KR20160003938U - 준-레이저 바코드 판독기 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 레이저 모듈로부터 방출된 광 스팟을 고정된 유형의 굴절 렌즈를 통과한 후 선형 레이저 빔으로 형성하여 사용자가 일차원 바코드 위치와 정렬할 수 있도록 하는 준-레이저 바코드 판독기에 관한 것이다. 바코드가 판독되고 있을 때, 레이저 빔은 스위치 오프되고 선형 CCD(전하 결합 디바이스) 또는 선형 CMOS(상보적 금속-산화물-반도체)는 일차원 바코드로부터 반사된 주변 광을 직접 수신하여 바코드 판독을 완료한다. 판독이 실패한 경우, 레이저 빔이 다시 스위치 온된다. 레이저 모듈의 온-오프는 사람의 눈의 잔상 속도보다 더 빠르기 때문에, 준-레이저 바코드 판독기는 종래의 레이저 바코드 스캐너를 사용하는 것처럼 사용된다.

Description

준-레이저 바코드 판독기{A QUASI-LASER BARCODE READER}

본 고안은 준-레이저 바코드 판독기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일차원 바코드와 정렬하는데 종래의 스캐닝-유형의 레이저 빔이 아니라 고정된 선형 레이저 빔이 지시 광원으로 사용되고, 주변 광이 판독 광으로 사용되고; 상기 바코드가 판독되고 있을 때, 상기 레이저는 스위치 오프되고 선형 CCD(전하 결합 디바이스) 또는 선형 CMOS(상보적 금속-산화물-반도체)는 상기 일차원 바코드의 각 점으로부터 반사된 주변 광을 동시에 픽업하여 상기 바코드 판독을 완료하는, 준-레이저 바코드 판독기에 관한 것이다. 레이저 모듈의 온-오프는 사람의 눈의 잔상 속도보다 더 빠르기 때문에, 준-레이저 바코드 판독기는 종래의 레이저 바코드 스캐너를 일차원 바코드를 판독하는데 사용하는 것처럼 사용된다.

일차원 바코드는 코딩 규칙에 따라 평행한 바(bar)의 폭과 스페이스(space)를 가변시켜 데이터를 표현한 것이다. 바코드에 포함된 정보는 레이저로 스캐닝하고 반사된 레이저 광을 픽업하는 것에 의해 획득되고 디코딩될 수 있다. 종래의 레이저 바코드 스캐너에서는, 레이저를 판독 광원으로 사용하고 왕복운동하고 회전하는 미러를 사용하여 레이저의 광 스팟을 레이저 빔으로 반사시키고 이 레이저 빔을 일차원 바코드를 스캔하는데 사용하여 일련의 반사된 레이저 광 스팟을 생성한다. 그리고 광 센서를 사용하여 레이저 광 스팟의 휘도가 변화된 신호를 수신하고 바코드를 디코딩한다. 레이저 스캐너의 단점은 왕복운동하고 회전하는 미러가 제 위치에 고정될 수 없어서, 전체 메커니즘이 충돌을 지탱하기에는 너무 약하여 손상이 야기될 수 있다는 것에 있다. 나아가, 미러의 회전 속도는 바코드를 판독하는 속도를 너무 제한하지 않도록 제한되어 있다. 나아가, 레이저 광 스팟의 휘도는 불균일한 분포 현상을 갖는다. 나아가, 레이저 광의 휘도는 바코드를 판독하기에 충분하여야 한다, 그러나, 이것은 고휘도로 인해 사람의 눈에 문제를 야기할 수 있다. 나아가, 굴절 렌즈에 의해 생성된 선형 레이저 빔이 바코드 판독 신호로 사용된 경우, 레이저 빔의 휘도가 불균일한 분포를 갖는 것으로 인해 잡음을 생성하여 스캐너에 불균일한 디코딩을 야기할 수 있다. 그럼까지, 시장에서 이용가능한 종래의 레이저 바코드 스캐너의 문제를 완전히 해결할 수 있는 제품은 아직 존재하지 않는다.

