專利名稱：光學符號(條形碼)讀出系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃描機或以光束掃過諸如條形碼之類的光學可讀數(shù)據(jù)顯示符號和一旦光束輻照時接收來自符號的光以產(chǎn)生代表該符號之信號的掃描模塊，而且還涉及用于收集從符號接收到光的改進型鏡片，該鏡片便于這種模塊的微型化。
本發(fā)明還涉及數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，尤其涉及具有終端部件和掃描附件的便攜式終端(有時稱為便攜式事務(wù)處理終端)該附件可松脫地夾持在該終端部件的手柄中并包括可獨立或借助所述終端部件操作的符號閱讀器提供對應(yīng)于由所述符號表示的數(shù)據(jù)的信號至該終端部件，以便處理和/或貯存其內(nèi)。該終端部件是可獨立使用或同條形碼閱讀手柄部(掃描附件)裝配成一個整體使用。
諸如按本發(fā)明提供的小型掃描機或模塊，當其集成在便攜端，在用手可抓的手柄中形成的有限空間內(nèi)時，允許減小集成終端的尺寸，使其易于攜帶和操作，從而提供了一種能閱讀條形碼的改型便攜式數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。由本發(fā)明提供的掃描機在一個大致呈矩形其寬度和長度約為1英寸和1/4英寸，高度或厚度約為6/10的包裝箱內(nèi)可占據(jù)小于1立方英寸的容積。一般，由本發(fā)明提供的接收光收集鏡片在某一視界內(nèi)收集光特別是在例如對掃描機需要小型化或簡化設(shè)計的場合是有用的。本文所用術(shù)語掃描機和模塊可指光束源，束偏轉(zhuǎn)器和用于收集來自符號(例如條形碼)接收到的光并將其轉(zhuǎn)換成代表電信號的數(shù)據(jù)的光學和電子部件的一個整體組件。
由于能產(chǎn)生高強度照度的較小光源，特別是半導(dǎo)體激光器已成為現(xiàn)有可用的，條形碼掃描裝置的尺寸已得以減小?，F(xiàn)有的一種減小尺寸的途徑是安裝光源與附帶的光檢測器。于1991年5月14日頒發(fā)給Eastman等人的美國專利5015813和于1992年5月19日頒發(fā)給Eastman的專利5115120圖解說明了使用柔性固定件的掃描機。這類固定件由于允許二極管激光器和相關(guān)光檢測器安裝在能往返振蕩以使光束掃過條形碼符號的支撐件上而有利于掃描機的小型化。
以往限制小型化的另一因素是需要在掃描光束照亮該碼時收集來自該碼的足夠的光，使光電檢測器能將光轉(zhuǎn)換成包含由條形碼表示的數(shù)據(jù)的電信號。為達到這些目標，人們已提出采用面積盡可能寬廣的檢測器陣列或檢測器，用于將進來的光照聚焦在檢測器上的收集透鏡或利用聚集反射鏡。光線必須波及的透鏡間，反射鏡和檢測器之間的空氣路徑需要空間從而限制了小型化。進一步的小型化現(xiàn)已受到限制，因為由成比例減小尺寸的透射和/或反射鏡系統(tǒng)所聚集的光變得不足以可靠和精確地轉(zhuǎn)換成代表電信號的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一個特點是提供一種改進的光學聚集鏡片，該種鏡片消除了這類局限從而使掃描機或模塊能進行更進一步的小型化，并同樣提供裝有這種光學聚集鏡片的改進的掃描機。
包含作為收集數(shù)據(jù)以處理或存貯的收集裝置的條形碼掃描器的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)被廣泛用于清單和存貨管理以及銷售數(shù)據(jù)收集點。有時稱之為數(shù)據(jù)收集或轉(zhuǎn)換終端的這些系統(tǒng)可通過它們本身用于獨立收集數(shù)據(jù)甚至處理數(shù)據(jù)。這種獨立終端可小型化的尺寸僅受所希望的顯示大小和為鍵焊盤的鍵或其鍵盤的鍵所需區(qū)域的尺寸所限，計算后數(shù)據(jù)存貯和收集設(shè)備和電池組只需有限空間。條形碼閱讀器也可用于通過其本身和通過電纜或無線鏈路連接到分隔端或遙控端。同時人們希望不時地利用可鏈接條形碼閱讀器的遙控端或現(xiàn)金出納機終端，或?qū)㈤喿x器同便攜端相組合。條形碼閱讀器的尺寸按照一個形成整體的條形碼閱讀和數(shù)據(jù)收集組件(即，便攜轉(zhuǎn)換端)的總尺寸和體積有一個限度。此外，最好是便攜終端的掃描器部分(掃描附件)而不是數(shù)據(jù)收集部分，設(shè)置在可抓終端的手柄內(nèi)或作為該手柄的組成部分。這樣，當終端不被連接時，掃描器部分易于用作一臺獨立的條形碼掃描閱讀器。在上述參考文獻U.S專利5115120中發(fā)現(xiàn)一種便攜式轉(zhuǎn)換終端，其數(shù)據(jù)收集單元當與一掃描機單元組裝時充當手柄。
本發(fā)明的一個特點是使條形碼閱讀掃描器能裝入一手柄，或一掃描附件中，該手柄可在需要便攜終端操作時，同數(shù)據(jù)收集處理部件集成一整體，以提供便攜端。若只需條形碼掃描則將收集和處理單元拆開而將手柄部分用作條形碼掃描器。使用根據(jù)本發(fā)明的小型條形碼掃描機模塊有助于將其裝入手柄部分，該手柄部分可以同一數(shù)據(jù)收集和處理單元呈支承關(guān)系可折卸地加以連接，以提供小型便攜式轉(zhuǎn)換終端。
因此，本發(fā)明的目的包括下列任一項或全部(a)提供改進型鏡片，用于有效和高效地收集來自數(shù)據(jù)顯示光學符號(條形碼)的光，而最大限度地將光收集功能所需物理空間(體積)降至最小;
(b)提供包含掃描機和模塊的用于閱讀這樣一種光學符號的改進型裝置，該掃描機和模塊裝有這種改進型光學收集鏡片從而可被小型化;
(c)提供改進型轉(zhuǎn)換終端用于具有光學符號(條形碼)閱讀性能的數(shù)據(jù)收集，該終端能被小型化，并同樣能在該終端的手柄內(nèi)提供光學符號閱讀裝置，該手柄可從終端拆下，以使它和終端的其它部件(有關(guān)數(shù)據(jù)輸入和處理和貯存)可單獨使用;以及(d)提供一種用于閱讀沿多個坐標排列的光學符號或代碼(例如二維條形碼)的改進系統(tǒng)。
本發(fā)明的上述目的更具體地陳述如下
(a)提供閱讀諸如條形碼之類的可光學掃描的符號的改進裝置，這類裝置可用于一個使攜式終端中或任何需要小型化的條形碼掃描器的場所或任何對條形碼掃描設(shè)備定位空間受限的場所;
