TWI486882B - 條碼讀取裝置 - Google Patents

Description

條碼讀取裝置

本發明係有關於一種條碼讀取裝置，特別係有 關於一種將投射光線佈設在光學鏡頭模組環周而可因此讓使用者正確擷取條碼所在位置設有複數光源之條碼讀取裝置。

各類條碼常見於標示出商品的生產地、製造廠 商、商品型號、日期、庫存數量、圖書分類號、郵件分類號、類別等資訊，故在商品流通、倉儲管理、圖書管理、郵政管理或是銀行系統等許多領域都得到了廣泛的應用。 常見的條碼有一維條碼(barcode)，是由寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的編碼規則排列所組成；及二維條碼(2D barcode)，藉由黑白矩形圖案之位置及分布，以表示二進位制之資料內容。

然而，若要讀取條碼所代表之資料，則需要使 用條碼讀取裝置。如第1圖所示，習知的條碼讀取裝置1之光源11係鄰設於光學鏡頭12及影像擷取模組13之一側。藉由光學鏡頭12與影像擷取模組13之配合以讀取條碼上之資料，一般而言，當光學鏡頭12之光軸121對準所欲讀取之條碼，即可讀取所述條碼。然而，由於光源11係 設置於光學鏡頭12之一側，導致光源11發出的投射光線所指示的位置與光學鏡頭12之光軸121所指向的位置(亦即影像擷取模組13所擷取之影像位置)實際上並非同一位置。

因此，當使用者在操作習知的條碼讀取裝置 11以讀取條碼時，常因誤認投射光線所指示之位置為影像擷取模組13之影像擷取位置，而導致讀取條碼失敗。

綜上所述，先前技術常使得條碼讀取失敗，造成讀取資料效率降低、時間成本增加、工時延長等問題。實為市場應用上刻不容緩且亟需解決之議題。

有鑑於此，本發明提出一種條碼讀取裝置，包含基板、影像感測模組、光學鏡頭模組及複數個光源。影像感測模組係設置於基板；光學鏡頭模組包含第一端及相對第一端之第二端，第二端連接影像感測模組；及複數個光源環設於光學鏡頭模組，所述光源之設置位置的連線係呈軸對稱或輻射狀對稱。

本發明之其中一特點在於，藉由環設於光學鏡頭模組旁之光源所發出之投射光線以指示條碼讀取位置，且由於光源之設置位置的連線係呈軸對稱或輻射狀對稱，在影像感測模組所能感測之距離內，使用者可依據光源所發出之投射光線之指示，使影像感測模組準確的讀取條碼。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟悉相關技藝者瞭解本發 明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

1‧‧‧習知的條碼讀取裝置

11‧‧‧光源

12‧‧‧光學鏡頭

121‧‧‧光軸

13‧‧‧影像擷取模組

2‧‧‧條碼讀取裝置

21‧‧‧基板

22‧‧‧影像感測模組

221‧‧‧影像感測器

222‧‧‧處理單元

23‧‧‧光學鏡頭模組

231‧‧‧第一端

232‧‧‧第二端

233‧‧‧光軸

234‧‧‧側壁

23a‧‧‧成像透鏡

23b‧‧‧成像透鏡

24‧‧‧光源

241‧‧‧投射光線

241a、241b‧‧‧投射光線

25‧‧‧環狀透鏡

251‧‧‧入光面

252‧‧‧出光面

253‧‧‧光學結構

26‧‧‧指向透鏡

261‧‧‧入光面

262‧‧‧出光面

263‧‧‧連接面

27‧‧‧殼體

271‧‧‧容置空間

272‧‧‧開孔

28‧‧‧蓋體

281‧‧‧卡扣結構

30‧‧‧投射圖案

5‧‧‧讀取面

第1圖係習知的條碼讀取裝置結構示意圖。

第2A圖係本發明第一實施例結構之分解立體圖。

第2B圖係本發明第一實施例結構之外觀立體圖。

第3圖係本發明第一實施例結構之局部側視圖。

第4A圖係本發明第一實施例之使用狀態示意圖(一)。

第4B圖係本發明第一實施例之使用狀態示意圖(二)。

第5A圖係本發明第二實施例結構之分解立體圖。

第5B圖係本發明第二實施例結構之外觀立體圖。

第6A圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(一)。

第6B圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(二)。

第6C圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(三)。

第6D圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(四)。

第7A圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(五)。

第7B圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(六)。

第7C圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(七)。

第8A圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(八)。

第8B圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(九)。

第8C圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(十)。

第8D圖係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(十 一)。

請參照第2A圖及第2B圖所示，分別為本發明第一實施例結構之立體分解圖及外觀立體圖。在一實施例中，本發明揭露一種條碼讀取裝置2，包含基板21、影像感測模組22、光學鏡頭模組23及複數個光源24。

