平码五不中公式规律
  • / 24
  • 下载费用:30 金币  

光学信息读取装置.pdf

关 键 ?#21097;?/dt>
光学 信息 读取 装置
  专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
摘要
申请专利号:

CN201580035427.8

申请日:

2015.07.21

公开号:

CN106663180A

公开日:

2017.05.10

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G06K 7/10申请日:20150721|||公开
IPC分类号: G06K7/10; G06K7/14 主分类号: G06K7/10
申请人: IDEC株?#20132;?#31038;
发明人: 山之内正佳; 冈本壮平
地址: 日本国大阪府
优?#28909;ǎ?/td> 2014.08.28 JP 2014-174296
专利代理机构: ?#26412;?#26093;知行专利代理事务所(普通合伙) 11432 代理人: 王轶;李伟
PDF完整版下载: PDF下载
法律状态
申请(专利)号:

CN201580035427.8

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.06|||2017.05.10

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

一种光学信息读取装置,其包括通过投光透镜(31、32)将来自光源(30)的光投射到条形码等的投光系统(3)和通过受光透镜(41)使摄像元件(40)接受其反射光的受光系统(4)。投光系统(3)向与受光透镜(41)的光轴X大致正交的投光平面(S)中在规定方向上较长且在与该长度方向大致正交的宽度方向上较短的带状的范围投射光(Lf)。投光透镜(31、32)的入射面(31a、32a)在长度方向上一样地呈凹形状,在宽度方向上一样地呈凸形状。另一方面,出射面(31b、32b)呈在投光平面(S)的长度方向上成为规定的光量分布的自由曲面。

权利要求书

1.一种光学信息读取装置,其包括:
投光系统,所述投光系统通过至少1个投光透镜将来自至少1个光源的光投射到读取对
象;
受光系统,所述受光系统通过受光透镜使来自所述读取对象的反射光在摄像元件的受
光面上成像;以及
信号处理系统,所述信号处理系统接受来自所述摄像元件的输出信号而读取所述读取
对象的信息,
其特征在于,
所述投光系统构成为:向与所述受光透镜的光轴大致正交的投光平面中且在带状的范
围来投射光,该带状的范围是指在规定方向上较长且在与该较长的规定方向亦即长度方向
大致正交的宽度方向上较短的带状范围,
对于所述投光透镜而言,光从所述光源入射的入射面在所述长度方向上一样地呈凹形
状,并且,在所述宽度方向上一样地呈凸形状,
另一方面,入射到所述入射面的光朝向所述投光平面射出的所述投光透镜的出射面为
能够在所述投光平面的所述长度方向?#31995;?#21040;规定的光量分布的自由曲面。
2.根据权利要求1所述的光学信息读取装置,其特征在于,
所述投光透镜的所述入射面配置成:在所述长度方向上呈圆弧状,所述圆弧的中心包
含于所述光源的发光部。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的光学信息读取装置,其特征在于,
所述光源包括在所述长度方向上并排配设的第一光源及第二光源,
所述投光透镜包括在所述长度方向上并排配设的第一投光透镜及第二投光透镜,
在所述第一投光透镜的出射面上,在远离所述第二投光透镜的外侧,沿所述长度方向
形成有凸形状的部分,而在靠近所述第二投光透镜的内侧,沿所述长度方向形成有凹形状
的部分;在所述第二投光透镜的出射面上,在远离所述第一投光透镜的外侧,沿所述长度方
向形成有凸形状的部分,而在靠近所述第一投光透镜的内侧,沿所述长度方向形成有凹形
状的部分。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的光学信息读取装置,其特征在于,
在所述投光系统中,以覆盖所述投光透镜的所述出射面侧的方式配设有窗部件,
并且,在所述窗部件与所述投光透镜之间以遮住被射出的光的一部分的方式配设有遮
光部件。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的光学信息读取装置,其特征在于,
所述光源为表面安装型的LED,
配设有所述LED的所述投光系统的第一电路板配置成:与所述受光透镜的光轴大致正
交。
6.根据权利要求5所述的光学信息读取装置,其特征在于,
在所述受光系统中,配设有使通过所述受光透镜的反射光的光路折射而导向所述摄像
元件的光学元件,
所述摄像元件为表面安装型的摄像元件,
配设有该摄像元件的所述信号处理系统的第二电路板配置成:与所述第一电路板交
叉。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的光学信息读取装置,其特征在于,
在所述受光系统中,在所述受光透镜的跟前配设有限制来自所述读取对象的反射光的
光阑部。
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的光学信息读取装置,其特征在于,
设置有保持部件,所述保持部件?#36816;?#36848;受光透镜能够沿光轴的方向滑动的方式保持所
述受光透镜,
借助所述保持部件来?#36816;?#36848;受光透镜进行定?#24359;?br />
9.根据权利要求1~8中的任一项所述的光学信息读取装置,其特征在于,
所述信号处理系统构成为:具备被输入来自所述摄像元件的模拟输出信号并通过内置
的AD转换部来进行数?#21482;?#30340;微处理器,通过软件处理?#36816;?#36848;被数?#21482;?#30340;信号进行解码。