(b)提供改進的具有條形碼掃描和閱讀部分和數(shù)據(jù)收集和處理部分的裝置，這些部分可以作為整體組裝形式中的掃描附件而組合適用于可攜式轉(zhuǎn)換終端，但該條形碼掃描部分和數(shù)據(jù)收集和處理部件在需要時可以分開并單獨使用，(c)提供改進型條形碼掃描機模塊，這些模塊利用有助于這種掃描機模塊小型化的收集裝置。
(d)提供改進的手持條形碼掃描部件，這些部件可以支承關(guān)系連接到數(shù)據(jù)收集和處理部件，以提供可被小型化的改進型和可攜數(shù)據(jù)收集和/或終端。
總之，本發(fā)明提供一種掃描附件，該附件可同一終端部件一起或獨立使用，以提供為手動和用光學法收集和輸入數(shù)據(jù)并讀出數(shù)據(jù)顯示符號，該附件體現(xiàn)本發(fā)明。該終端部件有一可為供手動輸入數(shù)據(jù)的鍵盤的數(shù)據(jù)輸入裝置，一個顯示器和已計算數(shù)據(jù)的處理和存貯元件。該部件容納于第一外殼中。所述掃描附件位于第二外殼中，第二外殼設(shè)有一個支承和通過電線可電氣連接到數(shù)據(jù)輸入部件的手柄。在該手柄中容納有一個小型掃描終端機，該機器有從手柄中向外投射光束并通過手柄中的一窗口射向光可讀符號的裝置。該掃描機模塊還包含一光電接收器和半導(dǎo)體激光器或其它光源。最好，可包含收集光的鏡片的該光源，該接收器以及相關(guān)元部件與驅(qū)動裝置(最好以電磁式運行)一起被安裝在柔性支承板上，驅(qū)動裝置驅(qū)動該支承板，光源和接收器，以執(zhí)行振蕩運動，從而使光束掃過所述符號。該接收器最好通過一光收集器設(shè)置，該光收集器具有通過一主體設(shè)置的鏡片，光線耦合到該主體并射向主體的一側(cè)直達與其緊鄰的一光電傳感器。該主體可呈板狀，面向與掃描束相同方向上。諸如光電二極管，光電二極管陣列或電荷耦合器件CCD之類的電光傳感器或光探測器沿該板的一端安裝。為使光耦合到該板并使光以這類角度取向，以提供朝向光探測器的傳播，在該板一個表面上或鄰近該板的一個表面處加工有衍射光柵或菲涅耳折射透鏡。該表面的面積可等于掃描機模塊的面積(該板的長度和寬度等于掃描機的長和寬)。該掃描機厚度方向上的尺寸可比它的最小長度或?qū)挾瘸叽缫〉枚唷Ｒ虼?，該掃描機可被小型化以致占據(jù)的面積小于1立方英寸，例如其寬度和長度小于1.25×1.1英寸，厚度小于0.6英寸。
接收器的光收集器鏡片可以各種形式體現(xiàn)，如采用光柵，光柵透鏡，反射器和多層光波導(dǎo)裝置，以有效捕獲投射在其上的光，從而避免光傳播的外部空氣路徑并有助于掃描機的小型化和簡化，該掃描機也可以落在本發(fā)明范圍內(nèi)的所有各式各樣的形式體現(xiàn)。按照本發(fā)明所提供的掃描機可用掃描束和接收器分別對二維代碼的每維代碼的碼元(codeelements)進行掃描。
該掃描機模塊有助于處置在可拆卸手柄中的終端的掃描功能，以及便于對可附裝到操作員手后他或她的安全帽中的其他小型化條形碼閱讀掃描裝置的設(shè)計，就如在1991年9月9日以Quick等人提交的和于1991年9月9日以Eastman等人名義提交的共同待審U.S.專利申請07/756636和07/756637中所述那樣，(這兩申請已轉(zhuǎn)讓給本申請的同一受讓人)，或便于對任何空間受限場合中的其他小型條形碼閱讀掃描裝置的設(shè)計。
從對以下結(jié)合附圖的說明的閱讀，將會更清楚地了解本發(fā)明以上和其他特點，目的和優(yōu)點以及本發(fā)明的當前最佳實施方案，附圖中

圖1是一個在其手柄中裝有條形碼掃描設(shè)備的便攜式終端的部分剖面?zhèn)纫晥D;該手柄支承和被連接到手動數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)處理部件;該終端表示為一個整體組件，但帶有其條形碼掃描設(shè)備的手柄與手動輸入和處理部件是可分離并可彼此獨立使用的;
圖2是圖1所示掃描機模塊的一個平面視圖;
圖3是沿圖2中線3-3的截面視圖;
圖4是帶有光接收器的掃描機模塊的視圖，其光收集器及其支承板被除去，以顯示它們下面的元件，該視圖是沿圖3中線4-4所取視圖;
圖5是沿圖2中線5-5所取的端面視圖;
圖6是沿圖2中線6-6所取的側(cè)視圖;
圖7是類似于圖6的視圖，帶有設(shè)計結(jié)構(gòu)不同于圖1至6的掃描機模塊中所用的撓性支板;
圖8-23是表示幾個不同創(chuàng)造性實施例的光收集器的示意圖，這些收集器包括光接收器，而圖17是圖16實施例的反射特性曲線圖;
圖24-27是表示根據(jù)本發(fā)明的掃描機的不同實施例的示意圖，這些掃描機裝有圖8-23所示類型的光接收器;
圖28a是一種用于掃描和閱讀二維(2-D)條形碼的掃描機的立面示意圖;
圖28b是一種示例性2-D碼的側(cè)視圖;和圖29a和29b是表示圖28a和b的掃描機的接收器操作及其連帶的探測器的概略側(cè)視和平面視圖。
參考圖1，圖中表示具有條形碼掃描閱讀器手柄12(一個掃描的附件)和一個數(shù)據(jù)輸入，處理和顯示終端部件14的便攜式轉(zhuǎn)換終端10，手柄12和部件14是可分離的，只是圖中被表示為在手柄12頂部在鞍形或座架18的接口16處被組裝在一起。該終端在其外殼的一個表面上有一個鍵盤20和顯示器22。外殼的底部有連接器24的一半，而界定接口16的頂部或座架有連接器24的其余部分。該連接器可借助模壓互連工藝技術(shù)來形成，其內(nèi)的樹脂能處理成可通過電鍍或電沉積而接納導(dǎo)電材料。該接口可被如此電鍍連接，該連接界定了該連接器24以及導(dǎo)電地通向終端部件14和手柄12中的電路。形成這類電路的技術(shù)是由紐約14623Rochester，Metro公園25號的MitsuiPathtek公司提出。另一方面，該種連接器可通過光學鏈路來形成例如象在接口16相對側(cè)面上的光發(fā)射器(LEDS)和光檢測器的視力(optos)。
容納在手柄內(nèi)支架26上的是小型掃描機模塊28。支架26下面是電路板30和電池32。該電池不是必須的，用于操作掃描機的電源可由終端部件14中的電池組或從借助電纜34連到手柄12的外部端子(未示出)提供。該電纜有多根供響應(yīng)從掃描機28掃描的條形碼所探測到的光所得到的信號之用的導(dǎo)線。從電路板30引出的線還經(jīng)由電纜34連接到外部終端。通往終端部件14并在信號電纜34內(nèi)載有信號的引線可并行連接，或當終端部件14被組裝并連接到手柄12時在板30上的電路系統(tǒng)可為斷開通往電纜34載有信號的導(dǎo)線而操作。手柄12還有一觸發(fā)器36，操縱一連接到電路板的開關(guān)，使電源能加到激光器二極管和加到掃描機的驅(qū)動機構(gòu)，使掃描機來的光束能掃過條形碼。
