专利名称：光学扫描器的制作方法
本申请对应的美国专利申请为1991年11月8日提交的789，705号未决美国专利申请的部分继续申请，而前者为1990年5月8日提交的520，464号申请的部分继续申请，而前者又为作为5，094，110号美国专利授予的1989年10月30日提交的428，770号申请的部分继续申请，上述各相关申请均在此引入作为参照。
本发明涉及光学扫描装置，诸如条码扫描器，更具体地涉及用于能扫描二维或多行型条码的装置中的改进型激光扫描模件。
诸如条码阅读器之类的光学阅读器当前已相当普遍。通常，一个条码包含一系列编码符号，而每一个符号又包含通常为矩形的一系列明的与暗的区。暗区即条纹的宽度和/或条纹间的明亮间隔的宽度表示编码信息。
条码阅读器照明条码并感测条码反射的光来检测该条码符号的宽度及间隔并导出编码数据。条码阅读型数据输入系统增进了种类繁多的应用的数据输入的效率与精度。这类系统中数据输入的简易性方便了更频繁与详尽的数据输入，例如提供有效的库存管理及工作进程跟踪等。
已知有多种多样的扫描装置。一种特别优越的阅读器为一种光学扫描器，它扫描诸如一激光束这样的一束光束横越符号。4，387，297与4，760，248号美国专利(为本发明的受让人所拥有并结合在此作为参照)所例示的那种激光扫描器系统及其部件通常是为在距一台手持式或固定式扫描器的一定工作范围或读取距离上读取具有不同光反射率的部分的标记(诸如条码符号，特别是通用产品码(UPC))而设计的。
图1示出了作为一个枪形装置实现的先有技术条码阅读器单元10，它具有一手枪扳机型把53。在一个重量轻的塑料外壳55中包含激光源46、检测器58、光学与信号处理电路及CPU(中央处理单元)40、以及一个电源或蓄电池62。外壳55前端上的一个透光窗口56使外出光束51出去及进入的反射光52进来。阅读器10是设计成使用户能够在离开符号的一个位置上将阅读瞄准在一个条码符号70上，即不接触该符号或横越符号移动。
如图1中进一步描绘的，一块适当的透镜57(或多透镜系统)可用于将扫描光束聚焦成在一个适当的参照平面上的一个扫描光斑。一个光源46(诸如一半导体二极管)将一光束引入透镜57的光轴上，该光束根据需要通过一面部分镀银的反射镜47及其它透镜或束成形结构。连接到一台扫描电机60的一面摆动反射镜59反射该光束，该电机是在扣动扳机54时加电的。反射镜59的摆动使反射光束51以所要求的图式来回扫描。
各种各样的反射镜与电机配置能用于以所要求的扫描图式移动光束。例如，4，251，785号美国专利公开了每边上有一面平面反射镜的一个旋转多边形，每一面反射镜扫描一条横越该符号的扫描线。4，387，297及4，409，470号美国专利中采用了绕安装反射镜的驱动轴的交替周边方向重复与往复地驱动的一面平面反射镜。4，816，660号美国专利公开了由一个普通的凹镜部分与一个普通的平面镜部分构成的多反射镜构造。绕安装该多反射镜构造的一条驱动轴的交替周边方向反复地驱动该多反射镜构造。
被符号70反射回来的光52通过窗口56作用在检测器58上。在图1所示的示例性阅读器10中，反射光经反射镜59及部分镀银的反射镜47反射后照射在光敏检测器58上。检测器58生成与反射光52的强度成正比的一个模拟信号。
安装在板61上的一个数字化电路处理来自检测器58的模拟信号以生成一脉冲信号，其宽度与脉冲间的间隔对应于条纹的宽度及条纹间的间隔。数字化器起边缘检测器或波成形器电路的作用，并且由数字化器设定的阈值确定模拟信号的那些点表示条纹边缘。来自数字化器的脉冲信号作用在一个解码器上，这通常是一台编程的微处理器40。通常，该微处理器解码器40具有关联的程序存储器及随机存取数据存储器。解码器首先确定来自数字化器的信号的脉冲宽度及间隔。然后，解码器分析宽度及间隔以发现并解码一合法的条码信息。这包括通过分析来识别由适当的编码标准所定义的合法字符与序列。这还可包括对被扫描的符号所遵守的特定标准的一次初始识别。这一对标准的识别通常称作自识别。
为了扫描一个符号70，一位用户瞄准条码阅读器单元10并操作可移动的扳机开关54来启动光束51、扫描电机60及检测器电路。如果扫描光束是可见的，操作员能目睹符号所在的表面上的扫描图式并相应地调整阅读器10的瞄准。如果光源46产生的光是勉强可见的，则在光学系统中可包含一束瞄准光。如果需要瞄准光时，它产生一个可见光斑，该光斑可以是不动的也可以象激光束那样扫描;用户在扣动扳机以前利用这一可见光束将阅读器瞄准在符号上。
阅读器10也可起便携式计算机终端的作用。如果这样，条码阅读器10将包括一键盘48及一显示器49，诸如在前面提及的4，409，470号美国专利中所描述的。
在上面一般性地讨论的那种类型的许多先有技术扫描器中，设置了挠性支承装置来支承一个或多个光学部件来往复运动。虽然在图1中并未单独示出这种支承结构，通常挠性支承件将支承反射镜使之能响应扫描电机60的起动来进行往复角运动。当扫描器的尺寸减小以减轻重量并使长时间的操作更舒适与方便时，制造厂家曾试图减小反射镜及其支承结构的尺寸。然而，许多由平片材料构成的挠性支承结构缺少支承反射镜的足够物理强度。结果，反射镜有下垂的倾向而破坏反射镜与激光源46的光学对准。
另外，在某些扫描应用中希望以极低的频率扫描，例如20赫兹或更低。这一点对于在两个不同的方向上光学地扫描一个包括两行以上的光学编码信息的标记的装置尤其真实。为读取这种二维码，以比较高的速率扫描一个第一方向(例如X方向)而以低速率扫描第二方向(例如Y方向)。这便产生一具有X方向扫描线较高密度的光栅或类似的二维扫描图式。然而，用于这样低速的反射镜或其它光学部件的运动的挠性支承结构是容易受到操作员握住扫描器的手的运动所引起的低频跳动的影响的。手的动作通常引起2赫兹至10赫兹数量级的噪声振动，而这种振动会引起低速扫描支承机构的振动并破坏扫描图式。