본 고안의 주요 목적은 선형 CCD 또는 선형 CMOS가 일차원 바코드로부터 반사된 주변 광을 직접 수신하여 바코드 판독을 완료하는 준-레이저 바코드 판독기를 제공하는 것이다. 준-레이저 바코드 판독기는 종래의 레이저 바코드 스캐너를 사용한 것처럼 사용되고, 작동 시간이 감소되고 동작 효율이 증가된다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 준-레이저 바코드 판독기가 제공되고, 이 판독기에서는 레이저 모듈이 고정된 유형의 굴절 렌즈와 협력하여 지시 광원으로만 사용되는 선형 레이저 빔을 생성한다. 선형 CCD 또는 선형 CMOS가 바코드 판독에 사용될 때, 레이저 빔이 스위치 오프되고, 바코드 판독이 성공적으로 완료되었는지 여부에 따라 다시 스위치 온된다. 레이저 모듈(즉, 지시 광원)의 온-오프 동안 작동 시간이 사람의 눈의 잔상 속도보다 더 빠르기 때문에, 사람의 눈은 레이저 모듈의 온-오프 동안 섬광(flash)을 센싱할 수 없다. 이런 방식으로, 레이저 빔은 판독 광원으로 사용되지 않으나, 사람의 눈에는 종래의 레이저 바코드 스캐너를 사용한 것처럼 판독이 수행된다. 사실, 바코드의 판독은 현장에 있는 조명 광 및 태양광과 같은 현장에 있는 주변 광이나, 또는 상기 준-레이저 바코드 판독기에 설치된 발광 다이오드 광원에 의해 일차원 바코드에서 반사된 것을 직접 이용하고, 선형 CCD 또는 선형 CMOS는 한번에서 500 내지 2500개의 픽셀의 주변 광의 반사 신호를 동시에 픽업하고 광 신호를 전자 신호로 변환하여 바코드 판독을 완료한다. 이런 방식으로, 본 고안은 한 점마다(one point-by-one point) 스캐닝하고 판독하는 종래의 모드와는 상이하고; 그리하여 본 고안은 스캐닝 속도를 상당히 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 소자의 개략도.
도 2는 본 고안의 전기적 구성의 개략도.
도 3은 본 고안의 구현의 흐름도.
도 4는 본 고안의 구현의 개략도(I).
도 5는 본 고안의 다른 바람직한 실시예를 도시하는 도면.
도 6은 본 고안의 구현의 개략도(II).

본 고안의 구성 개략도인 도 1을 참조하면, 본 고안의 가상 레이저 바코드 스캐너(10)는 전기 캐리어 보드(101), 레이저 모듈(102), 판독 확인 광원 모듈(103), 광 채널 모듈(104) 및 이미지 픽업 모듈(105)을 포함한다. 전기 캐리어 보드(101)는 상부에 제공된 전기 회로의 레이아웃을 구비하고, 상기 소자들은 또한 전기 캐리어 보드(101) 상에 지지된다. 레이저 모듈(102)은 그 전방 단부(돌출 단부)에서 조립된 고정된 유형의 제1 렌즈(1021)를 구비하고, 이 제1 렌즈(1021)는 원통형 형상의 외관을 구비하고 그 표면은 이를 통과하는 광이 선형으로 시준되어 지시 광원으로 기능하는 선형 레이저 빔을 형성하도록 파형(wave shape)으로 형성된다. 바코드 판독 동작이 완료된 후, 판독 확인 광원 모듈(103)은 바코드 스캐닝 동작의 완료를 오퍼레이터에 통지하기 위해 컬러 광(예를 들어, 녹색 광)을 턴온한 직후 스위치 오프된다. 광 채널 모듈(104)은 외부로부터 투사되거나 반사된 광을 수신할 수 있다. 나아가, 광 채널 모듈(104)은 내부에 있는 반사 부재의 세트를 조립하는 것에 의해 광을 그 채널로 반사할 수 있다. 광 채널 모듈(104)의 단부는 광 채널 모듈(104)에 의해 수신된 광 신호를 광전 변환(photoelectrical transformation)을 통해 전자 신호로 변환하기 위하여 이미지 픽업 모듈(105)에 연결된다. 나아가, 이미지 픽업 모듈(105)은 반사 구조(1051)를 구비하는 선형 CCD 또는 선형 CMOS 중 하나이지만, 이런 방식으로 그 구현이 제한되지 않는다. 나아가, 레이저 모듈(102)은 광원으로 레이저를 사용한다. 판독 확인 광원 모듈(103)은 적색, 녹색과 같은 하나 또는 다수의 파장을 구비하거나 또는 다수의 컬러를 혼합하여 형성된다.