手柄的頂端有容納折疊反射鏡38的支架，該折疊鏡使掃描束40穿過手柄12中的窗口或端口41沿條形碼方向取向。該折疊鏡還響應(yīng)該掃描束將來自條形碼的照度反射到包含掃描機模塊28的光收集器42的光學接收端。該收集器和半導(dǎo)體激光器(激光器二極管44)為在底座件50和52之間確定樞軸的撓性體46和48中共同振蕩運動而安裝，底座件50和52從固定和平穩(wěn)地安裝在支架26的支承座54伸出。因此，掃描機產(chǎn)生的激光光束40掃描條形碼并將對條形碼掃描時接收到的照度轉(zhuǎn)換成代表該代碼的信號，然后在電路板30上的電路中經(jīng)處理后送往終端部件14或另一外部終端或由電纜34連到手柄的其他條形碼信號使用裝置。電路板30上的電路可產(chǎn)生由掃描機模塊開始掃描的信號和當符號被解碼或時間周期已流逝時結(jié)束掃描的信號。這種電路可為91年2月7日以Eastman等人名義提交的申請07/652158或91年6月5日和91年10月31日以Grodevant名義提交的07/710839和07/786147中所論述的那種電路，所有這些申請已轉(zhuǎn)讓給本申請的同一受讓人。
終端部件14和手柄條形碼掃描器需要時都可單獨使用。當如圖1所示互連時，它們形成一個整體的便攜式轉(zhuǎn)換終端，操作員可一手抓住手柄而用另一手在鍵盤20上輸入數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)在終端部件14的計算后數(shù)據(jù)處理電路中進行處理。該數(shù)據(jù)可保持在終端部件14的存貯器中，以便以后讀出和/或在顯示器22上顯示。該終端部件還可包括一發(fā)射機和接收機經(jīng)由有線或無線鏈路將通信數(shù)據(jù)發(fā)送到主計算機，和從該主計算機接收該數(shù)據(jù)。諸如好的閱讀信號(可聽或可視)等其他設(shè)施可被設(shè)置。該手柄部件也可為自容納的并具有一顯示器，其上可讀出條形碼或顯示來自主計算機的信息。
示于圖1并在圖2至圖6中更為詳細示出的掃描機28是當前用于便攜式轉(zhuǎn)換終端10中的最佳類型的掃描機。光接收器/收集器42可為圖8-23所示類型。掃描機28本身可為不是圖1-7所示的其他類型的小型掃描機，例如它可為根據(jù)本發(fā)明并示于圖24-27中所提供的那種類型。當要掃描和讀出二維條形碼時，掃描機可為圖28和29中所示那種類型。
在圖1-7中所示的掃描機中，撓性件46和48可為上述參考文獻U.S專利5015831中所示那種類型。它們包括提供載有來自光接收器42的信號的導(dǎo)電材料的電路通路或路徑的部件以及給激光器二極管供以電力的至激光器二極管44的線路(正5V和地)。當撓性件是塑料時，這些電路通路部件可利用以上論述的制造技術(shù)被模制成與撓性件成一整體的電鍍導(dǎo)體材料絲。
激光器二極管44和接收器42的支承件是由支承塊56和58提供的。這些支承塊沿其一側(cè)被連到撓性件46和48同時連到下部和上部電路板60和62。下部電路板60如圖所示可為一平面板或模制成形的電鍍導(dǎo)電材料，將激光器二極管44及其控制電源和接地信號直接或經(jīng)電路板62傳送到撓性件中的電路通路。這些電路通路可在撓性件46和48之任一個或兩者中。上部電路板62支承光收集器(電光接收器42的組成部分)。在上部板62中可能有一光部件經(jīng)過諸如孔64等，借助該部件光束40從激光器二極管44按其路線投射到折疊鏡38并從而射到條形碼(見圖1)。在光收集器內(nèi)也可有一個與孔64對齊的孔。收集器是具有光柵66的透明薄玻璃或塑料板65，該板設(shè)置有光柵66的基片以及一光波導(dǎo)。另一種光部件可由可除去光柵條紋的一段板66來形成。這個區(qū)域是同光束對齊并是光束40貫穿的區(qū)域。正如有關(guān)圖15更詳細的論述那樣，這個光波導(dǎo)可由多層高和低折射率的玻璃或塑料形成。
光柵66可以是一種炫耀光柵或可為全息型透射光柵，其中光柵條紋在內(nèi)部，但最好接近外表面(這些表面遠離掃描模塊并在光束40方向上)。
板65的一端是一個光電檢波器68。這可為單結(jié)式光電檢波器(一個長的光電二極管)，該界面沿板65的端70延伸。光電檢波器可為一光電晶體管或一個鄰接的光電二極管陣列或為接收離開基片板65之端70的光而設(shè)置的光電晶體管，或一個電荷耦合器件(CCD)。光柵條紋(可為直的或曲線)基本平行于端70。
概括地說，光收集器可操作如下。光柵衍射進來的光;第一級衍射分量處于對板65的表面這樣的角度，致使光波導(dǎo)傳播模式發(fā)生在基片板65中，光通過板65傳播到達端70并由光電檢波器68轉(zhuǎn)換成代表該代碼的電信號。這些信號可由安裝在上部板62上的集成電路(IC)72和75處理和/或檢測。
為使所述板圍繞由撓性件46和48所確定的軸往復(fù)振蕩，設(shè)置有懸離上板62的線圈74和76的電磁驅(qū)動器。極靴78和80集聚磁場并對永久磁鐵82和84產(chǎn)生吸引力或推斥力，永磁鐵與線圈處于電磁耦合關(guān)系中。當一個線圈吸引，另一個排斥時便驅(qū)使包含激光器二極管44和接收器42的支承板作如箭頭88所示的振蕩運動。這種運動引起掃描束40掃過條形碼。板62內(nèi)設(shè)置有來自電路72和75的連接。這些電路具有將電流切換至線圈74和76的部件，以使激光器二極管44和接收器42能圍繞由撓性件46和48所確定的樞軸振動。接收器42同激光器二極管共同地(一起)振動，因為它們是通過一公共支承構(gòu)件被連接在一起的。因此，當光束掃過代碼時，照度被接收，又被轉(zhuǎn)換為包含由代碼表示的數(shù)據(jù)的信號。
參考圖7，圖中所示掃描機模塊90在許多方面類似于掃描機模塊28，故相同部件由相同標號標識。僅使用一個電路板62。激光器二極管穿過基片65中的開口及其光柵而安裝在該板上。撓性件是由設(shè)計類似于上面引證的U.S專利5115120中所述的那種十字彈簧(crossedsprings)形成。這些彈簧彼此偏置地位于塊92和94中，塊92和94沿由96指示的掃描機樞軸分布，以便提供能滿足所需要的許多貫穿撓性件的導(dǎo)電通路，以將掃描機的集成電路和驅(qū)動裝置(線圈)連接到掃描機的終端而且還從這類終端給激光器二極管44供以工作電源。塊92和94可用導(dǎo)電塑料板模制而成，以形成從撓性件至電路板62的導(dǎo)電通路。
