은 "열(hot)" 점의 형성을 방지하는데 도움을 준다. 이것은 샌딩된(sanded) 출구 표면(15)을 가진 조명기의 단면도를 도시하는 도 3b에 도시되어 있다. 빛 산란은, 도 3c 및 3d에 도시된 바와 같이, (예를 들어) 상기 출구 표면 위에 형성된 (규칙적인 또는 그렇지 않은) 융기 부분(ridge)의 도움으로 향상될 수도 있다.

도 3a-d에 도시된 한 구체예에서, 상기 가이드부(13)는 일반적으로 300 nm 내지 450 nm 사이를 포함하는 파장의 자외선을 인도하는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 고체이다.

본 발명의 한 구체예에서, 상기 조명기는 RFID 안테나를 더 받아들이도록 개조된다. 이것은 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있으며, 여기에서 안테나(43)는 상기 환형 광 가이드(10)의 외부 주변 표면(15) 위에 배치된 커버(40)의 외부 주변 표면 둘레에 감기며, RFID 회로(42)에 연결된다. 그러나, 상기 RFID 안테나는 상기 조명기의 다른 부분에 배치될 수 있다. 한 예로서, 도 4c는 상기 환형 광 가이드의 내부 구멍부(21) 내에서, 상기 내부 공동(18)의 절단부 정점(20)을 통해서 받은 빛의 초점을 상기 지지부(31) 위에 설치된 광검출기(30) 위로 맞추기 위한 광학 장치(32) 둘레에 감긴 RFID 안테나(43)를 도시한다. 또한, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 지지부(31) 위에 설치된 발광다이오드(33)의 막대인 광원(11)이 상기 환형 광 가이드의 입구 표면(12)을 직접적으로 향하고 있다. 상기 RFID 안테나는 (전달될/받을 RF 신호에 따라, 필수적으로 감긴 선이 아닌) 종래기술에서 공지된 것과 같은 또 다른 형태일 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 손에 쥘 수 있는 광 스캐너(50)의 사시도를 도시한다. 이 스캐너는 물품(여기에서, 캔)의 표면(25)의 일부를 조명하기 위한 환형 광 가이드 조명기(10), 운전자를 위한 쉽게 잡을 수 있는 핸들(51)을 가진 하우징, 및 상기 스캐너에 전원을 공급하기 위한 파워 모듈(52), 및 ON/OFF/Reset 버튼(도시되지 않음)을 제외하고, 버튼이 없는 터치패드 스크린(키보드는 LCD 위에 표시됨)을 가진 디스플레이(53)(LCD)를 포함한다. 도 6은 커버(40) 및 광원(11)과 함께 지지부(31)에 설치된 광학 장치(32)를 가진 상기 조명기(10)를 포함하는 손에 쥘 수 있는 스캐너(50)의 부분 분해도이다(상기 광검출기는 도시되지 않음). 상기 무선 광 스캐너(50)는 더 쉬운 조작을 위해서 균형을 이루고 있으며 하기 구성성분들을 포함한다:

- (발광다이오드를 포함하는) 광원(11), 상기 물품(25) 위의 바코드 또는 데이터매트릭스를 조명하기 위한, 상기 커버(40)를 가진, 상기 환형 광 가이드 조명기(10), 및 상기 지지부(31) 위에 설치된, CCD 카메라(32)를 포함하는 광학 블록;

- 상기 LCD 컬러 터치 스크린(53);

- 바코드 또는 매트릭스 코드를 판독/해독하고 상기 스캐너를 제어하기 위한 CPU 유닛을 호스팅하는 메인 보드(도시되지 않음);

- 무선 통신 보드(GSM(세계 무선 통신 시스템)/GPRS(일반 패킷 무선 서비스));

- 배터리 팩(52); 및

- 인체공학 하우징(플라스틱).

상기 손에 쥘 수 있는 스캐너의 몇몇의 변형이 실현된다: 그것은 마킹의 판독/식별 또는 인증의 작동 처리와 관련하여 자율적이거나, (예를 들어, 상기 물품의 식별 또는 인증이 외부 데이터베이스 내의 데이터와의 비교에 의해서 수행되는 경우에) 상기 처리 능력을 가진 스테이션에 연결될 수 있으며, 상기 스테이션과의 연결은 유선(예를 들어, 이더넷(Ethernet) 또는 전화기 모뎀) 또는 무선(예를 들어, 와이-파이, GSM/GPRS 또는 블루투스)에 의할 수 있다. 자율적인 처리 능력의 경우에 있어서도, 상기 손에 쥘 수 있는 스캐너는 여전히 통신 능력을 가질 수 있다. 상기 손에 쥘 수 있는 스캐너는 (예를 들어, 도킹 스테이션에 연결될) 그것의 파워 모듈의 배터리를 충전하기 위한 연결 수단과 함께 제공될 수도 있다. 바람직한 구체예에서, 상기 손에 쥘 수 있는 스캐너는 균형을 이루고 있고 그것의 대물부의 말단은 더 경사질 수 있으며 이로써 운전자가 임의의 위치(예를 들어, 선 상태, 웅크린 상태 또는 무릎 꿇은 상태)에서 물품을 쉽게 스캔할 수 있다.

