照亮待在延伸的工作距离范围上读取的目标并对其成像的成像模块和读取器以及方法技术

待通过图像捕捉读取的目标在延伸的工作距离范围上被照亮并成像。近成像器在相对较宽的成像视场上从位于该范围的近距区域中的目标捕捉返回光。远成像器在相对较窄的成像视场上从位于该范围的远距区域中的目标捕捉返回光。单一照明光组件由近成像器和远成像器二者共享。照明光源发射照明光，且照明透镜组件光学地修改所发射的照明光并同时照亮宽照明场以照亮位于该范围的近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于该范围的远距区域中的目标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术总体上涉及用于照亮待在延伸的工作距离范围上读取的目标并对该目标成像的成像模块和成像读取器及其方法。固态成像系统或成像读取器已以手持和/或免提两种操作模式用于电光读取目标，所述目标诸如一维和二维条形码符号目标和/或诸如文档之类的非符号目标。手持的成像读取器包括壳体和成像模块，壳体具有由操作者手持的手柄，成像模块亦称扫描引擎、由所述壳体支承并在读取期间由操作者瞄准目标。成像模块包括成像组件，成像组件具有带光电单元(photocell)或光传感器的阵列的固态成像器或成像传感器，以及成像透镜组件，该光电管或光传感器的阵列对应于成像器的成像视场中的图像元素或像素，该成像透镜组件用于捕捉从正被成像的目标散射和/或反射的返回光并用于将该返回光投射到该阵列上以开始对目标的图像的捕捉。此类成像器可包括一维或二维电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)器件以及用于产生和处理与成像视场内的一维或二维像素数据阵列对应的电子信号的关联电路。为了在例如昏暗的环境中增加由所述阵列捕捉的返回光的量，成像模块通常还包括用于利用呈一定照明图案以从目标反射和散射的照明光照亮目标的照明光组件。在一些应用中，例如，在具有在位于高架上的产品上的目标的仓库中，必要的是此类目标能够在延伸的工作距离范围(例如，在离读取器大约三十到五十英尺处)被读取器读取。已知的是为此采用两个成像器：所谓的近成像器或相机，用于在相对较宽的成像视场上对近距目标成像，以及所谓的远成像器或相机，用于在相对较窄的成像视场上对远距目标成像。此外，已知的是采用两个照明光组件，各照明光组件被定制用于各成像器。例如，相较用于近距目标的照明光组件而言，用于远距目标的照明光组件通常用更强烈、更亮的照明光照亮此类远距目标。进一步地，已知的是采用变焦型或基于液晶的照明机构以循序在离读取器不同的工作距离处照亮目标。虽然两个成像器和两个照明光组件的已知使用以及变焦型或基于液晶的照明机构的已知使用总体上是满足其预期目的的，但也增加了成像模块的进而整个读取器的尺寸、成本、电力消耗和复杂度。照明光组件之间的按序切换以及工作距离之间的变焦可导致照明图案出现闪烁并且可在某些情况下扰乱读取器的操作者以及打扰附近的旁观者或消费者。变焦响应时间可能是慢的。任何机械性变焦部件经受磨损并且可产生不期望的噪音。来自照明光组件的杂散照明光有时会干扰成像组件的操作，这可导致读取性能变差。因此，需要降低成像模块的以及整个读取器的尺寸、成本、电力消耗和复杂度，避免闪烁的照明光图案，改善响应时间，避免活动部件的磨损，以及防止杂散照明光降低读取性能。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是根据本专利技术的操作以用于在延伸的工作距离范围上照亮目标的便携式成像读取器的侧视图。图2是图1的读取器的各个部件(包括成像和照明光组件)的示意图。图3是描绘根据本专利技术的一个实施例的图2的照明光组件中的部件的操作的放大侧视截面图。图4是描绘根据本专利技术的另一实施例的图2的照明光组件中的部件的操作的放大侧视截面图。图5是根据本专利技术的一个实施例的图2的照明光组件中的小透镜阵列部件的正视图。图6是图5的小透镜阵列部件的截面图。图7是类似于图2的视图，但示出了减少或消除来自照明光组件的杂散照明光进入成像组件的视场。图8是根据本专利技术的照明光组件的又一实施例的类似于图4的视图。图9是根据本专利技术的小透镜阵列部件的另一实施例的类似于图4的视图。图10是类似于图2的视图，但示出了宽照明场的转向以与成像组件的宽成像视场基本重叠。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和位置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系统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。