圖8至23示出可用于圖1所示終端中的電光接收器特別是光接收器的不同實施例，但這些電光接收器一般可應(yīng)用于掃描機中，甚至更一般地應(yīng)用于電光接收器中，尤其是非常需要空間而必需加以小型化的場合。這些收集器通過縮短光傳播路徑和使這些路徑本身包含在它們的主體(它們可被看作光學透射基片)內(nèi)來小型化。一般來說光收集器是通過使用光柵，透鏡(特別是菲涅耳透鏡)和/或反射鏡的光學元件或鏡片并至少折射一次光，但最好在收集器主體范圍內(nèi)折射幾次(例如三或四次)。這種具有合理的效率程度(對最大限度地減小從主體的的泄漏而言)的光不是聚焦成一點，就是沿最好該主體側(cè)端面上的一根線聚焦但可沿與光的投射面相隔一定距離的任何表面聚焦。在此表面處，一個光耦合構(gòu)件被界定，輸入或引導(dǎo)投射光進入主體，在那里，光以一次或多次折疊傳播至光耦合著一個光電傳感器(光電檢波器)的測端面或其他表面。該光電檢波器可同主體形成一個整體或與其相隔一定距離。當收集器是可動的，例如，當收集器是象圖24中所舉例說明，此后還要更詳細論述的掃描器組件的組成部分時，這后一種配置在功能方面更為理想。
在光收集器的不同實施例中，采用了光柵。這類光柵可以是如圖示的表面浮雕光柵，是通過表面雕刻，光復(fù)制或模子壓紋而形成或它們可為光化學蝕刻的。光耦合結(jié)構(gòu)的光柵或其他元件，例如某些實施例中的菲涅耳透鏡可同主體或基片組合在一起。例如，光柵可采用傳統(tǒng)的光化學技術(shù)和諸如二色凝膠體材料用全息法形成。應(yīng)該認為所有這類耦合結(jié)構(gòu)，無論它們是單獨制成再與主體組裝的還是直接制作在為接收收集光而設(shè)計的主體表面上，都由其上投射用于收集的光的主體表面確定。應(yīng)該理解在物體表面的表面外形表現(xiàn)為光柵外形的地方該光柵外形可由以上通過舉例方式討論過的任一種工藝形成。
在幾個實施例附圖中沒有示出光電檢波器這是為簡化圖示起見。所利用的光電檢波器，特別是在要獲得線性聚焦束的場合，可以是線性陣列和電荷耦合器件，或在要獲得光點或點聚焦的場合可為光電二極管或光電晶體管。
參考圖8，該圖示出通過諸如玻璃或光塑料(例如聚碳酸酯)之類的光透射材料制的一般矩形板的截面，它有一個供掃描條形碼的激光束穿過的開口。其中激光源是二極管激光器，具體是表面裝配型二極管激光器，該二極管及其散熱片可處于主體或基片800下面在其下表面802上(該表面與其上投射光的表面804相對)或可在主體內(nèi)。在任何情況下，光耦合結(jié)構(gòu)806表現(xiàn)為可變節(jié)距光柵的那部分都有其區(qū)域808，在此區(qū)域光柵條紋被除去而光束通過該區(qū)域。需要時可設(shè)置貫穿主體的孔810。該光柵的頻度或周期性(光柵條紋間距)是可變的，遠離焦點的光柵周期性減小。該周期性有時稱為光柵頻率(gratingfrequency)。在背離焦點812的方向上沿主體800長度的光柵頻率增大。焦點可位于側(cè)端表面814或其附近，例如當檢波器安裝在主體800外部的表面814上時，位于檢波器。
可遵照已知技術(shù)來設(shè)計光柵透鏡。光柵透鏡可精確分段制作，在此情況下，焦點是中心或每個園弧的半徑。一般來講，該設(shè)計采用經(jīng)典菲涅耳公式γ
，其中γ為到條紋的距離，m是條紋數(shù)，λ。是設(shè)計波長值，和f是焦距。有關(guān)衍射光柵透鏡(有時稱運動形透鏡“kineform lenses”)設(shè)計方面的進一步信息，可參考1991年5月7日頒發(fā)給D.A.Buralli和G.M.Morris，題為“衍射光學成象透鏡系統(tǒng)”的U.S專利5013133以及參考本文引證和提及過的專利和論文。
圖9所示耦合器900與圖8所示耦合器完全相同。光柵節(jié)距受到調(diào)節(jié)而橫跨輸入孔徑(該孔徑由光入射到其上的那個表面來確定，可以是耦合器本身的孔徑或一個外部的物理孔徑)。耦合器900被傾斜，以有效地調(diào)節(jié)橫跨孔徑的光柵節(jié)距或周期性。傾斜減小了光柵頻率(和外形的變化);并能破壞簡并性(degeneracy)從而減小負級衍射，增強附圖所示的一級衍射。這提高了光柵效率因而也提高了耦合器900的效率。通過將耦合器主體安裝在一個能使它圍繞通過焦點或平行于焦點的一個軸傾斜的構(gòu)件中可改變這種傾斜度以滿足不同應(yīng)用要求。
參考圖10，圖中示出諸如主體800中所述的透射材料制成的主體1000。可變頻率1002提供光耦合結(jié)構(gòu)。相對表面1004為反射面，也可為涂敷在表面1004的外側(cè)面上的鏡面。為簡化圖示，圖10或本組(圖8至23)中任一其他附圖均未示出激光束借以通過主體1000的孔或其它裝置。使用反射表面1004有效地增大了主體的厚度，從而能減小光柵節(jié)距(見上述公式)而易于制造。還減少了鏡片數(shù)F。光在主體范圍內(nèi)經(jīng)過兩次折射傳播到焦點。焦距增大至3/2h，其中h為厚度。
為更進一步減小光柵節(jié)距并增大F數(shù)，可采用組合光柵，即一個在其上入射來自符號的光的表面上，另一光柵在如圖11和12所示的相對表面上。主體1100和1200的材料和形狀可為如結(jié)合圖8時所論及的。在圖11中，該光耦合結(jié)構(gòu)的光柵1102是一種可變頻率光柵，而該反射面有一恒定頻率的光柵1104。在圖12中，恒定頻率光柵1202用于耦合結(jié)構(gòu)中，而可變頻率光柵1204位于相對表面上。在圖12的耦合器中，光線(a)(b)和(c)可為恰好平行的，簡化了對可變頻率光柵1204的設(shè)計。光柵1202可為高衍射率的炫耀光柵。因此圖12的實施例可能是最佳的。
在圖11和12中，焦距是兩個透鏡的復(fù)合焦距。底部光柵以比上部光柵更明顯的銳角衍射光束，從而有效地減小了焦距和F數(shù)。為提高效率最好是在下部表面上涂敷鏡面。不過，若希望依靠衍射去折射光，則該下部表面不必是反射面。
為形成光耦合結(jié)構(gòu)可采用折射，而不是衍射能力。圖14示出使用以在光透射體1402上的棱鏡或菲涅耳透鏡1400形式的折射能力。為增大鏡片的焦距，可用一反射表面和最好可為恒定或可變頻率的衍射光柵1404。
圖13表示一具有矩形主體1302的接收器1300，該主體在形成光耦合結(jié)構(gòu)1304和相對面1306的兩個面上向內(nèi)凹入彎曲。光電檢波器PD1308被附裝到端面1310以便同在端面1310上或其附近聚焦的光進行光耦合。圖13所示耦合器的設(shè)計類似于圖8所示耦合器。人們會理解該設(shè)計可為圖10至14所示類型或可為根據(jù)本文所示和所描述的其他實施例。
