扩大焦深的光扫描器制造技术

使用多焦距光学系统的扩大焦深的条形码扫描用光扫描器以及扩大焦深的方法。该扩大焦深的扫描器具有：产生用来的辐射光束装置、用于收集从目标所反射的辐射的至少含有第一短焦距和第二长焦距的多焦距聚光光学系统、用来检测从视场反射和由多焦距光学系统引导的辐射并且产生能够代表该辐射的电输出信号的光检测器，通过把高通滤波器和光检测器的电输出信号相结合、使由条形码检测所产生的电输出信号通过高通滤波器过滤掉电信号的直流背景以改善信号的调制深度。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一般地说，本专利技术涉及有扩大焦深的扫描方式的光扫描器及方法，具体地说，本专利技术涉及用于利用多焦距光学系统以对条形码进行扩大焦深的扫描的光扫描器以及扩大焦深的方法。虽然本专利技术对使用发光二极管(LED)或LED线阵等非激光发射光源的光扫描器特别有用，不过它也可能适用于使用激光二极管之类的激光光源的光扫描器。本专利技术对于以CCD(电荷耦合器件)为基础的条形码读取装置极为有用。为了读取呈现在标签上或货物表面上的条形码记号，历来开发了各种光读取装置和光扫描系统。条形码记号是由以各种不同宽度的间隔画出的相互分开的并且自身的宽度也是各样的条形所组成的、使记号符号化的图形，条形和间隔具有不同的反光特性。读取装置和扫描系统用光电方法把图形记号变换成电信号，并把该电信号解码成记载有货物或其特性信息的字母/数字文字。典型地说，这种文字表示成数字形式，它们在销售点(POS)处理、货架控制等应用中用作数据处理系统的输入。特别地，这种扫描系统的第一实施例是关于由用户手持的手持式便携型激光扫描头的，该扫描头的形状使得用户可以用扫描头进行瞄准(具体是利用光束瞄准要读取的目标和记号)。激光扫描器的典型光源是气体激光器或半导体激光器。由于像激光二极管那样的半导体器件有小型、价廉和耗电少的优点，特别希望使用半导体器件作为扫描系统的光源。激光束典型地是被透镜作光学调整的，在目标距离处形成某种大小的光束光斑。光束光斑在目标距离处的大小最好大约等于反射率变化的宽度，也即记号中条形和间隔中的最小宽度。条形码记号典型地是由具有各种不同宽度的矩形条，也即要素，所组成的。这种要素按照由编码法或“记号法”所规定的规则和定义所作出特定排列，决定了要代表的文字。条形和间隔的相对大小和见到的条形和间隔的实际大小一样，由所使用的符号化的类型决定。在一英寸内由条形码记号所代表的文字数目称为记号的密度。为了使文字所要求的序列符号化，把要素排列结合，形成完全的条形码记号，含有信息的各个文字便由与之对应的要素群代表。在一些记号法中，为了指示条形码从何处开始，到何处结束，使用了特殊的“开始”和“结束”文字。存在有多种条形码记号法。其中包括UPC/EAN、code39、code128、代码条以及交织2/5等。在众知的扫描系统中，光束由透镜之类的光学元件导引到沿光路的方向，并射向表面上含有条形码记号的目标。扫描是通过使光束以横向切割成一条线或一组线的形式进行来回扫描而实现的。扫描的方法可以是横向切割记号的光束光斑沿着横向通过记号的扫描线扫描，或者是扫描扫描器的视场，或者是两者同时进行。扫描系统还含有用来检测从记号反射的光的传感器，也即光检测器。于是决定了光检测器在扫描器内的或者在具有比横向切割记号的范围稍大的视场的光路内的位置。从记号反射的反射光的一部分被检测出来，并且被变换成电信号。电子回路或者软件把该电信号解码成代表被扫描记号的数据的数字表示。例如，从光检测器输出的模拟电信号在典型情况下被转换成脉冲宽度与条形和间隔的物理宽度相对应的调宽脉冲数字信号。该信号是根据特定的记号法的、记号内符号化数据的二进制表示，并且被解码成以二进制表示的字母/数字文字。众知的扫描系统的解码过程通常是如下工作的。解码器接收来自扫描器的调宽脉冲数字信号，并试着用由软件实现的算法对扫描进行解码。如果成功地获得了扫描开始文字和扫描结束文字以及它们之间的文字并且它们被完全解码，则过程结束，(以绿灯和蜂鸣声同时表示或者用其中任一个表示)向用户给出检测成功的标志。如果情况不是这样，解码器接收下一次的扫描(信号)，并对该扫描(信号)重新进行试探性解码。这个过程一直继续达到完全解码，或者发现不能利用上述扫描(信号)时为止。