说明书

光学信息读取装置

技术领域

本发明涉及向条形码等读取对象投射光,接受其反射光而读取信息的光学信息读
取装置,属于特别适合于小型化的结构的技术领域。

背?#20985;?#26415;

以往,例如医院、工厂等中使关于样品、试样或者零件、工具等的信息以一维条形
码(读取对象)的形式表示在这些对象物的规定部位,通过条形码阅读器(光学信息读取装
置)来读取该条形码的信息。该条形码阅读器向条形码投射带状的光,通过受光透镜使来自
此处的反射光在CCD线传感器等摄像元件的受光面上成像。

由此,接受来自条形码的反射光的受光透镜必须在靠条形码比较近的位置将其整
个长度方向收在视野中,因此,需要例如90°以上的较宽的视角。另外,关于向条形码投射的
带状的光也同样需要在条形码的长度方向上扩展为广角,并且,要求尽量一样的光量分布。

因此,在例如专利文献1中记载的条形码阅读器中,在CCD线传感器的长度方向、亦
即将投射光扩展为带状的方向并排设置多个(例如6个)LED。另外,以在这些LED的排列方向
上?#30001;?#30340;方式设置有半圆柱状的投光透镜,从而,将来自各LED的光集中在宽度方向来确保
光量。

另一方面,例如专利文献2中记载的条形码阅读器中,与上述同样地使用多个(例
如4个)LED,并且,将各LED配置成向外侧倾?#20445;?#30001;此,使得?#28304;?#29366;投射到条形码的光的分布
在长度方向上均匀化。另外,为了减少LED的个数而使投光系统小型化,在各LED上覆盖使光
扩散的扩散板(LED罩)。

专利文献

专利文献1:日本特开2002-111970号公报

专利文献2:日本特开2005-25311号公报

发明内容

然而,如上所述的现有例的条形码阅读器均并排设置多个LED,特别是前者的现有
例中并排多达6个LED,因此,有可能导致成本增加、耗电量增大。并且,LED的数量越多,投光
系统就不可避免地增大,这阻碍了条形码阅读器的小型化。

关于这一点,在后者的现有例中,利用LED罩使各LED产生的光扩散,并且,相对于
电路板倾斜地安装LED自身,由此,减少了LED的数量,但是,即使这样也需要4个LED。另外,
必须相对于电路板倾斜地安装引线型的LED,导致工时增加。

本发明的目的是在条形码阅读器这样的光学信息读取装置的、特别是投光系统的
构成上下工夫,?#31181;?#25104;本增加、耗电量增大,并实?#20013;?#22411;化。

本发明以光学信息读取装置为对象,其包括:投光系统,所述投光系统通过至少1
个投光透镜将来自至少1个光源的光投射到条形码等读取对象;受光系统,所述受光系统通
过受光透镜使来自所述读取对象的反射光在摄像元件的受光面上成像;以及信号处理系
统,所述信号处理系统接受来自所述摄像元件的输出信号而读取所述读取对象的信息,其
中,所述投光系统构成为:向与所述受光透镜的光轴大致正交的投光平面中且在带状的范
围来投射光,该带状的范围是指在规定方向上较长且在与该较长的规定方向亦即长度方向
大致正交的宽度方向上较短的带状范围。

并且,对于所述投光透镜而言,光从所述光源入射的入射面在所述长度方向上一
样地呈凹形状,并且,在所述宽度方向上一样地呈凸形状,另一方面,入射到该入射面的光
朝向所述投光平面射出的所述投光透镜的出射面由能够在所述投光平面的所述长度方向
?#31995;?#21040;规定的光量分布的自由曲面构成。

应予说明,所述投光透镜的“入射面”是指自光源入射的光从出射面射出而不会被
透镜的侧面等反射的范围,另外,所述的“一样地呈凹形状”、“一样地呈凸形状”分别是曲率
即使变化也不存在凸形状(凹形状)的部分的含义,而不是凹形状(凸形状)的曲率没有变化
的含义。

在具备这种构成的光学信息读取装置中,首先,在投光系统中,由例如LED等光源
发出的光借助投光透镜?#28304;?#29366;向条形码等读取对象投射。此时,投光透镜以向假定具有读
取对象的投光平面的长度方向扩展的方式投射光,因此,能够相应地减少长度方向上排列
的光源(LED等)的数量。由此,能够?#31181;?#25104;本增加、耗电量增大,还可实现投光系统的小型
化。