圖20和21表示不同的幾個實施例，該接收器被分叉為兩個可相對中心平面2001彼此為鏡象的互補結(jié)構(gòu)。該接收器采用在相對側(cè)端面上的一對光電檢波器2000和2002。光耦合結(jié)構(gòu)可為討論過的圖8至14中的任一種或?qū)⒃谟嘘P(guān)圖15至19的論述中的任一種。對每個分叉部分的耦合結(jié)構(gòu)可為不同的設(shè)計，例如，直線光柵或如圖所示的曲線光柵。它們最好為相同設(shè)計結(jié)構(gòu)。相對于中心平面2001相反方向上的頻率增加，以便在耦合器的相對端形成焦點。
在有關(guān)圖8至14所描述的耦合器以及利用傳播的光波導(dǎo)模式和在關(guān)于圖15至19所描述的其它耦合器中，在耦合器主體中只發(fā)生幾次偏折(folds)，通常是三次，有時僅一次。為提高耦合器的效率，極少的偏折是理想的。極少偏折提供了光到達光電檢波器的較高可能性。折射次數(shù)越多就越有可能在光到達光電檢波器之前發(fā)生光的泄漏，散射和吸收。因此如圖10至14所示的一次偏轉(zhuǎn)時的效率高于多次偏轉(zhuǎn)時的效率。傳統(tǒng)的薄光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)提供較低的耦合效率(可能效率為10-20%)然而采用極少偏析和光波導(dǎo)中的較低傳播模時便提高效率。主體或板可制成較厚因而物理性能更堅實和剛強，這是勝于傳統(tǒng)薄光波導(dǎo)和光纖的一個附加優(yōu)點，該厚度一般可為1-5mm。
圖15示出具有多層1502，1504和1506的主體1500。層1502和1506的折射率比夾在它們之間的層1504要低。光入射到其上的表面可被劃線或外形能衍射或折射光并耦合光，以使角度(衍射情況下的θd)足以滿足總的內(nèi)部反射要求。對于總的內(nèi)部反射而言，可應(yīng)用的關(guān)系式為θd>Sin-1]]>(n1)/(ns′)其中n1和ns是層1502和1504的折射率。當n1和ns是1.55和1.66時，總的內(nèi)部反射所需衍射角大約為65°。
采用一公共層1504(取消層1506)如有關(guān)圖11和12所描述的并利用帶有反射表面1510的一個恒定或可變頻率光柵1508;可能是合乎需要的。此時，衍射角θd是從較低表面光柵1508出來的衍射角。這最后描述的在收集器中利用光波導(dǎo)傳播模的實施例是當前最佳的。
參考圖16和17，該圖示出一個類似于圖15所示的收集器，該收集器具有光柵或菲涅耳光耦合結(jié)構(gòu)1600和在與具有耦合結(jié)構(gòu)1600表面相對的表面上的反射光柵1602。不是依靠兩層不同折射率之間的一個界面，而是采用了可為多層介電干擾濾波器或涂層的界面結(jié)構(gòu)1604。該涂層被設(shè)計成對低入射角有低反射性(高透射率)，但對較高入射角有高反射率。圖16中對濾波器1604的入射角示為θd，而圖17描繪了該反射特性的曲線圖。
光耦合到該結(jié)構(gòu)，然后通過界面1604傳送并以θd角度從光柵1602被衍射，角度θd為從光柵1602出來的衍射角，θd是大于界面1604的高反射角。然后光傳播到配置光檢波器處的光耦合器的一個側(cè)端。參考圖18，圖中示出類似于圖15利用了光柵1802的一個實施例，光柵1802處入射角與光柵效率有關(guān)。在入射角大于衍射角θd情況下，光柵效率降低。因此在第二次反射或偏折時，光是在耦合器的較低面上的鏡面經(jīng)鏡像反射而偏折的。由于鏡象反射是一個高效過程，故該耦合器的效率可高于本文所述其他光波導(dǎo)耦合器。
參考圖19，該圖示出類似于圖18所示光波導(dǎo)實施例?？蔀槎z體全息(DGH)的體積光柵(volumegrating)夾在光波導(dǎo)信道1900和反射表面1902之間的主體內(nèi)，可位于夾持DGH光柵的透射(玻璃)復(fù)蓋板上，以提供形成主體1900的組件。該DGH在低入射角(例如θm)時，有高衍射率，但在衍射角θd下基本無衍射率。然后依靠反射鏡面1902，去提供通過光波導(dǎo)通道1900的光的第三次偏折。該二色凝膠體全息圖也可以透射形式加以利用。在透射期間，以θm角度入射的光將被衍射成θd角并在鏡面處被反射作為第一次偏折。
參考圖22和23，該圖示出一個耦合器2200，它具有包含線性光柵條紋2202的光學耦合結(jié)構(gòu)。一個分光折射器(prismaticrefractor)可供選擇使用。該光柵結(jié)構(gòu)(它可為恒定或可變頻率光柵)照射一端面2204。該端面是反射的曲面，以使其形成具有將入射在耦合結(jié)構(gòu)表面的光聚集到最好與鏡面2204相對的收集器主體端面或其附近的焦點的能力的鏡面，該鏡面2204的形狀為園柱拋物面。在圖22和23所示實施例中，該鏡面在豎直和橫向兩個方向上集中光線。
圖24，25，26和27示出裝有圖8至23所示類型的電光反射器的掃描機的三個不同實施例。正如以上有關(guān)圖1至7所論述的，在圖1至7所示撓性掃描機中采用有關(guān)圖8至23所述類型的光收集器也是合乎需要的。
參考圖24，該圖示出一帶有按前述任一實施例的光柵，反射鏡，光波導(dǎo)等等的板2400。該板連接到偏轉(zhuǎn)線圈(未示出)。該板還附裝到一平面(facet)反射鏡2402，該反射鏡的反射表面與由激光二極管組件2404所提供的光源成45°角。該激光二極管產(chǎn)生光束2406并將其射向所述平面的反射表面在反射表面光被反射至條形碼。一個電動機最好為此被連到偏轉(zhuǎn)線圈，以致當光束從激光二極管投向平面2402時其旋轉(zhuǎn)軸與光束2406成一直線。該軸還可沿收集器2400主體的長度方向延伸。收集器和反射鏡組件如此振蕩，以使其上配置光耦合結(jié)構(gòu)的收集器表面與從反射鏡2402反射的掃描束2408一起面對和掃過該代碼。從該代碼符號返回的光在圖中是以射線2410示意地表示的，這些射線2410是經(jīng)收集器收集的。光檢測器2412最好是固定的并與側(cè)端2414相隔一定距離。該檢測器在無需旋轉(zhuǎn)也無需為產(chǎn)生對應(yīng)于被掃描代碼的電信號而準備軟引線，集流環(huán)之類設(shè)施情況下采集光。鏡片2400與平面反射鏡2402一起可安裝在一撓性框架上并如上面引證的U.S專利5015813或5115120中所述那樣由一電磁驅(qū)動器驅(qū)動或安裝在目前市場可買到的那種撓性鏡架上。
