带有可调整的瞄准图案的紧凑成像模块以及在空间上调整瞄准图案的装备和方法
【专利说明】带有可调整的瞄准图案的紧凑成像模块以及在空间上调整 瞄准图案的装备和方法 发明领域
[0001] 本发明一般涉及固态成像读取器，该固态成像读取器具有带有可调整的瞄准图案 的紧凑成像模块，更具体而言，涉及在空间上调整瞄准图案的装备以及方法。
[0002] 背景
[0003] 固态成像系统或成像读取器用于手持式和/或免提操作模式中，以电光学方式 读取要被解码的目标（诸如一维以及二维条形码符号），以及要被成像的非符号目标或表 单。已知示例性成像读取器包括由用户握住的外壳、由外壳支撑的并瞄准目标的窗口，以及 由外壳支撑的扫描引擎或成像模块，该扫描引擎或成像模块具有固态成像器（或图像传感 器），其带有向前朝向窗口的光电池或光传感器（也称为像素）的传感器阵列，成像透镜组 件，该成像透镜组件用于通过成像视场上的窗口从正在沿着成像轴成像的目标散射和/或 反射的反射光，并用于将反射光投射到图像传感器中，以在其中可以读取目标的工作距离 范围内启动对目标的图像的捕捉。这样的图像传感器可以包括一维或二维电荷耦合器件 (CCD)或互补金属氧化物半导体（CMOS)器件，以及用于产生并处理对应于成像视场上的像 素数据的一维或二维阵列的电信号的相关联的电路。这些电信号被经编程的微处理器或控 制器解码和/或处理为与正在被读取的目标相关的信息，例如，表示符号目标的经解码的 数据，处理为非符号目标的图片。
[0004] 由于成像读取器的用户不能准确地看见目标是否完全位于图像传感器的成像视 场内，或知道目标是否最佳地居中地位于成像视场内，因此，成像模块通常还包括瞄准光组 件，用于投射可见的瞄准光图案，例如，用于置于目标的中心，或中心附近的一般而言圆形 的点，或十字线，或用于沿着目标纵向放置的瞄准线，或线性地分离的一般性地圆形的点的 序列，以辅助用户在视觉上将目标定位在成像视场内，如此，通知用户，将在哪一种方向移 动读取器，以便准确地在空间上将瞄准光图案定位在目标上，特别是在读取之前。瞄准光组 件包括至少一个瞄准光源，诸如用于发出瞄准光束的瞄准激光器，瞄准透镜，以及图案整形 光学元件，诸如衍射光学元件（D0E)，或折射光学元件（R0E)。穿过D0E的聚焦的光形成多 个发散的小光束，这些小光束将所述按阵列方式排列在瞄准光图案中的点的连续线或行投 射在目标上，以指出成像视场。
[0005] 尽管这样的已知的成像读取器有利，但是，它们被证明在某些情况下不太令人满 意。例如，瞄准光组件通常安装在成像模块上，与图像传感器相距几个毫米的距离处。在这 样的情况下，瞄准光图案偏离成像视场，随着工作距离增大，偏移恶化。当使用一维图像传 感器（例如，只有一个像素高）时，此偏移问题特别严重，因为对于高效读取性能而言，甚至 几个毫米的偏移也不能被容忍。
[0006] 为对抗此偏移问题，已知通过相对于瞄准激光器移动瞄准透镜，操纵瞄准图案以 重叠成像视场。然而，此移动是受约束的，因为瞄准激光器必须与瞄准透镜的外径同轴。此 外，对抗偏移问题的此移动可能附随地使由瞄准激光器发出的瞄准光的聚焦降级。进一步 复杂化偏移问题以及可能的聚焦退化是，常常没有足够的空间来访问瞄准透镜和/或允许 这样的移动。有许多希望小型化的，高度紧凑的成像模块的空间受限的应用，在这样的情况 下，偏移问题也未解决，只是忍着。
[0007] 相应地，需要在用于成像读取器中的小型化的，高度紧凑的成像模块中独立地或 同时轻松地在空间上调整瞄准图案和/或轻松地调整瞄准光的聚焦。
【附图说明】
[0008]附图（在各个单独的视图中，类似的参考编号表示相同的或功能上类似的元件）， 与下面的详细描述一起，被包括，构成了说明书的一部分，用于进一步说明包括带有权利要 求的发明的概念的实施例，并说明那些实施例的各种原理和优点。