另外,所述投光透镜的入射面在宽度方向上一样地呈凸形状,具有将从光源入射
到投光透镜的光集中到宽度方向上的功能,因此,易于确保投光平面的每单位面积的光量。
并且,由于入射面在长度方向上一样地呈凹形状,因此,即使该长度方向的位置不同,距光
源的距离差也不会太大,作为集光透镜,焦点容易对上光源。由此,能够高效率地利用来自
该光源的光。

另一方面,投光透镜的出射面由自由曲面构成,能够将如上所述入射到入射面的
光在长度方向上适当分配。例如使出射面的至少一部分在长度方向上为凸形状,使其它部
分的至少一部分在长度方向上为凹形状,由此,能够适当设定从该出射面投射到投光平面
的光在长度方向上的光量分布。

换言之,利用投光透镜的入射面的形状,能够在带状的投射光的宽度方向上高效
地集中来自光源的光,并且能够在长度方向上通过出射面的自由曲面来实现成为目标的光
量分布。通过这样对入射面?#32479;?#23556;面分配功能,其各面的形状不会?#35013;?#22320;变得复杂,实?#33267;?br />设计的容易化。例如出射面在宽度方向上只要为直线状即可。

优选为,所述投光透镜的所述入射面可以配置成:在长度方向上呈圆弧状,该圆弧
的中心包含于所述光源的发光部。由此,能够使在宽度方向上呈凸形状的入射面的焦点与
光源的发光部准确地吻合,能够更高效率地利用来自光源的光。

另外,作为投光平面的长度方向上的光量分布,优选的是光量在其两端侧比中间
部大。这?#19988;?#20026;通常作为通过受光透镜的光的分?#32487;?#24615;,光量在受光透镜的光轴附近增大,
随着从光轴的离开,光量变小,是为了削弱了该受光系统的特性,使得在摄像元件的受光面
上成为平坦的光量分布。

因此,所述光源包括在所述长度方向上并排配设的第一光源及第二光源,所述投
光透镜包括在所述长度方向上并排配设的第一投光透镜及第二投光透镜,在所述第一投光
透镜的出射面上,在远离所述第二投光透镜的外侧,沿所述长度方向形成有凸形状的部分,
而在靠近所述第二投光透镜的内侧,沿所述长度方向形成有凹形状的部分;在所述第二投
光透镜的出射面上,在远离所述第一投光透镜的外侧,沿所述长度方向形成有凸形状的部
分,而在靠近所述第一投光透镜的内侧,沿所述长度方向形成有凹形状的部分。由此,可以
将从2个投光透镜分别投射到投光平面的光的量设定成:在该投光平面的长度方向上的一
侧增多而朝向相反侧逐渐减少,使这2个投射光重合而得到所述的优选光量分布。

另外,在所述投光系统中,可以以覆盖所述投光透镜的所述出射面侧的方式配设
窗部件,并且,在该窗部件与所述投光透镜之间配设遮住被射出的光的一部分的遮光部件。
通过利用该遮光部件遮住投射光的一部分,能够使投光平面的长度方向上的光量分布发生
变化,因此,能够补偿由用作例如光源的零件的个体差异等导致的光量分布的差异。

进而,优选为,作为所述光源,使用表面安装型的LED,配设该LED的所述投光系统
的第一电路板配置成:与所述受光透镜的光轴大致正交。由此,能够在受光透镜的光轴的方
向(以下,也有时称为光学信息读取装置的前后方向)上减小投光系统的尺寸,有利于装置
的小型化。

另一方面,在光学信息读取装置的所述受光系统中,可以配设反射镜、棱镜等光学
元件,以使通过所述受光透镜的反射光的光路折射而导向所述摄像元件。由此,不仅是投光
系统,还能够减少受光系统在前后方向上的尺寸,对装置的小型化有利。

另外,在这种情况下,优选为,所述摄像元件也采用表面安装型的摄像元件,配设
该摄像元件的所述信号处理系统的第二电路板配置成:与所述第一电路板交叉。如果这样
使2块电路板交叉进?#20449;?#35774;,则与使用1块较大的基板相比,能够使搭载空间在前后或上下
任一方向上减小。

另外,优选为,在所述受光系统中限制来自条形码的反射光的光阑部配设在所述
受光透镜的跟前、即朝向所述受光透镜的光路的上游侧。这?#19988;?#20026;:如果这样做,则朝向受
光透镜的光的入射角度容?#33258;?#22823;,有利于增大视角,并且,来自受光透镜的光的出射角度容
易减小,因此,能够使摄像元件的受光面小型化。并且,在受光透镜与摄像元件之间配设光
学滤镜的情况下,还存在朝向该滤镜的光的入射角度容易减小,容易稳定地设定要滤掉的
光的波长的优点。

