专利名称：光学扫描设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于例如条形码阅读器中的光学扫描设备。并且，本发明涉及一种光学阅读器，特别涉及一种称作多头扫描器的条形码阅读器。
近年来，销售点(“POS”)系统获得了广泛的应用，其中结帐可以通过阅读附着在商品上的条形码信息进行。在这种POS系统中，通过扫描商品来输入条形码信息，再根据该信息进行结帐。因此，结帐人员的工作负担得以减轻。
在这种POS系统中，主要采用一种静止的扫描器，它安装在结帐柜台中。
迄今为止，在扫描条形码时，主要采用一种具有单个读入窗口的条形码阅读器，扫描图谱由该读入窗中发出。此读入窗可以沿相对于柜台表面的水平方向或垂直方向安装。然而，在这种装置中，可以阅读条形码(条形码方向)的方向是有限的，因此结帐员必须将条形码对准读入窗。这对结帐员来说是个麻烦。
为了减少这种麻烦，当前广泛采用一种所谓的多头扫描器。该扫描器既设有一个与柜台表面平行的窗口(底部窗口)，也设有一个与柜台表面垂直的窗口(侧部窗口)，扫描图谱分别从每一个窗口发出。
然而，现有技术的这种多头扫描器具有其本身的问题，下面加以说明。
其第一个问题是该装置一般比较厚。
在欧洲，结帐员在法律上有义务坐下进行工作。因为扫描器埋在结帐柜台中，所以当扫描器较厚时，扫描器的底部可能会伸出柜台的下表面。在此情况下，操作员不能将他/她的膝盖伸在柜台的下表面之下，或者因为扫描表面增高而损害了条形码阅读器的操作灵活性，从而使结帐员的工作更加辛苦。
另一方面，当结帐员站着进行条形码读入工作时，不会产生此种问题。然而，在有些情况下，扫描器之下设有一个抽屉以盛放现金。在此情况下，当扫描器较厚时，抽屉至结帐员的距离会相当大，导致现金处理困难的问题。
考虑到上述问题，需要一种厚度在90mm以下的扫描器。然而，实际的多头扫描器厚度超过100mm。对于该装置的实际操作来说，约10mm以上的厚度差别是相当明显的。
第二个问题是现有技术的多头扫描器不能在360度内正确阅读。
多头扫描器最好能在条形码为任意朝向的情况下都可以进行条形码的阅读。也就是说，即使条形码没有朝向阅读窗一侧，扫描器也应当能够阅读该条形码信息，因为其扫描图谱是分别从底部和侧部发出的。
然而，在这种现有技术的多头扫描器中，取决于条形码与柜台表面之间的倾斜度，在某些情况下不能读出条形码，从而产生不能确保360度读取操作的问题。例如，在条形码与柜台表面平行时可以读出，而在在条形码与柜台表面垂直时不可以读出。在此情况下，不能实现良好的360度读取操作。
第三个问题是在某些情况下不能以一束光束提供多扫描图谱。此处，术语多扫描图谱用以既表示从底部发出的扫描图谱也表示从侧部发出的扫描图谱。
在现有技术的多头扫描器中，设有例如多个光源，来自各个光源的光束入射至扫描装置，比如多角镜等。另一方面，从单个光源发出的光束被分束器分割，各个光束从不同方向入射至扫描装置。由于入射在扫描装置上的光束数目增加，用于接收来自条形码的反射光束的光探测器以及用于将该反射光束输入至光探测器的光束会聚装置必须与光束数目相对应。因此，提高了扫描器的成本。
尤其在例如超级市场等商店中，销售的是“货盘商品”，其中商品叠放在货盘上。货盘上覆盖以包装材料而条形码附着在包装材料上。
在上述现有技术装置的情况下，从侧部发出的激光扫描图谱近乎与底部窗口平行，也就是说，该激光扫描图谱近乎是水平发出的。同时，由于货盘商品存在可能漏液的问题，所以须要在读取条形码时货盘不能倾斜。然而，由于激光扫描图谱近乎是水平发出的，所以货盘必须倾斜以读取附着在货盘商品上的条形码。如果货盘由于漏液的考虑而有意不被倾斜，那么不能读取条形码的概率就会很高，因为附着在货盘商品上的条形码未受到激光扫描图谱的照射。
本发明的目的在于提供一种光学扫描设备，比如多头扫描器，它能确保近乎完备的360度读取操作。
特别地，本发明提供了一种光学扫描设备，它能确保精确读取附着在货盘商品上的标记或商标(条形码等)。
为了解决上述问题，本发明包括一个光源，用于产生光束；一个扫描装置，用于扫描从该光源发出的光束；一个反射镜，用于反射由扫描装置产生的扫描光束；第一窗口，用于发出经反射镜反射的扫描光束作为第一扫描图谱；以及第二窗口，其安装角度使得该角的延长线与第一窗口的延长线相交，用于发出经反射镜反射的扫描光束作为不同于第一扫描图谱的第二扫描图谱，其中由第二窗口发出的第二扫描图谱由近乎平行于第一窗口发出的第一图谱和朝向第一窗口下部发出的第二图谱所构成。
另外，本发明包括一个光源，用于产生光束；一个扫描装置，用于通过扫描从该光源发出的光束而产生扫描光束；以及一个窗口，用于发出由经所述扫描装置扫描的扫描光束构成的扫描图谱，从而该窗口发出沿近乎平行于设备安装表面或柜台的方向的第一扫描图谱，以及从下部朝向所述安装表面发出的第二扫描图谱。
更具体地说，所述窗口设有一个用于折射扫描图谱的装置，第一和第二扫描图谱之一在经该折射装置折射之后发出，而第一和第二扫描图谱之另一个从不通过该折射装置的位置发出。