先有技术扫描器的另一个问题涉及工作范围，特别是为读取二维符号表示而设计的扫描器的工作范围。工作范围是定义为当束图式横越通过条码符号时，扫描图式足以容许精确的解码的区域。一种二维扫描图式在第一(X)方向中具有限数量的线。当扫描器接近被扫描的表面时，扫描图式是小的，并且扫描线紧靠在一起(高的线密度)。然而，如果操作员移开扫描器，扫描图式被放大，并且扫描线隔开(降低线密度)。最终，当扫描器与符号之间的距离移出该扫描器的工作范围时，(扫描器的工作范围通常只有几英寸长)，二维图式中的扫描线密度降得如此之低以至不能精确地读取该二维条码。从而，为了正确地读取符号，必须将现有的二维扫描系统定位在距一个符号相对地较窄的距离范围内，这会使操作不方便与困难。
本发明的一个目的为减小使用在光学扫描系统中可移动地支承扫描部件的挠性支承结构的下垂。
本发明的另一个目的为提供一种能以低频扫描摆动的挠性支承结构，它不会受到诸如由一位操作员握住光学扫描器的手的动作所引起的低频噪声振动的影响。
其它目的具体涉及改进配置为读取包含两条或两条以上的光学编码信息的线而产生在两个不同方向上的一个扫描图式的扫描器的性能。
在具有以较高频率在一个第一方向上产生扫描运动的装置及以较低频率在一个第二方向上产生扫描运动的装置的一个扫描器中，一个特殊的目的为消除可能破坏在第二方向上产生扫描的装置的操作的低频振动。
另一个特殊的目的为扩展二维光学扫描器的工作范围。
为达到上述目的，本发明在邻近实际支承扫描部件的一块第一挠性片或平板弹簧处设置了一片或多片附加的挠性片。这些附加的片为防止在扫描部件的重量下第一挠性片下垂提供支承，并减弱第一挠性片的低频运动以防止可能由操作员移动扫描器引起的振动所导致的对扫描的干扰。另外，按照本发明的二维扫描器使用一个增益定向可见激光二极管，其定向能使束象散性在远离扫描器的点上补偿降低的快速方向上的扫描线密度。
一方面，本发明包括一个光学扫描系统，用于读取含有不同的光反射率的部分的光学编码标记。该系统包括用于发射一束光并光学地将该光束导向该光学编码标记的部件，以及用于接受该光学编码标记反射回来的光并生成对应于该标记的不同光反射率的电信号的一个检测器。一块通常称作“平板弹簧”的第一挠性片有一个固定端及一个在平板弹簧弯曲时自由移动的对侧端。设置了诸如一块永久性磁铁与一块电磁铁这样的装置来产生平板弹簧的往复弯曲使其自由端振动。发光与光学部件之一与平板弹簧的自由端一起往复运动，结果，在平板弹簧型第一挠性片的往复弯曲运动中，光束横越光学编码标记扫描。该系统还包括一块具有一个固定端及一个自由端的第二挠性片，以及用于在平板弹簧弯曲时约束第二挠性片在其自由端上或接近其自由端的一个部分的约束装置。第二挠性片提供对第一挠性片的支承和/或减弱第一挠性片的往复弯曲运动。
另一方面，如上面所讨论的一个系统是适用于二维扫描的。这一第二系统为光学部件在一个第一方向上以一个第一振动频率产生光束的摆动运动及在第二方向上以低于第一振动频率的一个第二振动频率产生光束的摆动提供了固定件。第一挠性片即“平板弹簧”提供该部件的必要挠性支承以产生光束在第二方向上的运动。通常，平板弹簧还支承用于安装在第一方向上产生扫描的摆动部件的装置。结果，平板弹簧上携带了大的质量而其振动频率则相当低。从而，第二挠性片所提供的附加支承与阻尼大大地提高了这一二维扫描器的性能与耐用性。
通常，本发明采用两块附加的挠性片。诸如MylarTM(聚酯树脂，商标)或KaptonTM(卡普顿，商标)之类的挠性塑料材料可用于制造第一与第二挠性片。本发明还拥有苦干种约束附加的挠性片的不同方式。例如，第二挠性片的平表面可摩擦地接触平板弹簧的表面。另一种方法是，为了与第一平板弹簧的自由端一起运动而安装的伸出部分在各附加挠性片的自由端点或靠近自由端处接触各附加挠性的表面的一个部分。各伸出物可弯曲成一抛光的端部表面直接与对应的附加的挠性片的表面接触，或者伸出物的端上可装有与挠性片接触的塑料园柱。
在其它方面，本发明提供了采用特定地定向的激光束扫描二维标记的一种方法及一个系统。通常本发明在这一方面采用了一个增益定向可见激光二极管。来自这一器件的光束具有象散现象。在相对地接近二极管片的点上，在平行于该二极管片的平面的维度内的光束截面宽度小于在垂直于二极管片的平面的维度内的光束截面高度。然而，在远离二极管片的点上，束的截面宽度却大于束的截面高度。在二维扫描中，激光束是摆动的，使束的截面宽度在基本上对应于标记的线的方向的一个第一方向上横越该标记移动。通常，这一方向也是该快速扫描方向。增益定向激光二极管的这一定向在扫描器远离编码标记时补偿了扫描线的较低的密度。作为结果，二维扫描器的有效工作范围延伸到了远离扫描器的前端的点上。
本发明的其它目的、优点与新颖特征将部分地在下面的说明中提出，而其中部分对于熟悉本技术的人员而言在研读了下文以后将是显而易见的或者是可以通过实践本发明而学到的。本发明的目的与优点可用所附权利要求书中所特别指出的工具及组合实现并获得。
图1为作为一枪形装置实现的一个先有技术条码阅读器单元的剖视图;
图2为提供本发明中使用的一种二维扫描配置的简化例示的剖视图;
图3与4分别提供根据本发明的二维扫描器的一个较佳实施例的一个子组件的前视与后视等角图;
图5为取自图3与图4中所示的子组件的反射镜、U形弹簧与支承板的前视图;
图6为沿图5中线A-A所取的反射镜、U形弹簧与支承板的剖视图;
图7描绘了装有一个激光二极管与聚焦模件并包含图3与图4中所示的子组件的一个二维束扫描模件;
图7A为装在图7的扫描模件中的激光二极管及聚焦模件的后视图，用于展示增益定向激光二极管的朝向;
图7B为图7中点划线园7b所指的扫描模件的一部分的详图，它提供了附加挠性片为Y维度运动提供的支承与阻尼的进一步放大图;
图8为作为一个枪形装置实现的、包含图7的二维扫描模件的一个条码阅读器单元的剖视图;
图9与10描绘装有根据本发明的光学部件运动阻尼的改型的一维扫描器实施例;
图11A至11C为展示一个增益定向可见激光二极管的象散性效应及一个标记的二维扫描的一系列曲线;及图12A至12C展示一个二维条码的行扫描。
实现本发明的最佳方式如本说明书及所附权利要求书中所使用的，“标记”一词不仅包含通常称作条码符号的由相间的不同宽度的条纹与间隔构成的符号图形，而且还包含其它类型的二维图形甚至字母数字型字符。总的说来，“标记”一词可用于任何类型的图形或信息，只要它们是能够通过扫描一束光束并检测该图形或信息的各点上作为光反射率的一种表示的反射光或散射光而加以识别或鉴别的即可。一个条码符号是本发明所能扫描的“标记”的一个实例。
