专利名称：用于光学读取贴在目标上的信息的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光学读取一目标的装置和方法，在该目标上记录着诸如信息码的光可读信息，例如条形码或二维码的信息码。
背景技术：
手持式的光信息读取器的目的在于读取一种光可读的信息码，例如条形码，二维码或者其它类似的码。在本说明书中，目标本身或者其上附有光可读信息的目标被统称为“目标”。
为了改进该手持式光信息读取器，已经提供了一种能够读取位于一定距离处的信息码的手持式光信息读取器。
此种手持式光信息读取器具有在其一端带有读取窗的手持的壳体、光电检测器，如CCD(电荷耦合器件)区域传感器、带有成像透镜的成像单元以及由光照射装置组成的读取单元。光电检测器、成像单元和读取单元分别安装在壳体内。
在这种类型的光信息读取器中，当手持壳体的读取窗直接对着目标，例如条形码时，用户推动手持壳体上的触发开关。推动该触发开关使光照射装置通过读取窗向目标辐射光。光照射装置发出的光射向目标(条形码)，因此基于照射光从目标反射的光通过读取窗进入到成像单元内。进入到成像单元内的光被成像透镜会聚在光电检测器上并在其上成像，因此光电检测器拾取对应于目标的像。
在这种光信息读取器中，定义为读取窗和目标之间距离的读取距离的特定范围是根据目标上的照射光的强度和光电检测器的曝光时间之间的关系预先确定的。确定的读取距离范围允许读取装置精确的读取目标。
如果读取窗和目标之间的读取距离超过了所确定的范围，则目标上的照射光的强度将不够，使得需要反复进行读取操作。
为避免此种反复读取操作，众所周知，每个传统的光信息读取器都具有以非接触的方式来测量读取窗和目标之间距离的装置。
在对应于日本未审查的专利公开文本H5-181995和H6-162249的美国专利申请US5,426,288中公开了传统的光信息读取器的第一和第二个例子。
作为第一个例子，该公开文本示出了具有一个范围传感器的条形码读取器，该范围传感器用于基于三角测量技术来测量该读取器和目标之间的距离。该条形码读取器控制作为目标上的照射光的激光束的直径，从而依照目标适当地设定激光束的直径。
作为第二个例子，该公开文本显示了具有测量装置的光信息读取器，该装置用于测量，从光信息读取器向目标辐射激光束到目标基于所辐射的激光束所反射的激光束返回到光信息读取器的周期。
在传统的光信息读取器的第一个例子中，范围传感器可能相当昂贵，并且具有相当大的尺寸。
在传统的光信息读取器的第二个例子中，由于激光束的速度非常的快，所以很难精确的测量激光束的辐射时刻与反射激光束的接收时刻之间的周期。
发明内容
本发明是在上述背景下提出的，所以本发明的光读取装置的每个优选实施例都能够使用于确定每个光读取装置与目标之间距离的结构简单并紧凑。
本发明是在上述背景下提出的，所以本发明的光读取装置的每个优选实施例都能够减少用于确定每个装置与目标之间距离所需的时间。
按照本发明的一个方面，提供了一种由光电检测器通过成像光学系统光学地读取信息的第一图像的装置。该信息贴在一个目标上，该装置包括一个标记光束辐射单元，配置为将一束标记光束照射到目标上，从而在目标上指示出光电检测器的视场标记光束。此外，一第一拾取单元配置为当标记光束辐射单元将该标记光束照射到目标上标记光束时，使得该光电检测器基于该视场，通过成像光学系统，拾取目标的第二图像。一个位置检测单元配置为根据拾取到的第二图像，检测照射到目标上的标记光束相对于该视场的位置。一个距离确定单元配置为根据检测到的标记光束的位置，确定装该置与目标之间的距离。
按照本发明的另一个方面，提供一种基于预定视场，光学地读取信息的第一图像的方法。该信息贴在目标上。该方法包括将标记光束照射到目标上，以指示出在该目标上的视场标记光束。在该方法中，当通过照射将标记光束照射在目标上标记光束时，基于视场拾取目标的第二图像。根据拾取的第二图像，检测照射在目标上的标记光束相对于视场的位置。根据检测到的标记光束的位置确定该装置与目标之间的距离。
根据随后参照附图对实施例的说明，本发明的其它目标和方面将显而易见，其中图1是示意性地显示了按照本发明第一实施例的二维码读取器结构的局部剖面侧视图；图2是示意性地显示了按照第一实施例的二维码读取器的电气结构的方框图；图3A是示意性地显示了按照第一实施例的图1和2所示的读取机构的视图；图3B是示意性地显示了按照第一实施例的图3A所示标记光束的标记光束部分的视图；
图4是按照第一实施例当对读取距离与位移长度之间关系进行测量时，如图2所示的控制电路执行的操作的流程图；图5是按照第一实施例的以响应触发开关的开启操作，由控制电路执行的用于读取二维码的操作的流程图；图6A示出用于说明按照第一实施例的标记光束与照射光的开关时序的时序图；图6B示出用于比较的传统二维码读取器的标记光束与照射光的开关时序的时序图；图7是按照本发明第二实施例的以响应触发开关的开启操作，由控制电路执行的用于读取二维码的操作的流程图；图8示出用于说明按照第二实施例的标记光束与照射光的开关时序的时序图；图9A是示意性地显示了按照本发明第三实施例的读取机构的视图；图9B是示意性地显示了按照第三实施例从读取窗一侧看去的读取机构的视图；图10A是示意性地显示了按照第三实施例的如图9A所示标记光束的标记光束部分的视图；图10B是示意性地显示了按照第三实施例的当标记光束沿着关于光轴倾斜45度角的倾斜地(放射状地)向左上方向偏移时，图10A所示标记光束的标记光束部分的视图；图11是示意性地显示了按照第三实施例的沿着关于视场中心左上方向的扫描方向的视图；图12是表示按照第三实施例的由控制电路执行的对标记光束图像的拾取操作以及焦点调整操作的流程图；图13是在图12所示步骤S33中控制电路的标记光束检测操作的流程图；图14是示意性地显示了按照第四实施例的从读取窗一侧看去的读取机构的视图；图15A是示意性地显示了按照第四实施例的标记光束的垂直和水平线束部分的视图；图15B是示意性地显示了按照第四实施例，当如图15A所示的垂直和水平线束的交叉点沿着关于视场中心的顶侧方向偏移时，该垂直和水平线光束部分的视图；图16是示意性地显示了按照第四实施例设置在图像数据上的多个扫描线的视图；图17是解释按照第四实施例，在如图12所示步骤S33中控制电路的标记光束检测操作的流程图；图18是示意性地显示了按照第五实施例从读取窗一侧看去的读取机构的视图；图19A是示意性地显示了按照第五实施例的标记光束的线束部分的视图；图19B是示意性地显示了按照第五实施例，当如图19A所示的线束部分的中间部沿着水平方向朝着关于视场中心的顶侧方向向左侧偏移时，该线束部分的视图；图20A是示意性地显示了按照第五实施例在图像数据上确定的有限区域的视图；图20B是示意性地显示了按照第五实施例在图像数据上确定的有限区域的视图；图21是解释按照第五实施例的在如图12所示步骤S33中控制电路的标记光束检测操作的流程图。
具体实施例方式
下面将参照
本发明的实施例。在这些实施例中，将本发明应用于枪形二维码读取器。
图1是示意性地显示了按照本发明第一实施例的枪形二维码读取器CR的结构的局部剖面侧视图。图2是示意性地显示了按照第一实施例的二维码读取器CR的电气结构的方框图。
如图1所示，按照本发明第一实施例，用于光学地读取一目标的二维码读取器CR具有枪形的外壳1。例如，枪形外壳1具有薄的长方体的主体1a。主体1a的一横向端部(lateral end portion)是圆形的。
在主体1a的一横向端部的一侧(具体地，图1中底侧)为枪形外壳1提供了把手部分1b。把手部分1b整体形成在主体1a上。把手部分1b允许用户用一只手轻易地握住二维码读取器CR并对其进行操纵。
