TWI378261B - Electro-optical reader with improved laser intensity modulation over extended working range - Google Patents
Electro-optical reader with improved laser intensity modulation over extended working range Download PDFInfo
- Publication number
- TWI378261B TWI378261B TW094123712A TW94123712A TWI378261B TW I378261 B TWI378261 B TW I378261B TW 094123712 A TW094123712 A TW 094123712A TW 94123712 A TW94123712 A TW 94123712A TW I378261 B TWI378261 B TW I378261B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- along
- aperture
- optical
- light
- extending
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
- G06K7/10554—Moving beam scanning
- G06K7/10594—Beam path
- G06K7/10683—Arrangement of fixed elements
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
- G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
- G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
- G06K7/10821—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices
- G06K7/10831—Arrangement of optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
1378261 九、發明說明: C 明所屬·^技斗軒領j 發明領域 本發明是關於雷射掃描器和成像器(imager),尤其是關 5 於一種改良後的孔徑光闌(aperture stops)和光學元件,以用 於在一延伸工作範圍(extended working range)内或在如條 碼符號(bar code symbols)之標記(indicia)被讀取的焦深 (depth of focus)上,增進雷射強度調變(laser intensity modulation) ° 1〇 【先前技術】 發明背景 第13圖描述一基於旋轉三稜鏡的習知技藝裝置,其中 雷射二極體20引導雷射光束穿過正聚焦透鏡69,一習知的 孔徑光闌70(例如,具有圓形、橢圓、矩形、正方形或菱形 15 的孔徑),以及一用於聚焦光束到多個焦點的圓錐旋轉三稜 鏡71 ’例如’所有介於P1和P2間沿著光軸72的焦點,用於 定義出該延伸工作範圍。該聚焦透鏡69是無像差的 (aberration-free),且光束波前(beam wavefront)是圓錐形 的,如參考標號(reference numeral)73於圖式中所描繪的。 20 【發明内容】 發明概要 因此’本發明的綜合目的就是增加一光電讀取器的工 作範圍。 簡要地陳述’本發明的一個特徵在於利用一非對稱的 5 光學元件,如眾所周知的圓錐形旋轉三棱鏡(conical axicons) ’但其是不對稱且長度和高度尺寸(dimension)彼此互相獨 立不相關’且較佳地,長度和高度的尺寸是不同的。這種 不對稱光學元件,也可如此處所知的,,屋脊狀的(rooftop)” 元件,具有一對透鏡面,且較佳地,是平面,且該等透鏡 面沿著一條線會合(meeting),而該線是與光線傳播所沿著 的光軸相交。這兩個透鏡面沿著光軸聚焦光線於多個焦點 ’從而延伸移動光束(〇1(八11^_|^31]1)類型的光電讀取器之工 作範圍’在該讀取器中使用該屋脊狀的元件用於讀取位於 延伸工作对圍内的標記。在影像讀取器中,這兩個透鏡面 沿著光軸使從複數影像點(multiple image points)返回的光 成像。 因此,該理想的(desirable)延伸工作範圍可獲得。然而 ’屋脊狀元件在一線擴展函數(line spread function)或光束 波形中’引起不理想(undesirable)的光強度調變,如已知的 ’’擺動(wiggles)” ’且該光束波形是描述通過該屋脊狀元件之 光線的光強度分佈。該等擺動危及該讀取器成功讀取一符 號的能力’以及,在有些情況下’甚至可能導致讀取符號 完全失敗。 本發明的另一個特性在於一個新的孔徑光闌,且該孔 徑光闌用於減少擺動影響,以改良讀取器的讀取性能。該 孔徑光闌包括一光學孔徑,和一沿著一邊界界限出該光學 孔徑的支架’且該支架沿著該標記延伸的互相垂直方向成 形出該可變尺寸的光學孔徑。該光學孔徑的該二尺寸是不 1378261 同的,以至於通過的光線截面是卵形(oval)或橢圓(elliptical) 形,藉此避免了習知技藝所需的繞射光柵。 