基板21可為一電路板，電性或訊號連接各電子元件，如處理單元、訊號輸入模組、或是電源等元件，但本發明不以此為限。藉此，各電子元件之訊號可經由基板21訊號傳遞至其他元件。在一實施態樣中，基板21為一軟性印刷電路板(Flexible Print Circuit；FPC)。

影像感測模組22係設置於基板21並電性連接基板21。在一實施態樣中，影像感測模組22包含影像感測器221及處理單元222，影像感測器221及處理單元222彼此訊號連接，在一實施態樣中，處理單元222可為中央處理器(Central Processing Unit；CPU)或是一電路用以解讀條碼，本發明不以此為限。影像感測器221在擷取讀取面5上之畫面資料後，交由處理單元222判讀是否為條碼資料，若是，處理單元222更進一步解讀條碼資料所代表之資訊，如商品的價格、庫存量、生產日期等訊息，本發明不以此為限。在其它實施態樣中該影像感測模組22並不包含處理單元222，處理單元222係安裝在條碼讀取裝置2其它位置。

光學鏡頭模組23包含第一端231及相對於第 一端231之第二端232，第二端232鄰接影像感測模組22，在一實施態樣中，請參照第3圖所示，為本發明第一實施例結構之局部側視圖，第一端231及第二端232分別設有兩個相對應之成像透鏡23a、23b，外部影像經由位於第一端231的成像透鏡23a穿過位於第二端232的成像透鏡23b而到達影像感測模組22。此外，成像透鏡23a(23b亦可)之其中一面係為球面，成像透鏡23a(23b)亦具有一光軸233，光軸233亦即此成像透鏡23a之光學對稱軸。在一實施態樣中，位於第一端231的成像透鏡23a之光軸與位於第二端232的成像透鏡23b之光軸係為同一光軸233，亦即光學鏡頭模組23之光軸233。請參照第4A圖及第4B圖所示，為本發明第一實施例之使用狀態示意圖(一)及(二)。 當條碼讀取裝置2讀取位於讀取面5上之條碼時，在讀取面5上以光軸233為中心之一區域影像係經光學鏡頭模組23而被影像感測模組22所擷取。

複數個光源24環設於光學鏡頭模組23，在一實施態樣中，光源24可為發光二極體或雷射光，但本發明不以此為限。在一實施態樣中，光源24係電性連接於基板21並環設於影像感測模組22，所述光源24之設置位置的連線係呈軸對稱或輻射狀對稱。在一實施態樣中，光源24所發出的投射光線241照射於讀取面5時，投射光線241與光學鏡頭模組23之光軸233交會。在另一實施態樣中，光源24所發出的投射光線241照射於讀取面5時，投射光線241係環繞光學鏡頭模組23之光軸233。在一實施態樣 中，光源24設置位置連線所構成的形狀係選自直線、正三角形、正方形、正五邊形、正六角形所構成之群組。

在一實施例中，本發明更包含殼體27及蓋體28，殼體27與蓋體28各自具有相對應之卡扣結構281而能互相配合固定。在另一實施態樣中，殼體27與蓋體28亦可使用螺絲、螺孔之配合鎖固。殼體27包含容置空間271及開孔272，所述容置空間271可設置基板21、影像感測模組22、光學鏡頭模組23及複數個光源24等元件，本發明不以此為限。光源24所發出之投射光線241可藉由開孔272自殼體27內部朝讀取面5前進。在一實施態樣中，光學鏡頭模組23之第一端231係設置於開孔272，影像感測模組22亦可經開孔272擷取讀取面5上之畫面。

請再次參照第2A圖及第2B圖所示，分別為本發明第一實施例結構之立體分解圖及外觀立體圖。在一實施例中，本發明更包含環狀透鏡25設置於光學鏡頭模組23之周圍，亦即環狀透鏡25套設於光學鏡頭模組23之外圍。環狀透鏡25包含入光面251及相對入光面251之出光面252，入光面251對應於此些光源24，亦即，入光面251接合於此些光源24，光源24所發出之光線經入光面251傳遞至出光面252而形成投射光線241。

承上述實施例，如第2A圖及第2B圖所示，環狀透鏡25包含光學結構253，於本實施例中，光學結構253包含有位於出光面252並概呈階梯狀之結構，且相較於光學鏡頭模組23之第一端231，出光面252之周緣高於第 一端231，藉由光學結構253之作用，光源24發出之光線通過環狀透鏡25形成投射光線241後，若投射光線241自出光面252至讀取面5之前進方向與光學鏡頭模組23之光軸233平行，則投射光線241係環繞光學鏡頭模組23之光軸233；若投射光線241自出光面252至讀取面5之前進方向與光學鏡頭模組23之光軸233並不平行且逐漸收攏，則投射光線241與光學鏡頭模組23之光軸233相交於一特定距離外。

請再次參照第4A圖及第4B圖所示，分別為本發明第一實施例結構之使用狀態示意圖(一)及使用狀態示意圖(二)。在一實施態樣中，光源24所發出之光線於穿過環狀透鏡25後所形成之投射光線241照射於一讀取面5上時係構成圓形投射圖案30，光學鏡頭模組23之光軸233穿過圓形投射圖案30之圓心。在另一實施態樣中，圓形投射圖案30可為一環形投射圖案30，光學鏡頭模組23之光軸233穿過環形投射圖案30之中心，亦即投射光線241係環繞光學鏡頭模組23之光軸233。

請參照第5A圖及第5B圖所示，分別為本發明第二實施例結構之立體分解圖及外觀立體圖。除前述實施例之基板21、影像感測模組22、光學鏡頭模組23及複數個光源24等元件外，更包含複數個指向透鏡26環設於光學鏡頭模組23，每一指向透鏡26皆包含入光面261及出光面262，每一指向透鏡26之入光面261個別地對應於每一光源24，亦即，入光面261接合於對應之光源24，光源 24所發出之光線經入光面261傳遞至出光面262而形成投射光線241。

請再次參照第5A圖及第5B圖所示，分別為本發明第二實施例結構之立體分解圖及外觀立體圖。在一實施例中，光學鏡頭模組23包含側壁234位於第一端231及第二端232之間；指向透鏡26則包含連接面263位於入光面261及出光面262之間，連接面263之形狀係對應側壁234之形狀。在一實施態樣中，如第5A圖及第5B圖所示，光學鏡頭模組23概呈圓筒狀，光學鏡頭模組23之側壁234的形狀為環狀面，而指向透鏡26之連接面263之形狀為弧面，以對應所述環狀面，亦即複數個指向透鏡26靠攏時，指向透鏡26之連接面263構成近似於光學鏡頭模組23之側壁234之環狀面。

請參照第6A圖所示，為本發明第二實施例之使用狀態示意圖(一)。承上述實施例，如第5A圖及第5B圖所示所示，環設於光學鏡頭模組23之每一指向透鏡26皆包含光學結構253，於本實施例中，光學結構253包含有位於出光面252並概呈鋸齒狀之結構。在一實施例中，每一光源24所發出之光線穿過其所對應之指向透鏡26而形成投射光線241後係各自呈線狀之投射光線，並於照射到讀取面5後呈現一線狀投射圖案(可依需求而設計，當寬度較窄時可呈一細線形狀，寬度較寬時則呈長矩形)。

請參照第6A圖、第6B圖、第6C圖及第6D圖所示，分別為本發明第二實施例之使用狀態示意圖(一) 至(四)。光源24之光線在穿過其所對應之指向透鏡26後所形成之線狀投射光線在讀取面5上將形成投射圖案30，而該投射圖案30形狀係選自直線、十字形、米字形、、井字形、星形所構成之群組。例如在第6A圖之一實施態樣中，採用四個指向透鏡26間隔90度地對稱排列於光學鏡頭模組23環周，上下二指向透鏡26之線狀投射光線241a將在一讀取面5上交疊成一橫條紋，而左右二指向透鏡26之線狀投射光線241b則將在一讀取面5上交疊成一直條紋，且該直條紋與橫條紋彼此交叉成十字形之投射圖案30(於本例中係垂直交叉，但不以此為限)，並且光學鏡頭模組23之光軸233穿過此十字形投射圖案30之交會中心。

在其它使用狀態中，如果僅採用兩個光源24及其對應之兩個指向透鏡26，例如只有上下二指向透鏡26而沒有左右二指向透鏡26，且上下二指向透鏡26相對應且對稱地分別排列於光學鏡頭模組23之環周對應兩側時，二光源24所發出之光線穿過其所對應之上下二指向透鏡26後所形成之二線狀投射光線241a，將在讀取面5上交疊形成一橫條紋，也就是只在讀取面5上形成一直線型投射圖案，且光軸233與此直線形投射圖案相交叉。同樣地，如果只使用左右二指向透鏡26，則二光源24所發出之光線穿過其所對應之左右二指向透鏡26後所形成之二線狀投射光線241b將在讀取面上交疊形成一直條紋，同樣也是在讀取面5上形成一直線型投射圖案，且光軸233與此直線形投射圖案相交叉。