形成该主体1a，其在另一横向端部的侧表面上有一读取窗1c，例如，读取窗1c是矩形的且半透明。二维码读取器CR还具有触发开关2。触发开关2设置在把手部分1b的一个侧面上；指向读取窗1c。触发开关2允许用户开启二维码读取器CR进行读取操作。
二维码读取器CR具有设置在外壳1的另一横向端部中的读取机构(光学读取机构)RM。在第一实施例中，将外壳1的另一个横向端部称作“头部”。
读取机构RM用于读取通过打印或其它类似方法写在目标R(见图2和3)上的二维码Q，例如QR(快速响应)码。目标R包括是一张纸或其它媒介的标签。目标R可贴在货物上，与一般的条形码相同。二维码Q包括例如制造商序列号、名称、唯一的标识号以及货物制造日期的信息。
近年来，目标R包括显示屏，例如手机或PDA(个人数字助理)的计算机终端中的液晶显示屏(LCD)；二维码显示在显示屏上。
例如，二维码Q包括不同的彩色单元，例如以矩阵形式排列的黑色或白色单元，用于在其中形成具体的图形，由此来表示数据。黑色和白色中的一种对应于比特值“0”和“1”中的一个，黑色和白色中的另一种对应于比特值“0”和“1”中的另一个。在读取这些单元之后，很容易将读取的彩色数据数字化，以对其解码。
如图1至3中示意性地显示，读取机构RM包括一个光电检测器3、一个构成成像光学系统的成像透镜4以及一对光照射装置5(图3中没有显示)。读取机构RM还包括标记光束辐射装置6，用于标记光电检测器3的视场F的位置，和/或视场F的中心。
例如，光电检测器3由CCD区域传感器构成。光电检测器3位于主体1a的头部中心。光电检测器3具有由矩阵方式排列的像素构成的有效区(光敏像素区)。光电检测器3还具有预定的光轴。布置光电检测器3，使其像素区域平行地对着主体1a的读取窗1c，并且其光轴穿过读取窗1c的中心。曝光时间，也就是光电检测器3的快门速度能够从外部控制。
成像透镜4具有镜筒，以及同轴布置于其中的多个透镜元件。成像透镜4具有一总预定光轴。布置成像透镜4，使其总光轴O(见图3A)沿垂直于主体1a的头端面方向延伸，该头端面形成读取窗1c。也就是说，读取窗1c、光电检测器3和成像透镜4彼此同轴地排列在主体1a中。
除成像透镜4的一径向侧，具体为顶侧(见图3A)之外，将每个光照射装置5围绕成像透镜4设置。即，每个光照射装置5具有一个用作光源的光辐射器件(LED)。每个光照射装置5还具有设置在每个光辐射器件与读取窗1c之间的光透镜。每个光透镜的光轴指向读取窗1c，以使每个光透镜用于会聚和扩散每个光辐射器件辐射的光通过读取窗1c。
也就是说，当码读取器CR的读取窗1c定位于面对其上写有二维码Q的目标R时，每个光照射装置5辐射的照射光通过读取窗1c照射到二维码Q上。二维码Q反射的光通过读取窗1c进入成像透镜4。成像透镜4使进入成像透镜4的反射光聚焦在光电检测器3的像素区上，从而光电检测器3拾取到对应于目标R的图像。
如图3A所示，将标记光束辐射装置6围绕成像透镜4设置。例如，标记光束辐射装置6设置在成像透镜4的一侧(顶侧)，从而每个光照射装置5和标记光束辐射装置6的定位彼此没有约束。
标记光束辐射装置6具有激光二极管7，其光轴P通过读取窗1c的中心。标记光束辐射装置6还具有设置在激光二极管7与读取窗1c之间的全息图8，使全息图8与激光二极管7彼此同轴排列。标记光束辐射装置6还具有同轴设置在激光二极管7与全息图8之间的聚光镜9。
激光二极管7用于辐射激光光束，激光光束通过聚光镜9聚焦在全息图8上。激光光束通过全息图8分光，以使由分开的光束部分(component)构成的标记光束M照射在目标R上。
具体地，在第一实施例中，如图3A和3B所示，标记光束M由框状的矩形光束部分(第一光束部分)M1、四条直线光束部分(第二光束部分)M2以及交叉光束部分(第三光束部分)M3构成。每个第二光束部分M2从第一束部分M1的每一侧延伸出来。第三光束部分M3排列在第一光束部分M1的中心。第一光束部分M1在目标R上的照射区域稍小于光电检测器3的视场F。
此外，如图3A所示，标记光束辐射装置6的光轴P，也就是标记光束M的光轴P设计为与成像透镜4(光电检测器3)的光轴O以微小角度θ相互交叉。
标记光束M的光轴P关于成像透镜4的光轴O的交叉，允许标记光束M在目标R上的照射位置，根据目标R与外壳1的读取窗1c之间读取距离的变化，而沿着方向D改变。具体地，标记光束M的照射位置的改变方向D，平行于标记光束辐射装置6与成像透镜4之间的取向方向(具体地，在图3A中的顶到底方向)。
也就是说，当将码读取器CR排列成使得读取窗1c与目标R之间距离L的值为L2时，例如200毫米(图3A中的第一状态(a))，标记光束M照射到视场F的中心部分(见图3A中的参考标记M(a))。
当将码读取器CR排列成使得读取窗1c与目标R之间距离L的值为小于距离L2的L1时，例如100毫米(图3A中的第二状态(b))，所照射的标记光束M沿着D方向偏移到视场F的一侧(见图3A中的参考标记M(b))。
当将码读取器CR排列成使得读取窗1c与目标R之间距离L的值为大于距离L2的L3时，例如300毫米(图3A中的第三状态(c))，所照射的标记光束M沿着D方向偏移到视场F的另一侧(见图3A中的参考标记M(c))。
顺便提及，在图3A中分别示意性地显示了对应三个读取距离L2、L1和L3的三种类型的图像I(a)、I(b)和I(c)。为了方便说明，在图像I(a)至I(c)中，视场F(a)至F(c)分别具有相同的尺寸。此外，为了方便说明，二维码Q处于图像I(a)至I(c)的视场F(a)至F(c)的中心。
在第一实施例中，标记光束辐射装置6配置为在除了光电检测器3读取目标R(二维码Q)时之外，连续辐射标记光束M。
如图1所示，二维码读取器CR具有设置在主体1a一端侧的电路板9，具体是设置在对着头部侧的后侧。在电路板9中，安装了码读取器CR的电子元件(见图2)。如只在图2中所示，二维码读取器CR具有分别设置在主体1a的一个横向端另一侧的操作开关10、LED(光辐射器件)11、液晶显示屏12、发音器(beeper)13以及通信接口14。操作开关10允许用户向码读取器CR输入各种指令。LED 11用于可视地显示信息，以向用户发送提示(notice)。发音器13用于发出一连串的嘟嘟声，以允许向用户发出提示。通信接口14允许码读取器CR与外部设备通信。
另一方面，二维码读取器CR具有电池15，用于为分别激活上述光学装置3、5、6，安装在电路板9上的电子元件以及上述的I/O设备2，10-14而供电。
如图2所示，在电路板9中，提供了包括至少一个微机{一个CPU(中央处理单元)，一个包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等的内部存储单元，以及外设}的控制电路16。控制电路16根据电池15提供的电源工作。控制电路16按照存储在ROM中的程序工作，以控制整个二维码读取器CR，并执行解码处理和其它处理。可以从信号承载媒体将该程序装载到ROM中。适当的信号承载媒体的例子包括可记录类型的媒体，例如软盘和CD(压缩盘)-ROM，以及传输类型的媒体，例如数字和模拟通信链路。
控制电路16可通信地连接到触发开关2和操作开关10，以使开关2和10发出的命令能输入到控制电路16中。控制电路16分别可通信地连接到光电检测器3、光照射装置5和标记光束辐射装置6。即，控制电路16用于控制光电检测器3、光照射装置5和标记光束辐射装置6，以便执行对写在目标R上的二维码Q的读取处理。控制电路16也可通信地连接到LED 11、发音器13以及液晶显示屏12，以便控制它们。此外，控制电路16可通信地连接到通信接口14，以便通过通信接口14与外部设备通信。