圖式簡單說明 第1圖是一用於讀取器的手提式設備的截斷透視圖, 5 該讀取器用於以光電方式讀取位於工作距離範圍内的標記 ,該設備包含一屋脊狀元件的一實施態樣,以及一孔徑光 闌的一實施態樣; 第2圖是第1圖之屋脊狀元件之實施態樣的透視放大圖; 第3圖是在兩軸上的線擴展函數的曲線圖,顯示不理想 10 的光強度調變; 第4圖是第1圖之孔徑光闌之實施態樣的前視放大圖; 第5a圖是一習知的矩形孔徑光闌; 第5b圖,第5c圖是習知在兩軸上,分別對應於鄰近和遠 離符號的線擴展函數; 15 第6a圖是具有第一組設計參數的軟邊緣孔徑光闌; 第6b圖,第6c圖是類似第5b圖,第5c圖,但對應於第6a圖 之孔徑光闌; 第7a圖是具有第二組設計參數的軟邊緣孔徑光闡; 第7b圖,第7c圖是類似第5b圖,第5c圖,但對應於第7a圖 20 之孔徑光闌; 第8a圖,第8b圖是第4圖之孔徑光闌的前視圖,但具有一 對於雷射瞄準誤差不敏感的疊加(superimposed)橢圓聚束 光; 第9圖是屋脊狀元件的另一個實施態樣的透視圖; 7 ⑧ 第10圖是第9圖之表面的詳細放大截面圖; 第11圖是屋脊狀元件的另一個實施態樣的透視圖; 第12圖是〜個使用屋脊狀元件和孔徑光闌的影像讀取 器其簡要透視圖; 第13圖是習知一種基於旋轉三稜鏡之光學裝置的簡圖; 第14圖是〜個用於延伸工作範圍的非基於旋轉三稜鏡 之光學裝置圖;以& 第15圖是另—個用於延伸工作範圍的非基於旋轉三稜 鏡之光學裝置圖。 C ^ 較佳實施例之詳細說明 第1圖描述一個用於讀取符號(symbols)的手提式雷射 掃描設備10。該設備10包括一個通常如上述專利所示類型 ’且具有一官狀部(barrel portion) 11和一手柄(handle) 12的外 设。儘管圖描述的是一手提式手搶狀的外殼,本發明也可 在其他類型的外殼中實現’如桌上型工作站或固定掃描器 。在該圖解實施例中,外殼的管狀部丨丨含有一出射口或視 窗13,一輸出雷射光束(iaser light beam)14通過該出射口或 視窗13射到且橫向掃描與外殼有一段距離處的條碼符號 (bar code symbols) 15。 該雷射光束14橫移該符號15以產生一掃描圖案《典型 地’該掃指圖案是一維或線性的,如線16所示。雷射光束 14的線性掃描移動是由一擺動(〇sci]lating)馬達18驅動的_ 振盪掃描鏡(oscillating scan miiror)17產生。如果想要的話 ==二維掃描的方式來掃描移動該雷射光糾 作者發動掃㈣★機(tn咖)19或類似裝置可使操 如,:^田°又備10包括一安裝在外殼内的雷射光源2〇,例 孔體田射官或—半導體雷射二極體。該雷射光源如 產生该雷射来去14 ^ 〇 —光電探測器(photodetector)21被安置 在外相祕純從條碼錢ls反射輕少—部分光線。 該光電探測器21可面向視窗13。而在另一實施例中,掃描 鏡Π的-凸起部分可聚焦反射光到光電探測器21上在此 種ft况下’光電探測器是面向掃描鏡的。當光束Μ掃描符 被15時,光電探測器21探測到從該符號15反射的光線且產 生與。玄反射光強度等比例(proportional)的一類比電子信號 。一數化器(digitizer)(圖未示)典型地用來轉換該類比電子 信號,使其成為一脈寬調變數位信號,且該等脈寬和/或該 等間隔(spacings)是相對應於條碼的物理寬度和掃描符號丄5 的間距(spaces) » —解碼器(圖未示)典型地包含一與ram和 ROM相關的已程式化微處理器,依據特定象徵學(specific symbology)和該符號代表的文數字元(alphanumeric characters)來解碼該脈寬調變數位信號’且該特定象徵學是 用來推論被編碼在該符號中之資料的二元表示法。 雷射光源20引導該雷射光束通過一包含一聚焦透鏡69 、一光學元件22和一孔徑光闌23的光學裝置,以改變和引 導雷射光束到掃描鏡17上。該掃描鏡17安裝在一垂直軸
方向振i ’反射和引導光束通過出射口 13到符號15。而本 發明中的光學το件2 2和孔徑光闌2 3的詳細資料將在以下描 為了操作掃描⑨備1G ’操作者壓下可觸發雷射光源2〇 和馬達18的板機19。雷 元件22和孔徑23的組合 產生一給定尺寸的%列 雷射光源20產生的雷射光束穿過光學 合。光學元件22和孔徑23改變光束以 疋尺寸的強烈聚束光(intense 叩⑺),該強烈 水束光連,·貝延伸且在:L作距離⑽也叩㈣⑽⑽)的範圍24 内/又有貫貝的改* 1元件和孔徑組合引導該光束到旋轉 鏡17上’該旋轉鏡17將該已改變的雷射光束由掃描器外殼 11向外(outwardly)引導,以掃描圖案㈣哪㈣口抓⑽),例 如,沿著掃描線16,朝向該條碼符號15掃描。位於工作距 離24内任ϋ實質上垂直於雷射光束14的條碼符號15 反射部分的雷射光。安裝在掃描器外殼11中一非反光 (non-retroreflective)位置的光電探測器21,探測反射光且轉 換该等接收到的光成一類比電子信號。該光電探測器也可 文裝在朝著掃描鏡17的一反光(retroreflective)位置。系統電 路然後轉換該類比信號成為一脈寬調變數位信號,該脈寬 調是數位“號是由一基於微處理器的解碼器依據條碼象徵 學規則的特性解碼出來的。 依據本發明的一個特性,光學元件22的一個實施態樣 如第2圖所示,有一用於接收光的 '位於前面的(front)且一 般呈平面的入射表面(incident surface)24,和兩個位於後面 1378261 的且一般是平面的出射表面(exit surfaces)25、26,在光穿 過該光學元件22後,光將由出射表面25、26放射出去。上 面所用的措辭(term): ”前面(front)”和”出射(exit),,是為了方 便起見命的,因為該等表面25、26也可作為前面,且該表 5 面24也可作為一出射表面。該等出射表面25、26沿著—條 相交且垂直於光轴的線27會合,而來自於光源20的光束14 是沿著該光軸傳播。光學元件22有一長度L和一寬度W,且 這兩個彼此呈正交的尺寸(dimensions)是可獨立選擇的。光 學元件22在光轴上,以母個出射表面斜角之函數,彎曲 10 (bends)來自點光源20的光束14,使其與沿著工作距離範圍 24的軸交叉’而該工作距離範圍24是沿著一連續的點線。 由以上的描述,在此領域中已知要使用一個該等出射 表面是圓錐(conical)而非平面的旋轉三稜鏡(axic〇n)。該圓 錐旋轉三稜鏡產生一圓形光束截面,其對於讀取一維符號 15是不理想的。因此’此技藝利用繞射光柵(diffraction grating) 和上述對抗(contended with)雷射瞄準誤差(pointing err〇rs) 的方法來解決β 本發明的不對稱或”屋脊狀’’元件22產生理想的延伸工 作範圍’但是使用一傳統的孔徑光闌時,線擴展函數(line 20 spread function)會產生前述提過的擺動(wiggies) 〇例如,第 3圖描述當使用一種矩形孔徑光闌時,如第2圖所示之屋脊 狀元件的線擴展函數。線擴展函數的求法是沿著掃描方向 (X-軸)和垂直方向(y-軸)’將目標平面(target plane)内符號上 的聚束光之光強度分佈積分。在第3圖,曲線28是視為X-軸