进而,优选为,在实现装置的小型化的基础上,作为所述受光透镜,使用倍率较高
的受光透镜,缩短从受光透镜至摄像元件的受光面的距离,但是,如果这样做,则焦点深度
变?#24120;?#23545;在受光透镜上定位的精度的要求提高。因此,优选采用设置?#36816;?#36848;受光透镜能够沿
光轴的方向滑动的方式保持所述受光透镜的保持部件,借助该保持部件来?#36816;?#36848;受光透镜
进行定位的构成。

此外,作为光学信息读取装置的信号处理系统,可以构成为:具备被输入来自所述
摄像元件的模拟输出信号并通过内置的AD转换部来进行数?#21482;?#30340;微处理器,通过软件处理
对这样被数?#21482;?#30340;信号进行解码。由此,作为电路板上的零件,不需要在微处理器之外另行
设置AD转换器,因此,能够减小基板,对装置的小型化有利。

本发明所涉及的光学信息读取装置利用投光透镜将来自光源的光?#28304;?#29366;投射到
条形码等读取对象,因此,与以往相比减少了LED等所述光源的数量,能够?#31181;?#25104;本增加、耗
电量增大,并且,可通过投光系统的小型化来实现装置的小型化。所述投光透镜的入射面以
环状的形式在带状的投射光的宽度方向上适当地集光,并且,能够在所述投射光的长度方
向上通过出射面的自由曲面适当地分配光量。

附图说明

图1是从前方的斜上方观察本发明的一个实施方式所涉及的条形码阅读器(光学
信息读取装置)得到的立体图。

图2是从前方的斜下方观察上述条形码阅读器得到的立体图,为了方便说明,拆下
窗部件示出。

图3是为了示出投光系统、受光系统等条形码阅读器的结构,以包含受光透镜的光
轴的横截面进行切?#31995;?#21040;的截面立体图。

图4?#19988;?#21253;含受光透镜的光轴的纵截面进行切?#31995;?#21040;的截面图。

图5是示出投光系统及受光系统的构成的立体图。

图6是从上方观察而示出投光系统及受光系统的构成的俯视图。

图7是在左右方向上观察而示出投光系统的构成的俯视图。

图8是表示投光平面上的投射光的光量分布之一例的图表。

图9是在左右方向上观察而示出受光系统的构成的俯视图。

图10是表示?#19978;?#20256;感器得到的受光量的分?#32487;?#24615;之一例的图表。

图11是表示光阑部的位置的不同导致的朝向受光透镜的光的入射角度的不同的
说明图。

图12是表示信号处理系统的概略构成的方块图。

图13是表示AD转换部的各通道的并行工作的时序图。

具体实施方式

以下,参照附图,对本发明的实施方式进行说明。本实施方式所涉及的条形码阅读
器1(光学信息读取装置)安装在用于读取条形码信息的系统中。应予说明,以?#28388;?#26126;的实施
方式只不过是示例,没有意图对本发明的构成、用?#38236;?#20063;进行限定。

图1、2所?#38236;?#26465;形码阅读器1的壳体2,作为一个例子是组装作为树脂成型品的下
壳体20和上壳体21而成的。如各图所示,壳体2采用前后及上下较短且左右较长的大致长方
体状,如图1所示,以与图外的一维条形码(读取对象)对置的方式在壳体2的前表面的下半
部配设有窗部件22。

该窗部件22为透明的带状树脂板,作为滤掉波长较短的光的光学滤镜起作用。窗
部件22的长度方向上的中央、约1/3左右的范围采用供来自条形码的反射光Lr(参照图3、5
等)通过的受光窗22a,在其左右两侧分别采用供朝向条形码的投射光Lf通过的投光窗22b。
另外,在壳体2的上表面配设有按钮开关24、显?#38236;?5。

图2中反向示出条形码阅读器1的上下,所述窗部件22通过兼用作遮光部件的双面
胶带23贴附在壳体2的前表面。后面对该双面胶带23的遮光功能进行说明。应予说明,为了
方便对条形码阅读器1的内部的结构进行说明,以下如图2那样反向示出上下的情形较多,
因此,将该图2中的左侧仅称为左侧,同样地将?#20063;?#20165;称为?#20063;唷?br />

如图2所示,壳体2的?#20063;?#21518;方的角部的靠上的部分被倾斜地?#26800;簦?#20197;贯穿此处所
形成的倾斜面2a的方式安装有线缆6。该线缆6依据例如RS232C、USB等通信规格,能够与系
统的主机设备之间进行双向通信,而且,还能?#36824;?#30005;。

图3及图4中,以包含受光透镜41的光轴X的横截面及纵截面分别切断条形码阅读
器1,示出其内部结构。如这些图所示,在壳体2的下半部(图3、4?#24418;?#20110;上侧)配设有投光系
统3和受光透镜41等受光系统4的主要部分,另一方面,在壳体2的上半部配设有包含线传感
器40(摄像元件)的受光系统4的剩下部分、信号处理系统5的电路的主基板50等,这些部件
仅示出于图4。