請參照第6B圖，承上述第6A圖之實施態樣，當讀取面5相對於條碼讀取裝置2之距離有所不同或是光學結構262有所不同時，則上下相對之二指向透鏡26與左右相對之二指向透鏡26所投射出之投射光線241a、投射光線241b並未交疊時將，可構成井字形之圖形，而光軸233則穿過此井字形投射圖案30之中心。

請參照第6C圖，在另一使用狀態中，當採用有三個光源24及其對應之指向透鏡26相間隔120度對稱地環設於光學鏡頭模組23環周而排列形成正三角形時，所有光源24所發出之光線穿過其所對應之指向透鏡26後所形成之投射光線241將在讀取面5上交疊形成米字形投射圖案30，如第6B圖所示，而光軸233穿過此米字形投射圖案30交叉中心。值得一提的是，由於多個線狀投射光線241在讀取面5上之重疊或相交時，其重疊或交叉處之亮度將相較周圍之亮度高，因此使用者可輕易的判定是否對準所欲讀取之條碼，亦利於影像感測模組22讀取條碼之精準度。

再者，如第6D圖所示，當有五個光源24及其對應之指向透鏡26間隔72度環設於光學鏡頭模組23之環周而排列形成為正五邊形時，所有光源24所發出之投射光線穿過其所對應之指向透鏡26後將交叉形成星形之投射圖案30，而光軸233則穿過此星形投射圖案30之中心，使用者可輕易的判定是否對準所欲讀取之條碼，亦利於影像感測模組22讀取條碼之精準度。當然，亦可藉由改變指 向透鏡26的設計或變更讀取面5之距離以讓上述五個長投射光線24130彼此相交於讀取面5同一區域，如此一來相交區域的亮度將明顯大於其周圍區域的亮度，令使用者更容易判斷光軸233所指向的位置。

請參照第7A圖、第7B圖及第7C圖，分別係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(五)、(六)及(七)。 此些投射圖案30之形狀，除了受到光源24設置位置的影響外，亦取決於投射光線241經指向透鏡26後之折射角度及指向透鏡26與讀取面5之間的距離等因素。舉例來說，如第7A圖所示，當指向透鏡26與讀取面5在一特定距離下，投射圖案30形狀為一井字形，若投射光線241自出光面252至讀取面5之前進方向與光學鏡頭模組23之光軸233係為平行，則改變指向透鏡26與讀取面5之距離，並不會影響投射圖案30所構成之形狀，投射圖案30之形狀仍為一井字形。再如第7B圖所示，若投射光線241自出光面252至讀取面5之前進方向與光學鏡頭模組23之光軸233並不平行且逐漸收攏，則改變指向透鏡26與讀取面5之距離，將影響條投射圖案30之形狀，當指向透鏡26與讀取面5之距離增加時，投射圖案30之形狀可能形成一十字形；當指向透鏡26與讀取面5之距離減少時，投射圖案30之形狀可能構成一矩形。又如第7C圖所示，若投射光線241自出光面252至讀取面5之前進方向與光學鏡頭模組23之光軸233並不平行且逐漸發散，則改變指向透鏡26與讀取面5之距離，亦將影響長條投射圖案30所構成之形 狀，當指向透鏡26與讀取面5之距離增加時，投射圖案30所構成之形狀可能構成一矩形；當指向透鏡26與讀取面5之距離減少時，投射圖案30之形狀可能形成一十字形。

請參照第8A圖、第8B圖、第8C圖及第8D圖所示，分別為分別係本發明第二實施例之使用狀態示意圖(八)、(九)、(十)及(十一)。其中，每一光源24所發出之光線穿過其所對應之指向透鏡26而形成線狀投射光線241後彼此不交叉亦不重疊，光學鏡頭模組23之光軸233穿過該些投射光線241於讀取面5所形成之投射圖案30所包圍區域之中心。

在一實施例中，光線穿過其所對應之指向透鏡26後係各自呈一線狀投射光線241，於投射於讀取面5後所圍繞形成之投射圖案30形狀係選自直線、正三角形、正方形、正五邊形、正六角形所構成之群組。

