专利名称：光学读取目标的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学读取包含信息码的目标的装置。
背景技术：
传统光信息读取器的目的在于读取包含光可读信息的目标，例如条形码、二维码或其它类似的码。
图8是示出作为传统的光信息读取器例子的手持式二维码扫描仪的示意图。
在图8所示的二维码扫描仪中，用户的手持外壳1一端部带有一个矩形的读取窗口1a。在外壳1中，安装包括多个光发射装置(LED)的发光单元2用来通过读取窗口1a向外壳1之外发光。在外壳1中，分别安装了一个反射镜3，一个成像透镜4，和一个例如CCD面传感器的光电检测器5。该二维码扫描仪在外壳1内还有一个处理电路6，用于将通过光电检测器5传输且与来自目标的反射光相对应的信号解码。
为了用该扫描仪光学读取二维码，例如在目标7的表面上记录的QR码，用户将扫描仪对着目标7，使扫描仪的读取窗口1a在基本平行于目标7的表面的状态下靠近目标7。用户对扫描仪发出执行读取操作的指令从而使光从发光单元2射出，并且射出的光线通过读取窗口1a照射到目标7上。
从目标7反射的光通过读取窗口1a进入到反射镜3，被反射向成像透镜4。反射光进入成像透镜4并且由成像透镜将该进入的光聚焦在光电检测器5的有效区域(光敏象素区域)上，以使光电检测器5采集对应于目标7的图像。将光电检测器采集的图像发送到处理电路6从而使该处理电路根据图像对标签P的二维码解码。传统的成像透镜4包括缩小光学系统，具有以下的特征透镜4所看到的区域距离透镜4越远，视角(视场)越宽。
这种传统光信息读取器(称之为信息读取器)通常用于光学读取作为目标7的标签，标签是在上面写有信息码的一张纸或者另外一种介质。然而，近来已经考虑到用该传统信息读取器光学读取显示在计算机终端的液晶显示器(LCD)屏幕上，例如便携式电话或者PDA(个人数字助理)屏幕上信息码的新用途。另外，用户想用这种传统的信息读取器来光学读取通过直接标记(direct marking)而直接印在金属上的信息码。
当采用传统信息读取器对显示在LCD屏幕上作为目标的信息码进行光学读取时，由于LCD的液晶层的光透射率非常低，例如百分之几的数量级，所以发出的光很难通过液晶层。从信息码反射的光也很难透射过液晶层。这些原因导致返回到信息码读取器的反射光的量降低。
尤其是，如图8所示，如果发光单元2的光轴A1相对于液晶层的法线A2倾斜α角，则难于精确地读取显示在LCD屏幕上的信息码。
基于该
背景技术：
，设计一种读取装置，从而使作为发光单元的面光源的光轴设置成垂直于缩小透镜系统的光轴以及光电检测器的光轴。该读取装置还设计成具有一个在透镜系统和面光源之间的单向透视玻璃(halfmirror)从而使该单向透视玻璃的光轴分别相对于透镜系统和面光源的光轴相交45度角。该读取装置的结构在日本未审查的专利公开出版物No.2000-298698中公开。
在该公开的读取装置的结构中，从面光源发射的光被单向透视玻璃反射，反射光与透镜系统共轴向目标透射。从目标反射回来的光通过该单向透视玻璃透射进入到透镜系统，且进入的光聚焦在光电检测器的有效区域。
在该出版物中公开的该读取装置的结构提供了一个缩小透镜系统，其特征在于透镜系统看到的区域距离透镜越远，视角就越宽阔。在该出版物公开的该读取装置的缩小透镜系统中，如果屏幕显示的信息码靠近读取装置的读取窗，就可以精确地读取显示在LCD屏幕上的信息码。
然而，如果将该读取装置的读取窗远离屏幕显示的信息码放置，则该屏幕显示的信息码距离读取窗越远，信息码的放大率越小。这就会导致聚焦在其上的图像所分配到有效区域上的像素的数量减少。结果，如果所公开的读取装置的读取窗口距离屏幕显示的信息码较远，则该读取装置就会难于读取屏幕显示的信息码。