-投光系统-

也如图5所示,投光系统3将来自例如LED30(光源)的光通过投光透镜31、32投射到
一维条形码(未图示),在假设了该条形码的位置的虚拟的投光平面S(参照图3)上投射在左
右方向上较长且在上下宽度较窄的带状的光Lf。投光平面S?#19988;?#35268;定距离沿光轴X的方向离
开受光透镜41且与该光轴X大致正交的虚拟的平面。

条形码由通过例如印刷、直接打标等显示在对象物上的黑白条纹图案构成。上述
投射光Lf的投射范围是在左右方向上为规定的长度(例如100mm左右)以上且在上下方向上
为10mm左右的带状,以便将该条纹图案并排排列的条形码的长度方向包括在内。并且,如下
所述,投光透镜31、32采用在左右方向上较长的异形,以便将投射光Lf扩展到这样较宽的范
围。

本实施方式中,在受光系统4的左右两侧各配设有1个LED30及投光透镜31、32,
LED30为表面安装型的LED,安装于投光系统的电路的基板33(图5中以点划线表示)。该基板
33配置成与受光透镜41的光轴X的方向(以下,也有时称为条形码阅读器1的前后方向)大致
正交,由此,投光系统3的尺寸在前后方向上变小。

来自这些LED30的光入射的投光透镜31、32的入射面31a、32a采用包围LED30的环
面。即,如图6中从上下方向观察所示,投光透镜31、32的入射面31a、32a在左右方向上呈包
围LED30的圆弧状(凹形状),并且,如图7中从左右方向观察所示,入射面31a、32a在上下方
向上呈凸形状。

如图7所示,投光透镜31、32的出射面31b、32b在上下方向上被形成为直线状,因
此,投光透镜31、32通过上述入射面31a、32a的凸形状而作为在LED30的发光部30a形?#23665;?#28857;
的集光透镜起作用。因此,从发光部30a上下扩展且入射到投光透镜31、32的入射面31a、32a
的光成为宽度10mm左右的平行光线而投射到投光平面S。

另外,参照图6,这些入射面31a、32a配置成:如上所述在左右方向上呈圆弧状,其
圆弧的中心包含于LED30的发光部30a。因此,能够使在上下方向上呈凸形状的入射面31a、
32a的上述集光透镜的焦点与LED30的发光部30a准确吻合,能够将由此发出的光更高效率
地朝向投光平面S进行投射。

具体而言,入射面31a、32a只要是使由例如下式(1)所?#38236;?#26354;线以规定的半?#24230;?#36890;
过LED30的发光部30a的上下方向的轴旋转而形成的面即可。应予说明,关于式(1),将以图7
中符号“O”所?#38236;摹?#20809;轴X与入射面31a、32a的交点表示为原点,将该光轴X方向的坐标表示
为x,将上下的Z轴方向的坐标表示为z。另外,i=1~n(n为整数),αi、c、k均适当设定即可。

[数学式1]


另一方面,投光透镜31、32的出射面31b、32b在左右方向上为自由曲面,如图6所
示,使光在左右方向上适当分配而实现投光平面S上理想的光量分布。以下,参照图6,对投
光透镜31进行说明,在各投光透镜31(32)的出射面31b(32b)上,在远离另一个投光透镜32
(31)的外侧形成有凸形状的部分,而在靠近另一个投光透镜32(31)的内侧形成有凹形状的
部分。

具体而言,出射面31b只要为例如下式(2)所?#38236;?#33258;由曲面即可。应予说明,关于式
(2),对于投光透镜31,如图6所示,将在出射面31b的靠内侧最凹的部位表示为原点“O?#20445;?#33258;
此朝向外侧,将左右的Y轴方向的坐标表示为y,并且,与上述式(1)同样地将光轴X方向的坐
标表示为x。另外,i=1~n(n为整数),αi适当设定即可。

[数学式2]


利用这样的出射面31b、32b的形状从投光透镜31(32)投射到投光平面S的光Lf在
出射面31b(32b)的外侧的区域被集中,而在出射面31b(32b)的内侧的区域扩散。结果,如图
8中分别以虚线及点划线的图形所示,分别从投光透镜31、32投射的光Lf的光量分布在投光
平面S的左右?#25105;?#19968;侧变多,自此朝向相反侧逐渐减少。

并且,上述2个投射光Lf在投光平面S中重叠,由此,如图8中以实线的图形所?#38236;?br />那样,成为在投光平面S的左右两端侧的光量比中间部大的理想分布。参照图10,在以下的
受光系统4的说明中对优选该光量分布的理由进行说明。

