TW394902B - Fiber optic barcode readers - Google Patents

Description

經濟部中央標毕局β：工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（ 本發明有關用於先學讀取條碼信息的光學掃。 具體地’本發明有關採用光導纖維的小而輕的掃描結構。 帛閱讀器’諸如條碼閱讀器，現已十分普遍。通 個條馬包3 —系列編碼符號，而每一符號則由一 歹】月的與暗的區域構成，這些區通常是矩形的。暗區即 if紋的寬度和/或條紋之間的明亮間隔的寬度指示編碼信 心二條碼閱讀器照明該碼並感測從該碼反射的光來檢測 碼付號的寬度與間隔而導出編碼數據。 條碼讀取型數據輸入系 '统改進了廣範圍内各種應用 數據輸入的效率與精度。這些系統中的不費力的數據輸 入方便更頻繁料盡的數據輸人。例如，提供高效的庫 存管理及進行中的工作追㈣。然而，為了達到這些優 點，用彳雇員必須願意長時間地使用條碼閱讀$。因此， 這些閱讀器必須是容易與方便操作的。 己知有各種各樣的掃描裝置。其中特別優越的是一 種光學掃描器，它將—束光束，如雷射束，橫越符號掃 描4’387’297與4,760,248號美國專利所例示的雷射掃. 描器系統及其部件是一般為讀取距手持式或固定式掃描 器一定工作或讀取距離上的具有不同光反射率部分的標 5己（諸如條碼符號）特別是為通用產品碼（upc)型式的標記 而設計的。 在典型的光學掃描系統中，諸如雷射器的光源生成 —個光束’該光束被修正成在工作距離上形成一個定大 小的光點’並用光學部件將其沿光徑引向位於工作距離 附近一個條碼符號，以便從該符號反射。具有橫跨並略 為超出該符號延伸的視野的光學傳感器或光檢測器檢測 本紙張尺度蘭巾@g]家⑯（CNS )鐵将（2IOX2W位）

經濟部中央標準局貝工消费合作社印聚 A7 --------B7 五、發明説明（） 從符號反射的不同強度的光並生成指示所檢測到的光的 電氣信號。在光徑中設置掃描部件，該掃描部件可橫越 該符號掃描光點並描述橫越並超出該符號的掃描線，或 者掃描光檢測器的視野，或者兩者兼做。 與掃描器相關聯的或包含在掃描器中的數字化轉換 器處理來自光檢測器的類比信號以生成脈衝信號，其脈 衝寬度與脈衝間間隔對應於條紋與條紋間間隔的寬度。 數字化轉換器作為邊緣檢測器或波成形器電路，並且數 字化轉換器設定的限值決定類比信號中哪些點表示條紋 的邊沿。來自數字化轉換器的脈衝信號送至解碼器上。 解碼器首先判定來自數字化轉換器的信號的脈衝寬度與 間隔。然後，解碼器分析這些寬度與間隔以尋找並解碼 -個合法的條碼信息。這包括進行分析以識別由適當的 碼標準定義的合法字符與序列。這一分析還可包含一次 自識別"，這是一次對掃描符號所遵守的特定標準的初始 識別。通常’各種解μ功能是由帶有相關聯的程序存 儲器與隨機存取數據存儲器的微處理器執行的。 …圖7示出以搶形裝置實現的—個先前技術條碼閱讀 器單元ίο的實例，它帶有手搶扳機型握把53。一個重量 輕的塑料外殼55中包含雷射46、檢測器58、光學與信 號處理電路及CPU(中央處理器單元）4〇、以及諸如電池62 的電源》在外殼55的前端上的透光窗口 ％允許外出光 束5〗出去及進入的反射光52進來。該閱讀器1〇是設計 成使用戶從閱讀器10在離開符號的位置上（即不接觸符號 或橫越符號移動）瞄準在條碼符號7〇上的。 如圖7中進-步描述的，可用適當的單或多透鏡系 本紙張尺度制f ϋ則:料（CNS )八4“（ 2丨Gxi7公公 ^^1 II —^1 t 1^1 m ^^1 I mi m - ------ L·^— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（ 統57將掃描光束在某參考平面上聚集成適當的掃描光 點。諸如半導體雷射二極管的光源46，將光束引導到透 鏡系統57的軸線中，並且該光束通過一面部分鍍銀的反 射鏡47及其它必要的透鏡或束成形結構β光束從耦合於 掃描馬達60的擺動反射鏡59上反射，該馬達是在扣動 板機54時啟動的。反射鏡59的擺動使反射光束51以一 種要求的圖式來回掃描。 各種各樣的反射鏡與馬達配置可用於使光束在要求 的掃描圖式中運動。例如，4,25 1，798號美國專利公開了 在每一面上具有平面反射鏡的轉動多面體，各反射鏡產 生一條橫越符號的掃描線。4,387,297與4,409,470號美 國專利都採用在繞安裝該反射鏡的驅動軸的交變周邊方 向中受到反覆與往復驅動的平面反射鏡。4,816 66〇號美 國專利公開了由大致上凹的反射鏡部分與大致上平的反 射鏡部分組成的多反射鏡構造。該多反射鏡構造在繞安 裝該多反射鏡構造的驅動軸的交變周邊方向中受到重覆 與往復的驅動。 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 符號70反射回來的光52通過窗口 56返回，作用 在檢測器5 8上。在圖7所示的示例性閱讀器1 〇中，反 射光從反射鏡59與部分鍍銀的反射鏡47反射出去並照 射在光敏檢測器58上。檢測器58生成與反射光52的強 度成正比的類比信號。這一信號受到安裝在電路板61上 的電路的處理與數字化並由微處理器解碼。 為掃描符號70 ’用戶瞄準條瑪閱讀器單元1 〇並操 作可動扳機開關5 4來啟動光束5 1、掃描馬達6 〇以及檢 測器與解碼電路。如果掃描束是可見的，則操作員能在 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（） ~ 出現符號70的表面上看見掃描圖式並相應地調整閱讀器 10的瞄準。如果是光源46產生的光是勉強可見的，則可 在光學系統中包含瞄準光。如有必要，瞄準光產生一個 固定的或如雷射束掃描的可見光點；用戶在扣動扳機前 用這一可見光來將閱讀器單元瞄準在符號上。 閱讀器10也可作為便攜式計算機終端工作。如此 該條碼閱讀器10將包含鍵盤48及顯示器49,諸如在前 面提到的4,409,470號美國專利中所描述的。 在上面所a寸論的光學掃描器中，雷射二極管、透鏡、 反射鏡以及擺動反射鏡的裝置都將尺寸與重量加在手持 式掃描器上。光檢測器與相關聯的處理電路也增加尺寸 與重量。在包含長時間使用的應用中，大而重的手持式 單元能產生疲勞。在掃描器的使用中產生疲勞或其它形 式的不方便時，用戶會不樂意操作掃描器。任何不樂意 長時間地使用掃描器來輸入光學編碼數據會打破條碼系 統意在完成的數據採集目的。 因此，條碼閱讀器研製中的目標便是盡可能地使條 碼閱讀器小型化。雷射二極管佔空間並且通常需要散熱 器。雷射二極管雖日漸縮小，但它仍然是掃描器的一個 較大的部件。因而，條碼掃描器的小型化程度受到雷射 二極管及該雷射二極管的相關裝置的限制。 已么布的264,956號歐洲專利公開了 一種使用光導 纖維的光學碼閱讀器。具體地，EP264,956號專利是將雷 射源安裝在台式單元中並從那裡經由—條光導纖維來向 手持式掃描頭供光。掃描頭中的光敏二極管檢測被掃描 的碼所反射的光並經由電纜向台式單元中的計算單元提 本紙張尺度刺中關纟.:料（CNS ) Λ4祕（2|GX2(7#. 一) (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) ΪΤ- 掃描的场的表示。在特定二：…氣信號以生成杏 發射端的套管及關^ 實施例中，夹住光導纖㈣ 台上的。平台繞該轉動地支承的， 作。掃描頭中存在的光敏二極管及用於產生2掃描動 的掃描動作的特定裝 ^生先束的必要 重量，從而使該系…: 增加過大的尺寸與 從對太、、在沣多場合不適合於長時間使用。 小掃描單元的尺寸存進一步鲜 的需求。ϋ 4 、量^供特別方便的掃描器系統 運動所需的功率並方便在高掃描速率上操作。Μ 學掃描作^料料與較輕的光 :有=:應包含現實的最少部件，並且择描頭中的 所有°卩件應盡可能地小而輕。 特殊二7:是 達，更高程度的小型化 冑疋仗操作員操縱的光學掃描頭中消除雷射二 裝二：反射鏡以及擺動反射鏡來產生光束的掃描運動的 經濟部中央標準局貝工消费合作社印家