或者，该窗口设有一个通过第一扫描图谱的第一区域，和一个通过第二扫描图谱的第二区域，该第一和第二区域构造成可以由操作员目视分别。
或者，所述第一和第二区域以具有不同角度的方式构造。
另外，本发明的光学扫描设备包括一个底部，具有一个设置在平行于设备安装表面位置的第一窗口；和一个侧部，具有一个设置在垂直于设备安装表面位置的第二窗口，用以通过由所述第一和第二窗口发出扫描图谱来扫描附着在商品上的条形码，并且包括一个光源，用于沿垂直于所述安装表面的方向发出光束；一个扫描装置，安装成使其旋转轴平行于所述安装表面，用于扫描光束；一个底部图谱反射镜，用于通过反射由所述扫描装置产生的扫描光束向第一窗口发出扫描图谱；和一个侧部图谱反射镜，用于通过反射由该设备产生的扫描光束向第二窗口发出扫描图谱，从而第二窗口发出近乎平行于所述安装表面方向的第一图谱，以及从下部朝向第一窗口发出的第二扫描图谱。
特别地，为便于操作员识别起见，第二窗口分成第一图谱由之发出的区域和第二图谱由之发出的区域。
图1为本发明第一实施例的光学扫描设备的垂直侧剖图。
图2A和B为分别沿图1中2A-2A和2B-2B线所取的本发明第一实施例的光学扫描设备的垂直前剖图。
图3为沿图1中3-3线所取的本发明第一实施例的光学扫描设备的剖面图。
图4为底部扫描图谱的示意图。
图5为侧部扫描图谱的示意图。
图6表示当条形码垂直于底部窗口时的扫描。
图7A-D表示条形码与扫描图谱之间的位置关系。
图8表示当条形码水平于底部窗口时的扫描。
图9A-D表示条形码与扫描图谱之间的位置关系。
图10表示第一实施例的侧部扫描图谱的发射路径。
图11表示第一实施例的侧部扫描图谱的发射路径。
图12表示投射在底部窗口上的侧部扫描图谱。
图13为本发明第二实施例的光学扫描设备的垂直侧剖图。
图14为本发明第二实施例的光学扫描设备的垂直前剖图。
图15为本发明第二实施例的光学扫描设备的剖面图。
图16表示第二实施例的侧部扫描图谱的发射路径。
图17表示第二实施例的侧部扫描图谱的发射路径。
图18表示第一实施例的全息特性。
图19表示第二实施例的全息特性。
图20为本发明第三实施例的光学扫描设备的垂直侧剖图。
图21为本发明第三实施例的光学扫描设备的垂直前剖图。
图22为本发明第三实施例的光学扫描设备的剖面图。
图23表示第三实施例的侧部扫描图谱的发射路径。
图24表示第三实施例的侧部扫描图谱的发射路径。
本发明的条形码阅读器(以下称作“设备”)为埋入结帐柜台内的多头扫描器型。已知有多种多头扫描器，因此其外观以及在柜台中的安装不再详细描述。
如图1所示，设备10设有一个位于平行于结帐柜台表面20位置的底部窗口12，和一个位于大体垂直于结帐柜台表面20位置的侧部窗口14。窗口12、14各发出由多个扫描线组成的扫描图谱以便读取条形码。另外，侧部窗口14与读取条形码的操作员相对。此一般结构类似于现有技术的多头扫描器。
图1-3为根据一个优选实施例的设备10的内部视图。图1为设备10的垂直侧剖图，特别显示出其中心线。相应地，图2A为沿图1中2A-2A线切割所得的剖面图，而图2B为沿图1中2B-2B线切割所得的剖面图。另外，图3为沿图1中3-3线所取的设备的俯视剖面图。
图1至3中所示的设备在安装于柜台中时，大致由置于柜台表面20的底部16以及垂直于柜台表面20的侧部18构成。在图1的例子中，底部16相对长于侧部18的高度。
在此安装结构中，底部16的上表面22(同样是底部窗口12)设置在与柜台表面20相同的高度，因为条形码是通过在柜台表面20上滑移商品来读取的，其中柜台表面20称作“商品滑移表面”22。当柜台表面20与上表面22之间存在高度差时，商品会被挡住(并且会被损坏)，从而降低了读取操作的效率。
设备10设有一个光源24，用于发出激光束26；一个作为扫描装置例子的多角镜28，用于扫描由光源24发出的激光束26；一个图谱反射镜(优选为多个反射镜，例如SHDR3)30，用于通过充分反射经多角镜28扫描的光束26以产生构成扫描图谱的扫描光束(参见例如图4)；一个光探测器36，用于接收由条形码反射的光束并根据该光束的强度输出电信号；模数转换电路38(以下称作A/D电路，图中画作电路板)，用于将由光探测器36输出的模拟信号通过二进制转换而转换成数字信号；以及一个具有解码器等的主印刷电路板40(主PCB)，用以根据由A/D电路38输出的数字信号对条形码解调制。入射在光探测器36上的反射光束由凹面镜42加以会聚和反射。
作为光源24，本实施例中采用了激光二极管。另外，光源24构造成一个激光源单元，其上集成有准直透镜和孔径光阑作为激光束整形装置，用以对激光二极管发出的激光束26进行整形，并且集成有用于驱动激光源24的驱动电路。此单元简化了激光源24的替换。