图2展示了用于实现一种二维或二轴扫描图式的一个典型扫描配置200。如图所示，一个托架202上装有一具有一对臂206与208的U形弹簧204。一个扫描部件(例如一光反射器或反射镜210)固定地安装在臂208的自由端上。一块永久磁铁212连接在托架202的对侧端上，即臂206的端上。固定在基座218上的一个直立部件216在紧邻永久磁铁212处支承一块电磁铁216。电输入引线220向电磁铁214的线圈输送一个励磁电流或驱动信号。
臂206与永久磁铁212固定在一个基本上平板形的弹簧部件222的一端222上。平板弹簧部件222的另一端用适当的固定件固定在基座218上。反射镜210的质量可等于永久磁铁212的质量，或者在某些情况中，反射镜的质量可大为高于U形弹簧204的等效质量。
平板弹簧222可用任何适用的挠性材料制成，诸如片簧、挠性金属薄片或扁条。下面讨论的较佳实施例采用一块塑料扁条，诸如MylarTM或KaptonTM，来构成平板弹簧。由U形弹簧结构204、206、208构成的托架可由任何适用的弹性或挠性金属材料制成;诸如一种铍青铜合金。
如图8中1070处所示，一个二维条码包括一系列光学编码信息的行或线。如果这些行是朝向X方向的(示出为基本上水平的)，则这些行在Y方向(垂直的)上为互相叠置的。信息的每一行或线中包含一系列编码符号，而每一符号又由一系列通常成矩形的明与暗区构成。暗区，即条纹，的宽度和/或条纹间的亮间隔的宽度指明行或线上的编码信息。为了读取诸如码1070这样的一个二维标记，希望用一种光栅型扫描图式之类来扫描该标记。在这种扫描图式中，一系列基本上水平的与基本上平行的扫描线从上到下逐条横扫标记1070的上部水平扫描线、多条中间水平扫描线直到下部水平扫描线以均匀地覆盖包含该标记的一个所要求的扫描区。
为了利用扫描配置200(图2)得到一个光栅型扫描图式，U形弹簧204及平板弹簧222可以布置成在两个互相垂直的平面中摆动的。如图所示，U形弹簧204的两臂将在X-2平面中摆动而平板弹簧222则将在X-Y平面中摆动。通过这一托架结构202的配置、反射镜或扫描器部件210是安装成第一与第二交替的周边方向上的第一与第二对扫描端点位置之间作角摆动运动的。
形状、尺寸与材料是选择为使U形弹簧204较硬的。另外，U形弹簧204在X-Z平面中摆动时所带动的质量是比较小的(基本上只等于反射镜210的质量)。反之，平板弹簧222的形状、尺寸及材料是选择为使弹簧222比较柔软的。同样，当平板弹簧222在X-Y平面中摆动时所必须带动的质量是比较大的(基本上等于反射镜210的质量加上磁铁212及U形弹簧204的质量)。结果，U形弹簧204将在X-Z平面中以高频率范围摆动，通常在200至800Hz(赫兹)的范围内，而平板弹簧则在X-Y平面内以低频率范围摆动，通常为大约5至200Hz。
电磁铁214通常包括一个芯或轴心，围绕它挠有一个线圈，使得芯与线圈是完全同心的，这样可以减小尺寸与重量。芯可以由任何适当的轻型材料制成。在没有电流通过线圈时，U形弹簧204与平板弹簧222的弹性使反射镜210返回到其静止位置(基本是图2中所示的位置)。当一个电流通过线圈时，线圈的磁场与永久磁铁212之间的交互作用产生一个力矩使磁铁212(带着附加的U形弹簧204、平板弹簧222及反射镜210)从平衡位置开始移动。这一力矩使永久磁铁212或者移向轴心与线圈或者从轴心与线圈处移开。作为这一运动的一种结果，U形弹簧204与平板弹簧222中都产生了弹簧力，它们倾向于将永久磁铁212及反射镜210带回到它们的静止位置上。倒转作用电流的极性将会倒转磁力及对抗的弹簧力的方向。因此，如果作用在电磁铁214的线圈上的电流采取周期性交流信号的方式，诸如符号波、脉冲信号、三角形波等，得到的磁性力将产生永久磁铁212的往复摆动运动(在图中从左至右)。
电磁铁214作用在单一永久磁铁212上的摆动力通过精心地选择作用在端点220上的驱动信号来驱动电磁铁214的线圈能够起动弹簧204与222两者所要求的摆动。具体地说，作用在电磁铁上的驱动信号中包含两个不同频率的周期性信号的一个叠加。第一信号分量具有对应于U形弹簧204的振动频率的高频率范围内的频率。第二信号分量具有对应于平板弹簧222的振动频率的低频率范围内的频率。这样，作用在永久磁铁212上的摆动磁性力将会包含对应于驱动信号中的两个信号的两个不同的频率分量。由于两个弹簧204与222的不同频率振动特征，每一个弹簧将只在其自然振动频主率上振动。这样，当电磁铁214受到这一叠加信号驱动时，U形弹簧204将在高频率范围中的一个频率上振动，而平板弹簧222则将在低频率范围中的一个频率上振动，而平板弹簧222则将在低频率范围中的一个频率上振动。
扫描符号所必需的角摆幅取决于符号的大小，通常至少为10至30度。对于某些应用所要求的，由托架配置202所产生的扫描线的角幅度的增加可以方便地通过将U形弹簧204构造成带有不对称的尺寸的双臂而达到，即双臂具有不同的长度。这样一种弹簧构造产生一个共振的非对称扫描元件。从而，在一个特定实施例中，臂208至少以2∶1的比值短于臂206。这样，一个制成非对称尺寸的U形弹簧将导致在光栅型图式中较长的X方向扫描线。
除了可以将角幅度比对称尺寸的U形弹簧增加一倍以外，一个非对称尺寸的U形弹簧提供较高的抗金属疲劳与断裂的耐用性，这是用于节点不再位于弹簧的弯曲部分。这种构造还提供将较少的振动传递给基座的优点，这是由于U形弹簧只支承在磁铁端上并且磁铁的角运动可低于扫描部件或反射镜210的角运动许多倍。
二维扫描器的较佳实施例本发明的一个较佳实施例示出在附图中的图4至8中。在这一实施例中，扫描部件为反射镜502。U形弹簧支承反射镜502绕一条通过该反射镜的垂直轴线作旋转摆动以产生X方向束扫描运动，而一个平板弹簧522受到弯曲来绕一条水平轴线摆动以产生Y方向束扫描运动。
子组件500采用宽平板弹簧522用于低频挠曲。弹簧522通常由MylerTM或KaptonTM等挠性塑料的平板构成。平板弹簧522的下端包含两个或更多的孔，通过它们可以插入固定件(螺栓、铆钉、销等，因此当子组件500装入扫描模件700时(见图7)下端便是弹簧522的“固定”端。
