[发明专利]具有折叠照明和成像路径的成像模块

说明书

背景技术

固态成像系统或者成像读取器，以及移动激光光束读取器或者激光扫描仪都已经用于电光读取目标，诸如一维条形码符号，尤其是通用产品码(UPC)类型，每个具有一排条形并且沿着一个方向相互间隔，以及二维符号，诸如Code 49条码，其在单个符号中引入了的垂直堆叠的多排条形和空间图案的概念。在美国专利No.4,794,239中描述了Code 49的结构。另一种增加数据量的、能够在给定量的表面区域上表示或者存储的二维码结构为PDF417，并且在美国专利NO.5,304,786中描述。

成像读取器包括成像模块，其上面安装有成像组件。成像组件包括固态成像器以及成像元件，所述固态成像器具有单元传感器或者光传感器的传感器阵列，其对应于成像器视场中的图像元素或者像素；以及所述成像元件用于捕获从成像符号散射和/或反射的回光，并用于将回光投射到传感器阵列上，以便开始捕获符号的图像。这种成像器可以包括一维或者二维的电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)器件以及用于产生和处理电信号的相关联电路，所述电信号对应于视场上的像素信息的一维或者二维阵列。

从而，公知的是使用成像器来捕获符号的单色图像，例如，如美国专利No.5,703,349中所述的那样。还公知的是使用具有多个掩埋信道的成像器来捕获符号的全色图像，例如，如美国专利No.4,613,895中所述的那样。尽管其他分辨率大小也是可以的，但是通常提供具有640×480分辨率的二维CCD，该分辨率在VGA显示器中常见。

为了增加由成像器捕获的回光的量，尤其是在暗光环境中，不仅仅依靠环境光，成像模块通常还可以包括：照明光组件，照明光组件具有一个光源或者多个光源，例如，发光二极管(LED)；以及，多个照明元件，例如，透镜以及孔径光阑，用于使用照明光均匀地照明该符号，以从其发射和散射成回光。

正如已知的成像读取器在读取符号上具有优势那样，已经证明已知的照明光组件具有的具有劣势在于，使用被成像器以足够亮度捕获的足够的光来均匀照明远离的符号(远离的符号位于相对于读取器的工作距离范围的远端)，从而产生具有足够强度的电信号，所述具有足够强度的电信号能够被处理，以成功读取远离的符号。使照明功能更复杂的问题在于，期望将已知的照明光组件安装在指定的标准尺度的成像模块上，并且在包括能够被容纳在这种标准尺度内的已知照明光组件的元件的数目和位置上存在约束。

发明内容

简要地说，本发明的一个特征在于，用于对诸如一维符号的目标成像的成像读取器或者模块和方法。该读取器或者模块包括：支撑物；成像组件，其包括固态成像器，所述固体成像器具有在所述支撑物上的成像传感器阵列，所述成像组件用于沿着折叠的成像路径在工作距离的范围内视场上捕获来自目标的回光；以及在支撑物上的照明组件，所述照明组件用于沿着具有的长度比折叠的成像路径更长的折叠照明路径引导照明光，以使用照明光均匀地对目标进行照明。

根据本发明的一个方面，折叠照明路径长度越长，f数(称为焦比，其等于焦距除以照明组件的入射光瞳的直径)就越低，引导到目标的照明光的量就越大，并且从目标反射和/或散射的由成像器捕获的回光量就越大。照明光增加的吞吐量增强了成像/读取性能，尤其是读取位置远离读取器或者模块的远离的符号的性能。

支撑物优选地包括：基本平面的印刷电路板(PCB)，在其上安装成像器，优选直线的未封装的阵列；以及基本平行六面体的、具有在下方安装的基本平面基底并且平行于PCB的盒状底盘。线性成像器优选为CCD或者CMOS，优选具有沿着单行排列的约1500个图像传感器。照明组件包括多个照明光源，优选为在PCB上安装的一对发光二极管。

PCB具有直接面对基底的内表面。成像器安装在内表面上，用于捕获基本垂直于PCB方向上的回光。照明光源也安装在内表面上，用于将照明光引导在基本垂直于PCB的方向上。支撑物也包括前端，传递到目标的照明光以及来自目标的回光都通过该前端。照明光源安装在内表面上，与安装的成像器相比距离前端更远，以延长折叠的照明路径。未封装的线性阵列在PCB上提供更多的空间，以在PCB上容纳更远离支撑物前端的照明光源。

照明组件包括多个照明反射器，用于在基本平行于PCB的水平方向上折叠来自照明光源的照明光，并通过支撑物的前端，以及成像组件还包括成像反射器，用于折叠从目标捕获的回光，使其以基本垂直于PCB的垂直方向通过支撑物的前端。照明组件还包括：多个孔径光阑，用于控制引导到目标的照明光的量；以及多个照明透镜，用于将照明光聚焦在目标上。