光源24位于图1的左下方，即侧部18的壳体52的下部，激光束26从设备10的下部向上部发出。在图1的例子中，激光束26近乎以垂直方向向上发出。激光束发射方向(发射角)自然也可以根据情况例如设备的设计而加以倾斜。
在现有技术的多头扫描器中，当以本实施例所示的方式安装于柜台中时，光束向上发射而不加分割。
光源24发出的激光束26入射至多角镜28，它设置在靠近侧部18的壳体52的上部中心的区域。另外，尽管没有特别画出，但是本实施例的多角镜28具有四个反射表面。该四个反射表面的倾斜角都各不相同。由于各反射表面的倾斜角不相同，所以多角镜28可以产生四个平行扫描光束。当被电机44旋转时多角镜28扫描入射激光束26。
多角镜28的旋转轴46位于近乎平行于底部窗口12(与商品滑移表面22基本等高)的位置。对于所示的特定实施例，其旋转轴46设置为向下大约5度。多角镜28的这种倾斜可以根据光学设计而加以改变。
如上所述，本实施例的多角镜28构造成允许从设备10的下部输入激光束26，并且将扫描光束反射和发射向下部。因此，多角镜28的反射表面可以认为朝向下部(在某些情况下，其反射表面朝上，但是这种反射表面不能有效工作，因为激光束不能入射其上。当只考虑反射表面有效工作时，可以认为其反射表面朝下)。当与现有技术的多头扫描器(其中扫描器的结构类似于本实施例)进行比较时，可以发现下述区别。
在现有技术的多头扫描器中，多角镜的旋转轴设置为近乎垂直于底部窗口的方响。另外，现有技术的多角镜一般设置在底部16的壳体中或者侧部18的壳体52的下部。因此，现有技术的底部16中光学部件等结构的自由度较小。另外，在现有技术的多头扫描器中，难以增加图谱反射镜的尺寸，特别是在底部16中为了便于安装多角镜和光源24时，或者为了光束26路径的便利时。
另一方面，根据本发明的结构(光源/扫描装置结构)，光源和扫描装置不设在底部的壳体52中。因此，可以提高底部16的壳体53中其他光学部件(尤其是图谱反射镜)结构的自由度。
为了提高读取条形码的性能，由条形码反射的光强必须尽可能提高。由于图谱反射镜30使得来自条形码的反射光束入射至光探测器36，所以须要使得该图谱反射镜尽可能大。本发明的设备满足此一要求。
如图1所示，光探测器36一体安装在装有A/D电路38的基板48上。基板48安装在近乎平行于侧部18的壳体52的侧面50的位置。另外，光探测器36的光接收表面朝下。由凹面镜42会聚的光束入射在光探测器36的光接收表面上。
凹面镜42作为信号光束会聚装置工作，设置在从光源24至多角镜28延伸的光路上。凹面镜42的反射表面42a朝向光探测器36，并且向光探测器36会聚和反射来自条形码的经由多角镜28入射的反射光束(信号光束)。在凹面镜42的中心，设有孔42b，用以向多角镜28输入由光源24发出的激光束26。
主PCB40设置在侧部18的壳体52下方的底侧。主PCB40上装有上述的解码装置，用于将解码信号传送至外部设备例如POS终端的接口连接器，和电压转换装置，用于将从外部电路经由AC适配器等提供的电源电压转换成适于设备10的电压。另外，光源24的发光、多角镜28/电机44的驱动以及A/D电路38的工作都是由主PCB40控制的。
由光源24发出的光束26被准直透镜和孔径光阑加以整形，以具有用以读取条形码所需的分辨率，然后射向多角镜28。此光束26通过设在凹面镜42中央的孔42b入射至多角镜28。
特别如图1所示，侧部窗口14由两片玻璃构成。在侧部窗口14的外侧，固定有外玻璃板54，在侧部窗口14的内侧，固定有内玻璃板56和全息图58。全息图58形成在内玻璃56上。这些玻璃板54、56最好由硬质玻璃(例如蓝宝石玻璃)制成，以防止商品撞击该玻璃时的损伤。由于内玻璃56损伤的可能性较小，所以内玻璃56可以由普通玻璃制成，或者为透明树脂片等等。
全息图58利用各种公知技术仅形成在单个玻璃板56的特定区域上。例如，通过采用公知的压模(模制)(其上形成有特定图纹槽)或其他一些公知技术，可以进行复制。在图2(A)中，全息图58和内玻璃56以虚线表示。
由多角镜28产生的扫描光束被设在底部16和侧部18的图谱反射镜30(扫描光束分割装置)充分分割和反射，然后作为扫描图谱34从底部窗口12和侧部窗口14射出。扫描图谱34由沿多个不同方向扫描的扫描光束构成。相应扫描方向和扫描光束的角度由例如图谱反射镜30的倾斜度确定。
图4和图5分别表示从底部窗口12发出的扫描图谱34a(底部扫描图谱，称作“底部图谱”)以及从侧部窗口14发出的扫描图谱(侧部扫描图谱，称作“侧部图谱”)。图4为底部图谱34a的平面图，其右方对应于图1中设备10的端部(图的右侧)，而其左方对应于侧部窗口14一方。另外，图5为从设备10的前方所视的侧部图谱34b的平面图，其右方对应于侧部窗口14的下端，其左方对应于侧部窗口14的上端。
底部图谱34a由8个图谱BMR，BML，BVR，BVL，BCR，BCL，BOR，BOL组成。字母“B”表示底部，而“R”和“L”分别表示右和左。