平板弹簧522的自由上端带有永久磁铁514、U形弹簧504及反射镜502。更具体地说，平板弹簧522的上端是夹在一块向前延伸板517与一个L形托架的下端之间的。向前延伸板517与L形托架的下部是用两个固定件(铆钉或销之类)固定在一起的。然后，用类似的固定件将支承板506的边连接到L形托架的垂直部分上。将一个第二伸出件518连接到L形托架的下部或夹在平板弹簧与托架之间。在这一实施例中，伸出件517与518通常是用挠性金属构成的，诸如铍青铜合金。这两个伸出件向下并向平板弹簧522的自由端的外侧弯曲。伸出件517与518的端部具有抛光的端表面。下面详细讨论伸出件517与518的功能。
如图4所示，在板506的后表面接近右边处安装有该板所带的永久磁铁514。在板506的前表面上与磁铁514的位置相对的一点上(比较图3与4)将U形弹簧504的臂508的端部紧固在板506上。
子组件500还包括一个安装成与支承板506及它上面所连接部件一起运动的平衡部件520。在图中所示的实例中，平衡部件520是连接在L形托架的下方水平臂的后侧的，固定件便是通过它将托架与支承板506连接到平板弹簧522的上端的。另一种方法是将支承板506、L形托架及平衡部件构成一个单一的集成部件。
平衡部件520从接近板506的下端处伸出并通过平板弹簧522的下端。将平衡部件520的大小做成使其质量相对于平板弹簧522绕之弯曲的水平旋转轴线基本上平衡反射镜502、弹簧504、板506及磁铁514的质量。平衡部件还通过增加平板弹簧弯曲时运动部件的质量来减小平板弹簧522的共振频率。平衡部件520的端部以下面要讨论的方式向后弯曲当作一个止动件。
当弹簧522弯曲时，平衡部件520、反射镜502、弹簧504、伸出板517、板506以及磁铁514将与平板弹簧522的自由端一起运动。因此，弹簧522摆动时的摆动质量是相当大的。此外，弹簧522的材料是相对柔软的，诸如MylarTM或KaptonTM。结果，平板弹簧522将在相对地低频率范围内的一个特征频率上振动，诸如在大约5至15Hz的范围内。
反之，只带有反射镜502的质量的U形弹簧是比较硬的并在比较高的频率上振动。在这一实施例中，U形弹簧504是相对于平板弹簧522的长度或轴向长度旋转或转动大约90度的一个角度的。U形弹簧可以是铍青铜或类似的材料的，如上面对图2中的弹簧204讨论的。如图3与5中所示，反射镜502在其一端具有一缩短的截面宽度以形成一个大致上矩形的颈部(图5的左侧)。形成在U形弹簧504的两对边上的向内折合的钳形部件或夹紧臂512夹住反射镜502的矩形颈部。在颈部的右侧(图5)反射镜502显著地加宽，无论横向与纵向都是如此，以便在扫描时能提供一个大的反射面。因此，反射镜502与弹簧504的尺寸是做成使反射镜相对于弹簧504的振动的转动轴线垂直地通过反射镜502的放大部分。
如图7所示，构成平板弹簧522的MylarTM或KaptonTM材料片的下端是用适当的固定件526固定的并借此夹紧在一个第一支承架528及一个第二支承架530之间的。支承架528与530通常是用非磁性金属构成的，诸如铍青铜合金。第二支承架530在紧邻永久磁铁514的一个位置上携带电磁铁516。第一支承架携带激光二极管与聚焦模件600。
Krichever等人在他们的4，923，281号美国专利中公开了适合于用作本实施例的模件600的一个激光二极管与光学模件的实例。使用Krichever等人的装置，模件600包含一个增益定向型可见激光二极管(VLD)633，诸如东芝公司制造的TOLD9201.138。一块透镜635在必要时聚焦来自激光二极管633的光束以生成传输到反射镜502的光束。该模件具有两个伸缩的支承部件611与615、以及一个位于激光二极管633与透镜635之间的偏压弹簧613。一个支承部件611连接在激光二极管633上，另一个支承部件615支承透镜635。第二支承部件615还提供一个孔617使光线能通过透镜635。
通常，在将模件600连接到支承架528以前先进行组装与聚焦。在实际聚焦中，将激光二极管与聚焦模件组件600固定在带有键或卡头的托架上，当两个支承部件611与615逐渐压缩在一起时，插入键或卡头的凹槽或键槽确定激光束、透镜与孔的朝向。在达到了所要求的焦点时立即将两个支承件用胶或环氧树脂之类的粘接剂永久性地互相固定在一起，或者用加桩、点焊、超声焊接等固定住。
诸如二极管633这样的增益定向激光二极管是制成为带有外壳基座中的一个矩形凹槽621的。凹槽621确定二极管外壳内的激光二极管片的朝向。具体地说，在外壳就位时使凹槽对应于外壳的后表面的一条垂直轴线(如图7A)所示的底部或者在顶部)，三条引线中的两条沿水平轴线平放。在这一位置上，外壳中的激光二极管片也是沿该水平轴线对准的。激光二极管支承部件611具有一相同朝向或定位在离开激光二极管外壳的基座中的凹槽621九十度的二极管的周边上的凹槽或键槽。
图7与7A是在假定通过激光二极管外壳的垂直轴线是基本上垂直于安装模件600的支承部件528的表面的条件下绘制的。作为这一朝向的结果，增益定向VLD633是这样安装的，使得激光二极管片位于基本上垂直于由产生X方向光束扫描运动的U形弹簧504的振动所形成的振动轴线的一个平面中，在得到的扫描图式中，在平行于二极管片的方向上测得的光束宽度在方向上与X方向扫描运动相对应。二极管的这一朝向通过用这种二极管所产生的光束的象散性来补偿远离扫描器前端的点上的减小的线密度而延长了二维扫描器的工作范围，如下面参照图11A至16将要详细讨论的。
在二维扫描模件中，平板弹簧522是支承绕一条基本上水平的轴线摆动的各种部件一块第一挠性片。弹簧522所支承的部件是比较重的。为了提供较低频率的摆动，将弹簧522的材料选定为较柔软的。如图7B)中以放大的细部所示，在平板弹簧522的两个相对面上的附加挠性片542与544提供附加的支承与阻尼。
附加挠性片542与544中每一个由类似于但短于弹簧522的MylarTM或KaptonTM材料构成。挠性片544具有一夹在第一支承架528与平板弹簧522之间的固定下端;挠性片542具有一夹在平板弹簧522与第二支承架530之间的固定下端。