持盥;r另炉個目的為從光學掃描器系統實際上由操作員手 寺〃刼縱的部分中消除光檢測器。 又-個目的為使掃描實中產生光束掃描動作的一切 哀置盡可能地輕。 另—個目的為使用純機械的敦置來產生光束掃描動 ’從而降低能耗並消除用於將原動能量傳送給 中的掃描裝置的電纜。 貝 本紙張尺度適用中Λ&Μ Α7 Β7 五、發明説明（） 請 1 先 1 閲 1 讀 -1 背 J 1 之 •1 注 1 意 事 1 項 I 再 1 填 1 % 本 农 頁 'w» 1 1 由於雷射二極管為龐然大物並通常需要散熱器 發明從實際的掃描器單元之中消除了雷射二極管並將本 放置在-個分離的盒中。然後，本發明使用一條 ： 光導纖維來將光從該二極管傳送到掃描器單元。為條 -步減小掃描頭的尺寸與重量，本發明還將檢測器移= 分離的S中。本發明還使用若干種不同的系統來產生 束的掃描動作’每—種都是設計成特別小而輕的。 本發明提供的另一個優點為掃描頭能在惡劣 中工作。雷射二極管對於溫度是十分敏感的，由於路 明將雷射二極管放置在分離的盒中，可將纖維光學掃描 :::引入惡劣的環境中而不將敏感的二極管交給極端： ίτ 在第一方面，本發明為用於讀取光學編碼信號的系 包括：離的單元及至少一條光導纖維。該分離單元、 匕括發光II、光學檢測器及用於分析來自光學檢 2的電路。光導纖維將光從發光器傳送到掃描單元。， 還L收被掃描的光學編碼信息反射的光並將來 ^掃^μ的反射光傳送回分離單元之中的光學檢測 學閱讀系統還在掃描頭中包括用於當發光器的光 經濟部中央標準局貝工消«·合作社印^ ===時使其產生振動運動的裝置使二 指光學編碼信息。 本發明還擁有用於播ρ 這-m “ 學編碼信息的第二系統。 第-系統包含光學掃描單元及分離單元。在這一系 掃γ = 單&包含發光器° —條光導纖維連接在光學 到二：單元之間。光導纖維將光從發光器傳送 田早疋。先學掃描單元内的多種不同裝置可用於使

Α7 Β7 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印裝 五、發明説明（ 從光導纖維的自由端出來的光產生振動運動而使得到的 光束掃描光學編碼信息。 在掃描系統的實施例中，用於產生振動運動的裝置 包括用於將光導纖維的端安裝在掃描單元中的裝置以 及相對於光導纖維的第—端固定的磁鐵，在磁鐵上作用 一振動力，例如由交流電驅動的線圈所產生的場，來使 光導纖維的自由端產生振動運動。 在掃描系統的另一個實施例中，用於產生振動運動 的裝置包括壓電元件。@電元件是連接在掃描頭中的光 導纖維的自由端上的。響應一個驅動信號，壓電元件產 生光導纖、維的端的用於掃描光學編碼信息的振動運動。 在掃描系統的又一個實施例中，用於產生振動運動的裝 置包括透鏡、透鏡的撓性支架以及用於產生透鏡的 運動而使纖維的第一端發出的光在掃描圖式中 置。 必 本發明的其它實施例包括方法及掃指系統其中在 知柄皁7C之中的部件響應操作員的啟動由純機 動或擺動。採用機械裝置來產生、振 施例中所使用的電磁的或壓電的早的實 中：機械裝置更小更輕。同時，不再存 連接電規中消除—條或多條線。冑力需表並以成束的 例如在另一個實施例中，在距第一—— 一部分弁緘响—疋距離上的 1刀先纖疋固定地連接在光學掃描單 的第一端聲廄田ή & 上的。其本身 搖動或輕拍掃描單元）能在光學掃描單的機械力（諸如 γ自由擺動。 - I I - f 1 1 - - Ir£z I --- ,!___ π* - ·"Γ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I) 經濟部中央標卒局貝工消费合作社印製 A7 --------B7 五、發明説明（） ~ 這一實施例將包含諸如連接在第一端上的套管及套管可 在其中來回移％的直槽裝置來保證纖維的第一端以使所 發的光掃描所要求圖式的方式移動。 在採用機械裝置產生束掃描動作的另一個實施例， 扭力彈簧裝置支承光纖的發射端D在這—實施例中，用 戶啟動機械觸發器之類來啟動彈簧的振動及光纖的第一 端的對應振動。 掃描系統的不同實施例各包含光學檢測器。檢測器 可以安裝在掃描單元之中用於感測光學編碼信息反射的 光，以及將來自光學檢測器的信號從掃描單元傳送回電 :供在分離單元中分析信號的柔性電纜。另外，該檢測 =也可安裝在分離單元之中以及光纖將反射的光從掃描 單元傳送回該檢測器。 從而，本發明將可能要用到的雷射二極管與類比數 字信號處理電子器件、電池及一切射頻通信電路系統放 置在分離的外殼單元之中，這—外殼單元可以帶在用戶 的腕上、臂上、皮帶上或頭盔上。耦合於外殼中的可見 雷射二極管（VLD)的光纖將光傳輸到掃描頭。可連接聚焦 透鏡的光織的自由端或者被電磁驅動系統振動，或者被 壓電運動裝置振動。作為替用方案，光纖的端是固定在 掃描頭中的，而透鏡是與光纖的端分離的。在這一情況 中’運動裝置移動透鏡來產生束掃描圖式。 為了檢測反射光’本發明可採用若干不同的技術。 在一種技術中，位於掃描頭中的光敏器件感測反射光並 產生感測彳§號傳送到分離的外殼單之中的電路。光敏單 件可以是固定的也可以是與透鏡或光纖端一起運動的。 本紙張尺度適中碑（CNS ) Λ4ϋ；(& ( 2ι〇χ他公处） Γ r----农-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1T- 經濟部中央標準局貝工消费合作社印¾ A7 ________B7 五、發明説明（） ^ ^ 、在另-個專用的實施例中’第二光纖或一組附加光 纖拾取反射光並將其從掃描頭傳送到分離的外殼單元中 的一個光敏器件。其它的光學器件，諸如另一塊透鏡可 用於採集反射光供通過第二光纖或附加的光纖組傳輸。 在另一個專用實施例中，將光從雷射二極管傳送到 掃描頭的同一條光纖能將反射光從掃描頭導回到位於分 離的外殼内部的傳感器上。這一實施例還在外殼中使用 一個束分離器。 本發明明顯地減小了掃描器的束傳輸與接受部分的 尺寸，從而可以構成一個尺寸小、重量輕並適合於在惡 劣環境中工作的小型掃描頭。本發明所提供的掃描頭在 廣範圍的位置中由操作員加以安裝、攜帶或手持來方便 地使用在廣範圍的實際條碼掃描應用中。例如，將分離 的單兀帶在用戶的皮帶上或放在口袋裡，操作員可將掃 描頭帶在頭盔上或眼鏡上'臂帶上或手鐲上、在操作員 的手指上的戒指上等。另外，掃描頭還可裝入計算機板 的筆或其它書寫工具中，裝入用於向下掃描應用的轉頸 彎管掃描器中等。 本發明的其它目的、優點與新穎性將在下面的.描述 中提出’以及對於熟悉本技術的人員在研究了下述部分 或通過實踐本發明而可理解或學到的。本發明的目的與 優點是可用所附申請專利範圍中所特別指出的工具與組 合實現與達到的。 實施例： 如本說明書與所附的申請專利範圍中所使用的，，，標 記"一詞廣義地包含不僅通常稱作條碼符號的由相間的不 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規梠（2丨0X阶公左} ---：---.----^— (请先閲讀背面之注意事項-S-填寫本頁) 1T- A7 B7 五、發明説明（ 同寬度的條紋與間隔構成的符號圖形，並且還包含其它 的一維或二維圖形，以及字母數字型字符。