[发明专利]条形码扫描器的光学系统

说明书

本发明涉及一种经改进的扫描笔，或扫描器，该装置是用来读取光学编码信息的，尤其是条形码数据。特别地，该发明涉及这种设备的光探测器和光发射器的光学系统，这些系统用来读取光学编码信息，比如条形码标签。

光学编码信息，比如条形码，已经成为很普通的东西了。一个条形码符号是由一串明、暗相间的区域构成的，这些区域典型的是矩形。暗区域，即条的宽度和/或条与条之间明亮部分的宽度指示出编码信息。这些元素的特定数目和编排表征一个字符。标准化的编码方案为每个字符规定了特定的编排，可接受的元素宽度及间隔，一个符号能包含的字符个数或者符号长度是否可变等等。

为翻译一个条形码符号并取出一个合理的信息，采用一个条形码阅读器扫描该符号，产生一个代表被扫描符号的模拟电信号。已知的扫描器装置有许多种。扫描器可以是一种包括发射器和探测器固定于其内的棒形阅读器，使用时用户用手移动棒体扫过符号。另外，光学扫描器是用光束，比如激光束来扫描符号的，一个探测器检测从符号反射回来的光。在上述任何一种情形中，探测器均是检测一个横向扫过符号的光斑反射的光，并且该探测器提供一个表征编码信息的模拟扫描信号。

一个数字化转换器对模拟信号进行处理并给出一个脉冲信号，该脉冲信号的宽度及脉冲之间的间隔与条形码条的宽度及条与条之间的间隔相对应。数字化转换器起的作用是一个边缘探测器，或者波形整形线路，数字化转换器设置的阈值决定模拟信号的哪些点是条的边缘。阈值的高低有效地限定了阅读器将承认信号中的哪些部分是条或是间隔。

以上讨论的那类阅读器为单通道系统，具有一个单一的数字化转换器输出和/或一个单一的处理线路来产生一个单一的数字化的输出。

从数字化转换器得到的脉冲信号被加到一个译码器上。该译码器首先判定来自数字化转换器的脉冲信号的脉冲宽度和间隔。然后，译码器对这些宽度和间隔进行分析，从而找到并译码出一个合法的条形码信息。这包括按照合适的编码标准分析辨认合法的字符和序列。这也许还包括扫描符号所遵循的特定标准的初始辩识。这种标准的辩识被典型地称为自动识别。

不同的条形码具有不同的信息密度，在表征不同数量编码数据的给定区域内所包含的元素个数不同。码的密度越高，元素和间隔的尺寸就越小。在一种合适的媒质上印刷密度较高的符号是比较困难的，而且也比印刷低分辨率符号更昂贵。

典型的条形码阅读器有一个特定的分辩率，通常以其有效探测光斑的尺寸来表示。阅读器的分辨率由发射器或探测器的参数确定，由与发射器或探测器有关的孔径来确定，由决定发射器或探测器焦距及景深的光学元件确定，由数字化转换器的阈值水平确定，由译码器的编程确定，或由以上因素中的二项或多项的组合来确定。

在一台激光束扫描器中，有效探测光斑也许和光束入射到条形码上时光点的尺寸相对应。在使用LED（发光二极管）或相类似器件的棒式扫描器中，光斑尺寸可以是被照明的区域，也可以是被照明的区域中可以被探测器有效探测其光反射的那部分。不管采用哪种方式，光斑尺寸是针对特定的阅读器来设定的，光探测器将在探测光斑的区域上对反射光进行均化处理。

在一个现有技术实施例-即美国授予Clark等人的专利4，675，531号中，一个LED（发光二极管）照明条形码将码反射到光探测器上。光探测器的孔径决定了分辩率或“光斑尺寸”。在Clark等人的系统中，光探测器有效地在孔径范围内将反射光均化。

一个高分辨的阅读器具有较小的光斑尺寸，能够译解高密度的符号。然而，高分辨率阅读器也许无法准确地读取低密度符号，因为这些符号的印刷质量比较差。对点阵型印刷符号来讲，情况更是如此。高分辨率的阅读器也许实际上把一“条”中一个点的宽度误认为是一个独立的条无素。相反，一个低分辨率阅读器具有较大的光斑尺寸，能够译码解低密度符号。然而，就阅读相对噪声较大的符号-如点阵符号的阅读器而言，由于其光斑较大，高密度符号的两条或多条细条也许会同时落入该光斑。结果是，低分辨率、适用于点阵符号的阅读器不能准确阅读高密度符号。因此，任何具有固定分辩率的阅读器只能读取在一个符号密度限制范围内的条形码。