在扩展的工作范围上具有改进的激光强度调制的电光读取器制造技术

屋顶光学元件和软沿孔径光阑的组合，并且在正聚焦透镜中引入负球面像差，在用于电光读取诸如条形码符号的标记（尤其是近处符号）的移动光束和成像读取器两方面，改进了工作距离和聚焦深度，此外趋向于减少在光束轮廓中的不期望的光强调制，由此以改进读取器性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及电光读取器，诸如激光扫描仪和成像仪，尤其涉及如下改进的孔径光阑和光学组件，它们用于改进在用于读取诸如条形码符号的标记的扩展工作范围或聚焦深度上的激光强度调制。用来读取各种符号表征，诸如出现在标签上或物品表面上的通用产品代码(UPC)条形码符号的条形码读取器是现有技术中公知的。条形码符号本身是编码的图形标记图案，包括一系列各种宽度的条，它们被相互隔开以限定各种宽度的空白，条和空白具有不同的光反射特性。读取器将图形标记电光转换为电信号，该信号被解码成信息，典型的是对物品或物品的某些特征的描述。此信息通常用数字形式表示并用作对于数据处理系统的输入，该系统用于销售点运行、库存控制等方面的应用。这种常规类型的读取器已经在例如授予与本申请相同的受让人的美国专利No.5,600,121中被公开，且可以采用由用户持有的便携式激光扫描装置，其被配置为允许用户将该装置，特别是扫描激光束瞄准到要读取的目标符号。激光扫描条形码读取器中的光源典型的是半导体激光器件。将半导体器件用作光源是特别需要的，因为它们的小尺寸、低成本和低电压要求。激光束可被光学校正，典型的通过光学组件来校正，以在目标距离处形成特定大小的束斑或截面。优选的，目标距离处的束斑截面与具有不同光反射率的区域(即，符号中的条和空白)之间的最小宽度大致相同。在本领域公知的移动激光束读取器中，激光束被透镜或其他光学元件沿光路聚焦导向包括条形码符号的目标。移动光束读取器以如下方式运行利用扫描元件，诸如置于光束路径上的移动反射镜的移动，重复扫描符号上的扫描图案中的束斑。扫描元件或者扫过符号上的束斑并示踪符号上的一条扫描线或一系列扫描线或其他图案；或者扫描读取器的视场；或者二者均扫描。条形码读取器还包括传感器或光电探测器，其检测从符号反射或散射的光。光电探测器或传感器位于读取器中的一光路上，以使得其所具有的视场确保捕获一部分从符号反射或散射的光。该光被检测到并转换为电信号。一些条形码读取器是“后向反射的”。在后向反射读取器中，使用诸如反射镜的移动光学元件来传送发出光束并接收反射光。非后向反射读取器典型地采用移动反射镜来传送发出光束，但含有一个具有宽固定视场的独立检测系统。电子电路和软件将电信号解码成由已被扫描的符号表征的数据的数字表示。例如，光电探测器产生的模拟电信号被数字转换器转换成脉冲宽度调制数字化信号，其宽度相应于条和空白的实际宽度。然后此数字化信号被基于符号所使用的特定符号表征法而解码成符号中所编码的数据的二进制表示，随后解码成所表示的信息或文字数字字符。此信号处理器在授予与本申请相同受让人的美国专利No.5,734,153中被公开。不同符号具有不同的信息密度且在给定区域中包含代表不同数量的编码数据的不同数量的单元。码越密，单元和间隔就越小。在适当的介质上印刷较密的符号是吃力的，因此，比印刷具有较大单元的低密度符号贵很多。条形码符号的密度可由术语最小条/空白宽度，也称为“模块大小”，来表达，或者表达为码的“空间频率”，它是条/空白宽度的两倍的倒数。条形码读取器典型的具有指定的分辨率，通常由模块尺寸表示，模块尺寸可通过它的有效检测点被检测到。例如，束斑尺寸可能稍微大于不同光反射率区域(也就是符号的条和空白)之间的最小宽度。读取器的分辨率以如下方式建立通过光束源或探测器的参数；通过与光束源或探测器相关联的透镜或孔径；通过光束相对于符号的一个平面倾斜的角度；通过数字转换器的阈值电平；通过译码器中的编程；或通过这些因素中的两个或更多个的结合。光电探测器将有效地平均到达探测器孔径的、从所投射束斑的区域散射的光。读取器能够解码符号的区域称为读取器的有效工作范围。在此范围内，束斑尺寸便于对于给定的密度，产生符号的准确的读取。工作范围依赖于读取器的光学元件的聚焦特征和符号的模块尺寸。