另外，在该出版物公开的读取装置的结构中具有单向透视玻璃，从面光源发射的光在照射到目标之前散射，导致光损耗增加。尤其是，照射到目标上的光量降低到从面光源发出的光的30％。该光损耗的增加会导致照射到目标上的光量不足。
发明内容
本发明基于此背景设计出，从而，本发明的光学读取装置的优选实施例中的每一个都设计为精确地读取目标，即使该目标例如显示在LCD屏幕上。
根据本发明的一个方面，提供一种根据从目标反射的光来光学读取目标的装置。该装置包括一个具有第一光轴并且构造为发射光的光源，和一个成像光学系统，其具有第二光轴并且设置成使该反射光进入该成像光学系统。该装置包括一个具有有效区域的光电检测器。该成像系统将反射光聚焦在该光电检测器的有效区域上。该装置包括一个光导部件，该部件设置在目标和成像光学系统之间并分别位于第一和第二光轴上。将该光导部件配置为引导从光源发出的光，并且防止所引导的光泄漏从而使引导光照射在目标上。
根据本发明的另一个方面，提供一种根据从目标反射的光而光学读取目标的装置。该装置包括一个具有第一光轴并且设置为发射光的光源，和一个成像光学系统，该成像光学系统具有第二光轴并且设置成使该反射光进入其中。该装置包括一个具有有效区域的光电检测器，所述成像光学系统将反射光聚焦在该光电检测器的有效区域上，和一个光导部件，该部件设置在目标和成像光学系统之间并分别位于第一和第二光轴上。该光导部件具有一个入射平面(entrance plane)以及一个出射平面(output plane)，从光源发出的光通过该入射平面进入，该出射平面设置在第二光轴上并与目标相对。该光导部件具有一片单向透视玻璃平面，其与第一和第二光轴上的入射平面和出射平面相对，以及其它平行于第一或第二光轴的平面。该单向透视玻璃设置成将通过入射平面进入光导部件的光反射向出射平面。从出射平面进入的反射光沿第二光轴透射单向透视玻璃平面，并进入该成像光学系统。将其它平面构造成反射从光源射出的光，并且反射光向光导部件内部入射。该单向透视玻璃平面相对于第一光轴以θ1角倾斜。该出射平面相对于垂直于该第二光轴的方向倾斜θ2角，以使出射平面所折射的光的折射角增大。当光导部件的折射率表示为n时，所述入射角θ2设定为符合下列公式n·sin(θ1+θ2-α)＝sinθ2其中α由如下公式表示α=sin-1(sinθ1n)]]>根据本发明的另一个方面，提供一种根据从目标反射的光而光学读取目标的装置。该装置包括一个具有第一光轴并且构造成发射光的光源，一个成像光学系统，其具有第二光轴并且设置成使该反射光进入该成像光学系统，以及一个具有有效区域的光电检测器。所述成像光学系统将反射光聚焦在该光电检测器的有效区域上。该装置还包括一个光导部件，该部件设置在目标和成像光学系统之间并分别位于第一和第二光轴上。该光导部件具有一个入射平面，从光源发出的光进入其中，以及设置在第二光轴上与目标相对的一个出射平面。该光导部件具有一个单向透视玻璃平面，其与第一和第二光轴上的入射平面和出射平面相对，以及其它平行于第一或第二光轴的平面。该单向透视玻璃平面设置成将通过入射平面进入光导部件的光反射向出射平面。从出射平面进入的反射光沿第二光轴透射通过单向透视玻璃平面，并进入该成像光学系统。其它表面构造成反射该从光源射出的光，并且反射光向光导部件内部入射。该单向透视玻璃平面相对于第一光轴以θ1角倾斜。该出射平面相对于垂直于该第二光轴的方向倾斜θ2角，以使出射平面所折射的光的折射角减小。当光导部件的折射率表示为n时，所述入射角θ2设定为符合下列公式n·sin(θ1-θ2-α)＝sinθ2其中α由如下公式表示α=sin-1(sinθ1n)]]>附图简述通过以下参照附图描述本发明的优选实施例，本发明的其他目的和方案将变得更明显，其中