底部图谱34a关于设备10的中心线近乎对称，尽管由于设备10中图谱反射镜30设置的原因而并不完全对称。特别地，从BOR和BOL之间的比较可以看出，在左方和右方形成一对的扫描图谱在左方和右方并不严格对称。特别在BOR和BOL的情况下，通过有意偏移扫描位置可提高条形码读取(扫描)概率。
因为多角镜28四个表面的倾斜角如上所述各不相同，所以组成底部图谱34a的各图谱由4条扫描线构成。通过改变多角镜28的反射表面数目及其反射表面角度，可以根据需要改变构成图谱的扫描线数目。
图4中箭头表示组成底部图谱34a的各图谱从底部窗口的发射方向(以平面图表示)。由这些箭头可以看出，各图谱沿侧部窗口14的方向的发出。另外，各图谱也射向内部。
同样地，侧部图谱34b由六个图谱SVR，SVL，SHTR，SHTL，SHDR，SHDL组成。字母“S”表示侧部。与底部扫描图谱34a一样，各图谱由四条扫描线构成。
下面说明构成底部图谱34a和侧部图谱34b的扫描线的发射路径。
激光束26由光源24射向多角镜28，各扫描线路径至此过程是相同的。由多角镜28产生的扫描束依次扫描图谱反射镜30，其中图谱反射镜30显示在图1至图3中，包括以下反射镜SVL1-SHR1-BMR1-BVR1-BZ1-BVL1-BML1-SHL1-SVR1此处，在图谱反射镜28所给的符号中，字母表示与底部图谱34a/侧部图谱34b的对应。以字母B表示的图谱反射镜28对应于底部图谱34a，而以字母S表示的图谱反射镜28对应于侧部图谱34a。
这些图谱反射镜30可使其发射表面朝向多角镜28一方，并且被布置成扇形。底部图谱34a的图谱反射镜30设置在底部16的方向，而侧部图谱34b的图谱反射镜30相应设置在侧部18的方向，以便反射从多角镜28射来的扫描束。
用以产生底部图谱34a的图谱反射镜30设置在底部16中，包括以下反射镜BZ1，BVR1，BVL1，BMR1，BML1，BMR2，BML2，BMR3，BML3，BMR4，BML4，BHR2，BHL2，BZ2，BZR3，BZL3这些反射镜设置成关于设备10的中心线近乎对称。在这些反射镜中，BZ1，BVR1，BVL1，BMR1和BML1等五个反射镜设置在侧部18的下表面，其反射表面朝向底部16。BZR3，BZL3，BMR4和BML4等四个反射镜设置在底部16的下表面。另外，BMR2，BML2，BMR3，BML3，BHR2，BHL2和BZ2设置在底部16的侧表面，其反射表面稍微向下方倾斜。
如图2(B)所示，反射镜BZR3和BZL3倾斜，使其外侧稍微朝向上方。通过此结构，可以在底部16的下表面59与图谱反射镜30(例如BZL3)之间保留一个空间。在此空间中，可以布置例如缆线60。对于BMR4，BML4也可以如此倾斜。
构成底部图谱34a的扫描线在其由反射镜28反射之后经过如下路径从底部窗口12发出BMR多角镜-BMR1-BMR2-BMR3-BMR4-底部窗口BML多角镜-BML1-BML2-BML3-BML4-底部窗口BCR多角镜-BZ1-BZ2-BZR3-底部窗口BCL多角镜-BZ1-BZ2-BZL3-底部窗口BOR多角镜-BZ1-BHR2-BZR3-底部窗口BOL多角镜-BZ1-BHL2-BZL3-底部窗口BVR多角镜-BVR1-BHR2-BZR3-底部窗口BVL多角镜-BVL1-BHL2-BZL3-底部窗口由上面可以看出，BCR(BCL)和BOR(BOL)共用两个反射镜BZ1和BZR3(BZL3)，其路径仅在BZ2和BHR2(BHL2)部分有所不同。同样地，BOR(BOL)和BVR(BVL)共用两个图谱反射镜BHR2(BHL2)和BZR3(BZL3)，而由多角镜28加以扫描的扫描束所射向的图谱反射镜BZ1和BVR2(BVL2)是不同的。
如上所述，不同的扫描线共用两个图谱反射镜。由于采用了此种结构，可以减少必须装在底部的图谱反射镜30的数目。在反射镜装在相同空间的情况下，当反射镜总数减少后，可以增加反射镜的面积，从而可以提高从条形码反射的光束的会聚效率。
特别地，BOR(BOL)和BVR(BVL)的图谱形成近于正交的轨迹，但是能够以共用的图谱反射镜反射不同扫描轨迹的扫描束的设备10在现有技术中是未知的。
用以产生侧部图谱34b的图谱反射镜包括以下SVR1，SVL1，SVR2，SVL2，SHR1，SHL1，SHTR2，SHTL2，SHTR3，SHTL3，SHDR2，SHDL2，SHDR3，SHDL3这些反射镜设置成关于设备10的中心线近乎对称，如同上述底部图谱反射镜的情况。
另外，SHTR2，SHTL2，SHDR2，SHDL2等四个图谱反射镜设置在侧部18的壳体52的上部，其反射表面向下。
构成侧部图谱反射镜30的扫描图谱由多角镜28一次扫描，然后以如下路径从侧部窗口14射出SVR多角镜-SVR1-SVR2-侧部窗口SVL多角镜-SVL1-SVL2-侧部窗口SHTR多角镜-SHR1-SHTR2-SHTR3-侧部窗口SHTL多角镜-SHL1-SHTL2-SHTL3-侧部窗口SHDR多角镜-SHR1-SHDR2-SHDR3-侧部窗口SHDL多角镜-SHL1-SHDL2-SHDL3-侧部窗口从以上可见，SHTR(SHTL)和SHDR(SHDL)以SHR(SHL)作为共用反射镜。