도 2를 참조하면 본 고안의 전기적 구성의 개략도이다. 전기 캐리어 보드(101)는 레이저 모듈(102), 판독 확인 광원 모듈(103) 및 이미지 픽업 모듈(105)과 전기적으로 각각 연결된 마이크로프로세서 모듈(106)을 더 구비한다. 작동 후, 마이크로프로세서 모듈(106)은 이미지 픽업 모듈(105)로부터 전달된 레벨 확인 신호(D1)를 통상 수신하고, 이어서 레이저 모듈(102)과 판독 확인 광원 모듈(103) 각각을 작동시키거나 또는 작동 해제시키도록 구동시킨다. 나아가, 마이크로프로세서 모듈(106)은 이미지 픽업 모듈(105)의 작동에 의해 생성된 트랜스코딩 정보(D2)를 또한 수신하고 이를 외부 전자 디바이스로 전달한다. 나아가, 이 실시예는 이미지 픽업 모듈(105)에 의해 레벨 확인 신호(D1)를 생성하는 것을 간략히 설명하고 있으나, 그 구현이 이런 방식으로 제한되지 않는다. 동일한 효과는 외부 센서 소자에 의해 생성될 수 있다.

도 3은 본 고안의 구현의 흐름도이고, 도 4는 본 고안의 구현의 개략도(I)이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 작동 흐름도가 아래에 설명된다.

(1) 지시 광원 시작 단계(21): 지시 광원의 시작 후 형성된 선형 레이저 빔(L1)은 판독될 바코드(B)로 빔을 투사하기 위해 사용자에 의해 사용된다. 시작시에, 마이크로프로세서 모듈(106)은 레이저 모듈(102)을 구동하는 작동 정보(D3)를 전달하여 제1 렌즈(1021)를 통과한 후 선형 레이저 빔(L1)에 형성되는 레이저를 조사(irradiate)한다. 선형 레이저 빔(L1)은 바코드를 스캔하는데 사용되는 것이 아니라, 사용자가 판독될 바코드(B)와 신속한 정렬을 지시하기 위하여 사용된다;

(2) 레벨 신호 확인 단계(22): 선형 레이저 빔(L1)이 판독될 바코드(B)에 투사된 후, 제1 반사된 광(L2)이 생성되고 이미지 픽업 모듈(105)에 의해 수신되고 이미지 픽업 모듈은 이후 일차원 바코드와 선형 레이저 빔(L1)이 정렬되었는지를 확인한다. 확인 후, 이미지 픽업 모듈(105)은 레벨 확인 신호(D1)를 마이크로프로세서 모듈(105)에 출력한다. 전술된 바와 같이, 선형 레이저 빔(L1)이 투사될 때, 동시에 이미지 픽업 모듈(105)은 선형 레이저 빔(L1)을 물체에 조사하는 것에 의해 생성된 제1 반사된 광(L2)을 통상 검출한다. 이미지 픽업 모듈(105)이 제1 반사된 광(L2)이 변하지 않는 것으로 결정할 때, 즉 바코드 정보가 광학적으로 반사된 것으로 보일 때, 지시 광원 시작 단계(21)는 이미지 픽업 모듈(105)이 임의의 변화가 일어난 것을 검출할 때까지 수행된다;

(3) 지시 광원 스위치 오프 단계(23): 상기 단계 후에, 마이크로프로세서 모듈(105)이 레벨 확인 신호(D1)를 수신할 때, 작동 해제 정보(D4)가 레이저 모듈(102)에 출력되어, 지시 광원을 스위치 오프하고, 선형 레이저 빔(L1)은 동시에 사라진다;

(4) 반사된 광 생성 단계(24): 상기 단계 후에, 마이크로프로세서 모듈(106)이 레이저 모듈(102)을 작동 해제하면, 일차원 바코드에서 주변 광을 조사한 것으로 인한 반사 광이 동시에 생성되고(제2 반사된 광(L4)), 일차원 바코드가 통상 주변 광원(L3)의 조사에 노출되기 때문에, 광 반사는 자연히 생성된다. 나아가, 주변 광원(L3)은 준-레이저 바코드 판독기에 설치된 발광 다이오드에 의해 생성된 광원이다.

(5) 반사 광 수신 단계(25): 이미지 픽업 모듈(105)은 제2 반사된 광(L4)을 동기적으로 수신한다. 주변 광원(L3)이 일차원 바코드(B)에 투사될 때, 일차원 바코드(B)에 있는 흑색 바(black bar)와 스페이스의 반사율의 차이로 인해 바코드 반사된 광(L4)이 생성된다. 바코드에서 반사된 광(L4)은 광 채널(104)에 들어가서, 이후 광 채널(104)을 통해 이미지 픽업 모듈(105)로 투사된다;

(6) 디코딩 단계(26): 이미지 픽업 모듈(105)은 제2 반사된 광(L4)을 전자 신호로 변환하고 중앙 제어 모듈(106)에서 디코딩을 수행한다. 중앙 제어 모듈(106)은 일차원 바코드(B)에 포함된 정보를 얻기 위해 광전 정보 변환을 수행한다;

(7) 판독 확인 단계(27): 상기 디코딩 단계(26)가 달성될 때(즉, 바코드 판독 동작이 완료될 때), 판독 확인 광원 모듈(103)은 녹색 광과 같은 컬러 광을 생성하여, 오퍼레이터가 바코드 판독이 컬러 광 지시에 따라 성공적인 것을 확인할 수 있도록 작동된다;

(8) 지시 광원 시작 단계는 반복된다;

(9) 지시 광원의 스위치 오프로부터 이 광원의 스위치 온까지의 시간 기간은 대략 사람의 눈의 잔상 기간인 1/16 초보다 더 짧도록 제어된다.

전술된 바와 같이, 본 고안의 구현에서, 선형 레이저 빔은 제일 먼저 레이저 모듈에 의해 생성되어, 사용자는 선형 레이저 빔에 의해 바코드와 레벨 관계를 보장할 수 있다. 판독 위치가 확인될 때, 마이크로프로세서 모듈은 즉시 레이저 모듈을 작동 해제하고, 그러면 주변 광원이 바코드로부터 곧바로 반사된다. 이후, 선형 CCD 또는 선형 CMOS가 바코드 판독을 달성하기 위하여 주변 광원으로부터 500 내지 2500개의 픽셀의 반사 신호를 동시에 수신한다. 지시 광원의 스위치 오프로부터 이 광원의 스위치 온까지의 시간 기간은 잔상 시간(대략 1/16 초보다 더 짧은 시간) 미만이도록 제어된다. 이런 방식으로, 본 고안의 사용시에, 사용자는 종래의 레이저 바코드 스캐너를 사용한 것처럼 느끼지만, 레이저 광은 사실 바코드를 스캐닝하는데 사용된 것이 아니고 주변 광원이 판독할 광원으로 기능한다. 그리하여, 각 바코드 스캐닝에 요구되는 작동 시간이 상당히 단축될 수 있다.

도 5는 본 고안의 다른 실시예이고, 도 6은 본 고안의 개략도(II)이다. 도면에 도시된 바와 같이, 바코드 스캐너는 동작 환경의 광이 매우 약하고(300 Lux 미만일 수 있다) 불충분하기 때문에 바코드를 판독할 수 없을 수 있다. 그리하여, 광 보상 모듈(107) 세트가 본 고안에 추가될 수 있다. 동작 휘도 검출 단계가 반사된 광원 단계(24)를 후속하여 본 고안의 작동 공정에 추가될 수 있고, 여기서 주변 휘도와 바코드 광 컬러 센싱 단계(241)가 판독될 바코드(B)의 위치에서 동작 환경의 휘도를 센싱하기 위한 휘도 센싱 모듈(108)에 의해 수행될 수 있다. 센싱 결과 광이 충분한 것을 의미하는 '예'인 경우, 반사된 광원 단계(25)와 후속 단계가 수행된다; 센싱 결과 광이 약하고 불충분한 것을 의미하는 '아니오'인 경우, 동작 환경 위치에서 휘도는 불충분한 것으로 지시되고 이에 따라 광 보상 단계(242)가 휘도 센싱 모듈(108)에 의해 센싱된 후에 광 보상 모듈(107)에 의해 수행되고; 이에 바코드 판독 동작이 원활히 수행될 수 있다.

나아가, 레이저 광 스팟의 에너지는 제1 렌즈(1021)에 의해 굴절되고 나서 레이저 광이 된다. 다시 말해, 에너지가 레이저 광의 각 점에 동일하게 분포될 수 있다. 그리하여, 이것은 레이저 광의 각 점의 에너지를 감소시키는 것으로 인해 사람의 눈에 문제를 야기하지 않을 수 있다.