图1为局部剖面图，示意性地示出按照本发明实施例的用于光学读取目标的装置的主要部件；图2为透视图，示意性地示出图1中所示光导部件的结构；图3为示出图1中所示成像光学系统的结构的示意图；图4为示意图，如果光学读取目标的装置的光导部件的出射平面不形成倾斜角，示出一种该装置的主要部件以做比较；图5为示意图，示出根据本发明实施例的光导部件的单向透视玻璃平面的倾斜角θ1及其出射平面的倾斜角θ2之间的关系；图6为示意图，示出根据本发明实施例第一种改进方式的光导部件的单向透视玻璃平面的倾斜角θ1及其出射平面的倾斜角θ2之间的关系；图7为示意图，示出根据本发明实施例第二种改进方式的光导部件的单向透视玻璃平面的倾斜角θ1及其出射平面的倾斜角θ2之间的关系；以及图8为示意图，示出作为传统光信息读取器例子的手持二维码扫描仪的基本结构。
发明详述以下将参照附图描述本发明的一种实施例。在该实施例中，将本发明应用于一种固定装置10以光学地读取目标。图1为示意性地示出按照本发明该实施例的装置10主要部件的示意图。
该读取装置10配有例如长方体形状的机身外壳11。该机身外壳11在一端壁上形成一个半透明的读取窗11a。当具有二维表面的目标1 2靠近机身外壳11的读取窗11a，并且目标12的该二维表面平行于读取窗11a时，操作该读取装置10以读取记录在该二维表面上的信息码。
在本实施例中，目标12是例如LCD屏幕，读取装置10旨在读取显示在屏幕12上作为信息码的二维码，诸如QR码。例如，LCD可以安装在诸如便携式电话或PDA(个人数字助理)的计算机终端上。
如图1中示意性示出，LCD的屏幕12设有其上显示二维码的液晶层12a，和一个由塑料或者玻璃制成的半透明保护层12b，该保护层安装在液晶层12a的一个端面。LCD的屏幕12还设有一个反射部分12c，该反射部分安装在液晶层12a的另一端面。
即，当设置屏幕(目标)12靠近于机身外壳11的读取窗11a，并且屏幕12的液晶层12a的法线NL平行于读取窗11a的中轴C时，操作读取装置10以读取显示在屏幕12的液晶层12a上的信息码。
该读取装置10设有一个光源13，其用作向目标12照射的光源。该读取装置10设有具有有效区域(光敏像素区域)的光电检测器14和一个预定的光轴O，该光学读取装置10设有一个设置在机身外壳11的另一端壁的一侧的电路板17，与其一端壁相对，并且与和它平行的读取窗11a共轴设置。
例如，该光电检测器14由CCD面传感器构成。该光电检测器14安装在电路板17的中央部分，从而使有效区域对着机身外壳11的读取窗11a，光电检测器14的光轴O与读取窗11a的中心轴C共轴对准。
该光信息装置10设有一个成像光学系统15，其相对于光电检测器14共轴排列并且可通过操作将目标12的图像聚焦在该光电检测器14的有效区域。
该读取装置10具有一个设置在读取窗11a、光源13和成像光学系统15之间的光导部件16。光导部件16的结构将在下文中详细描述。
该光源13包括多个光发射装置(LED)13a。将每个光发射装置13a设置在机身外壳11的另一端壁的一侧，与外壳上的读取窗口11a邻近。排列每个光发射装置13a使其光发射表面直接朝向读取窗11a的中心轴C，并且其光轴O1垂直于读取窗11a的中心轴C和成像透镜系统15(光电检测器14)的光轴O。
该电路板17与由微型计算机组成的控制电路集成一体，并且与光电检测器等电连接。可以操作控制电路以控制整个读取装置10并且根据光电检测器14采集的图像执行解码处理。
如图3所示，该成像光学系统15优选具有一个相对于光电检测器14共轴设置的第一光学系统18，并靠近光电检测器的有效区域。该成像光学系统15优选具有一个共轴地设置在第一光学系统18和读取窗11a之间的第二光学系统19。该第一光学系统18包括一个镜筒和一个或多个共轴设置在其中的透镜元件以提供光轴O。该第二光学系统19包括例如用合成树脂制成的凸透镜(简单透镜)。
由第一和第二光学系统18和19组成的该成像光学系统15具有由第一和第二光系统18和19所限定的V型视场。该V型视场的外缘在图1和图3中由细线表示。如图1和3所示，该成像光学系统15使用远心光学系统。