具体地，控制电路16用于控制光电检测器3的曝光时间(快门速度)。
此外，在电路板9中安装了放大器(AMP)17、模数(A/D)转换器18、存储器19、特定比率(specified-ratio)检测电路20、同步信号发生器21以及地址发生器22，使其分别与控制电路16可通信的连接。
放大器17电连接到光电检测器3，并以基于控制电路16发出的增益控制信号的增益，放大从光电检测器3顺序输出的图像信号。A/D转换器18电连接到放大器17，并用于将放大的图像信号转换成数字图像数据{光电检测器的光敏像素区中每个像素光强数据(像素数据)}。
例如，同步信号发生器21，在控制电路16的控制下，周期地生成同步信号，并周期地将该同步信号输出到光电检测器3、特定比率检测电路20以及地址发生器22。
地址发生器22周期地对所辐射的同步信号的数目进行计数，从而响应该计数结果生成地址信号，由此将地址信号输出到存储器19。
也就是说，对应输出的地址信号在存储器19中存储A/D转换器18顺序发出的图像数据。特定比率检测电路20基于控制电路16的控制，响应同步信号，以检测图像数据中的特定图案(位图案)，以使控制电路16和特定比率检测电路20解码该图像数据(二维码Q)。
具体地，在第一实施例中，控制电路16用于使标记光束辐射装置6、光电检测器3等，拾取标记光束M照射到的目标R的图像(标记光束图像)。此外，控制电路16从拾取的图像中检测标记光束M的照射位置，由此确定目标R与读取窗1c之间的读取距离L。
因此，在第一实施例中控制电路16用作第一拾取单元、位置检测单元以及距离确定单元。
例如，在第一实施例中，在码读取器CR的开启状态下，已经通过标记光束辐射装置6辐射了标记光束M。在标记光束M的辐射过程中，当触发开关2开启时，由光电检测器3拾取，在光照射装置5保持关闭时，标记光束照射到的目标图像(标记光束图像)。在图像拾取操作之后，当关闭标记光束辐射装置6时，开启光照射装置5，以使光电检测器3拾取目标R中二维码Q的图像。即，执行两步图像拾取操作。
当光电检测器3在第一图像拾取步骤中拾取了标记光束图像时，控制电路16，基于拾取的标记光束图像，检测标记光束M在视场F中的位置。
具体地，按照标记光束M在视场F中的位置，控制电路16，基于拾取的标记光束图像，检测到标记光束M的中心位置(第三光束部分M3的中心Mo)关于视场F中心的偏移长度x。基于检测到的偏移长度确定目标R与读取窗1c之间的读取距离L。
在第一实施例中，以工厂设置的一倍或多倍改变距离L，来测量标记光束M的中心位置Mo关于视场F中心的偏移长度x与读取距离L之间的关系。将用于表示每个距离L的值与每个对应的偏移长度x之间关系的数据作为“关系数据RD”预先存储在存储器中。
在第一实施例中，当在第二图像拾取步骤中拾取二维码的图像时，控制电路16，根据确定的距离L控制光电检测器3的曝光时间(快门速度)。具体地，在第一实施例中，控制电路16配置为控制光电检测器3的曝光时间，以使确定的距离L越远，曝光时间越长。此外，在第一实施例中，假设确定的读取距离L超出适于读取目标R的先前确定的范围，例如，确定的读取距离L太短以至于脱离了预先确定的范围，或者太长以至于脱离该范围。在此假设中，控制电路16配置为控制发音器13和液晶显示屏12中的至少一个，以便发出表示读取距离L超出预先确定范围的提示。
例如，发音器13和/或液晶显示屏12用作确定单元。
接下来将参照图4至6说明按照第一实施例的二维码读取器CR的操作。
图4是在测量所述读取关系时，控制电路16按照装载的程序所执行的操作的流程图。该关系是随着以例如工厂设置的两倍改变距离L的标记光束M的中心位置Mo关于视场F中心的偏移长度x与读取窗1c和目标R之间读取距离L之间的关系。
如图4所示，在步骤S1中，控制电路16使光电检测器3工作，同时伪目标R’位于第一位置，并且标记光束M照在伪目标R’上，该第一位置距离读取窗1c的距离是先前确定的，例如L1(100毫米)。照在伪目标R’上的标记光束M在光电检测器3的像素区域上成像。因此，光电检测器3拾取所成像的在伪目标R’上的标记光束M，作为标记光束图像。
在步骤S2中，控制电路16使拾取的标记光束图像经过图像处理，例如二值化处理，以获得在伪目标R’上的视场F中的标记光束照射区域。在步骤S2中，控制电路16，基于获得的在伪目标R’上的视场F中的标记光束照射区域，来检测标记光束M的中心位置Mo，由此检测-中心位置Mo关于视场F的偏移长度x的值(x1)。在步骤S3中，控制电路16在存储器19中存储读取距离L的值(L1＝100毫米)与偏移长度x的值(x1)之间的关系，作为关系数据RD的一部分。
在步骤S4中，控制电路16使光电检测器3工作，同时伪目标R’位于第二位置，并且标记光束M照在伪目标R’上，该第二位置距离主体1a的读取窗1c的距离是先前确定的，例如L3(300毫米)。照在伪目标R’上的标记光束M在光电检测器3的像素区域上成像。因此，光电检测器3拾取所成像的在伪目标R’上的标记光束M，作为标记光束图像。
随后在步骤S5中，控制电路16使拾取的标记光束图像经过类似于步骤S2的图像处理，以获得在伪目标R’上的视场F中的标记光束照射区域。接下来在步骤S5中，控制电路16，基于在伪目标R’上的视场F中的标记光束照射区域，检测标记光束M的中心位置Mo，由此检测中心位置Mo关于视场F的偏移长度x的值(x3)。在步骤S6中，控制电路16在存储器19中存储读取距离L的值(L3＝300毫米)与偏移长度x的值(x3)之间的关系，作为关系数据RD的一部分。
如图3A清晰显示，假设标记光束M的中心位置Mo，关于视场F的中心，沿着图3A中方向D朝着向上的方向偏移，在此向上的偏移中标记光束M的偏移长度x是正的；相反的，在向下的偏移中标记光束M的偏移长度x是负的。
在这种假设中，偏移长度x与读取窗1c和目标R之间读取距离L之间的关系可表示为线性函数。假设当偏移长度x的值是0时，读取距离L的值也变为L0，线性函数表示为“L0-L＝ax”的等式，其中“a”是常数。
因此可以确定，偏移长度的至少两个值与对应的读取距离L之间的关系，允许通过联立方程容易地计算出距离L0和常数“a”。即使由于在装配中标记光束辐射装置6与成像透镜4之间的位置和/或角度缝隙，导致标记光束M的中心位置Mo关于视场F的中心偏移，其也允许装配中的此类缝隙被适当地响应。
在按照第一实施例的二维码读取器CR被出货之后，当用户想读取写在目标R上的二维码Q时，用户可以使码读取器CR处于开启状态，以使读取窗1c对着目标R，并距其任意距离。
在以这样的状态布置码读取器CR的同时，因为从标记光束辐射装置6持续辐射标记光束M，所以用户可以将码读取器CR移动至所辐射的标记光束M可以施加到目标R上的位置。当标记光束M照射到目标R上时，用户使外壳1(读取窗1c)对准目标R，以使二维码Q尽可能的位于标记光束M的中心部分Mo。在对准之后，用户操作触发开关2使其打开。
图5是表示响应触发开关2的开启操作，由控制电路16执行的用于读取二维码Q的操作的流程图。图6A是解释标记光束M(标记光束辐射装置6)与照射光(光照射装置5)的开关时序的时序图。图6B是解释用于比较的传统二维码读取器的标记光束与照射光的开关时序的时序图。
如图5所示，当用户打开触发开关2时，在步骤S11中，控制电路16使光电检测器3曝光，以便在第一图像拾取步骤中拾取标记图像。也就是说，如图6A所示，在标记光束辐射装置6打开，以使标记光束M照射到目标R上的同时，照射光关闭，照射在目标R上的标记光束M在光电检测器3的像素区域上成像。因此，通过光电检测器3拾取标记光束图像。