11 分佈,曲線29是視為y-軸分佈,且擺動3〇是視為不理想的 光強度調變。擺動的存在導致解碼能力下降(degradation) 或失敗。 依據本發明的另一個特徵,該孔徑光闌23是被設計成 使該擺動30最小化。該孔徑光闌23不是採習知技藝所教示 的正方形 '矩形、圓形、橢圓形或菱形孔徑,該孔徑光闌 23是有如上述所描述的,,軟(s〇ft)”邊緣。如第4圖所示,孔徑 光闌23有一光學孔徑31和一沿著一邊界33界限出該孔徑31 的支架32,該支架32沿著X-轴(水平掃描方向)和y—軸(垂直方 向)成形出該具有可變尺寸的孔徑。因為沿著該兩軸的尺寸 (dimensions)不同’因此光束穿過的截面有一橢圓形狀,且 沿著掃描方向具有較窄或較短的尺寸。 該軟邊緣是被描繪出,以至少兩個且較佳的沿著該邊 界互相間隔的一連串光通(light-passing)區35、37、39、41 ' 43、45,及至少一個且較佳的沿著邊界也互相間隔的一 連串光阻隔(light-obstructing)區34 ' 36、38、40、42。該等 光通區與光阻隔區互相交替。較佳地,一光阻隔區位於兩 個鄰近的光通區之間。
第4圖描述一較佳實施例,其中該軟邊緣是一具有振幅 A和週期T的正弦曲線,且由函數形式A sin (2BT)描繪。其 他週期形狀如一連串的三角形' 矩形或梯形可被使用。其 他非週期形狀如自由形狀曲線也可被使用。 第5a圖描述一標準矩形孔徑46 ;第北圖描述在轴 上與該標準矩形孔徑46相對應的線擴展函數47、48,且是 接近(close-in)該目標平面並距離視窗13約4英寸的;第5c圖 描述遠離(far-out)目標平面且距離視窗約18英寸,在0oy轴 上的相對應線擴展函數49、50。需要注意的是,\轴有擺動 或肩部(shoulders)51 ' 52的線擴展函數47、49減損了理想的 向斯光束波形(Gaussian beam profile)。 第6a圖描述第4圖中的軟邊緣孔徑23,其中a為孔徑寬 的8%,Τ=4·5,第6b圖描述接近目標平面的相對應的線擴展 函數53、54,第6c圖描述遠離目標平面的相對應的線擴展 函數55、56。 第7a圖、第7b圖、第7c圖與第6a圖、第沾圖 '第6(:圖 類似’除了 A為孔挺寬的16%。X轴上的線擴展函數π、59 沒有肩部(相對於肩部51、52)且因此更近似理想的高斯光束 波形。 因而’週期邊緣的振幅A越大,肩部51、52對在工作距 離範圍相反端的接近符號和遠離符號的讀取性能下降的影 響就越小。週期T的值是被選為小於孔徑的光點尺寸,因此 光點移位並不會不利地(adversely)影響線擴展函數。該光束 波形可保持一致性,甚至當雷射光點的最大強度不在孔徑 中心’ 一個來自雷射光源的重大瞄準誤差發生時β第如圖 、第8b圖描述的是光點移位或瞄準誤差的情形,且光束波 形對此並不敏感。 不對稱屋脊狀元件22延伸了該工作範圍,而其影響被 軟邊緣孔徑趨於減少工作範圍的現象抵銷。無論如何,光 束波形中減少的擺動增進了讀敢器的性能,尤其對於鄰近 1378261 (close-in)符號。同樣,該孔徑光闌使該光點的水平尺寸 (dimension)和垂直尺寸各自獨立地達到最佳化。該光點的 垂直尺寸可獨立地從水平尺寸中挑選。同樣,如第9圖所示 的實施例,該前表面24不需要是平面的,而可設成一圓柱 5 形的表面61,以控制光點的橢圓率。 同樣如第9圖所示,該孔徑光闌可利用該屋脊狀元件22 完整地形成,且該屋脊狀元件22是在每個平面25、26上形 成一系列凹槽(grooves)62 '63。如第10圖所示,穿過該等 平面區域的光是直接穿過。而在凹槽62、63上的入射光是 10 擴散的,從而形成該顯示(indicated)的有效孔徑邊緣。每一 系列凹槽可以用可變間距隔開,並與該屋脊狀元件合併以 藉此給定出一軟孔徑邊緣。 第11圖描述的仍是屋脊狀元件64的另一個實施態樣, 且如同第2圖所示的那個,除了每一出射表面是彎曲的而不 15 是平的。較佳的,每一彎曲的出射表面65、66是一抛物線 。沿著y軸的光束波形由該等拋物線表面控制。 第12圖描述一影像讀取器的元件,其包含一具有複數 光電元件(photocells)的線性感測器陣列67,較佳地為電荷 藕合裝置,並包含一聚焦透鏡68、該屋脊狀元件22和該軟 20 邊緣孔徑光闌23,且所有的元件都安裝在光的一返回路徑 中,且該光是來自於一位於焦深範圍中内一位置的符號影 像。已知的具有線性陣列的影像讀取器通常有一個比移動 光束讀取器(moving beam readers)低的焦深。然而,依據本 發明,該屋脊狀元件22和該軟邊緣孔徑光闌23的使用增加 14 了焦深,藉此使這種影像讀取器更適用於高產量情況。 使用屋脊狀凡件、軟邊緣孔徑光闌及一成像器,使在 犧牲(expense)該延伸工作範圍下增加孔徑尺寸。此新系統 與沒有使用該旋轉三稜鏡與孔徑(axic〇n_aperture)之组合的 系統具有相同的工作範圍,但有一個較大的清晰的孔徑。 該較大的孔徑導致更多的光被該感測器陣列蒐集到,故可 使δ玄感測器的曝光時間減少。利用減少曝光時間,手提式 璜取器的手動抗擾度可增加。這直接涉及到較高的產量和 生產力。 已提出在光電讀取器中去掉該旋轉三稜鏡而改使用屋 脊狀元件’且這並不損失(sacrificing)工作範圍,較佳地, 結合該軟邊緣孔徑光闌一起使用。依據本發明另一個解決 方法,在正(positive)(聚焦)透鏡表面故意(deliberately)形成 負球面像差,且這同樣是為了達到增加工作範圍的目的。 