平板弹簧522所携带的伸出板517的边接触在挠性片544的平表面上邻近片544的自由上端处。相似地，伸出件518的边接触在挠性片542的平表面上邻近自由上端处。如参看图7B所见，弹簧522的任何向右运动都会导致伸出件518将挠性片542的自由上端推向右边，而使片542进一步弯离其放松状态。挠性片的作用如同一个弹簧。在片542进一步弯离时，它产生一个对抗使它弯曲的运动的较大的弹性力。这样，挠性片542将通过伸出件518作用一个反向的力来对抗平板弹簧522的自由端的向右运动。类似地，平板弹簧的向左运动会引起挠性片544通过伸出件517作用一个反射的弹簧力来对抗平板弹簧522的自由端的向左运动。
挠性片542、544提供的弹簧力增加了对平板弹簧522的物理支承，而伸出件与挠性片之间的摩擦力则具有减弱弹簧522的振动的趋向。这一构造防止了这些部件的重量导致弹簧522弯下或下垂并消除了由扫描器的外壳的振动所引起的抖动，诸如可能由一位操作员的握扫描器的手引起的。这些优点超过了产生Y扫描动作所要求的幅度所需的较大的驱动信号电流的费用。
伸出件517与518从平板弹簧522向外张开。每一个伸出件用来接触对应的挠性片542或544(图7B)的端面是经过抛光的，以防止对挠性片的表面的破坏。
各伸出件517与518的曲率半径与夹住挠性片与平板弹簧的支承架528与530在夹持区上方的角部的上表面的曲率半径相同(见图7B)。如果扫描受到一个垂直的冲击(诸如掉落扫描器所引起的)，平板弹簧522所支承的部件的重量会在弹簧522作用一个强的向下的力而使它变形成S形。例如，如果冲击迫使弹簧522向图7B中右下方压缩，则弹簧522会绕伸出件517及支承架530的弯曲的上表面形成S形。反之，如果冲击迫使弹簧522向图7B中左下压缩，则弹簧522会绕伸出件518及支承架528的弯曲的上表面形成S形。当操作员意外地掉落扫描器时，伸出件517与518以及支承架528与530的角部上表面的半径限制了由此引起的弹簧522的这些S形的曲率。对于任何给定材料与厚度的平板弹簧，存在着一个最小曲率半径，小于它时，弹簧不能无损地弯曲。从而，如果将平板弹簧522具有小于其最小半径的半径的弯曲形状，该平板弹簧的材料将会永久性变形。为了防止这种破坏，伸出件517、518的半径、支承架528与530的角部的上表面的半径是大于MylarTM或KaptonTM型平板弹簧522的最小半径的。
如图7所示，当子组件500安装进扫描器模件700中时，平衡部件520从支承板506的L形托架的后面通过第二支承架530的水平部分上的一个通道向下伸出。然后，平衡部件520弯向图中的左方并通过第一与第二支承架528、530的垂直部分上的开口。平衡部件520的下端向后弯曲形成一个第一止动件。当平板弹簧弯曲而使反射镜转动到图中最左侧时，在平衡部件520的下端处的弯曲的止动件碰在第二支承架530的下面部分上。因此，平衡部件520与第二支承架530构成了反射镜在图7中向左方向上的行程的一个最大极限。板506与电磁铁516起限制相反方向上的运动的一个第二止动件的作用。当平板弹簧522弯曲而使反射镜移动到图中的最右侧时，板506的背面将碰在电磁铁516的前表面上。这两个止动件限制了平板弹簧522的弯曲，从而，即使扫描器掉落，弹簧522也不会弯曲到破坏其材料或者破坏支承在平板弹簧522的自由端上的任何部件的极端程度。
图7所示的单元700是可以作为模件安装在各种各样的扫描器外壳中的，图8中示出了其中的一个例子。图8中示出的示例性条码阅读器1000是实现为一个枪形装置的。与图1中所示部件相对应的那些部件是标以对应的参照数字的。
装置1000包括一个重量轻的带有一个手枪扳机型把53的塑料外壳55。外壳55中容纳设置在直接通过窗口56接受反射光52的方向上的光检测器58、信号处理电路与CPU40、以及电源或蓄电池62。在外壳55的前端上的透光窗口56也容许外出光束51出去，用于横越二维条码1070进行扫描。装置1000和图1中所示的装置一样，是设计成由用户从离开符号1070的一个阅读器1000的位置上瞄准在一个条码符号上的，即，不接触该符号或横越符号移动。
如图8中进一步描绘的，激光二极管与聚焦模件600产生一束由摆动反射镜502反射的光束。当线圈516响应扳机54的起动而励磁时，反射镜502受到磁铁514与线圈516的驱动而在两个正交的方向上摆动。
二维条码1070包含一条列光学编码信息的线。如图所示，这些线是朝向示出为基本上水平的X方向中的，并且在Y方向(垂直)上是互相叠置的。暗区(条纹)的宽度和/或条纹间的亮间隔的宽度表示各线上的编码信息。为了读取二维标记1070，阅读器1000以反射镜502的二维运动产生的光栅型扫描图式等扫描该标记。
如图2中的实施例，图7的实施例中的电磁铁516通常包括一个芯或轴心，围绕它绕有一个线圈。当没有电流通过线圈时，U形弹簧504与平板弹簧522的弹性使反射镜502返回到其静止位置。当一个电流通过线圈时，线圈与永久磁铁514的磁场之间的交互作用产生一个力矩使磁铁离开其平衡位置运动。这一力矩使永久磁铁514或者向电磁铁516的轴心与线圈移动，或者从那里移开。作为这一运动的结果，平板弹簧522产生了一个力图将永久磁铁514带回到静止位置的弹簧力。倒转作用电流的极性将倒转磁性力与反向的弹簧力的方向。因此，如果作用在电磁铁516的线圈上的电流具有周期性交流信号的形式，诸如符号波、脉冲信号、三角形波等，感应磁性力将使永久磁铁514产生摆动运动或摆动。
如上面所讨论的，U形弹簧504与平板弹簧522是设计成在两个不同频率范围内振动的。作用在电磁铁516的线圈上的一个驱动信号中包括两个具有不同频率的不同的周期性信号分量。第一信号分量具有对应于U形弹簧504的振动频率的高频范围内的频率。第二信号分量具有对应于平板弹簧522的振动频率的低频范围内的频率。从而作用在永久磁铁514上的振动磁性力也将包含两个对应于驱动信号中的两个分量信号的不同频率分量。由于两个弹簧504与522的不同频率振动特征，各弹簧将只在其自然振动频率上振动。从而当电磁铁516受到这样一个叠架信号驱动时，U形弹簧504将在高频范围内的一个频率上振动，而平板弹簧522则将在低频范围内的一个频率上振动。