在圖25中，電動機2500借助其軸2502被連接，該軸振動和驅(qū)動一掃描鏡2504，該掃描鏡有其與來自激光二極管組件2508的激光束2506成45°的反射表面。該光束通過孔2510或通過可為有關(guān)圖8至23所描述的那種電光接收器2514的收集器2512中的其他通路。該接收器還包括在其端部的光檢測器2516。
在掃描鏡振動時，將掃描束2518投向代碼并掃過該代碼的各條。該掃描光照導(dǎo)致由光線2520所示的返回光，這些光線經(jīng)掃描鏡2504偏射到電光接收器2512，在那里將光線轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于代碼的信號。接收器2512是靜止的。掃描機的唯一移動部件是鏡面2504和電動機軸。正如上述，該鏡面可安裝在如市場上可買到的現(xiàn)成撓性掃描鏡架上。
參考圖26和27，該圖示出以J.M.Eastman等人名義于1991年2月7日提交并轉(zhuǎn)讓給本申請同一受讓人的專利申請07/652158中所述的一般類型的掃描機。該掃描機(為簡化圖示未示出)的電子部件可安裝在作為掃描機主要部件的印刷電路板2600上。該印刷電路板上還裝有一掃描電動機2602，振動連到掃描鏡2606的軸2604。激光二極管組件2608將光束2610投射到位于電光收集器2614中央的反射平面2612。該收集器有一光耦合結(jié)構(gòu)2616，例如有關(guān)前面諸附圖描述中的光柵等，該光柵是在用光束2610掃描時，來自代碼的光所入射的表面上。有耦合結(jié)構(gòu)2612的該表面是中凹的曲面，以利于光的收集。被收集的光耦合到該結(jié)構(gòu)并如箭頭2618所示在接收器2614的一端傳播到光檢測器2620。接收器2614的使用提供了對可為類似于迄今所用結(jié)構(gòu)的主要部件的掃描機設(shè)計和結(jié)構(gòu)的簡化。
參考圖28和29，該圖示出一用于掃描和閱讀一個二維(2-D)條形碼的掃描機。某些這類條形碼(即階形碼)可有沿一維(列)定向的條和由沿垂直方向(行)取向的相鄰條紋序列構(gòu)成的代碼。2-D代碼的其他實施例可包含類似亮和暗單元(element)圖的檢驗板。這樣一種代碼示于2800處。該掃描機利用激光器和巖粒流動變質(zhì)的鏡片(anomorphicoptics)，用以產(chǎn)生寬度不超過每行代碼寬的扇形束(fanbeam)。該束逐行沿兩維之一掃過代碼。該掃描過程借助掃描組件提供，該組件包括掃描電動機和在代碼處(代碼平面內(nèi))提供線束的成象鏡片組成部分的反射鏡?？墒褂弥T如電光或聲光折射器等其他束掃描裝置。
為了閱讀該光束，設(shè)置一檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)沿垂直于行的方向有效地掃描該代碼。該掃描系統(tǒng)包括一基片式成象系統(tǒng)，如圖29a至29b所示，該系統(tǒng)將照明線成象到線性電荷耦合器件或其他行掃描攝象機上。該攝象機將代碼的每一行轉(zhuǎn)換或相鄰的象素。這些相鄰象素顯示代碼并產(chǎn)生相應(yīng)于每行代碼的數(shù)字信息，由此代碼中的信息可借助本領(lǐng)域已知技術(shù)來解碼。二維掃描是同步的。最好，連到掃描機軸的光學編碼器提供同步CCD的同步信號，以使當扇束掃描代碼時，逐行產(chǎn)這些象素。
圖29a示出2-D條形碼2800，電光接收器2810和照亮線路設(shè)備(lineillumination2820的側(cè)視圖。點A和B指示由照亮線路2820照亮的2-D條形碼2800的代表單元(repnesentativeelements)。從點A和B散射的光由接收器2810收集。圖中未出由A和B發(fā)出的兩個代表性射線，即來自點A的2838和2839和來自點B的2840和2841。射線2838和2841在接收器點2842處相交。射線2839和2840在接收器點2843相交。射線2838和2839通過接收器2810的衍射和折射會聚作用被成象于點A。同樣，射線2840和2841被成象于B，接收器2810可為圖8-23所示結(jié)構(gòu)，但是照亮行源自分離的條形碼碼元的光被成象在如圖29b所示收集器邊緣的截然不同的點。
最好除了一個接收器提供沿照明行2820的分辨率CCD是以上有關(guān)圖8至23所述那種類型的電光接收器的檢測器線性陣列，因此，該CCD能方便地將光轉(zhuǎn)換成相應(yīng)于代碼的相鄰象素。
從以上說明顯而易見本發(fā)明已提供了可以小型化形式制造的改進的掃描機和其內(nèi)特別有用的改進的光接收器。本發(fā)明還提供了用于形成整體可攜式終端的掃描附件，該附件帶有可分離的數(shù)據(jù)收集和掃描部件，這兩部件可單獨使用或裝配成整體終端使用。毫無疑問，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會在本發(fā)明范圍內(nèi)對本文所述掃描機，接收器，收集器和整體終端作出各種變化和改型。因此，前述說明只應(yīng)視為舉例證明而無限制意義。
權(quán)利要求
1.用于產(chǎn)生為對光學可讀信號進行掃描的光束和提供響應(yīng)其所述光束的照亮而代表所述符號的信號的掃描機，其特征在于所述掃描機包括電光接收器，該接收器包括光收集器，該光收集器的主體具有曝光于來自符號的光的第一表面和與所述第一表面相隔一定距離的第二表面，沿所述第一表面的一種光耦合結(jié)構(gòu)，用于使來自符號的光經(jīng)所述第一表面進入所述主體，以沿所述主體傳到所述第二表面，所述接收器還包括與所述第二表面成光接收關(guān)系的光電檢測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的掃描機，其特征在于還包括第一支架;產(chǎn)生所述光束并安裝在所述第一支架的光源，所述電光接收器也被裝在所述第一支架并且所述第一表面面向與所述光束同一方向;附裝到所述中空的主體的第二支架;將所述第一支架連接到所述第二支架并在其間界定樞軸連接件的撓曲裝置;以及在所述兩支架上的驅(qū)動裝置，以使所述第一支架相對所述第二支架圍繞所述樞軸連接件作往復(fù)運動，以掃描所述光束和所述接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的掃描機，其特征在于所述第二支架包括一底座，所述第一支架包括印刷電路板，所述驅(qū)動裝置是在所述板上有一轉(zhuǎn)子和在所述底座有一定子的電磁驅(qū)動器，所述轉(zhuǎn)子和定子處于彼此電磁相耦合狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的掃描機，其特征在于所述第一支架包括其上有導(dǎo)體連到所述驅(qū)動裝置的印刷電路板;所述光電檢測器和所述光源，而所述撓曲裝置具有連接到所述板的導(dǎo)體的導(dǎo)體，而所述底座上的終端被連到所述撓曲裝置的導(dǎo)體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的掃描機，其特征在于所述光源是位于一筒內(nèi)的半導(dǎo)體激光器件，所述筒附裝到所述第一支架;所述電光接收器中的一個光透射部分不是包含所述筒就是被所述光束穿過。