应予说明,本实施方式的投光系统3中,如上所述将窗部件22贴附在壳体2的前表
面的双面胶带23作为设置在投光透镜31、32与窗部件22(窗部)之间的遮光部件起作用。即,
在双面胶带23上形成有与受光窗22a及投光窗22b对应的开口部23a、23b,与投光窗22b对应
的开口部23b的上下的开口宽度随着从左右两侧向中央的靠近而逐渐减小。

并且,在这样开口宽度减小的开口部23b中遮住了投射光Lf的一部分,使得投光平
面S上的光量分布发生变化。因此,通过变更开口部23b的形状,能够细微地调整光量分布,
即便因例如LED30的个体差异等而在光量分布上存在差异,也能够无需变更投光透镜31、32
的出射面31b、32b的形状即可比较容易地补偿光量分布的差异。

-受光系统-

除上述图3~6以外,如图9所示,本实施方式的条形码阅读器1的受光系统4具备将
例如C-MOS、CCD等固体摄像元件一维排列而成的线传感器40,通过受光透镜41将来自条形
码的反射光Lr集中而使条形码的像呈现在线传感器40的受光面40a上。由此,与呈现在受光
面40a上的条形码的像的明暗对应地?#19978;?#20256;感器40输出电信号。

这样通过受光透镜41的光的分布通常具有在其光轴X附近光量增大,随着离开光
轴X,光量减小的特性(图10中以虚线的图形表示)。因此,为了削弱这样的受光量的特性,实
现在线传感器40的受光面40a上平坦的光量分布,本实施方式中,如上所述,使投光平面S上
的投射光Lf的光量分布在左右两端侧与中间部相比光量增大(图10中以实线的图形表示)。

即,图10中以实线的图形所?#38236;?#29702;想光量分布和同样地以虚线的图形所?#38236;?#21463;光
量的特性相吻合,从而如同一图中以点划线的图形所示,?#19978;?#20256;感器40接受的反射光Lr的
光量的分布在条形码的整个长度方向上成为均匀度较高的平坦的分布。由此,条形码信息
的读取精度得到提高。

另外,本实施方式中,在受光透镜41的后方(光路的下游侧)配设有反射镜42,使得
通过受光透镜41的光被反射,其光路朝向上方(图4、8等的下方)折射约90?#21462;?#25509;受这样被反
射的光的线传感器40为表面安装型的线传感器,以其受光面40a朝向下方(图4、8等的上方)
的方式安装于主基板50。

并且,在上述线传感器40与反射镜42之间配设有IR滤波滤镜43。IR滤波滤镜43为
主要滤掉红外光的光学滤镜,能够与前述的窗部件22共同作用而从反射光Lr中除去不需要
的波长的光(杂光)。由此,条形码信息的读取精度得到提高。

另一方面,在受光透镜41的跟前(光路的上游侧)设置有限制来自条形码的反射光
Lr的光阑44a。本实施方式中,如图3、4所示,将光阑部44a形成于受光透镜41的保持部件(透
镜支架44),由此,通过在受光透镜41的跟前设置光阑部44a,具有容易使如图6所示那样朝
向受光透镜41的反射光Lr的入射角度增大的优点。

即,如图11(a)所示,假设在受光透镜41的后方设置光阑部44a的情况下,与如图11
(b)所示设置在受光透镜41的跟前的情形相比,反射光Lr的入射角度θ1容易变小,而出射角
度θ2容易变大。因此,如果想要实现广角的视野,则不得不将受光系统4大型化。另外,有可
能受光面40a也增大,导致线传感器40的大型化。

相对于此,像本实施方式这样将光阑部44a设置在受光透镜41的跟前的情况下,如
图11(b)所示,反射光Lr的入射角度θ1容易变大,因此,容?#36164;?#29616;广角的视野。另一方面,来
自受光透镜41的光的出射角度θ2容易变小,因此,即便?#26009;?#20256;感器40的距离变大,也可以使
其受光面40a不会变得太大,容易使线传感器40小型化。并且,从受光透镜41朝向IR滤波滤
镜43的光的入射角度变小,由此,还具有容易准确地设定要滤掉的光的波长的优点。

进而,在本实施方式中,通过上述的形成有光阑部44a的透镜支架44,以能够调整
受光透镜41在前后方向(光轴X的方向)上的位置的方式保持受光透镜41。即,在下壳体20中
窗部件22(受光窗22a)与受光透镜41之间设置有大致矩形状的防尘空间,在划分出该防尘
空间的左?#20918;?#38754;上分别滑接透镜支架44的左?#20063;?#38754;。

因此,通过使透镜支架44安装于下壳体20后前后滑动,能够细微地对受光透镜41
进行定?#24359;?#21482;要在这样定位后将透镜支架44通过粘合剂等固定于下壳体20即可。由此,通过
进行受光透镜41的细微定位,在为了实现受光系统4的小型化而采用倍率较高的受光透镜
41的情况下,其焦点深度变?#24120;?#36824;能够应对高定位精度的要求。