返回至图8，在两上正交方向上反射镜502在两个不同频率上的摆动使反射光束51在X方向上来回扫描而在Y方向上下扫描，以一种光栅图式横越出现二维条码1070的表面。从符号1070反射回来的光52通过窗口56返回，作用在检测器58上。检测器58生成一个与反射光52的强度成比例的模拟信号。这一信号由安装在板61上的电路处理与数字化，并由微处理器40解码。为了扫描一个符号1070，一位用户瞄准条码阅读器单元1000并操作可动扳机开关54来启动光束51、线圈516及检测器电路。
使用附加挠性片的其它扫描器实施例图9中示出装有根据本发明的用于减弱光学部件运动的装置的一个第二实施例的一维扫描器模件800。一块弯板806支承反射镜802及永久磁铁814。反射镜802具有一扩展部分及一个矩形的颈部，基本上与前一个实施例中的反射镜502相同(见图5)。形成在板806的两对侧边上的向内折叠的钳形部件或夹紧臂812夹住反射镜802的矩形颈部。一个铆钉或销或类似的紧固件穿过磁铁814、支承板806、平板弹簧822及一块面板806′。结果是，磁铁814连接在板806的背面;并且平板弹簧822的上部自由端夹紧在板806与806′之间。
第二挠性片842与844设置在平板弹簧822的两对侧边上。构成平板弹簧822及挠性片842、844的MylarTM或KaptonTM材料板的下部固定端用适当的紧固件826紧固，使其夹紧在一个第一支承架828与一个第二支承架830之间。第二支承架830携带电磁铁816的轴心与线圈。第一与第二支承架连接在一个基座上，在图中底部只示出为一条实线。如果扫描器800必须提供一种垂直的束扫描动作，基座为如图所示水平的。如果器800必须提供一种水平的束扫描动作，基座则将垂直安装(好比图9为一俯视图)。
板806与806′的下端从平板弹簧822向外弯曲以形成一对伸出件817与818。每一伸出件817、818的端上带有一塑料圆柱体817′、818′。通常，圆柱体817′与818′是由诸如MylarTM或KaptonTM的塑料材料构成的，这是与挠性片822、842与844的材料基本一致的。
在伸出板817的端部上的圆柱体817′在接近挠性片844的自由上端处与片844的平表面接触。类似地，在伸出件818的端上的圆柱体在接近挠性片842的自由上端处与片842的平表面接触。圆柱体817′与818′防止片842、844的平表面被伸出件的边划出伤痕，这会增加伸出件与挠性片之间的摩擦力。
永久磁铁814伸入电磁铁816中心的孔中。在电磁铁816的线圈上的作用一个周期性的驱动信号将在永久磁铁及连接在其上的部件上产生一个交变的磁性力。得到的推拉力使永久磁铁与连接的部件绕平板弹簧822构成的枢轴作往复运动。弹簧822与挠性片842、844产生力图将磁铁814、反射镜802及弹簧822复位到图9中所示的它们的静止位置的弹簧力。支承架828与830是弯曲成使它们的上部限制弹簧822与挠性片842、844的弯曲运动的。
弹簧822的自由端的向右运动将使伸出件818与圆柱体818′向右推动挠性片842的自由上端，从而使片842离开其放松状态进一步弯曲。挠性片象弹簧一样起作用。当片842进一步弯曲时，它产生一个更大的弹簧力对抗使它弯曲的运动。这样，挠性片842将通过伸出件818作用一个反向的力力图对抗平板弹簧822的自由端的向右运动。同样，平板弹簧的向左运动也将使挠性片844通过伸出件816作用一反向的弹簧力图对抗平板弹簧822的向左运动。
当激光二极管与聚焦模件600发射一束光束时，运动反射镜502将该光束反射向出现标记的一个目标表面。反射镜502的往复摆动使光束在图中所示的模件800左侧扫描一条线。如果模件800是垂直朝向的，如图所示，得到的扫描线也将是垂直的并基本上在图所在的同一平面上。标记反射回来的光通过一块环境光阻挡光学滤镜856作用在检测器58上。检测器58生成一个与反射光的强度或正比的模拟信号，该信号以常用的方式受到处理、数字化与解码。
挠性片842、844提供的弹簧力加强对平板弹簧822的物理支承，并且圆柱体与挠性片842、844间的摩擦力力图以类似前面的实施例的方式减弱弹簧822的振动。这一构造防止反射镜的重量使弹簧822弯下或下垂并消除由扫描器外壳的振动引起的跳动，诸如可能由操作员握住扫描器的手的运动所引起的。
图10展示装有根据本发明的用于减弱光学部件运动的一个第三实施例的另一种一维扫描器900的挠性支承结构、反射镜与磁铁。一面反射镜902及一块永久磁铁914直接连接在平板弹簧922的正反两面上，例如将反射镜902与磁铁914粘在弹簧上邻近其上端处。
第二挠性片942与944设置在平板弹簧922的两对侧边上。用一个或多个适当的紧固件将构成平板弹簧922与挠性片942、944的MylarTM或KaptonTM材料板的下部固定端夹紧在一个支承架928与一块端板930之间。支承架928在紧邻永久磁铁914处携带一个电磁铁916的轴心与线圈。
平板弹簧922装有反射镜902一面的平表面与挠性片942的相邻的平表面摩擦地接触。同样，平板弹簧922装有磁铁914的平表面与挠性片944的平表面摩擦地接触。
在电磁铁916的线圈上作用一个周期性驱动信号将在永久磁铁914与连接在它上面的部件上产生一个交变的磁性力，得到的推拉力使永久磁铁及连接的部件绕平板弹簧922构成的枢轴作往复运动。弹簧922与挠性片942、944产生力图使磁铁914、反射镜902及弹簧922复位到它们图10中所示的静止位置的弹簧力。
弹簧922的自由端的向右运动将会引起弹簧922与挠性片942的自由上端处右变形。弹簧922与挠性片产生一个对抗这一运动的合成弹簧力，在越向右的点上该合成力越大。同样，平板弹簧922的向左运动会引起弹簧922与挠性片944向左变形。弹簧922与挠性片产生一个对抗这一运动的合成弹簧力，该合成力在越向左的点上越大。
当来自一个激光二极管与聚焦模件(未示出)的一束光线照射在运动中的反射镜502上时，反射镜将该光束反射到出现标记的一个目标表面上。反射镜502的往复摆动使光束在图中所示的模件900的右侧的一条线上扫描。例如，如果模件900是如图所示垂直朝向的，得到的扫描线也将是垂直的并且基本上在图面的同一平面中。一个检测器(未示出)感测从标记反射回来的光，并且以常用的方式处理、数字化与解码来自检测器的模拟信号。