具体实施方式本公开的一个方面涉及成像模块，亦称扫描引擎，用于照亮待在离该模块延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的该目标成像。本公开的另一方面涉及成像读取器，该成像读取器具有用于支承成像模块的壳体和在该壳体上的透光窗。在该两个方面中，成像模块包括成像组件，成像组件包括多个固态成像器，以及成像透镜组件，每一个固态成像器具有图像传感器的成像阵列，该成像透镜组件用于在成像视场上从目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到各自的成像阵列上。成像器中的一个是用于在相对较宽的成像视场上从位于该范围的近距区域中的目标捕捉返回光的近成像器或相机。成像器中的另一个是用于在相对较窄的成像视场上从位于该范围的远距区域中的目标捕捉返回光的远成像器或相机。成像模块进一步包括用于由近成像器和远成像器二者共享使用的单一照明光组件。优选地，该单一照明光组件位于近成像器和远成像器之间。单一照明光组件包括用于发射照明光的照明光源(优选发光二极管(LED))，以及用于光学地修改所发射的照明光并用于同时照亮宽照明场以照亮位于该范围的近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于该范围的远距区域中的目标的照明透镜组件。根据本公开，用于同时产生宽照明场和窄照明场的单一照明光组件的使用降低了成像模块的以及进而整个读取器的尺寸、成本、电力消耗和复杂度。在优选构造中，LED是静止地安装在光轴上的，且照明透镜组件包括准直透镜和小透镜部件，该准直透镜也是静止地安装在该光轴上的，该小透镜部件包括静止地排列在大体上垂直于该光轴的平面中的小透镜的阵列。准直透镜包含凸透镜或梯度透镜，任一种都具有输入表面和输出表面，所发射的照明光入射在该输入表面上，经修改的照明光从该输出表面离开作为大体上平行的光线以入射在小透镜部件上。在一个实施例中，第一组小透镜具有被配置有第一焦距以光学地修改来自准直透镜的入射光线从而以宽照明场照亮位于近距区域中的目标的非球面表面，且第二组小透镜具有被配置有不同的第二焦距以光学地修改来自准直透镜的入射光线从而以窄照明场照亮位于远距区域中的目标的非球面表面。在另一实施例中，所有的小透镜具有被配置有相同的焦距以光学地修改来自准直透镜的入射光线从而以宽照明场照亮位于近距区域中的目标的非球面表面，且小透镜部件进一步形成有旁通区域，来自准直透镜的入射光线在该旁通区域中绕过小透镜从而以窄照明场照亮位于远距区域中的目标。宽照明场优选地由大体上位于小透镜部件的中间区域处的小透镜形成，而窄照明场优选地由大体上位于小透镜部件的外边缘区域处的小透镜形成。本公开的又另一方面涉及照亮待在延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的该目标成像的方法。该方法通过以下来执行：用近成像器在相对较宽的成像视场上从位于该范围的近距区域中的目标捕捉返回光，用远成像器在相对较窄的成像视场上从位于该范围的远距区域中的目标捕捉返回光，光学地修改由单一照明光源发射的照明光，该单一照明光源由近成像器和远成像器两者共享，以及同时照亮宽照明场以照亮位于该范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像模块，用于照亮待在离所述模块延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的所述目标成像，所述成像模块包括：成像组件，所述成像组件包括多个固态成像器以及成像透镜组件，每一个固态成像器具有图像传感器的成像阵列，所述成像透镜组件用于在成像视场上从目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到各自的成像阵列上，所述成像器中的一个是用于在相对较宽的成像视场上从位于所述范围的近距区域中的目标捕捉返回光的近成像器，且所述成像器中的另一个是用于在相对较窄的成像视场上从位于所述范围的远距区域中的目标捕捉返回光的远成像器；以及用于由所述近成像器和远成像器二者共享使用的单一照明光组件，所述单一照明光组件包括用于发射照明光的照明光源，以及用于光学地修改所发射的照明光并用于同时照亮宽照明场以照亮位于所述范围的所述近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于所述范围的所述远距区域中的目标的照明透镜组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.15 US 14/278,4131.