在步骤S12中，控制电路16使拾取的标记光束图像经过图像处理，例如二值化处理，以获得在目标R上的视场F中的标记光束照射区域。在步骤S12，控制电路16，基于获得的在目标R上的视场F中的标记光束照射区域，检测标记光束M的中心位置Mo，由此检测中心位置Mo关于视场F中心的偏移长度x的值。
在步骤S12中，控制电路16参照关系信息RD，以便基于偏移长度x的值和关系信息RD来确定读取距离L的值。
在步骤S13中，控制电路16确定检测的读取距离L的值是否位于先前确定的范围内。当确定的读取距离L的值太短以至于脱离先前确定的范围时，步骤S13中确定结果为NO，控制电路16转移到步骤19。当确定的读取距离L的值太长以至于脱离先前确定的范围时，步骤S13中确定结果也为NO，控制电路16转移到步骤19。
在步骤S19中，控制电路16控制发音器13和液晶显示屏12中的至少一个，以发出一个提示，该提示用于表示读取距离L的当前值超出先前确定的范围，即，表示读取距离的当前值是NG(不好)，需要终止操作。
另一方面，当读取距离L的确定值位于先前确定的范围内时，步骤S13中的确定结果为YES，控制电路16转移到步骤S14。
在步骤S14中，控制电路16，基于第二图像拾取步骤中的读取距离L的确定值，来控制光电检测器3的曝光时间(快门速度)。
随后在步骤S15中，控制电路16打开每个光照射装置5，同时关闭标记光束辐射装置6(见图6A)。控制电路16基于确定的快门速度(曝光时间)使光电检测器3曝光，以拾取照射光照射到的目标R的二维码Q的图像。
这使得照射在目标R的二维码Q上的照射光在光电检测器3的像素区域上成像。因此，通过光电检测器3拾取该照射图像。
此外，由于根据读取距离L的当前值适当地确定了光电检测器3的快门速度，所以在光电检测器3的像素区域中可以完全精确地拾取基于照射光的二维码Q的图像。放大器17和A/D转换器18将该拾取图像转换成基于拾取图像的图像数据。
在步骤S16中，控制电路16控制特定比率检测电路20、同步信号发生器21以及地址发生器22，以便基于对应于二维码Q的转换图像数据，来解码二维码Q。
在步骤S17中，控制电路16确定是否成功的完成解码。
当确定成功的完成解码时(步骤S17中确定结果为YES)，例如，控制电路16控制例如LED 11开启，由此发出一个提示，该提示用以表示二维码Q的解码OK(步骤S17中确定为YES)。另一方面，当确定没有成功的完成解码时(步骤S17中确定结果为NO)，控制电路16控制发音器13和液晶显示屏12中的至少一个，以发出提示，该提示用以表示二维码Q的解码NG(不好)，需要终止操作。
如上所述，在第一实施例中，标记光束辐射装置6辐射的标记光束M的光轴P被设计为以微小角度θ与成像透镜4的光轴P交叉。这允许照射位置，也就是在目标R上的标记光束M的中心位置Mo的偏移长度x，根据目标R与外壳1的读取窗1c之间的读取距离L的变化，而关于视场F的中心部分改变。
因此在第一实施例中，在读取操作期间，能够使用原始提供的用于标记视场F，以使二维码Q与读取窗1c(视场F)对准的标记光束辐射装置6来确定读取距离L，而不需要提供高成本的范围传感器。这降低了按照第一实施例的二维码读取器CR的成本。
此外，在第一实施例中，能够消除对设置新的范围传感器的空间的使用，由此使码读取器CR的结构简单和紧凑。
而且，在第一实施例中，与传统的码读取器相比，能够足够精确地确定读取距离L，降低测量误差，其中传统的码读取器具有用于测量一时间周期的装置，该时间周期为激光束的辐射时刻与基于辐射的激光束的反射激光束的接收时刻之间的时间。
此外，在第一实施例中，在第二图像拾取步骤中，根据目标R与读取窗1c之间的读取距离L适当地确定光电检测器3的快门速度(曝光时间)，这使得光电检测器3很好地拾取图像。当确定的读取距离L超出预定范围时，能够向用户发送表示当前读取距离L是NG的提示。这促使用户改变码读取器CR的当前位置，由此将目标R与码读取器CR的读取窗1c之间的读取距离L改变成更适合的距离。
具体地，在第一实施例中，在两步图像拾取操作中，首先通过光电检测器3拾取目标R的标记光束图像；然后在关闭标记光束的情况下，基于照射光拾取二维码Q的图像。这使得能够精确地检测标记光束M和二维码Q两者的位置。此外，确定了偏移长度x的至少两个值与对应的读取距离L的值之间的关系。即使由于在装配中标记光束辐射装置6与成像透镜4之间的位置和/或角度缝隙，导致标记光束M的中心位置Mo关于视场F的中心产生偏移，其也允许装配中的这类缝隙被适当地响应。这使得精确地确定读取距离L成为可能。
图7和8解释了本发明的第二实施例。在第二实施例中，本发明用于枪型二维码读取器，该读取器与第一实施例基本上相同。省略或简化对与按照第一实施例的码读取器CR的元件基本相同的按照第二实施例的二维码读取器的元件的说明。也就是，集中对第二实施例的码读取器与第一实施例的不同点进行描述。
在第二实施例中，取代执行两步图像拾取的步骤，在首先拾取标记光束图像之后，基于拾取的图像检测标记光束M的照射位置，也就是标记光束M的偏移长度x，并基于拾取的图像解码二维码Q。
此外，如QR码的二维码Q具有Reed Solomon码，其允许基于Reed Solomon码校正二维码中包含的错误，即使其代码区域被弄脏或损坏达到30％，其代表了二维码的纠错水平(能力)。纠错水平可根据二维码的尺寸预先确定。第二实施例使用基于Reed Solomon码的这种纠错功能，该功能是公知的，因此省略了对差误编码功能的详细说明。
图7是表示响应触发开关2的开启操作，由控制电路16执行的用于读取诸如QR码的二维码Q的操作流程图。图8是解释标记光束M(标记光束辐射装置6)与照射光(光照射装置5)的开关时序的时序图。
如图7所示，当用户打开触发开关2时，在步骤S21中，控制电路16使光电检测器3曝光，以便在第一图像拾取步骤中拾取标记图像。也就是说，如图8所示，标记光束辐射装置6保持打开，以使标记光束M照射到目标R上，同时，照射光也照射在目标R的二维码Q上。照射在目标R上的标记光束M在光电检测器3(见图3)的像素区域上成像，其将叠加在基于照射光的二维码Q的图像上。因此，通过光电检测器3拾取了标记光束图像和二维码Q的图像的叠加图像。
在步骤S22中，控制电路16使拾取的标记光束图像经过图像处理，例如二值化处理，以获得在目标R上的视场F中的标记光束照射区域。在步骤S22中，控制电路16基于在目标R上的视场F中的获得的标记光束照射区域，检测标记光束M的中心位置Mo，由此检测中心位置Mo关于视场F中心的偏移长度x的值。
在步骤S22中，控制电路16参照关系信息RD，基于偏移长度x的值和关系信息RD来确定读取距离L的值。
顺便提及，尽管第三标记光束部分M3叠加在二维码Q的图像上，但是能够基于第一标记光束部分M1检测标记光束M的中心位置Mo。
在步骤S23中，控制电路16确定检测的读取距离L的值是否位于预先确定的范围内。当确定的读取距离L的值太短以至于脱离预先确定的范围时，步骤S23中确定结果为NO，控制电路16转移到步骤S28。当确定的读取距离L的值太长以至于脱离预先确定的范围时，步骤S23中的确定结果为NO，控制电路16转移到步骤S28。
在步骤S28中，控制电路16控制发音器13和液晶显示屏12中的至少一个，以发出一个提示，该提示用以表示读取距离L的当前值超出预先确定的范围，即，该提示表示读取距离的当前值是NG(不好)，需要终止操作。
另一方面，当读取距离L的确定值位于预先确定的范围内时，步骤S23中确定结果为YES，控制电路16转移到步骤S24。
如上所述，由于第三标记光束部分M3叠加在二维码Q图像的一部分上，所以不能精确读取叠加部分的二维码图像，其类似于弄脏的或损坏的部分。
因此在步骤S24中，控制电路16确定由叠加部分以及相对于二维码Q整个区域的弄脏和损坏部分的总体区域而确定的水平是否超出二维码的预定纠错水平。