廣義上，„標 記"一詞可應用於任何類型的圖形或符號，只要它們是可 以通過掃描一個光束並檢測作為該圖形或符號的各點上 的光反射率的變化的一種表示的反射或散射光而加以識 別或辦認的。 在圖1所示的本發明的第一實施例中，掃描系統1〇〇 包含用光導纖維150連在一起的掃描頭n〇及分離的盒或 單元130。光纖的第一端151位於掃描頭中，而光纖的第 二端153對分離的外殼130中的部件提供一種光學連接。 掃描頭與分離的盒還用與光纖150捆在一起的—條多線 電規1 5 7連在—起。 分離單元13〇包含用於產生供掃描光學編碼符號中 使用的光束的Μ器以及稱後要討論的其它料。在圖丨 所示的較佳實施例中，發光器是一個可見雷射二極管 (VLD)133，必要時，透鏡135將來自雷射二極管m的 束進行聚焦，準備通過光纖15〇傳輸該束。通常，二極 管133與透鏡為一個VLD組件131的 *^ 經濟部中央標準局只工消费合作社印製 紅常包“射二極管、至少—個用於聚焦來自二極其 的光的透鏡元件以及將透鏡元件固定在距雷射二極管二 要求的距離上從而產生預定的焦點特徵的裝 4,923，^號美國專利中公開_種具有兩個㈣ 及位於田射—極官與透鏡組件之間的偏壓彈簧、 夾持件連接在雷射二極管上，而另_個夾持:# 第二失持件還為通過透鏡的光提供_個小孔 透鏡。 焦中’聚焦模件組件是夾持在夾緊裝置中的，它包，= 本紙張尺度適财Hi]家料.（CNS)八4祕（2丨Gx油公处） A7 ----- B7 五、發明説明（) — 兩個夾持件逐漸伸縮到一起時嵌入限定雷射束、透鏡與 孔的朝向的凹槽或鍵槽中的鍵或夾具。一旦到達了所要 求的焦點，便立即用諸如膠或環氧樹脂這類粘接劑，或 者用諸如焊接之類的固定方法將兩個夾持件永久性地互 相固定在一起。 機構/光學耦合裝置137設置在鄰近Vld組件131 的透鏡135與小孔處。裝置137在適當的位置上為光纖 的第二端150提供物理支承來接收光束。耦合裝置137 也可包括光學裝置’諸如附加的透鏡來為來自VLD組件 131的進入傳輸光導纖維15〇提供有效的耦合。光纖15〇 通常是3-4英尺長的一條單模式光導纖維。該光織是十分 柔軟的並容許操作員在相當大的範圍内移動掃描頭。光 纖150將來自分離的盒13〇中的耦合裝置137的光束傳 送到掃描頭11 0。 光纖將是永久性地連接在掃描頭丨1 〇上的。通常， 經濟部中央標準局月工消费合作社印奴 掃描頭將包括一個外殼，用圍繞圖1中的掃描頭的部件 的虛線示出。光纖150通過外殼的後方並可固定在該點 .上。在圖1的實施例中’光導纖維150的第一端151是 一個”自由”端，因為它不是固定在靜止的位置上的，.而第 二端1 5 3則是光纖丨5 〇的一個，，固定，，端。透鏡或其它光學 聚焦元件（未示出）可形成或連接在光導纖維的第一端151 上的實際發光表面上並與之一起運動。 光纖的第一端151是安裝在挽性片ill上的。光纖 的 '自由端相對於外殼後方的固定點的撓性與片的撓性的 組合允許光纖的端151在一個方向中（圖1中水平的方向） 往復運動》光纖與撓性支架的組合應防止在其它方向中 本紙張尺度適用中國國家栋芈（CNS ) Λ4規将（2丨0Χ〗#7公犮） 經濟部中央梯準局月工消费合作社印製 A7 ___.___B7 五、發明説明（） 的運動（例如圖1中垂直方向上與前後方向上）。另外，撓 性支承結構可包含橫越貫通線圈的孔延伸的撓性片（見圖 3)。在較佳方式中，撓性片由Mylar(聚酯薄膜）或Kapton(卡 普頓）薄膜構成，但也可採用其它撓性元件，諸如鈹青銅 合金的非磁性金屬的平片。 光纖可固定在掃描頭外殼或其它相對地遠離撓性片 的某點上’並且光纖的自由的第一端151沒有必要延伸 超過撓性片111。作為替代，光纖可固定在掃描頭中接近 撓性片的一個點上，但這樣佈置可能在固定點與對撓性 片111上的連接點之間的區域中在光纖上產生太大的張 力。 如圖所示，光纖的第一端151是連在撓性片ln的活 動端上的’而片111的對側端則是連在一個固定的支承點 上的’例如在掃描頭外般或線圈Η 5上。因此，撓性片111 的扭轉使光纖的第一端151橫向轉動。光纖端響應一個 原動力橫向地來回轉動。在發光器發光時光纖的轉動使 光纖發出的光掃描一個表面，諸如帶有一個條碼或其它 光學編碼標記的表面。 在圖1的實施例中，線圈〗丨5與永久磁鐵u 3產生 必要的原動力。永久磁鐵113是粘在或者連接在撓性片n } 的活動端上的，並且光纖的第二端丨5丨也是相似地連接 在磁鐵113和/或片ill的活動端上的。如圖所示，線圈 115是基本上與光纖的第一端ι51的靜止位置同心的。交 流6號驅動線圈。線圈11 5產生的磁場在永久磁鐵丨丨3上 產生扭矩使磁鐵擺動’如下面更詳細地描述的。來自V L 〇 組件1 3 1的雷射束通過光纖丨5〇並且受到連接在擺動的 本紙張尺度適用巾國國家料（CNS )从兄将（21〇χ好7公处） -ΙΙΙΓ--------^--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印聚 A7 -------- B7 五、發明説明（） 永久磁鐵上的光纖的第一端151的擺動的偏轉，當沒有 電流通過線圈11 5時’光纖與撓性片的彈性使光纖1 5〇的 ,，自由"端返回到其中心靜止位置上，即一直面向前方。 永久磁鐵113是這樣對準的，使其南北兩極之間的 軸線垂直於線圈H5的軸線。例如，磁鐵113的轴線可平 订於或在圖1所在的平面中，而線圈的軸線則將垂直於 圖所在的平面。當電流通過線圈115_，線圈與永久磁鐵 113的磁場之間的交互作用使磁鐵113(連同光纖的連接端 151)從平衡位置上移動。使用圖〗中所示的同心佈置這 一線圈的磁埸與永久磁失的磁場的交互作用產生力圖迫 使磁鐵113的軸線與線圈115的軸線相一致的扭矩。這一 扭矩使支承光纖的自由端151的撓性片1U的扭轉並產生 一個回復力。作為這一運動的結果，光纖也產生一個回 復力，這些回復力試圖將永久磁鐵丨丨3與光纖的端帶回到 靜止位置》反轉作用電流的極性將反轉磁力的方向，因 此，如果作用在線圈上的電流採取周期性交流信號的形 式，諸如正弦波、脈衝信號、三角形波等，感應的磁力 將使永久磁鐵113及光纖的連接的自由端ι51產生擺動運 動。撓性片的來回扭轉使光纖端擺動。 從光纖150的擺動的自由第一端151發出的雷射束 產生掃描線。如果線圈丨15的軸線是垂直於圖所在的平面 的而磁鐵Π 3的軸線則是在圖所在的平面中的，得到的掃 描線在一個大致上與圖1所在的平面平行的平面中將是 水平的》 在圖1的實施例中’掃描頭11 0包含光學傳感器 117。通常傳感器117是定位成接收由光導纖維的第一端 本紙張尺度適用中國國家榡牟（CNS ) Λ4蚬指（210xi§7公及"j ---：---*-------」---r (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標牟局貝工消费合作杜印製 五、發明説明（） 1 5 1所發出的光束所掃描的符號所反射的光的光檢測器， 諸如光敏二極管。光學傳感器117產生具有與反射光的強 度成正比的幅值的電氣信號。由於反射光的強度是作為 被掃描的符號的光反射率的_個函數變化的，信號幅值 中的變化也對應於作為不同光反射率的符號的元素編碼 的k息，諸如條碼符號的條紋與間隔。 長的柔性多線電纜157將掃描頭單元110與分離的 外殼130中的電路連接在—起。電纜從分離的外殼13〇 中的驅動彳s號發生器147將駆動電流傳送給線圈115。電 纜157還將來自傳感器117的電氣信號傳送給分離的外殼 13 0中的處理電路149。