即，可操作该第一光学系统18将目标12的图像聚焦在光电检测器14的有效区域上。可操作该第二光学系统19将光聚焦在该第一光学系统18上以阻止第一光学系统18的V型视场显著发散(substantially spreading)。换句话说，该第二光学系统19使第一光学系统18的视角变成基本为零。该第一和第二光学系统18和19从一开始就设计为整体使用。
接下来，将根据图1和图2解释光导部件16的结构。
光导部件16设置在光轴O和O1上。例如，光导部件16为整体机加工的透明塑料材料，如丙烯酸材料或聚碳酸酯树脂材料，它的横截面平行于光轴O和O1，基本上为L型。
即，光导部件16包括一个第一光引导部分16K1。该第一光引导部分16K1具有例如基本上为管状的形状，例如垂直于其轴线方向的横截面基本呈正方形，并且所述第一光引导部分具有的光轴O2平行于每个光发射装置13a的光轴O1。可操作该第一光引导部分16K1引导从每个光发射装置13a发出的光。
该光导部件16包括一个第二光引导部分16K2。该第二光引导部分16K2具有基本上为管状的形状，例如垂直于其轴线方向的横截面基本呈正方形，所述第二光引导部分具有的光轴O3与第一光引导部分16K1的光轴O2相交90度。该第二光引导部分16K2与成像光学系统15的光轴O共轴对准。
该光导部件16包括一个接合部分16K3，接合于该第一和第二光引导部分16K1和16K2之间。该接合部分16K3具有一个倾斜平面16c，设置在第一和第二光引导部分16K1和16K2的光轴O2和O3上，以使该倾斜平面16c的表面方向相对于第一光引导部分16K1的光轴O2倾斜θ1角。
该第一光引导部分16K1包括一个垂直于光轴O2并与倾斜面16c相对的外端面16a。该第一引导部分16K1的外端面16a作为入射平面使用，该平面包括一个区域使每个光发射装置13a发出的光进入。该入射平面16a垂直于第一引导部分16K1的光轴O2延伸。该入射平面16a优选作为全部由微小凹凸形成的漫射表面。
该第二光引导部分16K2具有外端面16b，该面平坦并与倾斜面16c相对，且作为出射平面。该第二光引导部分16K2的该出射平面16b相对于垂直光轴O3(该成像光学系统15的光轴O)的表面方向D倾斜θ2角。在该倾斜面16c上蒸镀一层铝涂层从而使该倾斜面16c成为单向透视玻璃16c。
除平面16a-16c以外，光导部件16的外平面都平行于光轴O2或者光轴O3。光导部件16平行于光轴O2或者光轴O3的所有外平面都作为反射平面RP。反射平面RP设计为用来反射在光导部件16的内部透射并入射到外平面RP的光，将光反射向光导部件16的内部。例如通过蒸镀在光导部件16平行于光轴O2或光轴O3的每个外表面上覆盖一层铝，从而以适当的厚度形成每个反射平面RP。
如图1所示，将该光导部件16设置成使入射平面16a以其间一个小空隙与每个光发射装置13a相对，出射平面16b以其间一个小间隙与读取窗11a接近地相对。光导部件16的此设置使成像光学系统15的整个视场V完全投射到光导部件16的单向透视玻璃平面16c上。
即，读取装置10设计成使光源13发出的光从入射平面16a进入光导部件16，由单向透视玻璃平面16c反射，从而通过出射平面16b向目标(屏幕)12输出。读取装置10还设计成使得从目标12反射的光从出射平面16b进入光导部件16，透射过单向透视玻璃平面16c，因此进入成像光学系统15。
在本实施例中，如前文所述，光引导部件16的出射平面16b相对于垂直成像光学系统15的光轴O的表面方向D倾斜θ2角，以使出射平面16b所折射的光的折射角θx增加。另外，光传导部件的单向透视玻璃16c相对于光导部件16的光轴O2倾斜θ1角。θ1角最好设定成45度左右。
在本实施例中，倾斜角θ2设定为符合以下公式(1)n·sin(θ1+θ2-α)＝sinθ2 (1)其中n表示光导部件16的折射率，α由如下公式(＝2)表示