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的掃描機，其特征在于設(shè)有一包括所述光耦合結(jié)構(gòu)用于偏折所述光的裝置，該裝置選自包含由衍射光柵，反射鏡，背襯衍射光柵的反射鏡，有聚焦能力的反射鏡，一個背襯衍射透鏡的反射鏡，在不同折射率的所述主體內(nèi)界定一光波導(dǎo)的層間界面和代表其反射性取決于光在那里的入射角的表面的光傳播通路中的一單元組成的組中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的掃描機，其特征在于所述光耦合結(jié)構(gòu)是具有光柵條紋的衍射透鏡，所述條紋出現(xiàn)的頻率沿遠離所述第二表面的方向增大，以在所述第二表面或鄰近所述第二表面，對一已知衍射級提供焦點。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的掃描機，其特征在于所述主體界定一光波導(dǎo)，將光導(dǎo)向所述第二表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的掃描機，其特征在于所述主體是一塊板而所述第一和第二表面是所述板的不同表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的掃描機，其特征在于所述光耦合結(jié)構(gòu)是由所述板的第一面的所述面界定的，所述板具有與所述第一面相對的第二面，所述第二面為所述板的向內(nèi)反射面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的掃描機，其特征在于由所述第一面界定的所述光耦合結(jié)構(gòu)是光柵。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的掃描機，其特征在于由所述第一面界定的所述光柵是一種周期性恒定的光柵，而由所述第二面界定的所述光柵是一種周期性可變的光柵，同時所述第一面上的所述光柵在所述第二表面或其附近，確定所述光的焦點。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的掃描機，其特征在于由所述第二面界定的所述光柵是一個周期性恒定的光柵，而在所述第一面上的光柵是周期性可變的光柵，同時所述第一面上的所述光柵在所述第二表面或其附近，確定所述光的焦點。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的掃描機，其特征在于所述光波導(dǎo)具有相對的兩側(cè)面，其第一側(cè)面與其上入射來自所述符號的所述光的所述第一表面的距離較近，而其第二側(cè)面離所述第一表面較遠，沿所述第二側(cè)面的光柵以一定衍射角折射向所述第一側(cè)面，所述第二側(cè)面具有形成鏡面反射的表面，所述光柵，其衍射效率隨入射角的增大而減小，從而增大了光從所述第二側(cè)面通過鏡面反射而折射入所述光波導(dǎo)的量，同時減小了光從所述第二側(cè)面經(jīng)衍射折入所述光波導(dǎo)的光量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的掃描機，其特征在于還包括一個提供所述光束的光源，攔截所述光束和面向所述符號的光束折射器，連接到所述折射器，用于振動所述折射器，以使所述光束掃過所述符號的電動機，掃描時在所述符號處，所述光束的光是往回反射的，而所述接收器是向著所述往回反射光的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的掃描機，其特征在于所述電動機，所述收集器的所述主體和所述折射器是一個組件，其中所述收集器和折射器圍繞一根軸振動，同時所述第一表面面向所述符號。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的掃描機，其特征在于所述折射器為一具有以對所述光束大約成45°角射向所述第一表面的反射表面的鏡面。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的掃描機，其特征在于所述折射器有一側(cè)面，該側(cè)面折射面對所述光源同時也面對所述收集器的所述第一表面的所述光束，以將所述光折射到所述收集器，該收集器在所述折射器振動時它是固定的。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的掃描機，其特征在于包括一電動機，可由所述電動機振動的折射器，所述折射器有一光束反射表面，所述收集器以與所述折射器相隔一定距離的關(guān)系被安裝使其第一表面面對所述反射表面，一個光反射或透射面設(shè)置在所述收集器上，該表面面對所述光束反射表面和所述光束并界定所述光束從所述光源到所述光反射表面從而到所述符號的一條通路，在所述符號處，所述光束的光被反射回到所述光反射表面，從而回到所述收集器，在那里所述光被入射在所述收集器的所述第一表面上。
