作为用于条形码扫描仪的距离传感器的瞄准图案形状制造技术

成像扫描仪包括瞄准光源，该瞄准光源配置成发射可见光穿过形状限定元件和瞄准透镜布置二者以在目标对象上产生瞄准图案。瞄准图案的形状随着目标对象与成像扫描仪之间的距离而改变。为了确定该距离，将像素数据中的瞄准图案的形状与瞄准图案在多个距离处的预期形状进行比较。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
已开发出用于读取诸如条形码之类的光学标记的多种电光系统。条形码是由一系列不同宽度的条和间隔构成的图形标记的经编码的图案。在条形码中，条和间隔具有不同的光反射特性。一些条形码具有一维结构，其中条和间隔在一个方向上隔开以形成一排图案。一维条形码的示例包括通用产品代码(UPC)，其一般用于零售店销售。一些条形码具有二维结构，其中多行的条和间隔图案垂直地堆叠以形成单个条形码。二维条形码的示例包括代码49(Code49)和PDF417。使用一个或多个成像传感器以对条形码进行读取和解码的系统通常被称为基于成像的条形码读取器、成像扫描仪或成像读取器。成像传感器通常包括以一个或多个阵列对齐的多个光敏元件或像素。成像传感器的示例包括电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)成像芯片。附图说明附图，其中类同的附图标记在全部单独的视图中表示相同的或功能类似的要素，连同下面的详细描述被纳入于此并形成说明书的一部分，并用来进一步阐述包括所要求保护的专利技术的构思的实施例，以及解释那些实施例的各种原理和优势。图1示出根据一些实施例的成像扫描仪。图2是根据一些实施例的成像扫描仪的示意图。图3是示出根据一个实施例的用于产生瞄准图案的光学系统的示意图。图4是根据一个实施例的用于产生其形状随着距离而改变的瞄准图案的光学系统。图5A－5D是根据一个实施例的在四个不同距离处的瞄准图案。图6是根据一个实施例的用于产生其形状随着距离而改变的瞄准图案的另一光学系统。本领域技术人员将理解，附图中的要素出于简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些要素的尺寸可相对于其他要素被放大以帮助提高对本专利技术实施例的理解。已在附图中通过常规符号在适当位置对装置和方法构成进行了表示，所述表示仅示出与理解本专利技术的实施例有关的那些特定细节以免因得益于本文的描述对本领域技术人员显而易见的细节而混淆本公开。具体实施方式图1示出根据一些实施例的成像扫描仪50。成像扫描仪50具有窗56和带手柄的壳体58。成像扫描仪50还具有用于将其本身支承在工作台面上的底部52。当成像扫描仪50被放置在工作台面上时，其可作为静止工作站在免提模式下使用。当成像扫描仪50被从工作台面拾起并握持在操作者的手中时，其也可在手持模式下使用。在免提模式下，产品可滑过、刷过或呈现给窗56。在手持模式下，成像扫描仪50可朝向产品上的条形码移动，并可手动地按下触发器54以发起对条形码的成像。在一些实现中，可省去底部52，并且壳体58也可以呈其他形状。在图1中，缆线也连接至底部52。在其他实现中，当省去连接于底部52的缆线时，成像扫描仪50可由板载电池供电并且其可通过无线链路与远程主机通信。图2是根据一些实施例的成像扫描仪50的示意图。图2中的成像扫描仪50包括下列部件：(1)定位于成像透镜布置60后面的成像传感器62；(2)定位于照明源72前面的照明透镜布置70；(3)定位于瞄准光源82前面的瞄准图案产生器80；以及(4)控制器90。在图2中，成像透镜布置60、照明透镜布置70以及瞄准图案产生器80被定位于窗56的后面。成像传感器62被安装在成像扫描仪中的印刷电路板91上。成像传感器62可以是CCD或CMOS成像器件。成像传感器62通常包括多个像素元件。这些多个像素元件可由以单行线性地布置的一维阵列的光敏元件形成。这些多个像素元件也可由以相互正交的行和列布置的二维阵列的光敏元件形成。