专利名称：成像扫描仪中通过液晶器件的焦距调整的制作方法
技术领域：
本公开总地涉及基于成像的条形码扫描仪。背景已开发出各种电光系统以用于读取光学标记，诸如条形码。条形码是由一系列各不相同宽度的条和间隔构成的图形标记的代码化图案。在条形码中，条和间隔具有不同的光反射特性。一些条形码具有一维结构，其中条和间隔沿一个方向隔开以形成一行图案。一维条形码的例子包括统一产品代码(UPC)，UPC通常用于零售商店销售。一些条形码具有二维结构，其中多行的条和间隔图案垂直层叠以形成单个条形码。二维条形码的例子包括码49和PDF417，它们分别记载在美国专利4，794，239和美国专利5，304，786中。使用一个或多个固态成像器以对条形码进行读取和解码的系统一般被称为基于成像的条形码读取器、成像扫描仪或成像读取器。固态成像器一般包括沿一个或多个阵列对准的多个光敏元件或像素。固态成像器的例子包括电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)成像芯片。用于对条形码进行读取和解码的基于成像的条形码读取器的性能主要取决于由固态成像器检测到的该条形码的图像质量。图像质量取决于该图像是否被正确地聚焦在固态成像器上。在许多基于成像的条形码读取器中，使用致动器来移动透镜、镜或成像芯片，用以在某一延伸的工作距离范围内在固态成像器上获得聚焦的图像。然而，可能需要一种基于成像的条形码读取器，它能在不使用致动器或任何其他移动部件的情况下在某一工作距离范围内获得聚焦的图像。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种装置，该装置包括照明源、固态成像器、液晶器件、透镜系统以及解码电路。照明源用以提供指向目标物体的照明。固态成像器具有光敏元件阵列，用于从目标物体捕获图像。液晶器件具有夹设在两块平行板结构之间的液晶材料。透镜系统用以将从目标物体反射的光通过液晶器件聚集到固态成像器中的光敏元件阵列上。解码电路用以从固态成像器所捕获的图像对目标物体上的条形码进行解码。另一方面，本发明涉及一种方法。该方法包括下列步骤或框图:(I)用照明源照射目标物体上的条形码；(2)用透镜系统将从目标物体反射的光通过液晶器件聚焦到固态成像器内的光敏元件的阵列上，其中液晶器件具有夹设在两块平行板结构之间的液晶材料；
(3)将条形码的图像捕获到固态成像器内的光敏元件阵列上；以及(4)从固态成像器所捕获的图像对目标物体上的条形码进行解码。本发明的诸个实现方式可包括以下优点中的一个或多个。当液晶器件结合成像扫描仪中的透镜系统使用时，可在不使用致动器或任何其他移动部件的情况下构建自动对焦系统。本领域技术人员在阅读本发明的以下说明书和研究附图部分中的若干附图之后，本发明的这些和其它优点将变得显而易见。
附图连同以下详细描述被纳入说明书中并构成说明书的一部分，用于进一步说明包括所要求保护发明的概念的实施例，并说明那些实施例的多个原理和优点，其中贯穿各个图示，类似的附图标记表示相同或功能类似的要素。图1示出根据一些实施例的成像扫描仪。图2是根据一些实施例的成像扫描仪的示意图。图3示出对透镜来说，图像聚焦面内的变化与物体聚焦面内的变化如何相关。图4示出根据一些实施例的用在成像扫描仪中的成像透镜组件的实现。图5示出包括夹设在两块平行板结构之间的液晶材料的液晶器件。本领域技术人员将理解，图中的要素为了简化和清楚而示出，并且不一定按比例绘制。举例而言，附图中一些要素的尺寸可能相对于其它要素被放大，以帮助改善对本发明实施例的理解。在适当情况下，装置和方法的构成要素通过附图中的常规符号来表示，仅示出那些与理解本发明的实施例有关的特定细节，以免那些对得益于本文描述的本领域普通技术人员而言显见的细节混淆本公开。