第13圖描述一基於旋轉三稜鏡的習知技藝裝置,其中 雷射二極體20引導雷射光束穿過正聚焦透鏡69,一習知的 孔控光闌70(例如’具有圓形 '橢圓、矩形、正方形或菱形 的孔徑)’以及一用於聚焦光束到多個焦點的圓錐旋轉三稜 鏡71 ’例如,所有介於pi和P2間沿著光軸72的焦點,用於 定義出該延伸工作範圍。該聚焦透鏡69是無像差的 (aberration-free),且光束波前(beam wavefront)是圓錐形的 ,如參考標號(reference numeral)73於圖式中所描繪的。 第14圖根攄本發明描述一額外光學元件74,其用於為 該正聚焦透鏡69產生一負球面像差,以使該光束波前是非 求面的’如參考標號75於圖式中所描繪的。一負球面像差 折射外部邊緣光線(如光線R1是徑向遠離光軸72)到一更遠 離透鏡69的焦點P4,相較於内部光線(例如,光線R2是較徑 向4近光軸72)則是到一較鄰近透鏡69的焦點P3。 負球面像差正如正球面像差,是一種阻止光被聚焦在 正確焦點的内在缺陷。對於一光學設計者,補償和改正該 像差是方便的。然而,依據本發明’該聚焦透鏡是故意地 過分修正。 在數學上,在出射光瞳(pupil)平面之波前的垂度 10 (sag)(W)可被表示成: W = AR2 + BR4, 其中A是散焦(defocus)係數,B是球面像差係數,R是 一光線偏移該光軸的徑向距離。對於一種無像差透鏡,B 的值是零。而依據本發明,B是被選作一負值。 15 為了產生一負球面像差而過度修正該正透鏡69的結果 是造成焦點P3和P4間的工作範圍增加。沒有旋轉三稜鏡被 使用。因而’該光學裝置對於二極體的瞄準誤差和雷射二 極體的變化(variations)是較不敏感的,如同基於旋轉三稜鏡 之裝置的例子。既然一種傳統的孔徑光闌可被使用,在該 20 孔徑的平面不需要變跡法(apodization),如使用上述所提的 車人邊緣孔控光闌。該被過分修正的透鏡,不同於一旋轉三 稜鏡’是允許使用傳統的散光(astigmatic)元件獨立地控制 沿著X和y軸之掃描光束的高度和寬度大小,如透鏡或鏡面 。光點可以橢圓的形式被產生出來,且比以一種基於旋轉 16 三棱鏡的裝置產生出來的,具有較大的接收範圍。 負球面像差可以被產生(introduced),藉由在一玻璃基 片上之塑膠非球面複製品的使用,,或直接在聚焦透鏡69 上形成一個整體的一體成形構造(integrated one-piece construction)。另外,該負球面像差也可藉由使用一獨立的 光學元件產生,例如’第15圖所示的相位片(phase plate)76 。在第15圖卡,一玻璃平-凸(glass plano-convex)透鏡69校 準(collimates)該雷射光束。該塑膠相位片76有一包含兩個 區域的第一平面:該二區域分別是一光束改變區和一圓錐 區。依據本發明,該光束改變區產生想要的負球面像差以 提供了該被延伸的工作範圍。該有效孔徑是由該光束改變 區和該圓錐區的交集形成。圓錐區使該有效孔徑外的光線 偏離光軸。該偏轉光線然後是被孔徑7〇阻擋。這種裝置使 產生的雷射光束之波前的離心率最小化,以提供該工作範 圍的連貫性。 用於產生負球面像差的相位片76也可用來延伸在成像 應用技術中的工作_。因此,相位片76可替換扣圖中 的屋脊狀元件22和軟邊緣孔徑23。 在附加的申請專利範圍中,新的和想要被專利證書保 護的範圍將被陳述。 【圖式簡單~ 明】 〆^圖是一用於讀取器的手提式設備的截斷透視圖,該 讀取器用於料電方式讀取位於工作距離範圍内的標纪, 該設備包含-屋脊狀元件的—實施態樣,以及—孔徑光閣 1378261 的一實施態樣; 第2圖是第1圖之屋脊狀元件之實施態樣的透視放大圖; 第3圖是在兩軸上的線擴展函數的曲線圖,顯示不理想 的光強度調變; 5 第4圖是第1圖之孔徑光闌之實施態樣的前視放大圖; 第5a圖是一習知的矩形孔徑光闌; 第5b圖,第5c圖是習知在兩軸上,分別對應於鄰近和遠 離符號的線擴展函數; 第6a圖是具有第一組設計參數的軟邊緣孔徑光闌; 10 第6b圖,第6c圖是類似第5b圖,第5c圖,但對應於第6a圖 之孔徑光闌; 第7a圖是具有第二組設計參數的軟邊緣孔徑光闌; 第7b圖,第7c圖是類似第5b圖,第5c圖,但對應於第7a圖 之孔徑光闌; 15 第8a圖,第8b圖是第4圖之孔徑光闌的前視圖,但具有一對 於雷射瞄準誤差不敏感的疊加(superimposed)橢圓聚束光; 第9圖是屋脊狀元件的另一個實施態樣的透視圖; 第10圖是第9圖之表面的詳細放大截面圖; 第11圖是屋脊狀元件的另一個實施態樣的透視圖; 20 第12圖是一個使用屋脊狀元件和孔徑光闌的影像讀取 器其簡要透視圖; 第13圖是習知一種基於旋轉三棱鏡之光學裝置的簡圖; 第14圖是一個用於延伸工作範圍的非基於旋轉三稜鏡 之光學裝置圖;以及 18 1378261 第15圖是另一個用於延伸工作範圍的非基於旋轉三稜 鏡之光學裝置圖。 【主要元件符號說明】 10…雷射掃描設備 32…支架 11…管狀部 33…邊界 12…手柄 34、36、38、40、42···光阻隔區 13…出射口 (視窗) 35、37、39、41、43、45···光通區 14…雷射光束 46···標準矩形孔徑 15…條碼符號 47~50…線擴展函數 16…掃描線 51、52…肩部 17…振盪掃描鏡 53~60…線擴展函數 18…擺動馬達 61…圓柱形的表面 19···板機 62、63-凹槽 20…雷射光源 64…屋脊狀元件 21…光電探測器 65、66…出射表面 22…屋脊狀光學元件 67…線性感測器陣列 23…孔徑光闡 68、69…聚焦透鏡 24…工作範圍 70···孔徑光闌 25、26···出射表面 71…圓錐旋轉三稜鏡 27…垂直於光轴的光線 72…光轴 28-x…軸分佈的曲線 73、75…參考標號 29-y…轴分佈的曲線 74…光學元件 30…擺動 31···光學孔徑 76···相位片 19
Claims (1)