挠性片942、944产生的弹簧力增强对平板弹簧922的物理支承、并且挠性片942、944与弹簧922的表面之间的摩擦力力图减弱弹簧922的振动。这一构造防止了弹簧所支承的部件的重量引起弹簧922弯下或下垂，并消除了由扫描器外壳的振动引起的跳动，诸如由一位操作员握住扫描器的手的运动所引起的。
二维扫描器的工作范围的延伸增益定向VLD是用于光学扫描器中最简单与最普通的激光源。然而，增益定向激光二极管所发射的是带有大象散的光束。更具体地说，该光束在距扫描器的不同距离上的截面大小与朝向是变化的。
如果将平行于激光二极管片的平面的光束截面的一个第一维度定义为X′，则垂直于激光二极管片定义为第二维度Y′。如图11A中的曲线所示，X′维度中的束宽在接近扫描器的点上小于Y′方向中束高。结果，束截面具有伸长的椭圆形状并具有垂直地朝向这些点的趋向。在一个束腰点上(束最窄点)，在两个维度中的束宽与束高是基本上相等的，从而束截面成为圆形的。在超过束腰的更远的点上，X′维度中的束宽大于Y′方向中的束高。结果，束截面具有伸长的椭圆形状并具有水平地朝向这些远处的点的趋向。
如上面在图7A的讨论中所提到的，凹槽621是定位成定向激光二极管622的外壳内的激光二极管片的，使激光二极管片位于一个基本上垂直于由产生X方向束扫描运动的U形弹簧504的振动所提供的振动轴线的平面中，结果，束的X′维度对应于U形弹簧504的弯曲所产生的X扫描运动。从而，激光束是这样摆动的，使得束的截面宽度在基本上对应于标记的行的方向的一个方向中移动。
二维系统最佳扫描装置在距扫描头的某一距离上提供最佳焦点(较小的光斑大小)。这种装置的工作范围则从扫描器与该最佳焦点间的一个点延伸至该最佳焦以远的一个距离上的一点。对于具有所述象散的光束;在扫描器与焦点位置之间的范围内光束的椭圆长轴是垂直的，而在更长的距离上则是水平的。快速扫描是在水平方向中进行的。下面将说明在距扫描器更远的点上这是怎样精确地补偿下降的扫描线密度的。再者，在长椭圆轴的方向上进行扫描使光束更可见，从而使操作人员更容易将扫描器瞄准在标记上，因为在远距离的点上，激光能是分布在一个较大的扫描图式中的。
下面的分析为了讨论的目的假定扫描器1000产生沿Y方向的均匀的(线性的)X线分布的750X扫描/秒，并且该扫描器应能提供0.5秒的解码时间。标记的行或线之间的最大扫描线漏失应为10%。另外，为在0.5秒的设计根限中得到一次完整的解码，每行需要4次良好的尝试。为了讨论的目的，我们假定扫描器1000的扫描角参数为θx＝±14°与θy＝±7.5°。
对于这一实例，假定二维标记在Y方向上为1英寸高，而在X方向上为1.5英寸宽。如果条码位于距反射镜4英寸处(距扫描器前端2英寸处)，则扫描图式的高度也为1英寸。结果，扫描图式的所有扫描线都横越标记(图11C)。在具有一定高度的束截面的任何给定扫描图式中，某些扫描线将覆盖二维标记的相邻的行。这些扫描线所产生的检测器信号将不能精确地表示该标记的任何实际的行的光反射率的变化。然而，在接近扫描器的点上，由于大量的线横越标记，有足够多的线只横越标记的每一行，从而能在分配的时间内产生一次对标记的有效读取。
如果条码位于距反射镜8英寸处(距扫描器前端6英寸处)，扫描图式高于标记而较少数量的扫描线落在横越标记的范围内。然而，由于光束的象散，光束的高度较短(图11A)。结果，较少扫描线会覆盖标记的相邻的行。相反地，虽然由于较低的密度而只有较少的扫描线横越标记，但这些线中较大的百分比将产生对标记中只有一个单一的行的有效读取。
图11C示出1英寸×1.5英寸标记的Y扫描。如果条码位于距反射镜4英寸处，扫描图式宽度只是略大于码的宽度。如果码位于距反射镜8英寸处，扫描图式变宽使得在每条扫描线的端部有相当一部分越出标记的边界。
假定一个扫描器能用1.5英寸X′的束斑宽度解码X维度的条纹与间隔符号，已经发现对于一个10密耳码的工作范围(W)为距离反射镜3英寸至8英寸(图11A)。然而，在工作范围的近端，图式尺寸是制约因素。因而，对于一个1.5英寸×1英寸的二维条码只有在距反射镜4英寸(距前端2英寸)处我们才有2英寸×1英寸的足够大的图式(图11B)。
图12C展示当光斑横越一个二维条码的一个部分时，沿不同扫描线通过的激光束斑之间的关系。图中的条码具有行高H，在这一实例中为30密耳。束斑具有高度d(在Y扫描方向中)。图12C中所示的束斑对应于允许精确读取条码行的最大位置上的线，即漏失10%的束斑在紧邻的上面或下面码行上(图中在束斑的重叠部分上加阴影线来表示)。在这些最大位置上的束斑中心之间的距离用变量m表示。
图12C中所示的束斑形状对应于用根据本发明定向的象散光束扫描一个标记，其中的码是位于扫描器的工作范围的近端处的(距反射镜4英寸)。具体地说，束斑是椭圆形的并定向为以椭圆的长轴对准在Y方向上。如果标记和上面的实例中一样是一个30密耳条码，则在所示的最大位置上的束斑中心距m将是19.6密耳。
在4英寸处，性能基本上不降低。在0.5秒内将有375次扫描，Y＝13密耳及30密耳行高。由于10%的漏失是可以接受的，我们有(2.6+(30-13)/30＝65%的概率能得到良好的扫描(见图12C)。从而，我们对33行可得到244次良好的扫描或7.4次扫描/行(我们已假定0.5秒中汇集的X扫描线是沿Y线性分布的)。
在工作范围的远端，扫描线的密度是制约因素。图12B展示用根据本发明定向的象散光束的束斑扫描一个标记，其中的码是位于扫描器的工作范围的远端处的(距反射镜8英寸)。具体地说，束斑是椭圆形的并定向为使椭圆的短轴对准在Y扫描方向上。如果该标记与上述实例一样是一个30密耳的条码，则在图12B所示的位置上的束斑的中心之间的距离m将为21.2密耳。在8英寸处，Y′维度d为11密耳，从而对一次良好的扫描的概率为(2.2+30-11)/30＝70%(见图12B)。图式为2英寸高，从而对于1英寸高的条码对33行每0.5秒将有187.5次扫描。这一结果为4次良好尝试/行。从而，在上述指出的实例中，Y′束斑尺寸较小并且即使在8英寸处，这一标签也能读取。