具体实施例方式图1示出根据一些实施例的成像扫描仪50。成像扫描仪50具有窗56以及带手柄的外壳58。成像扫描仪50也具有用于将在工作台上支承自身的底部52。当成像扫描仪50被放置在工作台上时，其可以免提模式作为固定工作站来使用。当从工作台取下成像扫描仪50并握持在操作者的手中时，其也可用于手持模式。在免提模式中，产品可滑过、刷过或呈现至窗56。在手持模式下，成像扫描仪50可朝向产品上的条形码移动，并可手动地按扳机54以发起对条形码的成像。在一些实现中，可省去底部52，并且外壳58也可以是其他形状。在图1中，电缆也连接于底部52。在其他实现中，当省去连接于底部52的电缆时，成像扫描仪50可由板载电池供电并且其可通过无线链路与远程主机通信。图2是根据一些实施例的成像扫描仪50的示意图。图2中的成像扫描仪50包括下列组件:(I)位于成像透镜组件60后面的固态成像器62 ; (2)位于照明源72前面的照明透镜组件70; (3)位于瞄准光源82前面的瞄准透镜组件80;以及(4)控制器90。在图2中，成像透镜组件60、照明透镜组件70以及瞄准透镜组件80被定位在窗56后面。固态成像器62被安装在成像扫描仪中的印刷电路板91上。固态成像器62可以是C⑶或CMOS成像设备。固态成像器62—般包括多个像素元件。这些多个像素元件可由线性地呈单行排列的光敏元件的一维阵列形成。这些多个像素元件也可由以相互正交的行和列排列的光敏元件的二维阵列形成。固态成像器62用以检测由成像透镜组件60捕获的沿光路或轴61通过窗56行进的光。一般来说，固态成像器62和成像透镜组件60被设计成一起工作以捕获从条形码40散射或反射的光作为二维视场(FOV)上的像素数据。条形码40 —般位于近端(close-1n)工作距离(WDl)和远端(far-out)工作距离(WD2)之间的工作距离范围内的任何位置。在一特定实现中，WDl离窗56大约几英寸，而WD2离窗56大约几英寸。一些成像扫描仪可包括测距系统，用于测量条形码40和成像透镜组件60之间的距离。一些成像扫描仪可包括自动对焦系统，用以允许基于所测得的条形码的距离用固态成像器62来对该条形码更清晰地进行成像。在自动对焦系统的一些实现中，基于所测得的条形码的距离来调节成像透镜组件60的焦距。在自动对焦系统的其他一些实现中，成像透镜组件60和固态成像器62之间的距离是基于所测得的条形码的距离来调节的。在图2中，照明透镜组件70和照明源72被设计成一起工作以在照明时段产生朝条形码40照射光。照明源72可包括一个或多个发光二极管(LED)。照明源72也可包括激光器或其他类型的光源。瞄准透镜组件80和瞄准光源82被设计成一起工作以产生朝向条形码40的可见瞄准光图案。该瞄准图案可被操作者用来将成像扫描仪准确地瞄准至条形码。瞄准光源82可包括一个或多个发光二极管(LED)。瞄准光源82也可包括激光器或其他类型的光源。在图2中，例如微处理器的控制器90可操作地连接于固态成像器62、照明源72和瞄准光源82以控制这些组件的操作。控制器90也可用来控制成像扫描仪中的其他器件。成像扫描仪50包括存储器94，该存储器可由控制器90访问以存储和检索数据。在许多实施例中，控制器90也包括解码器，用于对落在成像扫描仪50的视场(FOV)内的一个或多个条形码进行解码。在一些实现中，可通过用微处理器数字地处理所捕获的条形码的图像来对条形码40进行解码。在操作中，根据一些实施例，控制器90发送命令信号来对照明源72供能长达一预定的照明时间段。控制器90随后使固态成像器62曝光以捕获条形码40的图像。捕获的条形码40图像作为像素数据被转移至控制器90。该像素数据由控制器90中的解码器数字地处理以对条形码进行解码。从解码条形码40所获得的信息随后被存储在存储器94中或被送至其他设备以供进一步处理。图3示出对透镜64A来说，图像聚焦面内的变化与物体聚焦面内的变化如何相关。在图3中，透镜64A具有焦距f。如图3所示，透镜64A将位于与透镜系统相隔距离D1处的物体聚焦至位于与透镜系统相隔距离Cl1处的图像聚焦面内，其中物距D1和像距Cl1通过关系式l/Pl/Di+l/di相关联。类似地，透镜64A将位于与透镜系统相隔距离D2处的物体聚焦至位于与透镜系统相隔距离d2处的图像聚焦面，其中物距D2和像距d2通过关系式l/f=l/D2+i/cU@关联。它遵循l/Dri/DfiM-1M。因此，物距的变化通过下面的方程与像距的变化相关联。
权利要求