- 第094123712號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(101年8月 十、申請專利範圍: I 一種用於一系統中之光學元件,用以光電式地讀取沿著互 相垂直方向延伸的標記,該光學元件包含: 一不對稱透鏡,具有一光軸和沿著一條實質上之直 線會合的一對透鏡面,該實質上之直線與該光軸相交, 該實質上之直線具有沿著該等方向之其中一方向延伸 的一長度尺寸,及該透鏡具有沿著該等方向之另一方向 延伸的一寬度尺寸,且該長度尺寸是獨立於該寬度尺 寸。 2. —種在一系統令之光學裝置,藉由在一次掃描中以一雷 射光束橫跨掃描標記來光電式地讀取沿著互相垂直方 向延伸的該標記,該光學裝置包含: a) —不對稱光學元件,用於延伸工作範圍,在該工 作範圍内,該標記藉由伴隨之不理想的雷射強度調變而 被讀取,該元件具有一光轴和沿著該光轴而聚焦該雷射 光束到多個焦點的一對透鏡面,該等透鏡面沿著相交於該 光轴的一實質上之直線而會合,且該實質上之直線具有 沿著該等方向之其中一方向延伸的一長度尺寸,該元件具 有沿著該等方向之另一方向延伸的一寬度尺寸,且該寬度 尺寸是獨立於該長度尺寸;以及 b) —孔徑光闌,其藉由該工作範圍中所伴隨之縮減 來減少該不理想的雷射強度調變,該孔徑光闌包含一光 學孔徑和沿著一邊界而界限出該光學孔徑的一支架,該 支架沿著該標記所延伸的兩方向而成形出具有可變尺 160922-1010807.doc 寸的該孔徑,該光學孔徑具有複數個沿著該邊界而互相 間隔的光通區’且該支架具有沿著該邊界並位於該等光 通區之間的一光阻隔區。 3.如申請專利範圍第2項所述之裝置,其中該元件的每一 透鏡面都是一平面。 4. 如申請專利範圍第2項所述之裝置,其中該元件具有一 圓柱入射面,且該圓柱入射面用於光學地改變該雷射光 束以使之具有一不對稱的截面。 5. 如申請專利範圍第2項所述之裝置,其中該支架具有複 數個沿著該邊界連續排列的光阻隔區,每一光阻隔區係 位於一對光通區之間。 6. —種在一系統中之光學裝置,用以藉由成像自一視野外之 標記所散射之雷射光以光電式地讀取沿著互相垂直方向 延伸的該標記,該光學裝置包含: a) —不對稱光學元件,用於延伸焦深,在該焦深中 該標記藉由伴隨之不理想的雷射強度調變而被讀取該 元件包含-光轴和-對透鏡面,該等透鏡面用於沿著該 光軸成像來自多個影像點的雷減,該等透鏡面沿著相 交於該光軸的-實質上之直線而會合,且該實質上之直 線具有沿著該等方向之其中一方向延伸的一長度尺寸 ,該元件具有沿著該等方向之另—方向延伸的—寬度尺 寸,且該寬度尺寸是獨立於該長度尺寸;以及a b) -孔徑光閣’藉由該焦深中所伴隨之縮減來減 少該不理想的雷射強度調變,該孔徑光闌包含一光學孔 160922-1010807.doc -2 · 1378261 徑和沿著一邊界而界限出該光學孔徑的一支架,該支架 沿著該標記所延伸的兩方向而成形出具有可變尺寸的 該孔徑,該光學孔徑具有複數個沿著該邊界而互相間隔 的光通區,且該支架具有沿著該邊界並位於該等光通區 之間的一光阻隔區。160922-1010807.doc
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/897,724 US7063261B2 (en) | 2004-07-23 | 2004-07-23 | Electro-optical reader with improved laser intensity modulation over extended working range |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW200617425A TW200617425A (en) | 2006-06-01 |
TWI378261B true TWI378261B (en) | 2012-12-01 |
Family
ID=35656090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW094123712A TWI378261B (en) | 2004-07-23 | 2005-07-13 | Electro-optical reader with improved laser intensity modulation over extended working range |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7063261B2 (zh) |
EP (1) | EP1771803B1 (zh) |
JP (1) | JP4643644B2 (zh) |
CN (1) | CN100517364C (zh) |
TW (1) | TWI378261B (zh) |
WO (1) | WO2006023111A1 (zh) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7215493B2 (en) * | 2005-01-27 | 2007-05-08 | Psc Scanning, Inc. | Imaging system with a lens having increased light collection efficiency and a deblurring equalizer |
JP4878474B2 (ja) * | 2005-11-30 | 2012-02-15 | 富士通フロンテック株式会社 | 読取装置 |
US7740176B2 (en) * | 2006-06-09 | 2010-06-22 | Hand Held Products, Inc. | Indicia reading apparatus having reduced trigger-to-read time |