许多公知的读取器使用光学系统来对准或聚焦激光束以在指定距离处产生给定尺寸的束斑。在此距离处的激光束的密度(在垂直于该光束(理想的是大致平行于所扫描的符号)的平面上)，典型地以具有高中央峰值的高斯分布为特征。高斯光束典型的具有沿它们的传播轴的轮廓，表现为一具有有限散度的腰部(准直)区域，随后为一发散区域。此准直区域确定对于最大条形码密度的场的深度(聚焦范围)。然而，随着读取器和符号之间的距离移出读取器的工作范围，该工作范围典型的仅为几英寸长，束斑的高斯分布大幅度加宽，妨碍了符号的精确读取。因此这种读取器必须位于离符号的距离的较窄范围内，以正确读出符号。已提出了通过引导准直激光束到诸如锥形透镜的轴棱镜光学元件来修正激光扫描光束，以产生表现为在沿光束的光轴的一实际距离上束斑尺寸一致的光束。这种光学系统在美国专利No.5,164,584，美国专利No.5,331,143，和美国专利No.6,651,888中公开。此锥形轴棱镜产生近乎自由衍射的光束并增加了扫描光束的工作范围。这种光束表现为在一较长的距离范围上基本上没有发散，然后分散成类环形斑的密度分布图案。这样的非发散光束可以针对特定符号密度，提供传统高斯光束范围的二到三倍。然而，在设计这种光束以改进扫描特定条形码密度时的性能的情况下，低密度符号的相应工作范围没有显著增加或者根本没有增加，而是受限于光束分散成类环形分布的距离。锥形轴棱镜自身产生大体圆形的束斑，这对于读取一维UPC符号是不期望的，在读取一维UPC符号时椭圆形束斑是优选的，因为它对于由符号中的空隙和墨迹扩展和光板噪声产生的错误较不敏感。事实上，沿扫描方向扫过窄尺寸的椭圆形束斑以使错误最少。可以通过采用衍射光栅将束斑的椭圆率被引入基于轴棱镜的读取器。然而，对于可被引入的椭圆率的量有限制，尤其在与一个非基于轴棱镜的光学系统相比较时，在该系统中来自激光器二极管的传统高斯光束被引导穿过一孔径。同时，锥形轴棱镜对于定向激光器的误差是敏感的。换句话说，激光器和轴棱镜之间良好的角度调整和校正对于正确操作是重要的。因此，尽管期望使用锥形轴棱镜以增加工作范围，尤其是对于其中远(far-out)符号远离读取器的长范围扫描仪而言，将产生的束斑限制为椭圆形，并且将提供对于定向误差不太敏感的激光源限制为倾向于防止电光读取器中的轴棱镜的现成采用。因此，本专利技术的总体目的是增加电光读取器的工作范围。更具体的，本专利技术的一个目的是增加移动光束读取器的工作范围，尤其是对于邻近读取器的符号。本专利技术的另一个目的是引入束斑的椭圆率而不必借助于衍射光栅。本专利技术另一个目的是提供对于光源的定点误差和角度误差不太敏感的读取器。本专利技术进一步的目的是增加成像读取器中的聚焦深度。为了与上述目的和下面变得显著的其他目的一致，简要地说，本专利技术的一个特征在于利用不对称的光学元件，如在公知的锥形轴棱镜的情况下，但是该光学元件为非对称的且长度和宽度尺寸彼此独立，优选的这两个尺寸不同。该非对称光学元件，本文称为“屋顶(rooftop)”元件，具有一对透镜表面，优选的是平面的，沿一条线相接，该线与传播光的光轴交叉。这两个透镜表面将光聚到沿光轴的多个焦点，由此扩展移动光束型电光读取器的工作范围，在该读取器中使用屋顶元件以读取位于扩展的工作范围内的标记。在成像读取器的情况下，两个透镜表面对从沿光轴的多个成像点返回的光进行成像。由此，获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孔径光阑，用在用于电光地读取沿互相垂直的方向延伸的标记的系统中，以限定通过该孔径光阑的光量，该孔径光阑包括：ａ）光学孔径；和ｂ）支撑物，沿边界限制所述光学孔径，所述边界通过沿标记延伸的两个方向都可变的尺寸确定光学孔径的形 状，所述光学孔径具有沿所述边界隔开的多个光通过区域，并且所述支撑物具有沿所述边界的光通过区域之间的遮光区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾格尔维诺格拉多弗，弗拉迪米尔古莱维奇，大卫特希施，达赖厄斯J马德杰，梅胡尔M帕特尔，爱德华巴肯，张珩，
申请(专利权)人：讯宝科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]