掃描頭可包括放大器，用於將來 自光學傳感器117的電氣信號的功率增大到足以能經由電 纜傳輸到分離的外殼130中的處理電路的電平。柔性電 纜大約與光導纖維15〇等長並且通常與光纖結合在一起 形成一個將掃描頭110連接在分離的單元13〇上的單一電 纜/光纖束。 分離的外殼130中的處理電路149包括放大級數 字化轉換器等，用於處理來自傳感器117的電氣信號，並 且外殼中包含生成交流信號來驅動線圈115的交流驅動信 號發生器147。分離的谷器13〇還容納為供電以 及為系統100的其它電路元件供電所必需的電源電路 Μ5»例如單元13〇中的電子器件可包括符號技術公司製 造的一種標準LS_2_掃描器的電路板所提供的處理電 路。分離的單元130是小得足以裳在用戶的口袋中或者 帶有用戶的皮帶上。 在分離的盒13〇中還可容納一個完整的解碼器 本紙张.尺度適财g]CNS ) AM ( ) I - - - m 1· : - — - -I— I ‘衣 __ - I ! - - I .、^τ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 ——_______JB7 五、發明説明（） ' 電池電源或者甚至鍵盤與顯示器，使一個系統不但是"不 用手的’’而且還是可以"改變位置"的（見圖3中的單元 130)。在盒130中還可裝入—些額外的裝置，諸如一個或 多個存儲器單元，用於與遠程主計算機進行無線通信的 紅外或射頻發射機。這使整個裝置成為便攜式與可以，,自 由移動"的，從而在掃描中掃描系統j 〇〇不需要用任何物 理裝置與最終處理被掃描的條碼數據的收銀機、計算機 等相連。 在圖2中所示的第二實施例中，掃描系統2 〇 〇包括 用光導纖用250連接的掃描頭21〇及分離的盒或單元 230。光纖的第一端25 1位於掃描頭中，而第二端則對分 離的外殼230中的部件提供光學連接/掃描頭與分離的 盒還用一條與光織250捆在一起的多線電纜（未示出）連 接。圖2的實施例與第一實施例本質不同在於一個壓電 元件211為光纖的自由端251提供撓性支承並產生掃描動 作。 ’ 經濟部中央標準局只工消費合作社印奴 由於反壓電效應，如果作用一個電氣信號，壓電材 料改變物理尺寸’即，膨漲或收縮取決於作用電壓的極 性。然而，變化是非常小的。相對變化或應變與壓電材 料的厚度成反比。為了產生這種效應，需要數百伏電壓 但是非常低的電流。電壓可以是直流的。. 壓電元件包含兩（雙壓電晶片）或多（多壓電晶片）個 粘合在一起的具有相反極性的壓電層。當一層在作用電 壓下收縮時，相反極性的層則膨漲。從而在作用電壓時， 壓電元件會彎曲。如果作用一個相反極性的電壓，壓電 元件在相反方向中彎曲。因此，作用一個周期性交變的 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) Λ4現彳Μ 2丨0X分7公处） Α7 Β7 五、發明説明（） 電壓使壓電元件重覆地來回彎曲。 在圖2的實施例中，光導纖維的自由第一端251是 連在壓電元件2 11的活動端上的。壓電元件2 11的對側端 是固定在掃描頭2 1 0的外殼中的一個點上的。作用在壓 電元件2 11上的高壓低電流交流信號使該元件來回弯曲並 且使元件2 11的活動端往復運動通過由元件2 11的長度所 確定的一條弧線。元件211的這一往復彎曲使得連著的光 導纖維的自由端也往復運動。如果在光纖的自由端的發 光表面上連接透鏡或其它聚焦元件（未示出），則壓電元件 2 11的往復運動也使透鏡往復運動。 掃描頭2 1 0還包括一個與前一實施例中的傳感器相 似的傳感器2 17。光學傳感器2 1 7生成一個具有對應於被 來自光導纖維250的束所掃描的符號的光反射率變化的 幅值的電氣信號。傳感器217可以固定地安裝在掃描頭21〇 的外殼中，如第一實施例。然而，壓電元件2丨丨產生強的 往復力並能實際帶動傳感器217以及光纖的自由端251， 如圖中所示。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 r * I- ——-Μ I n~pn 1^1 - - --1 I 犬。In ——.I - - (請先閲讀背面之注Wl*'項再填寫本頁) 長而柔軟的多線電纜（未示出）將掃描頭單元210與 安装在分離的容器230中的電路連在―起。電纜將驅動 電流從分離的外殼230中的電路傳送到壓電元件2丨】。電 纜還將電氣信號從傳感器217傳送到分離的外殼23〇中 的處理電路。掃描頭中可包含一個放大器用於將來自 光學傳感器217的電氣信號的功率提高到足以使之能經 由電纜傳輸到分離的外殼230中的處理電路的電平。分 離的容器230中的電路基本上與第一實施例中盒13〇中 的相同，只是交流信號發生器所生成的驅動信號是適用 本紙張尺度適财( CNS ) MiWS ( 2丨QX物' 經濟部中央標準局月工消費合作社印製 A7 __:________ B7 五、發明説明（） ~ 於驅動壓電元件211的高電壓低電流信號。 圖3展不一個掃描系統3〇〇，它具有經由一捆光導 纖維頭3 5 0連到一個分離的終端外殼裝置3 3 〇的掃描頭 310。光纖的第一端達到掃描頭31〇上，而光纖的第二端 則連到分離的外殼3 3 0。 分離的盒330中包含vld組件、交流驅動信號發生 器及處理電路，如上面參照圖丨討論的。在第三實施例 中’分離的外殼330中包含作為數據輸入與顯示終端所 必需的附加部件。例如，終端33〇可進一步包含鍵盤332、 顯不器334以及使數據能經由鍵盤輸入與經由顯示器輸 出的相關電路。 掃描頭3 1 0包含撓性支承結構3丨丨、永久磁鐵3 j 3 與線圈315。捆350中的光導纖維之—的—個自由第一端 3 5 1連在撓性支承結構3丨丨上。撓性支承結構3 1丨、磁鐵 313與線圈315的作用本質上與圖i中的撓性片、磁鐵與 線圈裝相同。然而，必須指出一種區別，撓性支承結構3】i 整個地延伸橫越線圈3丨5的直徑，而光纖的自由端3 5】 連f中心上。撓性支承結構311通常是一塊橫越開口延伸 的單片平板撓性片，中間帶有一孔來接納光纖的自击第 端構成撓性支承結構3 1 1的片由mylar或Kapton膜 片等構成，如上面參照撓性體Η丨討論的。 在圖1的實施例中，單—的撓性片丨】丨必須是相當 厚的以提供足夠的支承來防止由於光纖與所附著的永久 磁鐵的重量所引起的橫向運動或下垂。然而，厚的撓性 部件會是硬的並且得到的結構不能在低頻上工作。反之， 圖3中所示的撓性支承結構3 n的構造能提供增強的垂直 本紙张尺度賴中關家轉（CNS > Λ视彳& ( 21GX?97公处） • ^^^1 I mvk^n ^ϋ— i I I I (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -丁 . 〜-'° 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 ____ ___B7 五、發明説明（） 支承並借此消除下垂。並且，雖然撓性支承結構3丨丨能繞 一條垂直轴線扭轉’然而橫垮開口的連接基本上消除了 橫向或從前到後的方向中的彎曲。結果，用於構成撓性 支承結構3 11的一塊或多塊片可以是相在低振動頻率上工 作得相當好。 圖3的實施例是一系列較佳實施例中的第一個，其 中的光學傳感器已從掃描頭移到分離的外殼單元中。圖3 中，捆350中其它光纖35 0’的第一端351，是固定在線圈315 或掃描頭310的外殼前面的某—其它點上的。纖維光學 捆中的這些其它光纖350'用作回程光纖。回程光纖35〇| 接收從被掃描的符號反射的光並將這光傳送回與處理電 路一起位於分離的外殼330中並直接與處理電路相連的 光學傳感器（未示出）。