US7784696B2 (en) | 2006-06-09 | 2010-08-31 | Hand Held Products, Inc. | Indicia reading apparatus having image sensing and processing circuit |
US7551370B2 (en) * | 2006-07-31 | 2009-06-23 | Symbol Technologies | Negative spherical aberration component-based imaging lens assembly in imaging reader |
US20080067250A1 (en) * | 2006-09-19 | 2008-03-20 | Igor Vinogradov | Imaging reader and method with optically modified field of view |
EP2105239B1 (en) | 2006-11-30 | 2016-01-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light condensing optical system, laser processing method and apparatus, and method of manufacturing fragile material |
JP4896863B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2012-03-14 | 花王株式会社 | 精製焙煎コーヒー豆 |
US20090084856A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Igor Vinogradov | Imaging reader with asymmetrical magnification |
JP5290003B2 (ja) * | 2008-11-29 | 2013-09-18 | 株式会社オプトエレクトロニクス | 光学的情報読取装置、光学的情報読み取り方法、光照射装置及び光照射方法 |
WO2010068199A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-17 | Optoelectronics Co., Ltd. | Method and apparatus for scanning optical code |
US20100142856A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-10 | Shin Takeuchi | Image reading apparatus, and reading method |
US8777105B2 (en) * | 2009-10-21 | 2014-07-15 | Symbol Technologies, Inc. | Imaging reader with asymmetrical magnification |
US8376233B2 (en) * | 2011-06-15 | 2013-02-19 | Metrologic Instruments, Inc. | Bar code symbol reading system employing an extremely elongated laser scanning beam capable of reading poor and damaged quality bar code symbols with improved levels of performance |
US8556179B2 (en) * | 2011-08-16 | 2013-10-15 | Intermec Ip Corp. | Motion tolerant bar code reader |
US8387883B1 (en) * | 2011-08-26 | 2013-03-05 | Honeywell International Inc. | Bar code imagers |
US8844823B2 (en) | 2011-09-15 | 2014-09-30 | Metrologic Instruments, Inc. | Laser scanning system employing an optics module capable of forming a laser beam having an extended depth of focus (DOF) over the laser scanning field |
US8430314B1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-04-30 | Symbol Technologies, Inc. | Apparatus for and method of aligning non-rotationally symmetrical imaging lens aperture with an imaging sensor in an imaging reader |
US20140027505A1 (en) * | 2012-07-30 | 2014-01-30 | Sintai Optical (Shenzhen) Co., Ltd. | Configuration Management Systems And Methods for Electronic Devices |
JP2015187853A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-29 | 株式会社リコー | 光学式情報コード読取り方法 |