作为对比，考虑始终具有圆形束斑尺寸的束光束，即其中Y束斑性质与X束斑性质相同。图12A展示当码位于扫描器的工作范围的远端处时，用一束圆形光束对一个标记的束斑扫描。如果该标记为一30密耳的条码，则在图12A中所示的位置上的束斑中心距m将为19.6密耳。工作范围的远端在7.5英寸处，因为在这一点上X′束斑宽度d为13密耳。因此，对一次良好的扫描的概率为(2.6+(30-13))/30＝65%。然而，在这一位置上的图式尺寸为1.9英寸，所以只有197次扫描通过33个码行。这得到3.9次良好尝试/行(见图12A)。
从以上的讨论中，对于所述的实例下面的结论应当是清楚的对于采用本发明所教导的定向的增益定向激光二极管的一个扫描器，其工作范围为4英寸(距扫描器的反射镜4英寸至8英寸之间，或者距扫描器的前端2英寸至6英寸之间)。反之，采用没有象散的一个圆形斑束，只能产生3.5英寸的工作范围(距扫描器的反射镜4英寸至7.5英寸之间，或者距扫描器的前端2英寸至5.5英寸之间)。从而所公开的二极管定向有效地将工作范围从3.5英寸(圆形束斑)提高到4英寸。错误定向的增益定向激光器甚至会产生更短的工作范围。本发明通过采用象散束斑尺寸达到了增加工作范围，因为a)在远端，密度是制约因素。本发明在这一点上并不改变密度，通过采用较小的Y束斑尺寸提高了在这一点上的一次良好扫描的概率。
b)在近端，虽然象散在3.5英寸-4英寸的范围内会导致较大的Y束斑尺寸，但是图式尺寸而不是束斑尺寸是制约因素。因此，工作范围的近端极限保持不变。
从以上的详细说明中现在应能认清本发明采用平板挠性弹簧来支承运动扫描器部件为扫描器提供了改进的支承及振动阻尼。本发明还通过采用一个精确地定向的增益定向激光二极管扩展了二维扫描器的工作范围。
权利要求
1.用于读取具有不同光反射率的光学编码标记的一种扫描系统，所述系统包括发光与光学装置，用于发出束光束并光学地将该光束导向光学编码标记；用于接收从光学编码标记反射回来的光并生成对应于该光学编码标记的不同光反射率的电信号的装置；一块第一挠性片，其一端是固定的，以及其对侧的端在所述第一挠性片弯曲时是自由运动的；用于产生第一挠性片的一个往复弯曲运动从而使第一挠性片的自由端来回摆动的装置；用于安装一个用于与第一挠性片的自由端一起往复运动的发光与光学装置的一个部件的装置，使得在第一挠性片往复弯曲运动时光束横越光学编码标记扫描；一块第二挠性片，具有一固定端与一自由端；以及接触装置，用于在第一挠性片的往复弯曲运动中至少在或接近第二挠性片的自由端处接触第二挠性片的一个部分，使所述第二挠性片为所述第一挠性片提供支承或者摩擦地减弱第一挠性片的往复弯曲运动。
2.用于读取二维光学编码标记的一种二维光学扫描系统，所述标记具有不同光反射率的部分，所述系统包括发光与光学装置，用于发出一光束并光学地将该光束导向该光学编码标记;第一支承装置，用于安装发光与光学装置的一个部件使之在一个第一方向上以一个第一振动频率作振动运动;第二支承装置，用于安装第一支承装置使之在一个第二方向上以一个第二振动频率作振动运动，所述第二方向基本上垂直于所述第一方向，并且所述第二频率小于所述第一频率，其中所述第二支承装置包括(ⅰ)一块第一挠性片，其一端是固定的其对侧端在所述第一挠性片来回弯曲时能自由地在第二方向上往复运动;(ⅱ)用于支承第一支承装置的装置，使第一支承装置在第二方向上与第一挠性片的自由端的往复运动一起往复运动;(ⅲ)具有一固定端与一自由端的一个第二挠性片，以及(ⅳ)接触装置，用于在第一挠性片的往复运动中至少在或接近第二挠性片的自由端处接触第二挠性片的一部分，使第二挠性为第一挠性片提供支承或者摩擦地减弱第一挠性片的往复弯曲运动;读驱动装置，用于同时产生安装在第一往复的支承装置上的光学部件在第一方向上的往复运动以及第一挠性片的自由端在第二方向上的往复运动，使光束实现一个横越出现有所述光学编码标记的表面的二维扫描图式;以及用于接收从该表面反射回来的光并生成对应于该光学编码标记的不同光反射率的电信号的装置。
3.用于读取二维光学编码标记的一种二维光学扫描系统，所述标记具有不同光反射率的部分，所述系统包括发光与光学装置，用于发出一束并光学地将该光束导向光学编码标记;用于安装该发光与光学装置的一个光学部件的装置，用于在一个第一方向上以一个第一振动频率以及在一个第二方向上以一个第二频率产生光束的一个振动运动，所述第二方向基本上垂直于所述第一方向，并且所述第二频率小于所述第一频率，其中该发光与光学装置包括一个定向成使二极管片的平面基本上平行于第一方向的增益定向激光二极管;读驱动装置，用于同时产生在第一与第二方向上的所述光学部件的往复运动，使光束实现一个横越出现有所述光学编码标记的表面的二维扫描图式;以及用于接受从该表面反射回来的光并生成对应于该光学编码信号的不同光反射率的电信号的装置。
4.读取光学编码标记的一种方法，该标记具有定向在一共同方向上的多条线，每一条线具有不同光反射率的部分，所述方法包括下述步骤使用一块二极管片生成一激光束，其中该束呈现一种象散现象，在较接近该二极管片的点上，在平行于二极管片的平面的维度中该束的截面宽度小于垂直于二极管片的平面的一个维度中的该束的截面高度，而在远离二极管片的点上光束的截面宽度大于光束的截面高度;产生激光束的一个振动运动，使光束的截面宽度在基本上对应于所述标记的线的共同方向的一个第一方向上移动;在基本上垂直于所述第一方向的一个第二方向上产生激光束的一个摆动运动;接收从该光学编码标记反射回来的光;以及生成对应于该光学编码标记的不同光反射率的电信号。
全文摘要
在光学扫描器中，将产生光束扫描运动的一部件安装在一第一挠性片或平板弹簧上。邻接第一挠性片的一或多块附加挠性片提供附加的支承以防止第一挠性片的下垂。附加挠性片还摩擦地减弱第一挠性片的低频运动以防止由操作员移动扫描器引发的干扰。在二维扫描器中，部件在二正交方向以两种不同速率运动，附加片式摩擦阻尼作用在为低速扫描方向上的运动提供必要的挠性支承的平板弹簧上。二维扫描器还采用一个增益定向可见激光二极管来扩展工作范围。
文档编号G06K7/10GK1083953SQ93117690
公开日1994年3月16日 申请日期1993年9月10日 优先权日1992年9月10日
发明者保罗·德沃基斯, 伊曼纽尔·马罗姆, 鲍里斯·麦特里斯基, 霍华德·谢泼德 申请人:欧林巴斯光学工业股份有限公司