图6表示当商品64上条形码62设置在相对于底部窗口12的垂直方向时扫描图谱34产生的扫描轨迹。在此情况下，条形码62须要由射向条形码62并且沿垂直于底部窗口12方向扫描的扫描图谱34(与条形码62运动方向几乎一致的扫描图谱)加以扫描，。更具体地说，SVR和SVL两个图谱由侧部窗口14发出，而BVR和BVL两个图谱由底部窗口12发出。
如图6所示，假定其上具有条形码62的商品64沿方向A，也即向设备10的左方运动。在此情况下，会出现四种情形。
情形1条形码62近于面向侧部窗口14。
情形2条形码62面向方向A。
情形3条形码62面向与A相反的方向。
情形4条形码62面向操作员一方(不面向侧部窗口14)。
图7A-D表示针对该四种情形的条形码与扫描此条形码的扫描图谱之间的关系。
图7(A)表示条形码62朝向侧部窗口14的情形。在此情形下，条形码62由从侧部窗口14发出的SVR图谱和SVL图谱加以扫描读取。
图7(B)表示条形码62朝向商品运动方向A的情形。在此情形下，条形码62由从侧部窗口14发出的SVR图谱和从底部窗口12发出的BVL图谱加以扫描。
图7(C)表示条形码62朝向商品运动方向A相反方向的情形。在此情形下，条形码62由从侧部窗口14发出的SVL图谱和从底部窗口12发出的BVR图谱加以扫描。
图7(D)表示条形码62朝向操作员一方的情形。在此情形下，条形码62根本不能由从侧部窗口14发出的扫描束扫描，而是由从底部扫描器向侧部窗口14发出的BVR图谱和BVL图谱加以扫描读取。
如上所述，本实施例中即使当条形码62位于与底部窗口12垂直的方向时，也可以实现360度范围的读取，而不管条形码62的方向A。
图8表示与底部窗口12近乎水平的扫描图谱的扫描轨迹。在此情况下，采用与底部窗口12平行的方向进行扫描的扫描图谱来扫描条形码62。商品64的运动方向A与图6中相同。
与图6中一样，考虑四种情形。
情形1条形码62近于面向侧部窗口14。
情形2条形码62面向方向A。
情形3条形码62面向与A相反的方向。
情形4条形码62面向操作员一方。
图9分别表示了上述四种情形。
图9(A)表示条形码62朝向侧部窗口14的情形。在此情形下，条形码62由从侧部窗口14发出的SHTR图谱，SHDR图谱，SHTL图谱或SHDL图谱加以扫描。
图9(B)表示条形码62朝向商品运动方向A的情形。在此情形下，条形码62由从底部窗口12向商品64运动方向A发出的BML图谱加以扫描。
图9(C)表示条形码62朝向商品运动方向A相反方向的情形。在此情形下，条形码62由从底部窗口12发出的BMR图谱加以扫描。
图9(D)表示条形码62朝向操作员一方的情形。在此情形下，条形码62根本不能由从侧部窗口14发出的扫描图谱扫描，而是由从底部窗口12沿侧部窗口14方向发出的BOR，BCR，BCL，BOL图谱之一加以扫描。
如上所述，即使当条形码62位于与底部窗口12水平的方向时，本实施例也可以实现360度范围的读取。
此处，沿近乎垂直于底部窗口12的方向形成扫描轨迹的BVR(BVL)图谱以及沿底部窗口12的近乎水平方向形成扫描轨迹的BOR(BOL)图谱几乎以同样的方向从底部窗口12发出。也就是说，这些扫描图谱以几乎相同的情况扫描条形码62，尽管沿不同的方向形成其扫描轨迹。因此，即使条形码62位于底部窗口12的垂直方向或者底部窗口12的水平方向，也可以实现类似的条形码62读取。
图10表示在侧部图谱中扫描束沿近乎水平方向扫描的SHDL，SHDR，SHTL，SHTR图谱的发射。
SHDR(SHTL)由图谱反射镜SHDR3(SHDL3)一次反射，然后从侧部窗口14射出。在此情况下，SHDR(SHDL)沿近乎平行于底部窗口12的方向或者稍微向上发出。同时，SHTR(SHTL)由图谱反射镜SHTR3(SHTL3)一次反射，然后从侧部窗口14射出。
此处，在SHTR3所反射的图谱SHTR的路径上形成全息图58。该全息图58形成为向下方衍射入射图谱SHTR。因此，经全息图衍射的图谱SHTR向下发出，射向底部窗口12。
向下发出的扫描图谱，例如SHTR，优选用于读取附着在比如货盘商品等不可倾斜的商品上方的条形码。另一方面，还得到沿水平方向发出的扫描图谱例如SHDR。除了货盘商品之外，经常发现操作员试图通过使条形码朝向窗口表面来读取条形码。因为已得到沿水平方向发出的扫描图谱例如SHDR，所以通过该操作读取条形码的成功率不再降低。
图11表示在侧部图谱34b中扫描束沿底部窗口12的近乎垂直方向扫描的SVTR，SVTL，SVR，SVL各图谱的发射方向。
SVR(SVL)和SVTR(SVTL)分别由图谱反射镜SVR2(SVL2)加以反射，然后从侧部窗口14射出。然而，SVR由图谱反射镜SVR2的下部反射，而SVTR由该图谱反射镜的上部反射。