US11927776B2 (en) | 2019-03-08 | 2024-03-12 | Interdigital Madison Patent Holdings, Sas | Optical method and system for light field displays based on beams with extended depth of focus |
EP4312150B1 (de) * | 2022-07-25 | 2024-07-10 | Sick Ag | Lesen eines optischen codes |
CN116107064B (zh) * | 2023-04-13 | 2023-08-22 | 西安玄瑞光电科技有限公司 | 一种单镜头分孔径共焦面分幅光学成像*** |
Family Cites Families (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3129275A (en) * | 1961-04-24 | 1964-04-14 | Voigtlaender Ag | Photographic finder with image defining frame |
US5156943A (en) * | 1987-10-25 | 1992-10-20 | Whitney Theodore R | High resolution imagery systems and methods |
US5080456A (en) * | 1990-02-26 | 1992-01-14 | Symbol Technologies, Inc. | Laser scanners with extended working range |
US5742038A (en) * | 1990-09-28 | 1998-04-21 | Symbol Technologies, Inc. | Beam shaping for optical scanners |
US5216550A (en) * | 1990-10-29 | 1993-06-01 | Intermec Corporation | Optical system for scanning device |
US5164584A (en) * | 1991-06-24 | 1992-11-17 | Ncr Corporation | Optical scanner with power efficient lens |
US5438187A (en) * | 1991-11-01 | 1995-08-01 | Spectra-Physics Scanning Systems, Inc. | Multiple focus optical system for data reading applications |
US5821523A (en) * | 1992-03-12 | 1998-10-13 | Bunte; Alan G. | Combined code reader and digital camera using a common photodetector |
JP3154807B2 (ja) * | 1992-05-15 | 2001-04-09 | オリンパス光学工業株式会社 | バーコード読取装置 |
US5331143A (en) * | 1992-08-28 | 1994-07-19 | Symbol Technologies, Inc. | Optical scanner using an axicon and an aperture to aspherically form the scanning beam |
CN1037876C (zh) * | 1993-04-03 | 1998-03-25 | 株式会社耐欧热库斯 | 微条形码读出*** |
US5596454A (en) * | 1994-10-28 | 1997-01-21 | The National Registry, Inc. | Uneven surface image transfer apparatus |
JPH08153157A (ja) * | 1994-11-28 | 1996-06-11 | Nippondenso Co Ltd | 光学的情報読み取り装置 |
US5770847A (en) * | 1994-12-23 | 1998-06-23 | Spectra-Physics Scanning Systems, Inc. | Bar code reader with multi-focus lens |
US5646391A (en) * | 1995-05-11 | 1997-07-08 | Psc, Inc. | Optical assembly for controlling beam size in bar code scanners |
AU6962296A (en) * | 1995-08-30 | 1997-03-19 | Mirage Development, Ltd. | Target for laser leveling systems |
JPH10166167A (ja) * | 1996-12-03 | 1998-06-23 | Komatsu Ltd | レーザマーキング方法及び装置 |
DE19830553A1 (de) * | 1998-07-08 | 2000-01-13 | Sick Ag | Barcode-Lesevorrichtung |
US6651888B1 (en) * | 1999-02-02 | 2003-11-25 | Symbol Technologies, Inc. | Beam shaping system and diverging laser beam for scanning optical code |
US6766957B2 (en) * | 2001-05-25 | 2004-07-27 | Sony Corporation | Optical device for bar-code reading, method for manufacturing an optical device, and light projection/receiving package |