전술된 것을 요약하면, 본 고안은, 구현 후에, 일차원 바코드에서 주변 광원의 반사된 광이 선형 CCD 또는 선형 CMOS에 의해 수신되어 바코드 판독을 완료하는 준-레이저 바코드 판독기를 제공하는 목적을 달성할 수 있다. 가상 레이저 바코드 스캐너는 종래의 레이저 바코드 스캐너를 사용한 것처럼 사용되고, 작동 시간이 감소되고 동작 효율이 증가되면서 사람의 눈을 효과적으로 보호할 수 있다.

본 고안은 첨부 도면과 함께 바람직한 실시예에 의해 설명되었으나, 본 실시예와 도면은 단지 설명과 예시를 위한 것일 뿐 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 의도된 것이 아닌 것으로 이해된다. 본 고안의 범위와 사상을 벗어남이 없이 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 수행될 수 있는 균등한 변형과 변경은 여전히 본 고안의 범위 내에 있는 것으로 고려되어야 한다.

Claims (8)

1. 준-레이저 바코드 판독기에 있어서,
   시작시 레이저를 생성하고 생성된 레이저를 고정된 유형의 굴절 렌즈를 통과한 후 선형 레이저 빔으로 형성하고 상기 선형 레이저 빔을 판독될 일차원 바코드로 투사하고 지향시키는 레이저 모듈;
   상기 선형 레이저 빔이 판독될 바코드로 투사된 후 생성된 제1 반사된 광을 수신하는 이미지 픽업 모듈을 포함하는데, 상기 이미지 픽업 모듈은 상기 선형 레이저 빔이 상기 일차원 바코드와 이미 정렬된 것을 확인한 후 레벨 확인 신호를 마이크로프로세서 모듈에 출력하고, 동시에 상기 선형 레이저 빔은 사라지고, 상기 바코드는 주변 광원으로부터 제2 반사된 광을 생성하고 상기 제2 반사된 광을 수신한 후 광전 정보를 생성하며;
   상기 광전 정보를 수신한 후 디코딩을 수행하는 중앙 제어 모듈, 및 디코딩 단계가 완료될 때 오퍼레이터가 바코드 판독의 달성을 확인할 수 있는 컬러 광을 생성하도록 작동되는 판독 확인 광원 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 준-레이저 바코드 판독기.
2. 제1항에 있어서, 상기 레이저 모듈은 재시작되고 상기 선형 레이저 빔은 바코드 판독이 달성된 후에 디코딩이 성공적이었지 여부에 따라 다시 투사되는 것을 특징으로 하는 준-레이저 바코드 판독기.
3. 제2항에 있어서, 상기 지시 광원의 스위치 오프로부터 이 광원의 스위치 온까지의 시간 기간은 1/16 초보다 더 짧도록 제어되는 것을 특징으로 하는 준-레이저 바코드 판독기.
4. 제1항에 있어서, 상기 이미지 픽업 모듈은 동기적으로 반사된 광 스팟을 수신할 수 있고 이렇게 수신된 상기 반사된 광 스팟 각각을 전자 신호로 변환할 수 있는 선형 CCD 이미지 센싱 모듈인 것을 특징으로 하는 준-레이저 바코드 판독기.
5. 제1항에 있어서, 상기 이미지 픽업 모듈은 동기적으로 반사된 광 스팟을 수신하고 이렇게 수신된 상기 반사된 광 스팟 각각을 전자 신호로 변환할 수 있는 선형 CMOS 이미지 센싱 모듈인 것을 특징으로 하는 준-레이저 바코드 판독기.
6. 제1항에 있어서, 상기 주변 광원은 실내 조명 광 또는 실외 태양광인 것인 것을 특징으로 하는 준-레이저 바코드 판독기.
7. 제1항에 있어서, 상기 주변 광원은 상기 준-레이저 바코드 판독기에 설치된 발광 다이오드에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 준-레이저 바코드 판독기.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 준-레이저 바코드 판독기에 설치된 상기 발광 다이오드는 상기 실내 조명광 또는 상기 실외 태양광이 바코드를 판독하기에는 너무 약할 때 시작될 수 있는 것을 특징으로 하는 준-레이저 바코드 판독기.

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