在SVR2反射SVR的路径中，为内玻璃56和外玻璃54，SVR沿底部窗口12表面的近乎水平方向发出。同时，在SVR2反射SVTR的发射路径中，形成有全息图58。该全息图58与图10中所示相同，用于将入射的图谱SVTR向下方衍射。
通过全息图58的作用，从侧部窗口14发出的图谱SVTR被射向底部窗口12，如同图10中SHTR一样，从而可以从上方扫描位于读取区中的商品64。
图12表示在底部窗口12表面所投射的侧部图谱34b。方框部分表示底部窗口12。另外，还画出了投射在底部窗口表面上的侧部图谱34b对于各图谱的分解情况，以便于理解底部窗口12的上下方向。
SHTL图谱和SVTL图谱或者SHTR图谱和SVTR图谱在底部窗口12表面上形成几乎彼此正交的轨迹。在底部窗口12表面，所示的四个图谱可以从底部窗口12射向下方。
通过上述结构，在此实施例中，扫描图谱可以从侧部窗口12沿水平方向射出，并且扫描图谱可以向下射出。
在本实施例中，全息图58形成在侧部窗口14的内玻璃56上，但是全息图58也可以形成在对应于外玻璃54的位置。对于外部和内部基本上不须要采用两片玻璃板。
图13至图15表示本发明的第二实施例。该第二实施例具有与图1至图3所示设备近于相同的外观，但是其显著区别在于侧部窗口70的截面形状。
如图13所示，该第二实施例的侧部窗口70弯曲成“＜”形状。侧部窗口70的下部与第一实施例的侧部窗口14倾斜成几乎相同的角度，但是侧部窗口70的上部向下倾斜，即向底部窗口72倾斜。如同图1所示的侧部窗口14，本实施例的侧部窗口70由外玻璃74和内玻璃76/全息图78构成。关于侧部窗口70之外的其他结构，图13至图15所示的本实施例设备的内部结构与图1至图3中所示设备基本相同。
图16表示在从本实施例的侧部窗口70发出的扫描图谱中，形成与底部窗口72近乎水平方向扫描轨迹的扫描束的发射路径，因而对应于图10。其与图10的唯一区别在于图谱SHTR对于全息图的入射角。在图10的实施例中，图谱几乎垂直于全息图78入射，而此扫描图谱以一定角度(例如44度)入射至全息图78。
图17表示形成与底部窗口72近乎垂直扫描轨迹的扫描束的发射路径，对应于图11。其与图11的唯一区别与图10和图16之间的区别相同。
此处，由于侧部窗口70被分割，其一部倾斜向底部窗口72的下方，所以会具有以下作用和效果。
第一，如果侧部窗口70的上部向下倾斜，操作员可以预见由该部发出的扫描图谱会向下射出。因此，对于读取附着在货盘商品上部的条形码的情况，操作员可以方便地将商品拿到靠近侧部窗口70上部的区域。因此，可以更准确地读出附着在货盘商品上的条形码。
同时，在图1中所示设备10的情况下，操作员难以识别沿水平方向的扫描图谱从哪一部分发出，并且难以识别向下的扫描图谱从哪一部分发出。如上所述，在本实施例中，操作员的精神压力得以减轻。
第二，扫描图谱对于全息图的入射角或者从全息图的出射角具有差别。图18表示第一实施例中全息图58的入射角/出射角以及扫描图谱。在图18的例子中，扫描图谱几乎沿垂直方向(所示入射角0度)入射至全息图。在图18的例子中，扫描图谱从该全息图的出射角为60度。
同时，图19表示第二实施例中全息图78的入射角/出射角以及扫描图谱。在图19的例子中，扫描图谱对全息图的入射角以及从该全息图的出射角分别设定为45度。
一般地，须要提供具有高衍射效率的全息图，以便在将相对全息图的入射光束和出射光束所形成角度分成两部分的方向的角度内形成干涉条纹。此处，由于相对全息图的入射角远不同于图18例子中的出射角，所以全息图上形成的条纹沿全息图表面的倾斜方向形成。另一方面，由于相对全息图的入射角与图19例子中的出射角近乎相同，所以全息图上形成的条纹可以沿近乎垂直于全息图表面的方向形成。
所述全息图可以一般地通过由原版全息图模制的普通方法制成。在以此种方法制作全息图的情况下，如果条纹形成在如图18所示的倾斜方向上，则难以进行模制，从而导致全息图产量低的问题。另一方面，在图19的例子中由于全息图垂直形成，所以其模制工作易于进行，并且可以提高全息图的产量。
与第一实施例的设备相比，在第二实施例的设备中，其侧部图谱从侧部窗口70以较尖锐的角度射出。当考虑扫描图谱相对于附着在货盘商品上表面的条形码的入射角时，扫描图谱入射在条形码上的角度比第二实施例中更接近垂直方向。因此，在读取例如印刷浓度较低的条形码以及具有较小印刷放大率的条形码时，第二实施例中的读取率更高。
图20至图22表示第三实施例的设备，对应于图1至图3，或者对应于图13至图15。
第三实施例的设备在其侧部窗口不具有全息图，不同于第一或第二实施例的设备。第三实施例的侧部窗口80由两片玻璃板，即外玻璃板82和内玻璃板84组成。因此，在此实施例中，通过改变设备中图谱反射镜的布置来产生从侧部窗口沿水平方向发出的扫描图谱以及向下发出的扫描图谱。