成像传感器62可操作以检测沿着光路或轴61穿过窗56由成像透镜布置60捕获的光。通常，成像传感器62和成像透镜布置60被设计成一起操作，以用于捕捉从条形码40散射或反射的光作为二维成像视场(FOV)上的像素数据。条形码40一般可位于近距工作距离(WD1)和远距工作距离(WD2)之间的距离的工作范围内的任何位置。在一个特定实现中，WD1近邻于窗56，而WD2离窗56大约几英尺。一些成像扫描仪可包括测距系统，用于测量条形码40和成像透镜布置60之间的距离。一些成像扫描仪可包括自动对焦系统，以允许基于条形码的测得距离使该条形码通过成像传感器62被更清晰地成像。在自动对焦系统的一些实现中，基于条形码的测得距离调整成像透镜布置60的焦距。在自动对焦系统的一些其他实现中，基于条形码的测得距离调整成像透镜布置60和成像传感器62之间的距离。在图2中，照明透镜布置70和照明源72被设计成一起操作，以用于在照明时间周期期间产生朝向条形码40的照明光。照明源72可包括一个或多个发光二极管(LED)。照明源72也可包括激光器或其他类型的光源。瞄准图案产生器80和瞄准光源82被设计成一起操作，以用于产生朝向条形码40的可见瞄准光图案。这种瞄准图案可被操作者使用以将成像扫描仪准确地瞄准于条形码。瞄准光源82可包括一个或多个发光二极管(LED)。瞄准光源82也可包括激光器、LED或其他类型的光源。在图2中，诸如微处理器之类的控制器90被操作性地连接至成像传感器62、照明源72和瞄准光源82，以控制这些部件的操作。控制器90也可被用于控制成像扫描仪中的其他器件。成像扫描仪50包括存储器94，该存储器可由控制器90访问以用于存储和检索数据。在许多实施例中，控制器90还包括解码器，用于对成像扫描仪50的成像视场(FOV)内的一个或多个条形码进行解码。在一些实现中，可通过利用微处理器数字地处理捕获的条形码图像来对条形码40进行解码。条形码成像扫描仪通常投射明亮的瞄准图案(例如，点、线、交叉图案，等等)以帮助使用者将该扫描仪朝向条形码瞄准。当正确瞄准时，瞄准图案会被投射到期望的条形码上。在操作中，根据一些实施例，控制器90发送命令信号以对照明源72供能达预定的照明时间周期。控制器90随后使成像传感器62曝光以捕捉条形码40的图像。所捕捉的条形码40的图像作为像素数据被转移至控制器90。此类像素数据由控制器90中的解码器数字地处理，以对条形码进行解码。从解码条形码40获得的信息随后被存储在存储器94中或被发送至其他设备以用于进一步处理。对于基于图像的条形码扫描仪，距离知识对配置诸如传感器曝光时间、传感器增益、照明脉冲宽度等之类的系统参数以用于最佳条形码读取性能来说是重要的。另外，为了容易使用，基于图像的条形码扫描仪通常需要瞄准系统提供可见瞄准图案以指示成像视场(FOV)在何处。本公开提出了单一设计，该设计提供在期望读取范围内的可见瞄准图案，并且同时该瞄准图案的形状从近距离到远距离而改变，使得可从瞄准图案形状导出距离信息。一种用于距离感测的已知方法是增加专用的源和传感器对并从返回信号强度导出距离信息。这种方法的问题是返回信号强度不仅依赖于距离也依赖于诸如对象反射率和对象取向等之类的许多其他因素。因此，将这些因素分离以可靠地确定距离是极具挑战性的。而且，额外的源和传感器增加了成本并增加了系统复杂度。本公开公开了一种单一光学设计，该设计提供在期望读取范围内的可见瞄准图案，并且同时该瞄准图案的形状从近距离到远距离而改变以用于距离感测。图3是示出根据一个实施例的用于产生瞄准图案的光学系统的示意图。该光学系统包括瞄准LED82、孔径光阑83和瞄准透镜84。在一种实现中，瞄准LED82是正方形芯片，形成具有正方形形状的面光源。