当确定整个区域的确定水平超过二维码的预定纠错水平，则步骤S24中确定结果为NO，控制电路16转移到步骤S28，以运行提示(报警)发生操作。
当确定整个区域的确定水平没有超过二维码的预定纠错水平，则步骤S24中确定结果为YES，控制电路16转移到步骤S25。
在随后的步骤S25中，控制电路16控制特定比率检测电路20、同步信号发生器21以及地址发生器22，借助使用Reed Solomon码的纠错功能，基于对应于二维码Q的转换的图像数据来解码二维码Q。
在步骤S26中，控制电路16确定是否成功的完成解码。
当确定成功的完成解码时(步骤S26中确定结果为YES)，控制电路16开启例如LED 11，由此发出表示二维码Q的解码OK(步骤S26中确定结果为YES)的提示。另一方面，当确定没有成功的完成解码时(步骤S26中确定结果为NO)，控制电路16控制发音器13和液晶显示屏12中的至少一个，以发出一个提示，该提示表示二维码Q的解码NG(不好)，需要终止操作。
如上所述，在第二实施例中，在读取操作期间，能够使用原始提供的用于使二维码Q与读取窗1c对准的标记光束辐射装置6，来确定读取距离L，而不需要重新提供高成本的范围传感器，其类似于第一实施例。这降低了按照第二实施例的二维码读取器CR的成本。
此外，在第二实施例中，一个图像拾取操作允许执行对标记光束M在目标R上的照射位置(偏移长度x)的检测，并读取二维码Q。这使得有效地检测偏移长度x和读取二维码Q成为可能。
下面将参照图9A至13说明本发明的第三实施例。图9A是示意性地显示了按照本发明第三实施例的二维码读取器CR1的读取机构RM1的视图。图9B是示意性地显示了从读取窗一侧看去的第三实施例的读取机构RM1的视图。省略或简化对第三实施例的二维码读取器中与第一实施例的码读取器CR的元件基本相同的元件的说明。
如图9A和9B所示，二维码读取器CR1具有设置在外壳1(主体1a)的头部的读取机构RM1。
读取机构RM1类似于按照第一实施例的读取机构RM的结构，具有光电检测器3和一对光照射装置5。
读取机构RM1也具有成像透镜31和标记光束辐射装置32。
成像透镜31具有镜筒和多个同轴设置于其中的透镜元件。成像透镜31具有总预定光轴。成像透镜31被设置成其总光轴O(见图9A)沿垂直于主体1a的头部端表面的方向延伸，该头部端表面由读取窗1c形成。
成像透镜31还具有焦点改变机构33。焦点改变机构33具有驱动单元，例如马达、螺线管等，其机械地连接到至少一个透镜元件，以使焦点改变机构33驱动至少一个透镜元件沿着光轴O移动，以改变焦点。
类似于第一实施例的标记光束辐射装置32具有激光二极管7、全息图8以及聚光镜9。在第三实施例中，激光二极管7用于辐射激光束，使辐射的激光束通过聚光镜9聚焦到全息图8上。全息图8使激光束分束，从而将由分开的光束部分构成的标记光束M10照射在目标R上。
具体地，在第三实施例中，如图10A和10B所示，标记光束M10由构成矩形标记光束场的四个角部的四个点状光束部分M11，以及一个设置在矩形标记光束场的中心部分的点状光束部分M12组成。
在第三实施例中，除了成像透镜31的一径向侧，具体地是其倾斜的右上侧之外，将每个光照射装置5(见图1和2)围绕成像透镜31设置，。
如图9A所示，标记光束辐射装置32围绕成像透镜31设置。例如，标记光束辐射装置32设置在成像透镜31的一径向侧(倾斜的右上侧)，从而每个光照射装置5和标记光束辐射装置32的定位彼此没有约束。
如图9B所示，成像透镜31与标记光束辐射装置32之间的取向方向D1关于光轴O以大约45度的角度倾斜。
此外，如图9A所示，标记光束辐射装置32的光轴P1，也就是标记光束M10的光轴P1被设计成平行于成像透镜31的(光电检测器3)光轴O。
当码读取器CR1设置成读取窗1c与目标R之间的读取距离L相当大时，照射在目标R上的标记光束M10的光束部分M12(在第三实施例中称作“中心部分”)与光电检测器3的视场F的中心C重合(见图10A)。
当码读取器CR1设置成读取窗1c与目标R之间的读取距离L相当小时，照射在目标R上的标记光束M10的中心部分M12沿着一个方向偏移，具体地是沿着关于光轴O成45度角倾斜的左上方向(见图10B和图11)。
也就是说，在第三实施例中，标记光束M10的中心部分M12与视场F的中心C之间的偏移长度x10，被设计成随着目标R与外壳1的读取窗1c之间读取距离L的变化而改变。这个特征可由标记光束M10、成像透镜31以及视场F之间的类似关系进行解释。
在第三实施例中，控制电路16用于使标记光束辐射装置32、光电检测器3等拾取其上照射有标记光束M10的目标R的图像(标记光束图像)。此外，控制电路16从拾取的图像检测标记光束M10的照射位置，由此确定目标R与读取窗1c之间的读取距离L。
为了从拾取的图像中检测标记光束M10的照射位置，控制电路16扫描图像数据中预定区域的每个像素数据，以检测标记光束M10的照射位置，换言之，检测标记光束M10的偏移长度x10。在第三实施例中，如图11所示，控制电路16沿着关于视场F的中心C与光轴O倾斜成45度角的左上方向扫描每个像素，由此检测标记光束M10的偏移长度x10。
此外，控制电路16基于确定的偏移长度x10确定读取窗1c与目标R之间的距离L，由此确定与读取距离L匹配的合适的焦点。此外，控制电路16使焦点改变机构33沿着光轴O将至少一个透镜元件偏移至与所确定的焦点匹配的位置。在调整焦点之后，控制电路16使光照射装置5、光电检测器3等拾取其上由照射光照射的目标R的二维码的图像。
图12是表示控制电路16等按照所装载的程序执行的标记光束图像的拾取操作，以及焦点调整操作的流程图。
如图12所示，当用户打开触发开关2时，在步骤S31中，控制电路16控制标记光束辐射装置32将标记光束M10照射到目标R上。在步骤S32中，控制电路16使光电检测器3曝光，以拾取标记图像。也就是说，在标记光束M照射到目标R上的同时，照射在目标R上的标记光束M在光电检测器3的像素区域上成像。因此，通过光电检测器3拾取标记光束图像。通过放大器17放大该标记光束图像，并通过A/D转换器18将其转换成数字图像数据(像素数据)。
在步骤S33，控制电路16使图像数据(每个像素的像素数据)经过图像处理，如二值化(binarizing)以检测标记光束M10的偏移长度x1。
图13是步骤S33中控制电路16的标记光束检测操作的流程图。
也就是说，在步骤S41中，控制电路16以关于视场F的中心C沿与光轴O倾斜成45度角的左上方向扫描图像数据的每个像素数据(见图11)。具体地，在步骤S41中，考虑到装配中的误差和标记光束M10的每个光束部分的尺寸，控制电路16围绕左上方向扫描图像数据的几条像素线，以便检测扫描区域中的最大像素值。
随后在步骤S42中，控制电路16确定检测的最大像素值是否超过预定的值。当确定检测的最大像素值超过预定的值(步骤S42中确定结果为YES)，控制电路16将最大像素值的位置(至少一个像素)视为标记光束M10的中心部分M12，将标记光束M10的中心部分M12的位置(pixel)存储在RAM中(步骤S43)。
当确定检测的最大像素值没有超过预定的值时(步骤S42中确定结果为NO)，控制电路16确定没有检测到标记光束M10的中心部分12(步骤S44)。
随后在步骤S34中，控制电路16确定是否检测到标记光束M10的中心部分M12。当确定检测到标记光束M10的中心部分M12时(步骤S34中确定结果为YES)，在步骤S35中，控制电路16根据所确定的标记光束M10的中心部分M12确定读取窗1c与目标R之间的读取距离L，即，偏移长度x10。在步骤S36中，控制电路16确定与确定的读取距离L匹配的合适的焦点。此外，控制电路16使焦点改变机构33沿着光轴O将至少一个透镜元件偏移至与确定的焦点匹配的位置。在调整焦点之后，控制电路16控制光照射装置5、光电检测器3等拾取其上有照射光照射到的目标R的二维码的图像。因此，通过光电检测器3可拾取二维码Q的图像。
当确定没有检测到标记光束M10的中心部分M12时(步骤S34中确定结果为NO)，控制电路16终止操作。
如上所述，在第三实施例中，除了第一实施例的效果之外，能够获得以下的效果。即，当检测标记光束M10的中心位置时，能够根据标记光束M的形状以及标记光束辐射装置32关于成像透镜31的方向，限制用于检测标记光束M10的中心位置的扫描区域。这使得能够降低用于检测目标R上的标记光束M10的位置所需的时间。特别地，在第三实施例中，能够根据确定的距离L调整成像透镜31的焦点。这允许更好地读取二维码Q。
下面将参照图14至17说明本发明的第四实施例。图14是示意性地显示了按照第四实施例从读取窗一侧看去的读取机构RM2的视图。对与在第三实施例的码读取器CR1的元件基本相同的第四实施例的二维码读取器CR2的元件的说明，在此被省略或简化。
在第四实施例中，除了成像透镜31的一径向侧，具体地是顶侧之外，将每个光照射装置5(见图1和2)围绕成像透镜31设置。
如图9A和图14所示，将标记光束辐射装置41围绕具有焦点改变机构33的成像透镜31设置。例如，标记光束辐射装置41设置在成像透镜31的一径向侧(顶侧)，以使每个光照射装置5和标记光束辐射装置41的定位彼此没有约束。
类似于第三实施例的标记光束辐射装置41具有激光二极管7、全息图8以及聚光镜9。在第四实施例中，激光二极管7用于辐射激光束，从而辐射的激光束通过聚光镜9聚焦到全息图8上。激光束通过全息图8分束，从而将由分开的光束部分构成的标记光束M20照射在目标R上。
具体地，在第四实施例中，如图15A和15B所示，标记光束M20由垂直的线光束部分M21和水平的线光束部分M22组成。垂直的线光束部分M21沿着对应于光电检测器3像素区域的垂直扫描线的顶到底(垂直)方向延伸，水平的线光束部分M22沿着对应于光电检测器3的像素区域的水平扫描线的水平方向延伸。
标记光束M20的光轴平行于成像透镜31(光电检测器3)的光轴O。
当码读取器CR2设置成读取窗1c与目标R之间的读取距离L相当大时，照射在目标R上的标记光束M20的垂直和水平线光束部分M21和M22之间的交叉点IP基本上与光电检测器3的视场F的中心C重合(见图15A)。
当码读取器CR2设置成读取窗1c与目标R之间的读取距离L相当小时，照射在目标R上的标记光束M20的垂直和水平线束部分M21和M22之间的交叉点(中心点)IP沿着关于视场F的中心C一侧(顶侧)的方向偏移(见图15B)。
也就是说，在第四实施例中，标记光束M20的交叉点IP与视场F的中心C之间的偏移长度x20被设计成随着目标R与外壳1的读取窗1c之间读取距离L的变化而改变。
在第四实施例中，控制电路16用于使标记光束辐射装置41、光电检测器3等拾取其上有标记光束M20照射到的目标R的图像(标记光束图像)。此外，控制电路16从拾取的图像中检测标记光束M20的照射位置，由此确定目标R与读取窗1c之间的读取距离L。
为了从拾取的图像中检测标记光束M20的照射位置，其对应于在图12中所示的步骤S33，控制电路16执行以下操作。
也就是，控制电路16分别建立多条垂直扫描线(垂直像素线)S，作为有限的扫描区域，并扫描该垂直的扫描线S，每一条垂直扫描线S都垂直于图像数据上的水平光束部分M22。在第四实施例中，如图16所示，在图像数据上除了视场F的中心部分C之外，建立四条垂直的扫描线S。在第四实施例中，当扫描每条垂直扫描线S的像素数据时，基本上扫描每条垂直扫描线关于视场F的中心C的一径向侧(顶侧)部分就足够好了。即，在图17的步骤S51中扫描每条垂直扫描线的剩余底部是不必要的。
此外，在步骤S52中，控制电路16扫描每条垂直扫描线S上的像素数据，检测每条扫描线S中的最大像素值，以使控制电路16临时将每条扫描线S的最大像素值的每个位置(像素)设置为临时标记光束要素。
控制电路16找到一条穿过每个临时标记光束要素并垂直于每条扫描线S的水平线，在步骤S53将该水平线识别为水平光束部分M22的位置。
在识别之后，控制电路16确定沿着顶到底(垂直)方向的水平光束部分M22的识别位置与视场F的中心C之间的偏移长度x20；基于所确定的偏移长度x20确定读取窗1c与目标R之间的读取距离L(见图12的步骤S34和S35)。
随后，控制电路16确定与确定的读取距离L匹配的合适的焦点。此外，在步骤S36中，控制电路16使焦点改变机构33沿着光轴O将至少一个透镜元件偏移至与确定的焦点匹配的位置。在调整焦点之后，控制电路16控制光照射装置5、光电检测器3等拾取其上有照射光照射的目标R的二维码的图像。因此，通过光电检测器3可拾取二维码Q的图像。
如上所述，在第四实施例中，类似于第三实施例，扫描垂直的扫描线S使得能够检测水平光束部分M22的位置。这使得能够降低检测标记光束M20所需的时间。特别地，在第四实施例中，能够根据确定的读取距离L调整成像透镜31的焦点。这允许更好的读取二维码Q。
顺便提及，在第四实施例中，可以沿着标记光束M20中的顶到底(垂直)方向检测水平光束部分M22的位置；沿着标记光束M20中的水平方向检测垂直光束部分M21的位置。此外，当沿着垂直方向检测了水平光束部分M22的位置，并沿着水平方向检测了垂直光束部分M21的位置时，能够检测出交叉点IP(它们的中心)。这使得能够进一步精确地检测标记光束M20的位置。
下面将参照图18至21说明本发明的第五实施例。图18是示意性地显示了从读取窗一侧看去的第五实施例的读取机构RM3的视图。对与第三实施例的码读取器CR1的元件基本相同的第五实施例的二维码读取器CR3的元件的说明，在此被省略或简化。
在第五实施例中，除了成像透镜31的一侧，具体地是从读取窗一侧看去的右侧之外，将每个光照射装置5(见图1和2)围绕成像透镜31设置，。
如图9A和18所示，标记光束辐射装置51围绕具有焦点改变机构33的成像透镜31设置。例如，标记光束辐射装置51设置在成像透镜31的一径向侧(右侧)，以使每个光照射装置5和标记光束辐射装置51的定位彼此没有约束。
类似于第三实施例的标记光束辐射装置51具有激光二极管7、全息图8以及聚光镜9。在第五实施例中，激光二极管7用于辐射激光束，从而辐射的激光束通过聚光镜9聚焦到全息图8上。激光束通过全息图8分束，从而由分开的光束部分组成的标记光束M30照射在目标R上。
具体地，在第五实施例中，如图19A和19B所示，标记光束M30由两条线光束部分M31和M32组成。线光束部分M31和M32设置成在沿着视场F的中心C的水平方向上彼此对准，其间具有间隔G。标记光束M30的光轴平行于成像透镜31(光电检测器3)的光轴O。
当码读取器CR3设置成读取窗1c与目标R之间的读取距离L相当大时，照射在目标R上的标记光束M30的线光束部分M31和M32之间的间隔G的中间部分基本上与光电检测器3的视场F的中心C重合(见图19A)。
当码读取器CR3设置成读取窗1c与目标R之间的读取距离L相当小时，照射在目标R上的标记光束M30的线光束部分M31和M32之间间隔G的中间部分沿着水平方向朝着关于视场F的中心C的另一侧(左侧)偏移(见图19B和20A)。
也就是说，在第五实施例中，标记光束M30的间隔G的中间部分与视场F的中心C之间的偏移长度x30被设计成随着目标R与外壳1的读取窗1c之间读取距离L的变化而改变。
在第五实施例中，控制电路16用于使标记光束辐射装置51、光电检测器3等拾取其上有标记光束M30照射到的目标R的图像(标记光束图像)。此外，控制电路16用于从拾取的图像中检测标记光束M30的照射位置，由此确定目标R与读取窗1c之间的读取距离L。
为了从拾取的图像中检测标记光束M30的照射位置，其对应于在图12中示出的步骤S33，控制电路16执行以下操作。
也就是，控制电路16建立多条水平像素线(水平扫描线)，作为有限的扫描区域，其中包括视场F的中心C上的水平线。在第五实施例中，如图20A所示，在图像数据上，从图像数据的第y条水平扫描线到第“y+α”条水平扫描线建立有限的扫描区域LA，视场F的中心C在其中。顺便提及，例如在图20A中，图像数据的水平扫描线的数目设置为479。
在第五实施例中，当扫描有限扫描区域LA中包含的每条水平扫描线的像素数据时，基本上扫描在有限扫描区域LA中包含的每条水平扫描线关于视场F的中心C的另一径向侧(左侧)部分就足够好了。即，在图21的步骤S61中扫描每条水平扫描线的剩余右侧部分是不必要的。
此外，在图21的步骤S62中，控制电路16分别扫描有限扫描区域LA中包含的每条水平扫描线上的像素数据，以在有限区域LA中，对每一条垂直扫描线上的每条水平扫描线的像素值进行求和，由此分别获得包含于有限扫描区域LA中的各个垂直扫描线的总像素值。顺便提及，控制电路16能够在有限区域LA中对每一条垂直扫描线上的每条水平扫描线的像素值进行平均，由此分别获得有限扫描区域LA中包含的各个垂直扫描线的平均像素值。
随后，控制电路16比较各个垂直扫描线之间的总像素值(平均像素值)，以确定一些连续垂直扫描线的块B，块B与垂直扫描线的剩余部分相比，其总像素值降低(见图20B)。在步骤S63中，控制电路16将块B的中心位置(像素)识别为标记光束M30的中心部分，其对应于标记光束M30的间隔G的中间部分。
在识别之后，控制电路16确定沿着水平方向的识别出的标记光束M30的中心部分与视场F的中心C之间的偏移长度x30；基于所确定的偏移长度x30确定读取窗1c与目标R之间的读取距离L(见图12的步骤S34和S35)。
随后，控制电路16确定与所确定的读取距离L匹配的合适的焦点。此外，在步骤S36中，控制电路16使焦点改变机构33沿着光轴O将至少一个透镜元件偏移至与确定的焦点匹配的位置。在调整焦点之后，控制电路16控制光照射装置5、光电检测器3等拾取其上有照射光照射到的目标R的二维码的图像。因此，通过光电检测器3可拾取二维码Q的图像。
如上所述，在第五实施例中，与第三或第四实施例中的每一个实施例相类似，扫描有限扫描区域LA中包含的水平扫描线，使得能够检测标记光束M30的间隔G的中间部分的位置。这使得能够降低检测标记光束M30所需的时间。特别地，在第五实施例中，能够根据确定的读取距离L调整成像透镜31的焦点。这允许更好的读取二维码Q。
顺便提及，本发明不局限于第一至第五实施例的每一个，因此可在本发明的范围内实施各种扩展和修改。
也就是说，在第一至第五实施例的每一个实施例中，根据本发明的装置适用于例如QR码的二维码Q的光学读取，但是本发明不局限于该应用。本发明能够用于其它类型的二维码和/或一维码的光学读取，例如读取条形码。当读取写在目标上的如条形码的一维码时，在首先拾取了标记光束图像之后，基于该拾取的图像，分别执行标记光束的照射位置的检测和一维码的解码。具体地，当标记光束照射在目标的一维码的一部分上时，在基于拾取的标记光束图像检测照射位置之后，能够沿着其将被解码的水平扫描线读取一维码的剩余部分，这类似于第一至第五实施例的每一个实施例。
在第一至第五实施例的每一个实施例中，所确定的读取窗1c与目标R之间的读取距离L被用于下面的至少一个方面确定读取距离L是否适于读取目标R；调整快门速度；通过焦点改变机构调整成像透镜的焦点。
在本发明中，假设每个光照射装置使照射光的强度(光强)可变，每个照射装置和/或控制电路能够基于所确定的读取距离L调整每个照射装置的强度。例如，每个照射装置和/或控制电路，能够在所确定的读取距离L越远时进行调整，使来自每个照射装置的照射光强度越大。这使得能够更好的读取二维码。
在第一至第三实施例的每个实施例中，标记光束辐射装置6连续辐射标记光束M，在光电检测器3读取目标R时除外，但是本发明并不限于此结构。
例如，能够将触发开关设计成允许用户以两个行程(stroke)推动开关(第一和第二行程)。
在此修改中，当用户以第一行程推动触发开关时，例如半个行程，用于能够将辐射标记光束的指令发送至控制电路16，以使控制电路16能够控制标记光束辐射装置辐射标记光束。
此外，当用户以第二行程推动触发开关时，例如满行程，能够将执行图像拾取操作的指令发送至控制电路16，其使得控制电路16执行图像拾取操作。
能够修改标记光束M的构成。例如，标记光束可以由排列在标记光束照射区域中心的中心光束部分，以及三个以等距离围绕中心光束部分构成标记光束照射区域外围的点光束部分构成。标记光束可以由L形的四个角光束部分构成，L形的四个角光束部分构成标记光束照射区域的四个角落部分。标记光束辐射装置可以使标记光束闪烁。
在第三实施例中，控制电路16沿着关于视场F的中心C的左上方向扫描每个像素，以检测标记光束M12的点状光束部分。
当标记光束由一个或多个点状光束部分构成时，控制电路16能够扫描每条垂直扫描线和每条水平扫描线中的一条，以检测每条垂直扫描线和每条水平扫描线中的局部最大位置，该位置的强度，换言之幅度超过预定值。
控制电路16能够将在每条垂直线和每条水平线的一条中的局部最大位置，设置为临时标记位置。控制电路16能够扫描通过每个临时标记位置的另一条垂直扫描线和水平扫描线，以检测另一条垂直和水平线中的局部最大位置，该位置具有超过预定值的强度(幅度)。
随后，控制电路16能够确定另一条垂直和水平扫描线的局部最大位置，是否与临时标记位置基本上重合。当确定另一条垂直和水平扫描线的局部最大位置与临时标记位置基本上重合时，控制电路16能够将所确定的与临时标记位置重合的局部最大位置识别为标记光束在目标上的照射位置。在此修改中，能够在有限的水平和垂直扫描线上确定扫描，使得在短时间内确定地检测出点状标记光束在目标上的照射位置成为可能。
在此修改中，当在相同的水平或垂直扫描线中，确定了多个局部最大位置时，其中每个局部最大位置都具有超过预定值的强度或幅度，能够按照强度或幅度的降序来使用该局部最大位置中的一部分。这尽可能防止了其它的标记光束被检测出来，使得更确定地检测出点状标记光束在目标上的照射位置成为可能。
替代将标记光束的中心检测为标记光束在目标上的照射位置，检测标记光束中的预定位置和/或预定位置之间的间隔也是可能的。顺便提及，在第一至第五实施例的每个实施例中，当识别没有标记光束时，控制电路能够确定读取窗与目标之间的读取距离太远以使目标反射的光量不足。
在第一至第五实施例的每个实施例中，本发明应用于枪形二维码读取器中，但是本发明并不局限于第一至第五实施例的每个实施例中的结构。即，按照本发明的光信息读取器可以具有手持的结构。此外，按照本发明的光信息读取器可以预先安装在例如FA(工厂自动化)系统的系统中。用于为用户发送提示的提示装置不限于第一至第五实施例的每个实施例中所示的结构，各种类型的提示单元都能够使用。
尽管已经说明了本发明目前构思的这些实施例和修改，但是应当理解，可以实施此处没有说明的各种修改，并且在后附的权利要求中倾向于涵盖所有落入本发明实质精神和范围内的所有这些修改。
权利要求
1.一种由光电检测器通过成像光学系统光学地读取信息的第一图像的装置，该信息贴在目标上，该装置包括标记光束辐射单元，配置为将标记光束辐射到该目标上，该标激光束用于指示所述光电检测器在目标上的视场；第一拾取单元，配置为当该标记光束辐射单元将该标记光束辐射到该目标上时，使所述光电检测器通过所述成像光学系统拾取该目标的基于该视场的第二图像；位置检测单元，配置为根据该拾取的第二图像，检测辐射到该目标上的该标记光束相对于该视场的位置；和距离确定单元，配置为用于根据检测到的该标记光束的位置，确定该装置与该目标之间的距离。
2.如权利要求1所述的装置，其中将所述标记光束辐射单元辐射的所述标记光束的光轴设计成与所述成像光学系统的光轴相交叉。
3.如权利要求1所述的装置，其中将所述标记光束辐射单元辐射的所述标记光束的光轴设计成与所述成像光学系统的光轴相平行。
4.如权利要求1所述的装置，还包括存储单元，配置成存储关系数据，该关系数据表示指定为所述标记光束在所述目标上的位置的至少一个第一值与所述装置和所述目标之间距离的至少一个第二值之间的相互关系，该距离的至少一个第二值随该至少一个第一值变化，其中所述距离确定单元配置为，根据该关系数据和检测到的所述标记光束在所述目标上的位置，确定所述装置与所述目标之间的距离。
5.如权利要求1所述的装置，还包括第二拾取单元，配置为在所述第二图像拾取之后，在保持所述标记光束关闭的同时，使所述光电检测器通过所述成像光学系统拾取所述信息的基于所述视场的第一图像。
6.如权利要求1所述的装置，还包括解码单元，配置成根据所述第一拾取单元拾取的所述第二图像，产生所述信息的所述第一图像，从而根据所述第一图像对所述信息进行解码。
7.如权利要求1所述的装置，还包括确定单元，配置为确定所确定的所述距离是否在预定范围内，当确定了所确定的所述距离脱离该预定范围时，发送一个提示，该提示表示所确定的所述距离脱离该预定范围。
8.如权利要求1所述的装置，还包括焦点调整单元，配置为根据所确定的所述装置与所述目标之间的距离，自动地调整所述成像光学系统的焦点。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述标记光束包括多个光束部分，每个光束部分具有预定的结构，所述标记光束辐射单元被设置成，关于所述成像光学系统具有预定的取向，所述光电检测器具有由多条水平和垂直扫描线组成的光敏区，以使每个所述第一和第二图像数据包括在每个垂直和水平线中的强度，并且所述位置检测单元配置为在所述第二图像中建立有限扫描区域；和在所述第二图像的有限扫描区域中，对每条该垂直和水平线上的强度进行扫描，根据该扫描的结果检测所述标记光束的位置。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述标记光束包括多个点状光束，且所述位置检测单元配置为对在所述第二图像的有限扫描区域中包含的每条垂直扫描线和每条水平扫描线中的一条进行扫描，以便在每条垂直扫描线和每条水平扫描线的一条中检测出一个或多个第一局部最大位置，每个第一局部最大位置具有超过第一预定值的强度，在每条垂直扫描线和每条水平扫描线的一条中的每个第一局部最大位置被称作临时标记位置；对通过该每个临时标记位置的另一条垂直扫描线和水平扫描线进行扫描，以便在另一条垂直和水平扫描线中检测出第二局部最大位置，该第二局部最大位置具有超过第二预定值的强度；比较该第一局部最大位置与该第二局部最大位置；和当根据所述比较结果，该第一局部最大位置基本上与该第二局部最大位置重合时，将与该第一局部最大位置重合的该第二局部最大位置，识别为所述标记光束在所述目标上的位置。
11.如权利要求10所述的装置，其中当在相同的水平扫描线和相同的垂直扫描线的至少一条中确定了多个所述第一局部最大位置，且每个所述第一局部最大位置都具有超过所述第一预定值的强度时，所述位置检测单元配置为按照强度的降序使用其中一些所述第一局部最大位置。
12.如权利要求9所述的装置，其中所述标记光束包括线光束部分，该线光束部分沿着平行于所述第二图像的垂直扫描线和水平扫描线之一的方向延伸，所述位置检测单元配置为对包含在所述第二图像的有限扫描区域中的每条垂直扫描线和每条水平扫描线中的一条进行扫描，其中该扫描线垂直于线光束部分的延伸方向，以便在每条垂直扫描线和每条水平扫描线的一条中检测出一个或多个第一局部最大位置，该第一局部最大位置具有超过第一预定值的强度，将在每条垂直扫描线和每条水平扫描线的一条中的第一局部最大位置作为临时标记位置；找到通过每个该临时标记位置的另一条垂直扫描线和水平扫描线，以便将另一条垂直扫描线和水平扫描线识别为所述标记光束在目标上的位置。
13.如权利要求9所述的装置，其中所述标记光束包括彼此交叉的第一和第二线光束部分，所述位置检测单元配置为，单独地识别该第一线光束部分的位置和该第二线光束部分的位置，以根据该识别出的第一线光束部分和第二线光束部分的位置，计算所述第二图像中该第一和第二线光束部分的交叉位置，并将其作为所述标记光束的位置。
14.如权利要求9所述的装置，其中所述标记光束包括第一和第二线光束部分，它们水平地成直线平行延伸，且它们之间具有间隔，所述位置检测单元配置为对所述第二图像的有限扫描区域中包含的垂直扫描线进行扫描，该垂直扫描线垂直于每个该第一和第二线光束部分的延伸方向；根据扫描的结果，检测该第一和第二线光束部分之间的间隔；和将检测出的间隔的中心位置识别为所述标记光束在所述第二图像中的位置。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述位置检测单元配置为建立包括所述第一和第二线光束部分的连续的水平扫描线，作为所述有限的扫描区域，；对每条垂直扫描线上包含在所述连续水平扫描线中的各个水平扫描线的强度进行求和，以获得包含在连续的水平扫描线中的每条垂直扫描线的总强度；和根据每条垂直扫描线的总强度，检测所述第一和第二线光束部分的间隔。
16.如权利要求14所述的装置，其中所述位置检测单元配置为建立包括所述第一和第二线光束部分的连续的水平扫描线，作为所述有限的扫描区域；对每条垂直扫描线上包含在所述连续水平扫描线中的各个水平扫描线的强度进行平均，以获得包含在所述连续的水平扫描线中的每条垂直扫描线的平均强度；和根据每条垂直扫描线的该平均强度，检测所述第一和第二线光束部分的间隔。
17.如权利要求9所述的装置，其中所述标记光束辐射单元关于所述成像光学系统的光轴放射状排列，且所述位置检测单元配置为，沿着由所述标记光束辐射单元与所述成像光学系统之间的取向所限定的径向方向，从其中心扫描所述第二图像，由此检测所述标记光束在所述第二图像中的位置。
18.一种基于预定视场光学地读取信息的第一图像的方法，该信息贴在目标上，该方法包括将标记光束照射到该目标上，该标记光束用于指示该目标上的视场；当通过辐射将该标记光束照射到该目标上时，拾取该目标基于视场的第二图像；根据该拾取的第二图像，检测照射在该目标上的该标记光束相对于该视场的位置；和根据检测到的该标记光束的位置确定该装置与该目标之间的距离。
全文摘要
在一种由光电检测器通过成像光学系统光学读取信息的第一图像的装置中。该信息贴在目标上。在该装置中，标记光束辐射单元将用于指示光电检测器在目标上的视场的标记光束照射到目标上。当标记光束辐射装置将标记光束照射到该目标上时，第一拾取单元使该光电检测器基于视场，通过成像光学系统拾取目标的第二图像。位置检测单元基于拾取的第二图像，检测照射在目标上的标记光束相对于视场的位置。距离确定单元根据检测到的标记光束位置确定装置与目标之间的距离。
文档编号G01C3/08GK1637772SQ20041009548
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月17日 优先权日2003年12月18日
发明者伊藤邦彦, 吉田贤一 申请人:电装波动株式会社