帶有可調(diào)整的瞄準(zhǔn)圖案的緊湊成像模塊以及在空間上調(diào)整瞄準(zhǔn)圖案的裝備和方法
【專利說(shuō)明】帶有可調(diào)整的瞄準(zhǔn)圖案的緊湊成像模塊以及在空間上調(diào)整 瞄準(zhǔn)圖案的裝備和方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明一般涉及固態(tài)成像讀取器，該固態(tài)成像讀取器具有帶有可調(diào)整的瞄準(zhǔn)圖案 的緊湊成像模塊，更具體而言，涉及在空間上調(diào)整瞄準(zhǔn)圖案的裝備以及方法。
[0002] 背景
[0003] 固態(tài)成像系統(tǒng)或成像讀取器用于手持式和/或免提操作模式中，以電光學(xué)方式 讀取要被解碼的目標(biāo)（諸如一維以及二維條形碼符號(hào)），以及要被成像的非符號(hào)目標(biāo)或表 單。已知示例性成像讀取器包括由用戶握住的外殼、由外殼支撐的并瞄準(zhǔn)目標(biāo)的窗口，以及 由外殼支撐的掃描引擎或成像模塊，該掃描引擎或成像模塊具有固態(tài)成像器（或圖像傳感 器），其帶有向前朝向窗口的光電池或光傳感器（也稱為像素）的傳感器陣列，成像透鏡組 件，該成像透鏡組件用于通過(guò)成像視場(chǎng)上的窗口從正在沿著成像軸成像的目標(biāo)散射和/或 反射的反射光，并用于將反射光投射到圖像傳感器中，以在其中可以讀取目標(biāo)的工作距離 范圍內(nèi)啟動(dòng)對(duì)目標(biāo)的圖像的捕捉。這樣的圖像傳感器可以包括一維或二維電荷耦合器件 (CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS)器件，以及用于產(chǎn)生并處理對(duì)應(yīng)于成像視場(chǎng)上的像 素?cái)?shù)據(jù)的一維或二維陣列的電信號(hào)的相關(guān)聯(lián)的電路。這些電信號(hào)被經(jīng)編程的微處理器或控 制器解碼和/或處理為與正在被讀取的目標(biāo)相關(guān)的信息，例如，表示符號(hào)目標(biāo)的經(jīng)解碼的 數(shù)據(jù)，處理為非符號(hào)目標(biāo)的圖片。
[0004] 由于成像讀取器的用戶不能準(zhǔn)確地看見(jiàn)目標(biāo)是否完全位于圖像傳感器的成像視 場(chǎng)內(nèi)，或知道目標(biāo)是否最佳地居中地位于成像視場(chǎng)內(nèi)，因此，成像模塊通常還包括瞄準(zhǔn)光組 件，用于投射可見(jiàn)的瞄準(zhǔn)光圖案，例如，用于置于目標(biāo)的中心，或中心附近的一般而言圓形 的點(diǎn)，或十字線，或用于沿著目標(biāo)縱向放置的瞄準(zhǔn)線，或線性地分離的一般性地圓形的點(diǎn)的 序列，以輔助用戶在視覺(jué)上將目標(biāo)定位在成像視場(chǎng)內(nèi)，如此，通知用戶，將在哪一種方向移 動(dòng)讀取器，以便準(zhǔn)確地在空間上將瞄準(zhǔn)光圖案定位在目標(biāo)上，特別是在讀取之前。瞄準(zhǔn)光組 件包括至少一個(gè)瞄準(zhǔn)光源，諸如用于發(fā)出瞄準(zhǔn)光束的瞄準(zhǔn)激光器，瞄準(zhǔn)透鏡，以及圖案整形 光學(xué)元件，諸如衍射光學(xué)元件（D0E)，或折射光學(xué)元件（R0E)。穿過(guò)D0E的聚焦的光形成多 個(gè)發(fā)散的小光束，這些小光束將所述按陣列方式排列在瞄準(zhǔn)光圖案中的點(diǎn)的連續(xù)線或行投 射在目標(biāo)上，以指出成像視場(chǎng)。