与图1相比，例如，第三实施例设备的图谱反射镜SHTR3(SHTL3)倾斜安装，使得其反射表面与图1中所示名称相同的图谱反射镜相比稍微朝上。另外，第一实施例的反射镜SVL2/SVR2在本实施例中被分成SVL2和SVL3(SVR2和SVR3)。此处，SVL3设置在SVL2的上方。例如，如图21或图22所示，SVL3设置在开口向外的倾斜角中，使得其反射表面比SVL2更加朝上。
图23表示在从侧部窗口80发出的扫描图谱中，形成沿底部窗口86近乎水平方向扫描轨迹的图谱的发射路径。如同第一实施例或第二实施例中的设备，图谱SHDR由图谱反射镜SHDR3加以反射，然后从侧部窗口80沿水平方向发出。
另一方面，图谱SHTR，SHTL经过如下路径从侧部窗口80发出。
SHTR多角镜-SHR1-SHTR2-SHTR3-SHDR2-侧部窗口SHTL多角镜-SHL1-SHTL2-SHTL3-SHDL2-侧部窗口从多角镜88直至SHTR3(SHTL3)的路径与第一/第二实施例中相同。下面参照图23说明其后的出射路径。
如上所述，SHTR3的反射表面与第一/第二实施例相比稍微向上倾斜。因此，与第一/第二实施例相比，其扫描图谱由SHTR3向上反射。
在SHTR3反射的扫描图谱之后的区域，设有SHDR2(其反射表面向下倾斜)，从而扫描图谱从SHDR2的下方入射。由SHDR2反射的扫描图谱SHTR在其下方从侧部窗口80射向底部窗口86。
图24表示在从侧部窗口80发出的扫描图谱中，形成沿底部窗口86近乎垂直方向扫描轨迹的扫描图谱的发射路径。如同第一实施例和第二实施例中的设备，图谱SVR由图谱反射镜SVR2加以反射，然后从侧部窗口86沿近乎水平方向发出。
另一方面，图谱SVTR，SVTL经过如下路径从侧部窗口86发出。
SVTR多角镜-SVR1-SVR3-SHDR2-侧部窗口SVTL多角镜-SVL1-SVL3-SHDL2-侧部窗口另外，下面参照图24说明该扫描图谱的出射路径。
由SVR1反射的扫描束入射至SVR3，而SVR3的反射表面与SVR2相比朝上。因此，由SVR3反射的光束与SVR2的反射光束相比向上发出。
在SVR3反射的扫描束之后的区域，设有图谱反射镜SHDR2。如上所述，由SHDR2反射表面朝下，所以经SVR3反射的扫描束由SHDR2向下反射。
因此，由SVDR2反射的扫描图谱SVTR从侧部窗口80向下射向底部窗口86。
在第三实施例的设备中，不再须要设置全息图。当设备中必需全息图时，其制造成本较高，但是在第三实施例的情况下，由于全息图是不必要的，所以其成本可以降低相当于全息图价格的幅度。
如第二实施例中所述，第三实施例中侧部窗口80的形状可以弯曲成如符号“＜”状。
自然可以通过结合第一/第二实施例的全息图以及如第三实施例中所示以反射镜布置使扫描图谱向下发出的结构来制造所述设备。
此处，在第一或第二实施例中，向下发出的扫描图谱经过全息图，而近乎沿水平方向发出的扫描图谱通过不经过全息图的路径发出。但是，也可以使向下发出的扫描图谱不经过全息图，而使沿水平方向发出的扫描图谱由该全息图或其他折射装置加以折射。另外，在某些情况下，这两种扫描图谱都可以由折射装置加以折射。
关于侧部窗口，并不严格垂直于底部窗口，但是即使侧部窗口稍微倾斜，根据本说明书也应当通常地认为是“垂直的”。
如上所述，本发明的设备可以沿水平方向从一个窗口发出扫描图谱并且沿较低方向发出扫描图谱。特别地，沿较低方向发出的扫描图谱对于准确读取难以倾斜商品上的条形码非常有效，因为该条形码可能附着在例如货盘商品的上方。
如上所述，两种扫描图谱可以从同一窗口发出，从而可以防止设备的扩大。
另外，由于发出各扫描图谱的区域可加以分割以便于使用者识别，所以使用者可以方便地知晓扫描图谱的发射区域，从而可以实现更有效率的读取操作。
另一方面，设有折射装置(全息图等)，从而至少一种扫描图谱首先由该折射装置加以折射然后再发出。然而，采用此种结构，可以不管设备中所设的图谱反射镜的数目及其布置即可获得所需的扫描图谱。
权利要求
1.一种光学扫描设备，包括一个光源，用于发射光束；扫描装置，用于扫描从该光源发出的光束；一个反射镜，用于反射由该扫描装置加以扫描的光束；第一窗口，用于发出经所述反射镜反射的扫描光束作为第一扫描图谱；以及第二窗口，安装成与所述第一窗口成一个角度，其中该角度的延长线与所述第一窗口的延长线相交，用于发出经所述反射镜反射的扫描光束作为不同于第一扫描图谱的第二扫描图谱，并且其中由所述第二窗口发出的所述第二扫描图谱包括一个第一图谱，近乎平行于所述第一窗口发出，和一个第二图谱，从所述设备的上部向下部发出，朝向所述第一窗口。
2.一种光学扫描设备，包括一个光源，用于发射光束；扫描装置，用于通过扫描从该光源发出的光束而产生扫描光束；以及一个窗口，用于根据由所述扫描装置加以扫描的扫描光束发出标记扫描图谱，其中所述标记扫描图谱包括一个近乎平行于所述设备安装表面发出的第一扫描图谱，和一个从该设备上部向下部朝向所述安装表面并经过所述窗口发出的第二扫描图谱。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述窗口设有用于折射所述扫描图谱的装置，并且其中所述第一和第二扫描图谱之一由该折射装置加以折射，然后经所述窗口发出，而所述第一和第二扫描图谱之另一个经所述窗口发出而不通过该折射装置。