α=sin-1(sinθ1n)----(2)]]>本申请的发明人根据斯涅耳定律(Snell’s Law)推导出公式(1)，以提供读取装置10的操作，以下将对此操作进行描述。
在本实施例中，根据光导部件16的材料，例如丙烯酸材料或者聚碳酸酯树脂材料，将光导部件16的折射率n设定为基本上等于1.5。
接下来，读取装置10的操作将在下文中描述。
用户想要使用读取装置10来读取二维码，该二维码显示在安装于计算机终端诸如便携电话的LCD屏幕(目标)12上。在这种情况下，用户使计算机终端朝向读取装置10以使目标12的液晶层12a平行地接近于读取装置10的读取窗11a。
换句话说，目标12靠近读取装置的10读取窗11a以使目标12的法线NL基本上平行于读取装置10的读取窗11a的中轴C。
这样设置之后，控制电路运行以点亮光源13的每个光发射装置13a。控制电路点亮操作的开始是响应用户给出的指令。在控制电路操作自动点亮每个光发射装置13a的情况下，将能够检测靠近读取窗11a的物体的检测单元预先设置在读取窗11a的周围。即，控制电路响应对靠近读取窗13a的目标12的检测开始点亮每个光发射装置。
从光源13发出的光从入射平面16a进入光导部件16，进入的光向单向透视玻璃平面16c透射。透射过光导部件16的光被该单向透视玻璃平面16c以90度角反射直指向出射平面16b。反射光在光导部件16中沿着光轴O3透射向出射平面，并从其上输出。
输出的光透射通过机体外壳11的读取窗11a，照射到目标(屏幕)12上。根据照射到其上的光，从目标12反射的光通过读取窗11a和出射平面16b进入光导部件16。光通过单向透视玻璃平面16c沿光轴O透射向成像光学系统15，以进入成像光学系统15。
因为光导部件16具有折射率n，因此，当光从出射平面16b输出到其外边时，根据折射率n将光折射。类似地，当光从出射平面16b进入光导部件16并且反射光透射过单向透视玻璃平面16c时，根据折射率n分别将它们折射。
假设出射平面16b平行于表面方向D，换句话说，垂直于光轴O3(光轴O)使出射平面16b的倾斜角为零(见图4中的读取装置10A)。在这个假设中，根据照射光，从目标反射的光相对于光轴O3(光轴O)倾斜地进入光导部件16。根据折射率n，将相对于光轴O3倾斜地进入光导部件16的反射光折射，这使得有些反射光偏离视场V。这就会导致有些反射光不能够聚焦在该光电检测器14的有效区域上。
比较而言，如图1和图4所示，光导部件16具有单向透视玻璃平面16c，其相对于光轴O2倾斜θ1角，并且具有出射平面16b，相对于垂直光轴O3的表面方向D倾斜满足公式(1)的θ2角。因此，光导部件16的结构使从出射平面16b输出的光基本上垂直地照射在目标12(液晶层12a)上，换句话说，基本上平行于法线NL。结果，即使屏幕12的液晶层12a具有较低的半透明度，也可能根据反射光采集图像而没有泄漏部分反射光。
尤其是，如图5所示，从目标12沿法线NL(读取窗11a的中心轴CX)反射的光L1从出射平面16b入射光导部件16。反射光L1相对于出射平面16b的法线NL1以折射角θx折射为光L2。折射光L2透射进入单向透视玻璃平面16c。折射光L2相对于单向透视玻璃平面16c的法线NL2以折射角θ1折射为光L3。
将折射光L3的方向设定为平行于光轴O需要将折射角设定为角θ1，这引出建立如下根据斯涅耳定律的公式n·sinα＝sinθ1 (2)α=sin-1(sinθ1n)----(3)]]>当在光的方向L2和L3之间的一个角表示为θk时，角θk等于“θ1-α”。如图5所示，光的方向L1到L3之间的光学和几何关系使折射角θx表示为“θk+θ2”。根据斯涅耳定律提供等式sinθ2＝n·sin(θk+θ2)＝n·sin(θ1+θ2-α) (1)这表明所设定的光导部件16的出射平面16b的倾斜角θ2满足公式(1)使透射通过单向透视玻璃平面16c的光L3平行于成像光学系统15的光轴O。这使成像光学系统15将对应于该目标12的图像根据透射通过单向透视玻璃平面16c的光聚焦在光电检测器2的有效区域上。因此，即使目标12是LCD屏幕，读取装置10也能够准确读取目标12上的二维码。