通常，耦合件提供從這些回程光織 35 0’到光敏二極管的光學連接，然後該光敏二極管以通常 的方式生成與被掃描的符號的反射率相關的信號。掃描 頭310還可包含集中鏡片，諸如一塊或多塊透鏡來集中 從被掃福的符號反射的光並將該光作用在回程光纖35〇， 的第一端3 5 1，上。 從掃描頭中消除光學傳感器進一步縮小了掃描頭的 尺寸並從掃描頭中消除了傳感器的重量。這一改型還消 除了任何放大器的重量，在前面的實施例，為了在傳輸 給分離的外殼單元中的處理電路之前放大傳感器信號， 掃描頭中需要這種放大器。仍然需要一條柔性電纜來在 外殼3 3 0與掃描頭3 1 〇之間傳送信號。然而，這—電規 只傳送線圈3 1 5所用的交流驅動電流。 圖4示出一種掃描系統400，它使用單一的光纖45〇 本紙張尺度適用巾gjg]幻碑（CNS ) ( 2|QX肋公於} - - —^1 I - ^ I - I r I - - ! - n ，^- n - HI n^— ---- -I ........ (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五 、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標準局只工消费合作社印製 來傳送雷射束給掃描頭4丨〇並你槁 並従掃福碩410將符號反射 的先傳送回分離的外殼單元43〇中的處理電路。 在圖4中的實施例f，在料頭41()的外殼中的支 7件423固定地將光導纖維45〇的第一端451支承在靜 广上。透鏡421位於鄰近光纖的端面處。透鏡421 :二性片411上的。撓性片從線圈415的-側延伸 们“， 圓所不，或者該撓性片能整個 延伸橫跨開口如圖3中所示。 如圓所示，透鏡42丨是連接在撓性片4〗〗的活動端 的而Μ 4 1 1的S側端具連接在一個目定支承點上，例 如掃描頭外殼或線圈415上的_個點。撓性片4ιι在光纖 的第-端451的前方支承該透鏡，撓性片4ιι的扭轉使透 鏡421橫向轉@。永久磁鐵川是枯接或用其它方法連 接在物鏡421和/或撓性片411的活動端上的。如圖所示， 線圈415是與透鏡的靜止位置與光纖的第-端451基本 上同心的。永久磁鐵413是對準成為使其南北兩極之間 的軸線垂直於線圈415的軸線。例如，磁鐵413的轴線 可以是平行於圖4所在的平面，而線圈的轴線則垂直於 圖所在的平面β 當電流通過線圈415時，線圈與永久磁鐵413的磁 場之間的支互作用產生一個扭矩使磁 物鏡42υ從-個平衡位置移動。以圖4所示(的帶=置的， 線圏的磁場與圓柱形永久磁鐵的磁場的交互作用產生迫 使磁鐵413的軸線與線圈415的軸線相一致的扭矩^這 —扭矩使支承透鏡421的撓性支承結構411扭轉並產生試 圖將永久磁鐵413與透鏡帶回到靜止位置的回復力。倒 請 先 閲 背 δ 之 注 3 頁 衣 訂、 本紙张尺度適用中國國家樣準（CNS ) 2Ι0Χ鲜7公砬） 經濟部中央標準局KEC工消費合作社印裝 發明説明（ ::用電流的極性將倒轉磁力的方向。因此如 圈，上：電流採取周期性交流信號的形式，諸如正弦 /脈衝k號、二角形波等，感應的磁 ::接的物鏡421產生來回扭轉换性片的振動運動V13 不出)連接在外殼43°與扭描頭41°之間並傳逆 供給線圈4 1 5的交流驅動電流。 k 從光織450的第一端451杯屮& + 61 士 物铦491 * # %45lu的雷射束通過振動的 鏡42卜並且透鏡的來回轉動產生_條掃描線。如 ^15的轴線是垂直於圖所在的平面而磁鐵413的轴線 疋在圖所在的平面中的，得到的掃描線將是在大致上血 圖4所在的平面平行的平面中水平的。 當束掃描符號時，符號將光反射回掃描頭41〇。透 鏡421還起聚焦功能的作用。具體地說，當透鏡振動時， 錢將聚焦反射的光並將該光作用在光導纖維45〇的第 一端45Ϊ上。從而光纖45()通過接收被掃描的符號所反 射的光與將該光傳送回分離的外& 43〇而起回程光纖的 作用。 在外般430中，來自光纖45〇的反射光作用在一個 束分裂器439上。來自雷射二極管433的光作用在束分 裂器439的另一側。束分裂器將雷射二極管433發出的 光耦合到光導纖維450上供傳送給掃描頭4〗〇並通過振 動的透鏡發射，如上面所討論的。束分裂器439還分裂 出來自光纖450的反射光並將該光作用在外殼43〇中的 光學傳感器437上。同樣，該傳感器通常是一個光敏二 極官，這時它以通常的方式產生與被掃描的符號的反射 率相關的信號供處理電路449分析。分離的外殼430中 本紙张尺度適用中囡國家標芈（CNS ) Λ4%枱公公~y (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明説明（） 的其它部件基本上與較早的實施例相同。 圖5示出光學掃描系統5〇〇，該系統在掃描頭51〇 與分離的外殼單元530之間採用兩條光導織維55〇 55(),。 系統500也依靠光導纖維的撓性來消除對一個換性支承 件的需求。 在圖5的實施例中，分離的外殼530中包含VLD、 電源、驅動信號發生器以及處理電路，與較早的實施例 中樣刀離單元530中還包含直接與處理電路相連的 先學傳感器，如在圖3與4的實施例中。 在園5的實施例中，在掃描頭51〇的外 橫跨線圈551的後方開口的一取卜…肚* y 文々间口的點上安裝在一個基座523。 傳輪光纖550的第一端551及回程光纖55〇，的第一端551 通過基座523上的孔。光纖55〇肖551，是固定在貫通基 座523的孔中的，但光纖的端551與551,足夠長地起出 基座延伸使之成為撓性的。光纖的端551與Η〗對準在 另個上方，在它們之間連接一塊永久磁鐵5 1 5 » ^掃七田部件❺了在該部件往冑運動來產纟所要求的掃 描動作的方向上以外的所有方向上都需要剛性6如果掃 ，支承結構在非掃描方向中沒有足夠的剛性，散鼠的磁 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 (请先閱讀背西之泣-W'項存填寫本萸) 場將在其它方向中導致有害的運動，而破壞掃描圓式。 因而圖1的實施例採用厚的撓性支架，而圖3的實施例 私用跨越貫通線圈結構的開口延伸賴性线。在圖$ 的實施例中，光纖端551與551，的垂直對準及通過磁鐵 的相互連接產生一個"平的，，成對配置，它在垂直方向上呈 現顯著的剛性。這_結構可防止光纖端的下垂，而不需 要任何垂直支承結構。 本纸張尺度ϋ财1财縣（CNS) Λ4·(训必秘瓦 經濟部中央標準局員工消资合作社印衆 A7 ------------B7 五、發明説明（） ~ 連接在外& 530與掃描頭51〇之間的一條柔性電規 傳运供給線圈515的交流驅動電流。如圖所示，線圈515 是基本上與傳輸光纖550的第一端551的靜止位置同心 的。永久磁鐵5丨3是這樣對準的，使其南北兩極之間的 軸線垂直於線圈515的軸線，當一個電流通過線圏515 時，線圈與永久磁鐵513的磁場之間的交互作用產生一 個使磁鐵513(帶著光纖的連接端）從平衡位置移動的力。 以圖5中所示的同心佈置，線圈的磁場與圓柱形永久磁 鐵的磁場的這一交互作用產生迫使磁鐵513的軸線與線 圈515的軸線一致的扭矩。這一扭矩使第一端551與551, 彎曲並產生試圖將永久磁鐵513與光纖端帶回到靜止位 置的回復力。倒轉作用電流的極性將倒轉磁力的方向。 從而在線圈515上作用一個周期性交流驅動信號會產生 使永久磁鐵5 1 3與所連接的光纖端55丨、5 5丨，往復運動的. 磁力。當來自VLD的光通過發送組纖55〇時，從光纖55〇 的往復運動的第一端551發出的雷射束產生一條掃描線。 