[0009] 图1是可以使用并得益于本发明的用于以电光学方式读取要通过图像捕捉来读 取的目标的便携式手持式成像读取器的侧前视图。
[0010] 图2是图1的成像读取器的各种组件的示意图；
[0011] 图3是用于图1的读取器中的成像模块的透视图。
[0012] 图4是图3的成像模块的部分截面，部分-拆解透视图。
[0013] 图5是图3的成像模块的侧截面图。
[0014] 图6是可以从图3的成像模块下面看见的底部透视图。
[0015] 图7是图3的成像模块的分解透视图。
[0016] 图8是图3的成像模块的后透视图。
[0017] 图9是用于图3的成像模块中的隔离中的光导管的放大的正面透视图。
[0018] 图10是图9的光导管的放大后透视图。
[0019] 精通技术的人员将理解，图中的元素是简明而清晰地显示的，不一定是按比例绘 制的。例如，图中的某些元件的尺寸和位置可以相对于其他元件而放大，以帮助改善对本发 明的实施例的理解。
[0020] 装备组件和方法组件在适当的情况下通过附图中的惯用符号来代表，只示出了与 对本发明的实施例的理解有关的那些具体细节，以便不会用对那些精通技术的人员显而易 见的细节使本说明书模糊。
[0021] 详细描述
[0022] 本发明的一方面涉及成像读取器的紧凑成像模块（或扫描引擎）。成像模块可以 安装在读取器的外壳内，并且在由外壳支撑的窗口后面。成像模块包括成像组件，该成像组 件包括固态成像传感器，以及成像透镜系统，该成像透镜系统用于从要在成像传感器的成 像视场上成像的目标捕捉反射光，并用于将捕捉到的反射光投射到成像传感器上。成像模 块进一步包括瞄准光组件，该组件包括用于发出瞄准光束的瞄准激光器，以及光导管，该光 导管用于在光学上修改瞄准光束，以在目标上生成并形成瞄准光图案。光导管具有入射表 面一一通过该入射表面，瞄准光束入射光导管，出射表面一一通过该出射表面，瞄准光束退 出光导管，以及入射表面以及出射表面之间的一对全内反射表面，用于两次折叠瞄准光束， 以沿着双倍路径穿过光导管。成像模块更进一步包括支撑组件，用于在空间上调整瞄准光 图案，以至少部分地重叠成像视场。
[0023] 支撑组件有利地包括第一底盘部分，在其上面安装了瞄准激光器，用于与其联动， 以及第二底盘部分，在其上面安装了光导管，用于与其联动。至少一个底盘部分或两者都可 相对于彼此移动，以相对于成像视场在空间上调整瞄准光图案。优选地，第一底盘部分至少 部分地由导热材料（例如，金属材料）构成，以散热（heatsink)并发散来自瞄准激光器的 热量，第二底盘部分至少部分地由吸光材料（例如，带有吸光颜料的塑料）构成。第二底盘 部分也可以完全地或部分地由金属材料构成。
[0024] 支撑组件进一步有利地在其中一个底盘部分包括激光器穴，用于利用间隙容纳瞄 准激光器，以及在另一底盘部分包括光导管穴，用于利用间隙接受并容纳光导管。在调整过 程中，瞄准激光器和光导管进入到它们的相应的穴内，直到使用粘合剂将瞄准激光器固定 在激光器穴中的调整的位置，以及将光导管固定在光导管穴中的调整的位置，由此，相对于 成像视场，操纵并在空间上调整瞄准光图案。
[0025] 光导管有利地是整块结构的模制部件，由在光学上透明塑料制成。光导管具有用 于将光导管支撑在光导管穴中的相对的末尾部分，用于在校准过程中夹持光导管并固定于 调整的位置的夹持部分。光导管的入射和出射表面中的至少一个，以及优选地两个被配置 有光功率，以及衍射/折射特征，以形成瞄准光束图案。例如，入射以及出射表面可以旋转 对称（例如，球面），或非球面，或散光，或圆柱形，或任何其他自由形状。全内反射面的对优 选地是平的，并且无覆盖层，但是，还可以配置有光功率，以及衍射