另外，在本实施例中，成像光学系统15包括第一光学系统18和共轴设置在第一光学系统18和读取窗11a之间的第二光学系统19，提供了一个远心光学系统以阻止第一光学系统18的视场V的显著发散。这使光电检测器14有效地采集从目标12反射的光。即使目标12远离读取装置10的读取窗11a，该读取装置10使得分配给光电检测器上聚焦图像的光电检测器有效区域的像素的数目增加，使之能够提高聚焦图像的分辨率。该第二光学系统19由树脂成型化合物制成的简单透镜构成，降低了读取装置10的成本。
此外，光导部件16的所有的外表面都平行于光轴O2或光轴O3，这些面作为向光导部件16内部反射光的反射面RP，所述反射光在光导部件16内部透射并且入射向外表面RP。这阻止了从光源13发出并在光导部件16内部引导的发射光从光导部件16的外表面RP散射，使它能够制止光散射的光损耗。即，光导部件16能够将总的光损耗限于由单向透视玻璃平面16c带来的光损耗。
例如，光导部件16总的光损耗控制在大约50％，以使光源13发出光的剩余50％用于有效地照射目标12。这使它能够不缺少光量，保证照射目标12需要的充分光量。
如前所述，本发明的实施例提供有光导部件16，其具有入射平面16a、出射平面16b、以及设置在成像光学系统15和读取窗11a之间的单向透视玻璃平面16c。在本实施例中，优选将单向透视玻璃16c相对于光轴O2的倾斜角θ1和出射平面16b相对于垂直于光轴O的表面方向D的倾斜角θ2角设定为满足公式(1)，并且该成像光学系统15由远心光学系统构成。因此，即使目标12是LCD屏幕，本发明的实施例也能够读取该目标12上的二维码。
在本实施例中，光导部件的出射平面16b相对垂直于成像光学系统15的光轴O的表面方向D的倾斜角为θ2，以使出射平面16b所折射的光的折射角θx增加。然而，本发明不限于该结构。
本实施例的第一种改进中，如图6所示，光导部件16的出射平面16b相对于表面方向D向读取窗一侧倾斜角θ2，以使由出射平面16b所折射的光的折射角θx1减小。在此结构中，倾斜角θ2设定为符合下列公式(4)n·sin(θ1-θ2-α)＝sinθ2 (4)类似地，在本实施例的第二种改进中，如图7所示，光导部件16的出射平面16b相对于表面方向D向远离读取窗一侧倾斜角θ2，以使由出射平面16b折射的光的折射角θx2减小。在此结构中，倾斜角θ2设定为符合前述公式(4)。
在第一和第二种改进中，每种结构都表明设定光导部件16的出射平面16b的倾斜角θ2以符合公式(4)，致使透射过单向透视玻璃平面16c的光L3平行于该成像光学系统15的光轴O。
在本实施例中，读取装置10用于光学读取作为目标的LCD屏幕，但是本发明并不局限于这种应用。根据本发明的读取装置可以用于光学读取以直接标记的方式(direct marking)直接印在金属上作为目标的信息码。根据本发明的读取装置可用于光学读取写在标签或其它类似片状介质上作为目标的信息。
在本实施例中，将一层铝蒸镀覆盖在光导部件16平行于光轴O2或光轴O3的每个外表面上，从而形成每个反射平面RP，但是本发明不限于此结构。
例如，一个诸如反射带(reflection tape)的反射部件，贴在光导部件16平行于光轴O2或光轴O3的每个外表面上，从而形成每个反射平面RP。
在本实施例中，光导部件16具有图1和2所示的结构，但是本发明不局限于这种结构。即，根据本发明的光导部件可以在本发明的范围内修改。类似地，光导部件16由透明的塑料材料制成，但是本发明不局限于这种材料。即，根据本发明的光引导部件在本发明的范围内可以由其它透明材料制成。