在光束掃描符號時，符號將光反射回掃描頭51〇。 在回程光纖550,的端551，往復運動時，端55丨，收集反射 的光。這樣，光纖550,接收從被掃描的符號反射的光並 將該光傳輸回分離的外殼530。在外殼530中，來自回程 光纖550’的反射光作用在與處理電路相連的並—起位於 分離的外殼530中的光學傳感器（未示出）上。光學傳感器 生成與被掃描的符號的反射率相關的信號，該信號受到 常規處理。 在發送光導纖維550的第一端511上的實際發光表 面上可形成或連接透鏡（未示出），以在距掃描頭51〇的適 本紙張尺度適用中國國家樣卒（CNS )厶心兄格（21〇><257公处） (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) I訂 A? B7 五、發明説明（） 备距離上提供掃描束的聚焦。同樣，在回程光纖550，的 551'的實際光接收表面上可形成或連接透鏡（未开 第 出）以收集從被掃描的符说反射的光 雖然未曾專門示出，圖1至5的掃描系統通常包: 一個手動啟動的觸發開關、解碼開關啟動電源、發光器 驅動信號發生器、處理電路等來啟動束生成、掃描與反 射光檢測。使用觸發器在不用於實際掃描時將系統部件 的供電切斷可節省電力》 上面討論的實施例中的掃描系統可以通過將掃描】 瞄準一個符號並啟動觸發器來進行操作，與圊i的先"前 技術裝置的操作方式相似。然而，由於掃描頭尺寸小、 重量輕並且對溫度不敏感，本發明的任何—種掃描頭都 可由-位操作員安裝、攜帶或手持在廣範圍的位置中。 例如，將分離的單元帶在用戶的皮帶上或者放在口袋中 操作員可將掃描頭帶在頭盔或眼鏡上。圖6(a)示出將掃 描頭61〇A帶在臂帶或手鐲612八上，容許操作員如帶手 錶般帶掃描頭。圊6⑻示出將掃描頭61〇b安裝在帶在* 作員的手指上的戒指612B上。可根據操作員所要完❹ 不R功能來選擇位置使㈣員感到最大程度的舒適愈方 經济部中央標準局k=C工消费合作社印製 便。觸發開關也能放置在最方.便的任何點上，例如在掃 描頭上，在分離的單元上或者容易操作它的某此其它理 想的點上。 可採用本發明的掃描系統的各種各樣的系統的其它 例子包含㈣與f掃描器，如τ “討論的。 圖6(C)示出—個子板型計算機輪人系統，其中的蚩 寫记錄筆或筆包括一個按照本發明的掃描頭。在所示的 本紙張尺度適用中國囡家轉（CNS) —· 五、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標準局只工消贽合作社印製 實施例中，筆的w、w 掃描頭則安要的記錄筆電子器件，而 、在记錄筆外殼655的擴大的後方段中。外 及Γ5ΐ的透光窗口 656使外出光束能從掃描頭出去以 例4入孙2來。記錄筆外殼655還可能採用其它的配置 的：上並!：佈置成將掃描頭安裝在尖端上或接近尖端 ”上並包含一個可伸長的書寫工具和/ 記錄筆尖部件。 』呷长的電子 630 ,包，描頭的記錄筆經由電纜657連接到分離的 Γ乂離=包含與光導纖維拥扎在-起的-條多線電 類似於圖1至5的實施例中的分離的 :在板：二含書寫板632。書寫板是對記錄 據，並且板上的接觸或指點靈敏的，可導出位置數 板可顯示與導出的位置數據相關的信息。例如 板了包括一個電阻接觸型輸 Λ. * ^ . #綦，用於確定確定筆尖 :觸板的表面處的Χ'γ位置以及 如4,972,496號美國專利中所，-裝置 當早哭也π从土 作為代替’記錄： °° ° &靠光筆技術、電容接觸檢Β铋址 觸檢測電路、超音接近㈣電 ^電路、壓敏接 鍵性特微县却技级 4 在各種情況中，關 的X、γ位詈所、既包含提供輸入到對應型的電子板6 圖咖Ψ 件還包括本發明的掃描頭 中二實=Γ:使用在—個__型_ 在”生支承劈！ 本發明的掃描頭610Α被安 許二2中上，該臂結結構上類似於使用在 Τ夕種〇燈中的柔性支架。操作員 的曲率將掃描頭610D的發光端指向、沪支承臂612D 要通過的-個點上。通常，光導 ^有條碼的物 先導纖維與柔性多線電纜3 請 先 閱 © 之 注 盒

I 養 筆 訂. 諸 筆 632 器 装 在 體

本紙張尺度適用中( CNS ) Λ视1ΓΪ7Ϊ0 X 五、發明説明（ A7 B7 經濟部中央標卑局貝工消费合作社印奴 描頭座方進二’通過柔性支承臂612D並連接到掃 本實施例的優::為式= 環境中，諸如高溫地點 可放置在相對要劣的 這-㈣二 並且—旦設定位置，操作員在 ΙΑ —次掃描操作時不需要操縱掃描頭。 所發出Λ 施例中用於產生從光纖的第-或自由端 描的純機械裝置來代替m 了以用產生必要的掃 ^ ψ圖8至u(c)示出用純機械裝置 =動作的右干種結構。這些機械結構消除了對掃 t中的電磁線圈或壓電元件供給媒動電流的要求。它 還進-步簡化與減輕掃描頭的結構並且減少捆入連接電 規的電線的數目。分雜 刀離卓70基本上與較早的實施例中的 一樣，但是已消除驅動信號發生器。 圖8示出用於產生從光纖75〇的第一或自由端 發出的光的振動運動的第一機械系統7〇〇。在光導纖維的 第-端751的實際發光表面上可形成或連接—透鏡（未 出）在距掃描頭適當的距離上提供掃描束的聚焦。 在這一實施例中，掃描頭將包含一個支架結構，^ 下方水平段720固定在掃描頭中。支架還有兩個垂直段 721、723。光纖750在距自由端751 一定距離的一個點 上固定在支架的第一垂直段721上。在更接近自由端的 一點上，光纖通過活動的塑料套管725。套管725可沿 成在支架的第二垂直部分723中的直槽727活動（圖 9(A))。套管與槽佈置將光纖的自由端限定在預定的圖 中運動’使得所發出的光將會產生橫越出現標記的表 的所要求的掃描圖式。具體地說，槽727與套管725 示 其 形 式 面 只 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) l· 丁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規彳Μ 21〇χ287·//>^ ) A7 B7 五 '發明説明（ 允許先導纖維75〇的自由端75丨作水平 她产壬*+人 卞運動但防止自由 端在垂直方向運動。結果，套管725鱼 λ.^ ^ 3興先纖的自由端751 的運動會產生一個精確的水平線掃描圓式。 在圖9⑷时施射’域超“定料端作為一 工作，它·經常將光纖750的發光的第—或自由端75i 偏向圖中所示的靜止位置。操作員通過簡單地搖動或輕 拍掃描頭來使光纖750的端751運動。自由端751將離 開靜止位置運動，將操作員給予的機械能中的一部分作 為彈簧能暫時存儲在由光纖自身形成的彈簧中。在釋放 這一能量時，彈t以阻尼方式振動，並且光纖的自由端751 將會水平地來回振動或擺動若干次，自由端的擺動長度 在能量消耗與振動衰減時遞減❶從而，自由端逐漸地返 回到圊中所示的中心靜止位置上。 如果帶有要讀取的標記表面是位於圖8中的裝置7〇〇 的右方的，從光纖750的擺動的自由第一端751發出的 雷射束將產生橫越該表面的水平掃描線，並且該掃描線 將基本上在圖所示的平面中進進出出地延伸。操作員在 距表面一個距離上手持掃描頭使得光纖的自由端751的 至少一次擺動將會產生一條整個地橫越標記延伸的持描 線以便讀取它。當操作員搖動掃描頭時，得到的掃描線 開始時將是整個地橫越標記延伸的。當彈簧的振動衰減 而自由端在遞減的距離上擺動時，掃描線的長度也將遞 減。然而，掃描線將會橫越標記延伸一或多次初始擺動， 這便足以得到標記的一次讀取。 在圖9(A)的實施例中’所設置的唯一彈簧便是光纖 750延伸超過固.