1.种装置，包括: 照明源，用于提供指向目标物体的照明； 固态成像器，所述固态成像器具有光敏元件阵列，用于从所述目标物体捕获图像； 液晶器件，所述液晶器件具有夹设在两块平行板结构之间的液晶材料； 透镜系统，所述透镜系统用以将从目标物体反射的光通过液晶器件聚焦到固态成像器中的光敏元件阵列上；以及 解码电路，所述解码电路用以从由固态成像器捕获的图像对所述目标物体上的条形码进行解码。
2.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透镜系统包括简单透镜。
3.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透镜系统包括复合透镜。
4.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两块平行板结构形成两个透明电极。
5.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两块平行板结构形成两个电极，所述两个电极在从照明源产生的照明 波长下是透明的。
6.权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括: 用于在所述两块平行板结构之间施加电压的电路。
7.种用于使用条形码读取器的装置，包括: 固态成像器，所述固态成像器具有光敏元件阵列，用于从具有条形码的目标物体捕获图像； 液晶器件，所述液晶器件具有夹设在两块平行板结构之间的液晶材料； 透镜系统，所述透镜系统用以将从目标物体反射的光通过所述液晶器件聚焦到固态成像器中的光敏元件阵列上；以及 用以将通过所述固态成像器捕获的图像转移至所述条形码读取器的解码电路的电路。
8.权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括: 用于在所述两块平行板结构之间施加电压的电路。
9.种方法，包括: 用照明源照射目标物体上的条形码； 用透镜系统将从所述目标物体反射的光通过液晶器件聚焦到固态成像器中的光敏元件阵列上，其中所述液晶器件具有夹设在两平行板结构之间的液晶材料； 将所述条形码的图像捕获在所述固态成像器中的光敏元件阵列上；以及 从通过所述固态成像器捕获的图像对所述目标物体上的条形码进行解码。
10.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述透镜系统包括简单透镜。
11.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述透镜系统包括复合透镜。
12.权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括: 配置所述两块平行板结构以起到两个电极的作用。
13.权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括: 在所述两块平行板结构之间施加电压。
14.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述聚焦包括: 将从目标物体反射的光通过所述液晶材料聚焦到所述固态成像器中的光敏元件阵列上。
15.权利要求9所述的方法，其特征在于，所述聚焦包括: 将从所述目标物体反射的光通过所述液晶材料并通过所述两块平行板结构聚焦到所述固态成像器中的光敏元件 阵列上。
全文摘要
一种使用成像扫描仪(50)的方法和装置。该装置包括照明源(72)、固态成像器(62)、液晶器件(100)、透镜系统(64)和解码电路(90)。液晶器件(100)具有夹设在两块平行板结构(120,130)之间的液晶材料(110)。透镜系统(64)用以将从目标物体反射的光通过液晶器件(100)聚集到固态成像器(62)中的光敏元件阵列上。解码电路(90)用以从固态成像器捕获的图像对目标物体上的条形码(40)进行解码。
文档编号G02B26/02GK103098073SQ201080066826
公开日2013年5月8日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年5月17日
发明者D·T·施 申请人:讯宝科技公司