在本实施例中，成像光学系统15具有图1和3所示的结构，但是本发明不局限于这种结构。即，根据本发明的成像光学系统可以在本发明的范围内作修改。类似地，成像光学系统15由透明的塑料材料制成，但是本发明不局限于这种材料。即，根据本发明的成像光学系统在本发明的范围内可以由其它透明材料制成。
另外，单向透视玻璃平面16c的倾斜角θ1并不局限于45度。在本实施例中，本发明用于固定的装置以光学读取目标，但是本发明可以用于手持的光信息读取装置。此外，本发明不只用于读取二维码。本发明的读取装置可以用于读取条形码或者其它光可读信息。
尽管已经描述了目前考虑到的本发明的实施例和改进，但是应当理解，还可以对其进行没有描述到的各种修改，其目的是将所有这些落入到本发明的精神实质和范围内的修改覆盖在所附的权利要求中。
权利要求
1.一种根据从目标反射的光而光学读取该目标的装置，所述装置包括一个光源，具有第一光轴并且构造为发射光；一个成像光学系统，具有第二光轴并且设置成使该反射光进入该成像光学系统中；一个具有有效区域的光电检测器，所述成像光学系统将该反射光聚焦在该光电检测器的有效区域上；以及一个光导部件，设置在该目标和该成像光学系统之间并分别位于第一和第二光轴上，且该光导部件配置成引导从光源发出的光，并且防止所引导的光从中泄漏，以使引导光照射在目标上。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述光导部件具有从所述光源发出的光进入其中的一个入射平面，一个设置在所述第二光轴上并与所述目标相对的出射平面，一个与该第一和第二光轴上的入射平面和出射平面相对设置的单向透视玻璃平面，及其它平行于该第一或第二光轴的平面，所述单向透视玻璃平面设置为将通过入射平面进入光导部件的光反射向出射平面，所述反射光从出射平面进入并沿第二光轴透射通过单向透视玻璃平面，以进入该成像光学系统，构造所述其它平面使从光源射出的光反射，并且该反射光向该光导部件内部入射。
3.一种根据从目标反射的光而光学读取该目标的装置，所述装置包括一个光源，具有第一光轴并且构造为发射光；一个成像光学系统，具有第二光轴并且设置成使该反射光进入该成像光学系统中；一个具有有效区域的光电检测器，所述成像光学系统将该反射光聚焦在该光电检测器的有效区域上；以及一个光导部件，设置在该目标和该成像光学系统之间并分别位于第一和第二光轴上，所述光导部件具有一个入射平面，从该光源发出的光进入其中，一个设置在第二光轴上与该目标相对的出射平面，一个与第一和第二光轴上的入射平面和出射平面相对设置的单向透视玻璃平面，及其它平行于第一或第二光轴的平面，所述单向透视玻璃平面设置成将通过入射平面进入光导部件的光反射向出射平面，所述反射光从该出射平面进入并沿第二光轴透射过单向透视玻璃平面，进入该成像光学系统，所述其它表面构造成反射从光源射出的光，并且该反射光向光导部件内部入射，所述单向透视玻璃平面相对于第一光轴倾斜角θ1，所述出射平面相对于垂直该第二光轴的方向倾斜角θ2，以使出射平面所折射的光的折射角增加，其中，当光导部件的折射率表示为n时，所述倾斜角θ2设定为符合下列公式n·sin(θ1+θ2-α)＝sinθ2其中α由如下公式(2)表示α=sin-1(sinθ1n).]]>
4.如权利要求3所述的装置，其中所述第一光轴和第二光轴彼此垂直，所述单向透视玻璃平面的所述倾斜角θ1设定为45度或45度左右。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述光导部件具有一个包括入射平面和第三光轴的第一光引导部分，该第一光引导部分设置成使该第三光轴平行或共轴于所述第一光轴；具有出射平面和第四光轴的第二光引导部分，该第二光引导部分设置成使该第四光轴与所述第二光轴共轴；以及一个具有单向透视玻璃平面并且接合于该第一和第二光引导部分之间的接合部分。