定在垂直支架段72丨到自由端75丨的部分 本紙张尺度適用中國國家榡半（CNS ) Λ4規彳Μ 2丨0X抑7公处> (請先閲讀背面之注$項再填寫本页) 卜丁 -* 經滴部中央楳隼局貝工消费合作社印焚 A7 B7 附加的彈簧729可以插 五、發明説明（） 所形成的彈簧。如圖9(B)所示 入套管725與槽727的相對端之間以提供將第一或自由 端751推向靜止位置的附加的偏壓力。增加的彈簧729 增加彈簧張力並且限制套管725與光纖的自由端75丨的 擺動的極限位置。圖9(B)的實施例基本上與圖9(a)的實 施例相同的方式工作。 圖8的實施例可使用其它的支架裝置，只要距第一 端的一個距離上的光纖750的部分是相對於掃描頭固定 的，使得光纖的第一端75丨能如彈簧鸞曲。另外，也可 採用其它裝置來限制光纖的自由第一端751的運動方向 和/或引導光纖的第一端在所要求的圖式中擺動。例如， 代替導槽與套官置’系統可包含_條與光纖75〇對準 f連接在其上的第二光纖，類似於圖5中所示的配置（但 沒有光纖間的磁鐵）。光纖對只能水平地彎曲。如果希望 用附加的彈簧，它們可位於光纖㈣掃描料般的各相 對的侧壁之間。 口圖8至9(B)的實施例可用於各種外殼配置中，但最 :是用在手持式或帶在或安裝在臂或腕上的掃描頭配置 中。例如，圖8的配置也構成帶在腕上的單元(圖6(a))、 戒指上的掃描頭（圖6(B))及記錄筆單元（圖等 示出使用扭力彈簧來為傳送來自分離的外殼草 二。二射^的光的光纖的自由端提供擺動運動的配置

5，，纟光纖的第—端的實際發光表面上可以連接 或形成透鏡。这一眘价丄』以迷接 取钱^實施例包括大致上成C 具有上臂813及下眢jmv L 又禾匕 &下“13，但也可採用其它的支架形狀

本纸张尺度_ (CNS (2I0-^~ST f V —^ϋ m· s - ml·——— n m In HI m (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印紫 A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印^ 五、發明説明（） 或女裝結構。光纖850通過大約在c形支架的垂直段的 中心位置上方一個孔8 1 7。孔8 17稍大於光纖8 5 〇使光纖 的自由端851在振動中能前後運動及一定程度上的扭轉。 伸長的扭力彈簧811固定地連接在上臂813上並向下 延伸。另一條伸長的扭力絲彈簧8丨丨，固定地連接在下臂 813上並向上延伸。光纖850的自由端851固定在扭力彈 簧811、8 1 Γ的自由端之間。 觸發器819可轉動地連接在c形支架的下臂gig，上。 在用戶拉動並釋放觸發器之後，位於下臂813，與觸發器 819的延伸部分之間的彈簧825提供回復力自動地將觸發 器8 1 9移動回圖中所示的靜止或關閉位置。 致動杆821的一端連接在觸發器819的向前突出部 分上，從而當操作員啟動觸發器時，致動杆與觸發器一 起運動。當觸發器在關閉位置中時，致動杆82丨的對側 觸動端與凸輪823的削尖的表面相接觸。 ώ輪823連接在下部扭力彈簧81Γ上。凸輪具有圓形 部分及整體的大致上成三角形的削尖的部分，該部分在 徑向上終止在略成圓形的尖上。凸輪也可安裝在光纖的 側面或上部扭力彈簧8 1丨上。 圖10的實施例也將包含微型開關之類（未示出），它 響應觸發器的啟動提供信號到分離的外殼單元之中去導 通發光器與關聯的檢測器與處理電路。為啟動掃描，操 作員在圖10中從右至左拉動觸發器8〗9。觸發器將其連 接在臂813’上的銷轉動。觸發器的這一動作壓縮回程彈 簧825並將致動杆821的驅動端從其圖1〇中所示的靜止 位置移動到右方的位置上。當致動桿821的驅動端向右 本纸張尺度賴f闕家#腦（2IOx3_.) ---Μ------%-- (諳先閲讀背面之注項再填寫本頁) 卜訂

、發明説明（ 經濟部中央標準局貝工消开合作社印泶 移動時，它壓在凸輪823的削尖的表面上使凸輪轉動， 凸輪—直轉動到到達起動位置，在該位置上致動杆8 2】 的驅動螭滑過凸輪的圓形尖端。凸輪響應致動杆821的 轉動到起動位置的動作扭轉扭力彈簧8丨〗、8丨丨，並在它們 中存儲彈簧力。在致動杆821的驅動端移迥凸輪的尖端 的起動位置上，凸輪與扭力彈簧突然被釋放。存儲在扭 力絲彈簧811、81厂中的彈簧能量的突然釋放產生從起動 位置開始的轉動的彈簧振動。 由於光纖850的自由端851是連接在扭力彈簧811、 1之間的，自由端響應致動杆821的驅動端在凸輪 上的壓力而轉動，並當致動杆821的驅種端釋放凸輪823 時由於彈簧811、8111的轉動振動而擺動。光纖的自由端 與扭力彈簧的振動一起來回運動，通過遞減的振幅的弧 線距離直到彈簧能量輕盡並且自由端851返回並停止在 靜止位置上為止。圓11(八）至11(c)示出圖1〇的實施例的 這種操作中不同時間上致動杆821的驅動端凸輪M3 與自由端821的位置。 ^具體地，圖Π (A)示出操作員尚未拉動觸發器時，在 它們各自的靜止位置上的致動杆82卜凸輪823與光纖85〇 的自由端851的位置。圖U(B)示出當部分地拉動觸發器 而致動杆821的驅動端剛要滑過&輪823的尖端時，致 動杆821、凹輪823與光纖85〇的自由端851的位置。在 這一點上光纖的自由端851是接近或者在其運動的極端 點上的，這便是"起動"點或位置，彈簧力引起的振動便是 從這一點下開始的。當致動杆821滑過凸輪823的尖端 到達其圖Π(〇中所示的位置時，存儲在扭力彈簧811與 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規将（210X337公及） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 五、發明説明（） 81Γ中的彈簧能量突然釋放導致凸輪823與光纖850的自 由端851向回轉動對向並越過靜止位置到達圖中所示，的 相反方向上的運動極端點'然後，彈簧將在圖11(]5)與u(c) 中所示的兩個極端位置之間使光纖的自由端產生阻尼振 動。當振動阻息時，凸輪、彈簧與光纖的自由端將返回 到圖11 (A)中所示的這些部件的靜止位置上。 當用戶釋放觸發器819時，彈簧825將觸發器與連 接的致動杆821返回到它們各自的靜止位置上。杆821 的釋放動作將再次啟動凸輪823引發彈簧811與811，的另 一個周期的振動，以及光纖的自由端851的擺動。當扭 力彈簧811、811，與回程彈簧825中的彈簧能量全部耗盡 時，振動與擺動停止並且所有部件返回到圖丨〇中所示的 靜止位置上。 將光纖850的自由端851安裝在扭力彈簧811、81】， 之間防止光纖自由知的任何垂直運動。因此，光纖“ο 的自由端851的彈簧驅動的擺動將產生精確地水平線掃 描圖式。 當操作員拉動觸發器時，相關聯的微型開關啟動分 離的外殼中的雷射發射器通過光纖85〇發送光束。觸發 器的動作還啟動光纖850的自由端851的擺動，如上面 所討論的。光纖的自由端將水平地擺動若干次並緩慢地 返回到該圖中所示的中心靜止位置上。如果帶有要讀取 的標記的表面位於圖10中所示的裝81〇的右方，從光纖 850的擺動中的自由第一端851發出的雷射束將產生橫越 該表面的水平掃描線，並且該掃描線將顯著地進進出出 圖所示的平面延伸。操作員在距表面一個距離上手持裝 本纸張尺度適用中國國冬標率（CNS ) Λ4说指（210x287^^" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本瓦) 卜訂 五、發明説明（） A7 B7 經濟部中央標準局工消费合作社印¾ ..