-信号处理系统-

条形码阅读器1包括根据如上所述那样形成在受光面40a上的条形码的像(条纹图
案的明暗)来接受?#19978;?#20256;感器40输出的电信号,读取条形码信息的信号处理系统5。将一例
示意性地示于图12,信号处理系统5包括放大电路51、AD转换部52、控制部53、存储器54以及
通信接口55,通过硬件及软件对来自线传感器40的输出信号进行信号处理。

在本实施方式中,通过安装在主基板50上的微处理器P构成上述的AD转换部52及
控制部53,来自线传感器40的输出信号(模拟信号)被放大电路51放大后输入到微处理器P,
通过内置的AD转换部52转换为数字信号。并且,在控制部53中通过软件处理进行二值化、解
码处理。

控制部53主要由CPU、系统总线、输入输出接口等构成,具有对整个条形码阅读器1
进行控制的功能。即,控制部53执行存储在存储器54中的规定的程序,由此,向LED30的驱动
电路发送控制指令,在规定的时机使LED30发光,并且,与此同步地将线传感器40的输出信
号接收到放大电路51中,进行如上所述的处理。

另外,在本实施方式中,控制部53以多个通道使用微处理器P内置的AD转换部52,
通过使例如2个通道并行工作来提高向数字信号转换的速?#21462;?#20316;为一例,图13中示出4通道
的情形,使发?#36879;鳤D转换部52的各通道的工作要求(由箭头表示)的时机错开而使各通道并
行工作,由此,转换速度变成4倍。

应予说明,在控制部53上还连接有例如按钮开关24、显?#38236;?5等,还能够进行在工
作中使显?#38236;?5亮灯的控制。另外,控制部53借助通信接口55和线缆6以能够双向通信的方
?#25509;?#26465;形码阅读器1的上位系统、例如图外的主机设备等连接。

并且,本实施方式中,构成如上所述的信号处理系统5的微处理器P等搭载于主基
板50,在投光系统3的基板33上如上所述搭载有LED30及其驱动电路的零件。该投光系统3的
基板33和主基板50配置成在壳体2内大致正交,并相互连接,印刷布线彼此以跨接焊料(也
可以为连接器)进行连接。

由此,通过使2块基板33、50相互交叉配设,与使用1块大的基板相比,能够在前后
或上下?#25105;?#19968;个方向减小壳体2内应该确保的搭载空间。本实施方式中,将投光系统3的基
板33纵向搭载,由此,实?#33267;?#22771;体2在前后方向上的小型化。

如上所述,在本实施方式所涉及的条形码阅读器1中,首先,在投光系统3中使来自
LED30的光通过投光透镜31、32沿左右方向扩展,使其?#28304;?#29366;投射到一维条形码。因此,安装
在投光系统3的基板33上的LED30的数量为2个就可以了,能够?#31181;?#25104;本增加、耗电量增大,
并且,也有利于投光系统3的小型化。并且,该基板33纵向配置,由此,能够使投光系统3在条
形码阅读器1的前后方向上小型化。

另外,投光透镜31、32的入射面31a、32a配置成环面,且其左右方向的圆弧形状的
中心包含于LED30的发光部30a。由此,使在上下方向上呈凸形状的入射面31a、32a的焦点与
LED30的发光部30a吻合,能够高效率地利用来自该LED30的光来朝向条形码进行投射。

另一方面,投光透镜31、32的出射面31b、32b由在上下方向上为直线状且在左右方
向上具有凹凸的自由曲面构成,能够将如上所述那样入射到入射面31a、32a的光在左右方
向上适当分配。并且,作为投光平面S中光量在左右两端侧与中间部相比较大的分布,能够
削弱光量在光轴附近增大的受光系统4的特性,实现在线传感器40的受光面40a上平坦的光
量分布。

换言之,本实施方式中,利用投光透镜31、32的入射面31a、32a的形状,能够将来自
LED30的光在上下方向上高效地集中,并且,能够在左右方向上利用出射面31b、32b的自由
曲面适当分配光量。由此,通过对入射面31a、32a?#32479;?#23556;面31b、32b分配功能,其各面的形状
不会?#35013;?#22320;变得复杂,还实?#33267;?#35774;计的容易化。

另外,本实施方式中,作为受光透镜41,使用倍率较高的受光透镜,由此,缩短了至
线传感器40的距离,并且,使通过受光透镜41的光由反射镜42反射而导向线传感器40,也使
受光系统4在前后方向上小型化。并且,由于在受光透镜41的跟前设置光阑部44a,所以能够
确保较宽的视角,且使线传感器40小型化,这也有利于受光系统4的小型化。

进而,在本实施方式中,与主基板50不同地另行设置如上所述那样安装LED30的投
光系统3的基板33,并且,在该主基板50上安装小型化的线传感器40和内置有AD转换部52、
存储器54的微处理器P,由此,能够使主基板50大幅小型化。并且,通过将这样小型化了的主
基板50配置成与投光系统3的基板33大致正交,能够使所需要的搭载空间在前后方向上大
幅减小。