[0005] 盡管這樣的已知的成像讀取器有利，但是，它們被證明在某些情況下不太令人滿 意。例如，瞄準(zhǔn)光組件通常安裝在成像模塊上，與圖像傳感器相距幾個(gè)毫米的距離處。在這 樣的情況下，瞄準(zhǔn)光圖案偏離成像視場(chǎng)，隨著工作距離增大，偏移惡化。當(dāng)使用一維圖像傳 感器（例如，只有一個(gè)像素高）時(shí)，此偏移問(wèn)題特別嚴(yán)重，因?yàn)閷?duì)于高效讀取性能而言，甚至 幾個(gè)毫米的偏移也不能被容忍。
[0006] 為對(duì)抗此偏移問(wèn)題，已知通過(guò)相對(duì)于瞄準(zhǔn)激光器移動(dòng)瞄準(zhǔn)透鏡，操縱瞄準(zhǔn)圖案以 重疊成像視場(chǎng)。然而，此移動(dòng)是受約束的，因?yàn)槊闇?zhǔn)激光器必須與瞄準(zhǔn)透鏡的外徑同軸。此 外，對(duì)抗偏移問(wèn)題的此移動(dòng)可能附隨地使由瞄準(zhǔn)激光器發(fā)出的瞄準(zhǔn)光的聚焦降級(jí)。進(jìn)一步 復(fù)雜化偏移問(wèn)題以及可能的聚焦退化是，常常沒(méi)有足夠的空間來(lái)訪問(wèn)瞄準(zhǔn)透鏡和/或允許 這樣的移動(dòng)。有許多希望小型化的，高度緊湊的成像模塊的空間受限的應(yīng)用，在這樣的情況 下，偏移問(wèn)題也未解決，只是忍著。
[0007] 相應(yīng)地，需要在用于成像讀取器中的小型化的，高度緊湊的成像模塊中獨(dú)立地或 同時(shí)輕松地在空間上調(diào)整瞄準(zhǔn)圖案和/或輕松地調(diào)整瞄準(zhǔn)光的聚焦。
【附圖說(shuō)明】
[0008]附圖（在各個(gè)單獨(dú)的視圖中，類似的參考編號(hào)表示相同的或功能上類似的元件）， 與下面的詳細(xì)描述一起，被包括，構(gòu)成了說(shuō)明書(shū)的一部分，用于進(jìn)一步說(shuō)明包括帶有權(quán)利要 求的發(fā)明的概念的實(shí)施例，并說(shuō)明那些實(shí)施例的各種原理和優(yōu)點(diǎn)。
[0009] 圖1是可以使用并得益于本發(fā)明的用于以電光學(xué)方式讀取要通過(guò)圖像捕捉來(lái)讀 取的目標(biāo)的便攜式手持式成像讀取器的側(cè)前視圖。
[0010] 圖2是圖1的成像讀取器的各種組件的示意圖；
[0011] 圖3是用于圖1的讀取器中的成像模塊的透視圖。
[0012] 圖4是圖3的成像模塊的部分截面，部分-拆解透視圖。
[0013] 圖5是圖3的成像模塊的側(cè)截面圖。
[0014] 圖6是可以從圖3的成像模塊下面看見(jiàn)的底部透視圖。
[0015] 圖7是圖3的成像模塊的分解透視圖。
[0016] 圖8是圖3的成像模塊的后透視圖。
[0017] 圖9是用于圖3的成像模塊中的隔離中的光導(dǎo)管的放大的正面透視圖。
[0018] 圖10是圖9的光導(dǎo)管的放大后透視圖。
[0019] 精通技術(shù)的人員將理解，圖中的元素是簡(jiǎn)明而清晰地顯示的，不一定是按比例繪 制的。例如，圖中的某些元件的尺寸和位置可以相對(duì)于其他元件而放大，以幫助改善對(duì)本發(fā) 明的實(shí)施例的理解。
[0020] 裝備組件和方法組件在適當(dāng)?shù)那闆r下通過(guò)附圖中的慣用符號(hào)來(lái)代表，只示出了與 對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的理解有關(guān)的那些具體細(xì)節(jié)，以便不會(huì)用對(duì)那些精通技術(shù)的人員顯而易 見(jiàn)的細(xì)節(jié)使本說(shuō)明書(shū)模糊。