6.如权利要求3所述的装置，其中所述成像光学系统包括一个相对于靠近的光电检测器共轴设置的第一成像光学系统，以及一个设置在该第一成像光学系统和所述光导部件之间的第二成像光学系统，所述第一成像光学系统将进入到该成像光学系统的光聚焦在所述光电检测器的有效区域上，所述第二成像光学系统与该第一成像光学系统共轴对准，并构造成防止该第一成像光学系统的视场显著发散(substantially spreading)。
7.如权利要求3所述的装置，其中所述光导部件的所述其它平面分别蒸镀(evaporated)有铝。
8.一种根据从目标反射的光而光学读取该目标的装置，所述装置包括一个光源，具有第一光轴并且构造成发射光；一个成像光学系统，具有第二光轴并且设置成使该反射光进入该成像光学系统中；一个具有有效区域的光电检测器，所述成像光学系统将该反射光聚焦在该光电检测器的有效区域上；以及一个光导部件，设置在该目标和该成像光学系统之间并分别位于该第一和第二光轴上，所述光导部件具有一个入射平面，从光源发出的光进入其中，一个设置在第二光轴上并与目标相对的出射平面，一个与第一和第二光轴上的入射平面和出射平面相对的单向透视玻璃平面，及其它平行于该第一或第二光轴的平面，所述单向透视玻璃平面设置成将通过入射平面进入光导部件的光反射向该出射平面，从该出射平面进入的所述反射光沿第二光轴透射通过单向透视玻璃平面，进入该成像光学系统，所述其它平面构造成反射从光源射出的光并且反射光向光导部件内部入射，所述单向透视玻璃平面相对于第一光轴倾斜角θ1，所述出射平面相对于垂直该第二光轴的方向倾斜角θ2，以使出射平面所折射的光的折射角减小，其中，当光导部件的折射率表示为n时，所述倾斜角θ2设定为符合下列公式n·sin(θ1-θ2-α)＝sinθ2其中α由如下公式(2)表示α=sin-1(sinθ1n)]]>
9.如权利要求8所述的装置，其中所述第一光轴和第二光轴彼此垂直，所述单向透视玻璃平面的所述倾斜角θ1设定为45度或45度左右。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述光导部件具有一个包括所述入射平面和第三光轴的第一光引导部分，该第一光引导部分设置成使第三光轴平行或共轴于所述第一光轴；具有所述出射平面和第四光轴的第二光引导部分，该第二光引导部分设置成使第四光轴与所述第二光轴共轴；以及一个具有单向透视玻璃平面并且接合于该第一和第二光引导部分之间的接合部分。
11.如权利要求8所述的装置，其中所述成像光学系统包括相对于接近的所述光电检测器共轴设置的第一成像光学系统，和一个设置在该第一成像光学系统和所述光导部件之间的第二成像光学系统，所述第一成像光学系统将进入该成像光学系统的光聚焦在该光电检测器的有效区域上，所述第二成像光学系统与该第一成像光学系统共轴对准，并构造成防止该第一成像光学系统的视场显著发散。
12.如权利要求8所述的装置，其中所述光导部件的所述其它平面分别蒸镀有铝。
全文摘要
在一种根据从目标反射的光而光学读取目标的装置中，光源具有第一光轴并且可操作以发射光。成像光学系统具有第二光轴。该成像光学系统设置成使反射光进入成像光学系统。光电检测器具有有效区域以使成像光学系统将反射光聚焦在该光电检测器的有效区域上。光导部件设置在分别位于第一和第二光轴上的目标和成像光学系统之间。该光导部件配置成引导从光源发出的光并且防止所引导的光从中泄漏，以使引导光照射在目标上。
文档编号G06K9/18GK1609886SQ200410095140
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月15日 优先权日2003年10月16日
发明者伊藤邦彦 申请人:电装波动株式会社