4.如权利要求2所述的设备，其中所述窗口设有一个通过所述第一扫描图谱的第一区域，和一个通过所述第二扫描图谱的第二区域，并且所述第一区域和所述第二区域以不同形式构造，以便可以由操作员目视区别该第一区域与第二区域。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述第一区域和所述第二区域为设置成互成角度的平面区域。
6.一种光学扫描设备，用于通过从一个第一窗口和一个第二窗口发出扫描图谱对商品上的标记进行扫描，包括一个底部，具有设置在平行于设备安装表面位置的所述第一窗口；和一个侧部，具有设置在基本垂直于设备安装表面位置的第二窗口，所述设备包括一个光源，用于发射光束；扫描装置，其旋转轴基本平行于所述安装表面，用于扫描所述光束；一个底部图谱反射镜，用于通过反射由所述扫描装置产生的扫描光束向所述第一窗口发出第一扫描图谱；和一个侧部图谱反射镜，用于通过反射由所述扫描器产生的扫描光束向所述第二窗口发出第二扫描图谱；其中所述第二窗口发出基本平行于所述安装表面的第一图谱，并且第二图谱从设备的上部向下部朝向所述第一窗口发出。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述第二窗口分成发出所述第一图谱的第一区域和发出所述第二图谱的第二区域，并且其中第一区域构造成可以目视区别于第二区域。
8.一种光学扫描设备，包括一个光源，用于发射光束；一个扫描器，用于扫描从该光源发出的光束；一个反射镜，用于反射由该扫描装置加以扫描的光束；第一窗口，用于发出经所述反射镜反射的扫描光束作为第一扫描图谱；以及第二窗口，安装成与所述第一窗口成一个角度，其中该角度的延长线与所述第一窗口的延长线相交，用于发出经所述反射镜反射的扫描光束作为不同于第一扫描图谱的第二扫描图谱，并且其中由所述第二窗口发出的所述第二扫描图谱包括一个第一图谱，近乎平行于所述第一窗口发出，和一个第二图谱，从所述设备的上部向下部发出，朝向所述第一窗口。
9.一种光学扫描设备，包括一个光源，用于发射光束；一个扫描器，用于通过扫描从该光源发出的光束而产生扫描光束；以及一个窗口，用于根据由所述扫描装置加以扫描的扫描光束发出标记扫描图谱，其中所述标记扫描图谱包括一个近乎平行于所述设备安装表面发出的第一扫描图谱，和一个从该设备上部向下部朝向所述安装表面并经过所述窗口发出的第二扫描图谱。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述窗口设有用于折射所述扫描图谱的折射器，并且其中所述第一和第二扫描图谱之一由该折射器加以折射，然后经所述窗口发出，而所述第一和第二扫描图谱之另一个经所述窗口发出而不通过该折射器。
11.如权利要求9所述的设备，其中所述窗口设有一个通过所述第一扫描图谱的第一区域，和一个通过所述第二扫描图谱的第二区域，并且所述第一区域和所述第二区域以不同形式构造，以便第一区域可以目视区别于第二区域。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述第一区域和所述第二区域为设置成互成角度的平面区域。
13.一种光学扫描设备，用于通过从一个第一窗口和一个第二窗口发出扫描图谱对商品上的标记进行扫描，包括一个底部，具有设置在平行于设备安装表面位置的所述第一窗口；和一个侧部，具有设置在基本垂直于设备安装表面位置的第二窗口，所述设备包括一个光源，用于发射光束；一个扫描器，其旋转轴基本平行于所述安装表面，用于扫描所述光束；一个底部图谱反射镜，用于通过反射由所述扫描器产生的扫描光束向所述第一窗口发出第一扫描图谱；和一个侧部图谱反射镜，用于通过反射由所述扫描器产生的扫描光束向所述第二窗口发出第二扫描图谱；其中所述第二窗口发出基本平行于所述安装表面的第一图谱，并且第二图谱从设备的上部向下部朝向所述第一窗口发出。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述第二窗口分成发出所述第一图谱的第一区域和发出所述第二图谱的第二区域，并且其中第一区域构造成可以目视区别于第二区域。
全文摘要
一种光学扫描设备,例如条形码扫描器,用于例如货盘商品的360度读取。第一扫描图谱沿设备安装表面的近乎水平方向发出,第二扫描图谱从设备的上部向下部朝向所述安装表面,并且经由一个垂直于该安装表面设置的窗口发出。
文档编号G02B26/12GK1271909SQ9912434
公开日2000年11月1日 申请日期1999年11月24日 优先权日1999年4月26日
发明者大川正德, 市川稔幸, 绵贯洋, 山崎行造 申请人:富士通株式会社