[0021] 詳細(xì)描述
[0022] 本發(fā)明的一方面涉及成像讀取器的緊湊成像模塊（或掃描引擎）。成像模塊可以 安裝在讀取器的外殼內(nèi)，并且在由外殼支撐的窗口后面。成像模塊包括成像組件，該成像組 件包括固態(tài)成像傳感器，以及成像透鏡系統(tǒng)，該成像透鏡系統(tǒng)用于從要在成像傳感器的成 像視場(chǎng)上成像的目標(biāo)捕捉反射光，并用于將捕捉到的反射光投射到成像傳感器上。成像模 塊進(jìn)一步包括瞄準(zhǔn)光組件，該組件包括用于發(fā)出瞄準(zhǔn)光束的瞄準(zhǔn)激光器，以及光導(dǎo)管，該光 導(dǎo)管用于在光學(xué)上修改瞄準(zhǔn)光束，以在目標(biāo)上生成并形成瞄準(zhǔn)光圖案。光導(dǎo)管具有入射表 面一一通過(guò)該入射表面，瞄準(zhǔn)光束入射光導(dǎo)管，出射表面一一通過(guò)該出射表面，瞄準(zhǔn)光束退 出光導(dǎo)管，以及入射表面以及出射表面之間的一對(duì)全內(nèi)反射表面，用于兩次折疊瞄準(zhǔn)光束， 以沿著雙倍路徑穿過(guò)光導(dǎo)管。成像模塊更進(jìn)一步包括支撐組件，用于在空間上調(diào)整瞄準(zhǔn)光 圖案，以至少部分地重疊成像視場(chǎng)。
[0023] 支撐組件有利地包括第一底盤(pán)部分，在其上面安裝了瞄準(zhǔn)激光器，用于與其聯(lián)動(dòng)， 以及第二底盤(pán)部分，在其上面安裝了光導(dǎo)管，用于與其聯(lián)動(dòng)。至少一個(gè)底盤(pán)部分或兩者都可 相對(duì)于彼此移動(dòng)，以相對(duì)于成像視場(chǎng)在空間上調(diào)整瞄準(zhǔn)光圖案。優(yōu)選地，第一底盤(pán)部分至少 部分地由導(dǎo)熱材料（例如，金屬材料）構(gòu)成，以散熱（heatsink)并發(fā)散來(lái)自瞄準(zhǔn)激光器的 熱量，第二底盤(pán)部分至少部分地由吸光材料（例如，帶有吸光顏料的塑料）構(gòu)成。第二底盤(pán) 部分也可以完全地或部分地由金屬材料構(gòu)成。
[0024] 支撐組件進(jìn)一步有利地在其中一個(gè)底盤(pán)部分包括激光器穴，用于利用間隙容納瞄 準(zhǔn)激光器，以及在另一底盤(pán)部分包括光導(dǎo)管穴，用于利用間隙接受并容納光導(dǎo)管。在調(diào)整過(guò) 程中，瞄準(zhǔn)激光器和光導(dǎo)管進(jìn)入到它們的相應(yīng)的穴內(nèi)，直到使用粘合劑將瞄準(zhǔn)激光器固定 在激光器穴中的調(diào)整的位置，以及將光導(dǎo)管固定在光導(dǎo)管穴中的調(diào)整的位置，由此，相對(duì)于 成像視場(chǎng)，操縱并在空間上調(diào)整瞄準(zhǔn)光圖案。
[0025] 光導(dǎo)管有利地是整塊結(jié)構(gòu)的模制部件，由在光學(xué)上透明塑料制成。光導(dǎo)管具有用 于將光導(dǎo)管支撐在光導(dǎo)管穴中的相對(duì)的末尾部分，用于在校準(zhǔn)過(guò)程中夾持光導(dǎo)管并固定于 調(diào)整的位置的夾持部分。光導(dǎo)管的入射和出射表面中的至少一個(gè)，以及優(yōu)選地兩個(gè)被配置 有光功率，以及衍射/折射特征，以形成瞄準(zhǔn)光束圖案。例如，入射以及出射表面可以旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱（例如，球面），或非球面，或散光，或圓柱形，或任何其他自由形狀。全內(nèi)反射面的對(duì)優(yōu) 選地是平的，并且無(wú)覆蓋層，但是，還可以配置有光功率，以及衍射