该信号员根据特定的记号法的、记号内符号化数据的二进制表示，并且被解码成以二进制表示的字母/数字文字。能够读取条形码记号的光学装置的种类并不是只有激光扫描器。还有其它种类的装有基于电荷耦合器件(CCD)技术的检测器的条形码读取装置。这种读取装置中的检测器的尺寸比要读取的记号大，或者基本上相同。全部记号被来自读取装置的光所照明(泛光)，当依次对CCD的各个像素进行读出就可以确定条形式间隔的存在。这种读取装置的重量轻，操作容易，为了能够恰当地读取信号，有必要使得读取装置实质上与信号直接接触，或者有必要把读取装置放置在记号上。这种读取装置和记号作物理接触的情况在某些应用中是理想的工作模式，另外也有用户的个人爱好问题。与基于激光器的扫描器相比，使用发光二极管(LED)的条形码扫描器的焦深是极为有限的。其原因是，具有LED光源的、基于CCD的扫描器的f数要远低于激光扫描器的f数。由于焦深与f数的平方成正比，基于LED/CCD的扫描器的焦深是很短的。从而，本专利技术的主要目的是提供扩大焦深的光学扫描器及扫描方法。本专利技术的另一个目的是提供通过使用多焦距离光学系统来获得扩大焦深的光学扫描器及扫描方法。本专利技术的另一个目的是，提供用来过滤掉反射光信号的低频成分的特殊电处理回路。本专利技术提供了用于以光电方法读取具有不同反射率区域的记号的扩大焦深的扫描器，它具有a、产生用来照明视场的辐射束的装置，b、用来收集从视场内目标所反射的辐射的，至少具有第一短焦距和第二长焦距的多焦距聚光光学系统，c、用来检测从视场反射由多焦距聚光光学系统引导的辐射，并且产生代表该辐射的电输出信号的光检测器。本专利技术还提供了用于以光电方法读取具有不同反射率区域的记号的、扩大焦深的扫描方法，它包括a、产生用来照明视场的辐射束的步骤，b、使用至少具有第一短焦距和第二长焦距的多焦距聚光光学系统，收集从视场内目标反射的辐射的步骤，c、检测从视场反射的和被多焦距光光学系统收集的辐射并产生能够代表该辐射的电输出信号的步骤。如下面将要说明的，本专利技术提供用于以光电方法读取像条形码图形那样的具有不同反射率区域的记号的扩大焦深的光学扫描器及扫描方法。照明视场的辐射光束由激光器或非激光光源中任何一种光源产生。尽管在以下特别说明的实施例中，使用了比较价廉而焦深比较有限的LED之类的非激光光源，但是本专利技术的工作原理同样也能适用于半导体激光二极管或激光管之类的激光光源。例如在CCD实施例中，由最少有短焦距和长焦距的多焦距聚光光学系统对被视场中的目标反射的辐射进行收集，并且把它引导到光检测器上以进行检测，并产生能代表该辐射的电输出信号。由检测具有不同反射率区域的记号而产生的检测器电输出信号通过高通滤波器的滤波而被滤掉直流背景，这样就改善了信号的调制深度(DOM)。在第一实施例中，多焦距光学系统含有由多个焦距不同的多同心透镜所做成的多焦距透镜系统。光检测器含有具有多个电荷耦合检测像素的电荷耦合器件，视场的扫描是(不是使用振动式扫描镜进行扫描)通过对多个电荷耦合检测像素的电输出作扫描而实现的。为了排除反射光的低频信号成份，可以使用电学高通滤波器。辐射光束可以由发光二极管、或者发光二极管线阵或者激光二极管之类的激光光源产生。第二实施例中的多焦距光学系统含有具有短焦距的第一检测镜和长焦距的第二检测镜的多镜多焦距镜系统。为了补偿从各镜所收集的信号中的1/f2衰减(f是焦距)，第二镜的面积最好比第一镜的面积做得大一些。在该实施例中，辐射光束可以由LED或者LED阵列或者激光二极管之类的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于以光电方法读取具有不同反射率区域的记号的扩大焦深的扫描器，其特征是它具有：ａ、产生用来照明视场的辐射束的装置，ｂ、用来收集从视场内目标所反射的辐射的，至少具有第一短焦距和第二长焦距的多焦距聚光光学系统，ｃ、用来检测从视场反射由多焦距聚光光学系统引导的辐射，并且产生代表该辐射的电输出信号的光检测器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：波莉斯麦道利基，
申请(专利权)人：欧林巴斯光学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]