一种成像模块，用于照亮待在离所述模块延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取的目标并对被照亮的所述目标成像，所述成像模块包括：成像组件，所述成像组件包括多个固态成像器以及成像透镜组件，每一个固态成像器具有图像传感器的成像阵列，所述成像透镜组件用于在成像视场上从目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到各自的成像阵列上，所述成像器中的一个是用于在相对较宽的成像视场上从位于所述范围的近距区域中的目标捕捉返回光的近成像器，且所述成像器中的另一个是用于在相对较窄的成像视场上从位于所述范围的远距区域中的目标捕捉返回光的远成像器；以及用于由所述近成像器和远成像器二者共享使用的单一照明光组件，所述单一照明光组件包括用于发射照明光的照明光源，以及用于光学地修改所发射的照明光并用于同时照亮宽照明场以照亮位于所述范围的所述近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于所述范围的所述远距区域中的目标的照明透镜组件。2.如权利要求1所述的模块，其中所述照明光源包含静止地安装在光轴上的发光二极管；且其中所述照明透镜组件包括准直透镜和小透镜部件，所述准直透镜静止地安装在所述光轴上，所述小透镜部件包括静止地排列在大体上垂直于所述光轴的平面中的小透镜的阵列。3.如权利要求2所述的模块，其中所述准直透镜包含凸透镜和梯度折射率透镜中的至少一种，具有输入表面和输出表面，所发射的照明光入射在所述输入表面上，经修改的照明光从所述输出表面离开作为大体上平行的光线以入射在所述小透镜部件上。4.如权利要求3所述的模块，其中大体上位于所述小透镜部件的中间区域处的第一组小透镜被配置有第一焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述宽照明场照亮位于所述近距区域中的目标，且其中大体上位于所述小透镜部件的外区域处的第二组小透镜被配置有不同的第二焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述窄照明场照亮位于所述远距区域中的目标。5.如权利要求3所述的模块，其中大体上位于所述小透镜部件的中间区域处的所有小透镜被配置有相同的焦距以光学地修改来自所述准直透镜的入射光线从而以所述宽照明场照亮位于所述近距区域中的目标，且其中所述小透镜部件具有大体上位于所述小透镜部件的外区域处的旁通区域，来自所述准直透镜的入射光线在所述旁通区域中绕过所述小透镜从而以所述窄照明场照亮位于所述远距区域中的目标。6.如权利要求2所述的模块，其中所述小透镜具有个体的输入非球面表面和个体的输出非球面表面，经准直的照明光入射在所述输入非球面表面上，所述输出非球面表面用于形成相应的照明场。7.如权利要求6所述的模块，其中所述输出非球面表面相对于所述输入非球面表面移位以使所述宽照明场朝所述宽成像视场转向。8.如权利要求2所述的模块，其中所述小透镜中的一些具有与其余小透镜不同的光学性质以形成具有大体上均匀的光强度分布的所述照明场。9.一种用于在延伸的工作距离范围上通过图像捕捉来读取目标的成像读取器，包括：壳体，具有透光窗；以及成像模块，由所述壳体支承并操作以用于照亮所述目标并对所述目标成像，所述模块具有成像组件和单一照明光组件，所述成像组件包括多个固态成像器以及成像透镜组件，每一个固态成像器具有图像传感器的成像阵列，所述成像透镜组件用于穿过所述窗在成像视场上从目标捕捉返回光并用于将所捕捉的返回光投射到各自的成像阵列上，所述成像器中的一个是用于穿过所述窗在相对较宽的成像视场上从位于所述范围的近距区域中的目标捕捉返回光的近成像器，且所述成像器中的另一个是用于穿过所述窗在相对较窄的成像视场上从位于所述范围的远距区域中的目标捕捉返回光的远成像器，所述单一照明光组件用于由所述近成像器和远成像器二者共享使用，所述单一照明光组件包括用于发射照明光穿过所述窗的照明光源，以及用于光学地修改所发射的照明光并用于同时照亮宽照明场以照亮位于所述范围的所述近距区域中的目标和窄照明场以照亮位于所述范围的所述远距区域中的目标的照明透镜组件。10.如权利要求9所述的读取器，其中所述照明光源包含静止地安装在光轴上的发光二极管；且...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·谭，W·L·阿克，E·D·巴坎，陈彩花，迟万里，M·E·德兹玛拉，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