孔径光阑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：形状限定元件；瞄准透镜布置；瞄准光源，所述瞄准光源配置成发射可见光穿过所述形状限定元件和所述瞄准透镜布置二者以在目标对象上产生瞄准图案，其中所述瞄准图案的形状随着至少在第一距离与第二距离之间的表征所述目标对象与所述装置之间的间隔的距离而改变，且其中在所述第一距离处的瞄准图案和在所述第二距离处的瞄准图案具有彼此不相似并且在任何统一的比例变换下不全等的实质上不同的几何形状；照明源，所述照明源操作以产生朝向所述目标对象上的条形码发射的照明光；成像透镜布置；具有光敏元件的成像传感器，所述成像传感器用于检测来自所述目标对象并穿过所述成像透镜布置的光以在瞄准图案被投射在所述目标对象上时的第一时间周期期间创建第一像素数据，并且用于检测来自所述条形码并穿过所述成像透镜布置的光以在所述条形码被所述照明光照射时的第二时间周期期间创建第二像素数据；以及控制器，所述控制器被配置成处理所述第一像素数据以用于确定表征所述目标对象与所述装置之间的间隔的所述距离，其中所述确定所述距离包括将所述第一像素数据中的瞄准图案的形状与瞄准图案在多个距离处的预期形状进行比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.20 US 14/282,6581.一种装置，包括：形状限定元件；瞄准透镜布置；瞄准光源，所述瞄准光源配置成发射可见光穿过所述形状限定元件和所述瞄准透镜布置二者以在目标对象上产生瞄准图案，其中所述瞄准图案的形状随着至少在第一距离与第二距离之间的表征所述目标对象与所述装置之间的间隔的距离而改变，且其中在所述第一距离处的瞄准图案和在所述第二距离处的瞄准图案具有彼此不相似并且在任何统一的比例变换下不全等的实质上不同的几何形状；照明源，所述照明源操作以产生朝向所述目标对象上的条形码发射的照明光；成像透镜布置；具有光敏元件的成像传感器，所述成像传感器用于检测来自所述目标对象并穿过所述成像透镜布置的光以在瞄准图案被投射在所述目标对象上时的第一时间周期期间创建第一像素数据，并且用于检测来自所述条形码并穿过所述成像透镜布置的光以在所述条形码被所述照明光照射时的第二时间周期期间创建第二像素数据；以及控制器，所述控制器被配置成处理所述第一像素数据以用于确定表征所述目标对象与所述装置之间的间隔的所述距离，其中所述确定所述距离包括将所述第一像素数据中的瞄准图案的形状与瞄准图案在多个距离处的预期形状进行比较。2.如权利要求1所述的装置，其中所述控制器被进一步配置用于处理所述第二像素数据以解码所述条形码的图像。3.如权利要求1所述的装置，其中所述比较包括将所述第一像素数据中的瞄准图案的形状的边界与瞄准图案在多个距离处的预期形状的边界进行比较。4.如权利要求1所述的装置，其中所述比较包括将所述第一像素数据中的瞄准图案的形状的二维图像与瞄准图案在多个距离处的预期形状的二维图像进行比较。5.如权利要求1所述的装置，其中所述形状限定元件被定位在所述瞄准光源与所述瞄准透镜布置之间。6.如权利要求1所述的装置，其中所述形状限定元件是孔径。7.如权利要求1所述的装置，其中所述瞄准光源是发光二极管(LED)。8.如权利要求1所述的装置，进一步包括：光源开口，所述光源开口被定位在所述瞄准光源近邻处以限定所述瞄准光源的有效表面形状。9.如权利要求1所述的装置，进一步包括：存储器，所述存储器存储瞄准图案在多个距离处的图像。10.如权利要求1所述的装置，其中表征所述目标对象与所述装置之间的间隔的所述距离是所述目标对象与所述装置之间的距离。11.一种方法，包括：投射可见光穿过形状限定元件和瞄准透镜布置二者以在目标对象上产生瞄准图案，其中所述瞄准图案的形状随着至少在第一距离与第二距离之间的表征所述目标对象与所述瞄准透镜布置之间的间隔的距离而改变，且其中在所述第一距离处的瞄准图案和在所述第二距离处的瞄准图案具有彼此不相似并且在任何统一的比例变换下不全等的实质上不同的几何形状；用具有光敏元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彩花，V·格尔维奇，R·A·佩多索，M·O·罗德里格斯奥尔蒂斯，D·T·石，
申请(专利权)人：讯宝科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US