20.一種電光接收器，包括一光收集器，該收集器包括具有曝光于入射光的第一表面和與所述第一表面相隔一定距離的第二表面的主體，沿所述第一表面的光耦合結(jié)構(gòu)，以使所述光經(jīng)所述第一表面進入所述主體，在所述主體內(nèi)傳播到所述第二表面，所述接收器還包括光電傳感器，與所述第二表面呈光接收關(guān)系，隨著光的到達，所述傳感器借助所述第二表面將該光轉(zhuǎn)變成電信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的接收器，其特征在于包括所述光耦合結(jié)構(gòu)的裝置被配置成使所述光在所述主體中至少偏折一次，從而使所述光限制在所述主體內(nèi)并傳播到所述第二表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的接收器，其特征在于所述用于偏折所述光的裝置是在所述主體內(nèi)多次偏折所述光。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的接收器，其特征在于所述光耦合結(jié)構(gòu)從包含衍射光柵，衍射透鏡和菲涅耳折射透鏡的組中選出。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的接收器，其特征在于所述用于偏折所述光的裝置從包含衍射光柵，反射鏡，背襯衍射光柵的反光鏡，有聚焦能力的反光鏡，背襯衍射透鏡的反光鏡，在不同折射率的所述主體中界定一光波導(dǎo)的層間界面和在光傳播路徑中具有其反射率取決于入射角的表面的元件的組中選出。
25.用于掃描和閱讀沿相鄰元件以二維形式設(shè)置的符號的掃描機，沿所述二維之一方向延伸的單元包含用于沿寬度近似小于所述符號線最小寬度的照亮線照亮所述符號的裝置，用于沿所述二維之另一維方向掃描所述照亮線的裝置，用于接收所述照亮的光和轉(zhuǎn)化所述光成沿所述二維之所述一維方向的象素的裝置，所述象素代表所述符號的每個單元。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的掃描機，其特征在于所述照亮裝置包括激光器光源，和一個光學裝置用于將所述光映射成所述符號平面上呈扇形的束，該束的長度與所述符號的所述諸單元的總長相等，而其寬度小于任一所述單元的寬度。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的掃描機，其特征在于所述接收裝置包括一光電檢測器，該檢測器具有用于將沿線性路經(jīng)入射其上的光分為多個象素，并將所述象素轉(zhuǎn)換成與其對應(yīng)的電信號的裝置，和用于將所述光映射到所述光電檢測器的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的掃描機，其特征在于還包括用于使所述掃描裝置和所述接收裝置同步的裝置，以操縱所述接收裝置以提供分離的象素和對應(yīng)于所述符號各單元的相應(yīng)信號。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的掃描機，其特征在于所述接收裝置包括線性電荷耦合光電檢測器(CCD)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的掃描機，其特征在于所述映射裝置包含光接收器，該接收器又包括有一個所述照亮投射其上的入射光表面的主體，光耦合裝置，該裝置選自有平行于所述照亮線的光柵條紋的衍射光柵和有平行于與用于將所述照射導(dǎo)入所述主體的所述表面相關(guān)連的所述照亮線的各分段的折射單元，在所述主體，光沿其傳播到一線性伸展收集區(qū)，所述CCD被置于同所述收集區(qū)呈現(xiàn)光耦合關(guān)系。
31.用以收集和輸入數(shù)據(jù)的便攜式終端的掃描附件，該附件包括有界定一個插座和一中空體的表面的第一外殼，所述中空體有一窗口和界定用于可抓手柄的一表面，一個小型掃描機模塊，該模塊具有用于將光束從所述模塊向外投射的裝置，所述掃描機置于所述中空體中，光束穿過所述窗口射向所述符號，和所述中空體中的電光接收器，用于響應(yīng)所述光束照射收集來自所述符號的光和提供代表所述中空體中所述符號的電信號的裝置，用以操作所述掃描機，在所述插座中用于可拆卸地夾持所述終端的裝置，所述終端包括具有一鍵盤供手動輸入數(shù)據(jù)的便攜數(shù)據(jù)輸入終端，所述插座使所述信號與所述終端發(fā)生通信聯(lián)系。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的掃描附件，其特征在于所述電光接收器包括一光學收集器，該收集器包括一主體，其第一表面對來自符號的光曝光，其第二表面與所述第一表面相隔一定距離;沿所述第一表面的光耦合結(jié)構(gòu)，用于使來自符號的光經(jīng)所述第一表面進入所述主體，在所述主體中傳播到所述第二表面，所述接收器還包括一個光電傳感器，該傳感器同所述第二表面成光接收關(guān)系，傳感器響應(yīng)經(jīng)由所述第二表面到達的光變成代表所述符號的電信號。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的掃描附件，其特征在于設(shè)置有包含所述光耦合結(jié)構(gòu)的裝置，用以使所述光至少在所述主體中偏折一次，以便將光約束在所述主體中并傳播到所述第二表面。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的掃描附件，其特征在于所述用于偏折所述光的裝置使所述光在所述主體中偏折若干次。
35.根據(jù)權(quán)利要求33的掃描附件，其特征在于所述光耦合結(jié)構(gòu)從包含衍射光柵，衍射透鏡和菲涅耳折射透鏡的組中選出。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的掃描附件，其特征在于所述用于偏折所述光的裝置選自包含以下元件的組中衍射光柵，反射鏡，背襯衍射光柵的反射鏡，有聚焦能力的反射鏡，背襯衍射透鏡的反射鏡，在不同折射率的所述主體中界定一光波導(dǎo)的層間界面，和在光傳播路徑中呈現(xiàn)反射率取決于光的入射角的一個表面的元件。
全文摘要
供閱讀條形碼和數(shù)據(jù)系集系統(tǒng)用的小型掃描器模塊。掃描時，從代碼接收的光收集在表面積約等于掃描器一側(cè)面的光收集器中。該收集器面對代碼并隨掃描束源(二極管激光器)旋轉(zhuǎn)。面對代碼的收集器表面上的衍射光柵或菲涅耳透鏡支配輸入光使其在收集器主體的基片內(nèi)即在鏡片本身內(nèi)部(而無需模塊附加容積的空氣通路)傳播到光電檢波器，在無需專門鏡片有效收集光的情況下使該掃描器的結(jié)構(gòu)只占不到1立方英寸的體積。
文檔編號G06KGK1090941SQ93120149
公開日1994年8月17日 申請日期1993年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月4日
發(fā)明者J·M·伊斯曼, J·M·扎維斯蘭 申請人:Psc有限公司