亦即,本实施方式的条形码阅读器1对投光系统3、受光系统4及信号处理系统5各
自的构?#19978;?#24037;夫,并且,还对构成这些部件的零件的配置等下工夫,从而实?#33267;?#35835;取一维条
形码的广角的视野,并且,使该视野内的光量分布均匀化而确保条形码的高读取性能,且能
够使条形码阅读器1特别是在前后方向上比以往大幅减小。

结果参照图1、2,如上所述,条形码阅读器1的壳体2为左右较长的大致长方体状,
其前后方向的尺寸和上下方向的尺寸大致相同。由此,将条形码阅读器1安装于系统时的设
置自由度变高。

-其它实施方式-

应予说明,本发明并不限定于上述实施方式。例如上述实施方式中,作为光源,使
用2个表面安装型的LED30,并通过投光透镜31、32投射各自发出的光,但并不限于此,光源
还可以为引线型的LED,光源、投光透镜31、32不限于2个,例如可以为1个。

另外,在上述实施方式中,使投光透镜31、32的入射面31a、32a为环面,但也不限定
于此,入射面31a、32a只要在左右方向上一样地呈凹形状且在上下方向上一样地呈凸形状
即可。同样地,关于投光透镜31、32的出射面31b、32b,也不限定于上述实施方式的形状。

进而,在上述实施方式中,将形成有投光窗22b、受光窗22a的窗部件22通过双面胶
带23贴?#25509;?#22771;体2,并将该双面胶带23兼用作遮光部件,但也不限定于此,例如可以在双面
胶带23之外另外配设遮光部件,也可以不配设遮光部件。

另外,在上述实施方式的受光系统4中,配设有使来自受光透镜41的光的光路折射
的反射镜42,但是,也可以使用棱镜代替反射镜。另外,设置有保持受光透镜41的透镜支架
44,但是,也可以不设置透镜支架,也不需要在透镜支架44上设置光阑部44a。可以将光阑部
44a设置在受光透镜41的后方,而不是其跟前。

另外,在上述实施方式的信号处理系统5中,将?#19978;?#20256;感器40输出的模拟信号通过
微处理器P内置的AD转换部52转换为数字信号,但不限于此,还可以通过与微处理器P不同
的零件构成AD转换部52。

进而,在上述实施方式中,与主基板50不同地另?#20449;?#32622;安装投光系统3的LED30等
的基板33,使2个基板33、50相互大致正交,即以约90度的角度交叉,但也并不限定于此,可
以使2个基板33、50以例如60?#21462;?5度等90度以外的角度交叉,也可以不交叉而是前后或上
下并排配置。或者,可以使投光系统3的基板33与主基板50成为一体。

应予说明,本发明可以在不脱离其主旨或主要特征的情形下以其它各种形式进行
实施。因此,上述的实施方式只不过是所有点中的单纯的示例,不应该限定性地进行解释。
本发明的范围由权利要求书给出,不受说明书正文任何拘束。进而,属于权利要求书的等同
范围的变形、变更均在本发明的范围内。

应予说明,本申请要求基于日本2014年8月28日申请的日本特愿2014-174296号的
优?#28909;ā?#36890;过在本申请中描述其内容,而将其内容纳入本申请。另外,对于本说明书中引用
的文献,通过在本申请中描述该文献,而将其全部内容具体地纳入本申请。

符号说明

1 条形码阅读器(光学信息读取装置)

2 壳体

22 窗部件(窗部)

23 双面胶带(遮光部件)

3 投光系统

30 LED(光源)

30a 发光部

31、32 投光透镜

31a、32a 入射面

31b、32b 出射面

33 投光系统的电路板(第一电路板)

4 受光系统

40 线传感器(摄像元件)

40a 受光面

41 受光透镜

42 反射镜(光学元件)

44 透镜支架(保持部件)

44a 光阑部

5 信号处理系统

50 主基板(信号处理系统的电路板(第二电路板))

52 AD转换部

Lf 投射光

Lr 反射光

P 微处理器

S 投光平面

X 受光透镜的光轴

关于本文
本文标题:光学信息读取装置.pdf
链接地址:http://www.pqiex.tw/p-6091961.html
关于我们 - 网站声明 - 网?#38236;?#22270; - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
 


收起
展开
平码五不中公式规律 飞禽走兽龙机程序 重庆时时开奖结果表 同城游美女捕鱼外挂 北京赛车pk10直播删除 逆时营救电影赚钱吗 重庆欢乐生肖怎么玩 如何打好高尔夫球 快3平台app下载 3肖6码一香港精准三肖六码 jdb电子龙王捕鱼移分技巧