-
2004
- 2004-07-23 US US10/897,724 patent/US7063261B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-06-30 WO PCT/US2005/023825 patent/WO2006023111A1/en active Application Filing
- 2005-06-30 EP EP05764402A patent/EP1771803B1/en active Active
- 2005-06-30 CN CNB2005800248769A patent/CN100517364C/zh active Active
- 2005-06-30 JP JP2007522523A patent/JP4643644B2/ja active Active
- 2005-07-13 TW TW094123712A patent/TWI378261B/zh not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-03-06 US US11/369,130 patent/US7224538B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060016892A1 (en) | 2006-01-26 |
JP4643644B2 (ja) | 2011-03-02 |
EP1771803A4 (en) | 2009-05-13 |
CN100517364C (zh) | 2009-07-22 |
US7063261B2 (en) | 2006-06-20 |
TW200617425A (en) | 2006-06-01 |
EP1771803A1 (en) | 2007-04-11 |
US20060144944A1 (en) | 2006-07-06 |
CN1989509A (zh) | 2007-06-27 |
JP2008507758A (ja) | 2008-03-13 |
WO2006023111A1 (en) | 2006-03-02 |
EP1771803B1 (en) | 2011-10-26 |
US7224538B2 (en) | 2007-05-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI378261B (en) | Electro-optical reader with improved laser intensity modulation over extended working range | |
EP0516837B1 (en) | Bar code scanner with a large depth of field | |
JP3602860B2 (ja) | 光学的走査装置 | |
EP0779591B1 (en) | Bar code reader | |
US5386105A (en) | Diffractive optical beam shaping methods and apparatus for providing enhanced depth of working range of bar code scanners | |
CA1326295C (en) | Optical system for a large depth-of-field bar code scanner | |
US6540145B2 (en) | Aperture controlled laser beam shaping techniques for scanning optical code | |
US6651888B1 (en) | Beam shaping system and diverging laser beam for scanning optical code | |
EP1001297A1 (en) | Optical device and method for focusing a laser beam | |
EP0691622A1 (en) | Beam shaping for optical scanners | |
US6814288B2 (en) | Beam shaping system and diverging laser beam for scanning optical code | |
US6469294B2 (en) | Optical scanner and light source module with reduced light beam diameter | |
US6211990B1 (en) | Optical scanning device | |
CA2169865C (en) | Optical reflection sensing arrangement for scanning devices | |
US20020060245A1 (en) | Optical scanner with segmented collection mirror | |
JPH0689358A (ja) | 合焦・発光モジュール | |
JPH01262521A (ja) | 光走査装置 | |
JPH04276877A (ja) | バーコード検出装置 | |
JPH03214279A (ja) | 記号読取装置 | |
JP2004145633A (ja) | データ読み取り機の集光方法 | |
JPH05342400A (ja) | ホログラムスキャナー |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |