专利名称：激光条码阅读装置的扫描装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种激光条码阅读装置，特别是一种激光条码阅读装置的扫描装置及方法。
背景技术：
条码阅读装置目前已广泛应用在各种领域中。例如在百货公司、超级市场、商品卖场、物料管理…等场合中皆已普遍采用条码阅读装置作为电子辅助设备，藉由该条码阅读装置的辅助，使工作人员可以迅速且有效率地读取各项产品的价格及其它产品资讯，再配合电脑的运算处理，而可达到节省人力、提升工作效率、自动化管理的需求。
在已知的条码阅读技术中有各种不同的类型，例如在台湾新型专利公告号第422375中揭露了一种激光条码阅读器的光学装置，其包括有一激光光源、一曲面反射镜、一棱镜，其中该曲面反射镜是设于该激光光源的前以一带动装置带动其振动，藉该棱镜折射该激光束使其当该曲面反射镜振动时同时带动棱镜而改变激光束的行进方向形成一段直线光点进行动态扫描一条码，扫描该条码的反射光束经该曲面反射镜收集射向一光感应器感应该条码影像。
由于技术的演进，使得条码阅读的技术由早期单纯的扫描光线阅读方式渐渐演进至全方位的条码阅读技术。目前已知的全方位条码扫描阅读技术中，亦有各种不同的设计。参阅图1所示，其是显示其中一种传统全方位条码阅读装置各相关构件的配置立体图，而图2是显示图1中2-2断面的剖视图。该传统全方位条码阅读装置主要是在基座壳体1的一侧端形成有一激光二极管容置座11，以供配置一激光二极管2(Laser Diode)。在该激光二极管容置座11的顶部具有一凸起槽室12，在其内部可斜向地容置一第一反射镜片31。在该凸起槽室12的邻近位置处，则形成有一镜组容置室13，并在面向于该凸起槽室12的一侧面形成有第一开槽131、以及在面向前侧方向形成有第二开槽132。在该镜组容置室13中配置有第二反射镜片32、第三反射镜片33。该第一反射镜片31、第二反射镜片32、第三反射镜片33是依激光束的反射角度所需而以倾斜角度配置，以使该激光二极管2所发出的激光束(Laser Beam)可分别经由该第一反射镜片31、第二反射镜片32及第三反射镜片33而由镜组容置室13的第二开槽132投射出。
在该基座壳体1的另一侧端则配置有一多面反射镜4(Polygon Mirror)、以及一环列反射镜组5，该环列反射镜组5是配置在该多面反射镜4与前述的第三反射镜33之间，且环邻于该多面反射镜4。该多面反射镜4的底部连结有一马达41，而可在该马达41的驱动的下而旋转。
图3显示了该传统全方位条码阅读装置的多面反射镜位在其中一旋转角度时的光程示意图，而图4显示了该传统全方位条码阅读装置的多面反射镜位在另一旋转角度时的光程示意图。其显示激光二极管2所发出的激光束顺序地经由第一反射镜片31、第二反射镜片32及第三反射镜片33之后，由该第三反射镜片33投射出一激光束L11至该多面反射镜4的其中一个对应的镜面，再由该多面反射镜4将该激光束以一反射激光束L12投射至该环列反射镜组5的其中一个反射镜片。最后即可再由该环列反射镜组5的反射镜片的反射而投射出一扫描激光束至一标的条码(未示)，进行条码的扫描读取。而由于该多面反射镜4是由马达41所驱动旋转，故该激光束L11在投射向该多面反射镜4时，会由该多面反射镜4的其中一个镜面以不同的投射角度而投射至该环列反射镜组5的另一反射镜片(如图4所示)，如此即可产生扫描激光束至一标的条码，而进行全方位的条码扫描功能。
至于收光方面，由标的条码所反射回来的激光束则由上述光程路径的反向路径顺序地由环列反射镜组5、多面反射镜4、第三反射镜片33而产生收光激光束，最后再由一配置在该基座壳体1内部的聚焦镜34聚焦投射至该基座壳体1底部适当位置处的光感测元件(例如光电二极管Photo Diode)，以接收该收光激光束，并配合一控制电路解读出该条码的资讯。
除了前述的传统全方位条码阅读装置的设计外，亦有其它类型的设计，例如在台湾新型专利公告号第270571中揭露了一种全方位交叉扫描的条码阅读装置，在此一先前专利中，其主要包括一激光光源装置，用以提供一激光束一扫描装置，用以接受前述的激光束，并控制在任何时间仅能有一道激光束通过并进行圆形扫描；一平面镜组装置，其是由多组的平面镜呈环状排列，且为不同倾斜角的多组平面镜所组成，用以反射前述进行圆形扫描的激光束，并将经过反射的扫描线投射至待测物件做连续的扫描；一光侦测器装置，用以侦测待测物件被连续扫描后所反射的光线，藉以将光信号转换成电信号；及一信号处理装置，用以接收前述的电信号并经信号处理后予以解码。
前述的各类型传统条码扫描技术中，虽然全方位条码阅读装置具有较佳的条码阅读效果，且较不会受到激光束投射角度与标的条码间的限制，但其组成的构件数目、各相关构件之间的空间对应关系、及光程路径却较为复杂。此一状况对于条码阅读装置产品体积的缩小化方面极为不利。
此外，由于该传统条码阅读装置组成的构件复杂、且需要一定的构件组装空间，故在产品组装方面较为不易、零组件成本较高、光学校准亦较为困难。
而在光学效果方面，由于该传统条码阅读装置中的环列反射镜组在接收由多面反射镜所投射出的激光束时，一次仅有两片反射镜片得以将该激光束向着标的条码的方向投射出，故在反射镜的光学效果方面亦不尽理想。
因此实有必要针对前述传统条码阅读装置的缺点予以改良，以因应实际的需求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种激光条码阅读装置的扫描装置，其以环列反射镜组搭配可旋转的多面反射镜及环列的激光二极管而可达到最佳化及最简化的激光束投射效果。
本发明的另一目的是提供一种具有结构简易的激光条码阅读装置的扫描装置，其组成构件的数目及光程路径的设计皆极为精简，故使得条码阅读装置产品体积的缩小化及成本降低方面极为有利，而在产品组装方面亦相对较为简易。
本发明的另一目的是提供一种具有较佳光学扫描效果的激光条码阅读装置的扫描装置，藉由环形反射镜组的反射镜片及多面反射镜的安排，可得到较佳的光学反射镜效果。
为解决习知技术的问题，本发明所采用的技术方案如下一种激光条码阅读装置的扫描装置，用以产生一全方位扫描图型投射至一标的条码，其特征是包括一基座壳体；一环列反射镜组，其是由多片反射镜片以一倾斜角度环列形成在该基座壳体上；一多面反射镜，配置在该环列反射镜组的各个反射镜片的中央位置，并受一马达驱动而旋转；至少两个以上的激光二极管，等间距地环列配置在该环形反射镜组的外周缘邻近位置处；该被驱动的激光二极管所产生的激光束投射向该多面反射镜的其中一镜面，再由该多面反射镜将该激光束投射向该环形反射镜组的多个反射镜片，最后再由该环形反射镜组的多个反射镜片产生全方位扫描激光束投射至该标的条码。
所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该环列反射镜组包括有至少四片以上的反射镜片，各个反射镜片相互紧邻环列而形成环状的反射镜组。
所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该多面反射镜至少包括有三个反射镜面。
所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该多面反射镜具有一较大面积的顶面及一较小面积的底面，顶面与底面间的相对应侧缘之间即形成一反射镜面，并使各个反射镜面实质地面向于该环列反射镜组的反射镜片，以使该多面反射镜的镜面所接收到的激光束得投射向该环形反射镜组的多个反射镜片。
所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该各个激光二极管是设置在该环形反射镜组的反射镜片的底部空间位置，而在邻近于该环形反射镜组的反射镜片的位置处，则配置有一反射镜片，用以将该激光二极管所产生的激光束经由该反射镜片的反射而投射向该多面反射镜的其中一镜面。
所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是更包括有一时序控制装置，用以顺序地驱动各个激光二极管产生激光束，且在同一时间仅有其中一激光二极管被驱动。
所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该时序控制装置包括有至少一光耦合器以及一设置在多面反射镜适当位置的光耦合器触动挡片，该光耦合器所产生的触动信号用以启动其中一个激光二极管，每个激光二极管受驱动的时间恰为多面反射镜旋转一周的时间。
所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该各个激光二极管所产生的激光束入射至该多面反射镜的镜面的入射角皆为不同，以免该环形反射镜组所投射出的扫描激光束图型重覆。
本发明还提供一种激光条码阅读装置的扫描方法。
一种激光条码阅读装置的扫描方法，用以产生一全方位扫描图型投射至一标的条码，在该激光条码阅读装置中包括有一环列反射镜组，其是由多片反射镜片以一倾斜角度环列形成在一基座壳体上，并在该环列反射镜组的中央位置配置一可旋转的多面反射镜，在该环形反射镜组之外周缘邻近位置处等间距地环列配置至少两个以上的激光二极管，该扫描方法的特征是包括下列步骤(a)驱动旋转该多面反射镜；(b)以一顺序产生的触动信号顺序地驱动该激光二极管产生激光束，且在同一时间仅有其中一激光二极管被驱动，每个激光二极管受驱动的时间恰为多面反射镜旋转一周的时间；(c)将该被驱动的激光二极管所产生的激光束投射向该多面反射镜；(d)由该多面反射镜将该激光束投射向该环形反射镜组的多个反射镜片；(e)由该环形反射镜组的多个反射镜片将该激光束向着该标的条码的方向投射出，以产生全方位扫描激光束扫描该标的条码。
所述的激光条码阅读装置的扫描方法，其特征是其中步骤(b)中的触动信号是一光耦合器配合一设置在多面反射镜适当位置的光耦合器触动挡片所产生，该光耦合器所产生的触动信号用以驱动其中一个激光二极管，各个激光二极管受驱动的时间恰为多面反射镜旋转一周的时间。
所述的激光条码阅读装置的扫描方法，其特征是其中步骤(c)中，该激光二极管是设置在该环形反射镜组的反射镜片的底部空间位置，而在邻近于该环形反射镜组的反射镜片的位置处，则配置有一反射镜片，该激光二极管所产生的激光束经该反射镜片的反射再投射向该多面反射镜的镜面。
本发明是在该激光条码阅读装置的基座壳体中设置一环列反射镜组，其是由至少四片的反射镜片以一倾斜角度环列形成在一基座壳体上，并在该环列反射镜组的中央位置配置一可旋转的多面反射镜，在该环形反射镜组之外周缘邻近位置处等间距地环列配置至少两个以上的激光二极管，每一个激光二极管可由一时序控制装置所控制。该被驱动的激光二极管所产生的激光束可投射向该多面反射镜的其中一镜面，再由该多面反射镜将该激光束投射向该环形反射镜组的多个反射镜片，最后再由该环形反射镜组的多个反射镜片产生全方位扫描激光束投射至该标的条码。
本发明的较佳实施例中，该激光条码阅读装置的扫描装置的多面反射镜具有一较大面积的顶面及一较小面积的底面，顶面与底面间的相对应侧缘之间即形成一反射镜面，并使各个反射镜面实质地面向该环列反射镜组的反射镜片，以使该多面反射镜的镜面所接收到的激光束得投射向该环形反射镜组的多个反射镜片。该时序控制装置包括有至少一光耦合器以及一设置在多面反射镜适当位置的光耦合器触动挡片，该光耦合器所产生的触动信号用以启动其中一个激光二极管，每个激光二极管受驱动的时间恰为多面反射镜旋转一周的时间。
本发明对照先前技术的功效经由本发明所采用的技术手段，可以使得激光条码阅读装置的扫描装置达到最佳化及最简化的激光束投射效果。其总体的组成构件的数目及光程路径的设计皆极为精简，故使得条码阅读装置产品体积的缩小化及成本降低方面极为有利，而在产品组装方面亦相对较为简易。在反射镜的光学效果方面，本发明中由于该环形反射镜组包括有至少四片以上的反射镜片，故由多面反射镜投射出来的扫描激光束的位置在两片与两片之间，因此实际上可得到2倍以上的反射镜光学效果，此一效果远较传统激光条码阅读装置的效果为佳。
为对本发明的结构、特征及其功效有进一步了解，兹列举具体实施例并结合附图详细说明如下
图1是显示传统全方位条码阅读装置各相关构件的配置立体图。
图2是显示图1中2-2断面的剖视图。
图3显示图1中传统全方位条码阅读装置的多面反射镜位在其中一旋转角度时的光程示意图。
图4显示图1中传统全方位条码阅读装置的多面反射镜位在另一旋转角度时的光程示意图。
图5是显示本发明激光条码阅读装置的扫描装置的激光二极管、多面反射镜、与环列反射镜组配置在一基座壳体的立体分解图。
图6是显示本发明激光条码阅读装置的扫描装置的激光二极管、多面反射镜、与环列反射镜组配置在一基座壳体的立体图。
图7是显示本发明的激光二极管、多面反射镜、与环形反射镜组的顶视配置示意图。
图8是显示本发明的激光条码阅读装置的扫描装置中各个激光二极管的触动信号时序图。
图9是显示本发明的激光二极管、多面反射镜、与环形反射镜组的侧视配置及其光程示意图。
具体实施例方式
参阅图5所示，其是显示本发明激光条码阅读装置的扫描装置各相关构件的立体分解图，图6是显示本发明激光条码阅读装置的扫描装置各相关构件的立体图，而图7是显示本发明中激光二极管、多面反射镜、与环形反射镜组的顶视配置示意图。
如图所示，本发明的激光条码阅读装置的扫描装置是在一基座壳体1的预定位置处配置有一环列反射镜组6，其是由多片反射镜片所构成。该环列反射镜组可包括有至少四片以上的反射镜片，各个反射镜片相互紧邻环列而形成环状的反射镜组结构。在图式所示的较佳实施例中，该环列反射镜组6是由入片反射镜片6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h所环列构成，且每一个反射镜片皆是以一预定的倾斜角度环列形成在该基座壳体1的预定位置。
在该环列反射镜组6的中央位置处，则设置有一多面反射镜7(Polygon)，并受一马达71驱动而旋转。该多面反射镜7至少包括有三个反射镜面。在图示的较佳实施例中，该多面反射镜7具有四个反射镜面7a、7b、7c、7d，qie2该多面反射镜7具有一较大面积的顶面及一较小面积的底面，顶面与底面间的相对应侧缘之间即形成一反射镜面7a、7b、7c、7d，并使各个反射镜面7a、7b、7c、7d实质地面向于该环列反射镜组的反射镜片，以使该多面反射镜7的反射镜面7a、7b、7c、7d所接收到的激光束得投射向该环形反射镜组6中的八片反射镜片6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h的多个反射镜片。
在该环列反射镜组6之外周缘邻近位置处，分别配置有至少两个以上的激光二极管，例如包括有四个激光二极管8a、8b、8c、8d，相邻激光二极管8a、8b、8c、8d是等间距地环列配置在该环形反射镜组6之外周缘位置。该各个激光二极管8a、8b、8c、8d是设置在该环形反射镜组6的反射镜片6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h的底部空间位置(同时参阅图9所示)。而在邻近于该环形反射镜组6且对应于各个激光二极管8a、8b、8c、8d位置处，则分别配置有一反射镜片81a、81b、81c、81d，用以将各个激光二极管8a、8b、8c、8d所产生的激光束分别经由该反射镜片81a、81b、81c、81d的反射而投射向该多面反射镜7的镜面。
为了要控制该激光二极管8a、8b、8c、8d的开/关状态，故本发明中更包括有一时序控制装置，用以顺序地驱动各个激光二极管8a、8b、8c、8d产生激光束，且在同一时间仅有其中一激光二极管被驱动产生激光束。该时序控制装置可包括有至少一光耦合器72以及一设置在多面反射镜7适当位置的光耦合器触动挡片73。每当该多面反射镜7旋转一周，即由该光耦合器触动挡片73触动该光耦合器72产生一触动信号，故可由该光耦合器72产生一序列的触动信号S8a、S8b、S8c、S8d，而该触动信号S8a、S8b、S8c、S8d在配合控制电路(未示)的控制即可用以顺序启动该激光二极管8a、8b、8c、8d中的其中一个。
图8显示了该触动信号S8a、S8b、S8c、S8d的时序图，在该时序图中显示，每个激光二极管受驱动开启(Turn-on)而产生激光束的时间T1恰为多面反射镜7旋转一周的时间，当收到下一个光耦合器触动信号时，前一个受驱动开启(Turn-on)的激光二极管立即关闭(Turn-off)，而下一个激光二极管则立即开启(Turn-on)，直到每一个激光二极管皆受到驱动(即一个周期时间T2)，如此周而复始动作。
该时序控制装置除了采用上述光耦合器及光耦合器触动挡片的结构之外，当然也可以使用电子时序控制的方式来控制该激光二极管8a、8b、8c、8d的顺序启动。
图9是显示本发明的激光二极管、多面反射镜、与环形反射镜组的侧视配置示意图，亦同时显示了扫描激光束的光程示意图。其显示激光二极管(例如激光二极管8a)所产生的激光束分别经由对应的反射镜片(例如反射镜片81a)反射而投射向该多面反射镜7的镜面(例如镜面7a)后，再投射向该环形反射镜组6中的反射镜片(例如反射镜片6a)，最后由该环形反射镜组6的反射镜片向外投射出扫描激光束L2，而可产生一全方位扫描激光束图型(ScanPattern)投射至一标的条码，进而配合一收光装置而读取该标的条码的资讯。至于该收光装置的技术由同一申请人另提出专利申请。
此外，由于为了避免该环形反射镜组6所投射出的扫描激光束图型重覆，因此每个激光二极管所产生的激光束在入射至该多面反射镜7的镜面的入射角θ皆为不同。例如在图9所示的光程示意图中，激光二极管8a所产生的激光束的入射角θ1与另一激光二极管8e所产生的激光束的入射角θ2即可经过光点的调整安排(例如调整该反射镜81a、81c的位置或角度)，以使每一个激光二极管所产生的激光束的入射角皆为不同。
经由以上的实施例说明可知，本发明中由于该环形反射镜组6包括有至少四片以上的反射镜片，故由多面反射镜7投射出来的扫描激光束的位置在两片与两片之间，因此实际上可得到2倍以上的反射镜的效果。而在结构方面，其总体的组成构件的数目及光程路径的设计皆极为精简，故使得条码阅读装置产品体积的缩小化及成本降低方面极为有利，而在产品组装方面亦相对较为简易。
综言之，本发明激光条码阅读装置的扫描装置及方法确具产业上的利用价值，且较习知技术具有显著的功效增进，故本发明业已符合于专利的要件。
但以上的实施例说明，仅为本发明的较佳实施例说明，凡精于此项技术者当可依据本发明的上述实施例说明而作其它种种的改良及变化。然而这些依据本发明实施例所作的种种改良及变化，当仍属于本发明的发明精神及以下所界定的专利范围内。
权利要求
1.一种激光条码阅读装置的扫描装置，用以产生一全方位扫描图型投射至一标的条码，其特征是包括一基座壳体；一环列反射镜组，其是由多片反射镜片以一倾斜角度环列形成在该基座壳体上；一多面反射镜，配置在该环列反射镜组的各个反射镜片的中央位置，并受一马达驱动而旋转；至少两个以上的激光二极管，等间距地环列配置在该环形反射镜组的外周缘邻近位置处；该被驱动的激光二极管所产生的激光束投射向该多面反射镜的其中一镜面，再由该多面反射镜将该激光束投射向该环形反射镜组的多个反射镜片，最后再由该环形反射镜组的多个反射镜片产生全方位扫描激光束投射至该标的条码。
2.根据权利要求1所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该环列反射镜组包括有至少四片以上的反射镜片，各个反射镜片相互紧邻环列而形成环状的反射镜组。
3.根据权利要求1所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该多面反射镜至少包括有三个反射镜面。
4.根据权利要求1所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该多面反射镜具有一较大面积的顶面及一较小面积的底面，顶面与底面间的相对应侧缘之间即形成一反射镜面，并使各个反射镜面实质地面向于该环列反射镜组的反射镜片，以使该多面反射镜的镜面所接收到的激光束得投射向该环形反射镜组的多个反射镜片。
5.根据权利要求1所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该各个激光二极管是设置在该环形反射镜组的反射镜片的底部空间位置，而在邻近于该环形反射镜组的反射镜片的位置处，则配置有一反射镜片，用以将该激光二极管所产生的激光束经由该反射镜片的反射而投射向该多面反射镜的其中一镜面。
6.根据权利要求1所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是更包括有一时序控制装置，用以顺序地驱动各个激光二极管产生激光束，且在同一时间仅有其中一激光二极管被驱动。
7.根据权利要求6所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该时序控制装置包括有至少一光耦合器以及一设置在多面反射镜适当位置的光耦合器触动挡片，该光耦合器所产生的触动信号用以启动其中一个激光二极管，每个激光二极管受驱动的时间恰为多面反射镜旋转一周的时间。
8.根据权利要求1所述的激光条码阅读装置的扫描装置，其特征是该各个激光二极管所产生的激光束入射至该多面反射镜的镜面的入射角皆为不同，以免该环形反射镜组所投射出的扫描激光束图型重覆。
9.一种激光条码阅读装置的扫描方法，用以产生一全方位扫描图型投射至一标的条码，在该激光条码阅读装置中包括有一环列反射镜组，其是由多片反射镜片以一倾斜角度环列形成在一基座壳体上，并在该环列反射镜组的中央位置配置一可旋转的多面反射镜，在该环形反射镜组之外周缘邻近位置处等间距地环列配置至少两个以上的激光二极管，该扫描方法的特征是包括下列步骤(a)驱动旋转该多面反射镜；(b)以一顺序产生的触动信号顺序地驱动该激光二极管产生激光束，且在同一时间仅有其中一激光二极管被驱动，每个激光二极管受驱动的时间恰为多面反射镜旋转一周的时间；(c)将该被驱动的激光二极管所产生的激光束投射向该多面反射镜；(d)由该多面反射镜将该激光束投射向该环形反射镜组的多个反射镜片；(e)由该环形反射镜组的多个反射镜片将该激光束向着该标的条码的方向投射出，以产生全方位扫描激光束扫描该标的条码。
10.根据权利要求9所述的激光条码阅读装置的扫描方法，其特征是其中步骤(b)中的触动信号是一光耦合器配合一设置在多面反射镜适当位置的光耦合器触动挡片所产生，该光耦合器所产生的触动信号用以驱动其中一个激光二极管，各个激光二极管受驱动的时间恰为多面反射镜旋转一周的时间。
11.根据权利要求9所述的激光条码阅读装置的扫描方法，其特征是其中步骤(c)中，该激光二极管是设置在该环形反射镜组的反射镜片的底部空间位置，而在邻近于该环形反射镜组的反射镜片的位置处，则配置有一反射镜片，该激光二极管所产生的激光束经该反射镜片的反射再投射向该多面反射镜的镜面。
全文摘要
一种激光条码阅读装置的扫描装置，包括有一环列反射镜组，其是由多片反射镜片以一倾斜角度环列形成在一基座壳体上，并在该环列反射镜组的中央位置配置一可旋转的多面反射镜，在该环形反射镜组之外周缘邻近位置处等间距地环列配置至少两个以上的激光二极管，每一个激光二极管由一时序控制装置所控制。该被驱动的激光二极管所产生的激光束投射向该多面反射镜的其中一镜面，再由该多面反射镜将该激光束投射向该环形反射镜组的多个反射镜片，最后再由该环形反射镜组的多个反射镜片产生全方位扫描激光束投射至该标的条码。
文档编号G06K7/10GK1567343SQ0314515
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月16日 优先权日2003年6月16日
发明者廖登镇 申请人:巨豪实业股份有限公司