본 발명은 상기 구체예에 한정되지 않으며 하기 청구항에 의해서 정의되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 조명기의 형태는 다양할 수 있다(예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 측면 입구 표면(12)을 가질 수 있다). 또한, 상기 (손에 쥘 수 있는) 스캐너는 임의의 그것의 변형에 따른 조명기를 포함할 수 있으며/있거나, 상기 목표 구역을 조명하기 위하여 또는 바로 이 구역으로부터 반사된/방출된 빛을 탐지하기 위해서, 여전히 자외선-적외선 영역 내에서, 스펙트럼의 다른 부분을 사용하기 위해 개조될 수 있다.

Claims

광 가이드 조명기의 말단부의 구역을 조명하기 위해서 입구 표면에서 받은 빛을 출구 표면까지 인도할 수 있으며, 상기 광 가이드 조명기의 내부 구멍부를 통해서 상기 구역으로부터 반사된/방출된 빛의 전달을 가능하게 할 수 있는 환형 광 가이드 조명기로,
여기에서:
상기 출구 표면이, 기저가 상기 말단부를 향해 열려있고 상기 기저 반대쪽의 절단부 정점이 상기 내부 구멍부를 향해 열려있는, 원뿔대형 내부 공동의 경계 표면부이며; 그리고
상기 출구 표면이 상기 입구 표면으로부터 받은 빛을 굴절시켜 실질적으로 균일한 광도 분포로 상기 구역을 조사할 수 있는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제1항에 있어서, 자외선 내지 적외선의 영역 내에 포함되는 전자기파에 대응되는 빛을 인도할 수 있는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 실질적으로 투명한 재료로 만들어진 고체인 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제3항에 있어서, 상기 실질적으로 투명한 재료가 유리, 유리 세라믹 재료, 결정성 재료 및 플라스틱 재료로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제4항에 있어서, 상기 결정성 재료가 석영, 이트륨-알루미늄 가넷 및 사파이어로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제4항에 있어서, 상기 플라스틱 재료가 폴리메틸펜텐(TPX), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 메틸 메타크릴레이트 스티렌 공중합체(NAS), 스티렌 아크릴로니트릴(SAN), 폴리카보네이트(PC) 및 폴리스티렌(PS)으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출구 표면 또는 상기 입구 표면의 일부가 거칠게 만들어져서 빛을 산란시키는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출구 표면의 일부의 모선이 볼록한 곡선인 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제8항에 있어서, 상기 모선이 포물선인 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드 조명기의 외부 주변 표면의 일부 위의 상기 인도된 빛에 불투명한 재료로 만들어진 보호물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 가이드 조명기의 내부 구멍부 내에, 상기 광 가이드 조명기의 내부 주변 표면의 일부 위의 인도된 빛에 불투명한 재료로 만들어진 보호물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 광 가이드 조명기의 주변 경계 표면의 일부 위에 설치되고, 상기 구역에서 RFID 칩으로부터/으로 RFID 신호를 받고 전달하도록 개조된, RF 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명된 구역으로부터 반사된/방출된 그리고 상기 내부 구멍을 통해서 전달된 빛을 모으고 전달하는 광학 장치를 받아들이도록 더 개조되는 것을 특징으로 하는 환형 광 가이드 조명기.
제13항에 따른 환형 광 가이드 조명기;
상기 광 가이드 조명기의 입구 표면을 조명할 수 있는 광원; 및
상기 광학 장치에 의해서 전달된 빛을 받아들일 수 있는 광검출기;
를 포함하는 광 스캐너.
제14항에 있어서, 상기 환형 광 가이드 조명기가 제12항에 따른 RF 안테나를 포함하며,
상기 RF 안테나를 통하여, RFID 신호를 상기 구역의 RFID 칩에 전달하기 위한 RF 제어 회로; 및
상기 RFID 칩으로부터 받은 RFID 신호를 판독할 수 있는 RFID 판독기;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 스캐너에 전원을 공급하기 위한 파워 모듈을 포함하는 손에 쥘 수 있는 스캐너인 것을 특징으로 하는 광 스캐너.
제16항에 있어서, 적어도 하나의 무선 통신 모듈, 측정된 데이터 또는 스캐닝 파라미터를 표시하기 위한 디스플레이 모듈, 및 스캔 조건을 입력하기 위한 제어 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스캐너.