舉例而言，如第8A圖所示，當有四個光源24及其對應之指向透鏡26間隔90度地環設於光學鏡頭模組23環周，且所有光源24所發出之光線穿過其所對應之指向透鏡26後所形成之投射光線，將在讀取面5上呈現四個圍繞排列且彼此垂直但不交會的四條線狀條紋(亦即，無論四條線狀投射圖案彼此是否重疊)。如第8B圖與第8C圖所示，當有三個光源24及其對應之指向透鏡26間隔120度地環設於光學鏡頭模組23環周，且所有光源24所發出之光線穿過其所對應之指向透鏡26後所形成之投射光線將在讀取面5上呈現三角形圍繞排列之投射圖案30(亦即， 三條線狀投射圖案之中心連線即構成正三角形之圖形，無論三條線狀投射圖案彼此是否重疊)。再如第8D圖所示，當有五個光源24及其對應之指向透鏡26間隔72度環設於光學鏡頭模組23環周，且光源24所發出之光線穿過其所對應之指向透鏡26後所形成之投射光線將在讀取面5上呈現正五邊形圍繞排列之投射圖案30(亦即，無論五條線狀投射圖案彼此是否重疊)。在此實施態樣中，雖然投射圖案30並無構成一封閉圖形，但投射圖案30之中心位置即為光軸233所指向之位置，亦即使用者可輕易的判定是否對準所欲讀取之條碼，並能進一步提昇影像感測模組22讀取條碼之精準度。

藉由前述實施例及實施態樣可知，本發明之其中一特點在於，藉由環設於光學鏡頭模組23旁之光源24所發出之投射光線241以指示條碼讀取位置，且由於光源24之設置位置的連線係呈軸對稱或輻射狀對稱，在影像感測模組22所能感測之距離內，使用者可依據光源24所發出之投射光線241之指示，使影像感測模組22準確的讀取條碼。藉此解決先前技術中，光源24發出的投射光線241所指示的位置與光學鏡頭之光軸233所指向的位置，亦即影像擷取模組所擷取之影像位置實際上並非同一位置，導致使用者在操作先前技術中的條碼讀取裝置2以讀取條碼時，常因誤認投射光線241所指示之位置為影像擷取模組之影像擷取位置，而導致讀取條碼失敗之問題。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭 露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

2‧‧‧條碼讀取裝置

21‧‧‧基板

22‧‧‧影像感測模組

221‧‧‧影像感測器

222‧‧‧處理單元

23‧‧‧光學鏡頭模組

231‧‧‧第一端

232‧‧‧第二端

24‧‧‧光源

25‧‧‧環狀透鏡

251‧‧‧入光面

252‧‧‧出光面

253‧‧‧光學結構

27‧‧‧殼體

271‧‧‧容置空間

272‧‧‧開孔

28‧‧‧蓋體

281‧‧‧卡扣結構

Claims (6)

1. 一種條碼讀取裝置，包含：一基板；一影像感測模組，設置於該基板；一光學鏡頭模組，包含一第一端及相對該第一端之一第二端，該第二端鄰接該影像感測模組，且該光學鏡頭模組定義有一光軸；複數可發出光線之光源，環設於該光學鏡頭模組，該些光源之設置位置的連線係呈軸對稱或輻射狀對稱於該光軸；及至少一透鏡，分佈於該光學鏡頭模組之環周且對應於該複數光源，使該複數光源所發出之該光線能透過該透鏡形成投射光線並照射於一讀取面而形成一投射圖案，且該光軸穿過該投射圖案之中心；其中該至少一透鏡包含複數指向透鏡對稱排列於該光學鏡頭模組之環周而分別對應於該複數光源之至少其一，透過各該指向透鏡後所形成之投射光線係一線狀投射光線，而該投射圖案係所有該線狀投射光線投射在該讀取面所形成，該光軸則穿過該投射圖案之中心。
2. 如請求項1所述之條碼讀取裝置，其中，該投射圖案係由該些投射光線所交疊或交叉所構成選自直線、十字形、米字形、井字形、星形所構成之群組之形狀。
3. 如請求項1所述之條碼讀取裝置，其中，該投射圖案係由該些投射光線所圍繞排列形成選自正三角形、正方形、正 五邊形、正六角形所構成之群組之形狀。
4. 如請求項1所述之條碼讀取裝置，其中，該至少一透鏡包含有一入光面與一出光面，其中該入光面係面鄰該些光源。
5. 如請求項4所述之條碼讀取裝置，其中，至少一透鏡包含有一光學結構。
6. 如請求項5所述之條碼讀取裝置，其中該光學結構包含有設置於該出光面且呈階梯狀或鋸齒狀之結構。