有裝置810的掃描頭，使得光纖的自由端mi的至少一 ♦次擺動將會產生整個地橫跨標記延伸的掃描線，使之能 夠讀取標記。 扭力彈簧8 11、8 11 ’可用其它扭力彈簧元件代替.例 如，每個彈簧可用撓性塑料元件來代替，諸如Mylar或. Kapton膜的平片作為代替品，兩個彈簧81丨、811•也可用 與圊3中所示的元件311相似的單一的連接線或單—的連 續Mylar或Kapton膜片來代替。 圖1 〇至11 (C)的實施例可用於各種外般配置中。最 好，掃描單το外殼具有圖7中所示的先前技術的手搶形 狀，但是在一定程度上小於先前技術的外殼。當使用帶 在腕上或戒指上的單元（圖6(A)、記錄筆單元（圖6(C) 或者鵝頸彎管單元（圖6(D))的其它外殼配置時，可對支架 和/或觸發器819加以改裝使它們能包含在適當的外殼中 而容許操作員容易地啟動觸發器。 在圖8至1 i(C)的任何一個機械掃描實施例中，掃 描頭可包含光檢測器並以類似於圖]的實施例的方式工 作，或者如圖4的實施例中的分離的外殼單元，光纖既 將雷射束傳送到掃描頭又將來自掃描頭的反射光傳送回 分離的外殼單元之中的處理電路。另一種方法，也可設 置附加的光纖來將反射光帶回到分離的外殼單元中例 ::3所示的光纖或者單一的回程光纖該光纖的端是 如圖5中所示的垂直地與發送光纖對準的。 一她雖：在圖8至U(C)的實施例中希望移動光纖的第 有可能將光纖的第_端@定地安裝在掃描頭中 而可動地安裝另一個用來產生束掃描運動的部件，諸如 本紙张尺度财關幻碑（CNS ) Λ4· ( 2|()><297巧· 34 ) #---------广 —I (諳先閃颉背面之注意事項再填寫本頁} ，11 線 B7 五、發明説明（） 如圖4中的透鏡。 從對當前較佳的實施例的上面的詳細描述中可以弃 楚地看到本發明通過將盡可能多的部件移到分離外殼單 疋中而減小掃描頭單元的尺寸與重量。一條或多條光導 纖維將光從雷射二極管傳送到掃描頭單元。掃描頭由於 不用包含溫度敏感的雷射二極管而也能在更惡劣的環境 中工作。在某幾個實施例中，本發明還將檢測器移到分 離的盒中並使用光纖將被掃描的符號反射的光從掃描頭 傳送回分離的外般單元中的檢測器。產生光束的掃描動 作的不同系統進一步提供尺寸與重量的減小。從而，本 發明產生一種攜帶及操作方便並且特別耐用的掃描系 統0 圖式之簡要說明： 圖I至5為展示按照本發明使用一條或多條光導纖 ”’的光學掃描系統的五個不同實施例的圖。 中 圖6(Α)至6(D)示出安裝掃描頭的各種配置方式，身 (A) 是表示將掃描頭安裝在臂帶或手鐲上。 經濟部中央榇毕局月工消於合作社印^ (B) f表示將掃描頭安裝在操作員手指之戒指上。 (C) 疋表不將掃描頭安裝在記錄筆之擴大後方段上。 (D) 是表示將掃描頭安裝在柔性支承臂之端部上。 圖7展示用&掃描條碼及輸人與顯示數據的先前技 持式雷射掃描器與終端設備。 圖8為本發明的另一個實施例中容許響應掃描頭的 機械振動光纖自由端的光纖安裝結構的側面圊。 圖9(A)為圖8的支承結構的實施例正面圖。 A7 B7 五、發明説明（） 圖9(B)為圖8的支承結構的第二實施例的正面圖。 圖1 0為本發明另一個實施例中使用扭力彈簧配置 響應觸發器的啟動產生光織的自由端的振動的系統的等 角投影圖。 圖11(A)至11(C)為展示在觸發器運動中凸輪與光纖 的不同位置的沿圖1 0的A-A線所取的剖視圖，其中 (A) 觸發器尚未起動時，致動杆、凸輪及光纖於靜止位置. (B) 觸發器起動時，致動杆、凸輪及光纖於起動位置。 (C) 觸發器起動後，致動杆、凸輪及光纖於運動極端位置。 元件之符號： ---r--.----”衣------一訂 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央楳準局負工消费合作社印5i 100... …掃描系統 110·.·. .·掃描頭 111… …撓性片 113... …永久磁鐵 115… ...線圈 117... •…光學傳感器 130… 133.... ••雷射二極管 135… …透鏡 150.. •…光纖 本纸張尺度適用中國國家標孪（CNS )八4现抬（2Ι0Χ2Φ7公处）

Claims (1)

1. --- 一申請專利範固 A8 B8 C8 D8 經濟部中央榇率局貝工消费合作社印製 種條碼閱讀器，其包括： 光學掃描單元；與該光學播描、软置· v细早7^分隔開的内部設有發光器之其它在前述先學搞_ # ^ ^ . 学婦^年疋内配置有由發自上述發光器之 作振動運動之@@ 讀取裝置， 置掃描光學條碼化記號所形成之條碼 皋你成上述其他襄置中配置有光檢出器，以檢出自上述 學條碼化信號之反射光； ^ 將發自發光器之光傳送至上述光學掃描單元並」 维傳碼化信號之反射光由光學掃描單元以光導纖 維傳送至光檢出器。 2 · 一種條碼閱讀器，其包括： 光學掃描單元； 與該光學掃描S元分隔_内部設有發光器之其 装置； 、 將發自發光器之光傳送至上述光學掃描單元之 光導織維； 在前述光學掃描單元内酉己置有由S自上述發光器 光通過光導纖維作振動運動之裝置掃描光學條碼化記 所形成之條碼讀取裝置； D 上述其他裝置中配置有光檢出胃，以檢出自上 學條碼化信號之反射光； 將掃描之光學條媽化信號之反射光由光學掃描 以第2光導纖維傳送至光檢出器。 · S 3. —種條碼閱讀器，其包括： 光 且 它 之 號 光 單元 I! — — —.—· — — .^11 —- I 訂 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) 私纸蒗尺度速用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X致7公釐） 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 S! C8 ---—______ D8 六、+請專利範圍 光學掃描單元； ’與言亥光學掃描單元分隔％的内㈣有#光器之 裝置； 在别述光學掃描單元内配置有由發自上述發光器之 '作振動運動之裝置掃描光學條碼化記號所形成之條碼 讀取裝置； 上述其他裝置中配置有光檢出器，以檢出自上述光 學條碼化信號之反射光； 將發自發光器之光傳送至上述光學掃描單元，並且 將自光學條碼化信號之反射光由光學掃描單元以光導纖 維傳送至光檢出器； -别述光導纖維之光學掃描單元側端部設有接收上述 反射光之接收用光學元件。 4.一種條碼閱讀器，其包括： 光學掃描單元； 與該光學掃描單元分隔開的内部設有發光器之其它 裝置； ' 將發自發光器之光傳送至上述光學掃描單元之第i 光導纖維； 在刖述光學掃描单元内配置有由發自上述_發光器之 光通過光導纖維作振動運動之裝置掃描光學條碼化記號 所形成之條碼讀取裝置； 上述其他裝置中配置有光檢出器’以檢出自上述光 學條碼化信號之反射光； 將掃描之光學條碼化信號之反射光由光學‘掃描單元 以第2光導纖維傳送至光檢出器； (请先聞讀背面之注^項再4寫本y ) ϋ Ί—LJ n n · -裝.· 訂 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X2^公釐1 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 前述第2光導纖維之光學掃描單元側端部設有接收 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製

   -----.----裝-- (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2的公釐） 、·ιτ